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1、超级电容活性炭行业市场突围战略研究一、 多孔炭行业发展趋势（一）产业结构进一步优化，多孔炭行业整体竞争力增强近十几年来，虽然我国多孔炭材料工业逐步发展成为全球最大的多孔炭材料生产国，但是与发达国家相比，我国的多孔炭材料工业仍然存在很大差距，主要表现在：一方面企业规模小、生产工艺比较落后、生产设备自动化程度低、不利于大规模、连续化生产，造成较大的资源浪费和环境污染；另一方面多孔炭材料产品整体品质较低且专用性差，产品销售无序竞争严重，小企业为了生存相互之间恶性竞争，从而引起整个行业利润率下降，既影响了国内多孔炭材料工业的发展和市场的培育，也影响了与国外多孔炭材料厂商的竞争力。面对着日益激烈的国际竞
2、争环境，随着国内多孔炭材料消费市场的逐渐成熟，我国多孔炭材料工业必将进一步调整优化产业结构：一部分规模小、耗能大、污染严重的小型多孔炭材料生产企业必将被市场所淘汰，而行业内技术先进的优势企业必将通过联合、兼并、收购等方式进一步扩大生产规模和市场份额，增强自身竞争力，产业资源将向着规模较大、技术先进、产品结构优化并具有品牌优势和良好售后服务的产业龙头企业集中。随着多孔炭材料行业产业结构的进一步优化，市场恢复正常竞争秩序，一批优势企业必将引导科研生产和贸易转型升级，通过科技创新和产品结构优化两方面推进工作，使多孔炭材料产业走经济、环境、社会三赢的可持续发展之路，并逐步形成若干优势互补、内外结合、附
3、加值高、创新能力强的多孔炭材料经济增长带和产业群。在保持多孔炭材料贸易持续发展的前提下，我国多孔炭材料工业正朝着科技含量高、环境污染少、比较优势大、人力资源得到充分发挥的新型工业迈进。具备技术优势的多孔炭材料生产企业正积极加大技术研发投入，致力于生产工艺的改进，生产设备大型化、生产过程连续化，使资源得到最大限度地利用，最终实现生产流水线的自动化和清洁化，在降低生产成本和显著提高劳动生产率的同时提高产品质量的稳定性，使得各项经济技术指标达到国际先进水平。（二）内需和出口保持同步增长，多孔炭未来市场空间广阔在多孔炭材料下游市场需求方面，多孔炭材料的应用领域不断拓展、不断深化，尤其是在水处理、空气净
4、化、汽车应用、溶剂与废气回收等领域发展迅速。就国内市场而言，随着我国人们生活水平的提高和环保意识的增强，食品、医药、水处理、空气净化等领域对多孔炭材料的需求将保持较快增长态势；另外，随着国家对大气污染物排放标准的不断提高，加油站、炼化企业和发电企业等污染源对多孔炭材料产品的需求也将日益增长。与国外成熟市场相比，我国多孔炭材料需求市场正处于导入期向成长期过渡的时期，在此阶段，我国下游领域对多孔炭材料产品的需求迅速增加。就出口市场来看，发达国家的多孔炭材料需求在过去几年里一直保持稳步增长，传统需求领域（水处理、食品饮料、工业应用等）在未来几年仍将保持稳步增长的趋势；而同时，一些新兴应用领域，诸如医
5、药、高能电池、复合催化剂、高密度能源物质贮存、高纯物质的分离精制等领域的需求不断增加。（三）国内企业向高端多孔炭材料市场进军多孔炭材料产能向发展中国家转移，中国、印度和东南亚国家已成为主要的多孔炭材料供应国，但是全球高端多孔炭材料市场依然被可乐丽、卡博特等日本、美国老牌企业主导。其次，随着我国推进供给侧改革，环保政策趋严，一批中小厂商退出竞争，我国多孔炭材料头部企业将获得更多产业资源，向高端多孔炭材料市场攀升。最后，我国生物质多孔炭材料生产主要集中在福建、江西和浙江三省，其森林资源丰富，生物质多孔炭材料产量占全国比重超过70%；山西、宁夏等煤炭资源丰富的省份，其煤质多孔炭材料产量占全国比重高达
