國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)市場需求旺盛 2023碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域增長空間

• 黃江 2023年1月11日 來源：新浪 1251 81
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世界碳纖維產(chǎn)業(yè)已形成了黏膠基、瀝青基和聚丙烯腈基三大原料體系，其中黏膠基和瀝青基碳纖維用途較單一，產(chǎn)量也較為有限，而聚丙烯腈基碳纖維兼具良好的結(jié)構(gòu)和功能特性，是碳纖維發(fā)展和應(yīng)用的主要品種，2020年其產(chǎn)量占碳纖維總量的90%左右。

碳纖維具有低密度、高強高模、耐高低溫、耐腐蝕、耐疲勞等特性，已應(yīng)用于新能源、體育休閑、航空航天、交通等領(lǐng)域。目前，碳纖維國產(chǎn)化進入到加速階段，隨著產(chǎn)品價格回落和風(fēng)電葉片領(lǐng)域碳纖維拉擠大梁專利到期，碳纖維需求量有望快速爆發(fā)。

國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)市場需求旺盛

聚丙烯腈(PAN)基碳纖維為目前碳纖維主流產(chǎn)品。世界碳纖維產(chǎn)業(yè)已形成了黏膠基、瀝青基和聚丙烯腈基三大原料體系，其中黏膠基和瀝青基碳纖維用途較單一，產(chǎn)量也較為有限，而聚丙烯腈基碳纖維兼具良好的結(jié)構(gòu)和功能特性，是碳纖維發(fā)展和應(yīng)用的主要品種，2020年其產(chǎn)量占碳纖維總量的90%左右。

碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈長，技術(shù)壁壘高：PAN 基碳纖維的制備過程一般分為原絲制備和碳絲制備兩個階段，其中原絲制備包括聚合、紡絲工段，碳絲制備包括預(yù)氧化、 碳化工段。碳纖維工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件要求嚴(yán)格，整個工藝流程中涉及技術(shù)參數(shù)控制點3000-5000個。

碳纖維按纖維數(shù)量不同可分為小絲束和大絲束。小絲束性能優(yōu)異，但成本較高。碳纖維的開發(fā)起初應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，小絲 束性能更能滿足航空航天、軍工復(fù)材的需要，但受成本制約，難以在風(fēng)電葉片等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)推廣應(yīng)用。大絲束在保持碳纖維優(yōu)良 性能的前提下，通過提高單線產(chǎn)能，大幅降低成本，打開碳纖維廣泛運用于工業(yè)和民用領(lǐng)域大門。

小絲束碳纖維性能優(yōu)異但價格較高，大絲束碳纖維性能相對較低但成本亦較低。相比小絲束，大絲束碳纖維最大的優(yōu)勢就是在 相同的生產(chǎn)條件下可大幅度提高碳纖維的單線產(chǎn)能，實現(xiàn)生產(chǎn)的低成本化。而且在復(fù)合材料制備過程中的鋪層效率也更高，生 產(chǎn)成本卻能降低約30%以上，有助于打破碳纖維因價格較高帶來的應(yīng)用局限，為碳纖維復(fù)合材料進一步拓展應(yīng)用市場奠定基礎(chǔ)。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年版碳纖維產(chǎn)業(yè)政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報告》顯示：

多應(yīng)用領(lǐng)域齊發(fā)力，碳纖維當(dāng)下需求增長空間十分可觀。

2023碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域需求增長空間

根據(jù)賽奧碳纖維，2021年全球碳纖維需求量占比前三的領(lǐng)域依次是風(fēng)電葉片28%、體育休閑16%、航空航天14%，國內(nèi)碳纖維需求量占比前三的領(lǐng)域依次是風(fēng)電葉片36%、體育休閑28%、碳碳復(fù)材11%。

首先在需求最大的風(fēng)電領(lǐng)域，碳纖維應(yīng)用于風(fēng)電葉片中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)如梁帽、主梁等。碳纖維主梁的工藝主要有三種，分別為預(yù)浸料工藝、碳布灌注工藝和拉擠碳板工藝。

由于風(fēng)機大型化是未來的發(fā)展趨勢，葉片長度的增加，也對增強材料的強度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維在大型復(fù)合材料葉片制造中逐漸顯現(xiàn)出性能方面的不足。為了保證在極端風(fēng)載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。在葉片產(chǎn)品升級過程中，既要減輕葉片的重量，又要滿足強度與剛度要求，碳纖維的替代作用愈發(fā)凸顯。

