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價格表現低迷 我國碳纖維行業迎來擴產爆發期 未來市場該如何推演?

1、碳纖維是“21世紀新材料之王”

根據觀研報告網發布的《中國碳纖維行業現狀深度研究與未來投資預測報告(2024-2031年)》顯示,碳纖維(CarbonFiber)是一種絲狀碳素材料,由有機纖維經碳化以及石墨化處理而得到的微晶石墨材料,直徑5-10微米,含碳量高達90%以上。碳纖維力學性能優異,同時具有輕質、高強度、高彈性模量、耐高低溫、耐腐蝕、耐疲勞等優異特性,廣泛應用于航空航天、國防、交通、能源、體育休閑等領域。

碳纖維主要性能特點

性能特點

簡介

強度高

抗拉強度在3,500MPa以上

模量高

彈性模量在230GPa以上

密度小,比強度高

密度是鋼的1/4,是鋁合金的1/2比強度比鋼大16倍,比鋁合金大12

耐超高溫

在非氧化氣氛條件下,可在2,000°C時使用,在3,000°C的高溫下部分熔融軟化

耐低溫

-180°C低溫下,鋼鐵變得比玻璃脆,而碳纖維依舊具有彈性

耐酸、耐油、耐腐蝕

能耐濃鹽酸、磷酸等介質侵蝕,其耐腐蝕性能超過黃金和鉑金,同時擁有較好的耐油、耐腐蝕性能熱

膨脹系數小,導熱系數大

可以耐急冷急熱,即使從3000°C的高溫突然降到室溫也不會炸裂

資料來源:觀研天下整理

碳纖維按纖維數量不同可分為小絲束和大絲束。小絲束性能優異,但成本較高。碳纖維的開發起初應用于航空航天領域,小絲束性能更能滿足航空航天、軍工復材的需要,但受成本制約,難以在風電葉片等領域實現推廣應用。大絲束在保持碳纖維優良性能的前提下,通過提高單線產能,大幅降低成本,打開碳纖維廣泛運用于工業和民用領域大門。

大絲束和小絲束碳纖維對比

類別

小絲束碳纖維

大絲束碳纖維

絲束數量

<24K(1K代表一束碳纖維中有1000根絲)

24K

拉伸強度

3500-7000MPa

3500-5000MPa

拉伸模量

230-680GPa

230-290GPa

價格

較高

一般

產能分布

日本

歐美

應用領域

國防軍工、航空航天

工業領域

資料來源:觀研天下整理

2、我國碳纖維行業需求端萎靡不振,但產能迎來擴產爆發期

近幾年,隨著“碳中和、碳達峰”戰略的提出,碳纖維最主要的下游領域——風電行業快速崛起,需求端也日益旺盛。數據顯示,2023年,我國碳纖維運行產能為14.08萬噸,比上年增長25.7%,已經接近全球碳纖維產能的半壁江山。然而,自2023年開始,我國碳纖維行業供需關系180度大轉向。

尤其是,在下游蓬勃發展的背景下,各路資本和企業大量涌入碳纖維產業,投資熱度持續高漲,產能大幅度提升。根據數據顯示,2022年我國碳纖維供應量達4.5萬噸,同比增長55.17%;截至2023年6月,國內碳纖維生產商總產能達到11.7萬噸,較2021年末大幅增加。

不過,需求端表現不佳,2023年碳纖維需求量比2022年的7.44萬噸反而下降7.2%,這也導致碳纖維廠商庫存高企。數據顯示,國內碳纖維庫存整體保持低位,由2023年6月的4000噸左右增至2023年末的1.2萬噸左右。除此之外,各大碳纖維企業也出現增收不增利的現象,如2023年中復神鷹、吉林碳谷、光威復材、中簡科技、中航高科5家碳纖維龍頭上市企業共實現主營收入121.65億元,同比增長2.81%;歸母凈利潤27.42億元,同比下降22.32%。

不過,需求端表現不佳,2023年碳纖維需求量比2022年的7.44萬噸反而下降7.2%,這也導致碳纖維廠商庫存高企。數據顯示,國內碳纖維庫存整體保持低位,由2023年6月的4000噸左右增至2023年末的1.2萬噸左右。除此之外,各大碳纖維企業也出現增收不增利的現象,如2023年中復神鷹、吉林碳谷、光威復材、中簡科技、中航高科5家碳纖維龍頭上市企業共實現主營收入121.65億元,同比增長2.81%;歸母凈利潤27.42億元,同比下降22.32%。

