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im体育网页版:【全文】2021全球碳纤维复合材料市场报告

发布时间:2022-04-28 08:14:24 来源:im体育网站 作者:im体育下载

  国际先进复合材料信息、技术、应用及市场的汇集枢纽;从高性能纤维到应用的产业链专业系统的交流与整合枢纽;官、产、学、研、供、用的社会功能系统的沟通与合作枢纽。

  2021的中国碳纤维产业,可以用“灿烂”一词来表述:市场需求旺盛,持续超高速增长,碳纤维企业销售人员俨然成为“最佳职业”,大笔一挥,下游企业感激涕零,与几年前背着小包到处求订单的情形对比,简直是“改天换地,天上人间”;各家碳纤维企业生意红火、利润节节攀升,企业要么已经获批上市、要么走在上市的路上;资本市场中也出现众多“关心”行业发展人士,“摇旗呐喊、把脉问诊”的文章充斥各类媒体或坊间;多家碳纤维企业积极扩产、大干快上;数家产业链企业,正在或即将奋不顾身投入其中;还有几家八竿子打不着的单位宣布巨资进入….好一派“春暖花开、阳光灿烂的日子”!

  中国碳纤维学术及工业发展史,无论是1960年代由李仍元、张名大教授开启的60年学术技术研究历史,还是从2000年左右开启的20年的工业化进程,对于行内人士,最为熟悉的感觉,莫过于“寂寞”二字,如同中复神鹰去年微信朋友圈的“央视十七秒,奋斗十七年”的感慨,我们就是习惯于黑暗中苦苦攻坚的“寂寞”人群!只是最近三年多光景,以风电为代表的市场需求突飞猛进,而相应的有效供给又相对不足,加上日本的禁售,导致较为严重的供需失衡,碳纤维价格大幅上涨且一丝难求。行业进入了“灿烂”状态,这种幸福的眩晕感觉,让我们部分从业者亢奋,也让行业外一些企业激动,纷纷大手笔扩产或投资。

  行内人士可能还记得,笔者与申屠年先生在2012年发表过《对中国碳纤维及其复合材料产业链现状的反思》一文,抨击当时产业“超过40家投入碳纤维、简单技术重复建设、狂飙猛进”的混乱局面。之后的十年,通过市场的“优胜劣汰”与行业的自省,行业解决了“从无到有”的问题,大步跨入“从有到优、稳质增效” 有序向善的良性发展轨道;我们也从一个“行业批评者”转为了“行业鼓劲者”。

  2021年的行业数据整理与分析中,我们没有了前两年的信心,忧患再次进入我们的大脑而挥之不去。《百年孤独》书中的一句话“生命中曾经有过的所有灿烂,终究都需要用寂寞来偿还”总是进入我的脑海,从感情上,我并不希望我们的行业再次进入痛苦的“寂寞期”, 甚至希望我的一些预判成为笑话。我们都希望行业有序发展,生态圈健康成长。我们不是行业的旁观者,更不是算命人,而是行业的建设者。我们有责任对现实做理性思考,并分享给大家。

  所有的忧虑中感觉最沉重的是:2021及2022年全国的产能扩建速度过快,远超需求的增长;扩建的产品,并不具备国际竞争优势,不是有效供给产品;市场已经出现利用资源限制下游发展的苗头;不少新建与扩建项目,从构建国际竞争优势看,技术进步幅度并不大,这些产能在国际上释放空间有限,很可能会形成残酷的价格战……如果行业不重视这些问题,依然我行我素,我们这三年多的“灿烂”很可能会从今年开始,用数年的“寂寞”去偿还,而这个寂寞期中与之前的对比,还会掺杂着血腥的同行及产业链之间的厮杀!

  感谢碳纤维全行业的参与企业的高度关注与支持,大家对我们的数据与结论均作出了非凡的贡献;感谢中国化纤协会各位领导的支持;感谢中国复合材料集团前董事长张定金先生、中石化上海石化副总经理黄翔宇先生、中国化纤陈宇航先生等一批业界同仁无私分享行业信息与思想。

  2.1. 全球碳纤维市场需求-年份对比2020年的106,900吨,2021年的全球需求数据为118,000吨,同比增长10.4%,这个数据的获得,我们有三个参考,一是多年来,国际需求的规律,大致是在10%的正常增长;第二个参考是了解各应用行业的发展情况,比如商用航空的低迷,波音与空客在2021年的交付量(尤其是复合材料飞机)依然未回暖,体育企业生意火爆。

  除了这两个多年使用的参考,今年,我们新增了一种方法,就是根据中国应用市场来判断。首先,我们对中国市场需求的数据是精准的(不仅仅是可信),其次,中国市场已经在全球占据举足轻重的地位(占据全球52.9%的份额)。再者,我们对中国应用市场在全球的地位,也有较清晰的认识,通过这个办法,我们估算出各个应用的数量,然后汇总成为全球年度需求量。比如,体育、光伏用碳碳复材,是中国的独特优势,通过看中国,基本能看到全球80-95%的市场情况,又比如,压力容器依然还是欧美厂家为主体,尽管中国这些年压力容器发展喜人,在国际份额也只是最多三成的比例。

  总体上,2021年度,风电、体育器材、碳碳复材及压力容器是市场需求保持增长的主力。

  总量:118,000吨龙头依然是风电市场,然而,对比2020年仅仅增长了7.8%,增长率从前些年超过20%的增长大幅度回落。这个原因将在后面风电分市场详细阐述。

  体育市场对比2020年有强劲的增长,增幅高达20%,回到了全球第二大市场地位。疫情之下,人们的旅行与旅游悬崖式下降,这些时间与金钱很多支付给了体育运动。

  压力容器,主要得益于氢气瓶(尽管很多是试用或小批量需求),依然保持了25%的高速增长。

  碳碳复材(包括保温毡)主要受中国的光伏行业驱动,依然保持70%超高速增长。

  2021年,汽车行业对比2020年有较大幅度的下滑:对比2020年有高达24%的降低:其主要依据是:全球唯一两款大面积采用碳纤维的宝马I8与I3,分别在2020年底与2021年中停产。我们预测这个影响量为3500-4000吨;而其他的碳纤维在汽车中应用,保持着平稳增长。

  总量:3,400.9百万美元全球碳纤维的销售金额为34亿美元,主要原因是我们根据市场情况,将碳纤维的价格总体调高了20%。

  2021年大丝束产品份额与小丝束相当,均为大约43%。2021年民用航空市场依然疲软,而风电市场依然增长(这其中包含了部分24K合股丝和部分25K)。总体上,对于碳纤维工业应用,成本是永恒追求,从目前人类的技术水平,大丝束(巨丝束) 是主要的降低成本的思路,所以,它不仅会通过低成本扩大工业方面的应用,也会不断吞噬成本较敏感的小丝束传统市场。

  3.1.全球碳纤维理论产能-制造商2021年,尽管我们依然采用了“运行产能”的概念,其中也挤出了不少水分,但依然存在“产能核算”的问题。这些问题主要存在于兼顾生产1K-6K的单位中,他们会把产线K来核算。

  通过对大部分厂家的了解,“产销率”在2021年的中国是不成问题的。绝大部分厂家的产线,是按照设计产能(含改造)90%以上生产。

  2021年,全世界主要增加的产能是:吉林化纤集团增长近16,000吨(含收购江城的产能);常州新创碳谷新入行,新建产能6,000吨;卓尔泰克在墨西哥增加的3,000吨;中复神鹰增加的8,000吨(老厂有产能调整),宝旌增加2,000吨; 东邦增加了1,900吨。

  总量:207,600吨2019年,我们分析了不同国家对碳纤维制造的吸引力,主要取决于该国的综合投资环境及产业生态链的吸引力。2020年,我们分析了各大碳纤维巨头主要国家及地区的布局情况。

  2021年,中国大陆地区首次超过美国,成为全球最大产能国。尽管我国运行产能数据还是有水分的,但根据去年中国实际销售量29,250吨,以及几家企业在2021年底才形成的近20,000吨产能,中国产能排名世界第一是不争的客观事实。而且,从各家碳纤维企业公布的扩产情况看,中国将在产能上较长期成为第一。

  同时,我们也必须清晰地认识到:我们已经建设的产能,与世界发达国家还存在相当大的差距。最直观的数据是:2021年,我们还有超过国产数量的进口量33,129吨,同时,国产碳纤维出口寥寥无几。这就说明:无论在性能、质量水平及成本水平上,进口碳纤维依然有强大的优势。所以,下一步,中国碳纤维产业面临的艰巨任务是:形成国际竞争优势的运行产能!

