新華財經長春2月22日電(記者王曉林)今年吉林省政府工作報告提出,“充分發揮吉林化纖龍頭帶動作用,快速提升壯大生產規模,推動20萬噸碳纖維全產業鏈項目建設,力爭原絲碳絲產能翻番,全力打造‘中國碳谷’”。吉林化纖集團相關負責人日前向記者表示,20萬噸碳纖維全產業鏈項目將于今年年底建成投產,屆時將形成每年21萬噸碳纖維原絲、5萬噸碳纖維,以及碳纖維復合材料的生產能力,并加快釋放產能以滿足市場需求。
業內人士認為,隨著我國向“雙碳”目標邁進,新能源、裝備制造等領域將對碳纖維產生大量需求,再加上巨大的進口替代空間,我國碳纖維產業有望迎來快速發展。
“新材料之王”產銷持續增長
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度化工新材料,原料為石油煉制品丙烯腈,經碳纖維原絲碳化等工藝制成,比重不到鋼的1/4,強度卻是鋼的7倍以上,具有耐腐蝕、拉伸強度大、耐高溫等特性,被譽為“新材料之王”“黑色黃金”,主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合,成為碳纖維復合材料,可以在能源及工業領域發揮輕量化及熱場、耐磨、導熱、導電、耐腐蝕等功能作用。
正因為擁有強大的“特異功能”,碳纖維復合材料首先在極端工況中發揮了不可替代的作用,如極端力學工況下高承載、抗疲勞的直升機旋翼、海洋腐蝕工況下的沿海油氣田管道系統、高溫高速燃氣流燒蝕工況下的火箭發動機噴管、構件結構復雜的風電葉片等,都將該材料作為最佳選擇之一。
而后,碳纖維復合材料又在民用領域逐步拓展應用空間,從交通領域的大型客機、汽車、高鐵,到體育休閑領域的自行車、球拍、滑雪板等,都越來越多地出現它的身影。全球碳纖維應用總量因此連續多年保持增長,2020年受到疫情影響依然實現3%的增速,達10.69萬噸,業內估算2021年的增速將恢復至20%以上。
我國碳纖維市場近年來更是增長強勁,呈現繁榮景象。2019年產量突破萬噸,應用總量3.78萬噸;2020年在疫情影響下依然逆勢上揚,產量1.8萬噸,應用總量4.89萬噸,同比增長29%。目前,我國碳纖維應用總量年增長率連續4年超過20%,2020年國產碳纖維市場占比38%,同比上升6個百分點。
尤其是“雙碳”目標的提出,使新能源、裝備制造等領域有望大量應用碳纖維。中國化學纖維工業協會會長陳新偉認為,我國碳纖維行業已逐漸步入良性發展階段,風電、光伏、氫能等產業發展迅速,對碳纖維需求旺盛。
“‘雙碳’目標下,能源和工業兩大主要碳排放領域對新材料有較大需求。” 北京化工大學教授徐樑華表示,碳纖維復合材料在風電、光伏、核能裝備及工業輕量化等領域的廣泛應用可以發揮引領作用,發展前景廣闊。
吉林化纖產能“蓄勢待發”
碳纖維的生產技術起初一直被發達國家控制,我國從20世紀60年代開始研發碳纖維,但長期沒有企業實現規模化生產。
吉林化纖始建于1960年,原本是一家生產紡織原料的化學纖維企業,2006年通過市場調研決定研發國產碳纖維。企業憑借腈綸生產技術經驗和高校專家組成的創新團隊,通過技術改進和設備改造,在2007年生產出第一批碳纖維原絲,并在2011年實現量產,由此發展成為目前國內最大的碳纖維產業基地。
2021年4月,20萬噸碳纖維全產業鏈項目之一——吉林碳谷年產15萬噸碳纖維原絲項目啟動。吉林碳谷公司總經理張海鷗表示,在國內高速增長的碳纖維市場需求中,超過80%來自大絲束,公司自主研發的大絲束碳纖維原絲生產工藝可以降低成本、擴大產能,補充下游碳化企業原絲產能的不足,目前已占據國內90%以上的原絲流通市場。