數據來源:觀研天下整理

而就算面對價格下跌、企業營收下降等等終端市場出現疲軟跡象,但碳纖維龍頭廠商卻選擇繼續擴大產能。例如,2024年4月,中復神鷹年產能30000噸的高性能碳纖維建設項目舉行了開工儀式,這個項目的總投資達到了60億元左右。除此之外,吉林化纖集團正在推進1.5萬噸/年高性能碳纖維項目;上海石化6000噸/年碳纖維項目也預計將在今年投產。

整體來看,未來幾年,我國碳纖維企業擴產計劃總量預計接近30萬噸,但在供給短缺的背景下,率先實現項目落地并穩定生產的企業將具備明顯的先發優勢,搶占更多的市場份額。

我國碳纖維企業擴產計劃

生產商

項目

在建產能

預計投產節奏

項目情況

預計當年實際新增產能*

2023E

2024E

2025E

2023E

2024E

2025E

吉林化纖集團

國興年產6萬噸碳纖維項目

6

2

2

2

“十四五”期間完成

0

2

2

1.2萬噸碳纖維復材項目碳化線

0

0.6

0

0

20231月和2月,第三、四條碳化線投產

0.6

0

0

中復神鷹

西寧二期1.4萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目

0

1.4

0

0

2023H1已全面投產

1.4

0

0

連云港年產3萬噸碳纖維建設項目

3

0

0.6

1.2

建設周期為20234月至20268

0

0.6

1.2

上海石化

1.2t/a48K大絲束碳纖維項目

0.6

0

0.6

0

預計2024年全部完成

0

0

0.6

光威復材

萬噸級大絲束碳纖維產業化項目

0.4

0.4

0

0

一期4000噸預計2023年內投產

0

0.4

0

中簡科技

高性能碳纖維及織物產品項目

0.15

0.075

0.075

0

預計于2023年部分投產,2024年全部投產

0

0.075

0.075

恒神股份

2t/a高性能碳纖維生產基地

0.5

0

0.5

0

一期5000t/a,2023H1開工,建設周期20個月

0

0

0.5

浙江寶旌

6萬噸碳纖維原絲項目和年產1.8萬噸碳絲項目

1.55

0.5

0.5

0.55

預計于“十四五”期間陸續投產

0

0.5

0.5

新創碳谷

1.8t/a大絲束項目

1.2

1.2

0

0

2023年已全部建成1.8萬噸產能

0.6

0.6

0

新疆隆炬

年產5t碳纖維碳化項目

4.4

1.2

1.2

2

2022年一期6000噸建成,后續三期陸續建設,預計2025年形成5t/a產能

0.6

1.2

1.2

長盛科技

高性能碳纖維項目二期

0.08

0.08

0

0

已于202312月投產

0

0.08

0

高性能碳纖維項目三期

0.26

0

0

0.26

預計2025年投產達產

0

0

0.26

資料來源:觀研天下整理

3、碳纖維新領域:低空經濟蓄勢騰飛

資本市場通常都會以推斷甚至想象來評判企業或者產業的價值,尤其是在新興產業中。當然,碳纖維作為典型的新材料行業也不例外,目前市場上最火熱的低空經濟與碳纖維關系明確。

eVTOL是低空經濟的重要載體之一,其主流的設計方案均采用碳纖維作為主要機身結構材料。其中,約有75~80%用于結構部件和推進系統,12~14%用于橫梁、座椅結構等內部應用,電池系統、航空電子設備和其他小型應用占比為8~12%。而國內頭部eVTOL制造商億航智能、小鵬匯天、峰飛航空等公司公布的設計方案來看,機身結構均采用碳纖維復材,小鵬匯天旅航者X2的旋翼槳葉和起落架也采用碳纖維復材。

我國部分eVTOL設計方案碳纖維應用

企業

型號

主要參數

碳纖維應用

億航智能

億航AAV

機身高度:1.93m機身寬度:5.73m最大起飛重量:620kg最大航程:30km最大設計速度:130km/h

機身結構采用環氧基碳纖維復合材料優化整體結構強度和剛度,實現輕量化與機身剛性實現完美統一,搭配航空鋁合金,有效降低機身重量,保證各部位的支撐強度。

小鵬匯天

旅航者X2

雙人乘坐最高續航達:25分鐘最大時速:130km最高飛行高度1000m

全機身碳纖維材質;旋翼槳葉采用先進碳纖維環氧樹脂基復合材料,是現階段航空業最先進的槳葉用材。起落架的材料主要為碳纖維和玻璃纖維,碳纖維保證起降所需要的強度,玻璃纖維保證減震緩沖所需要的韌性

