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行业分析

2018全球碳纤维复合材料市场报告(三)
来源:赛奥林刚  2019-05-28 09:20:41
本文阅读次数:2129

原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=8108       7 复合材料应用发展趋势
       7.1. 航空航天应用市场


       市场的发展趋势如下图:2018年对碳纤维的需求量为21,000吨。


       航空航天市场的分市场份额(吨)如下图:


       商用飞机对碳纤维需求驱动是巨大的,2018年,根据波音及空客的官网信息,波音的复材飞机B787交付145架,与2017年的136增长了6.6%,而空客的复材飞机A350XWB交付了93架,比2016年78架增加19.2%。所以,商用飞机碳纤维的用量增加主要来自空客。

       2018年,俄罗斯航空出现西方碳纤维复合材料断供的新闻。俄罗斯采用的是干丝铺放预制体+整体RTM的工艺。

       7.2. 体育休闲应用市场

       体育休闲市场十年来的需求发展情况如下,2018年的需求量为14,300吨。


       体育市场的分市场份额如下:


       体育器材的OEM(ODM)与自主品牌建设

       OEM(Original Equipment Manufacture)原始设备制造商,含义是定牌生产,俗称“代工”,其主要特征为只负责生产,技术与品牌在别人手上;与之相似的ODM(OriginalDesign Manufacturer)原始设计制造商,也是定牌生产,拥有技术能力,可以同时为多个品牌提供产品。

       中国碳纤维体育器材产业,OEM或ODM的模式存在,由于品牌的缺失,如同其他领域一样,也存在代工的痛点。在遵守现有的商业规则之下,在尊重品牌价值之下,我们能否找到一条新思路,去舒缓或化解代工的痛点。

       中国无疑是世界体育大国,从近几年全国各地的马拉松赛,可以看到群众体育的勃勃生机。这不仅是“健康中国”所必须的,其中也孕育着巨大的经济潜能,国家在“体育产业发展“十三五”规划中明确提出了3万亿的目标以及“打造一批具有自主知识产权的体育用品知名品牌”。

       在政府助力企业的品牌建设方面,北京大学光华管理学院符国群教授在其“品牌建设中政府的作用”文中提到:“我国处于从计划经济向社会主义市场经济过渡的转型阶段,市场机制在诸多领域尚未成为基础性资源配置手段,由此决定政府一方面需要改革现有机制体制,让市场在更大程度和更广泛领域发挥其主导性作用,另一方面政府要保证此一转型过程平稳有序。在发展我国品牌过程中,虽然企业是主体,但政府不能缺位。政府的作用主要体现在5个方面,一是营造良好环境;二是为品牌建设搭建公共服务平台;三是引导社会资源向品牌企业集聚;四是在区域品牌建设和原产国形象改善方面发挥独特作用;五是维护我国企业和品牌在境外的正当权益。”

       关于碳纤维体育器材的品牌助力工程,我们认为:首先碳纤维是国家重要战略材料,其产业链与应用是国家相关产业政策支持的重点。而体育器材在碳纤维的成长中发挥着不可替代的作用,却极少得到产业政策的惠顾,今天依然生存的碳纤维体育器材企业是从千军万马中搏杀出来的优秀企业,他们只需要一类特殊的产业政策:就是品牌的助力。

       没有任何一个材料在竞技体育器材中,能与碳纤维复合材料所展现的神奇所媲美。如同人类利用碳纤维探索宇宙与深海,人类也在利用碳纤维去探索体能发挥的极限。碳纤维器材是“科技奥运”的完美展示。所以,国家及优势区域的体育主管部门在助力品牌的过程中,也助力了科技,科技+品牌,一个崇高的国家形象!