  4.1. 中国碳纤维需求-年份2021年中国碳纤维的总需求为62,379吨,对比2020年的48,851吨,同比增长了27.7%,其中,进口量为33,129吨(占总需求的53.1%,比2020增长了9.2%),国产纤维供应量为29,250吨(占总需求的46.9%,比2020年增长了58.1%)。2021年的中国市场的总体情况是:供不应求,无论是进口还是国产纤维。

  总量:62,379吨上图主要是“应用能力”的对比,风电扣除了大量的来料加工,只是统计国内风电厂家的用量;碳碳复材(包含耐火保温毡)已经迅速跃升为我国第三大应用市场;风电叶片、航空航天、压力容器、混配模成型等应用市场,我国还有广阔的开拓与发展空间。

  总金额:1,588,133千美元从消费金额来看,广东在2021年赶超山东,全国四家亿美元应用大省的地位,难以撼动。

  总量:62,379吨国产碳纤维2021保持着进步,市场份额从2019年的31.7%,2020年的38%,继续攀升到46.9%,这充分表现了国产碳纤维的巨大进步。

  2021年,日本、中国台湾、美国、墨西哥等对华出口均有不同程度降低,韩国有成倍增长、德国有巨大增长、匈牙利保持平稳小增长。我们认为:这主要是全球碳纤维紧缺而导致的对华供应减少。韩国的较大增长也有晓星公司的重大贡献;而德国的巨大增长,应该是西格里调整产品应用市场的结果。

  从进口国别来看:日本及韩国主要是小丝束产品,美国、墨西哥、匈牙利、德国主要是大丝束产品,而中国台湾则是大小丝束兼顾。

  总金额:1,588,133千美元2021年,由于整个碳纤维市场的紧缺,价格行情在2020年基础上持续走高。进口碳纤维及其制品,数量同比仅仅增加了9.15%,而金额同比增加了26.02%,国产碳纤维“毫不示弱”,价格增加幅度不输进口产品,

  大丝束市场,也同样面临紧缺。价格稍微提升,在13.5-14.5美元/公斤的水平上。这个价位是大批量的采购价格,对于小批量的用户,这些厂家经常报出17-18美元/公斤价格。

  5.1. 中国碳纤维企业理论产能2021年,我们依然不能采用“实际产能”,主要原因是一些小丝束企业的生产线,尤其是服务于航空航天应用市场的企业,他们的生产线K切换生产。所以,厂家通常根据12K报产能,而实际生产中,3K、6K可能是最大品种。假如按实际3-6K核算产能,我们预计整个中国的运行产能数据要扣除8,000-10,000吨。

  2021的产能数据巨大,但市场依然紧张,这其中的主要原因:吉林化纤、中复神鹰、新创碳谷的产能建设完成是在下半年或年底,正常生产时间不足。这些产能在2022年就可以充分释放了。

  上述绝大部分企业的原丝统计,只是用碳丝产能乘以2.5的估算数据,这个主要是说明:这些厂家具备全部或部分原丝供应能力,并非该企业的真实原丝产能。由于是自产自销,目前还无准确统计的意义。所有厂家中,吉林化纤的60,000吨产能是准确数据,除了自供,还向海内外市场销售原丝。

  关于达产率,这曾经是中国碳纤维行业的痛,通过这几年的技术发展,绝大多数企业已经解决了这个问题,达产率已经趋近国际水平。当然,一条满负荷生产的产品性能与质量的稳定性,还有较大的提升空间。

  2021年,如同前言说定义,中国碳纤维产业发展可以用“灿烂”一词来表达。所以,带来一系列的企业扩产:

  吉林化纤集团:在十四五期间完成:20万吨原丝,6万吨碳纤维及1万吨复合材料的宏伟计划规划了庞大的扩产计划:组建了国兴碳纤维及凯美克,在2021年完成了1.6万吨碳纤维的扩产,2022年预计2.7万吨新增碳纤维产能;

  宝武旗下的宝旌碳纤维在2021年扩建了一条2,500吨碳化线年初宣布并开工了宝万原丝建设计划。旗下另一服务于航空航天的太钢钢科,在2021年内完成了1,800吨碳纤维产能建设。

  2021年,新创碳谷建设1.8万吨大丝束项目,完成了其中的6,000吨产能建设,2022年正在加紧安装调试另外1.2万吨的产能,预计今年内投入生产。

  上海石化的1.2万吨大丝束项目正在抓紧建设,预计在今年实现6,000产能输出;

  2021年,中简科技也宣布了定增扩产的18.67亿元的1,500吨碳纤维及制品计划。

  除了碳纤维行业的厂家,行业外也有一些新进入者,有些是“只打雷不下雨”,其中,如下企业是在建设的过程中:

  2021年3月,新疆隆炬新材料有限公司计划投资60亿元,建设年产5万吨碳纤维碳化项目,形成生产经营原丝、碳纤维及复合材料制品的新材料基地。

  2021年3月,国泰大成新材料科技产业园宣布总体规划为年产25,000吨原丝、10,000吨碳纤维、碳纤维织物及复合材料的研发和生产园。

  除了上述新进入并有所行动的投资,还有起码十家以上的企业,兴致勃勃要进入行业,这其中主要是饱受这两年碳纤维供应紧张之苦的下游用户或潜在用户,也有占据一定产业链资源的企业,当然还有八竿子打不着,只管激情燃烧的发烧友!

  去年的报告中,我们已经在呼吁“可靠技术来源、冷静投资、有序发展”,今年,我们要大声疾呼:如果我们继续如此“轰轰烈烈”干下去,行业很快(或本年内)会进入价格血拼,非航空航天应用企业可能再次陷入全行业亏损的可怕境地!我们先来看看供需失衡的数据:(注:A-乐观增长率,B-悲观增长率,A+B-适中增长率。)中国市场(62,379吨)已经是全球(118,000吨)最大市场,占比高达52.9%;中国产能已经是全球最大国,占比30%;数据上看还有扩产机会,只要是有效供给,我们这两年的扩产哪些是“无效供给”,哪些是“有效供给”?2021中国加工贸易约19,000吨,加上指定采用进口纤维的,我们保守估计22,000吨,所以,当前国内可接受国产纤维的市场,大约是40,379吨。2022年,由于风电需求的放缓或下降(国内外),即使我们用最乐观的20%增长来预测,需求也只是48,455吨。2021年我们的产能是63,400吨,去除折算产能10,000吨,还有53,400吨扎实产能,如果加上今年确定要增加的产能4.5-5万吨的三分之一,我们的线吨的市场。严重供过于求!而总体上,我国现有碳纤维,基本还不具备国际竞争优势,加工贸易的替代不了,还很难批量出海,国际巨头至多会损失一点利润,而我们就会陷入惨烈的“窝里斗”!

