2018年中國碳纖維發展前景分析及市場需求預測【圖】

碳纖維 2018-03-30 05:54

碳纖維是由有機纖維在高溫環境下裂解碳化形成碳主鏈結構，含碳量超過90%的無機纖維。碳纖維外柔內剛，質量比金屬鋁輕，強度高于鋼鐵，具有耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等一般碳素材料特性，同時其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維輕質及優異的性能使其成為新一代增強纖維，在航空航天、海洋工程、新能源裝備、工程機械、交通設施等方面有著廣泛的應用，被稱為21世紀的“黑色黃金”。

碳纖維根據原絲種類主要分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維。其中，PAN基碳纖維由于生產工藝相對簡單，產品力學性能優異，用途廣泛，占碳纖維總量的90%以上。此外，碳纖維根據力學性能可分為通用型和高性能型；按用途可分為工業級和宇航級兩類，亦稱為大絲束和小絲束。

PAN基碳纖維占比超90%

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碳纖維分類

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完整的碳纖維產業鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程。通常從原油制備丙烯；丙烯經氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈聚合和紡絲之后得到PAN原絲，再經過預氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維，并可制成碳纖維織物和碳纖維預浸料，作為生產碳纖維復合材料的原材料；碳纖維經與樹脂、陶瓷等材料結合，形成碳纖維復合材料，最后由各種成型工藝得到下游應用需要的最終產品。在碳纖維整體產業鏈中，不同階段產品價格大幅增值，同一品種原絲的售價約40元/公斤，碳纖維約180元/公斤，預浸料約600元/公斤，民用復合材料約在1000元以下/公斤，汽車復合材料約3000元/公斤，航空復合材料約8000元/公斤，每一級的深加工都有大幅度的增值。

碳纖維及其復合材料生產過程

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在民用航空領域，碳纖維復合材料被廣泛應用在機翼、機身等受力大、尺寸大的主承力結構中。例如，目前世界最大的客機空客A380機身重量的22%為碳纖維復合材料，并將其成功應用于機翼與機身主體結構連接處中央翼盒，僅此一項就比鋁合金材料減重1.5噸，燃油經濟性優于競爭機型約13%，大大降低了運營成本；波音公司的B787“夢想飛機”，復合材料應用率達到50%，是第一個同時采用高性能碳纖維復合材料機翼和機身的大型商用客機；我國國產大型客機中國商飛C919的機尾和側翼也采用了碳纖維復合材料，占整機質量的12%。民用客機成為了拉動碳纖維需求增長的主要力量。2016年航空航天領域對碳纖維的需求量達到1.76萬噸，其中商用飛機的需求占比達70%。據測算，2018年僅波音777和787、空客A380和A350這四種機型對碳纖維的需求將達到9185噸，相比2016年增加2744噸。

保守估計2018年民用客機對碳纖維需求將增加6429噸以上

Boeing777	Boeing787	AirbusA380	AirbusA350
2016年交付數量（架）	98	137	28	49
2018年預測交付數量（架）	100	150	45	100
碳纖維復合材料用量（噸/架）	10	35	35	61.5
碳纖維用量（噸/架）	7	23	23	40
2018年相比2013年新增碳纖維需求（噸）	14	299	391	2040
合計新增碳纖維需求（噸）	2744

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軍用航空方面，碳纖維已應用在戰績機身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位以起到減重作用，目前國內外也不斷在先進戰機中提升碳纖維復合材料的使用比例；另外軍用無人機也大量采用復合材料結構以提升續航能力和可靠性。總體來看，軍用飛機和商用飛機2011年對碳纖維的總需求為7010噸，到2015年增長至13090噸，年均復合增長率為16.9%。預計2020年需求量將增至19600噸，年均復合增長率為8.4%。

復合材料在軍機中應用比例不斷提升

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研究顯示，汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%，而汽車整車質量減少100kg，油耗降低0.5L/100km，加速性能提升8%-10%，制動距離縮短2-7m。碳纖維具有比模量和比強度高、減重潛力大、安全性好等突出優點，在汽車領域的滲透率在不斷提升。據統計，2016年汽車領域對碳纖維需求量約9000噸，預計2020年需求有望達1.1萬噸。

碳纖維在汽車上的應用實例

公司	車型	部位
寶馬	I3、I8	車廂主體的life模塊
寶馬	Z-9、Z-22	車身
寶馬	M3	頂蓋和車身
日產	ShylineGT-R	外裝（后備箱車蓋）
豐田	MARKII	內裝
雅馬哈	SRC新概念跑車	底盤
大眾	2L車	車身等
法國SP	BoxsterS	發動機罩蓋
Daimler	DodgeViper	擋板支架系統
SGLCarbonAG	PorscheAG	碳纖維-陶瓷制動盤
通用GM	載重汽車	傳動軸
福特	野馬ShelbyGT350R	輪轂

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預計2020年汽車對碳纖維需求量將達到1.1萬噸

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據預測，全球風電新增裝機容量將從2014年的47GW增加到2018年的64GW，假設碳纖維在風機葉片中的滲透率每年提升1個百分點（14年為12%），對應碳纖維的需求到2018年將達到2.05萬噸，14-18年復合增長率為16%。

風電新增裝機容量仍將平穩增長

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2014-2018年風電碳纖維需求復合增速達到16%

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據統計，2011年全球碳纖維需求量4.41萬噸，2016年需求為7.65萬噸，年復合增速11.6%，預計到2020年需求量將達到11.20萬噸。2016年全球碳纖維應用領域集中于風電葉片、航空航天、體育休閑、汽車等領域。樹脂基碳纖維復合材料市場規模已達到110.4億美元。

2016年全球碳纖維需求7.65萬噸，預計2020年為11.2萬噸（單位：萬噸）

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中國碳纖維需求量由2011年0.93萬噸增長至2016年1.96萬噸，年復合增速16%，預計到2020年將達到3.08萬噸，增速遠超全球總體水平。目前我國碳纖維下游應用仍集中于休閑體育等較為低端的應用領域，航空航天、汽車等高端工業應用占比較低。隨著我國技術進步，碳纖維工業化應用將隨著整個行業的發展逐步加快，未來高端領域需求潛力巨大，市場將不斷打開。

2016年中國碳纖維需求1.96萬噸，預計2020年為3.08萬噸（單位：萬噸）