林 刚
广州赛奥碳纤维技术股份有限公司总经理
前言
2024年9月份,应美国《复合材料世界》邀请,笔者为其写一篇关于中国碳纤维产业的文章,遇到了关于“内卷”的英文翻译的问题,目前国内流行的与进化Evolution对应的退化Involution, 是生物学概念,美国人是摸不清头脑的。比较接近的英文是Hyper-competition与Rat race, 意涵上还是超级竞争,没有把内卷的结果(没有赢家)表达出来。给他们举例:观看演唱会,本来大家都可以舒服地坐着欣赏,结果第一排观众站了起来,后排的不得不站着腰酸背痛地看完电影,这是一个竞争与勤奋之后无人受益的现象,我们称之为内卷。美国编辑们也清楚了内卷这个词准确含义,也找一些专家咨询,结论是在英文世界中找不到对应词汇。
内卷如同瘟疫一般席卷了中国的几乎各行各业,包括我们碳纤维行业:大多数厂家花费了比前些年数倍的时间与精力,血拼价格,结果到年底,均获取了亏损的成果。不光卷自己,也把上下游一起卷了进来,成功实现了共同贫穷。市场经济摸爬滚打几十年,没有任何企业家会反对竞争,这正是市场经济优胜劣汰的核心机制。只要是对企业有利的,甚至当前无利、后几年有利可图的激烈竞争行为,我们都可以理解,怕的就是长期、全行业、全产业链无利可图,这就是集体 自 杀行为。
2024年10月,笔者应邀在美国举办的碳纤维会议做了一个90分钟的《The Status and Trend of Chinese Carbon Fiber Composite Industry》(中国碳纤维产业的现状与趋势)的报告。向国际同行详细介绍了中国碳纤维产业近二十年的伟大进步:自主技术与装备,品种齐全,成本控制能力强,一定会对国际碳纤维行业重新洗牌.....欧美世界期盼多年的“US$5/磅超低价格”已经有数万吨的产能,呼吁国际社会与中国碳纤维产业合作,加大对汽车、轨交、建筑等领域的应用推广,把碳纤维这个小众材料提升到百万吨级别。台下朋友告诉我,国际同行基本在惊愕中听了这个报告:中国碳纤维曾经是国际完全忽略的存在,疫情几年,中国与国际的交流很少,通过这个第三方的报告,大家对国内碳纤维厂家的认知更加客观与深入。对中国碳纤维取得的成就敬佩之余,也有显著的危机感。在报告的结尾,我也希望国际同行来共同思考:中国碳纤维的持续内卷,对世界工业文明,是利大于弊,还是弊大于利?
翻阅西方经济发展史,比较类似的情况是“美国大萧条”(1929-1939,发源于美国,波及整个西方世界的经济危机),大萧条之前的1920年代被称之为“咆哮时代”(经济狂飙猛进),电力及汽车引领的新经济,在消费信贷的助力下,很快就形成了生产远大于消费能力的格局,出现了我们熟知的“牛奶倒河里”的严重过剩。作为世界工厂,我国30年的超高速发展,近几年也形成了生产远大于世界消费能力(包含内需)的格局,我想这可能是内卷的核心原因。美国及西方世界是如何走出大萧条?经济学界有多种解释,普遍认同的是1935年罗斯福新政系列中颁布的《社会保险法案》,大幅度提升了老百姓社会保障,不用担心养老、医疗与教育,放开了消费,一举将社会的绝大部分穷人升级为拥有巨大消费能力的中产阶级,化解了经济危机。
特别鸣谢
感谢碳纤维全行业的参与企业的高度关注与支持,大家对我们的数据与结论均作出了非凡的贡献;感谢中国化纤协会各位领导的支持;感谢中国复合材料集团前董事长张定金先生、中石化上海石化副总经理黄翔宇先生、北京化工大学刘杰教授、中国化纤公司白雪垠先生、南通复源董事长杨斌女士等一批业界同仁无私分享行业信息与思想。
全球碳纤维市场
2.1. 全球碳纤维市场需求-年份
对比2023年的115,000吨, 2024年的全球需求数据为156,100吨,同比增长了35.7%。
2024年全球数据的获得,我们有如下几个依据:
首先,感谢中国碳纤维企业的一如既往的支持,大家主动通报了年度销售数据,当然我们也在市场做了多渠道的数据核定,中国的销量加上进口总数,我们权当中国的市场需求(不完全科学,比如对来料加工数据的处置)。
接着,我们开始参阅国际碳纤维同行的年度销售数据或经营情况,从供应侧来判断需求,比如日本碳纤维企业的出货量,德国SGL公司的年报,HEXCEL公司的年报等;
然后,我们参阅了大量的应用市场的发展现状,比如波音与空客在2024年的交付量(尤其是复合材料飞机),多家碳纤维企业在风电领域的销售量,体育用品大企业的经营状况等。
最后,我们也参考国际同行对市场的数据。综合上述四类依据,我们算出了全球碳纤维的需求量。
2.2. 全球碳纤维市场需求-应用(千吨)
2024年的应用市场格局有较大的变化,前几年风电市场对碳纤维的需求疲软,2024年由疲转强,实现了120%的高速增长;航空航天军工市场迅速回暖,并体现出20%强劲的增长。
2024年,体育休闲市场结束了近几年的过山车一样的变化,回到了正常轨道,且体现出高速增长,比2023年同比增长了51.6%。
压力容器市场主要受中国市场需求下滑的影响,2024年全球数据与2023年保持零增长。
碳碳复材(包括保温毡)主要受中国的光伏行业影响,2024年有一定程度的降低,而全球其他区域有一定的增长,整体市场与去年保持一样。
其他的市场,大都保持正常的稳定增长。
2.3. 全球碳纤维市场需求-应用(美元)
总量:4,310.0百万美元
全球碳纤维的销售金额为43.1亿美元,对比2022年的38.1亿美元,增长了12.9%, 价格与2023年基本持平,数量有大幅度增加。
2.4. 全球碳纤维市场需求-产品(千吨)
总量:156.1千吨
模量的定义:
标准模量是指拉伸模量为230-270GPa;
中等模量是指拉伸模量为270-350GPa;
高模量是指拉伸模量超过350GPa。
*随着技术发展,这些数据将会调整。
大丝束Heavy Tow≥48K
鉴于目前已经出现“大丝束化”的小丝束产品(比如日本东丽与帝人推出的36K),吉林的风电35K专用产品。统计上,以后我们用“标模-低成本”,“标模-高性能”概念。
以风电为主驱动的应用市场,刺 激了低成本碳纤维供应的增长,这个趋势将持续;在四大类碳纤维品种的全球占比看,中国总体发展是均衡的,目前的主要短板是以T800为主的中模量的应用,我们缺乏类似B787及A350这样的复材飞机的支撑,出现了短板。希望可以通过其他航空器及高端体育器材的发展,带动国内中模碳纤维的发展。
全球碳纤维供应
3.1.全球碳纤维理论产能-制造商
2024年,全世界主要增加的产能是:卓尔泰克在墨西哥增加了6,000吨; 吉林化纤增加了5,000吨高性能; 韩国晓星公司在华工厂增长5,000吨; 光威复材在内蒙古增加了2,600吨; 宝武碳业(宝旌)向吉林化纤转让了合资企业的股份,产能减少6,500吨。
全球十强厂家中,由于韩国晓星的新进入,只剩下吉林化纤集团、中复神鹰、新创碳谷三家中国大陆企业。
2024年已经宣布并在进行中的扩产有:东丽欧洲计划投资1.2亿欧元,法国工厂年产量将从5,000吨增至6,000吨,东丽美国投资1,500万美元升级生产线,实现T1100G产能翻番(2024年初已经完成),扩建其位于加利福尼亚州Morgan Hill的工厂,东丽韩国扩建3,300吨产能的第三条生产线, 把年生产能力提高到8,000吨/年,到2025年,东丽集团至少增加7,500吨/年小丝束产能;吉林15,000吨高性能碳纤维,已经完成了其中的5,000吨;中复神鹰30,000吨(2026年完成);上海石化30,000吨大丝束碳纤维;韩国晓星在中国的另外5,000吨及越南的21,600吨扩产计划等。宝旌 30,000吨原丝在2024年实现开车,应该在2025年宣布碳化扩产计划;恒神在榆林建设的20,000的扩产计划,有望在2025年开车;中简科技宣布的四期扩建计划,建设1,500吨宇航级碳纤维。
2024年新进入排名的企业有:山东永成4,000吨碳纤维,国泰大成3,000吨碳纤维。
3.2.全球碳纤维运行产能-区域
总量:309,000吨
对比2023年的全球运行产能290,230吨,2024为309,000吨,增长6.5%。所有的新增产能由墨西哥、中国及韩国贡献。
近几年,中国运行产能在全球的占比: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。这些显著的进步充分证明了我国制造大国的能力。世界在迅速变化中,而我们有些媒体,依然在描述日本碳纤维占据市场主要份额,某厂家占据全球半壁江山。这些历史旧论应该更新了。
全球碳纤维生产从生产要素昂贵的国家及地区,向更便宜区域转移,是制造业发展的自然趋势:2024年初,日本东丽公司社长大矢光雄在接受NNA独家采访时宣布:该公司预计最迟将于2026~2028财年的下一期中期计划中在印度生产碳纤维。欧洲昂贵的生产要素成本,已经展现出了对碳纤维产业的严重抑制效应。
另一方面:地缘政治、脱钩断链及供应链安全问题,在西方舆论中甚嚣尘上,这个也构成了碳纤维项目建设国别的重要因素。中国碳纤维产业迟早要进入国际化经营模式,“唯我独大、上下游通吃”的模式是否为国际用户所接受?我们该如何与世界合作与共同发展?可能是行业需要思考的话题。
中国碳纤维市场
4.1. 中国碳纤维需求-年份
历年中国市场需求增长率及国产碳纤维供应量增长率如下表,2024年保持高速增长。
2023年进口碳纤维呈现断崖式下降,2024年的进口量出现小幅回升。看海关数据,2024年的进口增长主要是日本及台湾产品贡献的,主要市场是高端体育器材。笔者在与众多体育器材的朋友沟通中,首要是国际品牌方对材料的指定;另一方面,他们均提到一个概念:国内碳纤维与日本性价比方面还有差距,主要表现在“工艺适配性”上。这对于国内碳纤维企业,既是挑战,也是机遇。
4.2. 中国碳纤维需求-应用
总量:84,062吨
上图主要是“应用能力”的对比:在目前的碳纤维应用领域内,中国优势应用行业是体育休闲、碳碳复材(包含耐火保温毡)、建筑、电子电气;航空航天军工及压力容器迅猛发展,大幅度缩小了与国际的差距,但主力需求的商用航空应用刚起步;风电(中国市场总需求22,000吨中,有12,000吨是国内风电企业用)与国际依然有巨大差距; 汽车及混配模成型会因为中国新能源车的高速发展而应用潜力巨大。
4.3. 中国碳纤维需求-省份
总量:84,062吨
广东继续保持中国应用魁首位置,江苏赶超上海紧跟其后。江苏及山东的排名受风电影响巨大。
总金额:1,800,036千美元
从金额来看,广东连续四年排名全国第一,上海排名第二,五个省跨入亿美元应用大省行列。
4.4. 中国碳纤维需求-供应来源
总量:84,062吨
在国产碳纤维供应方面,从2015的13.4%一路爬升,到2024年80%,这充分表现了国产碳纤维的巨大进步。
中国是世界碳纤维的最大市场,2024年占全球的53.9%,同时也是各家碳纤维制造商的角斗场。各国对中国市场的供应量,近几年并无特定规律可循。我们只是根据海关数据尝试对其做出一定的解释:
2024年,对比2023年,小丝束方面,日本增长了36.46%、中国台湾增长了24.08%、韩国减少了35.31%,这反映出:在强大的国产替代趋势之下,质优的日本本土纤维依然拥有不少忠实用户,自卫能力强过其他厂家,韩国晓星在中国设立工厂并开始销售,这对本土出口有一定影响。