  中国当前领先的碳纤维企业:是中石化(上海石化)、中国建材(中复神鹰)、中国宝武(宝旌碳纤维及太钢钢科)、中化集团(蓝星)、陕煤(国企,恒神)、吉林化纤(国企),民企只有光威复材、中简科技及新创碳谷。其中央企国企的运行产能占比高达80%,民企的占比仅仅为20%,如果按照实际产能及2020年的扩展看,央企国企占比会高达90%以上。如此的阵容,如开打价格战,谁的块头大?拳头强?“谁的眼泪会飞”?摩拳擦掌、正准备冲入拳击台的各位投资者,您能干倒哪位选手呢?是否需要静静?

  中国在发展现代工业文明的过程中,无数行业(包括高科技),总会陷入几次“价格血拼”与“全行业无赢家”、甚至“全产业链无赢家”的无序境地。对于性能与质量依然有巨大进步空间的碳纤维,我们居然摆脱不了如此的“厄运”,让行业人士格外扼腕叹息。国家加强监管,提升准入门槛?国资体系通过行政协调?成立行业组织,自我管理与控制?企业自我提升、加强自律?似乎找不到阻止价格战发生的有效手段。

  6.1. 全球树脂基碳纤维复合材料需求-年份树脂基碳纤维复合材料的需求量,根据纤维在复材中65%的比例计算的,建立一个规模概念。

  总量:181.5千吨6.3. 全球树脂基碳纤维复合材料需求-应用(10亿美元)

  总金额:200.5亿美元2021年,全球的碳纤维复材收入为200.5亿美元,尽管依然有商用航空市场低迷的影响,但是,其他如军机、无人机市场急剧增长;除了汽车行业受BMW 2021年中停产I3的影响外,其他应用分市场均有增长。

  中国主导的体育休闲器材,因为疫情的原因,大家有更多时间投入在体育休闲中,这带动了器材较高速的增长。

  另一个中国主导的碳碳复材,尤其是热场材料,由于光伏行业的迅猛发展,极大地带动了该领域的蓬勃发展,该领域同时也是一个技术密集及高附加值的应用市场。但光伏行业的供过于求的矛盾越来越明显,会对行业健康持续发展埋下隐患。

  我们一直在等待轨道交通行业正式进入我们的分市场,毫无疑问,该市场有非常光明的前景,目前的主要工作依然处于研发及小批量应用,后面的章节将详细介绍。

  总金额:200.5亿美元2021年,中国市场继续赶超其他国际与区域,成为全球最大复合材料市场;当然,这个赶超依然有点虚,当2025年,美国商用航空市场全面恢复之后,才能真实评价市场的规模。

  从上述全球产业分布、以及行业的发展历史看,碳纤维复合材料产业链依然是欧美日本非常看重的产业,当我们一些地区,因为看到一些复合材料企业劳动密集,或者有少许污染,就认为是低端产业。其实,只要这些人去看看国际顶级豪车、小型飞机的复合材料车间,也基本是这个模样,而这些总不能定义为低端产业吧?所以,地方政府要珍惜这些复合材料企业,支持他们做技改、环境改造及产品升级,这些企业有潜力成为让当地经济受益、政府脸上有光的高科技企业。

  中国工业门类齐全,显然是发展碳纤维的良好基础,同时,碳纤维的采用又往往是工业升级换代的重大举措。碳纤维在中国的市场潜力是巨大,这个毋庸置疑。今天的碳纤维复合材料依然处于幼儿期,多包容、多支持,随着碳纤维产业的茁壮成长,势必会带动越来越多的工业领域采用碳纤维,成为工业经济的重要组成。

  总量:181.5千吨2021年,缠绕拉挤工艺再次超越预浸铺放工艺,保持业界第一大工艺的地位。随着风电与气瓶应用的增长,这个第一的地位,短期内无法撼动。

  预浸铺放工艺,作为实用性最广、应用经验最成熟的材料形态及成型工艺,几乎所有的应用均会在第一时间想到它,然后在应用过程中再摸索特点,发现更高效简化工艺,比如风电梁帽的开发历史,从预浸铺放过渡到厚重织物,再到拉挤板材;比如汽车复材工艺,从预浸铺放过渡到高压RTM等。

  预制体工艺,近几年成为主要工艺,主要是因为光伏炉所需的热场碳碳复材的迅猛发展而推动的,无论是非连续立体毡,还是三维机织、编织等预制体工艺,目前在碳碳复材中发展迅速。其中的一些进步也会让树脂基复合材料受益。

  总额:248.1亿美元我们发布这个图表,旨在提示大家不要忽略树脂基及碳基之外的其他基体复合材料,这些材料也是碳纤维复合材料大家族中的一员。

  除了金属、陶瓷、水泥等大量的基体材料,气凝胶也作为新的基体,与各种纤维毡结合,变成新型的复合材料。在碳纤维领域,预氧毡与二氧化硅气凝胶的结合,正在创造广阔的应用市场空间;碳纤维毡、石墨毡与碳气凝胶的结合,也将改变很多应用。

  碳纤维自身也可以是“基体”,将自己的结构与功能“复合”,与碳纳米管、多孔纳米碳结合成“复合材料”,这些“复合材料”很可能会为新能源产业提供革命性的创新。

  2021年,整个树脂基材料中,热塑复合材料占了大约25%的比例,金额约为50亿美元。其中,绝大部分为非连续增强塑料,连续碳纤维热塑材料,我们估计市场份额为2亿美元左右。

  总量:95,968吨2021年,中国碳纤维复合材料的总量为96,000吨。给行业一个大致的概念。

  2021年,体育复材的领导地位再次被风电大幅度超越,这个格局会继续延续下去的。风电与体育两大应用主导市场的格局会持续多年。

  总金额:699.18亿元2021年,全国的碳纤维复合材料的产值为699.18亿元;这些数据,只是根据我们赛奥的数据模型来计算的,只是给社会一个行业规模的概念。

  航空航天复材的产值,我们是按结构件来估算的,2020年大约有183亿元,首次超越了体育器材,成为最大金额的分市场。2021年,由于体育器材的较高速增长,又反超航空航天,成为第一的分市场。

  市场的发展趋势如下图:2021年对碳纤维的需求量为16,450吨。根据Cirium数据库数据显示,2021年全球商用飞机交付量达到1034架,同比增长28.6%;新增确认订单1647架,约为2020年的2.7倍。然而这是窄体飞机的贡献,对于宽体飞机,根据波音公司网站信息:2021年年中,波音787被查出存在生产缺陷并暂停交付,全年仅交付14架波音787。远低于2020年53架的交付量,与其疫情前百架以上的交付水平更是相去甚远,波音可能最早在2022年2月或3月重新开始向客户交付新的787飞机;另据空客网站信息:2021年交付55架A350飞机,依然是低迷状态。唯一的好消息是:空中客车在2021年11月宣布推出A350F货机,并得到了积极的市场反馈,在当年即获得了22架确认及承诺订单。另据国际航空专家预测:商用航空飞机的恢复期会延迟到2025年。上述重头的碳纤维用户经营惨淡,导致商用航空的需求持续低迷,还好有其他航空市场的弥补,使得总需求与2020年持平。2021年,我们将飞行汽车纳入了该市场,这是相当有前景的分市场,碳纤维复合材料是不二选择!