       7.3. 风电叶片应用市场


       2018年,低风速风场和海上风电共同推进了叶片的大型化发展,进一步推动碳纤维在风电领域持续高速增长。VESTAS已经成为全球碳纤维产业最大的用户,且增长迅猛。

       根据彭博新能源财经公布的"2018年全球风电整机制造商市场份额排名”:

       从市场需求方面:
       2018年全球新增陆上及海上风电装机容量分别为45.4GW及4.3GW,其中中国继续领跑全球风电市场,2018年中国市场新增装机总容量为21GW(包含19.3GW的陆上及1.7GW的海上风电装机),全球市场占比42%;

       从市场供给方面:
       Vestas2018年陆上风机新增装机容量高达10.09GW,以22%的全球陆上风电新增市场份额遥遥领先。金风科技成为2018年全球第二大陆上风电整机制造商,2018年全球陆上风电市场份额为15%;前10大全球整机制造商中,中国制造商囊括一半席位。

       VESTAS对碳纤维的应用是否会给行业带来示范效应?中国风电同行的回答是:关键看中国碳纤维产业的成本竞争优势。目前,VESTAS基本掌握了全球最低成本的碳纤维资源(大约13-14美元/公斤),然而,这些碳纤维一旦进入中国,需要支付大约32.7%的关税与增值税。另外加上VESTAS专利保护的拉挤板粘接梁帽的低成本复材技术,中国现有的预浸料铺放技术或织物灌注技术,在复材成本上难于与之抗衡。中国风电产业面临因“低成本碳纤维及复材工艺”缺失而失去竞争力的潜在风险。

       风险从来与机遇并行,中国现有的碳纤维复合材料产业基础,是具备开创新一代低成本碳纤维梁帽的可行性的。这需要风电行业更大的拥抱创新的胸怀与勇气!

       7.4. 汽车应用市场


       碳纤维在汽车中的应用前景,是碳纤维复合材料及汽车界争议最大的。我们有如下的基本看法:

       1. 碳纤维在汽车领域的应用,历史已经非常悠久,从F1赛车到超豪华轿车,其中,除了轻量化等先进性指标,成本也是重要考量因素,小批量(数千台以下),复合材料的制造成本小于金属零部件。

       2. “节能减排,绿色环保”是人类长期的主题, 到现在,这个已经不是一个口号,是一个越来越重要的成本,绿色是需要支付社会成本的。从“碳排放”到“碳美元”,这个已经变成复杂的问题,所以这个绿色的成本是动态的,非经济因素的决定力更大,比如取消燃油汽车的国家政策,并非只从能源及经济角度考量。

       3. 任何一个汽车企业,均需要评估全寿命周期的“轻量化效益”,减重所产生的综合效益,是否可以覆盖减重所需的成本。如果这个账算不过来,做的产品就难以有市场竞争力,汽车企业就不能生存。轻量化效益与绿色成本关联性极大,这就让轻量化效益的评估难以量化。

       4. 碳纤维复合材料本身就处于婴儿期,尤其在汽车领域,更如此。人类在新能源汽车领域,也处于婴儿期。让两个婴儿去展望他的婚姻幸福问题,这几乎是无解的。唯有自由开放的市场,可以去解决碳纤维与汽车的成长与批量结合的问题。

       5. 有一点是确定的,碳纤维婴儿与新能源汽车婴儿,各自好好强身健体、茁壮成长。才有联姻及幸福婚姻的可能。我们是赞赏BMW的前瞻与勇气,但不能否认他们与SGL的“童养媳”婚姻的失败。

       7.5. 压力容器应用市场


       压力容器,尤其是燃料电池所需的氢气瓶,是2018年及未来的热点。日本企业主要的氢能源、氢经济,极大地刺激了中国与世界。为了推广氢燃料汽车,丰田公司开放了所有相关的专利,供全世界免费使用,其目的是形成一个新的行业标准。

       35MPa及70MPa的氢气瓶,在丰田等日资企业的大力推广下,已经有成为世界标准的趋势。在日资碳纤维助力之下,这个推广力度会愈发强烈。

       氢气瓶的核心技术,除了金属阀门及各类传感器之外,主要是轻质内胆材料及成型,以及外层高效、低成本碳纤维及缠绕成型。对于采用塑料内胆,大多数欧洲专家颇有微词,认为在全寿命周期内,塑料内胆不能完成功能,存在安全隐患。我们也没有日本的塑料内胆的测试结论,无法做出判断,但是,相信高分子材料或者高分子内胆做金属镀层处理,应该可以解决这个问题的。

