2018年中國碳纖維發(fā)展前景分析及市場需求預測【圖】

    碳纖維是由有機纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成碳主鏈結(jié)構(gòu)，含碳量超過90%的無機纖維。碳纖維外柔內(nèi)剛，質(zhì)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(xiàn)出很高的強度。碳纖維輕質(zhì)及優(yōu)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(jù)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(chǎn)工藝相對簡單，產(chǎn)品力學性能優(yōu)異，用途廣泛，占碳纖維總量的90%以上。此外，碳纖維根據(jù)力學性能可分為通用型和高性能型；按用途可分為工業(yè)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(chǎn)業(yè)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(jīng)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(jīng)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(chǎn)碳纖維復合材料的原材料；碳纖維經(jīng)與樹脂、陶瓷等材料結(jié)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(chǎn)品。在碳纖維整體產(chǎn)業(yè)鏈中，不同階段產(chǎn)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(chǎn)過程

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    在民用航空領(lǐng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jīng)濟性優(yōu)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(chǎn)大型客機中國商飛C919的機尾和側(cè)翼也采用了碳纖維復合材料，占整機質(zhì)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(lǐng)域?qū)μ祭w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(jù)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

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    軍用航空方面，碳纖維已應用在戰(zhàn)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(nèi)外也不斷在先進戰(zhàn)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(jié)構(gòu)以提升續(xù)航能力和可靠性?？傮w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(zhì)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(yōu)點，在汽車領(lǐng)域的滲透率在不斷提升。據(jù)統(tǒng)計，2016年汽車領(lǐng)域?qū)μ祭w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

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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(jù)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(wěn)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(jù)統(tǒng)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(lǐng)域集中于風電葉片、航空航天、體育休閑、汽車等領(lǐng)域。樹脂基碳纖維復合材料市場規(guī)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(lǐng)域，航空航天、汽車等高端工業(yè)應用占比較低。隨著我國技術(shù)進步，碳纖維工業(yè)化應用將隨著整個行業(yè)的發(fā)展逐步加快，未來高端領(lǐng)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）

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    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2018-2024年中國碳纖維市場深度調(diào)研及投資前景預測報告》