2024全球碳纖維復合材料市場報告

 2024全球碳纖維復合材料市場報告

 

林剛

廣州賽奧碳纖維技術股份有限公司總經理

 

來源:林剛

 

01

前言

2024年9月份,應美國《復合材料世界》邀請,筆者為其寫一篇關于中國碳纖維產業的文章,遇到了關于“內卷”的英文翻譯的問題,目前國內流行的與進化Evolution對應的退化Involution, 是生物學概念,美國人是摸不清頭腦的。比較接近的英文是Hyper-competition與Rat race, 意涵上還是超級競爭,沒有把內卷的結果(沒有贏家)表達出來。給他們舉例:觀看演唱會,本來大家都可以舒服地坐著欣賞,結果第一排觀眾站了起來,后排的不得不站著腰酸背痛地看完電影,這是一個競爭與勤奮之后無人受益的現象,我們稱之為內卷。美國編輯們也清楚了內卷這個詞準確含義,也找一些專家咨詢,結論是在英文世界中找不到對應詞匯。

內卷如同瘟疫一般席卷了中國的幾乎各行各業,包括我們碳纖維行業:大多數廠家花費了比前些年數倍的時間與精力,血拼價格,結果到年底,均獲取了虧損的成果。不光卷自己,也把上下游一起卷了進來,成功實現了共同貧窮。市場經濟摸爬滾打幾十年,沒有任何企業家會反對競爭,這正是市場經濟優勝劣汰的核心機制。只要是對企業有利的,甚至當前無利、后幾年有利可圖的激烈競爭行為,我們都可以理解,怕的就是長期、全行業、全產業鏈無利可圖,這就是集體自殺行為。

2024年10月,筆者應邀在美國舉辦的碳纖維會議做了一個90分鐘的《The Status and Trend of Chinese Carbon Fiber Composite Industry》(中國碳纖維產業的現狀與趨勢)的報告。向國際同行詳細介紹了中國碳纖維產業近二十年的偉大進步:自主技術與裝備,品種齊全,成本控制能力強,一定會對國際碳纖維 行業重新洗牌.....歐美世界期盼多年的“US$5/磅超低價格”已經有數萬噸的產能,呼吁國際社會與中國碳纖維產業合作,加大對汽車、軌交、建筑等領域的應用推廣,把碳纖維這個小眾材料提升到百萬噸級別。臺下朋友告訴我,國際同行基本在驚愕中聽了這個報告:中國碳纖維曾經是國際完全忽略的存在,疫情幾年,中國與國際的交流很少,通過這個第三方的報告,大家對國內碳纖維廠家的認知更加客觀與深入。對中國碳纖維取得的成就敬佩之余,也有顯著的危機感。在報告的結尾,我也希望國際同行來共同思考:中國碳纖維的持續內卷,對世界工業文明,是利大于弊,還是弊大于利?

翻閱西方經濟發展史,比較類似的情況是“美國大蕭條”(1929-1939,發源于美國,波及整個西方世界的經濟危機),大蕭條之前的1920年代被稱之為“咆哮時代”(經濟狂飆猛進),電力及汽車引領的新經濟,在消費信貸的助力下,很快就形成了生產遠大于消費能力的格局,出現了我們熟知的“牛奶倒河里”的嚴重過剩。作為世界工廠,我國30年的超高速發展,近幾年也形成了生產遠大于世界消費能力(包含內需)的格局,我想這可能是內卷的核心原因。美國及西方世界是如何走出大蕭條?經濟學界有多種解釋,普遍認同的是1935年羅斯福新政系列中頒布的《社會保險法案》,大幅度提升了老百姓社會保障,不用擔心養老、醫療與教育,放開了消費,一舉將社會的絕大部分窮人升級為擁有巨大消費能力的中產階級,化解了經濟危機。

特別鳴謝

感謝碳纖維全行業的參與企業的高度關注與支持,大家對我們的數據與結論均作出了非凡的貢獻;感謝中國化纖協會各位領導的支持;感謝中國復合材料集團前董事長張定金先生、中石化上海石化副總經理黃翔宇先生、北京化工大學劉杰教授、中國化纖公司白雪垠先生、南通復源董事長楊斌女士等一批業界同仁無私分享行業信息與思想。

 

02

全球碳纖維市場

2.1. 全球碳纖維市場需求-年份

對比2023年的115,000噸, 2024年的全球需求數據為156,100噸,同比增長了35.7%。

2024年全球數據的獲得,我們有如下幾個依據:

首先,感謝中國碳纖維企業的一如既往的支持,大家主動通報了年度銷售數據,當然我們也在市場做了多渠道的數據核定,中國的銷量加上進口總數,我們權當中國的市場需求(不完全科學,比如對來料加工數據的處置)。

接著,我們開始參閱國際碳纖維同行的年度銷售數據或經營情況,從供應側來判斷需求,比如日本碳纖維企業的出貨量,德國SGL公司的年報,HEXCEL公司的年報等;

然后,我們參閱了大量的應用市場的發展現狀,比如波音與空客在2024年的交付量(尤其是復合材料飛機),多家碳纖維企業在風電領域的銷售量,體育用品大企業的經營狀況等。

最后,我們也參考國際同行對市場的數據。綜合上述四類依據,我們算出了全球碳纖維的需求量。

2.2. 全球碳纖維市場需求-應用(千噸)

總量:156.10 千噸

2024年的應用市場格局有較大的變化,前幾年風電市場對碳纖維的需求疲軟,2024年由疲轉強,實現了120%的高速增長;航空航天軍工市場迅速回暖,并體現出20%強勁的增長。

2024年,體育休閑市場結束了近幾年的過山車一樣的變化,回到了正常軌道,且體現出高速增長,比2023年同比增長了51.6%。

壓力容器市場主要受中國市場需求下滑的影響,2024年全球數據與2023年保持零增長。

碳碳復材(包括保溫氈)主要受中國的光伏行業影響,2024年有一定程度的降低,而全球其他區域有一定的增長,整體市場與去年保持一樣。

其他的市場,大都保持正常的穩定增長。

2.3. 全球碳纖維市場需求-應用(美元)

總量:4,310.0百萬美元

全球碳纖維的銷售金額為43.1億美元,對比2022年的38.1億美元,增長了12.9%, 價格與2023年基本持平,數量有大幅度增加。

2.4. 全球碳纖維市場需求-產品(千噸)

總量:156.1千噸

模量的定義:

  • 標準模量是指拉伸模量為230-270GPa;
  • 中等模量是指拉伸模量為270-350GPa;
  • 高模量是指拉伸模量超過350GPa。

*隨著技術發展,這些數據將會調整。

大絲束Heavy Tow≥48K

鑒于目前已經出現“大絲束化”的小絲束產品(比如日本東麗與帝人推出的36K),吉林的風電35K專用產品。統計上,以后我們用“標模-低成本”,“標模-高性能”概念。

以風電為主驅動的應用市場,刺激了低成本碳纖維供應的增長,這個趨勢將持續;在四大類碳纖維品種的全球占比看,中國總體發展是均衡的,目前的主要短板是以T800為主的中模量的應用,我們缺乏類似B787及A350這樣的復材飛機的支撐,出現了短板。希望可以通過其他航空器及高端體育器材的發展,帶動國內中模碳纖維的發展。

03

全球碳纖維供應

3.1.全球碳纖維理論產能-制造商

2024年,盡管我們依然采用了“運行產能”的概念,但依然存在“產能折算”的問題。這些問題主要存在于兼顧生產1-6K的單位中,他們會把產線按照12K來核算。

2024年,全世界主要增加的產能是:卓爾泰克在墨西哥增加了6,000噸; 吉林化纖增加了5,000噸高性能; 韓國曉星公司在華工廠增長5,000噸; 光威復材在內蒙古增加了2,600噸; 寶武碳業(寶旌)向吉林化纖轉讓了合資企業的股份,產能減少6,500噸。

全球十強廠家中,由于韓國曉星的新進入,只剩下吉林化纖集團、中復神鷹、新創碳谷三家中國大陸企業。

2024年已經宣布并在進行中的擴產有:東麗歐洲計劃投資1.2億歐元,法國工廠年產量將從5,000噸增至6,000噸,東麗美國投資1,500萬美元升級生產線,實現T1100G產能翻番(2024年初已經完成),擴建其位于加利福尼亞州Morgan Hill的工廠,東麗韓國擴建3,300噸產能的第三條生產線, 把年生產能力提高到8,000噸/年,到2025年,東麗集團至少增加7,500噸/年小絲束產能;吉林15,000噸高性能碳纖維,已經完成了其中的5,000噸;中復神鷹30,000噸(2026年完成);上海石化30,000噸大絲束碳纖維;韓國曉星在中國的另外5,000噸及越南的21,600噸擴產計劃等。寶旌 30,000噸原絲在2024年實現開車,應該在2025年宣布碳化擴產計劃;恒神在榆林建設的20,000的擴產計劃,有望在2025年開車;中簡科技宣布的四期擴建計劃,建設1,500噸宇航級碳纖維。

2024年新進入排名的企業有:山東永成4,000噸碳纖維,國泰大成3,000噸碳纖維。

3.2.全球碳纖維運行產能-區域

總量:309,000噸

對比2023年的全球運行產能290,230噸,2024為309,000噸,增長6.5%。所有的新增產能由墨西哥、中國及韓國貢獻。

近幾年,中國運行產能在全球的占比:2019年17.3%排名美日之后第三名;2020年21.1%排名美之后第二名;2021年30.5%全球第一;2022年43.3%,全球第一;2023年47.7%,全球第一名;2024年48.6%,全球第一名。這些顯著的進步充分證明了我國制造大國的能力。世界在迅速變化中,而我們有些媒體,依然在描述日本碳纖維占據市場主要份額,某廠家占據全球半壁江山。這些歷史舊論應該更新了。

全球碳纖維生產從生產要素昂貴的國家及地區,向更便宜區域轉移,是制造業發展的自然趨勢:2024年初,日本東麗公司社長大矢光雄在接受NNA獨家采訪時宣布:該公司預計最遲將于2026~2028財年的下一期中期計劃中在印度生產碳纖維。歐洲昂貴的生產要素成本,已經展現出了對碳纖維產業的嚴重抑制效應。

另一方面:地緣政治、脫鉤斷鏈及供應鏈安全問題,在西方輿論中甚囂塵上,這個也構成了碳纖維項目建設國別的重要因素。中國碳纖維產業遲早要進入國際化經營模式,“唯我獨大、上下游通吃”的模式是否為國際用戶所接受?我們該如何與世界合作與共同發展?可能是行業需要思考的話題。

04

中國碳纖維市場

4.1. 中國碳纖維需求-年份

2024年中國碳纖維的總需求為84,062噸,對比2023年的69,075噸,同比增長了21.7%,其中,進口量為16,422噸(占總需求的19.5%,比2023增長了2.1%),國產纖維供應量為67,640噸,(占總需求的80.1%,比2023年增長了27.6%)。

歷年中國市場需求增長率及國產碳纖維供應量增長率如下表,2024年保持高速增長。

2023年進口碳纖維呈現斷崖式下降,2024年的進口量出現小幅回升。看海關數據,2024年的進口增長主要是日本及臺灣產品貢獻的,主要市場是高端體育器材。筆者在與眾多體育器材的朋友溝通中,首要是國際品牌方對材料的指定;另一方面,他們均提到一個概念:國內碳纖維與日本性價比方面還有差距,主要表現在“工藝適配性”上。這對于國內碳纖維企業,既是挑戰,也是機遇。

4.2. 中國碳纖維需求-應用

總量:84,062噸

上圖主要是“應用能力”的對比:在目前的碳纖維應用領域內,中國優勢應用行業是體育休閑、碳碳復材(包含耐火保溫氈)、建筑、電子電氣;航空航天軍工及壓力容器迅猛發展,大幅度縮小了與國際的差距,但主力需求的商用航空應用剛起步;風電(中國市場總需求22,000噸中,有12,000噸是國內風電企業用)與國際依然有巨大差距; 汽車及混配模成型會因為中國新能源車的高速發展而應用潛力巨大。

4.3. 中國碳纖維需求-省份

總量:84,062噸

廣東繼續保持中國應用魁首位置,江蘇趕超上海緊跟其后。江蘇及山東的排名受風電影響巨大。

總金額:1,800,036千美元

從金額來看,廣東連續四年排名全國第一,上海排名第二,五個省跨入億美元應用大省行列。

4.4. 中國碳纖維需求-供應來源

總量:84,062噸

在國產碳纖維供應方面,從2015的13.4%一路爬升,到2024年80%,這充分表現了國產碳纖維的巨大進步。

中國是世界碳纖維的最大市場,2024年占全球的53.9%,同時也是各家碳纖維制造商的角斗場。各國對中國市場的供應量,近幾年并無特定規律可循。我們只是根據海關數據嘗試對其做出一定的解釋:

2024年,對比2023年,小絲束方面,日本增長了36.46%、中國臺灣增長了24.08%、韓國減少了35.31%,這反映出:在強大的國產替代趨勢之下,質優的日本本土纖維依然擁有不少忠實用戶,自衛能力強過其他廠家,韓國曉星在中國設立工廠并開始銷售,這對本土出口有一定影響。

2024年,對比2023年,大絲束方面,美國減少了6.78%,墨西哥減少了67%,匈牙利降低了98.38%,幾乎歸零(因為俄烏戰爭導致歐洲能源價格高企)。在兇猛的國內低成本工業用碳纖維的沖擊之下,這類進口很快會歸零。

總金額:1,800,036千美元

2024年,對于中國市場,所有的供應來源,價格均在下跌,中國供應產品從2022年的33美元的均價跌到2023年的18美元均價,2024年總體上呈現維持狀態;日本東麗平均降價幅度較小,但T700對比往年,有顯著的下降。

05

中國碳纖維產業

5.1. 中國碳纖維企業運行產能

2024年,我們依然不能采用“實際產能”,主要原因是一些小絲束企業的生產線,尤其是服務于航空航天應用市場的企業,他們的生產線會在3K、6K與12K切換生產。所以,廠家通常根據12K報產能,而實際生產中,3K、6K可能是最大品種。假如按實際3-6K核算產能,我們預計整個中國的運行產能數據要扣除8,000噸。

2024年中國產能達到150,130噸,對比2023年的138,330噸,增長了8.5%,其中新增產能的貢獻者:吉林化纖增加了5,000噸高性能碳纖維; 韓國曉星公司在華工廠增長5,000噸; 光威復材在內蒙古增加了2,600噸; 寶武碳業(寶旌)向吉林化纖轉讓了合資企業的股份,產能減少6,500噸。