       氢气瓶的外层缠绕,可能会对碳纤维及其复合材料产生一个革命性的影响:首先是用量,一款50万台的燃料汽车就需要大约30,000吨,3款汽车就能消耗掉2018年全球的碳纤维需求。其次是成本,如此大的数量必然会让汽车公司对碳纤维及复合材料工艺的成本严苛控制,同样,如此大的数量也会促进碳纤维产业的科技进步,尤其是低成本制备技术;再者是成型效率问题,现有的湿法缠绕设备,需要在材料形态与效率上进行革命性的创新,才能满足批量氢气瓶的需求。

       7.6. 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,已经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。

       不同于玻璃纤维非连续复合材料(这已经是应用非常广泛的品种)。碳纤维非连续复合材料形态,尤其是SMC,要想获取更大的应用,需要在工艺上做出重大创新,大幅度提升性能,才有可能与玻纤的同类产品有性价比,或者满足玻纤同类产品基本难以实现的承力结构件。这才有碳纤维SMC的更广阔的应用空间。

       理论上:碳纤维的取向及富树脂缺陷,是决定碳纤维SMC性能的主要因素。如果简单借用玻璃纤维SMC的现有制备工艺,都很难解决上述两个问题。尤其是树脂很难像预浸料一样可控、均匀地浸润微纤维,纤维与树脂的分布的不均匀,就会导致材料在某些区域存在为数不多的纤维及太多的树脂。这类缺陷就阻止了复合材料性能的提升。

       7.7. 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.建筑桥梁的补强:这是碳纤维应用的经典市场,由来已久,目前主要是通过用织物及树脂,对老危建筑进行现场粘贴的方式,或者用拉挤板材现场夹固的方式来实施。这个领域的顽疾是行业管理的不规范,鱼龙混杂,以次充好。

       2.艺术型建筑的主体结构:“建筑是一种凝固的艺术”,追求艺术效果,通常需要先进轻质结构材料的支撑。

       3.建筑机械:建筑机械的“手臂”随着摩天大楼的发展而伸长,到一定长度,金属材料的比刚性问题就出来,就只能用比刚性超高的碳纤维复合材料。

       4.桥梁:桥梁的拉索的复合材料化,全球绝大部分大型桥梁建设在中国,但中国的创新研发能力又比较弱,欧美日本研发能力强,又鲜有施展机会。

       5.抗震防震建筑:国外经验证明:利用碳纤维复合材料加固后的房屋具有良好的抗震防震效果。日本这方面做得很好,而且效果显著(强烈地震后的人员伤亡率极低)。这方面,我国还有巨大的差距。

       6.管道:油气管道、市政管道,经过多年的运营,已经多次产生严重事故,而碳纤维复合材料是管道修补的最佳材料之一。我国还无相关标准与广泛应用。

       7.8. 碳碳复材应用市场


       2018 年,碳纤维在碳碳复材领域是平稳增长的:

       刹车盘市场: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、Goodyer 公司和英国的Dunlop 公司。中国的飞机刹车盘主要有中航飞机股份有限公司西安制动分公司、博云新材、西安超码等厂商。飞机刹车盘市场平稳增长,同时,国内高铁的刹车盘市场开始启动。

       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。

       热场部件: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西安超码、航天睿特、博云新材、中南大学、南方搏云等。这个领域在2018年,以及2019年市场情况均很好。

       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、江苏飞舟高新科技材料有限公司。由于上述三大应用市场的增长,预制体企业的生意均很好。

       7.9. 电子电气应用市场


       在电子电气领域,碳纤维复合材料通常以三种方式进入应用的。

       1.短切碳纤维增强塑料:主要利用了其防静电、电磁屏蔽及力学增强的特点。主要应用产品有复印机、打印机、数码相机、数据传输电缆接头等。江苏澳盛严兵总认为大约有3000吨的需求。