雖然碳纖葉片成本上升，但其帶來的傳動鏈上相關(guān)部件以及塔筒的優(yōu)化減重，使得風(fēng)電機組的整體成本降低10%以上。例如120m的碳纖維風(fēng)輪葉片可以減少總體自重達38%，使得風(fēng)電機組的整體成本下降14%。

根據(jù)WoodMackenzie，預(yù)計到2030年陸上風(fēng)電將有超80%應(yīng)用碳纖維拉擠板，而海上風(fēng)電則100%應(yīng)用碳纖維拉擠板。

未來隨著維斯塔斯拉擠工藝專利到期、國內(nèi)碳纖維持續(xù)降本增效、海上風(fēng)電快速滲透及風(fēng)機大型化趨勢等多重利好因素疊加，機構(gòu)預(yù)計2022年-2025年碳纖維滲透率有望達到11%/18%/29%/45%，對應(yīng)碳纖維需求量為0.75/1.70/3.04/5.19萬噸，2021-2025年CAGR達84.3%。遠期國內(nèi)年新增風(fēng)電裝機達100GW且主梁用碳纖維滲透率達100%的前提下，碳纖維需求有望達13.1萬噸。

與此同時，光伏熱場部件對碳纖維同樣存在明顯拉動效應(yīng)。2021年，碳碳復(fù)材的三大市場中，剎車盤市場和航天部件發(fā)展相對平穩(wěn)，熱場部件單晶硅爐則發(fā)展勢頭突出。根據(jù)北極星太陽能光伏網(wǎng)的數(shù)據(jù)單晶硅爐即將破3萬臺，對碳氈功能材料和坩堝、保溫桶、護盤等碳碳復(fù)材結(jié)構(gòu)材料高速增長提供有力支撐。

光伏熱場帶動下碳碳復(fù)材用碳纖維需求量將達到1.3萬噸，2021-2025年CAGR達38.4%，再加上氫能、航空航天、國產(chǎn)大飛機、新能源車等各個領(lǐng)域帶動，碳纖維需求將迎來可觀增長。

根據(jù)《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年全球碳纖維需求11.8萬噸，預(yù)計到2025年將達到24萬噸的規(guī)模，到2030年可能達到40萬噸，2021-2025年CAGR為19.5%，2021-2030年為14.5%。

威海碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈保持30%增長

受碳纖維產(chǎn)業(yè)宏觀大環(huán)境帶動，2021年威海市碳纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈營收、利潤兩大指標(biāo)繼續(xù)保持30%左右的高速增長。光威復(fù)材作為全省碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈唯一的“鏈長”企業(yè)，2021年實現(xiàn)營業(yè)收入26.7億元，同比增長23.25%，2022年新簽三個大項訂貨合同金額超過20億元。

原絲及碳纖維生產(chǎn)環(huán)節(jié)：拓展纖維T700S級/T800S級高強度碳纖維高效制備技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項目建成投產(chǎn)、M40J/M55J級高強高模碳纖維產(chǎn)業(yè)化項目批量生產(chǎn)，預(yù)計2022年底將再建成一條T700S級碳纖維生產(chǎn)線，實現(xiàn)威海本地4000噸生產(chǎn)能力。

預(yù)浸料及復(fù)合材料環(huán)節(jié)：2021年，寶威新材料(環(huán)翠區(qū))碳纖維預(yù)浸布產(chǎn)量突破400萬平方米，營收同比增長48.3%。中威北化科技(高區(qū))、匯興纖維(文登區(qū))等實現(xiàn)跨越式增長，兩家企業(yè)營收增幅均超過70%，同時新增恒諾鑫科復(fù)合材料(高區(qū))、盟聯(lián)碳纖維制品(環(huán)翠區(qū))等在建企業(yè)。

配套裝備環(huán)節(jié)：捷諾曼自動化(經(jīng)區(qū))建成自動化新型氫氣瓶示范生產(chǎn)線，光興自動化設(shè)備自主研發(fā)成功復(fù)合材料干法智能五軸纏繞技術(shù)。

下游應(yīng)用環(huán)節(jié)：碳纖維及復(fù)合材料的本地配套率持續(xù)提升，目前51家下游應(yīng)用企業(yè)中，27家完全使用國產(chǎn)碳纖維，占總數(shù)的53%，其中7家全部使用本市產(chǎn)碳纖維，占總數(shù)的13.7%。

《2023-2028年版碳纖維產(chǎn)業(yè)政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2023-2028年版碳纖維產(chǎn)業(yè)政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報告

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