碳纤维复合材料行业前景

碳纤维复合材料行业前景

碳纤维行业投融资情况在绿色能源和新型材料发展的带动下，中国碳纤维复合材料的下游应用领域逐步扩大，开始在汽车制造、建筑交通等方面布局，并进一步加大了在风电设备领域的产业应用。随着下游行业的兴起，碳纤维行业也逐渐成为投资者关注的领域。数据显示，2021年我国碳纤维行业相关投资事件为8起，达到历史新高，投资金额达6．9亿元。2022年1-8月，投资数量为3起，投资金额达到历史新高，达6．4亿元。碳纤维复合材料行业特点（一）碳纤维复合材料技术密集碳纤维复合材料行业的技术难点主要体现在配方研发、结构设计和工艺技术积累等方面。在复合材料配方研发方面，复材产品定制化程度较高，不同部件通常需单独研发，随着下游应用领域的不断拓展，复合材料制造厂商必须通过持续的研发创新，以满足客户在产品性能、成本、轻量化等方面的需求；在结构设计和工艺技术方面，复合材料制品整体制造方案的设计依赖于企业自身长期的工艺摸索和经验积累，不是短期的大额资本投入所能弥补。（二）碳纤维复合材料集中度低从全产业链看，制造碳纤维产品的上游碳纤维材料和中游复合材料均是产业链的核心环节，全环节技术壁垒较高。其中，上游碳纤维生产流程复杂、前期投入巨大，从全球范围及国内市场来看均呈现集中度较高的竞争格局；碳纤维最主要的应用形式是形成碳纤维复合材料进行实际应用，由于终端应用场景丰富，聚焦于中游碳纤维复合材料开发及下游应用的厂商众多，碳纤维复材制品行业整体集中度较低，呈现分散化特点。根据公开披露信息，目前碳纤维复合材料制品相关收入规模均较小，处于小企业、大市场的发展阶段，在交通装备、医疗健康、体育健康、民用航空等领域具有一定先发优势，随着行业的进一步发展扩大，行业未来将拥有充足的市场空间。碳纤维行业产能不断扩张，国产化进程持续加快碳纤维上游为原油化工行业，需从石油、煤炭、天然气等化石燃料中提取制备丙烯，然后通过氨氧化后得到丙烯腈。碳纤维企业以丙烯腈为原材料进行聚合反应生成聚丙烯腈，再以其纺丝获得聚丙烯腈原丝，进行加工生产后得到碳纤维。2022年以来，受俄乌政策冲突等因素影响，全球能源供应偏紧，为了保障我国能源供应安全，国家及企业不断加大石油天然气勘探开发力度。2022年，我国生产原油20466．7万吨，同比增长2．9%；生产天然气2177．9亿立方米，同比增长6．4%，我国能源供应整体安全稳定。2022年，利华益集团、江苏斯尔邦、辽宁金发等企业相继扩产，我国丙烯腈新增产能52万吨，产能同比增长16．5%。随着产品产能不断增加，丙烯腈产量也在不断增加。2022年我国丙烯腈产量约300万吨，同比增长14．81%，行业供给充足。从丙烯腈市场价格走势看，2022年上半年，受多地疫情反复及国际地缘冲突等因素影响，原油价格高位大幅波动，叠加疫情对物流供需影响，丙烯腈市场价格震荡下行。其中，山东市场价格从年初的1．33万元/吨下降至6月底的1．08万元/吨，跌幅达到18．80%。2022年下半年，丙烯腈市场价格呈先涨后降态势。受上半年长时间亏损使得丙烯腈工厂采取限制措施，产品供给相对减少，丙烯腈市场价格有所回升。进入11月，多地扩能项目相继投产，行业供应增加，下游市场需求整体平稳，丙烯腈市场价格持续下降。对碳纤维生产企业来说，行业原材料采购成本相对下滑。2015年以来，我国出台了多项推动碳纤维行业发展相关政策，鼓励上海、江苏、浙江等地区加快发展碳纤维及其复合材料。在相关政策推动下及风电、光伏等新能源产业快速发展带动下，我国碳纤维市场需求快速增长，国内中复神鹰、光威复材、中简科技等多家企业相继宣布扩产，产品产能随之逐步扩大。2022年我国碳纤维产量及需求量分别为4．43万吨和7．75万吨，同比分别增长77．2%和24．2%。据不完全统计，2022年我国碳纤维相关企业宣布计划投产产能累计5．