2024年新進入統計的企業有:山東永成4,000噸碳纖維,國泰大成3,000噸碳纖維。

上述絕大部分企業的原絲統計,只是用碳絲產能乘以2.2的估算數據,吉林化纖是實際數據,國內企業只有新疆隆矩無自主原絲供應,曉星中國進口韓國本廠原絲。

2024年,如果按照運行產能計算,我國的產能利用率只有45%,主要原因是當期產能過剩。

5.2. 中國碳纖維產業新發展

2024年,如同2022年的模式,我們還是用三分類模式來談論中國碳纖維產業的新發展。

第一類航空航天軍工應用企業,主要針對航空航天兵器海工及核工軍品市場,以及商用航空航天,通用航空及無人機等市場。國內以光威復材、中簡科技、太鋼鋼科為代表,中復神鷹及恒神部分產能、煤化所揚州基地、西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等。

光威復材:內蒙古光威項目一期年產4,000 噸碳纖維生產線已完成全部設備安裝調試及試產工作,具備正常生產經營所需條件,已正式投入運營,威海拓展競拍土地,用于建設年產 2,600 噸聚丙烯腈基碳纖維原絲生產線;全資子公司威海拓展纖維有限公司(以下簡稱“威海拓展”)與客戶A簽訂了《物資采購合同》,合同總金額為366,361.67萬元。

中簡科技:宣布四期項目新增用地56畝,新增建筑面積3.6萬平方米,建成后將形成年產1500噸高性能碳纖維的強大生產能力。華泰投資將所持中簡科技合計22,392,963股的無限售條件流通股轉讓至中石化資本,占公司總股本(439,707,537股)的5.0927%, 占剔除公司回購專用賬戶中的股份數量后總股本(438,540,537股)的5.1062%。

國產碳纖維已在國產民航大飛機供應商體系中初露頭角,光威復材、中復神鷹、長盛科技皆參與中國商飛C919國產碳纖維的驗證,其中長盛科技某款T800級別產品已獲得中國商飛C919機型PCD的預批準,未來國產的碳纖維也將廣泛用于C929及以后的機型。

第二類高性能工業應用企業,主要針對高端體育器材、壓力容器、高性能熱場材料、先進電子材料、飛行汽車等先進工業領域。以中復神鷹、江蘇恒神、長盛科技為代表,2024年,山東國泰大成、山東永成也進入了這個領域。

中復神鷹:連云港總投資59億元的3萬噸擴建項目首條聚合生產線主體設備已完成安裝,首條碳化生產線主體設備正在安裝中,計劃2025年具備投產能力;JEC正式推出4款更高性能、更低成本新品:通用型工業級T800:SYT55T-16K,成本降低40%;風葉專用大絲束:SYT45M-48K,拉擠板模量提升8%,碳板用量減少5-7%;工程化量產高強高模碳纖維:SYM50X-12K,強度5,000MPa,模量475GPa;首款高強高模碳纖維:SYM55X-12K,強度5,000MPa,模量540GPa。

江蘇恒神:榆林恒神投資的47.35億2萬噸高性能碳纖維項目開工項目主要包括:新建20條大絲束濕紡原絲生產線、濕紡碳化生產線、干噴濕紡原絲生產線、干噴濕紡碳化生產線以及配套的公用工程和輔助生產設施等。

長盛科技:科研攻關及技術迭代上也取得一定成績:2024年9月29日,通過了《高強高模聚丙烯腈碳纖維ZA70(T1100級)工業化規模制備技術》科技成果評審,專家組一致認為:長盛科技在自主設計的國產裝備上開發了全流程的核心制備技術,實現了ZA70碳纖維的千噸級量產;該項目技術復雜、研制難度大,其研究成果技術成熟可靠,自主可控,總體技術達到國際先進水平。

第三類低成本工業應用企業,主要針對是風電葉片、新能源汽車、軌道交通、常規體育器材、常規熱場材料、新型功能材料等。以吉林化纖、上海石化、寶旌、藍星、新疆隆矩為代表。

吉林化纖集團: 2024年完成干噴濕法高性能碳纖維產能5,000噸,正式發布類似T800碳纖維產品,吉林化纖將利用這項新技術加快開發T1000、T1100以及M40高模系列產品,不斷拓展高端領域應用市場;中國寶武下屬浙江寶旌炭材料有限公司在上海聯合產權交易所公開掛牌,轉讓吉林寶旌炭材料有限公司51%股權,轉讓底價為12,498萬元,吉林化纖購買股份。

上海石化:宣布約31.96億元人民幣總投資的6萬噸原絲及3萬噸碳纖維的擴建計劃。

寶武碳業(含寶旌):旗下寶萬碳纖維項目年產12萬噸PAN基碳纖維原絲,規劃用地760畝,分一二兩期建設。其中一期項目第一階段新建3條聚合生產線、5條紡絲生產線,形成年產2.5萬噸PAN基碳纖維原絲生產能力,于2024年11月進入試生產階段,目前已正式投產。

2024年媒體也報道了如下計劃投資碳纖維領域項目,我們轉摘如下:

2月16日,中鐵二十四局新中標大項目,總投資40億元奧利申自動門(山東)有限公司年產3000噸碳纖維、50000支氫氣瓶及生產設備項目工程總承包(EPC)

3月29日,云南省楚雄彝族自治州祿豐市人民政府網站發布了《祿豐市2024年重點建設項目清單(新開工項目)》,備受關注的云南美能新材料有限公司年產2.4萬噸高性能聚丙烯腈(PAN)基碳纖維赫然在列,該項目用地約800畝,總投資約75億元,新建以二甲基亞砜(DMSO)為溶劑制造工藝,24K規格高強聚丙烯腈基碳纖維(即PAN基碳纖維)2.4萬噸/年高性能碳纖維生產裝置及公用輔助工程。

3月30日,廣東蒙泰高新纖維股份有限公司宣布,公司規劃建設的碳纖維項目產能規模由此前的1萬噸/年調整為3萬噸/年。9月20日,甘肅納塔新材料有限公司萬噸級碳纖維建設項目在張掖市開工。項目計劃總投資27.7億元,分三期建設,建成后年產PAN碳纖維2.4萬噸,預計年產值21.6億元。由上海電氣風電集團股份有限公司聯合廣東蒙泰高新纖維股份有限公司共同推動實施

5月21日,在東華能源(茂名)烷烴資源利用項目一側,總投資34.65億元,年產1萬噸的T1000級碳纖維項目正式開工建設。

5月28日,福建省能化集團與三明市戰略合作暨項目投資協議簽約的細化落實,福維高端新材料項目一期占地 315 畝,總投資約23.9億元,可實現年產高端新材料4000噸的有效產能。

6月1日,訥河市政府與海億科技產業集團有限公司簽署聚酰亞胺纖維及碳纖維產業集群項目投資協議,項目總投資110億元,一期投資55億元,建成年產2萬噸聚酰亞胺纖維項目。二期投資55億元建成年產2.4萬噸聚丙烯腈基高性能碳纖維項目。

7月6日, 杭州和興碳纖維科技股份有限公司總投資約10億元,總用地面積近80畝,擬投資建設350噸/年的M級碳纖維生產線及配套高性能原絲生產線,計劃于2027年4月竣工。

9月29日,精工科技發布公告稱,擬通過全資子公司精工碳材,在浙江省紹興市杭州灣上虞經濟技術開發區(精工碳材廠區內)建設總投資19.84億共40,000高性能纖維項目,第一期投資金額預估為6.69億元,建設2條高性能纖維生產線,單線產能5000噸/年高性能纖維。

11月25日,精工科技發布公告稱,公司與四川眾億匯鑫新材料科技有限公司簽署了總金額為5.155億元(含稅價)的銷售合同。根據合同約定,公司將向眾億匯鑫公司交付一套碳纖維成套生產線和一套原絲生產線及其配套公用工程,并進行安裝、調試和驗收。

12月25日,山西華陽碳材科技有限公司其千噸級高性能碳纖維一期200噸/年示范項目已提前實現了階段性目標,千噸級高性能碳纖維一期200噸/年示范項目總投資6.82億元,于2024年8月成功將首套MSTO爐吊裝就位。

06

全球碳纖維復合材料市場

6.1. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-年份

樹脂基碳纖維復合材料的需求量,根據纖維在不同復材工藝比例計算,以建立一個規模概念。

6.2. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-應用(千噸)

總量:264.7千噸

6.3. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-應用(10億美元)

總金額:262.5億美元

2024年,全球復材的需求為264.7千噸,對比2023年的176.9千噸,增長了49.6%;全球的碳纖維復材收入262.5億美元,對比2023年的229.6億美元,增幅為14.3%。其中:航空航天軍工市場的需求上的復蘇及價格的上漲;風電及體育器材復蘇及增長;壓力容器需求疲軟,競爭激烈,零增長,碳碳復材受中國光伏產業鏈的不利影響,零增長;其他市場保持了平穩增長。

2024年航空航天軍工市場的復材數量占總量的15.3% (2023年的數據為19.1%),但收入總量的61.9%(2022年的數據為62.58%)。顯然,該市場是碳纖維所有應用中的最高附加值市場,是所有碳纖維企業共同向往的黃金市場,同時也有很高進入門檻及漫長的進入周期,也是碳纖維既有企業嚴防死守的疆土,各家企業應根據自身情況去做戰略決策。

6.4. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-區域(10億美元)

總金額:262.5億美元

新冠疫情三年,中國市場金額趕超其他國際與區域,成為全球最大復合材料市場;2023年,國際航空航天軍工市場迅速復蘇,中國應用市場中,復合材料附加值較高的碳碳復材降價嚴重,體育器材低迷,這些主要因素導致美國從金額上超越中國,成為最大復合材料市場。2024年,中國風電及體育器材復蘇及高速增長,中國市場從金額上奪回了全球第一市場的地位。

2024年,縱觀全球四大主要復材大市場,歐美日復合材料與應用水平還是最高的:航空航天軍工領域,與日本的材料及復材工藝一起,形成了產業鏈閉環;以氫氣為代表的壓力容器方面,歐美日也有深度的合作,應用推廣也非常扎實;風電領域,依然是碳纖維應用的國際龍頭,汽車、船舶等方面,也積累了大量的技術與應用;體育休閑應用的制造不在歐美,但品牌與渠道大都在他們的掌控之中,不少高端的纖維品種也掌握在日本企業手中。

我國市場的特點是全面的技術及產品與低成本制造能力:覆蓋了幾乎所有的傳統應用市場,也均形成了基礎的研發制造能力。對于已經掌握了技術的應用市場,通過超強的低成本制造能力,成為業界最強。其中最顯著的是風電拉擠板,隨著市場的復蘇,中國碳纖維及拉擠板企業展現出超強的成本優勢,迅速進入國內外風電廠家;體育器材方面,目前大量的中低端器材的碳纖維已經國產化,但高端市場上,日本企業降低價格,大幅度提升了性價比,與國產激烈競爭,基本穩住了陣地,國產纖維需要在“工藝適配性”上持續下功夫,方能擴大這個領域的市場占有率。碳碳復材方面,中國產業鏈水平高,已經構成了國際競爭優勢,但受到光伏行業不景氣的影響,需求下降。

日韓市場處于歐美及中國之間,缺乏航空航天軍工市場的支撐,市場主要在高端體育器材及高性能工業應用方面,也有少部分低成本碳纖維的需求。

6.5. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-制造工藝

總量:264.7千噸

2024年,由于風電市場的增長,纏繞拉擠工藝回到業界第一大工藝的地位。

2024年,由于混配模成型的主流工藝是短切纖維增強塑料,我們調整了纖維含量為25%,復材噸數有顯著變化,因此變成主要的復材工藝。

如果從纖維成本到復材構件成本的轉化比評價:利用預浸料鋪放的航空航天復材的單位重量成本大概是單位重量纖維的10倍成本,體育器材大約是5倍成本,拉擠工藝與?;炫涑尚凸に囀亲畹统杀竟に?,拉擠工藝做出的單位重量復材成本小于單位重量碳纖維價格,而短切碳纖維增強塑料,因為加入的碳纖維含量小,所以單位復材成本更是遠小于單位重量碳纖維成本。而預制體(主要產品是碳碳復材及氈),RTM及其變種工藝,真空灌注及其變種工藝,這些工藝成本是居中的。工藝的選擇的主要標準是:復材構件的力學(包含致密化程度)或功能性能,成型成本,生產節拍,及良品率(含質量可追溯體系)。對于不同的應用,這些標準的權重有較大區別,比如風電葉片梁帽,歷經了經典的預浸鋪放、真空灌注之后,嚴酷的成本控制選擇了今天流行的拉擠板工藝。而對于商用航空復材,其安全性推導出的良品率(含質量可追溯體系)應該是權重最大的。所有顛覆式的工藝創新,一定要建立在對應用標準的深刻理解之上。

6.6. 全球碳纖維復合材料需求-不同基體(10億美元)

總額:324.8億美元

我們發布這個圖表,旨在提示大家不要忽略樹脂基及碳基之外的其他基體復合材料,這些材料也是碳纖維復合材料大家族中的一員。

除了金屬、陶瓷、水泥等大量的基體材料,氣凝膠也作為新的基體,與各種纖維氈結合,變成新型的復合材料。在碳纖維領域,預氧氈與二氧化硅氣凝膠的結合,正在創造廣闊的應用市場空間;碳纖維氈、石墨氈與碳氣凝膠的結合,也將改變很多應用。

碳纖維自身也可以是“基體”,將自己的結構與功能“復合”,與碳納米管、多孔納米碳結合成“復合材料”,這些“復合材料”很可能會為新能源產業提供革命性的創新。

2024年,整個樹脂基材料中,熱塑復合材料占了大約5%的比例,金額約為13.1億美元。其中,絕大部分為非連續增強塑料,而連續碳纖維熱塑材料,我們估計市場為4億美元左右。

6.7. 中國樹脂基碳纖維復合材料需求

總量:139,643噸

總金額:1,057億元

2024年,中國碳纖維復合材料的總量為139,643噸,對比2023年的106,269噸,增加了31.4%;因為調整了混配模成型的纖維含量到25%,實際增長要減半。2024年,全國的碳纖維復合材料的產值為1057億,比2023年875億增長了20.8%。大家可以發現:風電復材數量巨大,但總金額只有28億元。