  7.2. 风电叶片应用市场2021年,风电市场发展风云剧变,陆上主机报价扣除塔筒成本后,价格已低至大约1600元/KW,比起2020年几乎腰斩。再加上源头的材料涨价,整个产业链基本处于微利或亏损状态。这个市场行情不光让国内外众多计划采用碳纤维的叶片企业犹豫及止步,也让需求巨头VESTAS放缓了碳纤维需求增长的力度。

  2022年,受国外风场补贴因素影响以及成本因素影响,预计全球两大巨头VESTAS及GE的碳纤维板材用量基本不会增长,维持在全年用量为30,000吨,其他几家如GAMESA、NorDex,明阳、三一、上海电气等的用量预计为3500-4500吨,大概率与2021的需求持平。

  从工艺角度:拉挤板材用于大梁已成为主流,近两年中材科技、时代新材、中复连众、艾朗等叶片厂家以及主机厂三一重工、明阳电气、上海电气等都陆续发布了使用碳纤维或碳玻混合拉挤大梁叶片,值得一提的是,东方电气、中船双瑞目前使用的织物灌注以及金风科技的预浸料工艺,对比拉挤板材,劣势越来越明显。2022 开始,碳纤维织物及预浸料工艺在全球范围内大概率被被拉挤板材全部替代掉。当然,不排除有基于这些传统工艺的思想,但产品形态及制造效率、成本更有优势的新工艺出现。

  玻纤与碳纤的竞争:2019年年底,中材科技发布SINOMA85.6的全玻纤海上风电叶片并于2020年在福建兴化湾装机使用。2022年3月,株洲时代最新发布的TMT185叶片,长度达91米,全部使用玻璃纤维而非碳纤维,适配4.5MW到6.5MW机型。所有叶片企业非常清晰碳纤维的减重优势及趋势,只是在成本上算不过账,尤其这两年碳纤维供不应求的情况下。这个问题的解决有待于叶片企业与碳纤维企业更深入的精诚合作。

  风电市场的波动剧烈,但是总体上发展前景光明,风电碳纤维巨头-卓尔泰克,是可以批量按照13美元/公斤左右供应碳纤维的。这个成本优势,是我国大丝束碳纤维企业的参照系。

  体育休闲市场十年来的需求发展情况如下,2021年的需求量为18,500吨。对比2020有显著地增长。体育市场的分市场份额如下:2020年疫情之下,群体运动的碳纤维器材有较大幅度的下滑;而个人体育休闲的器材反而上升。而2021年,不少国家开始放开群体运动,这直接带来了体育器材的较高速的增长。

  要关注休闲领域的增长潜力:如果碳纤维鱼竿,早年是高档货,今天的一次性鱼竿都是碳纤维;我们的休闲用自行车呢?随着碳纤维及其复合材料的进步,也应该是这样的趋势。

  7.4. 压力容器应用市场2021年,全国的气瓶碳纤维用量大约为3000吨。其中,呼吸气瓶用量大约为600吨,CNG气瓶大约500吨,储氢气瓶用量约为1900吨。未来几年,呼吸气瓶的增长会比较稳定,但受基数影响,增长量有限。天然气气瓶的用量在未来3年会有所增长,但在2025年开始会有所减缓。主要的增长点会出现在氢气瓶领域。

  全球气瓶的主力依然在欧美:2021年我国最大的气瓶企业碳纤维用量大约是800吨,而同期的国际巨头LUXFER预计有2,400吨,而Hexagon Lincon则有3,200吨左右,国内外差异是显著的。结合其他国外厂家,我们估算的2021年市场需求数据为11,000吨。今后数年,该市场可能按20%年增长率高速增长。

  国内气瓶市场研判:根据相关政策以及预测,2022年,中国将至少新增10,000辆氢能源车,主要在物流车、重卡和大巴领域,其中重卡为6,000台。重卡储氢气瓶为210L-385L,单个瓶子碳纤维用量在40-45公斤之间,单车一般配置6-8个瓶组,重卡领域碳纤维用量大约1700-1900吨。加上其他物流车、客车领域的用量,氢燃料电池汽车预计总量能到使用到2500吨以上;加上呼吸气瓶及天然气气瓶维持低速的增长,预计碳纤维用量能够达到3600-3800吨。2023年开始至2025年,物流车以及大巴车的示范加大和重卡的逐渐推广(最大重卡碳纤维用量约为500KG);2022年三月,发改委发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,我们有理由相信:中国碳纤维气瓶市场在3-4年,有望成长为万吨级别的大市场。

  刹车盘市场:国际的主要企业是:法国的Messier-Bugatti 公司、美国的Honeywell 公司、B.F. Goodrich公司、Goodyear公司和英国的Dunlop公司。中国的飞机刹车盘主要有北摩高科、中航飞机股份有限公司西安制动分公司、博云新材、西安超码等厂商。该市场发展平稳。

  航天部件:主要企业是国内航天的相关院所,碳碳复合材料以其优异的性能成为大型固体火箭喉衬、发动机的喷管、扩散段、端头帽等的首选材料。该市场发展平稳。

  热场部件:单晶硅炉内,主要有碳毡功能材料和坩埚、保温桶、护盘等碳碳复材结构材料:国际企业是德国的SGL公司,日本的东海碳素公司等;国内从事碳碳复合热场材料的单位包括西安超码、上海康碳、湖南金创等。预制体是碳碳复材重要的制造环节,国内的主要企业是:中材科技南京玻璃纤维研究院、江苏天鸟高新技术有限公司、天津工业大学复合材料研究所、宜兴市飞舟高新科技材料有限公司。2021年,我们将碳毡功能材料统计到这个碳碳复材市场中。

  2021年,单晶硅炉依然增长火爆,根据北极星太阳能光伏网的数据:单晶硅炉即将破3万台,主要的企业为上虞晶盛机电、北京京运通科技、江苏华盛天龙光电设备、北京七星华创电子、德国PVA TePla AG、美国Kayex 公司、日本Ferrotec公司。

  7.6. 混配模成型应用市场混配模成型(Molding&compound)严格讲,不是一个应用市场,而是对工艺的描述,但由于这些工艺横跨的应用多,所以,把它归类成一个应用,便于说明。混配(compound)是指非连续碳纤维增强塑料,主要包括短切增强和LFT。玻纤D-LFT在汽车领域的广泛应用证明了这种复合材料形态的优势。模成型(Molding)主要是指片状模塑料Sheet Molding Compound-SMC,团状模塑料Bulk Molding Compound-BMC。由于回收碳纤维的加入,让这些非连续形态的,以及非连续形态加连续形态的混合结构,展现出一定的发展空间。

  从事短切碳纤维增强塑料的,通常是改性塑料企业,比如SABIC、RTP、POLYONE、COMPTEX、 POLYNT、深圳沃特、广东金发科技等。他们通常是从碳纤维企业采购短切碳纤维,采用双螺杆混配造粒,然后在销售给应用单位做注塑成型。近几年,在常规连续性纤维复材及塑料之间,短切碳纤维增强塑料以其远超塑料的力学性能,远超连续纤维的成本及规模成型便利性,赢得无人机行业青睐,得以快速增长。该应用提出了增加复材刚性的需求,可以从定制中模量的碳纤维解决,也可从混配技术上增加残留纤维长度来解决。

  从事碳纤维片状模塑料的企业主要有:美国QUANTUM、MAGANA、Ashland、Continental Structural Plastics,德国MENZOLIT等企业。对比与传统的玻纤SMC、碳纤维SMC的浸润性受丝束大小的影响较大,而浸润性的好坏与力学性能相关联,目前的碳纤维SMC还没有实现其该有的力学性能优势。2021该市场并无重大事件。

  7.7. 汽车应用市场2021年的市场需求为9,500吨,对比2020年的12,500吨,有3,000吨的降低,其主要原因是宝马公司在2020年底停产了复合材料车型I8,又在2021年7月停产了I3。我们估计影响了近5,000吨碳纤维的需求, 加上其他零部件、改装市场的增长,总量减少约3,000吨。