峰飛航空

盛世龍

最大起飛重量:2000kg最大載荷:350kg最大航程:250km最大巡航速度:200km/h載客能力:4+1飛行員

整機機身使用高強度碳纖維復合材料一體成型技術

資料來源:觀研天下整理

而單臺eVTOL對碳纖維需求在100-400kg之間,有望拉動千噸級需求。以超長續航問界Ultra鋰電池作為參考,假設在電池能量100kWh、能量密度400Wh/kg情況下,2人座eVTOL電池自重約250kg(假設5人座電池能量隨最大起飛重量同比例提升);假設單臺eVTOL復材重量占其機身結構重量比例為70%,碳纖維復材占全部復材比例為90%,且碳纖維:樹脂比例為7:3,則單臺eVTOL碳纖維需求量約在97-363kg之間,全球未來eVTOL訂單約為6300架且在2030年前全部釋放,則預計為碳纖維帶來600-2300噸增量需求。

eVTOL對碳纖維需求示意性測算

類別

億航AAV2座)

盛世龍(5座)

1.相關參數

最大起飛重量(kg

620

2000

實際業務載重量(kg):(全座人數+行李)

150

370

eVTOL自重(kg

470

1630

鋰電池重量(kg

250

806

eVTOL機身結構重量(kg

220

824

2.材料需求測算

復合材料重量(kg)占比70%

154

576

單臺eVTOL碳纖維需求量(kg)占比90%,碳絲樹脂比7:3

97

363

eVTOL訂單量(架)-截至235

6300

6300

碳纖維增量需求(噸)

611

2288

資料來源:觀研天下整理

4、市場進一步低迷,我國碳纖維行業未來該如何發展?

縱觀市場現狀來看,低空經濟短期內對碳纖維產業的需求拉動的時間有限,那么隨著市場持續低迷,未來碳纖維行業該如何推演?

事實上,碳纖維行業增長邏輯屬于典型的創新供給驅動應用場景,所以不斷尋找下游應用新場景,產業規模才能擴張。例如,1995年,碳纖維進入工業領域;二十一世紀,大飛機、風力葉片、汽車、深海油田成推動碳纖維行業發展驅動力。

目前,全球領域風電葉片能夠拉動碳纖維約3.5萬噸的需求;2017-2020年我國風電新增裝機量從1503萬千瓦迅速飆升至7167萬千瓦,成為國內碳纖維市場關鍵的增量需求。在滿足剛度和強度的前提下,采用碳纖維的風輪葉片比玻璃鋼葉片質量輕30%以上,雖然碳纖葉片成本上升,但其帶來的傳動鏈上相關部件以及塔筒的優化減重,使得風電機組的整體成本降低10%以上。例如,120m的碳纖維風輪葉片可以減少總體自重達38%,使得風電機組的整體成本下降14%。未來,隨著風電搶裝的影響逐漸消退,預計未來三年內中國風電新增裝機量的增速能夠保持在15%-20%,持續拉動碳纖維市場需求。

此外,航空航天工業對碳纖維行業需求巨大。飛機結構材料約占起飛總重量30%左右,減輕結構材料重量可帶來諸多好處,而用碳纖維復合材料代替鋼或鋁,減重效率可達到20%-40%。根據相關資料可知,2022年11月8日,七家租賃公司與中國商飛又簽署300架C919飛機和30架ARJ21飛機確認訂單;2023年9月28日,中國商飛與東航簽訂C919最大單筆訂單100架。因此,據不完全統計,C919擁有1215架訂單總量。長遠來看,1215架C919訂單全部交付對應碳纖維需求量約5882噸,對應約13.4億元市場空間。

綜上所述,我國碳纖維行業需求空間大,但是頭部企業仍然大幅擴產,并且選擇“以量換價”策略,可見產業供給依舊是擴張態勢,再加上當下需求增速不太明朗。因此,如果頭部企業持續保持擴張態勢,并且在市場價格低迷的背景下,或許碳纖維行業將迎來落后企業出清,市場集中度也將隨之上升。(WYD)

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