07

全球復合材料應用發展趨勢與展望

7.1. 全球航空航天應用市場

全球市場的發展趨勢如下圖:2024年對碳纖維的需求量為26,400噸。

波音與空客的官方網站數據顯示:2024年空客交付了766架,比2023年的735架增長了4.2%,其中復材飛機A350交付了57架,比2023年的64架,降低了12.3%;2024波音交付了348架,對比2023年的528架,降低了34%,其中復材飛機B787交付51架,對比2023年的73架,降低了30%。復合材料與飛機的交付有一定延時,從主要商用復材的供應商-日本東麗及美國赫氏的年報可以窺見航空航天軍工復材2024年的狀況:東麗的2025財年前三季度(實際是2024年后三個季度)的航空航天業務同比增加了23%; 赫氏2024年的商用航空復材銷售同比增長了11.8%,主要是A350,B787及A320NEO引領了增長,太空與國防,銷售同比增長了4.5%,主要得益于軍用直升機(如CH-53K)及F-35和機密項目推動,而V-22的復材銷售下降。從這些數據上,可以判斷出:國際商用航空對復材的需求,依然在復蘇與增長中。

7.2. 全球風電葉片應用市場

中國可再生能源學會風能專業委員會發布《2024年中國風電吊裝容量統計簡報》。2024年,全國(除港、澳、臺地區外)新增裝機14,388臺,容量8,699萬千瓦,同比增長9.6%;其中,陸上風電新增裝機容量8,137萬千瓦,占全部新增裝機容量的93.5%,海上風電新增裝機容量561.9萬千瓦,占全部新增裝機容量的6.5%。

國際風電巨頭也紛紛公布了年報,摘錄信息如下:

維斯塔斯實現營收172.95億歐元,同比增長12.4%,凈利潤4.94億歐元,同比大增6倍。共交付機組12.9GW,其中陸上機組11.5GW,海上機組1.4GW。新增機組訂單16.9GW,其中陸上機組訂單12.3GW,海上機組訂單4.6GW。Nordex集團銷售額增長12.5%至73億歐元,公司息稅折舊攤銷前利潤 (EBITDA) 從2023 財年的200萬歐元暴漲148倍至2024年2.96億歐元,訂單總量約8.3GW,相較于2023年增長了13%。

GE Vernova風電業務收入為97億美元,下降了1%,但也受益于海上風電業務的增長,使EBITDA毛利率虧損減少了4億美元,虧損比例從2023年的-10.5%回升至-6.1%;總訂單量為71億美元,下降了38%。西門子歌美颯收入略微增長10%,但訂單量下降57%,毛利從2023年的-49%提升到2024年的-17%,公司虧損額從2023年的4.24億歐元降低至2024年的3.75億歐元。

維斯塔斯與Nordex集團這兩位優等生,碰巧也是積極采用碳纖維的廠家,據風電專家判斷:難兄難弟GE與西門子的財務困境的主要原因是質量事故增多。

中國方面,兩個重大變化:前些年的進料加工的模式,迅速轉向“采用國產纖維,出口拉擠板”模式,核算到碳纖維,估計有10,000噸, 成為2024年出口總量15,134噸的絕對主力;大約有2,000噸進料加工;國內風電企業真正開始批量使用碳纖維,核算到碳纖維,估計也有10,000噸。

據行內人士預測:2025年全球風電用碳纖維將從2024年的44,000噸增長到80,000噸,中國本土風電企業有望消耗其中一半。

7.3. 全球體育休閑應用市場

體育休閑市場2024年的需求量為28,500噸。對比2023的18,800大幅度增長了51.6%。

體育市場的分市場份額如下:

在去年的報告中,我們提到了2023年市場急劇下降的原因,2024年有些“報復式”恢復。

我們多次提到:體育休閑應用市場是碳纖維的壓艙石。在國家體育總局的大力支持下,中國復合材料學會決定成立“中國先進復合材料體育裝備專委會”,去推進《先進復合材料體育裝備強國計劃》(見附錄),希望社會各界大力支持!

7.4. 全球壓力容器應用市場

碳纖維在壓力容器領域應用主要涉及氫氣瓶、天然氣氣瓶、呼吸器氣瓶及氣體儲運復合長管等。全球氣瓶的主力依然在歐美, 主要廠家:Luxfer、Quantum technology、Hexagon Composites、Hexagon-Purus 、Hexagon Lincoln、Faurecia(Forvia)、Plastic Omnium(現為OPmobility)、NPROXX、Voith Composites、AMS Composite Cylinders、Calvera Hydrogen、Toyota、Toyoda Gosei 、Hanwha Cimmaron、Iljin Hysolus、Doosan Group等;國內主要廠家:中材氣瓶、北京天海、北京科泰克、中集安瑞科、江蘇國富、中集南通、浙江凱博、浙江藍能、上海未勢能源、安徽綠動、山東奧揚、沈陽斯林達、遼寧美托、沈陽中復科金、遼寧奧斯福等。

氫氣瓶:根據高工氫電產業研究所(GGII)統計顯示,2024年國內氫燃料電池汽車上牌銷量為7075輛,同比下滑5.4%,盡管上牌數量有所下降,但整體市場仍然保持穩步發展,特別是氫能重卡領域的裝機量持續增長,為滿足重卡長續航要求,氫氣瓶逐步向大容積發展,進而帶來碳纖維用量增加。

天然氣氣瓶:隨著重卡持續輕量化的需求,相關壓力容器企業不斷推出更大容積,更輕量化的碳纖維復合氣瓶,比如中材科技推出的碳纖維CNG 6*385輕量化系統總成,在產品升級方面增加碳纖維的需求。

呼吸氣瓶:隨著國家有關支持政策的出臺和落地,帶動了呼吸器氣瓶的需求增長。

氣體儲運復合長管:隨著碳纖維價格的下降,順應氣體儲運對裝備輕量化的需求,碳纖維復合長管的滲透率進一步得到提升,推進了碳纖維需求的穩步增長。

2024年氫氣瓶行業在政策支持、市場需求和技術升級的驅動下,新增產能顯著擴張,國內主要企業加速布局,其中中材科技年產10萬只氫氣瓶生產線建設項目獲批落地,國富氫能年產6萬只車載儲氫瓶的產線投產,北京天海年產4.8萬只儲氫瓶產線獲批。

7.5. 全球碳碳復材應用市場

碳碳復材的三大市場發展如下:

剎車盤:國際的主要企業是:法國的Messier-Bugatti 公司、美國的Honeywell 公司、B.F. Goodrich公司、Goodyear公司和英國的Dunlop公司。中國的飛機剎車盤主要有北摩高科、中航飛機股份有限公司西安制動分公司、博云新材、西安超碼、金博等廠商。該市場發展平穩。

航天部件:主要企業是國內航天的相關院所,碳碳復合材料以其優異的性能成為大型固體火箭喉襯、發動機的噴管、擴散段、端頭帽等的首選材料。該市場發展平穩。

熱場部件:單晶硅爐主要企業上虞晶盛機電、北京京運通科技、江蘇華盛天龍光電設備、北京七星華創電子、德國PVA TePla AG、美國Kayex 公司、日本Ferrotec 公司;單晶硅爐內,主要有碳氈功能材料和坩堝、保溫桶、護盤等碳碳復材結構材料:國際企業是德國的SGL公司,日本的東海碳素公司等;國內從事碳碳復合熱場材料的單位包括金博、天宜上佳、超碼、美蘭德、隆基等。預制體是碳碳復材重要的制造環節,國內的主要企業是:中材科技南京玻璃纖維研究院、江蘇天鳥高新技術有限公司、天津工業大學復合材料研究所、宜興市飛舟高新科技材料有限公司。

碳氈:為了便于統計,我們將碳氈也納入該市場,同時將其他碳氈功能應用也統計到碳碳復材市場中,目前最大量的碳氈是服務于單晶硅爐的。在儲能領域,碳纖維也有巨大的應用潛力,正在持續展開。

2024年,根據行內人士介紹,由于光伏整個行業的內卷與虧損,波及碳纖維行業,整體用量出現一定程度的下降,考慮到國際市場的增長,我們將全球數據定為與去年保持不變。為解困,相關的企業已經增大了碳陶剎車盤制造投入,預計2025年該領域能貢獻一定的碳纖維需求。

7.6. 全球混配模成型應用市場

混配模成型(Molding & compound)嚴格講,不是一個應用市場,而是對工藝的描述,但由于這些工藝橫跨的應用多,所以,把它歸類成一個應用,便于說明?;炫洌╟ompound)是指非連續碳纖維增強塑料,主要包括短切增強和LFT。玻纖D-LFT在汽車領域的廣泛應用證明了這種復合材料形態的優勢。模成型(Molding)主要是指片狀模塑料Sheet Molding Compound-SMC,團狀模塑料Bulk Molding Compound-BMC。由于回收碳纖維的加入,讓這些非連續形態的,以及非連續形態加連續形態的混合結構,展現出一定的發展空間。

從事短切碳纖維增強塑料的,通常是改性塑料企業,比如SABIC、RTP、POLYONE、COMPTEX、 POLYNT、深圳沃特、廣東金發科技等。從事碳纖維片狀模塑料的企業主要有:美國QUANTUM、MAGANA、Ashland、Continental Structural Plastics,德國MENZOLIT。

2025年3月,深圳沃特推出Wouper®PPA及其碳纖維增強方案:PA6T/XT+碳纖維增強方案,145℃玻璃化轉變溫度,1.38g/cm3低密度,比鋁合金輕50%,500MPa彎曲強度,40,000MPa彎曲模量,抗500萬次疲勞,10萬小時蠕變測試的顛覆性性能,打破機器人骨骼的“性能囚籠”,實現機器人骨骼的“超合金革命”。

在汽車領域,短切碳纖維增強塑料,依然是研發與應用的熱點,這主要是汽車內部次承力結構件。通常采用多材料混合的方式來實現,比如鋼鈑金件作為內芯,外面包覆短切碳纖維增強塑料。據行內專家預測,碳陶剎車片將在2025迎來應用大發展,這對短切碳纖維是個好

7.7. 全球汽車應用市場

2024年的市場需求為10,000噸,比2023年略有增長,汽車領域中:無論是F1賽車,到超豪華車及豪華車,使用碳纖維已經有悠久歷史。但是由于數量較少,對碳纖維需求沒有大的推進,所以我們關注的重點是大批量的中端車型。

近年來,中國的新能源車采用碳纖維已經漸成潮流:長城汽車的坦克700HI4-T,其頂蓋后裝飾板總成、頂蓋裝飾板總成、前保險杠下護板、后保險杠左/右下飾板、發動機罩裝飾件總成在內的一整套零部件均采用碳纖維材料;東風集團旗下的高端電動越野車品牌東風猛士,其新能源全地形極限越野概念車M-HUNTER,也是全車身采用航空級高級碳纖維材質;新款的領克03冠軍版選裝的碳纖維尾翼;極氪001 FR配備全球最大碳纖維車頂(1.46㎡/6.5kg),廣汽埃安昊鉑SSR以100%碳纖維車身覆蓋,車身減重200kg以上。比亞迪仰望U9采用民用高強碳纖維材質,實現整車減重達34%。

2025年初,小米新車SU7 Ultra沖上熱搜,該車配備1.7平方米的超大面積碳纖維車頂帶來11公斤減重,不僅如此,全車滿配共21處使用碳纖維,總使用面積5.5平方米,使整車重量僅1900公斤。大量碳纖維的使用不僅大幅減輕了車身重量,更提升了車身的剛性和安全性能,使汽車在輕量化的同時彰顯性能感。

從上面可以發現一個規律:百萬左右高價位的新能源汽車,正嘗試將碳纖維用在車身等結構件上,充分利用了碳纖維材料的卓越力學性能去實現最大的輕量化,盡管銷售量較小,這是重要的技術積累;而40-60萬的中端新能源汽車則主要將碳纖維用在內外飾上,利用“黑科技”去增值產品與品牌賦能,數量在高速增長。中國領先的復合材料綜合解決方案提供商HRC亨睿碳纖維相關專業人士介紹:新能源汽車的單個零件批量,已經從前兩年的2,000-3,000件/年,提升到今年的10,000件/月以上, 主要采用小絲束碳纖維織物,今年中國市場大約需要1,000-1,200噸。

低空經濟eVTOL或飛行汽車:曾經的航空人自然是“久旱逢甘霖”般喜迎低空經濟;低空飛行器早已經存在,如通用航空、運動飛機、輕型直升機、飛艇、熱氣球等等;所有飛行器中,盡管垂直起降便利與無需跑道,但是因為沒有有效借助空氣動力,是低效的飛行器之一,能量從起飛、巡航及降落均在大量消耗,傾轉旋翼好很多;今天的動力鋰離子電池能量密度太低,很難達到傳統燃油飛行器運輸大載荷的經濟性。希望碳纖維行業冷靜理性地看待這個風口,也多看看其他傳統飛行器。

7.8. 全球建筑應用市場

本領域是一個廣泛意義的建筑,不僅包括我們通常意義的建筑,也包括了建筑機械、橋梁、隧道及工業管道等,復合材料的應用主要有如下幾個領域:1.建筑及橋梁結構的補強:2.藝術型建筑的主體結構;3.建筑機械;4.新建大跨/空間結構;5.管道補強。

建筑領域碳纖維的應用,一直的主體是補強,這兩年出現新的情況:作為建筑結構材料,碳纖維越來越廣泛應用于建筑中,比如橋梁用斜拉索(見后面芯材分市場),比如蘋果公司總部大樓的碳纖維屋頂以及不少專賣店的屋面,美的上海全球創新園的大噸位碳纖維斜拉索。

2024年,建筑工程施工行業的國內市場格局正在劇烈重塑,房地產建安投資持續疲軟,但在城市更新的大背景下,結構加固補強市場仍較為穩定,碳纖維加固材料需求量基本與前年持平。伴隨著國產替代的呼聲,碳纖維加固材料也正在全面進入國產化時代,國內市場基本上被以上海悍馬為代表的優質國產品牌所占領,同時,各地也逐漸重視加固材料的安全,逐步推進加固材料備案制度,讓加固材料行業規范、健康發展。2024年,中國外貿規模再創新高,以上海悍馬為代表的中國品牌憑借穩定的產品品質以及高性價比,產品遠銷至95個國家和地區,得到了全球加固行業的廣泛認可,與福瑞斯、西卡、慧魚等國際品牌在國際市場上一較高下。

產品方面,除傳統的單向碳纖維織物外,雙向碳纖維織物、碳纖維套筒、碳纖維錨釘、預應力碳纖維板、預應力碳纖維筋、碳纖維索等相關產品也逐漸在路橋、房建、塔筒等結構加固工程中嶄露頭角。隨著更多形態碳纖維產品的出現以及產品性能的進一步提升,碳纖維材料在結構補強方面會有更廣闊的應用空間;同時憑借碳纖維材料良好的耐久性能以及可配合施加預應力的特性;在大跨度工程、海洋工程等領域也存在巨大的發展前景。