  2021年在汽车复材领域,主要有如下大事:Saint Jean Industries圣约翰工业公司(法国)采用Hexcel公司预浸料生产的混合碳纤维/铝悬架转向节;由Williams Advanced Engineering(英国)开发的CFRP 叉臂在90秒钟内用再生碳纤维和RraceTRAK工艺成型;Rassini(Piedras Negras,墨西哥)为MY2021福特F150皮卡车开发的碳纤维后悬架系统;意大利Polynt Composites公司、瑞士AOC公司和帝人汽车技术公司(原中国唐山CSP VICTALL)在过去几年里都增加了新的 SMC 生产线,所有新增的SMC生产线都有能力生产碳纤维SMC, Polynt还在其产品中引入Polynt-RECarbon再生纤维SMC产品,以及分别具有UD和织物增强功能的UDCarbon和TXTCarbon混合物;Bucci Composites SpA(意大利法恩扎)宣布为英国汽车制造商Bentley的Bentayga SUV开发22英寸全碳纤维车轮。据说这是有史以来最大的全碳纤维车轮,它是通过高压RTM(HP-RTM)制造的,每个车轮可减轻6公斤的重量。

  新能源汽车的电池盒,2021年的趋势是利用玻璃纤维复材替代碳纤维或其他材料。而碳纤维汽车轮毂则有从小批量超豪华车,逐步走向较大批量豪华车的标配,这可能为碳纤维带来万吨级别的需求。

  7.8. 建筑应用市场本领域是一个广泛意义的建筑,不仅包括我们通常意义的建筑,也包括了建筑机械、桥梁、隧道及工业管道等,复合材料的应用主要有如下几个领域:1.建筑及桥梁结构的补强:2.艺术型建筑的主体结构;3.建筑机械;4.新建大跨/空间结构;5.管道补强。

  上述应用市场中,有80-90%的碳纤维用于建筑及桥梁结构的加固补强,在城市更新的大背景下,相关部委在《交通强国建设纲要》、《建设工程抗震管理条例》等多项文件中提到结构加固的重要性,2022年中央1号文中再次强调农村公路安全以及危桥改造,国内结构加固市场以约每年20%以上的速度快速增长。现阶段基础设施加固材料领域除福瑞斯、西卡、东丽等国外品牌,以上海悍马为代表的国产品牌正在快速崛起并已被国内外市场广泛认可,这些行业优质企业的崛起,也对曾经混乱的国内市场做了一场洗牌,“鱼龙混杂”的状况有了根本性的改变。此外,随着三亚体育场、聊城徒骇河大桥等碳纤维索结构的建成,碳纤维复合材在新建大跨/空间结构领域的应用发展迅猛,有望在未来几年大幅替代传统的钢索。

  2021年12月,国内首座承载千吨级碳纤维斜拉索车行桥挂索仪式跨徒骇河大桥项目举行。大桥全长388米,主桥采用钢塔双索面莲花型,创新采用Φ7-121规格碳纤维复合材料斜拉索,最大承载力超过1000吨,是目前国内工程应用的最大规格、最大承载力的碳纤维索。这是碳纤维拉索在国内车行斜拉桥中的首次应用,形成了国内最大吨位的国产碳纤维索锚体系,大桥建成后将成为世界上最大跨度碳纤维索斜拉桥。该项目由中国建筑集团第八工程局牵头承建,柳工集团欧维姆机械股份有限公司承担了碳纤维复材斜拉索锚固系统的设计和制造,南京海拓复合材料有限责任公司承担了碳纤维复合材料索体的制造,中复神鹰提供了碳纤维。

  斜拉索大桥是中国桥梁的主要形态,中国也是最大的市场,跨徒骇河大桥的成功示范具有里程碑意义。这完全可以发展为中国应用生态、具有巨大需求的特色市场!

  首先是功能性应用领域:短切碳纤维增强塑料具有防静电、电磁屏蔽等功能在复印机、打印机、数码相机、数据传输电缆接头等产品早已经有成熟应用,对比其他的如炭黑、金属等类似材料,碳纤维增强塑料的成本降低,会带来这个市场的稳定扩展。

  力学增强方面:主要的产品形态有长碳纤维增强塑料(LFT)和连续碳纤维增强材料。LFT其实是一个介于短切与连续之间、兼顾了成本与性能的一个很有前景的产品形态,然后,热塑界面的问题,如何在塑料中保持较长的长度及均匀分散问题,这些技术障碍阻碍了这个产品的更广阔的应用。连续碳纤维增强材料,主要是用于轻薄笔记本的壳体,其中有经典工艺的热固壳体,也有热塑壳体。

  2021年,行业主要新闻是:Carbon Mobile公司推出碳1 MK II智能手机 由朗盛TepEX DyalLITE热塑性增强1K连续碳纤维长丝制造;东丽在CAMX2021上展示由Cetex TC920 PC/ABS碳纤维编织层压板制造的惠普Buffalos笔记本电脑外壳;Isotruss碳纤维发射塔发布支持全球5G电信部署,与钢塔相比,创新的IsoTruss®点阵网格设计需要更少的碳纤维来制造通信塔,进一步缩小价格差距并与传统的钢结构竞争,同时提供额外的附加价值。

  7.10. 船舶应用市场目前,船舶领域对碳纤维的需求主要是:竞赛类船舶、超豪华游艇、高速客船及军事用途的船舶。多年来,除了竞赛类船舶,近几年,电动水翼船、水上出租车,高速客轮纷纷采用碳纤维复合材料,形成新的增长热点。

  2021,船舶市场保持了持续高增长(美国国家船舶制造商协会报告统计数据)。根据复材世界信息:7.7 米长的电动水翼船 CandelaC-7号称其能源效率是气动滑行船的 4-5 倍,并且由于其碳纤维/环氧树脂和轻质船体,使成本降低了 95%;2021年5月,Candela推出了一款P12电动水翼水上出租车,来取代柴油动力渡轮。9.5米长的P-12在全景式客舱中最多可搭载12名乘客。Candela报告说,使用相同的 CFRP 水翼系统和已在C-7 中得到验证的船体结构,P-12每名乘客消耗的能源比家用汽车少,与内燃机船相比,运行成本低90%。

  2021年11月,网络信息:港航集团所属珠江船务下属中威公司建造的国内首艘总长超过40米全碳纤维结构高速客轮“海珠湾”号在南沙小虎岛造船基地码头顺利下水,该船舶即将投入琶洲客运公司使用。图片来源:Candela Boats图片来源:国际船舶网

  7.11. 电缆芯应用市场2021年,我们统计的全球需求是1,100吨,对比2020有一定增长。而行业内部统计,估计只有750吨,比去年稍有下降。

  2021年,中复碳芯在碳纤维复合芯导线的基础上开发了光纤碳纤维复合芯导线、多股绞碳纤维复合芯导线。在多股绞碳纤维复合芯技术基础上,拓展开发多股绞碳纤维复合材料绞合索。中复碳芯开发的光纤碳纤维复合芯导线已经在国内国网试验线上应用。多股碳纤维复合芯导线使得碳纤维复合芯的弯曲直径由55D提升到45D,对复杂地形的施工更友好,保障线路施工中产品质量。中复碳芯开发的多股绞碳纤维复合芯导线已出口厄瓜多尔,并且和辽宁省电力公司联合申请了柔性复合材料导线的科技项目。碳纤维复合材料绞合索也已在临泉大桥上得到了试用。

  江苏易鼎复合技术有限公司开发了金属-碳复合材料型线,目前在试验测试阶段。

  国际上,碳纤维复合芯导线代表公司CTC Global一直专注于该领域的技术创新及产品在各国家电网工程上的应用,从欧专局专利技术显示,其2019年申请了光纤碳纤维复合芯导线个国家进行了布局。近两年,其承担了印度、巴基斯坦、尼泊尔、葡萄牙、孟加拉国、墨西哥、越南、不丹等国家电网的碳纤维复合芯导线旧线改造项目或光伏电站的新架电缆的建设。