2024年,对比2023年,大丝束方面,美国减少了6.78%,墨西哥减少了67%,匈牙利降低了98.38%,几乎归零(因为俄乌战争导致欧洲能源价格高企)。在凶猛的国内低成本工业用碳纤维的冲击之下,这类进口很快会归零。
总金额:1,800,036千美元
2024年,对于中国市场,所有的供应来源,价格均在下跌,中国供应产品从2022年的33美元的均价跌到2023年的18美元均价,2024年总体上呈现维持状态;日本东丽平均降价幅度较小,但T700对比往年,有显著的下降。
中国碳纤维产业
5.1. 中国碳纤维企业运行产能
2024年,我们依然不能采用“实际产能”,主要原因是一些小丝束企业的生产线,尤其是服务于航空航天应用市场的企业,他们的生产线会在3K、6K与12K切换生产。所以,厂家通常根据12K报产能,而实际生产中,3K、6K可能是最大品种。假如按实际3-6K核算产能,我们预计整个中国的运行产能数据要扣除8,000吨。
2024年新进入统计的企业有:山东永成4,000吨碳纤维,国泰大成3,000吨碳纤维。
上述绝大部分企业的原丝统计,只是用碳丝产能乘以2.2的估算数据,吉林化纤是实际数据,国内企业只有新疆隆矩无自主原丝供应,晓星中国进口韩国本厂原丝。
2024年,如果按照运行产能计算,我国的产能利用率只有45%,主要原因是当期产能过剩。
5.2. 中国碳纤维产业新发展
2024年,如同2022年的模式,我们还是用三分类模式来谈论中国碳纤维产业的新发展。
第一类航空航天军工应用企业,主要针对航空航天兵器海工及核工军品市场,以及商用航空航天,通用航空及无人机等市场。国内以光威复材、中简科技、太钢钢科为代表,中复神鹰及恒神部分产能、煤化所扬州基地、西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等。
光威复材:内蒙古光威项目一期年产4,000 吨碳纤维生产线已完成全部设备安装调试及试产工作,具备正常生产经营所需条件,已正式投入运营,威海拓展竞拍土地,用于建设年产 2,600 吨聚丙烯腈基碳纤维原丝生产线;全资子公司威海拓展纤维有限公司(以下简称“威海拓展”)与客户A签订了《物资采购合同》,合同总金额为366,361.67万元。
中简科技:宣布四期项目新增用地56亩,新增建筑面积3.6万平方米,建成后将形成年产1500吨高性能碳纤维的强大生产能力。华泰投资将所持中简科技合计22,392,963股的无限售条件流通股转让至中石化资本,占公司总股本(439,707,537股)的5.0927%, 占剔除公司回购专用账户中的股份数量后总股本(438,540,537股)的5.1062%。
国产碳纤维已在国产民航大飞机供应商体系中初露头角,光威复材、中复神鹰、长盛科技皆参与中国商飞C919国产碳纤维的验证,其中长盛科技某款T800级别产品已获得中国商飞C919机型PCD的预批准,未来国产的碳纤维也将广泛用于C929及以后的机型。
第二类高性能工业应用企业,主要针对高端体育器材、压力容器、高性能热场材料、先进电子材料、飞行汽车等先进工业领域。以中复神鹰、江苏恒神、长盛科技为代表,2024年,山东国泰大成、山东永成也进入了这个领域。
中复神鹰:连云港总投资59亿元的3万吨扩建项目首条聚合生产线主体设备已完成安装,首条碳化生产线主体设备正在安装中,计划2025年具备投产能力;JEC正式推出4款更高性能、更低成本新品:通用型工业级T800:SYT55T-16K,成本降低40%;风叶专用大丝束:SYT45M-48K,拉挤板模量提升8%,碳板用量减少5-7%;工程化量产高强高模碳纤维:SYM50X-12K,强度5,000MPa,模量475GPa;首款高强高模碳纤维:SYM55X-12K,强度5,000MPa,模量540GPa。
江苏恒神:榆林恒神投资的47.35亿2万吨高性能碳纤维项目开工项目主要包括:新建20条大丝束湿纺原丝生产线、湿纺碳化生产线、干喷湿纺原丝生产线、干喷湿纺碳化生产线以及配套的公用工程和辅助生产设施等。
长盛科技:科研攻关及技术迭代上也取得一定成绩:2024年9月29日,通过了《高强高模聚丙烯腈碳纤维ZA70(T1100级)工业化规模制备技术》科技成果评审,专家组一致认为:长盛科技在自主设计的国产装备上开发了全流程的核心制备技术,实现了ZA70碳纤维的千吨级量产;该项目技术复杂、研制难度大,其研究成果技术成熟可靠,自主可控,总体技术达到国际先进水平。
第三类低成本工业应用企业,主要针对是风电叶片、新能源汽车、轨道交通、常规体育器材、常规热场材料、新型功能材料等。以吉林化纤、上海石化、宝旌、蓝星、新疆隆矩为代表。
吉林化纤集团: 2024年完成干喷湿法高性能碳纤维产能5,000吨,正式发布类似T800碳纤维产品,吉林化纤将利用这项新技术加快开发T1000、T1100以及M40高模系列产品,不断拓展高端领域应用市场;中国宝武下属浙江宝旌炭材料有限公司在上海联合产权交易所公开挂牌,转让吉林宝旌炭材料有限公司51%股权,转让底价为12,498万元,吉林化纤购买股份。
上海石化:宣布约31.96亿元人民币总投资的6万吨原丝及3万吨碳纤维的扩建计划。
宝武碳业(含宝旌):旗下宝万碳纤维项目年产12万吨PAN基碳纤维原丝,规划用地760亩,分一二两期建设。其中一期项目第一阶段新建3条聚合生产线、5条纺丝生产线,形成年产2.5万吨PAN基碳纤维原丝生产能力,于2024年11月进入试生产阶段,目前已正式投产。
2024年媒体也报道了如下计划投资碳纤维领域项目,我们转摘如下:
2月16日,中铁二十四局新中标大项目,总投资40亿元奥利申自动门(山东)有限公司年产3000吨碳纤维、50000支氢气瓶及生产设备项目工程总承包(EPC)
3月29日,云南省楚雄彝族自治州禄丰市人民政府网站发布了《禄丰市2024年重点建设项目清单(新开工项目)》,备受关注的云南美能新材料有限公司年产2.4万吨高性能聚丙烯腈(PAN)基碳纤维赫然在列,该项目用地约800亩,总投资约75亿元,新建以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂制造工艺,24K规格高强聚丙烯腈基碳纤维(即PAN基碳纤维)2.4万吨/年高性能碳纤维生产装置及公用辅助工程。
3月30日,广东蒙泰高新纤维股份有限公司宣布,公司规划建设的碳纤维项目产能规模由此前的1万吨/年调整为3万吨/年。9月20日,甘肃纳塔新材料有限公司万吨级碳纤维建设项目在张掖市开工。项目计划总投资27.7亿元,分三期建设,建成后年产PAN碳纤维2.4万吨,预计年产值21.6亿元。由上海电气风电集团股份有限公司联合广东蒙泰高新纤维股份有限公司共同推动实施
5月21日,在东华能源(茂名)烷烃资源利用项目一侧,总投资34.65亿元,年产1万吨的T1000级碳纤维项目正式开工建设。
5月28日,福建省能化集团与三明市战略合作暨项目投资协议签约的细化落实,福维高端新材料项目一期占地 315 亩,总投资约23.9亿元,可实现年产高端新材料4000吨的有效产能。
6月1日,讷河市政府与海亿科技产业集团有限公司签署聚酰亚胺纤维及碳纤维产业集群项目投资协议,项目总投资110亿元,一期投资55亿元,建成年产2万吨聚酰亚胺纤维项目。二期投资55亿元建成年产2.4万吨聚丙烯腈基高性能碳纤维项目。
9月29日,精工科技发布公告称,拟通过全资子公司精工碳材,在浙江省绍兴市杭州湾上虞经济技术开发区(精工碳材厂区内)建设总投资19.84亿共40,000高性能纤维项目,第一期投资金额预估为6.69亿元,建设2条高性能纤维生产线,单线产能5000吨/年高性能纤维。
11月25日,精工科技发布公告称,公司与四川众亿汇鑫新材料科技有限公司签署了总金额为5.155亿元(含税价)的销售合同。根据合同约定,公司将向众亿汇鑫公司交付一套碳纤维成套生产线和一套原丝生产线及其配套公用工程,并进行安装、调试和验收。
12月25日,山西华阳碳材科技有限公司其千吨级高性能碳纤维一期200吨/年示范项目已提前实现了阶段性目标,千吨级高性能碳纤维一期200吨/年示范项目总投资6.82亿元,于2024年8月成功将首套MSTO炉吊装就位。
全球碳纤维复合材料市场
6.1. 全球树脂基碳纤维复合材料需求-年份
树脂基碳纤维复合材料的需求量,根据纤维在不同复材工艺比例计算,以建立一个规模概念。
6.2. 全球树脂基碳纤维复合材料需求-应用(千吨)
总量:264.7千吨
6.3. 全球树脂基碳纤维复合材料需求-应用(10亿美元)
总金额:262.5亿美元
2024年,全球复材的需求为264.7千吨,对比2023年的176.9千吨,增长了49.6%;全球的碳纤维复材收入262.5亿美元,对比2023年的229.6亿美元,增幅为14.3%。其中:航空航天军工市场的需求上的复苏及价格的上涨;风电及体育器材复苏及增长;压力容器需求疲软,竞争激烈,零增长,碳碳复材受中国光伏产业链的不利影响,零增长;其他市场保持了平稳增长。
2024年航空航天军工市场的复材数量占总量的15.3% (2023年的数据为19.1%),但收入总量的61.9%(2022年的数据为62.58%)。显然,该市场是碳纤维所有应用中的最高附加值市场,是所有碳纤维企业共同向往的黄金市场,同时也有很高进入门槛及漫长的进入周期,也是碳纤维既有企业严防死守的疆土,各家企业应根据自身情况去做战略决策。
6.4. 全球树脂基碳纤维复合材料需求-区域(10亿美元)
总金额:262.5亿美元
新冠疫情三年,中国市场金额赶超其他国际与区域,成为全球最大复合材料市场;2023年,国际航空航天军工市场迅速复苏,中国应用市场中,复合材料附加值较高的碳碳复材降价严重,体育器材低迷,这些主要因素导致美国从金额上超越中国,成为最大复合材料市场。2024年,中国风电及体育器材复苏及高速增长,中国市场从金额上夺回了全球第一市场的地位。
2024年,纵观全球四大主要复材大市场,欧美日复合材料与应用水平还是最高的:航空航天军工领域,与日本的材料及复材工艺一起,形成了产业链闭环;以氢气为代表的压力容器方面,欧美日也有深度的合作,应用推广也非常扎实;风电领域,依然是碳纤维应用的国际龙头,汽车、船舶等方面,也积累了大量的技术与应用;体育休闲应用的制造不在欧美,但品牌与渠道大都在他们的掌控之中,不少高端的纤维品种也掌握在日本企业手中。
我国市场的特点是全面的技术及产品与低成本制造能力:覆盖了几乎所有的传统应用市场,也均形成了基础的研发制造能力。对于已经掌握了技术的应用市场,通过超强的低成本制造能力,成为业界最强。其中最显著的是风电拉挤板,随着市场的复苏,中国碳纤维及拉挤板企业展现出超强的成本优势,迅速进入国内外风电厂家;体育器材方面,目前大量的中低端器材的碳纤维已经国产化,但高端市场上,日本企业降低价格,大幅度提升了性价比,与国产激烈竞争,基本稳住了阵地,国产纤维需要在“工艺适配性”上持续下功夫,方能扩大这个领域的市场占有率。碳碳复材方面,中国产业链水平高,已经构成了国际竞争优势,但受到光伏行业不景气的影响,需求下降。
6.5. 全球树脂基碳纤维复合材料需求-制造工艺
总量:264.7千吨
2024年,由于风电市场的增长,缠绕拉挤工艺回到业界第一大工艺的地位。
2024年,由于混配模成型的主流工艺是短切纤维增强塑料,我们调整了纤维含量为25%,复材吨数有显著变化,因此变成主要的复材工艺。