7.9. 全球電子電氣應用市場

智能折疊手機

碳纖維是折疊手機降重減薄、更好抗沖擊性能及更長壽命的利器,近幾年,華為Mate X5是華為旗下的折疊屏智能手機。屏下支撐板采用了碳纖維復合材料板,手機展開厚度為5.3mm;商用三折疊屏手機華為Mate XT全新定義可折疊屏新形態;小米MIX Fold 4折疊手機的屏下支撐板采用了100%的T800碳纖維材料,不僅實現了比傳統手機輕20g的突破,更在抗沖擊強度上提升了300%;OPPO Find N3也采用了碳纖維材料作為屏幕支撐件,通過自研非均勻疊層,并首次引入航天級碳纖維和PVD導電技術,使得屏幕支撐板的剛度提升了2.1倍,同時重量相比上一代減輕了8.88克;三星Galaxy Z Fold4折疊屏采用了碳纖維復合材料板材替代傳統金屬材質,手機展開厚度為6.3mm,重量為263g;榮耀三折疊屏采用Z字形設計,全身使用了碳纖維材料。利用高性能(高強中模及高模)碳纖維,制備成超薄預浸料(20克/平米左右),然后用自動化激光精密加工,成為平整一致且可折疊的屏幕支撐板。我們稱之為“超精密尖端復合材料構件”,這是復合材料領域的重大突破,必將在各種便攜式且精密的消費電子得到迅速推廣。

大屏幕液晶顯示面板

隨著顯示面板的尺寸越來越大的趨勢,不少支撐架及邊框也開始使用碳纖維復合材料。

振動衰減結構

主要應用于大型雷達天線、衛星太陽能板支架,液晶玻璃生產轉運等需要克服振動帶來產品危害的領域:液晶顯示器的復合材料方面:廣州旭璟先進材料科技有限公司研發及生產制造的產品為Cassette’s BS及 Robot Fork,終端客戶包含京東方、華星光電、天馬微電子、惠科集團、廣州超視堺、維信諾。

高速電機轉子護套

在高速電機領域,越來越高的轉速,使得碳纖維護套已經成為標配,廣州賽奧碳纖維技術股份有限公司通過十年的技術研發積累,從材料、大張力高精度纏繞、超高預緊力、高效固化、表征測試、生產自動化等多方面為行業提供全套解決方案。

7.10. 全球船舶應用市場

船舶領域對碳纖維的需求主要是:競賽類船舶、超豪華游艇、高速客船及軍事用途的船舶。多年來,除了競賽類船舶,近幾年,電動水翼船、水上出租車,高速客輪紛紛采用碳纖維復合材料,形成新的增長熱點,船舶領域大量使用碳纖維復合材料是今后幾年可期盼的。

2024年9月,香港首艘整船采用國產碳纖維的純電池動力客渡船“新明珠39”號下水。船體減重20%以上,續航能力大幅提升,過去,大型客船的碳纖維依賴進口,而“新明珠39”號通過自主研發,攻克了高性能碳纖維編織、樹脂匹配等關鍵技術,性能媲美國際水平,成本卻更低。

2024年初亞洲最長碳纖維高速客船,總長42.8米的“海珠灣”號在廣州下水,可載客260人,航速超37節(約68公里/小時)。它的船殼采用一次真空成型技術,比鋁合金船節省30%燃油,成為大灣區水上交通的“綠色標桿”。

2024年11月全國載客量之王碳纖維高速船“新明珠3”號下水,以500客位刷新全國紀錄。船長44.75米,設計航速33節。

硬質風帆

2025年1月30日,全球首艘風帆動力滾裝船Neoliner Origin輪在土耳其成功下水,全長136米,寬24.2米,最大載重5,300噸,可容納265個20英尺標準集裝箱。該輪配備了兩根76米可折疊碳纖維硬質風帆,帆面接近3,000平方米。據稱,這種硬質風帆相比傳統的軟帆更加堅固耐用,適應惡劣海況且維護成本更低。

旋筒風帆

2025年2月,英國制造商Anemoi Marine Technology宣布,完成4萬噸級礦砂船Sohar Max號上中復連眾供應的5個35米高復合材料旋筒風帆的安裝工作,使其成為全球最大的利用風帆輔助推進技術的船只。盡管材料主要是玻璃鋼,相信后期有使用碳纖維的可能。

7.11. 全球芯材應用市場

2024年國內電纜芯表現平平,業內人士估計只有400噸左右。

技術進展方面:

廣東鑫源恒業電力線路器材有限公司成功地研發了超耐熱高強度鋁合金絞合碳纖維導線,大幅提高了施工安全性和便利性;成功研發了光纖混合碳纖維的絞合型碳纖維導線,并成功地將光纖從碳纖維中分離安裝標準接頭,并且在拉力試中通過了通訊測試。這款光纖混合型絞合碳纖維導線,可以在線實時采集輸電線路的溫度,拉力,風偏,弧垂,覆冰,損傷點等數據,并在數據異常時告知用戶,不光讓用戶可以提前知道運行風險,還可以讓用戶進行柔性增容,將客戶的資產最大價值化。

2024年12月,東麗網站:美國能源部宣布在拜登政府“投資美國議程”框架下向18個州的8個國家電網項目投資22億美元,東麗憑借其 TORAYCA™ 碳纖維,長期為復合芯導體制造商(如 CTC Global)提供優質材料;美國CTC網站:2024年6月,CTC Global 宣布在印度Pune,全球第五個 ACCC電纜芯工廠開業。

關于建筑用芯材:

廣東鑫源恒業正在研發能在預應力橋梁中應用的絞合型碳纖維繩索,絞合型碳纖維繩索配合超高強度水泥,可以將橋梁的自重降低50%以上,比普通橋梁的耐腐蝕性提高5倍以上,對于3公里以上的橋梁有著重大意義。

2024年5月,灃邑大橋全面通車,灃邑大橋所采用的碳纖維拉索,是目前世界最大規格的碳纖維拉索(7-253),錨固力高達2,000噸,該橋的碳纖維拉索由中復碳芯提供碳纖維筋材,歐維姆公司負責制索和錨固。

2024年10月,CSub(挪威阿倫戴爾)成功地將世界上最長的復合材料桁架橋交付給挪威卑爾根的帕拉迪斯市火車站。橋長42米,寬7米,重約 47噸。該橋專為行人和騎自行車的人設計,該橋采用了碳纖維和玻璃纖維的組合。

2024年11月,黃河最長公路橋梁-安羅高速黃河特大橋主橋順利合龍。該橋梁在全國首次采用內置光纖碳纖維復合材料斜拉索,更為全球橋梁設計提供了新思路。

7.12. 其他應用市場

軌道交通

碳纖維復合材料在地鐵、城軌車輛及CR450高鐵車輛中的開發應用,突破了輕量化的技術瓶頸,解決了車輛多重慣性問題,提升了車輛節能環保性能,降低車輛的運營維護成本,推動了軌道交通車輛碳纖維復合材料工程化批量應用進程。

2024年6月,中車四方股份公司聯合青島地鐵集團為青島地鐵1號線研制的碳纖維地鐵列車“CETROVO 1.0碳星快軌”在青島正式發布,這是全球首列用于商業化運營的碳纖維地鐵列車。該車較傳統地鐵車輛減重11%,具有更輕更節能等顯著優勢,引領地鐵列車實現全新綠色升級。

2024年多家主機廠聯合上海晉飛碳纖維科技有限公司開發了多款地鐵車輛部件,包括青島地鐵司機室、車頂、廈門4號線司機室、CR450高鐵設備艙碳纖維復合材料部件等,實現了批量生產供應(如圖1、2所示),部件均基于高效低成本、一體化熱壓和液體成型技術,通過結構設計優化及部件級工藝驗證相結合的方法,實現復合材料主體結構的一體化成型,降低了部件組裝的復雜性,有效提高典型部件的制造效率及制品穩定一致性。

圖1 地鐵碳纖維復合材料部件(來源:晉飛)

圖2 CR450高鐵設備艙碳纖維復合材料部件(來源:晉飛)

值得一提的是,中石化聯合中國中車采用上海石化大絲束碳纖維,實現國產化和低成本化,完成了CR450BF型車部件的開發。

碳纖維功能材料

碳纖維的主要功能性應用,除了傳統的阻燃材料:預氧絲、預氧氈,還有傳統的熱場材料:碳氈、石墨硬軟氈、電熱毯;還有傳統的防靜電、電磁屏蔽材料:短切碳纖維、磨粉增強塑料等等。

新型的碳纖維功能材料,主要有:

A.燃料電池的氣態擴散層(GDL);

B.液流電池的電極材料的碳氈(石墨氈);

C.替代鉛酸電池的鉛板電極的碳氈板;

D.提升鋰離子電池能量密度的多微孔碳纖維材料;

E.預氧氈+二氧化硅氣凝膠復合材料

液流電池

據Mysteel不完全統計,2024年全釩液流電池并網項目16個,約440MW/1742MWh,較2023年釩電池并網容量55MW/236MWh增幅超過600%,過去3年總計并網607MW/2414MWh。整裝系統主要廠家:融科儲能、上海電氣、星辰新能、北京普能、北京綠釩、大力電工、液流儲能、寰泰儲能、偉力得、新新釩鈦、寰泰儲能、中和儲能、國潤儲能、德海艾科等;碳氈主要企業:江油潤生、遼寧金谷、富萊碳纖維、江蘇米格、上海碳際、碳能科技、威海南海碳材料等。

氣態擴散層GDL

根據相關測算,車用市場對氣體擴散層的需求將在2025年達到100萬平方米,并在2030年進一步突破2000萬平方米的里程碑,現階段,碳紙供應商主要有日本東麗(Toray)、德國西格里(SGL)及加拿大巴拉德(Ballard)等廠商,其中日本東麗和德國西格里具備深厚的基礎碳開發和規模化生產能力。目前,國內開啟GDL研發或生產的主要企業是:通用氫能、中國紙院、上海嘉資、上海河森電氣、科旸新材料、仁豐特材、金博股份、國科領纖、天尚安能、驪能新能源、國氫科技、上海碳際等

深海科技

2025年3月11日,十四屆全國人大三次會議舉行閉幕會。會議表決通過了2025年政府工作報告,由審議稿“推動商業航天、低空經濟等新興產業安全健康發展”修改為“推動商業航天、低空經濟、深??萍嫉刃屡d產業安全健康發展”,審定版首加“深??萍?rdquo;。深海經濟正是以深海資源開發與科技應用為核心的經濟形態,涵蓋礦產、能源、生物資源開發及配套裝備制造、技術服務等領域。深??萍紕t指用于探索、開發和利用深海資源以及研究深海環境的一系列先進技術和相關學科,它涵蓋了多個領域,包括深海探測技術、深海資源開發技術、深海通信與導航技術及深海工程技術。

對于碳纖維復材材料,在國際深海油氣田開發中,立管、臍纜、拉索等已經采用了碳纖維;2024年7月,香港知名國際媒體《南華早報》消息稱,中國研究人員開發了一種適用于大規模生產高性能無人潛航器的超強度碳纖維船體,以其深海6000米的驚人下潛能力,引發了全球的廣泛關注。報道指出:中國獨創的超強度碳纖維潛艇,能在6000米深海中輕松承受巨大壓力。這一深度的下潛能力,遠超現役任何核潛艇。新型潛艇的船體,壁厚僅3厘米,卻能承受高達90兆帕的水壓,是之前“泰坦”號潛水器的兩倍多。這一技術的突破,得益于中國科學家在碳纖維復合材料的耐水壓、耐低溫等性能上的深入研究和創新。

08

碳纖維回收再利用

8.1.碳纖維回收市場

2024年全球碳纖維復合材料的回收再利用市場保持平穩態勢,大家對可持續發展和減少碳足跡的需求關注居多,但行動上未見顯著增長。

因原生碳纖維產能過剩價格低迷,使得一部分原生碳纖維有機會延伸至短切應用,故作為回收碳纖維的主要應用市場之一的短切碳纖維市場呈現一定的增長趨勢,這對推動回收碳纖維的再利用屬利好消息。

現階段CFRP廢料大多來自生產過程中的廢料,EOL廢料偏少。CFRP廢料來源分別為體育用品、航空航天、報廢預浸料、風電、氣瓶、工業制件等。目前全球CFRP回收再利用的量不足3%,其余均填埋、焚燒處理或擱置狀態。

8.2.全球碳纖維回收再利用公司

截至2024年全球CFRP回收與再利用公司主要如下:

亞洲:南通復源、上海治實合金、臺灣安能,日本CFRI、Ai-carbon公司、新菱、富士加飾、Earthrecycle公司,韓國CATACKH。

歐洲:德國CarbonXT & CFK、SGL Carbon、HADEG Recycling、Mocom,英國Gen2Carbon、Sigmatex(再利用)、Procotex(再利用)、V-Carbon,法國Vetrotex、Fairmat、Alpha Recyclage Composites、Nova Carbon(再利用),意大利 RECarbon(再利用)。

美國:Carbon Conversions、Adherent Technologies、Vartega、Shocker Composite、Carbon Fiber Remanufacturing。

2024年國內新增項目為4月江蘇德晴宣布年產600噸回收碳纖維熱解回收項目投入運行,10月深圳泳水宣布以自研的水分子裂解技術已建成東莞、重慶、吉林、威海年處理量達一萬噸四個再生基地,10月江蘇亨睿新建年回收利用3,500噸高性能碳纖維項目公示,11月吉林森特年產600噸短切碳纖維項目環評公示。

8.3.再利用市場

回收碳纖維因無法保留原生碳纖維的連續性而主要以短碳纖維應用為主,短碳纖維的產品形式有碳纖維針刺氈和表面氈、改性塑料用表面二次上漿短切碳纖維、改性無機材料用無表面上漿短切碳纖維、SMC用短切碳纖維和碳纖維粉等品種。

按照用量排序分別是短切碳纖維、粉、氈。短碳纖維和粉主要用在高分子改性加工領域,主要是增強改性、抗靜電/導電改性和耐磨耗改性,2024年全球用量累計達數千噸級,回收碳纖維氈的應用在噸級。能夠提供千噸級品質穩定的短切再生碳纖維(來自碳纖維復合材料)產品的公司全球唯有南通復源,能夠提供穩定的短切回收碳纖維(來自干碳纖維)產品的公司有CCI、卓爾泰克、CarboNXT、Sigmatex、阿莫斯等,2024年國內涌現出多家以原生碳纖維(不等重或B級品)為來源制造短切碳纖維的新興小公司。

改性塑料用短碳纖維逐漸在體育用品、汽車部件、無人機、增材制造、電氣和電子設備外殼及機械部件應用上開展商業應用,且作為改性塑料行業的一個新興發展方向有巨大潛在市場。短碳纖維氈(再造熱塑或熱固復合材料)、短碳纖維SMC等材料的大規模商業化應用幾乎沒有開始。新能源汽車、機器人、低空經濟等的發展給短碳纖維的應用帶來了巨大的新市場和新機會,值得期待。但是任何一個商業化應用都需要從設計到工藝裝備的全新開發,需要大量技術、資金、人才和時間的投入,機會和市場無法坐等而來。

