中国大丝束碳纤维行业发展现状分析及市场趋势研判报告

中国大丝束碳纤维行业发展现状分析及市场趋势研判报告 编制：智研咨询 CONTENT 01 血·录 PART01 大丝束碳纤维行业相关概述 最全面的产业分析·可预见的行业趋势 ●1.1定义 ⚫ >大丝束碳纤维通常指24K以上碳纤维 碳纤维被誉为材料中的“黑色黄金”，是一种丝状碳素材料，由聚丙烯睛（或沥青、粘胶）等有机母体纤维采用高温分解法在1000摄民度以上高温的情性气体下碳化（基结果是去除碳以外绝大多数元素】制成，直径5-10微来，是一种含碱量高达90%以上的无机高分子纤维。 碳纤维按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束、小丝束碳纤维初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K，主要应用于国防车工等高科技领域，以及体育休闲用品，如飞机、导弹、火箭、卫星和渔具、高尔夫球杆、网球拍等：大丝束碳纤维通常指24K以上碳纤维，包括24K、48K、60K、80K等，主要应用干工业领域，包括纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等 ⚫●1.2行业标准 国内第一个关于大丝束碳纤维的产品标准 2023年8月，由中国材料与试验标准化委员会建筑材料领域玻璃纤维及碳纤维标准化技术委员会（CSTM/FC03/TC10）归口，中关村材料试验技术联盟组织编制的T/CSTM00882一2023《工业级聚丙烯睛基大丝束碳纤维纱》团体标准在全国团体标准信息平台正式上线发布，这是国内第一个关于大丝束碳纤维的产品标准，于2023年10月了日起正式实施，各项标准如下： ⚫·1.3生产工艺 原丝制备以高强高模PAN基为主攻方向 碳纤维原丝（carbonfiberprecursor），又称碳纤维前驱体，是生产碳纤维的聚合物原料，主要分为聚丙烯睛（PAN）基、沥青基、黏胶基三类。PAN基原丝需经纺丝、预氧化和碳化制成，其制备涉及湿法/干湿法纺丝工艺，包含喷丝凝固水洗、牵伸等工序。沥青基原丝以石油或煤沥青为原料通过熔喷/熔纺成型，黏胶基原丝采用再生纤维素工艺经湿法纺丝制成。中国碳纤维行业已建立从原丝到复合材料的完整产业链，原丝制备以高强高模PAN基为主攻方向 ●1.4成本 ⚫ ◆大丝束碳纤维成本优势明显 20世纪90年代中期以前，由于大丝束碳纤维的拉伸强度始终何在2000MPa，比强度较低，因此没有大规模应用，20世纪90年代中后期，大丝束碳纤维技术取得重大突破，不但拉伸强度达到并超过3600以Pa，而且成本得到了降低。同时，在制备大丝束碳纤维预浸料方面在也取得了重大突破 聚丙烯睛大丝束碳纤维是碳纤维发展的重点方向之一，同时也是碳纤维厂家降本增效、拓宽碳纤维应用的主要途径相提升，其成本仅为丝束碳纤维的20%左右。 ⚫·1.5行业壁垒 ◆大丝束碳纤维制造追求的是“高性能”与“低成本”的极致平衡 大丝束碳纤维的技术壁垒绝非简单的“把丝束做粗”，而是一系列从基础理论到工程化放大的高难度挑战。其技术壁垒甚至在某些方面比丝束更高，因为它追求的是“高性能”与“低成本”的极致平衡， 以吉林碳谷、上海石化为代表的中国企业，已经在原丝和碳化环节实现了重大突破，打破了国际垄断但未来的竞争将集中在更低的成本、更高的效率、更优的品控和更深入的下游合作上，这些仍然是需要持续攻克的技术高地。 太丝束碳纤维行业壁萃 PART02 大丝束碳纤维行业发展环境分析 最全面的产业分析·可预见的行业趋势 ⚫●21政策环境政策推动产品技术创新与质量提升 近年来，国务院、工信部等多部门都陆续印发了支持碳纤维行业的发展政策，内容着力于碳纤维行业先进技术创新与突 ⚫●21政策环境 >政策推动产品技术创新与质量提升 ⚫●21政策环境 多个省份出台政策积极推动碳纤维产业发展 国内多个省份积极推动碳纤维产业发展，并出台了相应的支持政策，各地推动碳纤维产业发展的措施主要集中在技术创新与突破、产业链完善与集聚、市场应用与推广、要素保障与支持等方面。 ⚫●2.2经济环境 》海上风电叶片大型化趋势拉动大丝束需求增长 未来五年全球风电新增装机大部分来自海上风电，海上风机单机容量超过15MW，叶片超过120米：叶片大型化是提高发电效率、降低度电成本的必然选择，海上风电叶片大型化趋势明确，是拉动大丝束需求的最核心引擎。 2022年，风电叶片碳纤维用量高达3.47万吨，根据预测，2030年可达19.5万吨以上： ⚫●2,2经济环境 ◆V型储氢瓶需求扩容，大丝束碳纤维行业受益 V型高压储氢瓶是以塑料材质作为高压储氢容器内胆、外层用碳纤维缠绕包覆、固定在道路车辆上用作燃料箱的可重复充装气瓶、主要由复合塑料内衬、金属接头、碳纤维缠绕层、外保护层及密封结构组成，基中复合塑料用作气体密封，碳纤维承担载荷功能。 与川型储氧瓶相比，IV型瓶的碳纤维用量多出10%，70MPa储氧瓶碳纤维用量比35MPa多10%，重卡一般需费6-8支储氢瓶，乘用车需要2-3支储氢瓶，在高续航里程大容积要求下，储氧瓶过渡到了0MPaIV型瓶意味若更大的碳纤维用量, 燃料电池汽车发展带动型储氢瓶需求，为大丝束碳纤维行业扩容与升级提供子发展机遇。大丝束纤维作为V型储氢瓶关键材料，行业发展前景广阔。 ⚫●2.3技术环境 ◆已从“技术追赶”迈向“规模与体系化领先 中国大丝束碳纤维自2016年立项攻坚，2018年贯通全流程，2022年实现万吨级48K全国产化量产，2025年开启多线并行与绿电节能扩产，已从“技术追赶”迈向“规模与体系化领先”开咨询 大丝束碳纤维行业技术发展历程 2017年，中国石化上海石化联合多家科研单位，成功攻克了48K大丝束原丝产业化技术，试生产出了合格的原丝，2018年上海石化成功打通了48K大丝束碳纤维的全流程工艺，生产出第一批国产的、真正意义上的大丝束碳纤维产品。 在此期间，我国碳纤维研发主要聚焦于小丝束，以满足国防军工的迫切需求。对于大丝束碳纤维，国内几乎是技术空白和市场空白。几乎所有的大丝束碳纤维都依赖从日本东丽(Toray）、美国赫氏(Hexcel）、德国西格里（SGL)等国外巨头进口。 2022年10月10日：中国石化在上海石化建设的中国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程（一期项目正式投产。这是里程碑式的事件，标志着我国大丝束碳纤维从此迈入了规模化、商业化的新阶段。 随着全球风电、压力容器、汽车轻量化等工业领域的兴起对大丝束碳纤维的需求开始显现并快速增长：国家通过*973、“863”等计划持续支持碳纤维技术的研发。 2016-2018年(突破与产业化期) 21世纪之前(空白与探索期) 2019年－至今（规模化与成熟期） 2005年-2015年（萌芽与起步期） ⚫·2.3技术环境 ◆大丝束碳纤维专利申请主体多元化 从专利方面看，我国大丝束碳纤维专利申请主体涵盖了企业（如中车成型科技（青岛）有限公司、张家港市港鹰实业有限公司等）、高校及研究院（郑州大学、常州工学院、北京化工大学常州先进材料研究院等）、实验室（天自山实验室等多种类型 PART03 全球大丝束碳纤维行业发展现状分析 最全面的产业分析·可预见的行业趋势 ⚫●3.1发展历程 经历数十年的技术演进 全球大丝束碳纤维（48K+）行业经历e“技术奠基一性能与成本突破一规模替代一应用跃迁一周期与分化”的演进：20世纪70年代末由Courtaulds率先研发；90年代中后期强度突破至3.6GPa+并降本，在体育休闲开启构分化期。 全球大丝束碳纤维行业关键阶段与里程碑 ⚫●3.2市场需求 》市场需求持续扩容 2024年全球大丝束碳纤维需求量约4.86万吨，市场规模约8.1亿美元。全球大丝束碳纤维（48K+）需求中期呈“稳健上行、结构分化”：风电叶片大型化与氢能压力容器是主要增长引擎，工业与基础设施应用稳步提升，短期受装机节奏、成本与替代材料竞争影响，供给侧扩产带来阶段性价格与交付波动，整体需求仍受“降本+平台化+区域化供给”支撑而保持景气。