6、80%以上。随着煤质多孔炭材料性价比下降，生物质多孔炭材料有望在环保领域替代煤质多孔炭材料，占据更多市场份额。（四）多孔炭材料应用不断取得突破随着近年来新能源，新材料等战略新兴行业的快速发展，多孔炭材料凭借其发达的微孔结构、巨大的比表面积、优异的吸附活性、稳定的物理和化学特性，与新材料、新能源科技创新深度融合，衍生出大量创新型的复合型功能新材料，尤其是功能优异、定位中高端的多孔炭材料产品如硬炭、硅碳复合材料等，可应用于新能源钠离子电池、锂离子电池等新能源、新材料产品领域。未来，随着新能源、新材料、节能环保等战略新兴领域的快速发展，多孔炭材料的应用将得到继续深化和发展，尤其是高端多孔炭材料越来越
7、成为下游诸多细分领域中不可或缺的功能性新型材料。二、 多孔炭下游细分领域的市场规模（一）活性炭市场规模全球活性炭的传统生产大国包括中国，美国，日本及荷兰等国家，自从20世纪90年代起，北美、西欧等发达国家受原材料制约及生产成本不断上升的影响，其活性炭产业逐步向发展中国家转移。美国、日本和西欧等发达国家的活性炭生产逐步减少的同时，其国内市场需求仍稳步增长，而其国内生产的活性炭满足不了各种需求，需大量进口来进行补充。根据QYR（恒州博智）的统计及预测，2021年全球活性炭市场销售额达到了33亿美元，预计2028年将达到49亿美元，年复合增长率（CAGR）为58%（2022-2028）。中国活性炭工
8、业生产起步于20世纪50年代，改革开放后开始高速发展，现已经拥有基本独立和完整的工业体系。目前，我国已经成为世界上最大的活性炭生产国和出口国。2021年我国活性炭整体产量为982万吨。近年来，随着中国经济的快速增长和对环境保护的日益重视，活性炭应用领域不断扩大，需求增长迅速。特别是中国关于环境保护的相关规则颁布后，水处理、机动车、溶剂和废气回收以及空气净化用的活性炭市场需求剧增，活性炭工业成为我国增长最快的工业部门之一。2019年我国活性炭市场规模为7924亿元，同比增长1092%。其中，木质活性炭市场规模3626亿元，煤质活性炭市场规模4298亿元。经过多年的发展，活性炭已经逐渐从工业用吸附
9、剂转变为一种用途广泛的基础性材料。今后随着世界经济不断发展、人们生活水平进一步提高以及各国对食品医药安全标准、环境保护标准的日趋严格化，活性炭的传统应用市场将随之稳步扩大，预计2025年国内活性炭市场需求将达到93万吨左右。根据功能性专用活性炭的用途分类，功能性专用活性炭下游市场可分为VOCs治理及回收用活性炭、水处理活性炭等细分市场。VOCs是指挥发性有机物，其普遍用于石油化工、包装印刷、家居制造、汽车制造、电子等行业产品的生产。由于VOCs具有很强的强挥发性，实际使用过程中极易造成气化挥发和空气污染，其浓度过高时会严重影响人体健康，容易造成急性中毒、头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、昏迷等症状
10、。若长期居住在挥发性有机物污染的环境中，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统。近年来，随着我国工业生产的不断发展，VOCs已经成为我国大气污染的重要污染源之一，引起了国家及各地方政府的高度重视，已相继出台政策，对VOCs污染进行综合整治。环保产业作为我国战略性新兴产业，一直受到国家政策的大力支持。随着VOCs治理相关法律法规、行业政策、技术标准等的不断出台，VOCs治理行业的行业标准更加清晰，VOCs治理技术和管理理念快速发展，VOCs治理行业的发展更加健康稳健。此外，由于环保标准日趋严苛，需求企业对于VOCs治理技术、设备、材料的需求增加，VOCs治理市场需求被进一步释放。根据头豹研究院的数据
11、，我国VOCs治理的市场规模预计在2023年达到6666亿元。活性炭吸附法具有成本低，适用性强，分离速度快的特点，在VOCs治理回收中占据主导地位。根据华南理工大学测算，2020年中国工业源VOCs排放量约为1，3575万吨。假设VOCs处理量占排放量的60%，在VOCs处理方法中，活性炭吸附法占比为90%，处理1吨VOCs所需的活性炭约为20kg，据此测算2020年我国VOCs领域活性炭市场规模约为15万吨。我国水资源短缺和水资源污染问题依然严峻。根据国家统计局发布的数据，截至2021年底，我国水资源总量29，520亿立方米，人均2，0901立方米，约为世界平均水平的四分之一，是联合国13个