       2.长碳纤维增强塑料(LFT):对比短纤维增强塑料,LFT的力学性能更佳,所以,主要用于力学性能要求高的结构,或对力学性能和电性能均有要求的部件上,日本东丽的LFT在电子电气领域长期处于垄断地位。

       3.连续碳纤维增强复合材料:主要用于轻薄笔记本的壳体。目前,如联想X1显示器外壳,戴尔XPS13碳纤维惠普SPECTRE的底板,均是碳纤维复合材料制成。轻薄型笔记本每年大约有5000-6000万台的销量,目前主要采用的材料是铝合金和镁铝合金,碳纤维复合材料只占据较小的市场份额,大约有600-700万片。该领域一直有热塑与热固之争,联想采用了热固预浸料织物,而惠普采用了热塑预浸织物。

       4.连续碳纤维缠绕复合材料:在高速永磁电机转子的护套,通常是碳纤维缠绕而成,这需要精密的大张力缠绕与固化后的维持张力。

       7.10. 船舶应用市场


       目前,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。

       1.竞赛类船舶:由于有超高的轻量化效益,据说是每减重1公斤,相当于1万美元,所以,把碳纤维复合材料用到了极致。除了传统的船体,桅杆,帆布采用了超薄碳纤维预浸料与超薄芳纶预浸料结合,以提升空气动力。固定桅杆与帆布的绳缆也变成了碳纤维拉挤棒,以提升整体空气动力结构的刚性。

       2.超豪华游艇:超豪华游艇是顶级富豪的海上玩具,为了打造独特性,也大量采用了碳纤维复合材料,以体现其科技含量与价值。

       3.高速客船:在经济发达区域的海上交通,人们需要有高速船只,以提高交通效率。如同陆上的绿皮火车过渡到高铁。对于传统的钢铁船体,要实现高速的动力成本就很大,所以,对轻质复合材料的选择就是必然,而玻纤复合材料的结构刚性,不能满足高速的需求,所以,碳纤维船体结构成为选择。

       4.军事船舶:军事船舶有很多种类,只是对于一些特殊的功能需求的地方,需要碳纤维复合材料。军事船舶的关键是性能,而不太关注运行成本。所以,在军事船舶中的结构件中,还只有极小的特殊船只需要碳纤维复合材料。

       7.11. 电缆芯应用市场


       2018年,我们统计的全球需求是1000吨:

       国际上,主要是美国CTC 公司及其国际的授权生产的合作伙伴,该公司从2001年开始研发,2005年开始推广ACCC的商业化应用。目前该公司在全球有四个主要的战略合作伙伴:北美的General Cable , 中东巴林的Midal,欧洲比利时的Lamifil以及中国的远东电缆(上述信息来自CTC官网)。

       除了CTC体系在华厂家,中国的主要厂家是中国电力科学研究院,中复碳芯电缆科技有限公司,华北电力科学研究院与河北硅谷的合作,辽宁省电力公司与哈玻院的合作。

       中复集团前董事长张定金先生认为:“我们中国的碳纤维电缆大概有5万公里的水平,中复碳芯公司2018年铺设的碳纤维电缆就超过5000多公里。全球碳纤维增强复合材料芯材铝导线带来的碳纤维应用量2016年约100吨,2017年上涨到350吨,目前国产碳纤维已基本实现了批量挂网应用。据我们了解到的信息: CTC在非洲和亚洲做了很多布局,未来五年碳纤维电缆有比较大的爆发。”

       7.12. 轨道交通应用市场

       在2017年初,应当时唐车一位领导要求,我们对全球的轨道交通的复合材料应用做了一份报告,主要有两个结论:350公里的高铁的单位乘客的能源消耗,已经与飞机类似;一辆四轮驱动的宝马汽车的重量是297公斤/乘客,商用飞机是446公斤/乘客,而TGV是752公斤/乘客。高速列车的减重空间巨大。如果广泛采用碳纤复材,有望在高速列车实现180公斤/乘客。另外,轨道交通的减重,对于路轨的建设成本,也会有大幅度减少。由于轨道交通的轻量化经济效益显著,所以,碳纤维复合材料有巨大的发展空间。

