碳纤维织物行业市场现状调查及投资策略一、 进入碳纤维行业的主要壁垒(一)碳纤维行业技术壁垒碳纤维复合材料行业具有较高的技术壁垒首先,复合材料产品制造是以设计为主导,材料为基础,综合成型制造、工艺检测、结构分析、实验验证等多学科知识的系统工程,具有跨专业、多技术融合的特点其次,碳纤维复合材料用途广泛,但客户定制化程度高,需要依据丰富的专业经验在可实践前提下及时响应客户需求此外,在碳纤维复合材料及制品的应用中,行业内企业经过长时间的积累形成了各自的复合材料数据库及仿真应用平台,打造自身的研发体系和生产体系,构建了独特的竞争优势和准入门槛,因此形成了较高的技术与经验壁垒二)碳纤维行业人才壁垒由于碳纤维复合材料产品一般具有产品、工艺多样化、单件加工、关键环节较多等特点,在生产制造过程中需要一批技术经验丰富、工艺操作娴熟的生产型人才同时,复合材料生产与应用融合了材料学、机械制造、软件分析等学科知识,培育具备多领域专业知识、深度掌握核心技术的复合型人才也需要较长时间的积累稳定、高质量的研发力量能够有效保障企业日常研发工作有序开展、研发计划如期执行、研发成果满足要求此外,采购、销售团队的专业素质、市场洞察力、与客户及供应商日常协调维护需较长时间的沉淀积累。
行业新进入者较难在短时间内获得并积累一批具备丰富制造技术经验、拥有各类专业素养的优秀人才,从而形成了较高的人才壁垒三)碳纤维行业客户资源壁垒碳纤维复合材料下游客户包含轨道交通、民用航空、高端医疗影像等高精尖装备及高端体育健康器械客户,对产品性能、稳定性等方面要求较高,且具有定制化的需求,较为看中复合材料企业的技术开发能力、产品质量管理水平、经验积累情况等多数碳纤维预浸料、制品的应用领域下游客户均对供应商实行严格的认证机制,且验证期耗时较长,通常从技术开发到量产耗时数月甚至数年时间目前,优质的国内碳纤维复合材料及制品生产商较少,碳纤维产品下游应用客户与生产企业间建立了长期合作关系,合作粘性较强,碳纤维复合材料及制品生产企业一旦进入客户的供应商体系后稳定性较好,从而形成较高的客户资源壁垒二、 下游应用市场广阔,有望带动碳纤维需求量上涨碳纤维因其性能优异,广泛用于风电叶片、体育休闲、航空航天等领域,下游市场前景广阔我国碳纤维应用市场中,风电叶片、体育休闲及碳碳复材领域应用较多,三者合计占比达到75.4%其中,风电叶片是我国碳纤维最大消费市场,占碳纤维消费总量的36.1%,风电叶片中的主梁帽、蒙面表皮、叶片根本、叶片前后边缘防雷系统等部位均需要用到碳纤维材料,以大幅减轻叶片重量,减少作用在支撑梁上的受力和扭矩等。
风电叶片作为碳纤维最大的应用市场,近年来,在全球能源转型驱动下,全球风电行业发展迅速2021年全球风电新增装机93.6GW,累计装机容量达到837GW,同比增长12.4%其中,我国是全球风电装机规模最大地区,在双碳战略及能源改革大背景下,我国不断推进风电行业发展,加快风电领域技术升级从装机容量看,2022年我国新增风电装机37.63GW,累计装机规模达到365.4GW,同比增长5.41%,是全球规模最大的风电市场风电也逐渐成为我国新能源发电的重要组成部分2022年全口径发电量累计83886.3亿千瓦时,同比增长3.41%其中,风电全年累计发电6867.2亿千瓦时,同比增长12.3%,占全口径总发电量的8.19%,风电发电规模占比不断提升未来,随着风力发电机率持续增大,特别是海上风机需求刺激下,风电大型化趋势日益明显风机大型化后,风电叶片大型化、轻量化需求也将逐渐增加,也将进一步拉动碳纤维及其复合材料需求上涨我国约有11.2%左右的碳纤维用于合成碳碳复合材料,其主要应用于刹车盘、航天部件等零部件其中,碳碳复合材料主要应用于光伏行业据悉,约有70%的碳碳复合材料应用在光伏领域中,且由于碳碳复合材料质量轻、耐高温性能较高,其在光伏领域的应用逐步提升。
