“新材料之王”大丝束碳纤维突破国外垄断,对国产制造业意味着什么?

材料文献解读 2022-08-23

新材料新能源新材料汽车碳纤维

2818 字丨阅读本文需 7 分钟

由一根纤纤细“丝”,牵动体量庞大的新兴市场。

当代,我们正见证着一次次成功突破国外技术封锁的重要时刻。

有这样一种新材料,粗细只有头发丝的十分之一,强度却是钢的7到9倍,在现代国防军工等重要领域都不可或缺——这就是碳纤维。

中国曾面临严格的封锁和禁运,直到本世纪初期,才将长期“卡脖子”的碳纤维研发凿出“喘息”缝隙。

而就在今年8月15日,中国石化上海石化又对外宣布了一项重磅进展:我国首套大丝束碳纤维生产线在上海完成中交,这意味着项目设备安装全部完成,且全部设备实现国产化,为下阶段试生产迈出关键一步。

待项目建成投产之后,它将一举改变我国大丝束碳纤维全部依赖进口、长期供不应求的局面,有力推动国产碳纤维产业的高质量发展,跻身世界前列。

振奋人心的成功背后,是一众科研机构、企业从业者的汗水浇灌。

1、中国新建两条万吨碳纤维生产线意味着什么?

去年以来,中国碳纤维领域接连传出特大好消息。

★2021年9月8日,中复神鹰万吨碳纤维生产线在西宁正式投产。

★今年8月16日,上海石化每年1.2万吨48K大丝束碳纤维项目建成进入试生产。

最新数据表明,2021年全球碳纤维总需求量只有11.8万吨,大丝束需求占48%,中国总需求共6.24万吨;2021年中国首次超过美国、成为全球碳纤维最大产能国,全球占比达30.5%,美国占比23.5%排第二位。

在全球小丝束碳纤维市场中,日本企业占据了优势地位。2020年,日本东丽、东邦和三菱三家占据全球小丝束碳纤维市场份额的49%。其中,日本东丽产能占全球小丝束总产能的26%,东邦小丝束产能占全球小丝束总产能的13%,三菱占10%排第三。

在大丝束碳纤维领域中,2020年,美国赫氏为全球主要的大丝束供应商,占据了58%的全球市场份额,其次是占比31%的德国西格里,和占比9%的日本三菱,其他企业仅占剩余的2%。

在这种情况下,中国新建这两条万吨碳纤维生产线,它的总产能是2021年全球碳纤维总需求量的20%,必将彻底颠覆全球碳纤维生产和市场格局,表明中国碳纤维成功实现逆袭!因为中复神鹰采用小丝束生产工艺,可生产多种高质量碳纤维材料,从碳纤维生产质量、品类上打破国际垄断。中国石化采用大丝束生产工艺,可大幅度提高碳纤维产量、效率、降低成本,从碳纤维生产数量、效率和低成本上打破国际垄断。

2021年中复神鹰产能就超过1.1万吨,目前已系统掌握T700级、T800级千吨级技术和M30/M35/M40级和T1000级百吨级技术,解决了国家“卡脖子”的关键材料问题,实现了自主保障,并荣获国家科学技术进步一等奖和中国工业大奖。

2、碳纤维逆袭助力中国先进制造大发展

中国石化此次研发试产的大丝束碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料,其比重不到钢的四分之一,强度却是钢的7至9倍,并且还具有耐腐蚀的特性,被称为“新材料之王”,也被称为“黑黄金”,可广泛应用于航空航天、轨道交通、车身等众多领域。

据测算,民航飞机每减重1公斤每年可节约6万美元的燃油成本。目前,C919碳纤维材料占比约25%,空客和波音碳纤维材料占比达50%。美国F-22和F-35碳纤维占比分别达到24%和36%,美国全球鹰战略侦察无人机碳纤维占比达到65%,X-47B、“神经元”、“雷神”等无人机碳纤维占比高达九成。去年发射成功的神舟13号飞船上推进舱承力截锥最薄处只有1.2毫米,用的就是高强度碳纤维材料。碳纤维还是防弹衣的重要材料,1厘米厚就可防弹。碳纤维还是制造石墨炸弹的主要材料。

近年来,我国航空航天事业的大繁荣大发展,也得益于我国碳纤维材料的成功逆袭。如果没有高档碳纤维材料的重大突破,就不可能有歼-10、歼-20、运-20、轰-20和彩虹-4、彩虹-5、翼龙、利剑等先进军用飞机。