资料来源:中车青岛四方股份公司副总工程师丁叁叁PPT

       丁叁叁总工认为:轨道交通复合材料的前景巨大,会有几十万吨的规模。这对于碳纤维产业,当然是个喜讯。

       如同碳纤维在其他应用行业面临的难题:首要是应用方自主设计能力建设问题。是否吃透了结构的各类情况下的负荷,是否对安全系数的把控有足够经验。在航空复材应用之初,我们设计的碳纤维复合材料结构比铝合金还重。所以,设计是龙头。中车集团具有集中力量办大事的优势,如能建设一个面对复合材料公开竞争的平台,吸引更多资源参与轨道交通复材的研发,这会加速应用过程。

       任何材料的发展,都有一个规律,就是应用越多,生产规模越大,性能与品质就提升快,成本就降低快,碳纤维复合材料也不例外。所以,我们的应用方,千万不要坐等国产碳纤维的品质提升与成本降低,今天需要去牵引碳纤维的成长,明天碳纤维及复材会助力应用的更大发展。

       8 观察与思考

       2018年到2019年,国际形势风云变幻,尤其是中美关系以及中国与美国西方盟国的关系变化,对碳纤维产业也形成了一定的影响。其中,最显著的变化是:在碳纤维装备出口方面的收紧,一些核心设备的出口许可证申请难度变大,周期变长;一些辅助设备从自由出口到“最终用户声明”或管控。随着美国对华关税的普遍增加,中国碳纤维产业融入国际产业链的步伐将放缓或受阻。国家相关部委也在紧密布置“卡脖子”项目及重大短板装备等相关工作。


       碳纤维的卡脖子及重大短板装备

       芯片问题,让国人深刻感受到“卡脖子”的痛苦。相比之下,通过多年的努力,碳纤维领域基本解决了“卡脖子”问题。各种型号的碳纤维基本都有制备能力,尽管性能品质的稳定性方面与国际先进水平依然有不少差距,我们处于“从有到优”的阶段。

       大多数用户对国产碳纤维最大的抱怨是“产品稳定性不好”,让大家用得提心吊胆。而稳定,对碳纤维产业来讲,是一个无所不包的系统工程,涉及到原料、工艺、装备、操作、管理等方方面面的工作。其中,工艺装备是核心内容之一,目前国内原丝纺丝线、原丝卷绕机,碳化线上的恒张力重型放卷纱架、预氧化炉、高低温碳化炉、超高温碳化炉、碳丝卷绕机,大部分为进口设备。有些厂家甚至是整套生产线全部进口。

       通过复杂的管制手续,用高昂的代价采购回来的设备,实际使用效果并不如人意。通过多年使用进口设备绝大部分碳纤维企业发现:某些进口设备设计水平低、制作粗糙、使用不安全,市场已经摒弃了一些国外厂家的产品。另一方面,虽然大多数设备,制造品质优良,但工艺适配性差,能耗及氮气损耗大,并没有为用户提供设备高昂价格所应对应的“先进性价值”。

       反观日本欧美主要碳纤维厂商,他们均采用自主工艺技术、自主装备技术、设备厂家量身定制的模式。在国内,在工艺装备中下了苦功夫的企业,比如光威、中简、中复神鹰等,运营成本可控,效益也领先于其他企业。行业发展历史表明只有自己掌握了工艺及装备技术,才可能发展出有国际竞争优势的碳纤维产业。

       攻克碳纤维装备的本土化,通常会经历几个阶段

       初级阶段是仿制进口设备,价格大幅度降低,实践证明,这个对于碳纤维企业的意义并不大,因为设备的使用成本远远大于设备价格,模仿只是“照猫画虎”的过程,达不到进口设备的性能与品质;另一方面,能上碳纤维项目的企业都不差钱,决策者有花钱买安全、买免责的思想。