如果从纤维成本到复材构件成本的转化比评价:利用预浸料铺放的航空航天复材的单位重量成本大概是单位重量纤维的10倍成本,体育器材大约是5倍成本,拉挤工艺与模混配成型工艺是最低成本工艺,拉挤工艺做出的单位重量复材成本小于单位重量碳纤维价格,而短切碳纤维增强塑料,因为加入的碳纤维含量小,所以单位复材成本更是远小于单位重量碳纤维成本。而预制体(主要产品是碳碳复材及毡),RTM及其变种工艺,真空灌注及其变种工艺,这些工艺成本是居中的。工艺的选择的主要标准是:复材构件的力学(包含致密化程度)或功能性能,成型成本,生产节拍,及良品率(含质量可追溯体系)。对于不同的应用,这些标准的权重有较大区别,比如风电叶片梁帽,历经了经典的预浸铺放、真空灌注之后,严酷的成本控制选择了今天流行的拉挤板工艺。而对于商用航空复材,其安全性推导出的良品率(含质量可追溯体系)应该是权重最大的。所有颠覆式的工艺创新,一定要建立在对应用标准的深刻理解之上。
6.6. 全球碳纤维复合材料需求-不同基体(10亿美元)
总额:324.8亿美元
我们发布这个图表,旨在提示大家不要忽略树脂基及碳基之外的其他基体复合材料,这些材料也是碳纤维复合材料大家族中的一员。
除了金属、陶瓷、水泥等大量的基体材料,气凝胶也作为新的基体,与各种纤维毡结合,变成新型的复合材料。在碳纤维领域,预氧毡与二氧化硅气凝胶的结合,正在创造广阔的应用市场空间;碳纤维毡、石墨毡与碳气凝胶的结合,也将改变很多应用。
碳纤维自身也可以是“基体”,将自己的结构与功能“复合”,与碳纳米管、多孔纳米碳结合成“复合材料”,这些“复合材料”很可能会为新能源产业提供革命性的创新。
2024年,整个树脂基材料中,热塑复合材料占了大约5%的比例,金额约为13.1亿美元。其中,绝大部分为非连续增强塑料,而连续碳纤维热塑材料,我们估计市场为4亿美元左右。
6.7. 中国树脂基碳纤维复合材料需求
总量:139,643吨
总金额:1,057亿元
2024年,中国碳纤维复合材料的总量为139,643吨,对比2023年的106,269吨,增加了31.4%;因为调整了混配模成型的纤维含量到25%,实际增长要减半。2024年,全国的碳纤维复合材料的产值为1057亿,比2023年875亿增长了20.8%。大家可以发现:风电复材数量巨大,但总金额只有28亿元。
全球复合材料应用发展趋势与展望
7.1. 全球航空航天应用市场
全球市场的发展趋势如下图:2024年对碳纤维的需求量为26,400吨。
波音与空客的官方网站数据显示:2024年空客交付了766架,比2023年的735架增长了4.2%,其中复材飞机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,对比2023年的528架,降低了34%,其中复材飞机B787交付51架,对比2023年的73架,降低了30%。复合材料与飞机的交付有一定延时,从主要商用复材的供应商-日本东丽及美国赫氏的年报可以窥见航空航天军工复材2024年的状况:东丽的2025财年前三季度(实际是2024年后三个季度)的航空航天业务同比增加了23%; 赫氏2024年的商用航空复材销售同比增长了11.8%,主要是A350,B787及A320NEO引领了增长,太空与国防,销售同比增长了4.5%,主要得益于军用直升机(如CH-53K)及F-35和机密项目推动,而V-22的复材销售下降。从这些数据上,可以判断出:国际商用航空对复材的需求,依然在复苏与增长中。
7.2. 全球风电叶片应用市场
中国可再生能源学会风能专业委员会发布《2024年中国风电吊装容量统计简报》。2024年,全国(除港、澳、台地区外)新增装机14,388台,容量8,699万千瓦,同比增长9.6%;其中,陆上风电新增装机容量8,137万千瓦,占全部新增装机容量的93.5%,海上风电新增装机容量561.9万千瓦,占全部新增装机容量的6.5%。
国际风电巨头也纷纷公布了年报,摘录信息如下:
维斯塔斯实现营收172.95亿欧元,同比增长12.4%,净利润4.94亿欧元,同比大增6倍。共交付机组12.9GW,其中陆上机组11.5GW,海上机组1.4GW。新增机组订单16.9GW,其中陆上机组订单12.3GW,海上机组订单4.6GW。Nordex集团销售额增长12.5%至73亿欧元,公司息税折旧摊销前利润 (EBITDA) 从2023 财年的200万欧元暴涨148倍至2024年2.96亿欧元,订单总量约8.3GW,相较于2023年增长了13%。
维斯塔斯与Nordex集团这两位优等生,碰巧也是积极采用碳纤维的厂家,据风电专家判断:难兄难弟GE与西门子的财务困境的主要原因是质量事故增多。
中国方面,两个重大变化:前些年的进料加工的模式,迅速转向“采用国产纤维,出口拉挤板”模式,核算到碳纤维,估计有10,000吨, 成为2024年出口总量15,134吨的绝对主力;大约有2,000吨进料加工;国内风电企业真正开始批量使用碳纤维,核算到碳纤维,估计也有10,000吨。
据行内人士预测:2025年全球风电用碳纤维将从2024年的44,000吨增长到80,000吨,中国本土风电企业有望消耗其中一半。
7.3. 全球体育休闲应用市场
体育休闲市场2024年的需求量为28,500吨。对比2023的18,800大幅度增长了51.6%。
体育市场的分市场份额如下:
在去年的报告中,我们提到了2023年市场急剧下降的原因,2024年有些“报复式”恢复。
我们多次提到:体育休闲应用市场是碳纤维的压舱石。在国家体育总局的大力支持下,中国复合材料学会决定成立“中国先进复合材料体育装备专委会”,去推进《先进复合材料体育装备强国计划》(见附录),希望社会各界大力支持!
7.4. 全球压力容器应用市场
碳纤维在压力容器领域应用主要涉及氢气瓶、天然气气瓶、呼吸器气瓶及气体储运复合长管等。全球气瓶的主力依然在欧美, 主要厂家:Luxfer、Quantum technology、Hexagon Composites、Hexagon-Purus 、Hexagon Lincoln、Faurecia(Forvia)、Plastic Omnium(现为OPmobility)、NPROXX、Voith Composites、AMS Composite Cylinders、Calvera Hydrogen、Toyota、Toyoda Gosei 、Hanwha Cimmaron、Iljin Hysolus、Doosan Group等;国内主要厂家:中材气瓶、北京天海、北京科泰克、中集安瑞科、江苏国富、中集南通、浙江凯博、浙江蓝能、上海未势能源、安徽绿动、山东奥扬、沈阳斯林达、辽宁美托、沈阳中复科金、辽宁奥斯福等。
氢气瓶:根据高工氢电产业研究所(GGII)统计显示,2024年国内氢燃料电池汽车上牌销量为7075辆,同比下滑5.4%,尽管上牌数量有所下降,但整体市场仍然保持稳步发展,特别是氢能重卡领域的装机量持续增长,为满足重卡长续航要求,氢气瓶逐步向大容积发展,进而带来碳纤维用量增加。
天然气气瓶:随着重卡持续轻量化的需求,相关压力容器企业不断推出更大容积,更轻量化的碳纤维复合气瓶,比如中材科技推出的碳纤维CNG 6*385轻量化系统总成,在产品升级方面增加碳纤维的需求。
呼吸气瓶:随着国家有关支持政策的出台和落地,带动了呼吸器气瓶的需求增长。
气体储运复合长管:随着碳纤维价格的下降,顺应气体储运对装备轻量化的需求,碳纤维复合长管的渗透率进一步得到提升,推进了碳纤维需求的稳步增长。
2024年氢气瓶行业在政策支持、市场需求和技术升级的驱动下,新增产能显著扩张,国内主要企业加速布局,其中中材科技年产10万只氢气瓶生产线建设项目获批落地,国富氢能年产6万只车载储氢瓶的产线投产,北京天海年产4.8万只储氢瓶产线获批。
7.5. 全球碳碳复材应用市场
碳碳复材的三大市场发展如下:
刹车盘:国际的主要企业是:法国的Messier-Bugatti 公司、美国的Honeywell 公司、B.F. Goodrich公司、Goodyear公司和英国的Dunlop公司。中国的飞机刹车盘主要有北摩高科、中航飞机股份有限公司西安制动分公司、博云新材、西安超码、金博等厂商。该市场发展平稳。
航天部件:主要企业是国内航天的相关院所,碳碳复合材料以其优异的性能成为大型固体火箭喉衬、发动机的喷管、扩散段、端头帽等的首选材料。该市场发展平稳。
热场部件:单晶硅炉主要企业上虞晶盛机电、北京京运通科技、江苏华盛天龙光电设备、北京七星华创电子、德国PVA TePla AG、美国Kayex 公司、日本Ferrotec 公司;单晶硅炉内,主要有碳毡功能材料和坩埚、保温桶、护盘等碳碳复材结构材料:国际企业是德国的SGL公司,日本的东海碳素公司等;国内从事碳碳复合热场材料的单位包括金博、天宜上佳、超码、美兰德、隆基等。预制体是碳碳复材重要的制造环节,国内的主要企业是:中材科技南京玻璃纤维研究院、江苏天鸟高新技术有限公司、天津工业大学复合材料研究所、宜兴市飞舟高新科技材料有限公司。
碳毡:为了便于统计,我们将碳毡也纳入该市场,同时将其他碳毡功能应用也统计到碳碳复材市场中,目前最大量的碳毡是服务于单晶硅炉的。在储能领域,碳纤维也有巨大的应用潜力,正在持续展开。
7.6. 全球混配模成型应用市场
混配模成型(Molding & compound)严格讲,不是一个应用市场,而是对工艺的描述,但由于这些工艺横跨的应用多,所以,把它归类成一个应用,便于说明。混配(compound)是指非连续碳纤维增强塑料,主要包括短切增强和LFT。玻纤D-LFT在汽车领域的广泛应用证明了这种复合材料形态的优势。模成型(Molding)主要是指片状模塑料Sheet Molding Compound-SMC,团状模塑料Bulk Molding Compound-BMC。由于回收碳纤维的加入,让这些非连续形态的,以及非连续形态加连续形态的混合结构,展现出一定的发展空间。
从事短切碳纤维增强塑料的,通常是改性塑料企业,比如SABIC、RTP、POLYONE、COMPTEX、 POLYNT、深圳沃特、广东金发科技等。从事碳纤维片状模塑料的企业主要有:美国QUANTUM、MAGANA、Ashland、Continental Structural Plastics,德国MENZOLIT。
2025年3月,深圳沃特推出Wouper®PPA及其碳纤维增强方案:PA6T/XT+碳纤维增强方案,145℃玻璃化转变温度,1.38g/cm3低密度,比铝合金轻50%,500MPa弯曲强度,40,000MPa弯曲模量,抗500万次疲劳,10万小时蠕变测试的颠覆性性能,打破机器人骨骼的“性能囚笼”,实现机器人骨骼的“超合金革命”。
在汽车领域,短切碳纤维增强塑料,依然是研发与应用的热点,这主要是汽车内部次承力结构件。通常采用多材料混合的方式来实现,比如钢钣金件作为内芯,外面包覆短切碳纤维增强塑料。据行内专家预测,碳陶刹车片将在2025迎来应用大发展,这对短切碳纤维是个好
7.7. 全球汽车应用市场
2024年的市场需求为10,000吨,比2023年略有增长,汽车领域中:无论是F1赛车,到超豪华车及豪华车,使用碳纤维已经有悠久历史。但是由于数量较少,对碳纤维需求没有大的推进,所以我们关注的重点是大批量的中端车型。
