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中美碳纖維復合材料市場應用對比我國強在這些領(lǐng)域……

2020-02-25 12:06:27 作者：本網(wǎng)整理來源：碳纖維生產(chǎn)技術(shù)、新材料在線分享至：

全球碳纖維最重要的市場為風電葉片，國內(nèi)風電葉片碳纖維需求規(guī)模達到全球的32%。國內(nèi)最重要的碳纖維市場為體育休閑等民用領(lǐng)域，國內(nèi)體育休閑碳纖維需求規(guī)模的94%，電子電氣、混配模成型亦占到全球細分領(lǐng)域的50%以上。

航空航天：軍機、民機碳纖維滲透率提升

現(xiàn)代碳纖維材料始于軍用，目前航空航天為重要應用領(lǐng)域。碳纖維復合材料是大型整體化結(jié)構(gòu)的理想材料。與常規(guī)材料相比，碳纖維復合材料可使飛機減重20%-40%，并有能力克服金屬材料容易出現(xiàn)疲勞和被腐蝕的缺點，增強了飛機的耐用性；復合材料的良好成型性可以使結(jié)構(gòu)設計成本和制造成本大幅度降低。在軍用航空領(lǐng)域得到了廣泛應用和快速發(fā)展，碳纖維復材滲透率不斷上升。

軍用單機碳纖維滲透率不斷提升。美國由于碳纖維行業(yè)起步早、技術(shù)水平較高，目前軍機應用碳纖維比例都處于較高水平。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，以美國F-22和F-35為代表的第四代戰(zhàn)斗機上碳纖維復合材料用量就分別達到了24%和36%，美國新型軍用運輸機ACCA整個飛機機體復合材料比例甚至高達65%，整機減重甚至可達25%以上。而我國現(xiàn)役的第三代戰(zhàn)斗機碳纖維占比與第四代戰(zhàn)機30%的平均碳纖維用量仍有較大差距，我軍碳纖維單機比例仍有巨大提升空間。隨著軍機的更新?lián)Q代，中國軍機碳纖維復材使用比例也逐漸提升，殲20碳纖維復材比例就已經(jīng)從殲11的10%提升到了27%。

軍機向三代、四代為主體轉(zhuǎn)變，帶動碳纖維復材新增長。據(jù)《Worldairforce2019》的數(shù)據(jù)，2018年全球軍用飛機總數(shù)約為53953架，其中美國在役軍用飛機機隊13398架，占同期全球軍機總量的24.83%，排名第一；中國軍用飛機3187架，占同期全球軍機總量的5.91%，較去年同期增長151架，排名第三。其中，我國目前戰(zhàn)斗機數(shù)量為美國同期的一半左右，運輸機、加油機、直升機、教練機等軍機數(shù)量都遠遠落后于美國，且約半數(shù)的軍用飛機機型較為落后，服役時間長久，面臨退役，裝備建設急需提速。未來我國將逐漸淘汰二代機，以三代機為主體向四代機轉(zhuǎn)變，形成以三代、四代戰(zhàn)斗機為主的新一代空戰(zhàn)力量，新機的交付為軍用飛機制造業(yè)帶來了機遇，也將拉動對高端碳纖維復合材料的需求。隨著軍機批產(chǎn)上量，以及單機碳纖維比例的逐步提升，對國產(chǎn)碳纖維的需求也將提升。

商用航空為航空航天碳纖維重要應用領(lǐng)域。航空航天碳纖維需求分布中，商用飛機需求量占比最高，對碳纖維需求驅(qū)動是巨大的。根據(jù)波音及空客的官網(wǎng)資料，2018年波音的復材飛機B787交付145架，同比增長了6.6%，而空客的復材飛機A350XWB交付了93架，同比增長19.2%，帶動18年航空航天復材的增加。除了商用飛機數(shù)量的增長，單機碳纖維使用量也在不斷增長。商用飛機既強調(diào)安全性也強調(diào)經(jīng)濟性，對結(jié)構(gòu)減重有著迫切的需求，復合材料逐漸取代金屬材料，用量也在不斷提升，應用占結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量比可達50%。根據(jù)《A350的復合材料構(gòu)件制造》，波音B787復合材料結(jié)構(gòu)重量達到全機結(jié)構(gòu)重量的50%左右，空客A350復合材料結(jié)構(gòu)重量高達52%。根據(jù)北京晚報，截至2019年10月，我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式民用飛機C919的全球訂單數(shù)量已經(jīng)超過了1000架，未來進口替代空間巨大，根據(jù)公司大絲束碳纖維產(chǎn)業(yè)化項目可行性研究報告，應用復材占比為25%左右；寬體客機C929機身中碳纖維復合材料有望超50%，從而能拉動國內(nèi)碳纖維復合材料的穩(wěn)定增長，預示著強勁的市場潛力。

全球預計到2038年機隊規(guī)模為49558架，是現(xiàn)有機隊（23893架）的2.1倍，其中增長25665架，替換19786架，保留4099架。為滿足運量增長，中國機隊規(guī)模預計到2038年機隊規(guī)模為10344架，其中雙通道飛機2420架，單通道飛機6938架，支線飛機1051架，占全球總量的21%，年均增長率居全球各地區(qū)首位。1999年-2018年中國大陸歷史交付3968架客機，預測未來20年間將交付9205架客機，占未來二十年全球交付量的20%，市場規(guī)模不斷擴大，新機交付量將帶動上游碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