       中级阶段是逐步熟悉了碳纤维的制备工艺与操作要求,根据用户的工艺,对设备做出局部创新。由于欧美日本碳纤维巨头对工艺技术的严格保密,这些国外的装备厂家对工艺的掌握也是“一知半解”,反而,他们从与中国碳纤维厂家打交道中,学到了更多的工艺知识与经验,以改善他们的装备。这个过程中,“工艺革新装备”的意义非凡,这个过程,很多装备的设计更多是经验的范畴。要么有工艺及装备经验丰富的专家指导,要么花大量时间与资本金积累经验。这个阶段,中国碳纤维用户面临着“大量时间与资本金”的困境,进口设备相对是个捷径,进口设备更多的实战机会,与国产设备的技术优势更明显。众多国内装备企业举步维艰,逐步退出了碳纤维行业。

       高级阶段是碳纤维生产商在工艺上做出重大创新,与装备厂家紧密配合,为这个特定的工艺量身定制装备。这其中,工艺是主帅,装备是先锋,装备厂家与工艺首先要有共同语言,同时还需要有广博的装备知识与经验,去设计工艺所需要的反应条件。同时还要有强烈的成本意识,用简洁的手段去实现同样的功能。

       “弯道超车”与走捷径,最终会让行业付出代价。当因为许可证延迟而工程项目受阻时;当工艺革新,面对昂贵的进口设备不敢改动时;当进口设备出了故障、心急如焚地等着外商来处理时。无数“高大上”碳纤维企业的惨痛教训说明:真技术不是花钱能买来的,它需要长期、持续的积累过程,即使是国际一流专家的支持,也不能去掉这个积累过程,只是加速积累过程而已。一步一个脚印,像“傻子”一样坚守与积累的国产装备公司,我们相信会得到丰厚的回报。

       碳纤维产业的数十家的经验证明:对于高科技产业或复杂技术产业,妄图通过进口全套装备就能挣资本的模式是行不通的,这是简单制造业或成熟制造业或可完成的。碳纤维不光是性能与品质的竞争,还有成本的竞争,装备折旧与能耗是碳纤维产业名列前三的重大成本,这与装备均有直接的关系。一些企业在决定进口成套设备时,既没有进入超额利润特殊市场的机遇,又没有创新的超高性能纤维产品,这类企业,在决策时,就已经被判了死刑。

       一切危险都伴随着机遇,在国际环境恶化的条件下,我们没有更多的选择,加大力度促进碳纤维重大短板装备的国产化,经过3-5年的积累,经过数条生产线的验证与经验积累,不光可以为中国碳纤维企业的后续发展提供有力的装备保证,还能培养出几家优秀的装备企业,这显然是一件幸事。

       中国碳纤维产业的走向

       从本市场报告的诸多数据,我们可以看到碳纤维产业正在腾飞的影子,也看到了碳纤维产业重新洗牌的危与机。如同当年数码相机清除了胶卷产业,智能手机快速毁灭了传统手机,市场与技术,对这个洗牌的作用孰重孰轻?或许是交织起来的巨大能量。碳纤维产业也有类似的可能。

       从碳纤维的发展历史,尤其是经典的市场:航空航天与体育器材,基本是不温不火,稳步发展的,在波音787与空客350出现之前,碳纤维产业也低迷了不少年,两个大用户出来后,碳纤维价格曾经一飞冲天,是现在市场价格的5-10倍。今天,我们可以肯定地讲:碳纤维的价格不可能再有大幅度增长的可能,因为丙烯腈价格或短暂的市场供给,小幅涨价是正常的,但总体的趋势:价格一路下行,是不可阻挡的趋势。

       早些年,在国内,碳纤维用量超过100吨的复合材料,是大用户,接近1000吨的是巨大用户,国际上也如此。除了波音与空客,上千吨的客户微乎其微。这几年,通过早期的积累,利用拉挤板粘接新工艺,VESTAS迅速成为世界最大碳纤维用户。从国内的情况看,VESTAS的碳纤维拉挤板的供应商,光威复材,江苏澳盛,基本是跳跃式发展,短短2-3年,已经成为数千吨的大用户,可以猜测:这两家公司已经不满足千吨用户的现状,目标是尽快成为万吨级用户。这些变化之巨大,是半个世纪碳纤维的发展难以想象的。