近年来,中国的新能源车采用碳纤维已经渐成潮流:长城汽车的坦克700HI4-T,其顶盖后装饰板总成、顶盖装饰板总成、前保险杠下护板、后保险杠左/右下饰板、发动机罩装饰件总成在内的一整套零部件均采用碳纤维材料;东风集团旗下的高端电动越野车品牌东风猛士,其新能源全地形极限越野概念车M-HUNTER,也是全车身采用航空级高级碳纤维材质;新款的领克03冠军版选装的碳纤维尾翼;极氪001 FR配备全球最大碳纤维车顶(1.46㎡/6.5kg),广汽埃安昊铂SSR以100%碳纤维车身覆盖,车身减重200kg以上。比亚迪仰望U9采用民用高强碳纤维材质,实现整车减重达34%。
2025年初,小米新车SU7 Ultra冲上热搜,该车配备1.7平方米的超大面积碳纤维车顶带来11公斤减重,不仅如此,全车满配共21处使用碳纤维,总使用面积5.5平方米,使整车重量仅1900公斤。大量碳纤维的使用不仅大幅减轻了车身重量,更提升了车身的刚性和安全性能,使汽车在轻量化的同时彰显性能感。
从上面可以发现一个规律:百万左右高价位的新能源汽车,正尝试将碳纤维用在车身等结构件上,充分利用了碳纤维材料的卓越力学性能去实现最大的轻量化,尽管销售量较小,这是重要的技术积累;而40-60万的中端新能源汽车则主要将碳纤维用在内外饰上,利用“黑科技”去增值产品与品牌赋能,数量在高速增长。中国领先的复合材料综合解决方案提供商HRC亨睿碳纤维相关专业人士介绍:新能源汽车的单个零件批量,已经从前两年的2,000-3,000件/年,提升到今年的10,000件/月以上, 主要采用小丝束碳纤维织物,今年中国市场大约需要1,000-1,200吨。
低空经济eVTOL或飞行汽车:曾经的航空人自然是“久旱逢甘霖”般喜迎低空经济;低空飞行器早已经存在,如通用航空、运动飞机、轻型直升机、飞艇、热气球等等;所有飞行器中,尽管垂直起降便利与无需跑道,但是因为没有有效借助空气动力,是低效的飞行器之一,能量从起飞、巡航及降落均在大量消耗,倾转旋翼好很多;今天的动力锂离子电池能量密度太低,很难达到传统燃油飞行器运输大载荷的经济性。希望碳纤维行业冷静理性地看待这个风口,也多看看其他传统飞行器。
7.8. 全球建筑应用市场
本领域是一个广泛意义的建筑,不仅包括我们通常意义的建筑,也包括了建筑机械、桥梁、隧道及工业管道等,复合材料的应用主要有如下几个领域:1.建筑及桥梁结构的补强:2.艺术型建筑的主体结构;3.建筑机械;4.新建大跨/空间结构;5.管道补强。
建筑领域碳纤维的应用,一直的主体是补强,这两年出现新的情况:作为建筑结构材料,碳纤维越来越广泛应用于建筑中,比如桥梁用斜拉索(见后面芯材分市场),比如苹果公司总部大楼的碳纤维屋顶以及不少专卖店的屋面,美的上海全球创新园的大吨位碳纤维斜拉索。
2024年,建筑工程施工行业的国内市场格局正在剧烈重塑,房地产建安投资持续疲软,但在城市更新的大背景下,结构加固补强市场仍较为稳定,碳纤维加固材料需求量基本与前年持平。伴随着国产替代的呼声,碳纤维加固材料也正在全面进入国产化时代,国内市场基本上被以上海悍马为代表的优质国产品牌所占领,同时,各地也逐渐重视加固材料的安全,逐步推进加固材料备案制度,让加固材料行业规范、健康发展。2024年,中国外贸规模再创新高,以上海悍马为代表的中国品牌凭借稳定的产品品质以及高性价比,产品远销至95个国家和地区,得到了全球加固行业的广泛认可,与福瑞斯、西卡、慧鱼等国际品牌在国际市场上一较高下。
产品方面,除传统的单向碳纤维织物外,双向碳纤维织物、碳纤维套筒、碳纤维锚钉、预应力碳纤维板、预应力碳纤维筋、碳纤维索等相关产品也逐渐在路桥、房建、塔筒等结构加固工程中崭露头角。随着更多形态碳纤维产品的出现以及产品性能的进一步提升,碳纤维材料在结构补强方面会有更广阔的应用空间;同时凭借碳纤维材料良好的耐久性能以及可配合施加预应力的特性;在大跨度工程、海洋工程等领域也存在巨大的发展前景。
7.9. 全球电子电气应用市场
智能折叠手机
碳纤维是折叠手机降重减薄、更好抗冲击性能及更长寿命的利器,近几年,华为Mate X5是华为旗下的折叠屏智能手机。屏下支撑板采用了碳纤维复合材料板,手机展开厚度为5.3mm;商用三折叠屏手机华为Mate XT全新定义可折叠屏新形态;小米MIX Fold 4折叠手机的屏下支撑板采用了100%的T800碳纤维材料,不仅实现了比传统手机轻20g的突破,更在抗冲击强度上提升了300%;OPPO Find N3也采用了碳纤维材料作为屏幕支撑件,通过自研非均匀叠层,并首次引入航天级碳纤维和PVD导电技术,使得屏幕支撑板的刚度提升了2.1倍,同时重量相比上一代减轻了8.88克;三星Galaxy Z Fold4折叠屏采用了碳纤维复合材料板材替代传统金属材质,手机展开厚度为6.3mm,重量为263g;荣耀三折叠屏采用Z字形设计,全身使用了碳纤维材料。利用高性能(高强中模及高模)碳纤维,制备成超薄预浸料(20克/平米左右),然后用自动化激光精密加工,成为平整一致且可折叠的屏幕支撑板。我们称之为“超精密尖端复合材料构件”,这是复合材料领域的重大突破,必将在各种便携式且精密的消费电子得到迅速推广。
大屏幕液晶显示面板
随着显示面板的尺寸越来越大的趋势,不少支撑架及边框也开始使用碳纤维复合材料。
振动衰减结构
主要应用于大型雷达天线、卫星太阳能板支架,液晶玻璃生产转运等需要克服振动带来产品危害的领域:液晶显示器的复合材料方面:广州旭璟先进材料科技有限公司研发及生产制造的产品为Cassette’s BS及 Robot Fork,终端客户包含京东方、华星光电、天马微电子、惠科集团、广州超视堺、维信诺。
高速电机转子护套
在高速电机领域,越来越高的转速,使得碳纤维护套已经成为标配,广州赛奥碳纤维技术股份有限公司通过十年的技术研发积累,从材料、大张力高精度缠绕、超高预紧力、高效固化、表征测试、生产自动化等多方面为行业提供全套解决方案。
7.10. 全球船舶应用市场
船舶领域对碳纤维的需求主要是:竞赛类船舶、超豪华游艇、高速客船及军事用途的船舶。多年来,除了竞赛类船舶,近几年,电动水翼船、水上出租车,高速客轮纷纷采用碳纤维复合材料,形成新的增长热点,船舶领域大量使用碳纤维复合材料是今后几年可期盼的。
2024年9月,香港首艘整船采用国产碳纤维的纯电池动力客渡船“新明珠39”号下水。船体减重20%以上,续航能力大幅提升,过去,大型客船的碳纤维依赖进口,而“新明珠39”号通过自主研发,攻克了高性能碳纤维编织、树脂匹配等关键技术,性能媲美国际水平,成本却更低。
2024年初亚洲最长碳纤维高速客船,总长42.8米的“海珠湾”号在广州下水,可载客260人,航速超37节(约68公里/小时)。它的船壳采用一次真空成型技术,比铝合金船节省30%燃油,成为大湾区水上交通的“绿色标杆”。
2024年11月全国载客量之王碳纤维高速船“新明珠3”号下水,以500客位刷新全国纪录。船长44.75米,设计航速33节。
硬质风帆
2025年1月30日,全球首艘风帆动力滚装船Neoliner Origin轮在土耳其成功下水,全长136米,宽24.2米,最大载重5,300吨,可容纳265个20英尺标准集装箱。该轮配备了两根76米可折叠碳纤维硬质风帆,帆面接近3,000平方米。据称,这种硬质风帆相比传统的软帆更加坚固耐用,适应恶劣海况且维护成本更低。
旋筒风帆
2025年2月,英国制造商Anemoi Marine Technology宣布,完成4万吨级矿砂船Sohar Max号上中复连众供应的5个35米高复合材料旋筒风帆的安装工作,使其成为全球最大的利用风帆辅助推进技术的船只。尽管材料主要是玻璃钢,相信后期有使用碳纤维的可能。
7.11. 全球芯材应用市场
2024年国内电缆芯表现平平,业内人士估计只有400吨左右。
技术进展方面:
广东鑫源恒业电力线路器材有限公司成功地研发了超耐热高强度铝合金绞合碳纤维导线,大幅提高了施工安全性和便利性;成功研发了光纤混合碳纤维的绞合型碳纤维导线,并成功地将光纤从碳纤维中分离安装标准接头,并且在拉力试中通过了通讯测试。这款光纤混合型绞合碳纤维导线,可以在线实时采集输电线路的温度,拉力,风偏,弧垂,覆冰,损伤点等数据,并在数据异常时告知用户,不光让用户可以提前知道运行风险,还可以让用户进行柔性增容,将客户的资产最大价值化。
关于建筑用芯材:
广东鑫源恒业正在研发能在预应力桥梁中应用的绞合型碳纤维绳索,绞合型碳纤维绳索配合超高强度水泥,可以将桥梁的自重降低50%以上,比普通桥梁的耐腐蚀性提高5倍以上,对于3公里以上的桥梁有着重大意义。
2024年5月,沣邑大桥全面通车,沣邑大桥所采用的碳纤维拉索,是目前世界最大规格的碳纤维拉索(7-253),锚固力高达2,000吨,该桥的碳纤维拉索由中复碳芯提供碳纤维筋材,欧维姆公司负责制索和锚固。
2024年10月,CSub(挪威阿伦戴尔)成功地将世界上最长的复合材料桁架桥交付给挪威卑尔根的帕拉迪斯市火车站。桥长42米,宽7米,重约 47吨。该桥专为行人和骑自行车的人设计,该桥采用了碳纤维和玻璃纤维的组合。
2024年11月,黄河最长公路桥梁-安罗高速黄河特大桥主桥顺利合龙。该桥梁在全国首次采用内置光纤碳纤维复合材料斜拉索,更为全球桥梁设计提供了新思路。
7.12. 其他应用市场
轨道交通
碳纤维复合材料在地铁、城轨车辆及CR450高铁车辆中的开发应用,突破了轻量化的技术瓶颈,解决了车辆多重惯性问题,提升了车辆节能环保性能,降低车辆的运营维护成本,推动了轨道交通车辆碳纤维复合材料工程化批量应用进程。
2024年6月,中车四方股份公司联合青岛地铁集团为青岛地铁1号线研制的碳纤维地铁列车“CETROVO 1.0碳星快轨”在青岛正式发布,这是全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车。该车较传统地铁车辆减重11%,具有更轻更节能等显著优势,引领地铁列车实现全新绿色升级。
2024年多家主机厂联合上海晋飞碳纤维科技有限公司开发了多款地铁车辆部件,包括青岛地铁司机室、车顶、厦门4号线司机室、CR450高铁设备舱碳纤维复合材料部件等,实现了批量生产供应(如图1、2所示),部件均基于高效低成本、一体化热压和液体成型技术,通过结构设计优化及部件级工艺验证相结合的方法,实现复合材料主体结构的一体化成型,降低了部件组装的复杂性,有效提高典型部件的制造效率及制品稳定一致性。
图1 地铁碳纤维复合材料部件(来源:晋飞)
图2 CR450高铁设备舱碳纤维复合材料部件(来源:晋飞)
值得一提的是,中石化联合中国中车采用上海石化大丝束碳纤维,实现国产化和低成本化,完成了CR450BF型车部件的开发。
碳纤维功能材料
碳纤维的主要功能性应用,除了传统的阻燃材料:预氧丝、预氧毡,还有传统的热场材料:碳毡、石墨硬软毡、电热毯;还有传统的防静电、电磁屏蔽材料:短切碳纤维、磨粉增强塑料等等。
新型的碳纤维功能材料,主要有:
A.燃料电池的气态扩散层(GDL);
B.液流电池的电极材料的碳毡(石墨毡);
C.替代铅酸电池的铅板电极的碳毡板;
D.提升锂离子电池能量密度的多微孔碳纤维材料;
E.预氧毡+二氧化硅气凝胶复合材料
液流电池
据Mysteel不完全统计,2024年全钒液流电池并网项目16个,约440MW/1742MWh,较2023年钒电池并网容量55MW/236MWh增幅超过600%,过去3年总计并网607MW/2414MWh。整装系统主要厂家:融科储能、上海电气、星辰新能、北京普能、北京绿钒、大力电工、液流储能、寰泰储能、伟力得、新新钒钛、寰泰储能、中和储能、国润储能、德海艾科等;碳毡主要企业:江油润生、辽宁金谷、富莱碳纤维、江苏米格、上海碳际、碳能科技、威海南海碳材料等。