在国家大力推广发展光伏行业下,我国光伏装机容量持续增加2022年,我国新增光伏装机容量0.87亿千瓦其中,随着整县推进项目不断加速,分布式光伏首次实现对集中式光伏赶超,新增分布式光伏占光伏新增装机量的68%,集中式光伏仅占32%截止到2022年底,我国光伏累计装机容量达到3.93亿千瓦时,同比增长28%未来,随着光伏行业延续高景气发展,碳碳复合材料需求将继续增加,碳纤维及其复合材料有望保持高速增长三、 碳纤维行业产业链分析(一)碳纤维上游行业供应分析碳纤维根据原丝种类主要分为PAN基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维,其中又以PAN基碳纤维为主,目前碳纤维一般指PAN基碳纤维碳纤维因其优异的力学性能而被作为增强材料广泛应用,因此业内主要采用力学性能进行分类按照每束碳纤维中单丝根数,碳纤维可以分为小丝束和大丝束两大类别一般按照碳纤维中单丝根数与1,000的比值命名,12K指单束碳纤维中含有12,000根单丝的碳纤维早期小丝束碳纤维以1K、3K、6K为主,逐渐发展出12K和24K小丝束碳纤维性能优异但价格较高,一般用于航空等高精尖领域,以及体育用品中产品附加值较高的产品类别一般认为24K以上(不含24K)以上的型号为大丝束,包括48K、50K、60K等。
大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低,因此多运用于风电及其他工业领域随着目前碳纤维制作工艺的提升及产品价格的下降,小丝束碳纤维在工业领域的运用已逐步拓宽1、碳纤维材料供给情况2017年至2021年,全球碳纤维产能呈逐年增长状态根据赛奥碳纤维统计数据,至2021年,全球碳纤维产能达20.76万吨,同比增长20.91%,较2017年均复合增长率达8.99%随着我国碳纤维技术不断成熟,我国碳纤维产能占全球碳纤维历年产能的比例逐渐提高,从2017年的17.68%增长至2021年的30.50%,成为全球最大产能国根据赛奥碳纤维统计数据,2021年我国碳纤维实际供应量为2.93万吨,增长明显2、碳纤维材料需求情况2021年我国碳纤维需求量为6.24万吨,若国产碳纤维全部供应于国内需求,则需进口数量为3.31万吨,国产化率约46.89%,国内碳纤维市场进口替代速度加快未来,随着国家产业政策支持以及国内碳纤维生产厂商的技术进步,进程有望进一步加快近年来,碳纤维产业国产化进程不断加快从政策导向来看,2021年,加强碳纤维及其复合材料的研发应用被列入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》重点发展领域;2022年4月,工信部、发改委提出攻克48K以上大丝束、高强高模高延伸、T1100级、M65J级碳纤维制备技术。
国家高度重视碳纤维行业发展,高性能、规模化是我国碳纤维产业的发展趋势2021年,全球碳纤维运行产能集中于国际知名厂商,在国家相关产业政策利好、国内企业技术突破等多重因素影响下,未来全球新增产能主要集中在我国在碳纤维性能方面,如中复神鹰等国内领先厂商的产品型号基本实现了对日本东丽主要碳纤维型号的对标,实现了高强型、高强中模型、高强高模型各类型碳纤维的品种覆盖产能方面,各大碳纤维企业纷纷扩产,如中复神鹰西宁万吨高性能碳纤维项目、光威复材包头万吨大丝束碳纤维产线、上海石化1.20万吨大丝束碳纤维产线等预计陆续投产,产品逐步投放市场综上,虽然2021年我国碳纤维仍以进口为主,但进口比例有所下降,伴随未来几年国内龙头企业的技术进步及产能释放,国产碳纤维有望逐步实现对进口碳纤维的替代,供给增加也将推动国产碳纤维价格逐渐回落我国现为世界最大的合成树脂生产国及消费国2017年至2021年,我国合成树脂产量由8,458.10万吨增长至10,765.40万吨,复合增长率达6.22%进出口方面,我国每年从国外进口大量合成树脂,进口量保持在3,000万吨左右,其中2021年进口量达3,277.40万吨;相较进口量,出口量变化较大,从2017年的574.16万吨增长至2021年的1,096.40万吨。
