前言

    碳纖維是一種高強度、高模量的高性能纖維材料，碳纖維密度不到鋼的1/4、強度是鋼的5-7倍，廣泛應用于航空航天、能源裝備、交通運輸、體育休閑等領域。經過多年的研發和約十年的產業化建設，我國建立起了自己的碳纖維技術體系和較完整的碳纖維產業，初步形成了產業化的碳纖維研發與生產平臺，逐步打破了日、美長期的技術封鎖和市場壟斷局面。隨著國內碳纖維應用領域的擴大，碳纖維的市場需求急劇增加，碳纖維產業日趨成熟。

    一、碳纖維行業概述

    1、碳纖維行業定義及分類

    （1）行業定義碳纖維是一種高強度、高模量的高性能纖維材料，含碳量90%以上，碳以外的主要元素是氮。作為一種性能優異的戰略性新材料，碳纖維密度不到鋼的1/4、強度是鋼的5-7倍，廣泛應用于航空航天、能源裝備、交通運輸、體育休閑等領域。目前市場銷售的90%以上的碳纖維，是以聚丙烯腈（PAN）纖維為原料制成的聚丙烯腈基碳纖維。

    圖表：碳纖維與常用材料的力學性能對比

    資料來源：賽瑞研究

    （2）行業分類

    碳纖維可以按照原絲類型、制造方法、性能等不同維度進行分類，具體分類方式大致有以下幾種：

    按照原絲類型分類：聚丙烯腈（PAN）基；瀝青基（各向同性、中間相）；粘膠基（纖維素基、人造絲基）。

圖表：不同原絲碳纖維對比

    按照制造條件和方法分類：碳纖維（800-1600℃）；石墨纖維（2000-3000℃）；活性碳纖維；氣相生長碳纖維。

    按力學性能分類：高強型（GQ）、高強中模型（QZ）、高模型（GM）、高強高模型（QM）。碳纖維在應用時多是作為增強材料而利用其優良的力學性能，因此使用中更多的是按其力學性能分類。

    按絲束大小分類：碳纖維可劃分為小絲束和大絲束，小絲束碳纖維初期以1K、3K、6K為主，逐漸發展為12K和24K，主要應用于國防軍工等高科技領域，以及體育休閑用品，如飛機、導彈、火箭、衛星和漁具、高爾夫球桿、網球拍等。

    通常將48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括48K、60K、80K等，主要應用于工業領域，包括：紡織、醫藥衛生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等。

    2、碳纖維行業產業鏈分析

    完整的碳纖維產業鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程。碳纖維產業鏈上游主要以石油化工行業為主，通過原油煉制、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈；碳纖維企業通過對以丙烯腈為主的原材料進行聚合反應生成聚丙烯腈，再以其紡絲獲得聚丙烯腈原絲，對原絲進行預氧化、碳化等工藝制得碳纖維。碳纖維經與樹脂、陶瓷等材料結合，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品。碳纖維下游應用領域廣闊，需求持續增長，碳纖維復合材料被廣泛應用于航空航天、體育休閑、汽車、風電等領域，國內進口替代迫切。

    圖表：碳纖維行業產業鏈

資料來源：賽瑞研究整理

    3、碳纖維行業管理體制及相關政策法規情況

    碳纖維行業系化學纖維制造業，主管部門為工信部原材料工業司；行業自律機構為中國化纖工業協會，主要負責產業及市場研究。

    碳纖維作為一種戰略性新材料，是國防軍工、航空航天領域重要材料，國家必須發展自有技術。自2000年至今，國家密集出臺多項產業政策支持碳纖維產業的發展。發改委、科技部、工信部等部門均加大了支持力度。

    圖表：碳纖維行業重點政策匯總

    資料來源：賽瑞研究整理

   二、碳纖維行業市場發展概況

    1、全球碳纖維行業市場發展分析

    碳纖維制備技術發源于日本，經過漫長的技術改進和市場培育，日本、美國實現了對碳纖維核心技術和產業的壟斷。20世紀八九十年代，波音公司對碳纖維的需求帶動了日本東麗公司的大發展。20世紀90年代，美國國防發展對關鍵材料碳纖維國產化的要求推動了美國赫氏公司的大發展。日本東麗公司長期占據世界碳纖維行業的龍頭地位。多年來，日本的東麗、東邦和三菱麗陽三家企業碳纖維產能最大，從標準模量、中模量到高模量，產品的力學性能品級齊全，品種規格豐富，產品設計緊緊圍繞應用領域，成為引領世界碳纖維發展的“三駕馬車”。目前全球碳纖維產量約70%產業被日本控制，市場被日本、美國和歐盟控制（80%左右）。

    截至2016年底全球碳纖維總產能達14.2萬噸，碳纖維產量達8.4萬噸。

    圖表：全球碳纖維產業產能及產量情況

資料來源：賽瑞研究

    2、中國碳纖維行業市場發展分析

    長期以來，日本、美國等發達國家在碳纖維高端產品、技術裝備等方面對我國進行封鎖或限制性管理。自20世紀60年代以來，我國對碳纖維技術進行了積極的探索，但產業化進程十分緩慢；進入21世紀，我國碳纖維行業取得了一系列重大突破，打破了國外的技術封鎖，建立了國產化主流技術，初步建立起技術研發、工程化研究和產業化生產的行業格局。