气态扩散层GDL
根据相关测算,车用市场对气体扩散层的需求将在2025年达到100万平方米,并在2030年进一步突破2000万平方米的里程碑,现阶段,碳纸供应商主要有日本东丽(Toray)、德国西格里(SGL)及加拿大巴拉德(Ballard)等厂商,其中日本东丽和德国西格里具备深厚的基础碳开发和规模化生产能力。目前,国内开启GDL研发或生产的主要企业是:通用氢能、中国纸院、上海嘉资、上海河森电气、科旸新材料、仁丰特材、金博股份、国科领纤、天尚安能、骊能新能源、国氢科技、上海碳际等
深海科技
2025年3月11日,十四届全国人大三次会议举行闭幕会。会议表决通过了2025年政府工作报告,由审议稿“推动商业航天、低空经济等新兴产业安全健康发展”修改为“推动商业航天、低空经济、深海科技等新兴产业安全健康发展”,审定版首加“深海科技”。深海经济正是以深海资源开发与科技应用为核心的经济形态,涵盖矿产、能源、生物资源开发及配套装备制造、技术服务等领域。深海科技则指用于探索、开发和利用深海资源以及研究深海环境的一系列先进技术和相关学科,它涵盖了多个领域,包括深海探测技术、深海资源开发技术、深海通信与导航技术及深海工程技术。
对于碳纤维复材材料,在国际深海油气田开发中,立管、脐缆、拉索等已经采用了碳纤维;2024年7月,香港知名国际媒体《南华早报》消息称,中国研究人员开发了一种适用于大规模生产高性能无人潜航器的超强度碳纤维船体,以其深海6000米的惊人下潜能力,引发了全球的广泛关注。报道指出:中国独创的超强度碳纤维潜艇,能在6000米深海中轻松承受巨大压力。这一深度的下潜能力,远超现役任何核潜艇。新型潜艇的船体,壁厚仅3厘米,却能承受高达90兆帕的水压,是之前“泰坦”号潜水器的两倍多。这一技术的突破,得益于中国科学家在碳纤维复合材料的耐水压、耐低温等性能上的深入研究和创新。
碳纤维回收再利用
8.1.碳纤维回收市场
2024年全球碳纤维复合材料的回收再利用市场保持平稳态势,大家对可持续发展和减少碳足迹的需求关注居多,但行动上未见显著增长。
现阶段CFRP废料大多来自生产过程中的废料,EOL废料偏少。CFRP废料来源分别为体育用品、航空航天、报废预浸料、风电、气瓶、工业制件等。目前全球CFRP回收再利用的量不足3%,其余均填埋、焚烧处理或搁置状态。
8.2.全球碳纤维回收再利用公司
截至2024年全球CFRP回收与再利用公司主要如下:
亚洲:南通复源、上海治实合金、台湾安能,日本CFRI、Ai-carbon公司、新菱、富士加饰、Earthrecycle公司,韩国CATACKH。
欧洲:德国CarboNXT & CFK、SGL Carbon、HADEG Recycling、Mocom,英国Gen2Carbon、Sigmatex(再利用)、Procotex(再利用)、V-Carbon,法国Vetrotex、Fairmat、Alpha Recyclage Composites、Nova Carbon(再利用),意大利 RECarbon(再利用)。
美国:Carbon Conversions、Adherent Technologies、Vartega、Shocker Composite、Carbon Fiber Remanufacturing。
2024年国内新增项目为4月江苏德晴宣布年产600吨回收碳纤维热解回收项目投入运行,10月深圳泳水宣布以自研的水分子裂解技术已建成东莞、重庆、吉林、威海年处理量达一万吨四个再生基地,10月江苏亨睿新建年回收利用3,500吨高性能碳纤维项目公示,11月吉林森特年产600吨短切碳纤维项目环评公示。
8.3.再利用市场
回收碳纤维因无法保留原生碳纤维的连续性而主要以短碳纤维应用为主,短碳纤维的产品形式有碳纤维针 刺毡和表面毡、改性塑料用表面二次上浆短切碳纤维、改性无机材料用无表面上浆短切碳纤维、SMC用短切碳纤维和碳纤维粉等品种。
按照用量排序分别是短切碳纤维、粉、毡。短碳纤维和粉主要用在高分子改性加工领域,主要是增强改性、抗静电/导电改性和耐磨耗改性,2024年全球用量累计达数千吨级,回收碳纤维毡的应用在吨级。能够提供千吨级品质稳定的短切再生碳纤维(来自碳纤维复合材料)产品的公司全球唯有南通复源,能够提供稳定的短切回收碳纤维(来自干碳纤维)产品的公司有CCI、卓尔泰克、CarboNXT、Sigmatex、阿莫斯等,2024年国内涌现出多家以原生碳纤维(不等重或B级品)为来源制造短切碳纤维的新兴小公司。
改性塑料用短碳纤维逐渐在体育用品、汽车部件、无人机、增材制造、电气和电子设备外壳及机械部件应用上开展商业应用,且作为改性塑料行业的一个新兴发展方向有巨大潜在市场。短碳纤维毡(再造热塑或热固复合材料)、短碳纤维SMC等材料的大规模商业化应用几乎没有开始。新能源汽车、机器人、低空经济等的发展给短碳纤维的应用带来了巨大的新市场和新机会,值得期待。但是任何一个商业化应用都需要从设计到工艺装备的全新开发,需要大量技术、资金、人才和时间的投入,机会和市场无法坐等而来。
8.4.碳纤维回收再利用行业20载风雨变化
(1)欧美日在碳纤维回收再利用始于2000年、到2021年产业化停滞不前,欧美日至今为止RCF的产业化应用案例不足数吨/年,主要原因在于应用开发方向过于理想化。2022年开始因“双碳”因素重启重视。
早在2000年从CFRP在民机量产化应用开始,欧美日就开始了碳纤维回收再利用的研究开发,再利用的主要目标市场是航空内饰和汽车轻量化复合材料领域应用,先后启动了大量联合研究开发项目,并诞生了数家千吨级规模的回收创业公司;全球大型碳纤维制造商或航空、汽车领域的用户纷纷参与联合项目的开发、或对回收公司的投资。然而到2021年为止,欧美日的先行企业几乎没有产业化成功案例(宝马上是干纤维的应用),早期回收公司几乎均为停滞无运营、出售或者破产消失。全球大型碳纤维制造商,对CFRP回收再利用商业化也呈现出消极态度。2022年由于RCF被重新评估为低碳足迹产品,碳纤维制造商重新正式开始探讨碳纤维的回收再利用。
(2)中国2010年开始,起步虽晚、求真务实、开拓创新、产业化应用率先突破。从2010年到2023年以上海交通大学化工学院/南通复源为核心持续推进稳步前进。国内回收开始于2010年,晚于欧美日近10年。受大飞机项目委托上海交通大学化工学院杨斌副教授团队开始回收再利用的持续开发,2017年成立南通复源。南通复源收益于:一、将应用方向聚焦于短切再生碳纤维的改性高分子领域而非复合材料领域;二、并且在技术上突破了将蓬松RCF高密度化技术,从而在全球开启了千吨级的量产应用项目,目前暂时走在全球回收再利用领域最前列。
(3)欧美日在回收再利用研究开发上基础雄厚,有很多项目处于量产应用前夜,底盘稳健未来会厚积薄发;相比之下国内研究开发势单力薄,亟待加强。政府或碳纤维行业企业联合开发推动的项目屈指可数,因此呼吁更多行业上下游的联合开发,保持优势,在国际上争得更多话语权和发展机会。国外碳纤维巨头企业均较早布局回收再利用领域、积极推进回收再利用技术,并为减少CO2的RCF应用建立战略合作商业模式。三菱尤为突出,先后投资了多家回收公司如2018年英国ELG、2020年德国CarboNXT 和CFK、2024年美国Vartega,在日本国内还培育了新菱;Hexcel于2016年投资回收公司CCI,东丽和帝人也纷纷投入和多个回收公司的尝试验证等,东丽收购的卓尔泰克也具有(干纤维)回收碳纤维产品生产能力。南通复源和多家国外行业公司开展了联合开发项目及商业化合作。国内上海石化、光威复材、中复神鹰等头部碳纤维公司几乎也都已开始重视或布局解决碳纤维循环利用问题。
(4)从回收技术的竞争到再利用技术的竞争,提到回收大家往往关注回收技术,而忽视了再利用技术和市场的开发。碳纤维复材的回收不同于钢铁、铝合金等其它结构材料的回收。后者因是体型材料,其回收品与新品的应用市场完全重合,只要解决了回收技术就能解决循环问题;而碳纤维因为是线型材料,其回收品(非连续性)已经完全不能够应用到原生碳纤维(连续性)的应用场景,因此仅仅开发回收技术是不够的,还不能实现循环发展。只有充分解决回收碳纤维的再利用问题,才能彻底打通碳纤维从回收到再利用的途径(图1、碳纤维回收再利用的发展路径)。
图1碳纤维回收再利用发展路径
产业发展具有高度的相似性。就像碳纤维产业的发展,从重视碳纤维生产技术、变迁到重视碳纤维复合材料应用技术。与之相类似,碳纤维回收利用产业的发展,也从第一阶段的碳纤维回收提取技术、正在向再生碳纤维再应用(二次制造CFRP技术)技术发展,包括RCF半成品、设计、成型等技术和装备的开发、RCF标准化等诸多问题亟待解决,任重而道远。
观察与思考
9.1.全球碳纤维产业的格局及思考
在谈论全球碳纤维产业格局时,我们还是沿用三类应用分类法:第一类是航空航天军工应用企业,第二类高性能工业应用企业,第三类是低成本工业应用企业。再次声明:这种分类方法还比较粗略,主要从当前企业的制备技术、主营产品及应用市场来分类,企业发展是动态的,市场也是变化的,这个分类也会随之调整优化。
(1)第一类航空航天军工应用企业
主要针对航空航天兵器海工及核工军品市场,以及商用航空航天,通用航空及无人机等市场。国内以光威复材、中简科技、太钢钢科为代表,中复神鹰及恒神部分产能、煤化所扬州基地、西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等。生产的纤维品种,除了以T1200和M65J级等碳纤维为代表的顶级品种,其他均已经或正在实现工业量产。近年来,光威复材、中简科技、太钢钢科、中复神鹰、恒神、长盛科技等企业均公布攻克了高强高模(T1100级)的量产技术,这些公司也同时拥有制备高模量碳纤维制备能力,基本解决了“卡脖子”问题,该类企业保证国家军工安全。
我们先从各家公司公布的数据,看看该领域龙头企业2024年的业绩;
光威复材:2024年度公司实现营业总收入24.5亿元,同比下降2.69%;归属于上市公司股东的净利润7.47亿元,同比下降14.43%;扣除非经常性损益后的归属于上市公司股东的净利润为6.74亿元,同比下降5.30%;其中,拓展纤维板块(包括内蒙古包头项目)碳纤维及织物业务主要受行业供需失衡、工业用高性能碳纤维产品价格下降以及装备用碳纤维受个别应用场景的需求节奏因素影响等,实现销售收入14.52亿元,同比下降12.91%;能源新材料板块随着新客户批产进程稳定推进,客户结构趋于健康,整体业务稳定增长,实现销售收入5.37亿元,同比增长25.81%。
中简科技:2024年报显示: 公司实现营业收入81,247.02万元,较上年同期增长45.39%;营业利润40,764.27万元,较上年同期增长26.79%,公司利润总额40,594.01万元,较上年同期增长25.81%;归属于上市公司股东的净利润35,613.29万元,较上年同期增长23.16%。