9万吨。其中，新增的产品产能主要为大丝束碳纤维，其主要应用在风电、汽车领域。未来，随着新增产能项目逐步投产，我国碳纤维产能或将达到11万吨，将超过日本在全球的市场份额。整体来看，虽然产品供给能力不断提升，但仍无法满足下游市场需求，行业供需缺口较大。受国外对我国碳纤维行业技术、设备封锁，长期以来国内碳纤维产品主要依赖进口。随着碳纤维相关技术不断创新升级，我国碳纤维生产能力不断提高，国内碳纤维产品出口数量大幅提升。根据海关数据，2022年我国碳纤维进出口数量分别为10319．22吨和1709．65吨，同比分别增长78．18%和263．85%，进出口差额达到8609．56吨。从进口源看，日本、韩国、墨西哥、中国台湾和美国是我国碳纤维的重点进口地区。2022年我国分别从日本、韩国、墨西哥、中国台湾和美国进口碳纤维2434．73吨、2014．93吨、1825．49吨、1439．19吨和1190．76吨，分别占总进口比重23．59%、19．53%、17．69%、13．95%和11．54%，前五名地区合计占比86．3%。受日本本地及欧美市场需求上涨，叠加东丽风波事件影响，日本对我国出口的碳纤维产品数量相对减少。从国内主要进口省市看，进口碳纤维前三名地区分别是江苏省、广东省和上海市，进口占比分别为43．97%、27．35%和12．76%，进口前三名地区合计占比达到84．08%。由于进口的碳纤维由于品质较好，企业将进口碳纤维主要用于体育用品及风电叶片领域。随着国家将碳纤维及其复合材料列入科技创新2030重大工程以来，国家及企业持续加大其关键技术研发，行业相关工艺、技术、设备也取得了多项突破，国内碳纤维及其复合材料产量持续增长，产品国产化进程加快。近年来，在政策发力和企业努力下，我国不断取得碳纤维及其复合材料生产制备和关键技术攻关，产品产能规模也不断扩大，碳纤维国产化进程持续加快。2018-2022年，我国碳纤维国产化占比不断提升。2022年以来，多家碳纤维龙头企业不断扩大产品产能，加快产品技术创新，我国碳纤维产品国产率从2018年的29．03%逐步提升至2022年的57．16%，5年间产品国产率扩大28．13个百分点，提高了近一倍。未来，随着国内碳纤维相关技术不断创新，产品产能规模持续扩大，预计到2025年，我国碳纤维国产化进程将提升至62%以上。碳纤维是制造先进复合材料的重要增强材料，强度高、抗摩擦、耐腐蚀，可广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。正因其具备十分优异的特殊性能，自研发以来，碳纤维及其复合材料研发技术长期被发达国家掌握，也是国外对外我国进行技术封锁和产品垄断的重要物质。为了摆脱核心技术受制于人的局面，我国自2000年开始大力发展碳纤维产业，并将其列为国家重点发展的战略性产业。碳纤维制造难度较高，工艺流程复杂。经过多年经验积累及技术创新，目前国内主要有湿法纺丝和干喷湿法两种生产方法，由于干喷湿纺工业技术难度较大，国内仅有少数企业掌握该技术工艺，国内大部分企业仍采用湿法纺丝生产碳纤维。资料显示，碳纤维生产成本中，原丝、氧化及碳化成本较高，其中原丝成本占比达51%，是决定碳纤维性能的关键环节，也是企业未来实现降本增效的重要领域。按丝束规格不同，可以将碳纤维分为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维。其中大丝束碳纤维的碳纤维根数在48K及以上，小丝束碳纤维根数则在48K以下。与小丝束碳纤维相比大丝束受到制作工艺的限制其模量与强度稍显逊色，但是制作成本与售价具备高性价比，在工业领域尤其是风电领域得到了广泛应用。