8.4.碳纖維回收再利用行業20載風雨變化

(1)歐美日在碳纖維回收再利用始于2000年、到2021年產業化停滯不前,歐美日至今為止RCF的產業化應用案例不足數噸/年,主要原因在于應用開發方向過于理想化。2022年開始因“雙碳”因素重啟重視。

早在2000年從CFRP在民機量產化應用開始,歐美日就開始了碳纖維回收再利用的研究開發,再利用的主要目標市場是航空內飾和汽車輕量化復合材料領域應用,先后啟動了大量聯合研究開發項目,并誕生了數家千噸級規模的回收創業公司;全球大型碳纖維制造商或航空、汽車領域的用戶紛紛參與聯合項目的開發、或對回收公司的投資。然而到2021年為止,歐美日的先行企業幾乎沒有產業化成功案例(寶馬上是干纖維的應用),早期回收公司幾乎均為停滯無運營、出售或者破產消失。全球大型碳纖維制造商,對CFRP回收再利用商業化也呈現出消極態度。2022年由于RCF被重新評估為低碳足跡產品,碳纖維制造商重新正式開始探討碳纖維的回收再利用。

(2)中國2010年開始,起步雖晚、求真務實、開拓創新、產業化應用率先突破。從2010年到2023年以上海交通大學化工學院/南通復源為核心持續推進穩步前進。國內回收開始于2010年,晚于歐美日近10年。受大飛機項目委托上海交通大學化工學院楊斌副教授團隊開始回收再利用的持續開發,2017年成立南通復源。南通復源收益于:一、將應用方向聚焦于短切再生碳纖維的改性高分子領域而非復合材料領域;二、并且在技術上突破了將蓬松RCF高密度化技術,從而在全球開啟了千噸級的量產應用項目,目前暫時走在全球回收再利用領域最前列。

(3)歐美日在回收再利用研究開發上基礎雄厚,有很多項目處于量產應用前夜,底盤穩健未來會厚積薄發;相比之下國內研究開發勢單力薄,亟待加強。政府或碳纖維行業企業聯合開發推動的項目屈指可數,因此呼吁更多行業上下游的聯合開發,保持優勢,在國際上爭得更多話語權和發展機會。國外碳纖維巨頭企業均較早布局回收再利用領域、積極推進回收再利用技術,并為減少CO2的RCF應用建立戰略合作商業模式。三菱尤為突出,先后投資了多家回收公司如2018年英國ELG、2020年德國CarbonXT 和CFK、2024年美國Vartega,在日本國內還培育了新菱;Hexcel于2016年投資回收公司CCI,東麗和帝人也紛紛投入和多個回收公司的嘗試驗證等,東麗收購的卓爾泰克也具有(干纖維)回收碳纖維產品生產能力。南通復源和多家國外行業公司開展了聯合開發項目及商業化合作。國內上海石化、光威復材、中復神鷹等頭部碳纖維公司幾乎也都已開始重視或布局解決碳纖維循環利用問題。

(4)從回收技術的競爭到再利用技術的競爭,提到回收大家往往關注回收技術,而忽視了再利用技術和市場的開發。碳纖維復材的回收不同于鋼鐵、鋁合金等其它結構材料的回收。后者因是體型材料,其回收品與新品的應用市場完全重合,只要解決了回收技術就能解決循環問題;而碳纖維因為是線型材料,其回收品(非連續性)已經完全不能夠應用到原生碳纖維(連續性)的應用場景,因此僅僅開發回收技術是不夠的,還不能實現循環發展。只有充分解決回收碳纖維的再利用問題,才能徹底打通碳纖維從回收到再利用的途徑(圖1、碳纖維回收再利用的發展路徑)。

圖1碳纖維回收再利用發展路徑

產業發展具有高度的相似性。就像碳纖維產業的發展,從重視碳纖維生產技術、變遷到重視碳纖維復合材料應用技術。與之相類似,碳纖維回收利用產業的發展,也從第一階段的碳纖維回收提取技術、正在向再生碳纖維再應用(二次制造CFRP技術)技術發展,包括RCF半成品、設計、成型等技術和裝備的開發、RCF標準化等諸多問題亟待解決,任重而道遠。

09

觀察與思考

9.1.全球碳纖維產業的格局及思考

在談論全球碳纖維產業格局時,我們還是沿用三類應用分類法:第一類是航空航天軍工應用企業,第二類高性能工業應用企業,第三類是低成本工業應用企業。再次聲明:這種分類方法還比較粗略,主要從當前企業的制備技術、主營產品及應用市場來分類,企業發展是動態的,市場也是變化的,這個分類也會隨之調整優化。

(1)第一類航空航天軍工應用企業

主要針對航空航天兵器海工及核工軍品市場,以及商用航空航天,通用航空及無人機等市場。國內以光威復材、中簡科技、太鋼鋼科為代表,中復神鷹及恒神部分產能、煤化所揚州基地、西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等。生產的纖維品種,除了以T1200和M65J級等碳纖維為代表的頂級品種,其他均已經或正在實現工業量產。近年來,光威復材、中簡科技、太鋼鋼科、中復神鷹、恒神、長盛科技等企業均公布攻克了高強高模(T1100級)的量產技術,這些公司也同時擁有制備高模量碳纖維制備能力,基本解決了“卡脖子”問題,該類企業保證國家軍工安全。

國際同類企業:美國赫氏, 世索科SYENSQO(前氰特),日本東麗、帝人及三菱。這五家企業是歐美日本航空航天軍工應用的供應商。

我們先從各家公司公布的數據,看看該領域龍頭企業2024年的業績;

光威復材:2024年度公司實現營業總收入24.5億元,同比下降2.69%;歸屬于上市公司股東的凈利潤7.47億元,同比下降14.43%;扣除非經常性損益后的歸屬于上市公司股東的凈利潤為6.74億元,同比下降5.30%;其中,拓展纖維板塊(包括內蒙古包頭項目)碳纖維及織物業務主要受行業供需失衡、工業用高性能碳纖維產品價格下降以及裝備用碳纖維受個別應用場景的需求節奏因素影響等,實現銷售收入14.52億元,同比下降12.91%;能源新材料板塊隨著新客戶批產進程穩定推進,客戶結構趨于健康,整體業務穩定增長,實現銷售收入5.37億元,同比增長25.81%。

中簡科技:2024年報顯示: 公司實現營業收入81,247.02萬元,較上年同期增長45.39%;營業利潤40,764.27萬元,較上年同期增長26.79%,公司利潤總額40,594.01萬元,較上年同期增長25.81%;歸屬于上市公司股東的凈利潤35,613.29萬元,較上年同期增長23.16%。

日本東麗:2025財年前三季度(2025財年指從2024年4月到2025年3月為周期,2025財年前三季度為2024年4月1日-2024年12月31日)業績報告:碳纖維復合材料板塊整體收入增長了6.7%,達到2232億日元;核心營業收入增長了24.1%,達到141億日元。航空航天領域用碳纖維復合材料銷售收入774億日元,占總銷售35%,同比增幅高達23%;體育休閑領域用碳纖維復合材料銷售收入220億日元,占總銷售10%,同比增長8%。工業領域用碳纖維復合材料銷售收入1238億日元,占總銷售55%,與2024年同期1262億日元相比,僅僅下降2%。東麗公司預測2025財年碳纖維板塊業務全年營收為3040億日元,與2024財年全年2905億日元相比,增幅有望達到13.5%。

2024年8月13日,東麗復合材料美國公司宣布:該公司Torayca T1100碳纖維生產線已在美國阿拉巴馬州迪凱特工廠投入使用,該生產線將全面支撐美陸軍“未來遠程攻擊機”(FLRAA)項目關鍵零部件研發與制造。FLRAA也成為目前公開報道中首個確定選用東麗T1100碳纖維的軍用航空項目。

日本帝人:日本帝人公司發布了“2024財年第三季度業績及2024財年展望”快報,包括碳纖維和復合材料的材料板塊2024年前三季度銷售收入達到3424億日元,與2023年同期相比增加211億日元。碳纖維和復合材料目前只供歐美,不面向中國市場;通用工業級碳纖維需求疲軟,預計由于銷售量減少和生產調整等,產能利用率下降,但飛機和休閑應用的銷售量增加。由于競爭加劇,碳纖維的銷售價格會出現下降。

日本三菱:2024財年前三季度(2024年4月至2025年3月)業績報告,從碳纖維復合材料板塊來看,由于競爭加劇、庫存估值惡化等影響,銷售額為1789億日元,同比下跌21.5%;核心業務收入為213億日元,同比下跌8.8%。關于碳纖維業務的調整策略產能合理化,關停低效生產線,降低這些領域的固定成本;改變現有的產品組合,過去一直專注于大絲束產品,但從競爭對手的趨勢來看,大絲束的時代或許已經結束了,集中資源于高附加值產品(如航空航天級碳纖維)。

美國赫氏:2024年第四季度銷售額為4.738億美元,較2023年增長了3.6%。2024年全年Hexcel公司的銷售額為19.03億美元,與2023年銷售額相比提高了6.4%;全年調整后的營業利潤為2.361億美元,同比增長8.9%。商用航空(占年初至今銷售額的63%):2024年商業航空銷售額為11.942億美元,與2023年相比增長了11.8%(按固定匯率計算為11.9%),A350、波音787以及A320neo都引領了增長。波音737 MAX的銷售額同比下降。其他商業航空航天業務增長9.5%,主要得益于支線噴氣機的增長。太空與國防(年初至今銷售額的30%):2024年太空與國防銷售額為5.695億美元,與2023年相比增長了4.5%(按固定匯率計算為4.6%),這主要得益于軍用直升機(如CH-53K)以及F-35和機密項目推動,但部分被銷售被V-22生產減少帶來的銷售下降所抵消。工業領域(占年初至今銷售額的7%):2024年工業總銷售額為1.393億美元,與2023年相比下降了20.9%(按固定匯率計算為21.1%),因為所有子市場都有所下降。

從市場角度,無論國際國內,都展現出了欣欣向榮的景象,所以,該領域在2024年總體日子都很好過。但同時,東麗公司獲得了美國軍品訂單,應該讓本土企業赫氏世索科很“受傷”,這兩家企業的纖維很少在工業市場銷售,久而久之,對低成本技術應該是麻木的。國內體系也正在經歷重大的變化,無論是體系內,還是體系外企業,都加大了競爭力度。無論如何,提早做好低成本工作,方能應對各類競爭。

對比我國與國際同行,盡管我們已經取得了巨大的成績,基本解決了“卡脖子”問題,但也還存在如下的差距:

A.綜合性能及工藝適配性,除了拉伸性能,還有壓縮、彎曲、剪切、界面(尤其重要)、電磁等綜合性能,工藝適配性主要指纖維的柔韌性、毛絲量、絲寬、可展絲性等方面,由于我們缺乏應用-反饋-改良的長期經驗,這方面與國際企業還存在差距;

B.行業借鑒不足,由于歷史原因,我國這類企業是主要基于自主技術的多年積累,這當然是優勢,但同時,我們需清晰地認識到:長期在一個相對封閉的體系中做事,難免會形成:對外界的技術進步的不敏感與難于借鑒;

C. 低成本技術落后,該領域的碳纖維售價較高且比較穩定,缺乏自由市場的充分競爭及價格的劇烈波動,所以,這類廠家的成本意識及技術手段,也沒有后兩類應用的企業強烈,甚至與國際同行對比,成本也處于劣勢。

(2)第二類高性能工業應用企業

主要針對高端體育器材、壓力容器、高性能熱場材料、先進電子材料、飛行汽車等先進工業領域。以中復神鷹、江蘇恒神、長盛科技為代表,2024年,山國泰大成、山東永成也進入了這個領域; 主打產品為高強及高強高模 (含類似的新品如M30-40之間的高韌高模品種)。該類企業沒有第一類企業特殊價格支撐,主要依靠性價比來獲取生存與發展。這類企業是為先進工業強身健體的材料保障。企業的首要關注點是性價比,可以通過提高性能或降低成本來獲取。該類企業的發力點:提升性價比,構建國際競爭優勢。

國際同類企業:日本的東麗、帝人、三菱、臺灣臺塑、韓國曉星與土耳其DOWAKSA。

我們從各家公司公布的數據,看看該領域龍頭企業2024年的業績;

中復神鷹:2024年業績快報。營業收入:15.57億元,同比下降31.08%。凈利潤-1.24億元,同比由盈轉虧(2023年凈利潤31,798.13萬元),降幅139.12%;扣除非經常性損益后的歸屬于上市公司股東的凈利潤-1.85億元,同比減少177.77%.

