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始于军备竞赛 碳纤维迎历史性机遇

2020/8/19 8:55:25

中国碳纤维行业迎来了历史性机遇期 

最近一段时间,国际环境风起云涌,二级市场上的军工板块异常火爆,成为近两个月以来涨幅最猛烈的行业,算是对当下处境的一种回应。

很多人对于军品的了解只停留在武器装备的成品上。但事实上,一件武器的背后包含了各种技术和材料,哪一环被卡住都无法做到领先,今天《每日财报》就给大家介绍一种非常重要的军工材料——碳纤维。

碳纤维的诞生可以追溯到1878年英国斯旺和1879年美国发明家爱迪生分别用棉纤维和竹纤维碳化制成的电灯泡灯丝。但是由于当时灯泡钨丝的价格更加低廉,碳丝没有得到进一步的发展。

需求催生创造力,美苏争霸期间,军备竞赛成为时代发展的主流,为了战略武器耐高温和耐烧蚀问题,美国 Wright-Patterson空军基地于1950年成功研制了粘胶基碳纤维,至此,高性能碳纤维材料正式问世。

碳纤维迎来发展机遇

碳纤维是一种碳含量在 90%以上的高强度高模量纤维材料,耐高温性能居所有化纤之首。作为新一代纤维,碳纤维密度低,质量比金属轻,强度却是钢铁的 16 倍,既具纤维的柔软性,又不失碳材料本身的固有属性,这就是它的价值。碳纤维复合材料是由碳纤维与金属、陶瓷、树脂等基体制作而成,其比强度和比模量在所有现存的工程材料中居首位。

按原材料的不同,碳纤维可分为三类,世界上能够达到工业规模化生产的主要有聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维三种,其中 PAN基碳纤维占据绝对主要地位,份额达 90%以上,其次是沥青基碳纤维约占 6-8%, 黏胶基碳纤维产量最低。

新材料在线的统计结果显示,过去一段时间全球碳纤维市场稳定增长,2019 年的需求总量约为10.37 万吨,较去年9.26万吨同比增长10.03%,较2008年 3.64万吨,CAGR为9.81%,预计2020年全球总需求将达到11.24万吨。

而中国碳纤维总需求已从 2008年的8.2千吨,增长到2019年的34.7千吨,CAGR 为14.01%,高于全球平均水平。但另一方面,国内碳纤维仍严重依赖进口,2019年国内产量为1.2万吨,仅占到总需求量的31.7%。值得欣喜的是,国内产量已经连续两年增速超过 30%。

从应用领域来看,航空航天、体育器材、汽车、建筑补强、模塑混配等经典应用场景的需求依然旺盛,而风电、压力容器等新兴领域成为又一个驱动市场的重要引擎。其中风电和航空航天占比接近一半,其次是体育休闲和汽车市场。

航天航空是碳纤维全球最大的需求市场,航空领域应用包括军机和民机两个市场,其中商用飞机需求贡献最大,占比约 70%。另一方面,国内航空航天碳纤维领域处于起步阶段,国产飞机正处研发关键阶段,碳纤维行业亟待扩大生产力。国内的主要研究项目是大型民用飞机C919,以及宽体客机C929,前者复合材料用量占结构质量分数的12%,后者预计不少于30%,如果进入批量生产后,碳纤维的需求将会激增。

除此之外,风电市场发展空间巨大,成为碳纤维市场新增量。2019 年全球市场的风电新增装机容量为60.4GW,较2018年新增19%。原有钢铁材料做成的风电叶片质量非常大,当风力发电叶片转动时,摩擦力非常大,容易造成损耗,降低发电效率。在控制质量的前提下还要提高叶片刚度,而碳纤维作为质量轻、强度高、模量高的新型材料正逢其时。

最后,最近很火的新能源汽车也是未来碳纤维的重要应用领域。中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图》明确新能源汽车作为未来汽车行业发展方向的必要和必然性,同时确定了将汽车轻量化作为七大发展方向之一,实现轻量化归根到底需要车身的材料轻量化,而碳纤维增强复合材料是最理想的轻量化材料。

美日市场领先

从全球产能区域份额图来看,美国、日本依旧领跑全球,在行业中占据举足轻重的地位,大陆地区紧随其后,达到17%左右的份额。

其中日本、美国供给头部市场比例远超其他国家或地区,两者作为碳纤维研发的领军者,发展较早,而且工艺技术完备,产品性能好,在下游应用端拥有品牌效应,具备垄断优势。世界主要碳纤维生产企业有日本的东丽、东邦、三菱,美国的 Cytec、Hexcel,德国的SGL,土耳其的 AKSA 等企业。

日本企业之所以领先全球是历史所赋予的机遇,美苏冷战的背景下,美国对于日本给予了极大的支持,包括技术、资金和市场。1970 年,日本东丽公司与美国UCC 进行技术合作,并于1971年工业生产 PAN 基碳纤维 T300,率先实现工业化量产(1 吨/月),在1971年之前,碳纤维的主要需求就集中在美国军工的订单。

 始于军备竞赛,碳纤维迎历史性机遇

资料来源:赛奥碳纤维技术

国内领军企业发展潜力

相对于全球碳纤维的发展历史,中国碳纤维行业的发展面临国外技术封锁、研发进度落后的问题。上世纪60年代,由于航空航天领域对碳纤维材料的迫切需求,中国碳纤维行业开始起步,但是进度严重落后于国外,直到90年代才在碳纤维核心技术上有一定突破。当时国内第一批碳纤维生产企业成立,包括威海光威、中复神鹰等,国家“九五”攻关项目推动,为国产化的持续发展奠定了基础。

我们必须要客观的认识到,直到目前,国内碳纤维行业仍处于初级阶段,总体上还是落后日本、美国的领先企业20年,竞争不充分,熟练掌握核心技术并能使其生产规模化的企业相对较少。虽然当前我国理论产能达到 2.68 万吨,已经成为世界三甲,但整体产能利用率仅为34%,碳化单线能力仅1000吨/年,远低于国际标准2700吨/年,缺少国际竞争优势。

国内行业领军碳纤维上市公司为光威复材中简科技精功科技,上述三家公司均属于国内碳纤维行业国产企业的领跑者,在产品性能、生产线设备、核心技术三方面具有大优势。

事实上,当前我国民用碳纤维产品竞争力较弱、生产规模较小,国内碳纤维企业实现盈利的重要路径之一是看其核心产品是否进入军品的供应链中。一旦能够顺利进入,企业能享受到另外一种意义上的政策和财务支持,这是短期内寻找投资标的的一个重要方法。

《每日财报》注意到,光威复材中简科技等企业多年来实现销售规模和利润的逐年上涨,以及恒神股份的亏损收窄,归根结底是分享了军品订单的丰厚利润。

复盘日美公司的崛起历史,需求推动与科研发展共同促进了碳纤维行业的发展,站在当下的时点,中国也来到了历史性的机遇期。

首先,国内具有巨大的需求,我们现在的碳纤维有很大一部分依赖进口,国内大循环就是要把这部分需求留在国内;其次,中国虽然即将失去人口红利,但工程师红利悄然走来,这对未来的产业升级意义重大。综合以上的信息,《每日财报》认为,在可预见的未来,碳纤维行业具备很强的发展前景。

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