       十多年前,中国碳纤维工业初期,一些企业,打出万吨级的目标,行内人士只是把这个当口号,喊口号的人也感觉牛吹大了点。今天,作为一直在自由市场打拼出来的中复神鹰,宣布了20,000吨的扩产计划,光威据说准备在内蒙建设10,000吨碳纤维。整个市场并不觉得惊讶,很正常。两家严肃认真的企业,是应该发展到这个阶段了。

       东丽旗下的ZOLTEK,近几年不停地扩大在墨西哥与匈牙利的大丝束产能,从2017年宣布,到2020,在ZOLTEK发展了近三十年的15,000吨的基础上新增了10,000吨。而这个10,000吨的扩产只用短短三年时间,这在碳纤维历史上也是第一次。

       国内外的巨大变化:无论是市场应用,还是产业本身,正在孕育着一个深刻的变革,碳纤维与工业应用正在高度结合并孕育巨大的能量,这个能量将会对碳纤维产业及该工业产生革命性变革,或洗牌的效应。这个效应对中国会产生怎样的变化呢?

       对于中国碳纤维产业,这个能量会带来如下可能的变化:

       A. 碳纤维产能排名的激烈变化,面对工业应用的碳纤维厂家会迅速成为排名靠前的企业。传统排在前列的企业,很快会掉队;
       B. 行业都会迅速集中,除了受航空航天市场庇护的企业,其他中小产能的企业会倒闭、出局;
       C. 在3-5年内,至少诞生5家万吨级碳纤维企业;
       D. 这些碳纤维巨头不再需要强大的营销团队,以大用户销售为主,小客户需上门求货;
       E. 具有强大腈纶基础的企业,只要自己不出大错,会迅速成为行业的王者;
       F. 产业链会有更清晰的分工与合作,比如原丝与碳化、预浸料、中间制品,各链条企业集中独特优势,争先做大为首要任务,不再做产业链整合。
       G. 产业链之间的战略联盟。产业链中的其他企业,既无独到技术,又无战略联盟保护的,一定倒闭出局。

       对于与碳纤维结合的工业应用部门,我们不敢揣测,但我们可以肯定地是:这些工业应用单位会严重意识到碳纤维这个材料的战略意义,感受到这个战略是可能决定自身产业生死命运的。当意识到这个意义,他们会与碳纤维企业主动结成战略联盟,以获得碳纤维优先或较低价的供应的权利。同时可以预测地是:一旦碳纤维成为该工业部门的标准,而没有提前做战略布局的企业,很可能会在3-5年,从这个行业出局。历史总会重演:当年的柯达胶卷与诺基亚,几乎在如日中天的状态下倒下的。

       我们需要走自己的发展道路

       近些年,碳纤维行业有一个可喜的变化:大家不是特别关心日本碳纤维企业怎样了,美国碳纤维企业有什么新技术或新发展了。更多的关注是,怎么把自己的企业做好,做出特色来。有三个方面原因:第一,随着专业知识与经验越多,对国际大厂的传言有了平和的心态,这个领域没有“神仙”,都是凡人,他们的成功故事我们也可能实现;第二,别人家的孩子始终是别人的,我们需要是培养自己的孩子,碳纤维领域有足够大的市场应用空间,有足够多的技术变革、甚至洗牌的可能。只要做好产品品质与成本,我们就能获取很好的回报。第三,碳纤维领域中,“超英赶美”和“放卫星”故事也越来越少了,偶尔有报道,也没法形成热点了。碳纤维产业自身及社会对碳纤维的认识,均在走向平静与思想成熟的路上。

       平静与思想成熟来自于多年深耕产业的自信,思想成熟是既不“妄自尊大”,也不“妄自菲薄”。成熟思想是开拓创新的基础,跟随了世界碳纤维巨头数十年,今天,我们有基础去探索我们自己的发展道路。

       首先在碳纤维的应用领域,当前,全球碳纤维最高附加值的市场是航空航天军工市场,中国的这个领域的应用量还有待提升,目前还只是个小几百吨的市场,与美国及欧洲上万吨的市场不能比拟。但是,我们的体育器材是占世界80-90%的份额;我们风电生产与市场,基本占世界半壁江山;我们的高铁及其他轨道交通,经过近10年火箭式发展速度,生产与市场基本占世界的60%的份额;新能源汽车,中国也是世界发展最快的国家…….