韓國曉星:2024年第三季度高新材料的纖維部門營業虧損為138億韓元。根據行業觀察人士預計,該部門第四季度虧損將減少至129億韓元。由于中國市場需求放緩和銷售價格下跌,碳纖維部門巨額虧損。銷量下降的原因是部分客戶的采購需求減少,而競爭加劇導致售價下降被認為是主要原因。

日本三家企業在該領域的業績:東麗在體育市場增長了8%,但在工業市場降低了2%;帝人與三菱,除了體育休閑市場增長,在該領域的其他市場應該有顯著的銷售與利潤下降。

臺灣臺塑及土耳其DOWAKSA:由于中國大陸市場的價格的激烈競爭,加上臺塑的市場一半以上在中國大陸,我們估計他們也是嚴重虧損的狀態。據市場傳言:DOWAKSA股東-美國陶氏正在市場出售股份,也證明了該公司的業績水平不良。

該領域的三大主力市場:體育休閑、壓力容器及碳碳復材,2024年體育休閑需求旺盛,壓力容器與碳碳復材需求低迷,而體育休閑市場中很大份額的高端需求依然是日本及臺灣企業供應的。前些年,供應不足,加上日本企業出口受到經產省的嚴格限制,這是我國企業實現“進口替代”的千載良機。筆者也在2021報告的前言提醒:“碳纖維企業銷售人員儼然成為“最佳職業”,大筆一揮,下游企業感激涕零,與幾年前背著小包到處求訂單的情形對比,簡直是改天換地,“天上人間”,暗諷之外,我還引用了《百年孤獨》書中的一句話“生命中曾經有過的所有燦爛,終究都需要用寂寞來償還”,提醒大家居安思危。然而,我們有些企業并未重視,依然昂首挺胸,抓大放小。我們需要記住這個慘痛教訓,認真去服務好廣大的以體育器材為代表的中小企業群體,這是我們的壓艙石市場!同時我們要充分意識到:對于高性能纖維品種,比如高強中模及高模的尖端產品, 體育休閑一定是最容易應用的市場。

該領域的競爭必然是慘烈的:不光要與國際巨頭競爭,還有慘烈的內部競爭,而很多新入行的企業,絕大部分也加入了這個領域的競爭,比如2024年加入的國泰大成、山東永成,更為頭疼的是:第三類低成本工業應用企業,攜天然的低成本優勢,也會進來搶地盤,比如吉林化纖去年剛上的5,000噸干噴濕法的高性能纖維, 上海石化利用大絲束工業,生產的高性能常規絲束產品。而體育、壓力容器及碳碳復材,哪個市場具備如風電“瘋狂”的氣質與潛力?國內企業最務實的成長空間,就是去蠶食國際巨頭的地盤。我們千萬不能用整個碳纖維市場的預測,去指導本領域的大幅擴產,這也是這幾年我們堅持把整個碳纖維行業分成三類的核心理由,第一類與第三類的市場,表面看都是潛在市場,但其實是相當時間內,一類市場的門檻及三類市場的低成本,并非您的盤中菜。

關于壓力容器市場,2024年5月,日本東麗發布的全球碳纖維市場分析報告中:2022-2025年壓力容器領域用碳纖維需求將呈兩位數(18%)的增長;以2025年為基準,到2030年全球壓力容器領域用碳纖維需求將增長4倍,需求量達到9萬噸。日本三菱公司圍繞壓力容器領域開發了一款30K規格的高強度、大絲束碳纖維——TRH50 30M,三菱這款30K規格大絲束碳纖維拉伸強度達到了5600MPa、拉伸模量則為255GPa;日本東麗公司發布了一款T720SC碳纖維產品,絲束規格36K,拉伸強度5880MPa、拉伸模量265GPa、斷裂伸長率2.2%,目標應用領域為壓力容器;日本帝人公司正式發布碳纖維新品IMS65 E23 36K 1630tex,拉伸強度達5800 MPa,拉伸模量280 GPa,通過工藝優化實現成本大幅降低,成為壓力容器等嚴苛工業場景的理想選擇。這些模量都超出了傳統的高強纖維,這是對氣瓶的疲勞壽命(尤其是鋁合金內膽)很重要的指標。

從應用端市場,根據高工氫電的調查:1)燃料電池系統價格由2019年的10000元/kW低至2024年的2000元/kW,實現了80%的降幅。受其影響,整車售價也在持續下降,有的氫能重卡已降至100萬/輛以內;2)以49噸氫能重卡配套大容積410L*6瓶組的車載供氫系統為例,2023年的價格在25萬左右;2024年這一價格已經降到17萬元左右,降幅達32%。另外一種市場常見的385L*8瓶組供氫系統方案,有企業在2023年的采購價格是33萬,2024年再采購就跌到了24萬,降幅達28%,該企業甚至認為今年的采購價能預計能跌到20萬左右;3)如果燃料電池系統價格控制在1000元/kW,氫系統價格控制在10萬元以內,算上鋰電池、車身的價格,氫能重卡可以達到60萬元/輛,這個價格在有補貼的情況下才有希望與其他動力車型進行PK,商業化訂單才有可能全面大開花。通過這個調查,可以得出一個結論,燃料電池系統總體起碼還需要降價50%,加上補貼,才可以與其他動力車型進行競爭,才可能進入正常的商業化發展階段。

只有進入正常的商業化發展,才可能實現東麗公司對市場的美好預測(2030年9萬噸),而要進入正常商業化,儲氫系統大幅度(50%以上)的成本降低是必須的。這其中,如果碳纖維的成本沒有大幅度降低,是沒有可能實現這個美好預測的。所以,未來的壓力容器用碳纖維到底應該是怎樣的?從目前國際的碳纖維制備水平,大致有兩條路:第一是高性能纖維的“大絲束化”來降本,對于干噴濕法,更多用合并絲束的方法去實現,降本的空間有多少?第二是大絲束纖維的“高性能化”,在大絲束本身的低成本基礎之上提升性能,性能提升空間有多大?這些均需要實踐去證明。

該領域的中國企業與國際巨頭對比,還有如下的差距:

A.綜合性能及工藝適配性需要進一步提升,在替代進口產品(尤其日系)過程中,眾多用戶還是能感受到國產纖維的差異的,主要體現在纖維的柔韌性、毛絲量、絲寬、可展絲性等方面。

B. 生態鏈維持與創新能力差,生態鏈維持中,應用-反饋-改良是對碳纖維企業極富價值的內容,而我們眾多碳纖維營銷團隊的工夫用在人際關系及商務上;對于碳纖維企業內部:營銷與生產技術也是兩張皮,各說各話,客戶的寶貴意見很難體現在技術與生產的改良中;急功近利的營銷策略也讓一些有潛力但無大訂單的應用,往往被營銷人員忽視。失去了創新生態鏈的寶貴機遇。

(3)第三類低成本工業應用企業

主要針對是風電葉片、新能源汽車、軌道交通、常規體育器材、常規熱場材料、新型功能材料等。以吉林化纖、上海石化、寶旌、藍星、新疆隆矩為代表。這類企業是為整個工業體系升級換代的戰略材料支撐,對比前兩類企業,企業首要關注點是低成本。該類企業的發力點: 48K穩定生產,突破高強;逐步向100K邁進;全球率先開拓巨絲束(>100K)碳纖維及應用。

國際同類企業:東麗旗下的卓爾泰克,德國西格里,日本三菱及帝人的大絲束部分,土耳其DOWASKSA 大絲束部分。

我們從各家公司公布的數據,看看該領域龍頭企業2024年的業績;

吉林碳谷:2024年年度業績快報顯示,公司營業收入為16.03億元,同比下降21.76%;歸母凈利潤為9358萬元,同比下降59.56%。

上海石化:2024年年度報告顯示:2024年公司實現營業收入為871.33億元,同比下降6.32%;歸母凈利潤為3.17億元,同比增長122.51%;扣非歸母凈利潤為3.38億元,同比增長124.75%。通過技術創新實現產業升級,其中:建成投用碳纖維復材實驗基地,打通熱固性預浸料試驗線全流程; 48K大絲束碳纖維項目(一階段)性能標定全面達標;攻克高強中模碳纖維工業化生產技術,實現碳纖維產品譜系全覆蓋;24K碳纖維達到T700級水平,填補國內碳纖維硫氰酸鈉濕法紡絲路線在該領域的空白。

美國卓爾泰克:據東麗年報的信息:Zoltek進入提高特定企業和公司利潤的項目(Darwin達爾文項目);2023財年的資金回報率為2%;東麗將通過開發差異化產品和降低成本、Zoltek 公司生產的大絲束碳纖維來確保利潤,以應對不斷加劇的來自中國和韓國的競爭。

德國西格里碳素:披露了2024 財年初步數據。碳纖維公司在 2024 財年的銷售額約為 2.098億歐元(上年為 2.249 億歐元);調整后的 EBITDA1 達到-2700 萬歐元(前一年:-1090 萬歐元),符合預期。而碳纖維業務發展持續疲軟也對集團造成了影響。德國西格里碳素(SGL Carbon SE)管理委員會在獲得監事會批準后,宣布對長期虧損的碳纖維業務部門進行重組。公司將大幅縮減碳纖維業務規模,專注于盈利核心領域,并為所有碳纖維生產基地制定個性化解決方案,包括關閉不盈利的工廠。

日本三菱大絲束部分:年報中有這樣的表述:改變現有的產品組合,過去一直專注于大絲束產品,但從競爭對手的趨勢來看,大絲束的時代或許已經結束了,集中資源于高附加值產品(如航空航天級碳纖維)。多年來,德國西格里的原絲主要由與三菱的合資廠供應。西格里的重組,也對三菱有重大財務傷害。

日本帝人的大絲束部分:年報中表述:碳纖維和復合材料目前只供歐美,不面向中國市場;通用工業級碳纖維需求疲軟,預計由于銷售量減少和生產調整等,產能利用率下降。

2024年,在第三類低成本工業應用領域,中國企業已經形成了國際性的競爭優勢:無論是成本、性能還是規模優勢,中國已經在全球領域取得了競爭優勢。美國ZOLTEK的優勢是基于腈綸的低成本原絲,西格里依靠的是日本三菱生產的原絲,這方面,吉林化纖(全球腈綸第一名)與上海石化(全球腈綸第三名)更具優勢,碳化方面,ZOLTEK的主要生產線依然是一米寬小生產線,SGL最大碳化線也只有2.2米寬,這與吉林化纖及上海石化的3米寬大生產線的效率及成本無從競爭。

三菱及西格里曾經在大絲束高性能化作出很多有價值的工作,這是碳纖維發展的必然趨勢,這是值得我們學習的,世界行業歷史證明:任何溶劑,無論干法濕法,均可以做出高性能的纖維。我們不需要東張西望,急功近利,看別人用干噴濕法做高性能容易,就趕緊上,高性能產品也出來了,到市場一看,同類產品一大堆,打得頭破血流;抄作業當然效果快,別人抄作業也效果快,靠抄作業成為真正的優等生也是不可能的;自己已經有良好的基礎,已經是潛在的優等生,一次兩次考試不如抄作業的同學,不要急,再堅持一下,你就一定成為世界級的優等生。

我國第三類低成本工業應用類企業,在全行業可能會率先進入“無人區”,產品如何發展?新的市場如何開拓?都無同行路徑參考, 如同進入一個無路的森林,四周茫茫,找不到方向,該向哪兒走?華為任正非先生應該是最早提出“無人區”概念并深感茫然的,從另一個角度,行業龍頭東麗多年來行走在無人區,特斯拉,SPACE X,世界幾乎所有領域的領軍企業,也多年走在無人區,他們有茫然嗎?筆者認為:這個茫然的主要原因是:習慣了抄襲,就失去了思考能力。這也沒有辦法,從一窮二白建設工業體系,不得不經歷抄襲。當我們進入“無人區”時,今天的習慣思維:“歐美有人這么干不? 同行有人這么干不?他們都沒干,我們肯定有風險。”這類思維方式就會無用。首要的就是恢復正常的思維能力,從物理化學的基本知識出發,去思考產品的創新空間與方向,然后實驗與開發;通過對市場的熟悉,然后預期與洞察,與志同道合的應用企業共同研發;如同馬斯克提倡的“第一原理思維”,這種思維方式并非高級,甚至是原始的,或者說正常的,只是我們不習慣而已。

“無人區”的業務形態與現在也不同,1970年代,碳纖維剛小規模工業化,應該用在哪兒?通過企業的大力宣傳,日本的魚竿企業,美國的高爾夫球桿企業注意到了這個新材料,如何將纖維變成桿狀結構?美國人想出了一個用纖維蘸樹脂,然后螺旋纏繞到大圓筒上,中間一剖,變成一張預浸料,又有人利用卷筒的原理發明了搓管工藝。整個社會合作起來,開啟了碳纖維的應用。而我們今天,上下游企業是清晰的,我們一些企業采取了“上下游通吃”的策略,這在短期內是可以奏效的,在無人區的時候,需要社會力量共同合作創新時候,誰還敢與您一起玩?合作共贏是無人區企業的必備要素。

9.2.中國碳纖維發展的建議

(1)認真評判企業優劣勢,明確定位、戰略及特色發展

中國的碳纖維產能,尤其在第二、三類領域,已經出現周期內嚴重過剩的態勢,幾乎每家企業都面臨“售價降低+庫存增加”的艱難。除此之外,還有一大堆新入行的企業,會加劇這個困境。我們現存的企業該怎么辦?

與國外對比,從碳纖維的產業門類來講,我們是最齊全的,這不僅僅是行業長期的奮斗,也得益于我國門類齊全的工業體系及巨大的國內市場。碳纖維是軍民兩用物質,本次俄烏戰爭中,包含無人機在內的大量消耗,戰時武器的價廉物美是個重要課題。盡管我們第二類、第三類企業目前并未“參軍”,只要做好對這些企業產品及復合材料性能數據的積累,屆時會成為大批量武器生產的強大支撐。

因為門類齊全,我們形成了:自主濕法(指從零建設的濕法原絲裝置),借鑒干噴濕法,腈綸濕法(指腈綸基礎上的濕法原絲),這三類工藝路線各有優劣勢。主要因為歷史的原因:自主濕法的企業進入了第一類航空航天軍工市場,借鑒干噴濕法的企業更多進入了第二類高性能工業應用,而腈綸濕法的企業更多進入了第三類低成本工業應用,這些企業也在三類領域構建了相當的進入門檻。

每家企業應清晰自己在“三類企業”中的定位:比如,現在一個新入行者,就定位為第一類航空航天軍工應用領域,為國防做貢獻,這基本是做夢式定位;第二類高性能工業應用企業,非要做風電市場做大做強,生產線卻采用了DMSO的干噴濕法,在成本上,怎么干得過DMAC及NASCN的大絲束濕法?用4根干噴濕法的12K高強纖維合并成所謂48K大絲束,確實比常規大絲束多出一些性價比,但是價格相差懸殊,且大概率看,未來的風電單子按5,000噸做基本單位,這不是100-200噸,準備虧損多少去做大做強?這是錯搭式定位。第一類航空航天軍工應用企業,在低成本內功沒練好之前,想兼顧第二類高性能工業用應用,首先要面臨 12K高強纖維 95-110元/公斤長期市場價位,航空航天軍工的利潤能支持多少數量的高性能工業應用市場?這就有些情緒式定位。上述是針對既有的老牌碳纖維企業的。對于新進入者,通常是混亂式定位,主要癥狀表現為“無視現有企業及行業狀況”、“既要,又要與還要”、“彎道超車”、“降維打擊”……

定位之后就是戰略的制定,其核心就是應對同類企業的競爭,對外,就是市場營銷戰略,對內,就是技術及產品發展戰略。兩者之間是相互影響的,切忌錯位。市場營銷戰略方面,這十多年,我一直在呼吁企業(尤其第二類高性能工業應用企業)重視“壓艙石”體育休閑市場,該市場直接及關聯企業數千家,多為中小型企業,營銷工作很艱苦,前些年,碳纖維緊缺的時候,這個群體被傷害最大,2024的中國進口量居然比2023年還增長了2.16%,其中大部分進入了體育器材,這是對前些年被傷害之后的報復啊,我們應該牢記這個慘痛教訓。最有難度的營銷工作應該是銷售火爆的時候完成的,在供不應求的狀態下,營銷人能保持頭腦清醒:市場總是好壞交替的,今天越好,明天可能就越慘;“得意不忘形,失意不沮喪”,客氣對待任何客戶;用有限的產品資源,盡量去覆蓋更廣的市場面;對有潛力的市場,要擠出產品資源去播種。只有做到這些,當市場不低迷或嚴重過剩時,才能讓企業的銷售不至于斷崖式下跌。市場銷售從來就不僅僅是個價格競爭的問題,本身就包含營銷人員及企業與客戶之間的情感價值。