國內(nèi)航空航天領(lǐng)域碳纖維仍待發(fā)展。在中國制造2025中，碳纖維被列入戰(zhàn)略材料，規(guī)劃到2020年國產(chǎn)碳纖維用量達4000噸以上，滿足大飛機技術(shù)要求，到2025年高性能碳纖維基本實現(xiàn)自主保障。隨著政府政策的支持、國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的不斷進步與產(chǎn)業(yè)鏈的完善，對標國際目前碳纖維產(chǎn)業(yè)分布，國內(nèi)在航空航天高端領(lǐng)域碳纖維有望加速發(fā)展。

風電是清潔能源，21世紀來風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快。全球累計風電裝機容量從2011年到2018年的復合增速為13.93%，新增裝機容量增速在2016年之后觸底反彈，也將保持較高增速。目前中國是全球最大的風電市場，風電市場體量大、發(fā)展快。2018年我國新增裝機容量21.14GW，占全球新增裝機容量的43%；累計裝機容量保持穩(wěn)定增長態(tài)勢，2018年達到209.5GW，占全球總裝機容量的36%。預計未來幾年中國新增裝機容量仍將保持較高規(guī)模，風電市場需求量廣闊。

風電葉片向大型化發(fā)展，帶動碳纖維復材在風電領(lǐng)域應用。中國新增風電裝機正在向大功率、大尺寸發(fā)展。根據(jù)CWEA統(tǒng)計，中國新增裝機的風電機組平均功率由2008年的1214KW平穩(wěn)增長到2018年的2.2MW。2018年新增裝機容量主流型號功率區(qū)間為2MW-2.9MW，其中2MW功率機組占比超過新增裝機容量的50%，2.1-2.9MW機組市場份額同比增長31.7%，主流型號功率不斷增加。在達到額定功率之前，等同條件下葉片長度與獲得功率成正比關(guān)系。隨著風力發(fā)電機單機功率的快速提升，風電葉片正向著大型化、輕量化的方向發(fā)展，IEA預測在2025年前后風機的風輪直徑將達到250米。隨著風電葉片尺寸的持續(xù)增大，碳纖維復合材料應用比例也將持續(xù)增加。

海外Vestas訂單不斷，國內(nèi)風電葉片需求快速增長，復合增速高達107.15%。目前，Vestas是全球以碳梁開發(fā)大功率風電葉片的最主要的客戶，在全球設有多處葉片工廠。據(jù)2019年年報，Vestas在風電訂單已達到178億元。未來幾年Vestas的碳梁需求仍將呈逐年上升趨勢。另外，除Vestas以外，國內(nèi)下游風電葉片廠家也同時快速崛起，碳纖維用量及在風電葉片中的占比均快速提升，2015至2018年，國內(nèi)風電用碳纖維用量的復合增速高達107.15%。

汽車：新能源汽車加速碳纖維應用

從全球碳纖維細分產(chǎn)業(yè)的增長來看，汽車領(lǐng)域增長較為迅速，近些年需求規(guī)模年均復合增長達到33%，工業(yè)領(lǐng)域碳纖維應用普及相對較慢。根據(jù)《2020復合材料行業(yè)市場縱覽》，中國是全球第一大汽車市場，2018年生產(chǎn)2780萬輛汽車，其中包括所有乘用車，輕型商用車，卡車，公共汽車和長途汽車。且目前汽車行業(yè)正在加速碳纖維材料在汽車上的應用。目前已有多家廠商發(fā)布相關(guān)公告，其中麥格納汽車外飾系統(tǒng)與廣汽零部件有限公司（中國廣州，GACC）組建合資公司，從2018年末開始為全球汽車制造商的跨界車生產(chǎn)熱塑性復合材料（TPC）舉升門；以及沃爾沃的新品牌電動高性能汽車公司Polestar大量采用碳纖維材料做為Polestar1的底盤架構(gòu)，成功的削減了大約230公斤的重量，Polestar1在包括引擎蓋、尾箱蓋、葉子板、車門以及整個車頂?shù)牟糠侄际褂昧颂祭w維復合材質(zhì)制作，這是沃爾沃集團當中首度有車款使用如此大量的碳纖維料件來做為車身架構(gòu)。

國內(nèi)新能源汽車銷量持續(xù)上升，碳纖維有望加速在汽車領(lǐng)域應用。相對傳統(tǒng)汽車而言，新能源汽車使用碳纖維材料比例相對更高。隨著資源與環(huán)境雙重壓力的持續(xù)增大，在政策和技術(shù)進步的驅(qū)動下，傳統(tǒng)動力系統(tǒng)將會逐漸被驅(qū)動電機、動力電池與控制器所取代。目前已有多個國家，尤其是德國等西歐發(fā)達國家已發(fā)布或提出禁售傳統(tǒng)燃油車時間表，汽車電動化已是大勢所趨。國內(nèi)處于發(fā)展初始階段的新能源汽車銷量上升迅速，從2015年的33萬到2018年的126萬銷量，CAGR大于50%，占整體汽車銷量比重迅速增加，即使在全國汽車銷量下滑的情況下新能源銷量同比仍然持續(xù)上升。至2018年，中國新能源汽車產(chǎn)量和保有量分別占汽車產(chǎn)量和保有量的4.6%和1%，需求端潛力仍待釋放，未來發(fā)展趨勢預計將持續(xù)上揚，帶動碳纖維在汽車領(lǐng)域的應用。