目前,尽管碳纤维用途十分广泛,但是,由于价格昂贵,只有高附加值产品才用得起,使用受到很大制约。比如,汽车用碳纤维高达400元/公斤,高档碳纤维比黄金还贵。碳纤维还是主要用于航空航天等军事领域,以及风力发电、高档汽车、自行车、钓鱼竿、羽毛球拍等民用领域。

下一步,中国有了两条万吨级碳纤维全面投产,碳纤维价格也会随之下降,将会更好地满足中国碳纤维市场的巨大需求,中国先进制造必将迎来大繁荣大发展,中国的航空航天事业和国防工业必将如虎添翼,大量需要大丝束碳纤维的风力发电也会得到长足发展。

3、下半年碳纤维是否会跌价

我国碳纤维产业正处于快速发展期。2021年,我国碳纤维国产供应量约为2.93万吨,同比增长了58.54%。今年和明年,行业新增产能将继续维持高速增长。

随着扩产项目不断出现,一个问题也越来越多被提及:这么多新增产能,行业消化得了吗?

百川盈孚数据显示,8月19日碳纤维主流市场均价170元/千克,较4月最高价下跌15%-20%左右。

百川盈孚碳纤维分析师宋佳接受上证报采访时表示,最近T300级别碳纤维市场现货供应充足,但需求端消费动能不足,下游行业订单一般,制约买家积极性,交易维持刚性需求为主。但高端产品T700级别碳纤维价格坚挺,一直没有降价。

碳纤维目前主要应用于体育用品、风电、光伏等。据了解,2022年体育用品和风电市场相对疲软,而光伏市场增长较为强劲。

碳纤维是光伏碳碳坩埚材料。金博股份是国内碳碳坩埚最大供应商。公司证券部门人士告诉记者,去年碳纤维供应紧张,公司有一定库存,今年供应宽松了,就随行就市采购,没备库存。

而来自风电界的多位人士反馈,碳纤维价格涨太高了,抑制了风电企业使用积极性。

宋佳认为,随着产能进一步释放,碳纤维价格后续应该还有下降空间。碳纤维下游应用非常广泛,未来市场空间很大,目前我国碳纤维价格还高于国际水平,一定程度降价有助于提高国际竞争力,也有助于下游应用进一步释放。

4、供不应求,前景广阔!

在碳纤维的众多应用领域中,非常值得我们关注的一个,就是能源装备领域。

例如,在石油开采环节,碳纤维材料就已经在中国石化胜利油田等多家油田一展身手。

油田开发进入中后期,金属抽油杆会出现举升载荷大、能耗高、下深受限、免修期短等问题。而碳纤维连续抽油杆质轻、高强、耐腐蚀,用来替代传统抽油杆,可将杆柱载荷下降50%以上。

在储氢领域,应用碳纤维也获得了重大成果。普通的氢气钢瓶承压在20兆帕左右,钢瓶易受到氢气腐蚀,且重量重、防撞性能差。

上海石化自主研发的碳纤维用于缠绕氢气瓶的制造工艺技术,在35兆帕的氢气瓶上已通过检测,符合国家相关标准,瓶体重量大大减轻,且经过高处跌落、撞击等测试,安全性得到进一步提高。

伴随着近年来风能产业的快速崛起,市场对多高性能风电叶片的追求,促使风电领域成为碳纤维的第一大应用市场。根据《2021全球碳纤维复合材料市场报告》的数据,2021年全球和中国碳纤维应用需求中,风电叶片分别占到28.0%和36.1%的比例,居领先地位。

据媒体此前的公开报道资料,随着48K大丝束碳纤维的面世,上海石化碳纤维技术将迎来广阔应用前景。

在能源领域,公司将开发生产通用级、低成本大丝束、高强高模量级碳纤维原料,重点应用到油田(抽油杆、抽油套管、部件等),常压及高压容器(高压CNG瓶、车载CNG罐,储氢气瓶,压缩空气瓶等),加油站双层罐、车载罐,石化管道修复加固(各种材质、工况的厂区管道,长输原油管线等),大容量风电叶片等领域。

此外,在新能源汽车、民用航空等高端领域,也将实现商业应用或产业化示范应用。

上述报告指出,2021年的中国碳纤维市场总体呈现供不应求。数据显示,2021年,中国碳纤维的总需求为62379吨,同比增长27.7%。但报告作者认为,如果供给能够充分保障,2021年增长率或可突破30%。

走过披星戴月的时光,终将收获旭日喷薄。曙光乍现,未来的中国碳纤维产业,必将迎来更广阔的发展空间。

来源:陆家嘴金融网,龙传人wcj,马哥能源频道

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