整体而言,我国合成树脂自给能力有所增强,到2021年,进口依存度已由2017年的29.00%下降至24.00%二)碳纤维下游行业应用分析高性能碳纤维复合材料制品、高性能碳纤维预浸料等产品广泛应用于多个下游领域,主要为交通装备、医疗健康、体育健康等领域未来,随着民航座椅部件、客舱内饰件等产品的逐步放量,民用航空亦将成为碳纤维复合材料及制品应用的重点领域之一根据赛奥碳纤维的《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,按照碳纤维在复合材料中占比65.00%来计算,2021年我国树脂基碳纤维复合材料需求达到9.60万吨,预计2025年将达到24.50万吨,2021年-2025年的复合增长率达到26.40%1、碳纤维交通装备领域应用分析随着轨道交通行业的迅速发展,轨道交通车辆的更新换代越来越快,人们对轨道交通车辆的综合要求也逐渐提高轨道交通运营商对轨道交通车辆提出了更高的要求:更低的能耗水平、更快的运行速度、更高的运载能力、更强的防护能力、更长的寿命周期、便捷的维护保养等,而用户对轨道交通车辆的要求则主要是环保性、舒适性、便利性目前金属材料制造的传统结构列车在不断提高速度的同时,加大了振动、冲击、阻力、噪声问题的解决难度;并且在应对诸如高原、沙漠、高温、高寒及高海拔等复杂多变的服役环境时,传统结构材料越来越无法满足用户对列车耐热耐腐蚀、抗疲劳等综合性能的要求。
碳纤维复合材料可应用于磁浮列车、高速动车组、城轨地铁、城际车辆、铁路货车、轨道承载梁等轨道交通领域的大部分主要、次要承载结构,以及内饰件等非承载结构,以解决列车轻量化问题,提升列车综合性能轨道交通列车的减重,对于路轨的建设成本,也会有大幅度减少碳纤维作为一种性能优异的替代性材料,在国内外列车的不同部位有着不同程度地应用尝试,包括瑞士辛德勒客车用碳纤维缠绕方法制成轻型车体,车辆减重10%,运行试验速度约140km/h,韩国TTX列车采用碳纤维夹芯材质构造,较铝合金车身减重39%,车体运行速度为180km/h碳纤维复合材料的应用已逐步由车体内饰、车内设备等非承载结构零件向车体、构架等承载构件发展,从裙板、导流罩等部件向顶盖、司机室、整车车体等大型结构发展全球多个国家均在轨道交通装备上探索应用碳纤维复合材料,轨道交通工具正经历着从钢铁时代、铝材时代到碳材时代的跨越中国轨道交通车辆的设计、制造和使用量已远远超过其他先进制造大国,积累了丰富的实践经验近年来,我国轨道交通事业的高速发展推动了轨道交通领域碳纤维复合材料的应用与发展,具体分为铁路交通及城市轨道交通两大板块现阶段,我国铁路交通行业发展迅速,特别是高铁建设已走在世界前列,高铁建设能促进沿线城市焕发新活力,对中国工业化和城镇化的发展起到重要的促进作用。
截至2021年底,我国铁路运营里程达到15.00万公里,其中高铁4.00万公里,居世界第一;全国铁路客车约78,000辆,其中动车组4,153标准组、33,221辆目前,铁路列车部件大多为采用铝合金材料,存在应力腐蚀、外表处理困难、焊接要求高、疲劳强度低等问题,如何实现列车的进一步轻量化,降低轴重、平抑速度等不利因素,协调轻量化与各种性能指标如强度、振动、噪声、隔热、辐射的需求,寻找列车技术性能平衡,成为下一阶段待解决的核心问题碳纤维复合材料具有轻量化、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等性能优势,可以突破传统金属材料的技术局限,提供高效可靠、节能环保的解决方案根据《城市轨道交通发展战略与十四五发展思路》,截至2020年底,全国城市轨道交通通车长度达到7,969.70公里,国家已经批复的规划里程(在建或待建)超过7,000.00公里,预计十四五期间新增城市轨道交通运营里程3,000.00公里快速增长的城轨建设伴随着车辆购置需求的释放,根据交通运输部统计公报,截至2021年底,我国城市轨道交通配属车辆达到5。