       就以风电行业为例,2018年,VESTAS占世界陆上风电份额的22%,消耗碳纤维大约22,000吨。中国生产占全球的50%左右,简单估算,如果中国企业也效仿VESTAS,开始批量使用碳纤维,中国起码可以贡献50,000吨的新增市场。而通过数十年的应用积累,2018年的中国碳纤维需求仅为31,000吨。中国所有的风电叶片企业,均公认碳纤维梁帽的技术优势,唯一问题是:碳纤维成本高,复合材料成型工艺成本高。

       中国是否有条件解决碳纤维及复合材料的成本问题呢?不光有,而且还可能比国际风电巨头目前的方案更低。首先,我们的基于腈纶大工业的原丝是有国际竞争优势的;其次,随着我们对碳化技术的熟悉与创新,完全有可能开发出全新的低成本碳化技术;中国有能源丰富及成本低廉的西北腹地;中国的复合材料工业有相当的基础,从业的学术技术人员是全球最多;树脂的生产与成本也无短板,复合材料的设备开发也有基础。我们缺什么呢?我们风电叶片的自主设计能力需要增强,材料与结构是可以相互弥补的;要鼓励风电企业的创新和创新风险的免责;要理解碳纤维行业规模降低成本与提升品质的规律,与碳纤维企业一道进入良性循环。当年,VESTAS与ZOLTEK合作做碳纤维预浸料之初,据当年参与预浸料的国外朋友回忆,从来没有见过如此低劣品质的碳纤维,最终,他们做出了可用于风电的预浸料。在风电巨大合同的支撑之下,ZOLTEK提升了规模,降低了成本,还提升了品质,成为现在风电叶片的设计标准。

       从碳纤维在风电梁帽的工艺看,最早是预浸料,后来发展成厚重织物的整体灌注,几年前,VESTAS 采用了拉挤板,用灌注工艺胶结拉挤板成为梁帽。成为目前性能最优、成本较低的主导工艺。这些均是发展过程,碳纤维风电梁帽的复材成型技术不会停滞,依然会飞速发展,毫无疑问,存在着比拉挤板粘接更优、成本更低的工艺技术,有待相关技术人员去研发。新的工艺技术是什么,我们不能预测,但有几个特点是可以预计的:

       A. 碳纤维厂与叶片厂的直接对接,集成整合中间环节;
       B. 碳纤维成型风电梁帽的成型时间更快,碳纤维零损耗;
       C. 纤维的直线度接近于拉挤板,保持高的力学性能;
       D. 消除粘接的缺陷隐患,一体化成型;
       E. 需要风电专用碳纤维,而非从现有的碳纤维中选用。无论是叶片的负荷特点,还是巨型叶片的大规模、高效率成型。
       F. 成型工艺的高度机械化与自动化,降低人工成本;
       G. 整个碳樑的成本有望在现有碳樑基础上降低30-50%。

       上述的思路,也可应用在对碳纤维有巨大需求潜力的其他应用领域,如氢气瓶、轨道交通、新能源汽车、建筑补强、体育器材等。如此之下,碳纤维、复合材料及应用形成良性互动;如此之下,碳纤维产业才可能在自己创造的应用生态环境中、去创新创造,为全球产业奉献价值;如此之下,才能打破僵局,把现有的产业放大十倍、百倍、千倍….. 这才是我们梦想中的碳纤维产业,这才匹配这个“二十一世纪人类发明的最伟大的材料”的身份,这才是“一代材料,一代制造”的真实内涵,这才是“中国制造”到“中国创造”的应有路径!


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