日本东丽:2025财年前三季度(2025财年指从2024年4月到2025年3月为周期,2025财年前三季度为2024年4月1日-2024年12月31日)业绩报告:碳纤维复合材料板块整体收入增长了6.7%,达到2232亿日元;核心营业收入增长了24.1%,达到141亿日元。航空航天领域用碳纤维复合材料销售收入774亿日元,占总销售35%,同比增幅高达23%;体育休闲领域用碳纤维复合材料销售收入220亿日元,占总销售10%,同比增长8%。工业领域用碳纤维复合材料销售收入1238亿日元,占总销售55%,与2024年同期1262亿日元相比,仅仅下降2%。东丽公司预测2025财年碳纤维板块业务全年营收为3040亿日元,与2024财年全年2905亿日元相比,增幅有望达到13.5%。
2024年8月13日,东丽复合材料美国公司宣布:该公司Torayca T1100碳纤维生产线已在美国阿拉巴马州迪凯特工厂投入使用,该生产线将全面支撑美陆军“未来远程攻击机”(FLRAA)项目关键零部件研发与制造。FLRAA也成为目前公开报道中首个确定选用东丽T1100碳纤维的军用航空项目。
日本帝人:日本帝人公司发布了“2024财年第三季度业绩及2024财年展望”快报,包括碳纤维和复合材料的材料板块2024年前三季度销售收入达到3424亿日元,与2023年同期相比增加211亿日元。碳纤维和复合材料目前只供欧美,不面向中国市场;通用工业级碳纤维需求疲软,预计由于销售量减少和生产调整等,产能利用率下降,但飞机和休闲应用的销售量增加。由于竞争加剧,碳纤维的销售价格会出现下降。
日本三菱:2024财年前三季度(2024年4月至2025年3月)业绩报告,从碳纤维复合材料板块来看,由于竞争加剧、库存估值恶化等影响,销售额为1789亿日元,同比下跌21.5%;核心业务收入为213亿日元,同比下跌8.8%。关于碳纤维业务的调整策略:产能合理化,关停低效生产线,降低这些领域的固定成本;改变现有的产品组合,过去一直专注于大丝束产品,但从竞争对手的趋势来看,大丝束的时代或许已经结束了,集中资源于高附加值产品(如航空航天级碳纤维)。
美国赫氏:2024年第四季度销售额为4.738亿美元,较2023年增长了3.6%。2024年全年Hexcel公司的销售额为19.03亿美元,与2023年销售额相比提高了6.4%;全年调整后的营业利润为2.361亿美元,同比增长8.9%。商用航空(占年初至今销售额的63%):2024年商业航空销售额为11.942亿美元,与2023年相比增长了11.8%(按固定汇率计算为11.9%),A350、波音787以及A320neo都引领了增长。波音737 MAX的销售额同比下降。其他商业航空航天业务增长9.5%,主要得益于支线喷气机的增长。太空与国防(年初至今销售额的30%):2024年太空与国防销售额为5.695亿美元,与2023年相比增长了4.5%(按固定汇率计算为4.6%),这主要得益于军用直升机(如CH-53K)以及F-35和机密项目推动,但部分被销售被V-22生产减少带来的销售下降所抵消。工业领域(占年初至今销售额的7%):2024年工业总销售额为1.393亿美元,与2023年相比下降了20.9%(按固定汇率计算为21.1%),因为所有子市场都有所下降。
对比我国与国际同行,尽管我们已经取得了巨大的成绩,基本解决了“卡脖子”问题,但也还存在如下的差距:
A.综合性能及工艺适配性,除了拉伸性能,还有压缩、弯曲、剪切、界面(尤其重要)、电磁等综合性能,工艺适配性主要指纤维的柔韧性、毛丝量、丝宽、可展丝性等方面,由于我们缺乏应用-反馈-改良的长期经验,这方面与国际企业还存在差距;
B.行业借鉴不足,由于历史原因,我国这类企业是主要基于自主技术的多年积累,这当然是优势,但同时,我们需清晰地认识到:长期在一个相对封闭的体系中做事,难免会形成:对外界的技术进步的不敏感与难于借鉴;
C. 低成本技术落后,该领域的碳纤维售价较高且比较稳定,缺乏自由市场的充分竞争及价格的剧烈波动,所以,这类厂家的成本意识及技术手段,也没有后两类应用的企业强烈,甚至与国际同行对比,成本也处于劣势。
(2)第二类高性能工业应用企业
主要针对高端体育器材、压力容器、高性能热场材料、先进电子材料、飞行汽车等先进工业领域。以中复神鹰、江苏恒神、长盛科技为代表,2024年,山东国泰大成、山东永成也进入了这个领域; 主打产品为高强及高强高模 (含类似的新品如M30-40之间的高韧高模品种)。该类企业没有第一类企业特殊价格支撑,主要依靠性价比来获取生存与发展。这类企业是为先进工业强身健体的材料保障。企业的首要关注点是性价比,可以通过提高性能或降低成本来获取。该类企业的发力点:提升性价比,构建国际竞争优势。
国际同类企业:日本的东丽、帝人、三菱、台湾 台塑、韩国晓星与土耳其DOWAKSA。
我们从各家公司公布的数据,看看该领域龙头企业2024年的业绩;
中复神鹰:2024年业绩快报。营业收入:15.57亿元,同比下降31.08%。净利润-1.24亿元,同比由盈转亏(2023年净利润31,798.13万元),降幅139.12%;扣除非经常性损益后的归属于上市公司股东的净利润-1.85亿元,同比减少177.77%.
韩国晓星:2024年第三季度高新材料的纤维部门营业亏损为138亿韩元。根据行业观察人士预计,该部门第四季度亏损将减少至129亿韩元。由于中国市场需求放缓和销售价格下跌,碳纤维部门巨额亏损。销量下降的原因是部分客户的采购需求减少,而竞争加剧导致售价下降被认为是主要原因。
日本三家企业在该领域的业绩:东丽在体育市场增长了8%,但在工业市场降低了2%;帝人与三菱,除了体育休闲市场增长,在该领域的其他市场应该有显著的销售与利润下降。
该领域的中国企业与国际巨头对比,还有如下的差距:
A.综合性能及工艺适配性需要进一步提升,在替代进口产品(尤其日系)过程中,众多用户还是能感受到国产纤维的差异的,主要体现在纤维的柔韧性、毛丝量、丝宽、可展丝性等方面。
B. 生态链维持与创新能力差,生态链维持中,应用-反馈-改良是对碳纤维企业极富价值的内容,而我们众多碳纤维营销团队的工夫用在人际关系及商务上;对于碳纤维企业内部:营销与生产技术也是两张皮,各说各话,客户的宝贵意见很难体现在技术与生产的改良中;急功近利的营销策略也让一些有潜力但无大订单的应用,往往被营销人员忽视。失去了创新生态链的宝贵机遇。
(3)第三类低成本工业应用企业
主要针对是风电叶片、新能源汽车、轨道交通、常规体育器材、常规热场材料、新型功能材料等。以吉林化纤、上海石化、宝旌、蓝星、新疆隆矩为代表。这类企业是为整个工业体系升级换代的战略材料支撑,对比前两类企业,企业首要关注点是低成本。该类企业的发力点: 48K稳定生产,突破高强;逐步向100K迈进;全球率先开拓巨丝束(>100K)碳纤维及应用。
我们从各家公司公布的数据,看看该领域龙头企业2024年的业绩;
吉林碳谷:2024年年度业绩快报显示,公司营业收入为16.03亿元,同比下降21.76%;归母净利润为9358万元,同比下降59.56%。
上海石化:2024年年度报告显示:2024年公司实现营业收入为871.33亿元,同比下降6.32%;归母净利润为3.17亿元,同比增长122.51%;扣非归母净利润为3.38亿元,同比增长124.75%。通过技术创新实现产业升级,其中:建成投用碳纤维复材实验基地,打通热固性预浸料试验线全流程; 48K大丝束碳纤维项目(一阶段)性能标定全面达标;攻克高强中模碳纤维工业化生产技术,实现碳纤维产品谱系全覆盖;24K碳纤维达到T700级水平,填补国内碳纤维硫氰酸钠湿法纺丝路线在该领域的空白。
美国卓尔泰克:据东丽年报的信息:Zoltek进入提高特定企业和公司利润的项目(Darwin达尔文项目);2023财年的资金回报率为2%;东丽将通过开发差异化产品和降低成本、Zoltek 公司生产的大丝束碳纤维来确保利润,以应对不断加剧的来自中国和韩国的竞争。
德国西格里碳素:披露了2024 财年初步数据。碳纤维公司在 2024 财年的销售额约为 2.098亿欧元(上年为 2.249 亿欧元);调整后的 EBITDA1 达到-2700 万欧元(前一年:-1090 万欧元),符合预期。而碳纤维业务发展持续疲软也对集团造成了影响。德国西格里碳素(SGL Carbon SE)管理委员会在获得监事会批准后,宣布对长期亏损的碳纤维业务部门进行重组。公司将大幅缩减碳纤维业务规模,专注于盈利核心领域,并为所有碳纤维生产基地制定个性化解决方案,包括关闭不盈利的工厂。
日本三菱大丝束部分:年报中有这样的表述:改变现有的产品组合,过去一直专注于大丝束产品,但从竞争对手的趋势来看,大丝束的时代或许已经结束了,集中资源于高附加值产品(如航空航天级碳纤维)。多年来,德国西格里的原丝主要由与三菱的合资厂供应。西格里的重组,也对三菱有重大财务伤害。
日本帝人的大丝束部分:年报中表述:碳纤维和复合材料目前只供欧美,不面向中国市场;通用工业级碳纤维需求疲软,预计由于销售量减少和生产调整等,产能利用率下降。
2024年,在第三类低成本工业应用领域,中国企业已经形成了国际性的竞争优势:无论是成本、性能还是规模优势,中国已经在全球领域取得了竞争优势。美国ZOLTEK的优势是基于腈纶的低成本原丝,西格里依靠的是日本三菱生产的原丝,这方面,吉林化纤(全球腈纶第一名)与上海石化(全球腈纶第三名)更具优势,碳化方面,ZOLTEK的主要生产线依然是一米宽小生产线,SGL最大碳化线也只有2.2米宽,这与吉林化纤及上海石化的3米宽大生产线的效率及成本无从竞争。
三菱及西格里曾经在大丝束高性能化作出很多有价值的工作,这是碳纤维发展的必然趋势,这是值得我们学习的,世界行业历史证明:任何溶剂,无论干法湿法,均可以做出高性能的纤维。我们不需要东张西望,急功近利,看别人用干喷湿法做高性能容易,就赶紧上,高性能产品也出来了,到市场一看,同类产品一大堆,打得头破血流;抄作业当然效果快,别人抄作业也效果快,靠抄作业成为真正的优等生也是不可能的;自己已经有良好的基础,已经是潜在的优等生,一次两次考试不如抄作业的同学,不要急,再坚持一下,你就一定成为世界级的优等生。
我国第三类低成本工业应用类企业,在全行业可能会率先进入“无人区”,产品如何发展?新的市场如何开拓?都无同行路径参考, 如同进入一个无路的森林,四周茫茫,找不到方向,该向哪儿走?华为任正非先生应该是最早提出“无人区”概念并深感茫然的,从另一个角度,行业龙头东丽多年来行走在无人区,特斯拉,SPACE X,世界几乎所有领域的领军企业,也多年走在无人区,他们有茫然吗?笔者认为:这个茫然的主要原因是:习惯了抄袭,就失去了思考能力。这也没有办法,从一穷二白建设工业体系,不得不经历抄袭。当我们进入“无人区”时,今天的习惯思维:“欧美有人这么干不? 同行有人这么干不?他们都没干,我们肯定有风险。”这类思维方式就会无用。首要的就是恢复正常的思维能力,从物理化学的基本知识出发,去思考产品的创新空间与方向,然后实验与开发;通过对市场的熟悉,然后预期与洞察,与志同道合的应用企业共同研发;如同马斯克提倡的“第一原理思维”,这种思维方式并非高级,甚至是原始的,或者说正常的,只是我们不习惯而已。
9.2.中国碳纤维发展的建议
(1)认真评判企业优劣势,明确定位、战略及特色发展
中国的碳纤维产能,尤其在第二、三类领域,已经出现周期内严重过剩的态势,几乎每家企业都面临“售价降低+库存增加”的艰难。除此之外,还有一大堆新入行的企业,会加剧这个困境。我们现存的企业该怎么办?