  2021年1月15日高温超导磁浮原理样车在西南交大磁浮试验线成功下线,该样车采用全碳纤维复合材料车体、低阻力头型,标志着高温超导高速磁浮工程化研究从无到有的突破;先进结构转向架碳纤维侧梁相对于传统钢板焊接侧梁重量减轻80%,为转向架减重、节能、成本降低提供支撑。该车体是上海晋飞碳纤科技股份有限公司、上海石化与中车相关部分联合研发的。

  2021年1月,中国中车第七代时速200公里磁浮列车亮相:碳纤维车体和悬浮架是唐山机车公司联合上海晋飞碳纤科技股份有限公司开发,较原金属材质的车体减重30%、选附件减重33%,载客提升20%,提高了牵引效率、降低了悬浮能耗。

  2021年7月,由中国中车承担研制、具有完全自主知识产权的我国时速600公里高速磁浮交通系统在青岛成功下线,该车型广泛采用了碳纤维复合材料。时速200公里磁浮碳纤维车体高温超导磁浮碳纤维车体先进结构转向架碳纤维侧梁

  2021年12月,上海浦东新区临港中运量氢动力数字轨道胶轮电车下线,中车公司联合上海晋飞碳纤维科技有限公司开发了纤维复合材料司机室和操作台,降低了车身重量,司机室结构的优化大幅提升了舒适性。中运量氢动力数字轨道胶轮电车

  综合目前的应用情况分析,虽然碳纤维复合材料在轨道交通领域的应用离实现大规模工业化生产还有一定的距离,但是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大幅下降,必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,使先进复合材料成为车辆主/次承载结构材料代际替换的首选。

  碳纤维的主要功能性应用,除了传统的阻燃材料:预氧丝、预氧毡,还有传统的热场材料:碳毡、石墨硬软毡、电热毯;还有传统的防静电、电磁屏蔽材料:短切碳纤维、磨粉增强塑料等等。

  2021年,主要的新闻是:Grupo Antolin(Burgos,西班牙)宣布了对碳纳米纤维进行研究,实验室测试中取得了非常理想的结果,生产出的MEA(膜电极组件)装置在电力方面的产量与市场上的相当。他们使用一半的铂便实现了这一目标,在相同的运行周期后,降解水平降低了10倍;美国Hexcel宣布其参与Dolphin项目以开发颠覆性PEM燃料电池堆,Hexcel提供轻质PrimeTex spread展丝织物、HexMC模塑料和HexPly预浸料和预浸料层压板,这些材料将应用于端板、气体扩散层和双极板。

  2021-2022年将会是中国碳纤维的重要转折点:既是上个十年, 碳纤维行业励精图治、取得伟大成绩的一个总结期,又是下一轮发展战略确定的起点。在上一轮发展中,我们不光解决了“从无到有”与“从小到大”的问题,国防急需的品种有了基本正常的供应;更为重要的是,我们构建了工业应用碳纤维的产业基础,形成了一批可以在市场上生存与发展的企业,且在相当程度上,实现了全面与系统的国产化,大部分技术已经进入了自主研发与正向设计的较高水平。这个能力对国家产业安全至关重要,已经相当程度上解决了“卡脖子”的问题;碳纤维本身就具有军民两用的天然属性,东丽作为世界顶尖的碳纤维生产厂家,美国出于军工产业安全考虑,东丽的碳纤维几乎没有用到其国防军工上,但无人会质疑东丽产品在各类军工上的适用性;所以,产业能力的全面建设,才是国家安全的最坚实的保障!

  反思上一轮的发展,我们存在什么问题呢?还是上述我们肯定的方面,技术质量能力的构建不足,从自由竞争的市场角度看,我们还未有一家企业,具备国际竞争优势。当然这与我们仅仅二十年的工业历史直接相关。我们任何一家的碳纤维,无论什么牌号,在性价比方面,如果在海外市场与对手公平竞争,我们都是输。另外一个严重问题:上一轮的发展中,尤其最近三年,主要由于风电叶片、加上光伏及压力容器等的需求旺盛,导致短期的供不应求,价格上涨,激发了多家碳纤维企业的太过热情的扩产,包括一些不知深浅的新进入者。我们不反对扩产,我们反而支持有技术增值的更大扩产,比如大丝束碳纤维,是不少工业应用的标配,从2012年,我们公开呼吁要大发展,直到十年后的今天,市场的供应还远远不足,请大家注意,目前国际公认的大丝束是指48K或之上,不是早些年24K以上的概念;大丝束全球供给严重不足,东丽旗下的ZOLTEK这些年都在拼命扩产,据说,它的纤维售价13美元/公斤,依然有不错的毛利,假如你的24-30K,也能有类似的低成本技术,你的扩产当然是有效的,成本做不到,性能与质量有较大幅度提升,比如你的48K能做到T700性能,当然也有很强的性价比竞争优势, 扩产理所应当!我们反对的是:对提质增效无帮助的简单重复扩建。

  碳纤维领域依然有巨大技术进步空间。提质增效起码有如下意义:1. 性能的提升,2. 质量的提升,3. 生产效率的提升,4. 成本的降低。决定这些的因素很多:比如工艺技术、装备技术、操作技能、工程建设及管理、生产管理、企业经营、资源要素成本等等方面。碳纤维应用行业曾经低劣的“假冒伪劣”,用黑色纤维冒充碳纤维,要想通过“偷工减料”去降低成本,基本无运作空间。只能依靠技术去降低成本,今天,问问碳纤维企业,哪个降低成本的技术不是高难技术?PAN基原丝到碳化得率能否更接近理论值?这是值上亿元的技术;腈纶与原丝生产的区别中,如何去评估性价比而决策最优?这涉及到每吨原丝数千元的成本差异;原丝油剂成本高,有机硅行业是否有人来攻克这个问题,把每吨原丝从数千元降低到数百元?每年为大规模原丝企业节约小一亿成本?预氧化耗时长,高能高排,能否做大幅度下降,让单线成本降低数千万元?低温马弗在800℃以上寿命不到一年,能否研发长寿命装备,为用户节约数千万元?整个碳化线消耗了大量的氮气,能否有技术大幅度降低?为单线节省数百万元?全是技术要解决的问题!

  有人问:国际碳纤维巨头在干啥?是否对碳纤维技术有奇招?我们能否一步跨域,直接“弯道超车”?这是行业从事碳纤维产业之初,经常产生的问题。当我们在行业浸润越久,我们就越能体会与感知碳纤维巨头的作为。他们确实有奇招在研发中:比如以“节能降耗、碳化单线万吨”为目标的日本NEDO的所谓第二代碳纤维技术,这个代差技术要进入规模产业,从头到尾,起码需要25-30年时间,其中还存在技术是否成功的风险。所以,我坚信:所有的巨头其实也是围绕上述的纷杂的技术问题做长期的积累与提升,这就是“硬科技”的通常做法:很难出现“一招鲜、吃遍天”的美事与捷径,更多是对大系统内的纷繁复杂技术问题,逐一击破、长期积累、终究形成坚不可摧的系统竞争优势!而这个,是通常中国式小聪明很难接受与践行的。二十多年的大浪淘沙,沉淀了一代碳纤维人,有如此的坚韧与执着,这是上个周期取得伟大成绩的根本原因。在生活压力巨大及浮躁的社会环境之下,希望能带动年轻一代,继续坚韧与执着,这是产业兴旺的正道!

