2018年中国碳纤维发展前景分析及市场需求预测【图】

碳纤维 2018-03-30 05:54

碳纤维是由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构，含碳量超过90%的无机纤维。碳纤维外柔内刚，质量比金属铝轻，强度高于钢铁，具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等一般碳素材料特性，同时其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维轻质及优异的性能使其成为新一代增强纤维，在航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等方面有着广泛的应用，被称为21世纪的“黑色黄金”。

碳纤维根据原丝种类主要分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中，PAN基碳纤维由于生产工艺相对简单，产品力学性能优异，用途广泛，占碳纤维总量的90%以上。此外，碳纤维根据力学性能可分为通用型和高性能型；按用途可分为工业级和宇航级两类，亦称为大丝束和小丝束。

PAN基碳纤维占比超90%

数据来源：公开资料整理

碳纤维分类

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完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。通常从原油制备丙烯；丙烯经氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈聚合和纺丝之后得到PAN原丝，再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维，并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料，作为生产碳纤维复合材料的原材料；碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合，形成碳纤维复合材料，最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。在碳纤维整体产业链中，不同阶段产品价格大幅增值，同一品种原丝的售价约40元/公斤，碳纤维约180元/公斤，预浸料约600元/公斤，民用复合材料约在1000元以下/公斤，汽车复合材料约3000元/公斤，航空复合材料约8000元/公斤，每一级的深加工都有大幅度的增值。

碳纤维及其复合材料生产过程

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在民用航空领域，碳纤维复合材料被广泛应用在机翼、机身等受力大、尺寸大的主承力结构中。例如，目前世界最大的客机空客A380机身重量的22%为碳纤维复合材料，并将其成功应用于机翼与机身主体结构连接处中央翼盒，仅此一项就比铝合金材料减重1.5吨，燃油经济性优于竞争机型约13%，大大降低了运营成本；波音公司的B787“梦想飞机”，复合材料应用率达到50%，是第一个同时采用高性能碳纤维复合材料机翼和机身的大型商用客机；我国国产大型客机中国商飞C919的机尾和侧翼也采用了碳纤维复合材料，占整机质量的12%。民用客机成为了拉动碳纤维需求增长的主要力量。2016年航空航天领域对碳纤维的需求量达到1.76万吨，其中商用飞机的需求占比达70%。据测算，2018年仅波音777和787、空客A380和A350这四种机型对碳纤维的需求将达到9185吨，相比2016年增加2744吨。

保守估计2018年民用客机对碳纤维需求将增加6429吨以上

Boeing777	Boeing787	AirbusA380	AirbusA350
2016年交付数量（架）	98	137	28	49
2018年预测交付数量（架）	100	150	45	100
碳纤维复合材料用量（吨/架）	10	35	35	61.5
碳纤维用量（吨/架）	7	23	23	40
2018年相比2013年新增碳纤维需求（吨）	14	299	391	2040
合计新增碳纤维需求（吨）	2744

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军用航空方面，碳纤维已应用在战绩机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位以起到减重作用，目前国内外也不断在先进战机中提升碳纤维复合材料的使用比例；另外军用无人机也大量采用复合材料结构以提升续航能力和可靠性。总体来看，军用飞机和商用飞机2011年对碳纤维的总需求为7010吨，到2015年增长至13090吨，年均复合增长率为16.9%。预计2020年需求量将增至19600吨，年均复合增长率为8.4%。

复合材料在军机中应用比例不断提升

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研究显示，汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%，而汽车整车质量减少100kg，油耗降低0.5L/100km，加速性能提升8%-10%，制动距离缩短2-7m。碳纤维具有比模量和比强度高、减重潜力大、安全性好等突出优点，在汽车领域的渗透率在不断提升。据统计，2016年汽车领域对碳纤维需求量约9000吨，预计2020年需求有望达1.1万吨。

碳纤维在汽车上的应用实例

公司	车型	部位
宝马	I3、I8	车厢主体的life模块
宝马	Z-9、Z-22	车身
宝马	M3	顶盖和车身
日产	ShylineGT-R	外装（后备箱车盖）
丰田	MARKII	内装
雅马哈	SRC新概念跑车	底盘
大众	2L车	车身等
法国SP	BoxsterS	发动机罩盖
Daimler	DodgeViper	挡板支架系统
SGLCarbonAG	PorscheAG	碳纤维-陶瓷制动盘
通用GM	载重汽车	传动轴
福特	野马ShelbyGT350R	轮毂

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预计2020年汽车对碳纤维需求量将达到1.1万吨

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据预测，全球风电新增装机容量将从2014年的47GW增加到2018年的64GW，假设碳纤维在风机叶片中的渗透率每年提升1个百分点（14年为12%），对应碳纤维的需求到2018年将达到2.05万吨，14-18年复合增长率为16%。

风电新增装机容量仍将平稳增长

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2014-2018年风电碳纤维需求复合增速达到16%

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据统计，2011年全球碳纤维需求量4.41万吨，2016年需求为7.65万吨，年复合增速11.6%，预计到2020年需求量将达到11.20万吨。2016年全球碳纤维应用领域集中于风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车等领域。树脂基碳纤维复合材料市场规模已达到110.4亿美元。

2016年全球碳纤维需求7.65万吨，预计2020年为11.2万吨（单位：万吨）

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中国碳纤维需求量由2011年0.93万吨增长至2016年1.96万吨，年复合增速16%，预计到2020年将达到3.08万吨，增速远超全球总体水平。目前我国碳纤维下游应用仍集中于休闲体育等较为低端的应用领域，航空航天、汽车等高端工业应用占比较低。随着我国技术进步，碳纤维工业化应用将随着整个行业的发展逐步加快，未来高端领域需求潜力巨大，市场将不断打开。

2016年中国碳纤维需求1.96万吨，预计2020年为3.08万吨（单位：万吨）