新材料產(chǎn)業(yè)之“黑色黃金”細分賽道未來可期
隨著科技的不斷進步和人們對環(huán)境保護的日益重視，新材料產(chǎn)業(yè)正逐漸成為未來的發(fā)展趨勢。
為了擺脫核心技術(shù)受制于人的局面，我國在2000年后開始大力發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)，并將其列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要更是將在碳纖維復合材料領域開展協(xié)同應用試點示范和加強碳纖維及其復合材料的研發(fā)應用列入其中。
碳纖維作為重要的新材料，是由有機纖維在1000℃以上裂解碳化形成的含碳量高于90%的無機纖維。其質(zhì)輕、強度高，同時具有易于成型、耐高溫、耐磨擦、耐腐蝕、導電導熱、比重小、重量輕、強度高和柔軟可加工等其他材料不可替代的優(yōu)良性能，可以廣泛應用于諸多領域，因此碳纖維被稱為是 21 世紀的“黑色黃金”。
新能源需求提升，國產(chǎn)替代加速進行
碳纖維材料憑借其輕量，高硬度，耐腐蝕等出色力學性能及化學穩(wěn)定性在新材料中脫穎而出，使其不僅是光伏、氫能、風電葉片中的原材料，而且在航空設備、軍事領域中有重要的戰(zhàn)略地位，同時也廣泛應用于新能源車輕量化以及體育休閑用品等多元場景。
圖|碳纖維綜合性能優(yōu)異，來源：《碳纖維綜述性論文》、浙商證券等公開資料
第一、從需求端來看：我國為全球最大市場、需求增速快。2021 年，全球碳纖維總需求達 11.8 萬噸、同比增長 10%；我國碳纖維總需求量 6.2 萬噸、同比增長 28%，中國市場占比全球需求的 53%、為全球最大市場，有望催生供給端產(chǎn)能加速提升。
第二、從供給端來看：國產(chǎn)替代加速、但仍有較大空間。2021年中國大陸碳纖維產(chǎn)能占全球比達31%（較需求端占全球 53%的比例仍有差距）。但與此同時，2021 年我國碳纖維國產(chǎn)化率水平已達 53%，較 2020 年提升 7pct。國產(chǎn)碳纖維技術(shù)加速突破，已逐步打破日本、美國的市場壟斷。
圖| 2021 全球碳纖維運行產(chǎn)能占比、中國碳纖維國產(chǎn)化率，來源：《2021 全球碳纖維復合材料市場報告》、浙商證券等公開資料
進口替代加速行業(yè)需求提升
碳纖維設備主要包括：放紗架（PAN 纖維）、氧化爐組（轉(zhuǎn)為非塑性耐熱梯形結(jié)構(gòu)）、低溫碳化爐（含碳量超 93-95%的碳纖維）、高溫碳化爐（含碳量超 99%的碳纖維）、表面處理浴池（增強樹脂和碳纖維之間的粘合性）、上漿浴池（提升可加工性）、干燥機、卷繞機（打包）等組成，來實現(xiàn)對 PAN 基碳纖維原絲連續(xù)多道熱處理和后續(xù)處理，得到高性能碳纖維。其中氧化爐和炭化爐是碳纖維制造的核心設備。
國內(nèi)碳纖維龍頭公司如按照精工科技最近簽單情況（2022 年 8 月），該公司目前已經(jīng)與浙江寶旌炭材料簽年產(chǎn) 2000 噸碳纖維項目，合同金額 1.678 億元，對應碳纖維設備投資額約 8.39億元/萬噸。
根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計， 2021年中國大陸首次超越美國，成為全球最大產(chǎn)能國，且從擴產(chǎn)計劃上看，我國有望較長期保持產(chǎn)能第一的地位。
碳纖維目前的競爭格局情況
科技一般指科學技術(shù)。社會上習慣于把科學和技術(shù)連在一起，統(tǒng)稱為科學技術(shù)，簡稱科技。實際二者既有密切聯(lián)系，又有重要區(qū)別。
實際二者既有密切聯(lián)系，又有重要區(qū)別。科學解決理論問題，技術(shù)解決實際問題。
目前碳纖維設備主要以海外美德廠商為主，主要包括美國 Despatch、美國 Despatch、美國 Litzler、德國艾森曼等，雖然碳纖維國產(chǎn)化率水平已達 53%，但上游設備的國產(chǎn)化率仍較低。國內(nèi)能夠滿足高質(zhì)量碳纖維整線設備的供應商較少，精工科技作為國內(nèi)碳纖維龍頭企業(yè)，2021 年累計完成 6 條碳纖維生產(chǎn)線的交付，持續(xù)打破海外設備壟斷的局面。
圖|碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈全景圖，來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院、浙商證券研究所等公開資料
近年來，在政策發(fā)力和企業(yè)努力下，我國不斷取得碳纖維制備和應用關鍵技術(shù)的新突破，相關產(chǎn)能持續(xù)躍升，自給率不斷提高。
我國首個萬噸級48K大絲束碳纖維工程生產(chǎn)線在上海石化碳纖維產(chǎn)業(yè)基地投料開車；山西鋼科已形成覆蓋國內(nèi)高性能碳纖維領域主要品種的生產(chǎn)能力；為保障國產(chǎn)大飛機關鍵原材料自主可控，中復神鷹持續(xù)攻關，成功突破T800級碳纖維預浸料生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品主要性能達到國產(chǎn)大飛機要求，目前正在開展工藝性能評價與驗證,經(jīng)過行業(yè)企業(yè)的不斷努力，國產(chǎn)碳纖維的市場份額從2019年的31.7%攀升至2021年的46.9%。
由于較多國產(chǎn)碳纖維企業(yè)尚未實現(xiàn)關鍵技術(shù)的突破，生產(chǎn)線運行及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，國產(chǎn)碳纖維行業(yè)曾長期存在“有產(chǎn)能，無產(chǎn)量”的現(xiàn)象。有關專家表示，國產(chǎn)碳纖維的性能與質(zhì)量穩(wěn)定性尚有提升空間，短期內(nèi)碳纖維核心裝備仍需依賴進口。
結(jié)語：圍繞國家重大戰(zhàn)略和國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，央企應充分發(fā)揮科技創(chuàng)新國家隊作用，為提升我國關鍵材料和技術(shù)的自主可控，維護產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈的安全穩(wěn)定作出重要貢獻。
未來，源起基金希望把握碳纖維產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局調(diào)整過程中的新機遇，加快形成綠色制造新動能，將生態(tài)優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)發(fā)展優(yōu)勢，推動產(chǎn)業(yè)上下游深度耦合，聚力打造高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)集群。
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