与国外对比,从碳纤维的产业门类来讲,我们是最齐全的,这不仅仅是行业长期的奋斗,也得益于我国门类齐全的工业体系及巨大的国内市场。碳纤维是军民两用物质,本次俄乌战争中,包含无人机在内的大量消耗,战时武器的价廉物美是个重要课题。尽管我们第二类、第三类企业目前并未“参军”,只要做好对这些企业产品及复合材料性能数据的积累,届时会成为大批量武器生产的强大支撑。
因为门类齐全,我们形成了:自主湿法(指从零建设的湿法原丝装置),借鉴干喷湿法,腈纶湿法(指腈纶基础上的湿法原丝),这三类工艺路线各有优劣势。主要因为历史的原因:自主湿法的企业进入了第一类航空航天军工市场,借鉴干喷湿法的企业更多进入了第二类高性能工业应用,而腈纶湿法的企业更多进入了第三类低成本工业应用,这些企业也在三类领域构建了相当的进入门槛。
每家企业应清晰自己在“三类企业”中的定位:比如,现在一个新入行者,就定位为第一类航空航天军工应用领域,为国防做贡献,这基本是做梦式定位;第二类高性能工业应用企业,非要做风电市场做大做强,生产线却采用了DMSO的干喷湿法,在成本上,怎么干得过DMAC及NASCN的大丝束湿法?用4根干喷湿法的12K高强纤维合并成所谓48K大丝束,确实比常规大丝束多出一些性价比,但是价格相差悬殊,且大概率看,未来的风电单子按5,000吨做基本单位,这不是100-200吨,准备亏损多少去做大做强?这是错搭式定位。第一类航空航天军工应用企业,在低成本内功没练好之前,想兼顾第二类高性能工业用应用,首先要面临 12K高强纤维 95-110元/公斤长期市场价位,航空航天军工的利润能支持多少数量的高性能工业应用市场?这就有些情绪式定位。上述是针对既有的老牌碳纤维企业的。对于新进入者,通常是混乱式定位,主要症状表现为“无视现有企业及行业状况”、“既要,又要与还要”、“弯道超车”、“降维打击”……
定位之后就是战略的制定,其核心就是应对同类企业的竞争,对外,就是市场营销战略,对内,就是技术及产品发展战略。两者之间是相互影响的,切忌错位。市场营销战略方面,这十多年,我一直在呼吁企业(尤其第二类高性能工业应用企业)重视“压舱石”体育休闲市场,该市场直接及关联企业数千家,多为中小型企业,营销工作很艰苦,前些年,碳纤维紧缺的时候,这个群体被伤害最大,2024的中国进口量居然比2023年还增长了2.16%,其中大部分进入了体育器材,这是对前些年被伤害之后的报复啊,我们应该牢记这个惨痛教训。最有难度的营销工作应该是销售火爆的时候完成的,在供不应求的状态下,营销人能保持头脑清醒:市场总是好坏交替的,今天越好,明天可能就越惨;“得意不忘形,失意不沮丧”,客气对待任何客户;用有限的产品资源,尽量去覆盖更广的市场面;对有潜力的市场,要挤出产品资源去播种。只有做到这些,当市场不低迷或严重过剩时,才能让企业的销售不至于断崖式下跌。市场销售从来就不仅仅是个价格竞争的问题,本身就包含营销人员及企业与客户之间的情感价值。
技术及产品的发展战略,总体上看似很简单,提质降本增效,这只是口号性质的,其核心的驱动机制才是务实的战略,简而言之,就是市场及客户与企业各功能部门的持续互动改良机制。根据企业的特点,有多种模式,比如“强人模式”,企业带头人熟悉技术、生产及营销,且习惯亲力亲为,客户的各种抱怨与投诉进来,他能鉴别问题真伪,并清楚企业内部的责任部门,能监督该问题部门做出高效的改进,让客户与市场满意。另外一种模式“开放模式”,企业内部的职能部门均与客户直接沟通与解决问题,管理层考核这个机制的有效性与高效性。当然,还有一种模式“内耗式”:销售与技术及生产相互扯皮,管理者出面协调或裁判,甚至乐见这类扯皮,以维持管理者权威。只要能实现持续互动改良机制的,才可能让企业真正实现长期的“提质降本增效”,从客户与市场角度,有实时性效果展现,自然会给予更多的订单,企业才能越来越好。
产品性能与质量类似,客户就一个群体,自然就只剩下“价格血拼”,家里技术不进步、成本不持续降低,自然就会亏损。而且整个企业群体的集体亏损。这就是内卷,无一人能从中生还。一些企业总想着用低价先清理市场,然后在提价获取暴利,等到您涨价时,僵尸都活了,新企业如雨后春笋一样又冒出来了,行业竞争更加残酷了,这不是个高明的策略。大城市道路资源永远是稀缺的,都堵在十字路口耗费时间? “错峰出行”自然就成为解决方案之一,每家企业根据其优劣,在明确定位及战略后,不去斗气,都堵在十字路口往死里去耗,相互谦让一点,再“错峰出行”,去主动选择“特色发展”之路,可能才是明智之道,才是化解内卷的路径。比如,上面笔者反复提到的数千吨高端体育器材用进口纤维,谁去做最优进口替代?这个领域可能不是光低价能搞定客户的吧?你可以自豪地宣传:某某国际大品牌的碳纤维来自您家。又比如,国际压力容器巨头,您成为指定碳纤维供应商,多么高的荣耀啊。
如果我们每家企业依然是盲目的、任性地、随大流地去运行企业,这只会让行业更加的卷,无人会生存。反之,找到各自发展定位与战略,脱离开碌碌大流,去自创一溪(江)清流,特色发展,行业才有长期持续与健康发展之可能。
(2)碳纤维企业要特别重视综合性能及工艺适配性的提升
前文提到,碳纤维除了拉伸性能,还有压缩、弯曲、剪切、电磁、界面等综合性能;除了综合性能,碳纤维还必须具备纤维的柔韧性、毛丝量、丝宽精度、翻转与加捻、电解程度、上浆量精度、可展丝性、纱锭成型松紧度、纱锭稳定性等方面的工艺适配性。这些年,我们的国产化替代工作非常出色,大部分市场通过卓越的性价比,已经替换了不少曾经的进口产品市场。
2024年,已经有不少体育器材的企业重新回到东丽的怀抱,首要原因是国内纤维的综合性能及工艺适配性,与东丽还有相当差距,没有东丽纤维好用;东丽也积极调整价格,T700-12K价格到16美元/公斤左右,防卫国产纤维争夺市场。所以,我们从2024年下半年,才真正进入“国产替代”的攻坚期。这个攻坚期内,性价比中,价格并非关键因素,因为目前价格也是我们的底线了,企业已经全面亏损了。而是综合性能及工艺适配性,以及某产品在某市场的多家验证的名声。在出口市场及国际化经营中,上述问题会更加突兀,毕竟国际大企业更加习惯于东丽的纤维,对东丽的替代性更加显著,他们当然会被你的低价吸引眼球,但首先,你得有替代性。
如果说做出各种力学性能的碳纤维产品是一场“技术革命”,那么,做出综合性能及工艺适配性高的碳纤维就是一场“技术+管理革命”, 碳纤维的常规性能是可以通过表征来清晰界定的,也已经成为我们各家企业的质检标准。而所谓综合性能及工艺适配性,有些项目已经被意识到,相关的企业标准、行业标准及国家标准均还在建设中,还有不少项目,只有通过不同用户的实际使用,才能反馈出来。而且,这些问题的反馈,不光与纤维有关,还可能与树脂及工艺有关,如何去确定是纤维问题?我们的销售人员是前线人员,与客户接触最多,是否有能力判断这是客户找借口赖账还是真实问题?是否有足够的专业知识去鉴定出纤维的问题?回到工厂,是否有能力说服技术与生产部门认可这个问题?技术与生产部门是否有能力尽快解决这个问题?送出新的纤维请客户再使用与评估,直到客户满意为止。层出不穷的“小问题”,需要工厂诸多部门去配合解决,我们管理的精细程度是否能满足?大约二十年前,行内有一句著名的传言:日本人说:做碳纤维如同象牙雕刻一样的精细,中国人不具备这个素养,做不出高品质的碳纤维的。我们不得不承认,我们做事的精细与认真程度,到目前,还是不如日本与德国人的。 但是,我们勤奋好学且坚忍不拔,认真去落实持续互动改良机制,在客户的大力支持下,一定能将碳纤维打磨成精致的象牙雕塑。
(3)低成本技术应该成为全行业高度共识
(4)鼓励碳纤维企业牵头构建创新生态链,产业政策要倾向于此
附录. 先进复合材料体育装备强国计划
01
总纲
先进体育装备与科学训练方法 正成为提高运动成绩的有力支撑; 在提升运动成绩的同时,先进体育装备可获得美誉度,利于装备在群众体育中的推广,形成品牌效应,从而形成高利润产业,并反哺竞技运动获得更好的成绩,为运动员的退役后提供更多的职业选择。先进复合材料以质量轻、高比强度和高比模量、阻尼性能好、热膨胀系数小、疲劳强度大、破损安全性能好、设计自由度大等诸多优势,已经被应用在航空航天军工、体育装备、风电、光伏、燃料电池、汽车、轨道交通、船舶、建筑、电子电气等广阔领域。体育装备是将先进复合材料优势发挥得淋漓尽致的领域:陆海空、冰水雪,处处可见碳纤维材料替代天然材料与金属材料而产生的“更快、更高、高强”竞技传奇,也衍生出一轮轮波澜壮阔的工业技术创新辉煌。中华民族(含台湾地区),是全球复合材料体育装备制造大国,由于装备工业设计技术及品牌运营经验的欠缺,我们守着一个全球最大潜力的市场,却不得不面对“洋品牌漫天飞,制造工厂血汗化”的残酷现实。“集成国际设计经验、增强技术研发能力、国家助力品牌运营、竞技产业共同进步”,这就是时代与民族需要的先进复合材料体育装备强国计划!
02
指导政策
1.2019年,国务院办公厅印发《体育强国建设纲要》(国 办发〔2019〕40号)提出:到2035年体育产业更大、更活、更优,成为国民经济支柱性产业。
2. 2019年,国务院办公厅印发《关于促进全民健身和体育消费推动体育产业高质量发展的意见》(国 办发〔2019〕43号)指出:体育产业在满足人民日益增长的美好生活需要方面发挥着不可替代的作用,要推动体育产业成为国民经济支柱性产业,同时提出十项措施,并将措施分解到相关部委,以增加其操作性。
3.2022年,《中华人民共和国体育法》通过并于2023年1月1日正式实施,其中的第七章规定“国家支持和规范发展体育用品制造,体育服务等体育产业;国家支持体育用品制造业创新发展,鼓励企业加大研发投入,采用新技术、新工艺、新材料,促进体育用品制造业转型升级”。
4. 2024年国务院办公厅印发《关于以冰雪运动高质量发展激发冰雪经济活力的若干意见》(国 办发〔2024〕49号)指出: 巩固和扩大“带动三亿人参与冰雪运动”成果,以冰雪运动为引领,带动冰雪文化、冰雪装备、冰雪旅游全产业链发展,推动冰雪经济成为新增长点。
03
行业现状
1.在碳纤维体育装备制造上,中国踞国际垄断地位
中国已经成为全球碳纤维生产与市场大国,2024年,中国市场碳纤维消费84,062吨,占全球总需求156,100吨的53.9%;中国区域运行产能为15.01万吨,占全球运行产能30.9万吨的48.6%,远超第二名的美国16.9%的份额。2024年全球体育装备消耗碳纤维28,500吨,其中,中国大陆与台湾消耗了25,500吨,占全球总量的89.5%,中国在全球碳纤维体育装备的制造中,占有垄断优势。其中,主要原因是产业链体系的完备,人力成本是第二要素。在中国强大的碳纤维及其复合材料的有力支撑之下,我国的碳纤维体育装备完全有条件成为国际一流强国。
1.碳纤维装备在体育领域应用广泛
碳纤维体育装备分为陆上、水上、冰雪、空中及休闲五大类:
陆上产品主要有:自行车、羽毛球拍、高尔夫球杆、网球拍、曲棍球杆、射箭、F1赛车、各类运动鞋底板等;
水上产品主要有:帆船帆板、皮划艇、赛艇、船桨、冲浪等;
冰雪产品主要有:有舵雪橇、无舵雪橇、滑雪板、滑雪杖、冰球杆及冰靴等;
空中产品主要有:航模、滑翔机等;
休闲产品主要有:钓鱼杆、徒步杖等。
2.碳纤维体育装备已经具有相当的规模,发展潜力巨大
全国碳纤维复合材料企业有大约1000-1200家规模,主要分布在广东、福建、山东、河北、上海、江浙及天津等地区。
第一类工厂:区域品牌工厂,大约40-50家,分布在广东、福建、山东、浙江及上海,产值5亿元以上,员工数千人;
第二类工厂:国际品牌代工厂,大约150-200家,分布广东、福建、江苏及天津,产值1亿元左右,平均人员500人,少数企业产值5亿元,人员上千人以上;
第三类工厂:中低端体育装备厂家,大约有600-700家,主要位于山东与河北,产值在1000-5000万元,人员100-500不等,个别企业产值上亿元,员工上千人;
第四类工厂:服务于体育用品公司的原辅料工厂,大约有100家,散布在上海,江苏、广东、福建、浙江等,产值在1000-5000万元,人员100-500不等;
整个行业的产值大约400-500亿元;大部分碳纤维体育装备还处于高价与高端,通过碳纤维价值链“低成本技术”的发展与品牌,这个“贵族装备”完全可以造福于寻常百姓。产业规模也可成倍增加。
3.品牌建设处于初级阶段,科技创新系统亟待建设
我国的碳纤维体育装备主流是在承接日韩-台湾-大陆的产业专业应运而生的,除了在少数领域,如钓鱼竿、自行车及羽毛球拍等少数领域形成了国内品牌,绝大部分领域依然是国际品牌的天下。体育装备行业的品牌溢价模式大致为:厂家出厂价1X-品牌批发价3-5X-市场零售价10-15X, 如果按上述400-500亿的产值计算,到零售端产生的最大价值为4000-7500亿,这就是体育装备品牌的魅力。
科技创新方面,一个经典的案例是:2019年肯尼亚的埃利奥德·基普乔格是第一个在2小时内完成马拉松(42公里)的运动员,由于这名运动员穿着耐克ZoomX VaporflyNext%,其泡沫鞋底是一个弯曲的碳纤维板,根据耐克的研究,将代谢效率提高了4%。从此耐克的跑鞋风靡世界。而仅仅从这块碳纤维板的设计及制造而言,无数中国体育装备厂都能完成。为什么中国企业鲜有如此的科技创新及成功商业案例呢?