技術及產品的發展戰略,總體上看似很簡單,提質降本增效,這只是口號性質的,其核心的驅動機制才是務實的戰略,簡而言之,就是市場及客戶與企業各功能部門的持續互動改良機制。根據企業的特點,有多種模式,比如“強人模式”,企業帶頭人熟悉技術、生產及營銷,且習慣親力親為,客戶的各種抱怨與投訴進來,他能鑒別問題真偽,并清楚企業內部的責任部門,能監督該問題部門做出高效的改進,讓客戶與市場滿意。另外一種模式“開放模式”,企業內部的職能部門均與客戶直接溝通與解決問題,管理層考核這個機制的有效性與高效性。當然,還有一種模式“內耗式”:銷售與技術及生產相互扯皮,管理者出面協調或裁判,甚至樂見這類扯皮,以維持管理者權威。只要能實現持續互動改良機制的,才可能讓企業真正實現長期的“提質降本增效”,從客戶與市場角度,有實時性效果展現,自然會給予更多的訂單,企業才能越來越好。

產品性能與質量類似,客戶就一個群體,自然就只剩下“價格血拼”,家里技術不進步、成本不持續降低,自然就會虧損。而且整個企業群體的集體虧損。這就是內卷,無一人能從中生還。一些企業總想著用低價先清理市場,然后在提價獲取暴利,等到您漲價時,僵尸都活了,新企業如雨后春筍一樣又冒出來了,行業競爭更加殘酷了,這不是個高明的策略。大城市道路資源永遠是稀缺的,都堵在十字路口耗費時間? “錯峰出行”自然就成為解決方案之一,每家企業根據其優劣,在明確定位及戰略后,不去斗氣,都堵在十字路口往死里去耗,相互謙讓一點,再“錯峰出行”,去主動選擇“特色發展”之路,可能才是明智之道,才是化解內卷的路徑。比如,上面筆者反復提到的數千噸高端體育器材用進口纖維,誰去做最優進口替代?這個領域可能不是光低價能搞定客戶的吧?你可以自豪地宣傳:某某國際大品牌的碳纖維來自您家。又比如,國際壓力容器巨頭,您成為指定碳纖維供應商,多么高的榮耀啊。

如果我們每家企業依然是盲目的、任性地、隨大流地去運行企業,這只會讓行業更加的卷,無人會生存。反之,找到各自發展定位與戰略,脫離開碌碌大流,去自創一溪(江)清流,特色發展,行業才有長期持續與健康發展之可能。

(2)碳纖維企業要特別重視綜合性能及工藝適配性的提升

前文提到,碳纖維除了拉伸性能,還有壓縮、彎曲、剪切、電磁、界面等綜合性能;除了綜合性能,碳纖維還必須具備纖維的柔韌性、毛絲量、絲寬精度、翻轉與加捻、電解程度、上漿量精度、可展絲性、紗錠成型松緊度、紗錠穩定性等方面的工藝適配性。這些年,我們的國產化替代工作非常出色,大部分市場通過卓越的性價比,已經替換了不少曾經的進口產品市場。

2024年,已經有不少體育器材的企業重新回到東麗的懷抱,首要原因是國內纖維的綜合性能及工藝適配性,與東麗還有相當差距,沒有東麗纖維好用;東麗也積極調整價格,T700-12K價格到16美元/公斤左右,防衛國產纖維爭奪市場。所以,我們從2024年下半年,才真正進入“國產替代”的攻堅期。這個攻堅期內,性價比中,價格并非關鍵因素,因為目前價格也是我們的底線了,企業已經全面虧損了。而是綜合性能及工藝適配性,以及某產品在某市場的多家驗證的名聲。在出口市場及國際化經營中,上述問題會更加突兀,畢竟國際大企業更加習慣于東麗的纖維,對東麗的替代性更加顯著,他們當然會被你的低價吸引眼球,但首先,你得有替代性。

如果說做出各種力學性能的碳纖維產品是一場“技術革命”,那么,做出綜合性能及工藝適配性高的碳纖維就是一場“技術+管理革命”, 碳纖維的常規性能是可以通過表征來清晰界定的,也已經成為我們各家企業的質檢標準。而所謂綜合性能及工藝適配性,有些項目已經被意識到,相關的企業標準、行業標準及國家標準均還在建設中,還有不少項目,只有通過不同用戶的實際使用,才能反饋出來。而且,這些問題的反饋,不光與纖維有關,還可能與樹脂及工藝有關,如何去確定是纖維問題?我們的銷售人員是前線人員,與客戶接觸最多,是否有能力判斷這是客戶找借口賴賬還是真實問題?是否有足夠的專業知識去鑒定出纖維的問題?回到工廠,是否有能力說服技術與生產部門認可這個問題?技術與生產部門是否有能力盡快解決這個問題?送出新的纖維請客戶再使用與評估,直到客戶滿意為止。層出不窮的“小問題”,需要工廠諸多部門去配合解決,我們管理的精細程度是否能滿足?大約二十年前,行內有一句著名的傳言:日本人說:做碳纖維如同象牙雕刻一樣的精細,中國人不具備這個素養,做不出高品質的碳纖維的。我們不得不承認,我們做事的精細與認真程度,到目前,還是不如日本與德國人的。 但是,我們勤奮好學且堅忍不拔,認真去落實持續互動改良機制,在客戶的大力支持下,一定能將碳纖維打磨成精致的象牙雕塑。

(3)低成本技術應該成為全行業高度共識

李仲平院士曾經深刻地指出“低成本技術是高科技”,低成本技術不是“偷工減料”,更非“粗制濫造”。我們第三類低成本工業應用企業,如果成本不能控制在相當低的水準,根本就沒有生存的可能。在此巨大壓力之下,企業具有強烈的成本意識,且積累了相當豐富的“低成本技術資源庫”。

第二類高性能工業應用企業,因為以生產高強及高強中模以上性能產品為主,市場愿意支付更高的價格,盡管如此,性價比之爭也非常慘烈。目前國內高強纖維價格已經在85-110元/公斤,盡管如此,不少應用單位還提出20%的降價要求,壓力還在持續增加。國際的通常銷售價大約在20-22美元/公斤(146-160元/公斤),2024年,由于中國及韓國碳纖維的競爭,這個價格也在持續下降,對中國市場,日本企業已經開出了16美元/公斤的價格,另一方面,他們紛紛開發“大絲束化”的小絲束化產品,比如三菱的30K,東麗與帝人的36K產品,希望以比高強24K更高的性價比來維持市場的競爭優勢??傮w上,這個“大絲束化”的小絲束產品,不太可能化解競爭態勢,中韓相關企業很快就會跟上并推出類似產品。

前面我們提到:第三類低成本工業應用市場,中國企業已經形成了國際競爭優勢,但這個優勢,因為前兩年風電市場疲軟,并未讓國際市場充分感受到中國競爭壓力。2024年末,風電市場回暖,通過碳樑向國際市場輸出的大約1萬噸碳纖維的競爭優勢,已經市場與碳纖維巨頭有所感受并主動洗牌,2025年是風電用量爆發年,兩三年內,中國企業應該可以在國際市場牢牢站穩腳跟與繼續洗牌,估計碳纖維巨頭需要認真思考在這個領域的定位與戰略了。

對比第一類市場競爭格局,第二類市場競爭更具深刻的戰略意義:首先其產品與第一類市場是類似的,主要的區別就是市場準入的問題;其次,這是傳統國際碳纖維巨頭的核心競爭力與優勢;再者,這類自由競爭的市場是企業不斷提升性能與低成本技術能力的引擎。2024年中,美陸軍“未來遠程攻擊機”(FLRAA)項目選擇東麗在美國阿拉巴馬州迪凱特工廠T1100碳纖維,按照美軍的慣例,軍品項目一定會首選本土企業赫氏或氰特(現用名世索科SYENSQO),這次為什么會選擇東麗? 市場傳言:本土碳纖維成本太高,逼迫美軍方最終選擇了東麗,讓本土企業痛失這個最高性能纖維的應用機會。假如這個傳言為真,我想赫氏或氰特應該會反思并調整公司的戰略了:航空航天軍工長期的溫柔鄉,缺乏自由市場的激烈競爭及低成本壓力,可能會讓企業進入萬劫不復的態勢。這個事件也應該成為我國第一類航空航天軍工企業的“警鐘”,必須馬上開啟“低成本技術”的關注與建設,然后逐步導入工業應用市場,來持續推進低成本技術的建設。

因為上述的原因,第二類市場具有深刻的戰略意義,其爭奪會成為影響全球碳纖維格局的最重要的攻堅戰。國際巨頭當然不會從這個市場去退讓,因為退讓之后,生產規模會顯著下降,成本也會因此上升,就會影響到他們的核心的航空航天軍工業務。而對于中韓企業,目前的及在建的產能巨大,如果不在這個市場爭奪更多的訂單,就只剩下破產的結局。我們參考本報告2.4的數據,2024年第二類高性能工業應用市場的需求規模52,800噸(其中絕大多數是類似T700的產品),而第一名的東麗+第三名的中復神鷹,產能為57,300噸。中國企業,在產品品種上,已經基本與國際巨頭一樣完整,“技術革命”已經基本成功,核心的差異是綜合性能與工藝適配性,或者說“技術+管理革命”能否順利開啟與完成。這會決定這個攻堅戰的成敗及全球行業的洗牌。在本類產品競爭的同時,還需要注意從第二類低成本工業用企業“大絲束高性能”化的低成本產品的“跨界競爭”,這個的殺傷力可能遠大于本類企業之間的競爭。

(4)鼓勵碳纖維企業牽頭構建創新生態鏈,產業政策要傾向于此

前面提到,第三類低成本工業應用企業,可能很快會進入“無人區”,第二類高性能應用企業,正在進入“國產替代攻堅期”,各家企業要高度重視“綜合性能及工藝適配性”,并且依靠生態鏈的持續互動改良機制來推動完成。而快進入“無人區”的企業,就要多思考:哪兒還有應用新天地?如何在無國際經驗的情況下,去開拓出一系列全新的應用生態。

首先,整個行業需要加大對社會的客觀地宣傳,讓社會了解我國碳纖維的發展現狀,尤其是產能與價位。國民經濟中有很多通過材料的替換來實現其產品升級換代的需求,不少人因為舊觀念中碳纖維是宇航材料貴如黃金而打了退堂鼓。今天,我們應該多宣傳“宇航材料,平民價位”,歡迎各行各業應用。近幾年,我們不少碳纖維企業創建了自身的復合材料研發機構,也購置了不少織布機、預浸機、纏繞拉擠、模壓等工藝裝備,也完全具備了為應用客戶制樣,甚至小批量生產的能力。這已經為碳纖維企業牽頭構建創新生態鏈打下了堅實的基礎。下一步如果在復合材料結構設計方面加大投入力度,就可以會同應用單位的結構設計工程師,去研發各類新的應用。

構建創新生態鏈是磨礪碳纖維品質及企業品質文化的利器及根本保障,同時也是碳纖維企業“明確定位與戰略,特色發展”的市場保障,在企業有優勢的應用生態鏈中去深耕,打磨出特色產品,形成應用壁壘,防范價格惡性競爭與內卷的光明之路。所以,我們的各級政府對碳纖維的科技及產業政策,應盡快從鼓勵“碳纖維新品種的制備”到“創新生態鏈建設”上。這樣才能實現政策資金的“四兩撥千斤”的綜合效應。

 

 

附錄. 先進復合材料體育裝備強國計劃

 

先進復合材料體育裝備強國計劃

01

 

總綱

先進體育裝備與科學訓練方法正成為提高運動成績的有力支撐; 在提升運動成績的同時,先進體育裝備可獲得美譽度,利于裝備在群眾體育中的推廣,形成品牌效應,從而形成高利潤產業,并反哺競技運動獲得更好的成績,為運動員的退役后提供更多的職業選擇。先進復合材料以質量輕、高比強度和高比模量、阻尼性能好、熱膨脹系數小、疲勞強度大、破損安全性能好、設計自由度大等諸多優勢,已經被應用在航空航天軍工、體育裝備、風電、光伏、燃料電池、汽車、軌道交通、船舶、建筑、電子電氣等廣闊領域。體育裝備是將先進復合材料優勢發揮得淋漓盡致的領域:陸海空、冰水雪,處處可見碳纖維材料替代天然材料與金屬材料而產生的“更快、更高、高強”競技傳奇,也衍生出一輪輪波瀾壯闊的工業技術創新輝煌。中華民族(含臺灣地區),是全球復合材料體育裝備制造大國,由于裝備工業設計技術及品牌運營經驗的欠缺,我們守著一個全球最大潛力的市場,卻不得不面對“洋品牌漫天飛,制造工廠血汗化”的殘酷現實。“集成國際設計經驗、增強技術研發能力、國家助力品牌運營、競技產業共同進步”,這就是時代與民族需要的先進復合材料體育裝備強國計劃!