碳纖維按纖維數量不同可分為小絲束和大絲束。據吉林化纖介紹,通常將每束碳纖維根數大于2.5萬(含)的稱為大絲束碳纖維,由于生產效率高、成本低,其更加適用于民用工業領域。目前國內外碳纖維企業生產的原絲以自用為主,市場流通量較少。
2020年,吉林碳谷的原絲銷量為2.3萬噸,張海鷗算了一筆賬:2020年國內碳纖維的應用總量為4.89萬噸,其中國產占比38%,為1.86萬噸,按通行的技術水平測算,原絲應用總量為碳纖維的2倍,也就是3.72萬噸,據此推算吉林碳谷在國內原絲的市場份額約62%。
2021年年度業績預告顯示,吉林碳谷預計凈利潤為3億至3.2億元,同比增長115.46%至129.82%,碳纖維原絲產品市場需求旺盛,產能有序釋放,主營業務收入呈現持續增長勢頭。吉林化纖披露,原絲今年1月實現產品產量4027噸,同比增長148%。
近年來,在技術和市場的雙輪驅動下,吉林化纖的碳纖維產品還針對客戶需求不斷優化生產工藝,研發生產差別化產品,實現了對航空航天、體育休閑、綠電新能源等領域的覆蓋。碳纖維1月銷量1639噸,同比增長超過10倍。
吉林化纖集團副總經理孫小君表示,無論在傳統的體育休閑、航空航天、建設補強領域,還是新興的風電、光伏、氫能領域,吉林化纖的碳纖維產品應用量都在持續增長,60%的自產原絲被用于自身碳纖維生產。
同時,吉林化纖對碳纖維的研發和制造也在向下游附加值更高的復合材料領域不斷延伸,預計將來可以消化自身一半的碳纖維產能。孫小君表示,吉林化纖的碳纖維板塊已進入成長期,實現盈利,緣于技術積累和市場前景, “十四五”期間將在全產業鏈擴大產能。
市場應用空間加速擴大
在2020年全球碳纖維應用總量中,風電、航空航天、體育休閑、汽車領域分別占比29%、15%、14%、12%,而我國的應用總量中,上述四項分別占比40.9%、3.5%、29.1%、2%。中國兵器工業集團第五三研究所總工程師魏化震分析,兩相對比,新能源發展對碳纖維產業具有舉足輕重的影響,汽車和民用航空將是我國碳纖維顯著增長的應用市場。
能源領域,風電葉片減重、光伏面板及耗材制造、氫能壓力容器、核能裝備……新能源領域對碳纖維復合材料的應用已相對普及,并不斷通過技術進步增加應用比重,將成為帶動碳纖維需求快速增長的“壓艙石”。吉林化纖集團董事長宋德武介紹,集團2021年約六成的碳纖維產能應用在風電領域,其余大部分應用在光伏、氫能領域。
汽車領域,無論是傳統燃油汽車還是新能源汽車,車身、車架、傳動軸等重要部件都迫切需要新材料減重降耗,碳纖維是其中的最佳選擇之一,國內外主流汽車廠商大量采用碳纖維復合材料的高端新車型越來越多。數據顯示,全球汽車領域2020年的碳纖維應用量為1.25萬噸,是2004年的近18倍,預計到2024年將增加到1.83萬噸。
此外,民用客機、無人機、高鐵、地鐵等“天地間”的重要交通運輸裝備,更多采用碳纖維復合材料的產品相繼問世。魏化震表示,未來低成本技術革命將極大提升交通運輸領域對碳纖維的需求。
孫小君表示,圍繞軌道交通和汽車領域的輕量化趨勢,吉林化纖將積極開展與中國中車、中國一汽等企業的合作,拓展碳纖維產品的應用領域。
宋德武認為,“雙碳”目標下,新能源、輕量化、節能降耗的發展趨勢更為強勁,預計未來三至五年,碳纖維市場需求將呈現井噴式增長。
根據長江證券測算,中國碳纖維市場將從2020年的63億元增長至2025年的164億元,到2030年將進一步增長至433億元。
同時,國內碳纖維市場2020年仍有超過60%的供給來自進口,業內人士認為,我國的碳纖維技術目前已能夠在經濟社會發展中發揮重要作用,各應用領域國產替代的空間也十分巨大。