疫情迫使碳纤维加速发展国外碳纤维产业受疫情的影响较大，而我国却迎来大发展的机遇，在当前严峻的国际形势下，迫使我国加速碳纤维全产业链的发展，在稳定产品质量的基础上，开发针对不同应用领域的量身定制系列产品，并使产业布局更趋合理，在此基础上做大做强，预期到2030年前我国有望发展成为全球最大的碳纤维生产国和消费国。国内碳纤维龙头大规模扩产，将改变世界碳纤维产能格局。从全球碳纤维企业的后续扩产计划来看，碳纤维产能扩张主要以中国企业为主。未来几年国内碳纤维企业扩产计划总量预计接近30万吨，但需关注各企业的项目落地性以及落地时间和实际产能，在供给短缺的背景下，率先实现项目落地和产能扩大，并稳定生产的企业将具备明显的先发优势，抢占更多的市场份额。需求量上涨带动碳纤维行业发展近年来，中国碳纤维需求量一直维持稳步上升趋势，企业和投资机构也纷纷看好碳纤维行业的发展前景，各路资本的大量涌入，为碳纤维行业带来了刺激效应。同时，碳纤维行业应用领域广阔，受益于下游风电叶片、航空行业、汽车制造等市场的发展，预计碳纤维需求快速提升。目前我国碳纤维行业正处于爆发增长期，未来碳纤维需求市场增速保持在17%左右，随着碳纤维随着诸多资本进入碳纤维行业，碳纤维技术不断得到突破，需求领域将进一步拓展。碳纤维行业发展面临的机遇与挑战（一）碳纤维行业发展面临的机遇1、碳纤维复合材料受到产业政策的大力支持，已成为国家发展的关键战略材料先进复合材料对国民经济发展有极为重要的作用，以碳纤维为增强材料的先进复合材料，近年来在全球快速发展，包括航空航天、风电、轨道交通、汽车等行业已经广泛应用。我国已推出了诸多政策以促进碳纤维产业的发展。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中将碳纤维作为高端新材料纳入制造业核心竞争力提升范畴，指出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用等。碳纤维下游高端装备应用方面，国家发改委将航空航天用新型材料开发生产、城市轨道交通车体、转向架、齿轮箱及车内装饰材料轻量化应用、高端放射治疗设备等列为鼓励类产业；《交通强国建设纲要》提出推进装备技术升级，推广新能源、清洁能源、智能化、数字化、轻量化、环保型交通装备及成套技术装备。国家支持性的产业政策将助力碳纤维产业各环节长期良好发展。2、碳纤维复合材料应用领域广阔，并将广泛运用于战略性产业碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性好、可大面积整体成型、耐腐蚀、抗疲劳性能好、特殊电磁性能等一系列的优异性能，既可作为承载负荷的结构材料，又可作为防热、防烧蚀、防腐蚀的功能性材料。在民用航空、轨道交通、电动汽车、能源、海洋工程等领域的尖端技术发展中，特别是在装备结构轻量化上具有无可替代的地位，碳纤维复合材料的应用水平和应用比例已成为衡量新一代装备先进性的重要标志。目前，我国碳纤维复合材料正处于高速发展的关键时期。其中，在轨道交通领域，以碳纤维复合材料为主要发展趋势的先进复合材料，对车辆轻量化、提速、降噪、降低能源消耗具有重要的意义。目前，虽然碳纤维复合材料在轨道交通领域的应用仍处于量产早期，但随着我国碳纤维复合材料上下游产业的成熟发展，原材料及工艺制造成本下降将加快推动轨道交通车辆碳纤维复合材料工程化应用进程，提升碳纤维复材制品的渗透率。碳纤维在体育健康领域的应用已经过半世纪的发展，凭借其轻质高强的优势成为高端器械的最优选择，渗透率不断提高。随着运动健康理念的普及以及人均消费能力的提升，将持续驱动体育器械市场长期平稳增长。在民用航空领域，碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料，与常规材料相比，碳纤维复合材料可使机体减重约20~40%，并能够克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增强其耐用性。