02

 

指導政策

1.2019年,國務院辦公廳印發《體育強國建設綱要》(國辦發〔2019〕40號)提出:到2035年體育產業更大、更活、更優,成為國民經濟支柱性產業。

2. 2019年,國務院辦公廳印發《關于促進全民健身和體育消費推動體育產業高質量發展的意見》(國辦發〔2019〕43號)指出:體育產業在滿足人民日益增長的美好生活需要方面發揮著不可替代的作用,要推動體育產業成為國民經濟支柱性產業,同時提出十項措施,并將措施分解到相關部委,以增加其操作性。

3.2022年,《中華人民共和國體育法》通過并于2023年1月1日正式實施,其中的第七章規定“國家支持和規范發展體育用品制造,體育服務等體育產業;國家支持體育用品制造業創新發展,鼓勵企業加大研發投入,采用新技術、新工藝、新材料,促進體育用品制造業轉型升級”。

4. 2024年國務院辦公廳印發《關于以冰雪運動高質量發展激發冰雪經濟活力的若干意見》(國辦發〔2024〕49號)指出: 鞏固和擴大“帶動三億人參與冰雪運動”成果,以冰雪運動為引領,帶動冰雪文化、冰雪裝備、冰雪旅游全產業鏈發展,推動冰雪經濟成為新增長點。

03

 

行業現狀

1.在碳纖維體育裝備制造上,中國踞國際壟斷地位

中國已經成為全球碳纖維生產與市場大國,2024年,中國市場碳纖維消費84,062噸,占全球總需求156,100噸的53.9%;中國區域運行產能為15.01萬噸,占全球運行產能30.9萬噸的48.6%,遠超第二名的美國16.9%的份額。2024年全球體育裝備消耗碳纖維28,500噸,其中,中國大陸與臺灣消耗了25,500噸,占全球總量的89.5%,中國在全球碳纖維體育裝備的制造中,占有壟斷優勢。其中,主要原因是產業鏈體系的完備,人力成本是第二要素。在中國強大的碳纖維及其復合材料的有力支撐之下,我國的碳纖維體育裝備完全有條件成為國際一流強國。

1.碳纖維裝備在體育領域應用廣泛

碳纖維體育裝備分為陸上、水上、冰雪、空中及休閑五大類:

陸上產品主要有:自行車、羽毛球拍、高爾夫球桿、網球拍、曲棍球桿、射箭、F1賽車、各類運動鞋底板等;

水上產品主要有:帆船帆板、皮劃艇、賽艇、船槳、沖浪等;

冰雪產品主要有:有舵雪橇、無舵雪橇、滑雪板、滑雪杖、冰球桿及冰靴等;

空中產品主要有:航模、滑翔機等;

休閑產品主要有:釣魚桿、徒步杖等。

2.碳纖維體育裝備已經具有相當的規模,發展潛力巨大

全國碳纖維復合材料企業有大約1000-1200家規模,主要分布在廣東、福建、山東、河北、上海、江浙及天津等地區。

第一類工廠:區域品牌工廠,大約40-50家,分布在廣東、福建、山東、浙江及上海,產值5億元以上,員工數千人;

第二類工廠:國際品牌代工廠,大約150-200家,分布廣東、福建、江蘇及天津,產值1億元左右,平均人員500人,少數企業產值5億元,人員上千人以上;

第三類工廠:中低端體育裝備廠家,大約有600-700家,主要位于山東與河北,產值在1000-5000萬元,人員100-500不等,個別企業產值上億元,員工上千人;

第四類工廠:服務于體育用品公司的原輔料工廠,大約有100家,散布在上海,江蘇、廣東、福建、浙江等,產值在1000-5000萬元,人員100-500不等;

整個行業的產值大約400-500億元;大部分碳纖維體育裝備還處于高價與高端,通過碳纖維價值鏈“低成本技術”的發展與品牌,這個“貴族裝備”完全可以造福于尋常百姓。產業規模也可成倍增加。

3.品牌建設處于初級階段,科技創新系統亟待建設

我國的碳纖維體育裝備主流是在承接日韓-臺灣-大陸的產業專業應運而生的,除了在少數領域,如釣魚竿、自行車及羽毛球拍等少數領域形成了國內品牌,絕大部分領域依然是國際品牌的天下。體育裝備行業的品牌溢價模式大致為:廠家出廠價1X-品牌批發價3-5X-市場零售價10-15X, 如果按上述400-500億的產值計算,到零售端產生的最大價值為4000-7500億,這就是體育裝備品牌的魅力。

科技創新方面,一個經典的案例是:2019年肯尼亞的埃利奧德·基普喬格是第一個在2小時內完成馬拉松(42公里)的運動員,由于這名運動員穿著耐克ZoomX VaporflyNext%,其泡沫鞋底是一個彎曲的碳纖維板,根據耐克的研究,將代謝效率提高了4%。從此耐克的跑鞋風靡世界。而僅僅從這塊碳纖維板的設計及制造而言,無數中國體育裝備廠都能完成。為什么中國企業鮮有如此的科技創新及成功商業案例呢?

對于絕大多數我們會做的裝備,只要品牌商提出具體要求,我們從選材、鋪貼、固化等技術環節,均有豐富的經驗,具備相當的產品開發能力。然而對于全新的事物,比如上述在鞋底下面加快碳纖維板,我們壓根就不會去想這個,盡管我們的運動鞋業是全球最強。究其根本,我們缺乏對體育經濟、高水平競技運動及生物力學等相關專業及學科的深刻理解及融會貫通的應用經驗,又缺乏品牌對科技創新的加持及溢價效應,導致我們的原創能力嚴重落后。而這正是我們這個強國計劃的核心工作。

04

 

工作目標

到2027年:

1.完成“中國先進復合材料體育裝備技術路線圖及科技發展指南”;

2.研究國際品牌的成功故事,總結先進復合材料裝備“科技創新+商業成功”(尤其原始創新)的規律,選擇與支持2~3個項目做示范;

3.初步建立先進復材體育裝備設計、材料、工藝及成品檢測平臺,推動全過程行業及國家標準的建設;

4.競技體育裝備方面:初步培育出4~5家體育裝備品牌企業,完成2-3項奧運競技體育裝備應用示范;

5.群眾體育裝備方面:通過裝備廠家與國內體育品牌聯姻,培養4-5家裝備企業。

到2030年:

1.建成先進復材體育裝備設計、材料、工藝及成品檢測平臺,完善全過程行業及國家標準的建設;

2.在全國范圍內推廣“科技創新+商業成功”的理論及實踐經驗,選擇與支持4-5個項目做示范,向國家申報科技獎勵。

3.競技體育裝備方面:初步培育出7-8家體育裝備品牌企業,完成4-5項奧運競技體育裝備應用示范;

4.群眾體育裝備方面:通過裝備廠家與國內體育品牌聯姻,培養7-8家裝備企業。

到2035年:

1.在行業全面建成“科技創新+商業成功”體系;

2.競技體育領域,完成絕大部分體育裝備的國產替代;

3.培育15-20家體育裝備國內名牌企業,5-6家國際名牌企業。

4.先進復合材料體育裝備的行業規模,從當前的400-500億元提升到5000億元以上;

5.建成體育裝備強國,支撐體育強國實現

05

 

組織機構

成立“中國先進復合材料體育裝備專業委員會”(以下簡稱專委會):由國家體育總局科教司、裝備中心等部門、中國文教體育用品協會、中國復合材料學會、中國體育科學學會等機構,匯集中國碳纖維體育裝備產業的優秀企業,共同組成。組織相關的學術、技術、工業及商業交流活動。

該專委會主要由中國復合材料學會籌建,邀請復合材料行業德高望重資深院士及國家體育總局主管科技的副局長作為專委會顧問,中國復合材料學會熱心體育裝備事業的院士、體育總局科教司領導、裝備中心領導、中國文教體育用品協會領導、著名體育及復材學者、著名體育裝備企業家等,共同作為專委會主任(副主任)委員。該專委會計劃在2025年上半年籌建完成。

06

 

主要工作內容

1.“中國先進復合材料體育裝備技術路線圖及科技發展指南”的編寫工作

在體育總局的指導與支持下,專委會負責編寫該技術路線圖及科技發展指南,這個文件將成為行業發展統領性文件;同時也是體育總局聯合其他部委推動裝備的科技及產業政策的重要依據。該指南必須基于中國的產業現狀的深刻理解,同時對國際產業有通透的了解。計劃在2025年完成,擇時對外公布。

2.先進復合材料裝備“科技創新+商業成功”的規律研究,講好“中國體育科技故事”

碳纖維是二十世紀人類發明的最偉大材料,已經在航空航天軍工、新能源、交通等領域有非常廣泛的應用,同時也以“黑科技”、“硬科技”為特點產生了大量激動人心的科技故事。先進復合材料+體育裝備,在國際領域產生了大量的動人故事,如網球拍、撐桿、高爾夫球桿從木質材料到碳纖維復合材料,大幅度提升了這些運動的競技水平。這些科技故事直接為國際品牌巨頭帶去了良好的商譽與巨額的經濟效益。我國也在起步中,北京冬奧會的火炬,是上海石化牽頭,碳纖維復合材料打造,充分體現了“科技奧運”的精神,盡管冬奧會已經結束,但碳纖維奧運火炬依然是國家領導人喜愛的國禮精品。

在體育總局的指導與支持下,專委會負責該軟課題的持續研究與理論探索,吸納國內對此有研究的專家加入專委會,廣泛收集先進復合材料提升競技運動水平的成功案例,分析其背后科技及商業發展的規律及理論。組織行業研討會,與社會各界分析研究成果,講好“中國體育科技故事”,助力企業品牌建設,實現經濟及社會效益雙豐收。

3.積極參與國家重大專項或重點研發計劃

在上述“中國先進復合材料體育裝備技術路線圖及科技發展指南”的基礎上,專委會配合總局科教司及裝備中心擬定年度科技指南,爭取在國家科技部“重點新材料研發及應用”指南,就當前中國競技體育的短板裝備,設立“先進復合材料體育裝備研發及應用”及“張榜掛帥裝備研發任務”子課題,調動國內體育學術界及碳纖維復合材料界的科技資源,提升參與體育裝備科研的積極性。國家支持的研發成果,可以在產業界實現成果轉化。

4.建設一系列的“先進運動科技創新中心”

運動科技包含了很多專業,從生物、醫學及體育科學方面,包含了生物力學,運動生物學、神經肌肉系統動力學等,從裝備科學方面,包含了運動原理,材料及結構設計、工藝、表征及檢驗檢測等專業;從運動員角度,除了本身的運動科學規律,與生物醫學及裝備有重大關聯,頂級競技運動員對裝備有著現代儀器很難檢測的手感或體感,通常裝備一上手,他們就會有很強烈的感覺;頂級競技運動通常對運動員形成身體傷害,只有科學訓練及科學地選用裝備,才可以大幅度減少競技運動對身體的傷害(尤其是青少年運動苗子)。所以,我們需要有系統的思維,大范圍整合包括上述專業的一切相關專業,來建設一系列如“先進網球科技創新中心”,“先進自行車運動科技創新中心”、“先進滑雪運動科技創新中心”等等,這些中心企業在歐美發達國家已經不少,但在中國基本還是空白。

以先進復合材料體育裝備研發、應用及科學健康訓練為核心業務,是這類創新中心持續發展的重要保障,同時,也助力各級競技運動員使用科學訓練及使用最優裝備,為國爭光。我們可以從基礎做起,中國復合材料學會的會員單位有著豐富的復合材料結構設計能力,工藝及表征及檢測設備能力,首先建設起一套可設計-工藝-檢驗的數據庫及仿真模型,然后以與相關龍頭企業合作,然后逐步引入醫學、運動生物學、運動學等專家,與競技運動員緊密合作,扎實落實科技體育。

這些體育科技創新中心,也需要對體育產業經濟服務,不僅是裝備的創新源頭,帶動我國的體育裝備邁向國際一流;還是帶動體育裝備上下游產業的核心動力源;也要通過科普及培訓,提高業界人員技能,加強團體標準、國家標準及國際標準的建設,用這些標準來提升行業品質。

5.盤點中國先進復合材料體育裝備家底,擇優進入國家隊或與國內名牌企業聯姻

前面提到,我國有非常好的先進復合材料體育裝備的開發及制造能力,其中:既有長期國際品牌代工的優秀工廠,對這些工廠做一定的提升,完全可以滿足競技運動的國產化替代,并帶動高端群眾運動裝備的銷售;同時,我國也有具備相當的成本控制能力,滿足中低端群眾運動裝備的廠家。專委會需要廣泛盤點及動態掌握全行業企業的情況,并利用學會豐富的設計-材料-檢測等技術資源,組成“裝備檢測和認證工作組”,篩選優秀企業及產品。高端產品通過體育總局裝備中心向競技運動隊推薦使用,協助企業革新改良,逐步完成國產替代;中低端產品,專委會通過中國文教體育協會,與國內名牌企業推薦,裝備廠為國內名牌企業貼牌生產,服務于大眾體育。通過冠軍選手對國產品牌的美譽度賦能,提高國產品牌在大眾體育的市場占有率,助力國家經濟建設。

6.建設專委會品牌運營平臺,開拓裝備品牌新路

體育裝備的品牌建設是一項極其復雜及高投入的工作,十多年前,與臺灣地區的體育器材大廠的老板聊起這個話題,他們有個共同的認知:企業要盡早倒閉,就投巨資在品牌運營上。不少企業甚至定下原則:不準經營品牌,只做代工生意。另一方面,近些年,以安踏、李寧、特步等企業的品牌實踐,也證明了品牌運營確實艱難,但并非不可為。

舉國體制可能是我國運營裝備品牌的獨特優勢,這方面,體育總局尤其是裝備中心,可以發揮“四兩撥千斤”巨大作用;我國碳纖維復合材料行業,勵精圖治,通過數十年的艱苦奮斗,解決了大量航空航天軍工的“卡脖子”問題,有很多科技故事可講;中國文教體育協會擁有中國在體育品牌運營最優秀的企業,通過與先進復合材料體育裝備聯姻,形成的品牌溢價惠及雙方。

專委設立“品牌運營平臺”(具體資本組成及模式可深入探討)的核心工作內容:

A.必須具備強烈的“為國為民”公益意識,做耐心的、長期的經營者,制定先進復合材料體育裝備品牌發展長期戰略;

B.與專委會“裝備檢測和認證工作組”篩選擇優的企業交流,根據具體情況確定“品牌策略”(沿用企業品牌還是重塑品牌),與企業形成長期合作協議,確保穩定的技術、品質及交付能力,確保關聯方對品牌的精心呵護與經營。

C.在體育總局的指導下,與相關合作企業一道,與運動隊開展國產裝備的磨合及改良工作;同時對運動員進行裝備科技的培訓,用科技語言及親身感受為產品代言;

D.在專委會“中國科技體育故事工作組”的大力協助下,利用現代傳媒技能,廣泛傳播,提升品牌美譽度;

E.代表專委會會員企業,負責與中國現有的品牌平臺進行合作,為企業獲取更多的訂單。

F.代表專委會會員企業,與地方政府洽談“體育裝備產業集群”建設項目。助力地方經濟的發展。

7.協助地方經濟打造“體育裝備產業集群”,實現共贏

先進復合材料產業鏈招商工作,已經是多地的重點,比如上海的臨港工業區以航空應用,對相關的產業鏈企業招商,河北省希望以長盛科技(碳纖維企業),在大興機場經濟開發區招商下游企業。先進復合材料體育裝備也是多個地方關注的“香餑餑”,如吉林市、新余市等,地方政府出地出廠房出啟動資金,協助企業的發展。專委會可以組織會員單位,作為行業代表與地方政府協商合作,為企業爭取更多權益,在運行的過程中,協調矛盾,為企業保駕護航。對于地方政府,批處理的工作效率與效益大于單個企業的分別服務。

8.持續的學術及產業交流會

在中國復合材料學會的支持下,專委會將舉辦每年一屆的“中國先進復合材料體育裝備科技大會”,分別從國家政策、行業發展、裝備科技、新品展示、品牌運營等方面,逐步深化會議內容,成為專委會的品牌會議。該會議可以與社會辦會力量廣泛合作。專委會組織會員單位,積極參與中國文教體育協會,中國體育學會等關聯單位的會議。

中國先進復合材料體育裝備專業委員會(籌)

2025年3月1日

全文完