对于绝大多数我们会做的装备,只要品牌商提出具体要求,我们从选材、铺贴、固化等技术环节,均有丰富的经验,具备相当的产品开发能力。然而对于全新的事物,比如上述在鞋底下面加快碳纤维板,我们压根就不会去想这个,尽管我们的运动鞋业是全球最强。究其根本,我们缺乏对体育经济、高水平竞技运动及生物力学等相关专业及学科的深刻理解及融会贯通的应用经验,又缺乏品牌对科技创新的加持及溢价效应,导致我们的原创能力严重落后。而这正是我们这个强国计划的核心工作。
04
工作目标
到2027年:
1.完成“中国先进复合材料体育装备技术路线图及科技发展指南”;
2.研究国际品牌的成功故事,总结先进复合材料装备“科技创新+商业成功”(尤其原始创新)的规律,选择与支持2~3个项目做示范;
3.初步建立先进复材体育装备设计、材料、工艺及成品检测平台,推动全过程行业及国家标准的建设;
4.竞技体育装备方面:初步培育出4~5家体育装备品牌企业,完成2-3项奥运竞技体育装备应用示范;
5.群众体育装备方面:通过装备厂家与国内体育品牌联姻,培养4-5家装备企业。
到2030年:
1.建成先进复材体育装备设计、材料、工艺及成品检测平台,完善全过程行业及国家标准的建设;
2.在全国范围内推广“科技创新+商业成功”的理论及实践经验,选择与支持4-5个项目做示范,向国家申报科技奖励。
3.竞技体育装备方面:初步培育出7-8家体育装备品牌企业,完成4-5项奥运竞技体育装备应用示范;
4.群众体育装备方面:通过装备厂家与国内体育品牌联姻,培养7-8家装备企业。
到2035年:
1.在行业全面建成“科技创新+商业成功”体系;
2.竞技体育领域,完成绝大部分体育装备的国产替代;
3.培育15-20家体育装备国内名牌企业,5-6家国际名牌企业。
4.先进复合材料体育装备的行业规模,从当前的400-500亿元提升到5000亿元以上;
05
组织机构
成立“中国先进复合材料体育装备专业委员会”(以下简称专委会):由国家体育总局科教司、装备中心等部门、中国文教体育用品协会、中国复合材料学会、中国体育科学学会等机构,汇集中国碳纤维体育装备产业的优秀企业,共同组成。组织相关的学术、技术、工业及商业交流活动。
该专委会主要由中国复合材料学会筹建,邀请复合材料行业德高望重资深院士及国家体育总局主管科技的副局长作为专委会顾问,中国复合材料学会热心体育装备事业的院士、体育总局科教司领导、装备中心领导、中国文教体育用品协会领导、著名体育及复材学者、著名体育装备企业家等,共同作为专委会主任(副主任)委员。该专委会计划在2025年上半年筹建完成。
06
主要工作内容
1.“中国先进复合材料体育装备技术路线图及科技发展指南”的编写工作
在体育总局的指导与支持下,专委会负责编写该技术路线图及科技发展指南,这个文件将成为行业发展统领性文件;同时也是体育总局联合其他部委推动装备的科技及产业政策的重要依据。该指南必须基于中国的产业现状的深刻理解,同时对国际产业有通透的了解。计划在2025年完成,择时对外公布。
2.先进复合材料装备“科技创新+商业成功”的规律研究,讲好“中国体育科技故事”
碳纤维是二十世纪人类发明的最伟大材料,已经在航空航天军工、新能源、交通等领域有非常广泛的应用,同时也以“黑科技”、“硬科技”为特点产生了大量激动人心的科技故事。先进复合材料+体育装备,在国际领域产生了大量的动人故事,如网球拍、撑杆、高尔夫球杆从木质材料到碳纤维复合材料,大幅度提升了这些运动的竞技水平。这些科技故事直接为国际品牌巨头带去了良好的商誉与巨额的经济效益。我国也在起步中,北京冬奥会的火炬,是上海石化牵头,碳纤维复合材料打造,充分体现了“科技奥运”的精神,尽管冬奥会已经结束,但碳纤维奥运火炬依然是国家领导人喜爱的国礼精品。
在体育总局的指导与支持下,专委会负责该软课题的持续研究与理论探索,吸纳国内对此有研究的专家加入专委会,广泛收集先进复合材料提升竞技运动水平的成功案例,分析其背后科技及商业发展的规律及理论。组织行业研讨会,与社会各界分析研究成果,讲好“中国体育科技故事”,助力企业品牌建设,实现经济及社会效益双丰收。
3.积极参与国家重大专项或重点研发计划
在上述“中国先进复合材料体育装备技术路线图及科技发展指南”的基础上,专委会配合总局科教司及装备中心拟定年度科技指南,争取在国家科技部“重点新材料研发及应用”指南,就当前中国竞技体育的短板装备,设立“先进复合材料体育装备研发及应用”及“张榜挂帅装备研发任务”子课题,调动国内体育学术界及碳纤维复合材料界的科技资源,提升参与体育装备科研的积极性。国家支持的研发成果,可以在产业界实现成果转化。
4.建设一系列的“先进运动科技创新中心”
运动科技包含了很多专业,从生物、医学及体育科学方面,包含了生物力学,运动生物学、神经肌肉系统动力学等,从装备科学方面,包含了运动原理,材料及结构设计、工艺、表征及检验检测等专业;从运动员角度,除了本身的运动科学规律,与生物医学及装备有重大关联,顶级竞技运动员对装备有着现代仪器很难检测的手感或体感,通常装备一上手,他们就会有很强烈的感觉;顶级竞技运动通常对运动员形成身体伤害,只有科学训练及科学地选用装备,才可以大幅度减少竞技运动对身体的伤害(尤其是青少年运动苗子)。所以,我们需要有系统的思维,大范围整合包括上述专业的一切相关专业,来建设一系列如“先进网球科技创新中心”,“先进自行车运动科技创新中心”、“先进滑雪运动科技创新中心”等等,这些中心企业在欧美发达国家已经不少,但在中国基本还是空白。
以先进复合材料体育装备研发、应用及科学健康训练为核心业务,是这类创新中心持续发展的重要保障,同时,也助力各级竞技运动员使用科学训练及使用最优装备,为国争光。我们可以从基础做起,中国复合材料学会的会员单位有着丰富的复合材料结构设计能力,工艺及表征及检测设备能力,首先建设起一套可设计-工艺-检验的数据库及仿真模型,然后以与相关龙头企业合作,然后逐步引入医学、运动生物学、运动学等专家,与竞技运动员紧密合作,扎实落实科技体育。
这些体育科技创新中心,也需要对体育产业经济服务,不仅是装备的创新源头,带动我国的体育装备迈向国际一流;还是带动体育装备上下游产业的核心动力源;也要通过科普及培训,提高业界人员技能,加强团体标准、国家标准及国际标准的建设,用这些标准来提升行业品质。
5.盘点中国先进复合材料体育装备家底,择优进入国家队或与国内名牌企业联姻
前面提到,我国有非常好的先进复合材料体育装备的开发及制造能力,其中:既有长期国际品牌代工的优秀工厂,对这些工厂做一定的提升,完全可以满足竞技运动的国产化替代,并带动高端群众运动装备的销售;同时,我国也有具备相当的成本控制能力,满足中低端群众运动装备的厂家。专委会需要广泛盘点及动态掌握全行业企业的情况,并利用学会丰富的设计-材料-检测等技术资源,组成“装备检测和认证工作组”,筛选优秀企业及产品。高端产品通过体育总局装备中心向竞技运动队推荐使用,协助企业革新改良,逐步完成国产替代;中低端产品,专委会通过中国文教体育协会,与国内名牌企业推荐,装备厂为国内名牌企业贴牌生产,服务于大众体育。通过冠军选手对国产品牌的美誉度赋能,提高国产品牌在大众体育的市场占有率,助力国家经济建设。
6.建设专委会品牌运营平台,开拓装备品牌新路
体育装备的品牌建设是一项极其复杂及高投入的工作,十多年前,与台湾地区的体育器材大厂的老板聊起这个话题,他们有个共同的认知:企业要尽早倒闭,就投巨资在品牌运营上。不少企业甚至定下原则:不准经营品牌,只做代工生意。另一方面,近些年,以安踏、李宁、特步等企业的品牌实践,也证明了品牌运营确实艰难,但并非不可为。
举 国体制可能是我国运营装备品牌的独特优势,这方面,体育总局尤其是装备中心,可以发挥“四两拨千斤”巨大作用;我国碳纤维复合材料行业,励精图治,通过数十年的艰苦奋斗,解决了大量航空航天军工的“卡脖子”问题,有很多科技故事可讲;中国文教体育协会拥有中国在体育品牌运营最优秀的企业,通过与先进复合材料体育装备联姻,形成的品牌溢价惠及双方。
专委设立“品牌运营平台”(具体资本组成及模式可深入探讨)的核心工作内容:
A.必须具备强烈的“为国为民”公益意识,做耐心的、长期的经营者,制定先进复合材料体育装备品牌发展长期战略;
B.与专委会“装备检测和认证工作组”筛选择优的企业交流,根据具体情况确定“品牌策略”(沿用企业品牌还是重塑品牌),与企业形成长期合作协议,确保稳定的技术、品质及交付能力,确保关联方对品牌的精心呵护与经营。
C.在体育总局的指导下,与相关合作企业一道,与运动队开展国产装备的磨合及改良工作;同时对运动员进行装备科技的培训,用科技语言及亲身感受为产品代言;
D.在专委会“中国科技体育故事工作组”的大力协助下,利用现代传媒技能,广泛传播,提升品牌美誉度;
E.代表专委会会员企业,负责与中国现有的品牌平台进行合作,为企业获取更多的订单。
F.代表专委会会员企业,与地方政府洽谈“体育装备产业集群”建设项目。助力地方经济的发展。
7.协助地方经济打造“体育装备产业集群”,实现共赢
先进复合材料产业链招商工作,已经是多地的重点,比如上海的临港工业区以航空应用,对相关的产业链企业招商,河北省希望以长盛科技(碳纤维企业),在大兴机场经济开发区招商下游企业。先进复合材料体育装备也是多个地方关注的“香饽饽”,如吉林市、新余市等,地方政府出地出厂房出启动资金,协助企业的发展。专委会可以组织会员单位,作为行业代表与地方政府协商合作,为企业争取更多权益,在运行的过程中,协调矛盾,为企业保驾护航。对于地方政府,批处理的工作效率与效益大于单个企业的分别服务。
8.持续的学术及产业交流会
在中国复合材料学会的支持下,专委会将举办每年一届的“中国先进复合材料体育装备科技大会”,分别从国家政策、行业发展、装备科技、新品展示、品牌运营等方面,逐步深化会议内容,成为专委会的品牌会议。该会议可以与社会办会力量广泛合作。专委会组织会员单位,积极参与中国文教体育协会,中国体育学会等关联单位的会议。
中国先进复合材料体育装备专业委员会(筹)
2025年3月1日