12、贫水国之一，特别是北方和部分东部地区，人均水资源量严重偏低。随着我国经济的不断发展和人们生活水平的日益提高，生活和工业污水的排放量大幅增加，国家出台了一系列污水治理相关的行业政策，为环保用活性炭带来广阔的发展空间。得益于国家宏观政策的大力支持、资本投入力度加大、技术工艺的不断创新的全方位支持，我国污水处理行业得以快速发展，市场容量由2014年的1，5722亿元增长至2021年的4，2622亿元，年均复合增长率为147%；未来随着污水治理出水水质的提高、污水资源化利用的广度和深度的不断加强，污水治理需求进一步释放，行业容量有望持续稳定增长，预计2023年的市场容量可达到5，8195亿元，2018
13、-2023年的年均复合增长率达到164%。根据住建部2021年城乡建设统计年鉴，截至2021年全国污水处理能力208亿立方米/日，污水年排放量头6250亿立方米，工业废水占比约为25%，城镇生活废水占比约为75%。生态环境部2021中国生态环境状况公报的数据显示，2021年底我国污水处理总量为5846亿立方米，污水处理率为975%。污水处理主要有生物法、物理法、化学法三种方法，其中以活性炭吸附为代表的物理法占主要地位。根据测算，城市污水三级处理时，处理1吨废水排出003kg饱和炭；工业废水三级处理时，处理1吨废水排出017kg饱和炭。假设活性炭处理占污水处理总量的70%，同时考虑活性炭的可再生
14、能力，经测算2021年污水处理领域活性炭需求量超过25万吨。根据头豹研究院预测2021-2023年中国污水处理行业CAGR为169%，预计污水处理将带动环保用活性炭需求保持较高增速。（二）炭催化剂及催化剂载体市场规模根据市场研究机构Ceresana发表的研究成果显示，到2021年催化剂的总市场价值将增加到220亿美元以上，其中中国市场的增长率较高。据新思界产业研究中心发布的2018-2023年贵金属催化剂行业市场深度调研及投资前景预测分析报告，预计2023年，中国贵金属催化剂行业的需求规模将扩大到2056亿元。贵金属催化剂的应用几乎涉及到各行各业，是国民经济发展的重要基础。在石油、化学、医药等
15、工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中，贵金属均是优良的催化剂；在环保领域，贵金属催化剂被广泛应用于汽车尾气净化、有机物催化燃烧、CO、NO氧化等；在新能源方面，贵金属催化剂是新型燃料电池开发中最关键的核心材料。然而，贵金属的低地壳丰度和高昂价格阻碍了其广泛的商业化应用。因此，大量的科研工作聚焦于开发高效的非贵金属和无金属碳基电催化剂，以此来取代或减少对贵金属的需求。与金属基催化剂相比，无金属炭基电催化剂拥有许多优势，如地壳丰度高、价格低廉、具有分子水平的结构可控性，以及多种催化活性位点的兼容
16、性。不仅如此，通过对零维到三维碳结构进行杂原子、缺陷和吸附剂掺杂，可设计无金属炭基电催化剂的靶向活性位点以催化特定的化学反应。（三）炭基储能材料市场规模硬炭是指高温下难以被石墨化的炭，其具有很高的可逆比容量，低或非石墨化的硬炭可作为动力型锂离子或钠离子电池的负极材料。硬炭早期为锂离子电池负极材料所开发，首效等电化学性能有待提高限制了应用。硬炭负极材料比容量高，理论值约为530mAh/g，但是存在首次库伦效率低、长循环稳定性不高和压实密度低的问题。同时由于硬炭基材料储钠机理本身存在严重争议，不利于开发一种高性能硬炭基储钠负极，这些都限制了硬炭的早期应用。早期硬炭主要在锂电负极材料中和石墨掺混使用，以提高快充和低温下的电池性能。目前钠离子电池负极材料的研究主要集中在炭基材料、合金类、过渡金属氧化物及有机化合物等。在众多负极材料中硬炭材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后体积形变小、环境友好和低氧化还原电位