  近几年,碳纤维市场增长的主要动力是风电叶片,我们先来了解2021年全球风电发展的一些情况,根据全球风能理事会(GWEC)的《全球风能报告2022》信息:2021年,全球风电装机新增93.6 GW(并网容量)。中国及美国这全球两个最大风电市场的陆上风电新增安装量有所下降,分别为30.7 GW和12.7 GW,但其他地区纷纷创造历史新高。欧洲、拉丁美洲、非洲及中东的陆上新增装机分别增长了19%、27%及120%。全球海上风电在2021年实现了21.1 GW的新增并网(为2020年的三倍多),创造了历史最好成绩。中国一枝独秀,其海上风电增量占全球的80%,这也让中国超越英国成为全球海上风电累计装机最多的国家。对于供应,彭博能源财经发布了如下排名,前十名中六家中国企业,其他国外企业是欧美四强:VESTAS, SIMENS GAMESA, GE 及NORDEX。整个风电市场的特点:中国的市场及供应均大约是全球的一半,中国厂家主要玩中国市场,欧美四强主要玩非中国市场(在中国市场份额几乎可以忽略)。风电另一个特点是:国内定价是按照风机额定功率的单价,而国际更重视LCOE (平准化度电成本),前者死拼成本,更注重降低成本,后者拼性价比,更注重技术进步的综合效益,显然后者国际更科学;回到碳纤维用量,我们估算VESTAS去年大约25,000吨,中国风电企业消耗了大约4,500吨,欧美其他企业消耗了3,500吨。

  对于当前的行业发展水平:碳纤维为风电所用,显然不可能是成本驱动的,而是技术驱动的,但是国内风电市场的游戏规则又没有与国际接轨,是成本驱动型的,这是如何去化解这个困局?

  从风电产业角度,无论是通过走出国门,还是通过行业协会,推动国内风电市场与国际接轨,形成LCOE的定价机制,不形成一个“技术驱动”型行业文化,不要说碳纤维用不上,很多创新技术都无施展空间。从碳纤维角度,提高性价比是行业自身竞争的需要,无论你的碳纤维应用在哪个行业,哪怕是利润丰厚的航空航天领域,不提升性价比,也没有持续健康发展的基础。换一个角度,如果你能在风电“残酷”的成本压力下生存,就可以“笑傲江湖”了。

  风电与碳纤维产业只有精诚合作,才可能产生独特的成果:首先,双方产业都还在蓬勃发展之中,没有道理去用静态思维看问题。回顾VESTAS在20年前尝试用碳纤维,那个年代,碳纤维不光贵,质量还奇差,他们一路坚持下来,才有今天的辉煌;碳纤维人也应有发展的眼光来处理合作,我们今天的产品性价比确实比不上ZOLTEK,而ZOLTEK当年开发的PX-35,也不是为风电量身定制的品种啊!为风电定制产品及复材工艺,依然是大有可为的,其中也有海量的降低成本的空间。这些均需要双方或者两个行业的精诚合作。一些风电企业计划进入碳纤维行业,认识到碳纤维对未来风电的战略意义是对的,有一点忠告:决策者在科研中,如果没有发现头痛的技术难点及实证有效的解决方案;精算成本长期竞争不过现存碳纤维企业,希望您冷静与谨慎!因为你的热情很可能不光让您企业背上沉重的包袱,还会祸害碳纤维行业。

  风电市场之外,目前确定持续增长的市场是碳碳复材、压力容器;体育休闲也会保持稳定强劲增长;轨道交通有较大的潜力,通过多年的科研积累,已经逐步展示其需求潜力;尽管遭遇疫情影响,商用航空受挫,但是无人机蓬勃发展,飞行汽车很快会进入量产,国际单通道飞机采用碳纤维的趋势已经明显,这个市场是值得期待的;这些应用市场的发展与碳纤维复合材料产业发展也是相辅相成的,需要形成精诚合作,不能只是停留在买卖关系上,需要组建应用生态链攻关联盟。

  通过上一轮的发展,碳纤维产业已经形成了一定的“疆域划分”,从事航空航天的碳纤维企业,我们称之为“严格认证小丝束”,工业应用领域内:高性能小丝束、常规性能小丝束、大丝束(含高性能),共形成四种类型的生产技术,各有特点。可以根据各自的优势与不同应用市场去匹配深入发展,建立各自特色与深度的生态链。全盘通吃并非当前明智的做法,如果整个产业均按此思路发展,就会再次跌入低水平重复建设、血拼价格的陷阱。

  在我国近三年的红火的发展中,由于世界碳纤维供应的短缺,我们每家企业的生意非常红火,均能实现无库存销售。其中,也出现不少用户对性能质量不满意而忍气吞声的情况。对比之前日本,尤其是东丽的纤维,我们的性能质量不稳定,纤维加工性能较差,并没有通过这一轮扩产有根本性的提升,这无疑是行业持续健康发展的隐患。我们每家工厂需要清晰认识到:本轮的热销,主要是因为市场供应短缺的原因,并非产品优质之功。而当市场供需平衡、甚至供过于求,选择权就重新回到用户手中,这时,质量问题又会重新成为各家企业管理者案上最头疼的事。而这一天,根据我们前面章节对中国市场的分析,肯定会在2022年到来。潮水退后的裸泳者就会现身。

  中国碳纤维上一轮的发展中(2002-2012),除了“简单技术重复投资”的毛病,还有另外一个毛病,就是类似“亩产万斤”的吹牛比赛:张家搞出T700,李家就必须T800, 王家就只能T1000了。当然航空航天确实有一定的需求,也确实有一部分企业是脚踏实地做这些攻关的,而干实事的人与企业更加低调,很少对外吹牛,而吹牛最凶的几家企业,早已经消失在人海之中。

  在本一轮发展中(2012-2022),因为有实事做,大家也就没啥工夫吹牛了,也很少有人去比拼T700\T800\T1000了;大浪淘沙,靠吹牛与靠坑蒙拐骗的人也都沉入江底了。我们取得的最大成就是:国家急需的碳纤维基本有了保障,对于民用,高效地建设生产线、很快开好生产线并出产品,恰逢市场好,大家都忙于扩产能;本轮初期提出的“提质增效”共识,完成了一半“增效”,而“提质”方面的工作并无根本的提升。

  碳纤维的质量主要是由性能的稳定性及工艺加工性组成。性能的稳定性包括了力学性能(主要是拉伸强度及模量)及物理性能(线密度)的离散系数。复合材料结构设计通常采用B基准值(95%的置信度下至少有90%的数据高于它)。碳纤维的性能离散系数越小,复合材料的许用值才大,就可减轻结构重量与成本。所以,离散系数的重要性甚至大于力学性能本身。工艺加工性主要包括纱锭等长,少毛丝毛团、不劈丝、无翻转与加捻、展丝性好、不同后处理工艺的浆料匹配等。目前,我们国产碳纤维最大的问题是毛丝问题。同样的预浸或织造设备,与之前的进口丝对比,清洁丝道的人工大幅度增加。纤维的展丝性,国产与日本纤维也有较大差距,这导致丝束的不均宽,预浸料与织物的均匀性不佳,为制造超薄热固性预浸带及热塑性预浸带形成了困难。

  我们不鼓励企业在T300/T700\T800\T1000 方面去做吹牛比赛,我们希望我们的企业在质量上:在离散系数上,毛丝上,展丝性等等方面去做市场竞争、敢于向市场去“吹牛”、去保证;因为我们相信,只要企业关注质量,只要一段时间的经验积累,性能稳步提升是个自然而然的事情。

  看着行业内有企业利用产业链资源把控、利用规模来提升竞争力,我们不敢苟同。主要的理由是对产业发展阶段的判断,我们反复讲:碳纤维依然处于幼儿期,其技术发展的空间依然很大。所以,幼儿期的主要矛盾是技术的竞争;当技术发展遇到天花板时,行业内企业技术趋于一致水平时,成熟期的主要矛盾就是规模效应及上下游资源整合实力。所以,不同时期应该有相应的策略。

  技术竞争是“八仙过海、各显神通”,不光大家心服口服,且心怀尊敬、努力学习,这是将行业带入持续健康发展的正路,而规模效应及上下游资源整合实力的关键是企业资金能力。当前中国碳纤维主要企业均是大块头央企及国企,要“扩军备战”搞对抗,谁都有这个实力。当这条路上,谁也搞不服谁的时候,大家再坐到一起谈如何销毁“核武”,或如同欧佩克一样,谈每家关闭多少生产线?从国家利益层面,这么干划算吗?在大家规模与资源对抗的过程中,一定有人杀红了眼,开始“恶意人力资源整合”(相互间挖人与挖墙角),让核心技术在各厂家之间乱传。几年下来,这些野蛮的、无序的竞争,必然把行业带入“万劫不复”的悲惨境地,看着欧美几个巨头依然霸据领先地位,我们这代碳纤维人情以何堪?