    近年來中國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業重點扶持的新產品，成為國內新材料行業研發的熱點。為全面掌握碳纖維核心技術，國內企業注重自主創新，某些關鍵設備的研發已取得突破性成果，而且原材料供應充足。我國碳纖維產業技術特點十分明顯，技術多元化越來越受到重視。

    目前國內大小碳纖維生產企業達40多家，2010至2016年期間，我國碳纖維產能從0.64萬噸增至2.38萬噸，增長了3倍多，年均增長率超過17.5%。2016年國內碳纖維產量達0.39萬噸，由于目前中國碳纖維生產企業面臨生產越多虧損越大的局面，大多只能減產甚至停產，因而造成中國碳纖維實際產量大大低于設計產能。

    圖表：我國碳纖維產業產能及產量情況

    資料來源：賽瑞研究

    三、碳纖維行業競爭格局分析

    目前，全球碳纖維市場被日本東麗、日本東邦、日本三菱麗陽及美國赫克塞爾等少數幾個公司所壟斷，日本東麗和美國赫克塞爾是全球經營最為成功的碳纖維生產企業。

    我國碳纖維行業目前仍處于初級階段，由于碳纖維行業涉及精餾純化、高分子合成、化纖紡制、高溫處理、表面處理及界面科學等多學科交叉，且精密制造的工藝門檻甚高，掌握高性能碳纖維研發核心技術并能夠實現穩定、成本可控的規模化生產的企業較少，絕大多數企業不能滿足航空航天等高端產業的規模化應用需求，主要圍繞體育休閑等低端領域；在高性能碳纖維研發生產方面，國內部分碳纖維企業基本實現T700級、T800級碳纖維技術突破，但穩定性、產品離散度等指標與國外優勢企業相比存在一定差距。

    四、碳纖維行業發展趨勢分析

    1、碳纖維研制和產業化建設將進一步加快

    經過多年的研發和約十年的產業化建設，我國建立起了自己的碳纖維技術體系和較完整的碳纖維產業，初步形成了產業化的碳纖維研發與生產平臺，建立了針對國產高性能碳纖維的應用評價、復合材料制備與應用體系。國內碳纖維制造已開始逐步打破了日、美長期的技術封鎖和市場壟斷局面。未來幾年，在國家政策的強力支持及國內碳纖維規模化發展推動下，我國碳纖維的產業化進程將進一步加快，進一步打破國外產品和技術壟斷。

    2、碳纖維產業將加速進口替代

    總體來看，國內T300級和T700級碳纖維產品質量已達到國外同類產品水平，在航天航空、國防軍工、體育休閑等領域部分替代進口。但是國內碳纖維行業對外依存度依然非常高，進口產品占整個市場銷量的80%以上，高端產品市場甚至達到95%。國內政策已經明確提出到2020年，我國碳纖維技術創新、產業化能力和綜合競爭能力達到國際水平，國家政策鼓勵進口替代的意圖非常明確，隨著國內碳纖維產業鏈的不斷成熟，國內碳纖維必將加速進口替代進程。

    3、應用領域不斷擴大，工業消費占比逐步上升

    碳纖維除了用于航天航空和風電、汽車、體育用品及國防領域等主要領域外，在軌道交通、電力輸送、海洋工程、建筑補強、石油開采、壓力容器等領域的需求潛力同樣可觀。從全球碳纖維應用來看，工業領域的應用仍占主流，我國受限于產品技術水平難以滿足規模生產高端碳纖維，體育休閑領域占據了大部分市場。目前國內體育休閑市場已經逐漸飽和，未來幾年，隨著碳纖維生產技術的進步及工業應用領域的拓展，工業領域的占比將逐步擴大，預計到2020年將超過60%。

    4、低端產品競爭加劇，行業開始走向整合

    國產碳纖維整體性能、質量與國際先進國家相比存在較大差距，產品又都集中于低端產品，纖維應用技術服務能力差，產品市場接受程度不高。大多數碳纖維企業并沒有完全掌握工藝技術和設備性能，造成產品質量穩定性差，且產品同質化非常嚴重。初步統計的國內16家具備原絲和碳纖維產業鏈的企業中，有13家采用了DMSO紡絲工藝路線。所有的碳纖維企業都以生產高強型T300級和T700級以及高強中模型T800級碳纖維為主，產品又都集中在3K、6K、12K、24K，而24K以上的大絲束品種基本沒有生產。

    隨著龍頭企業規模化生產能力逐漸形成，加上日本企業在低端產品市場對于價格的刻意打壓，低端產品的利潤空念將會被進一步壓縮，缺乏核心競爭優勢和技術的中小企業將面臨更大的生存壓力，行業整合將加速到來。

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責任編輯：王元

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