随着碳纤维复合材料应用领域的不断拓展，未来更多高性能、低成本的碳纤维复合材料将被投入使用。3、国产碳纤维工艺技术持续突破，产能释放驱动应用拓展我国碳纤维研究虽起步较早，但由于工艺基础薄弱、装备技术落后等原因，聚丙烯腈基碳纤维国产化技术长期徘徊在较低水平。步入21世纪后，我国碳纤维产业得到快速发展，国内厂商先后实现技术突破、释放产能，碳纤维国产化率持续提升。此外，国产碳纤维工艺技术提升及产能释放所推动的规模化成本效应将进一步降低碳纤维制造成本。随着国产碳纤维供给增加、成本下降，碳纤维复合材料应用将延伸至更多领域，下游应用场景逐渐拓宽。（二）碳纤维行业发展面临的挑战随着碳纤维复合材料及制品下游应用需求的不断增长，部分碳纤维生产企业将通过往下游产业链延伸，进入碳纤维复合材料及制品制造领域，行业竞争将不断增加。同时，大多数碳纤维复合材料产品需要进行定制化生产，不同的解决方案适用的场景、效果需要较长时间检验，部分新进入企业为获取订单，将可能利用其产业链优势进行价格竞争，一定程度上影响行业的健康发展。下游应用市场广阔，有望带动碳纤维需求量上涨碳纤维因其性能优异，广泛用于风电叶片、体育休闲、航空航天等领域，下游市场前景广阔。我国碳纤维应用市场中，风电叶片、体育休闲及碳碳复材领域应用较多，三者合计占比达到75．4%。其中，风电叶片是我国碳纤维最大消费市场，占碳纤维消费总量的36．1%，风电叶片中的主梁帽、蒙面表皮、叶片根本、叶片前后边缘防雷系统等部位均需要用到碳纤维材料，以大幅减轻叶片重量，减少作用在支撑梁上的受力和扭矩等。风电叶片作为碳纤维最大的应用市场，近年来，在全球能源转型驱动下，全球风电行业发展迅速。2021年全球风电新增装机93．6GW，累计装机容量达到837GW，同比增长12．4%。其中，我国是全球风电装机规模最大地区，在双碳战略及能源改革大背景下，我国不断推进风电行业发展，加快风电领域技术升级。从装机容量看，2022年我国新增风电装机37．63GW，累计装机规模达到365．4GW，同比增长5．41%，是全球规模最大的风电市场。风电也逐渐成为我国新能源发电的重要组成部分。2022年全口径发电量累计83886．3亿千瓦时，同比增长3．41%。其中，风电全年累计发电6867．2亿千瓦时，同比增长12．3%，占全口径总发电量的8．19%，风电发电规模占比不断提升。未来，随着风力发电机率持续增大，特别是海上风机需求刺激下，风电大型化趋势日益明显。风机大型化后，风电叶片大型化、轻量化需求也将逐渐增加，也将进一步拉动碳纤维及其复合材料需求上涨。我国约有11．2%左右的碳纤维用于合成碳碳复合材料，其主要应用于刹车盘、航天部件等零部件。其中，碳碳复合材料主要应用于光伏行业。据悉，约有70%的碳碳复合材料应用在光伏领域中，且由于碳碳复合材料质量轻、耐高温性能较高，其在光伏领域的应用逐步提升。在国家大力推广发展光伏行业下，我国光伏装机容量持续增加。2022年，我国新增光伏装机容量0．87亿千瓦。其中，随着整县推进项目不断加速，分布式光伏首次实现对集中式光伏赶超，新增分布式光伏占光伏新增装机量的68%，集中式光伏仅占32%。截止到2022年底，我国光伏累计装机容量达到3．93亿千瓦时，同比增长28%。未来，随着光伏行业延续高景气发展，碳碳复合材料需求将继续增加，碳纤维及其复合材料有望保持高速增长。碳纤维行业发展情况广义的碳纤维行业包含碳纤维原材料、碳纤维复合材料以及碳纤维复合材料制品等细分领域，碳纤维产业链则包含从天然能源到终端应用的完整制造过程。行业产业链中下游的碳纤维复合材料应用环节，直接上游为碳纤维原材料及树脂材料，下游应用领域包括交通装备及其他工业、医疗健康、体育健康、民用航空及建筑加固等领域。复合材料一般由基体和增强材料