  碳纤维技术是个极其复杂的技术系统:从原辅料的质量,到原丝及碳化的各个工序,里面都蕴含了大量的基础研究、工艺及装备的认知、参数及经验。而这其中,最基础的是认知。我们的认知来源于哪儿?对基础研究的理解程度,对先进企业与专家的学习,自身工程实践中的经验。行业有几本教科书,曾经是不少企业的入门教材,意义非常重要,尽管其中有不少错误;之后向国际先进企业及专家学习,其中不少认知得到了实践的证明与支持,逐步变成了我们自己的认知。但总体上,产业的认知还是以外来为主。我们还没有形成足够的研发能力去不断生产先进认知。

  研发能力的薄弱,是当前碳纤维产业的重大问题:一类是学术与技术基础的研究,产业发展之前, 主要是纵向课题引导下做研究,采取是跟随国际先进企业的产品发展思路。产业发展之后,不少教授学者的精力放到了轰轰烈烈的产业建设中,研究工作多少有些耽误;另一类是企业工程技术的研究,早期生意不好时,大家还多少能静心做一些研究,生意一好,为数不多的工程技术人员精力主要放在了新生产线的建设上,之前的改进提升工作,没有时间去做,研发工作又停顿下来。这些导致了整个行业的研发投入与能力是有所下降的。

  如何去增强行业的研发及创新能力?首先要改变跟随型的思想,建立技术自信。的确,对于很多产业,我们均是从欧美学习而来,我们必然有“知其然、不知其所以然”的心虚、没有可复制的就不会思考的阶段。当我们逐步熟悉了关键技术,尤其具备正向设计能力的时候,我们就需要根据基本的原理去思考问题,多实践,多犯错!我们无需害怕犯错,更无需害怕失败,我们需要去习惯失败、去欢迎失败,因为创新总是藏在一屋子失败的某个角落中的。看看人类的绝大多数伟大工程科技创新,你也会发现这个规律。

  改革开放以来,我们的制造业取得了举世瞩目的成就,大量的产品位居世界第一。中国制造确实以“价廉物美”成为国家名片。然后,细数之下,多为技术含量不高的产品。对于高科技,尤其是硬科技,我们有太多“卡脖子”,这是个非常复杂的问题。窃以为:先进工业文明是个基础性问题,此处的“工业文明”一词不是针对“农耕文明”的意涵,是指:对技术发展空间巨大的新兴产业,避免同质化无序竞争的低水平重复建设,树立技术竞争优先、生态链建设优先、有竞争、更有合作的先进工商业文化及社会文化。

  前面提到了2021-2022我国碳纤维的扩产状况,绝大部分依然在常规小丝束领域,而市场的发展(风电、碳碳复材、气瓶等)的趋势是大丝束(含高性能大丝束)及量身定制的特色小丝束,常规产品严重的供过于求,必然会产生惨烈价格厮杀,而价格战之下,整个行业并无赢家。下游企业也是短时期开心,长期被拖累。有人说:“商场如战场嘛,竞争不可避免”。竞争是为什么?行业全输的竞争是良性竞争还是恶意竞争?按此逻辑,可口可乐与百事可乐就不可能共存,波音与空客也不可能共存,世界就不需要反垄断法去自废武功。

  认识行业的规律,逐步学习与掌握与之匹配的先进经营思想:我们以日本三家碳纤维企业为例:东丽自1961进入行业,数十年不盈利,按我们的性情,他们不得急死?他们不急,也没有躺平,依然几十年如一日的奋发图强,他们清楚人类对碳纤维依然在学习曲线中,而其中,时间是最重要的输入参数。我国的企业家,大都是承接发达国家转移过来的成熟产业而成功的,成功带来自信与自豪,误以为无所不能。这些成熟行业,国际上已经完成了大部分的学习曲线,更多的小改小革的技术工作,而没有太多开拓性的、颠覆性的、从零到一的艰难技术。碳纤维行业还有大量艰难技术等待人类去学习、摸索与攻克。我们需要认识行业规律,认真向国际先进企业去学习从事硬科技的经营思想。而不是“急功近利”、“人有多大胆、地有多大产”的“”思维来从事硬科技产业。

  要坚决摒弃恶性竞争的落后思维。“一山能容二虎吗”?日本这座山,这几十年,一直容着东丽、东邦与三菱三只老虎,有竞争,没有听说这三家搞价格血拼、搞死对手为快乐。在现代商业文明中,除了我们曾经信奉的“弱肉强食”的“丛林法则”的模式,还有通过创新、协作、为社会创造更多价值的良性共生、共同发展的模式。碳纤维其实给了我们一个非常广阔的生存发展空间,无论纤维品种、复材设计、成型工艺、广泛的应用,我们现有的每家企业,都能找到适合于自己的空间,无需去窥视别人的疆土并侵犯之,我们应该去尊重“开疆拓土”企业及他们获取的正当利润,要鄙弃因为眼红而杀入这个领域,损人不利己的恶劣行为。

  产业背后的资本需要更聪明于价值投资。中国碳纤维二十多年的发展的教训中,除了某些企业家的头脑发热,背后也有“资本的躁动与盲目”的因素。日本有不少大型企业曾经接触与从事过碳纤维,看着碳纤维生意这么好,怎么不见新进入者,日本资本是没有我们有钱还是不如我国资本的聪明?互联网行业中有一句名言“站在风口上,猪都能飞起来”,当资本说我们碳纤维现在是“风口”时,我正告他:“碳纤维行业没有猪,都是一群踏实做技术的人。如果你认为碳纤维现在是“风口”,恭喜你,猪也是这么想的,而且,这头猪迎着风口也飞不起来的,只有代宰的命运”。2021-2022年的中国碳纤维,又处于一个新的历史转折点。对于资本,会有一种新型的折磨方式出现:“欲哭无泪、欲罢不能、流血不止、生不如死。”投资需谨慎!

  我国在新材料的发展产业政策上,总会提出“市场或应用牵引”的概念。在研发项目的安排上,也理所应当的往往把应用龙头企业作为项目团队的牵头单位。这导致一个问题,因为应用单位对碳纤维及其复合材料的不熟悉,他们认为碳纤维就是一个与钢铁、铝合金、塑料类似的材料而已,他们本身很熟悉应用的结构,做个材料替换,并非很难的事。这种思维会导致研发项目的夭折或勉强交差,对国家这方面的研发实力并无实际帮助。

  问题在哪儿?我们清楚,一个结构的完成,需要分析负荷,然后根据负荷做结构设计,然后是材料与成型工艺的选择。对于传统材料,应用单位只需要了解材料的性能,就能套入


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