预计到2031年全球大丝束碳纤维市场规模将增至19.6亿美元。 ⚫●3.3竞争格局 >竞争呈“一超＋多强＋追赶者”格局 全球大丝束碳纤维竞争呈“一超+多强+追赶者”格局：东丽（含卓尔泰克）稳居第一梯队；Hexcel、SGL、三菱化学吉林化纤了吉林碳谷、中复神鹰、台湾塑胶工业、陶底阿克苏为第二梯队；宝武碳业、兰州蓝星、新创碳谷、恒神股份等为第三梯队 在大丝束碳纤维总产能中，除了日本东丽公司以3.5万吨/年总产能遥遥领先以外，日本三菱、日本帝人、德国SGL、美国Hexce[等公司产能均处于数千吨级别、但是这几家公司产能也是经过短则二三十年、长则半个世纪（东丽公司）的发展形成的，技术成熟，市场认可度较高 ⚫·3.4重点企业H 》日本东丽：全球最大的碳纤维生产商 东丽株式会社成立于1926年，是一家世界知名的综合型化学企业，不断通过化学（Chemistrv）的力量进行革新和创造(Innovation）力求改变世界，目前，东丽在全世界拥有280家关联公司，在全球范围内开展若纤维、功能性化工产品、碳纤维复合材料、生命科学、环境和工程等多个领域的相关事业。 2023财年，东丽公司碳纤维业务板块因新冠疫情带来的特殊需求消退导致体育用品需求下降、风机叶片需求暂时性菱缩以及压力容器等领域库存调整等因素而增长停滞。2024年后，市场景气程度回升叠加公司经营管理得当，业绩水平回升。东丽集团预计2025财年在碳纤维业务版块实现两位数增长 ⚫ ⚫●3.4重点企业 >SGLCarbon：大丝束碳纤维业务受需求菱靡影响承压 西格里集团创建干1992年，由德国slGRl集团与美国大湖碳素（GreatLakesCarbon）集团合并而成：西格里集团是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一：拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整业务链，在开发和制造碳基材料和产品方面拥有100多年的经验：根据公司公告，2024年公司碳纤维业务收入210亿欧元，较2023年下降6.71%；碳纤维业务收入占公司总营业收入比重由2023年的20.65%微降至20.44%、SGLCarb0n是全球领先的大丝束碳纤维生产商，近两三年受全球风电叶片用碳纤维市场菱缩，国外大丝束碳纤维业绩持续著靡，公司碳纤维业绩有所下行: ⚫●3.4重点企业 >美国Hexcel：下游需求拉动，业绩稳健增长 赫HeXow碳纤维用干特定增强材料与复合材料领域。该纤维可编织成碳纤维织物，作为增强体与树脂基体结合：用于生产预浸料复合材料（称为"prepregs"）碳纤维还应用于纤维缠绕工艺制造复合材料成品部件关键产品应用涵盖商用及军用飞机与旋翼机结构件、喷气发动机风扇叶片与机匣、太空运载火箭以及休闲娱乐装备和工业设备等其他特定应用领域： 美国Hexcel公司成立于1948年，是一家复合材料和飞机碳纤维制造商，是先进复合材料及技术的全球领导者 赫氏2024年财务业绩稳健：实现销售额19.03亿美元，较2023年增长6.4%。商用航空领域销售额同比增长近12%：主要受益于商用项目产量提升。太空与防务业务销售额同比增长4.69%，主要推动力来自F-35战斗机和CH-53K重型直升机等项目 2024年3月，美国Hexcel公司推出了一种新型HexTow*连续碳纤维24K规格的IM9型产品，主体性能为：拉伸强度6300MPa、拉伸模量286GPa、断裂伸长率1.9% PART04 中国大丝束碳纤维行业发展现状分析 最全面的产业分析·可预见的行业趋势 ⚫●4.1工艺路线 “PAN基湿法纺丝+碳化”’是国内大丝束碳纤维主流工艺路线 国内大丝束碳纤维的技术工艺路线清晰，即PAN基湿法纺丝+碳化的主流路径，基成功不在于发明了新的路线，而在于攻克了大规模工业化生产的工程难题，实现了从“能生产”到“能稳定、低成本、大规模生产”的跨越、目前，中国已经掌握了全球领先的大丝束碳纤维全产业链核心技术，并正在向更高效、更低成本、更专用化的方向持续演进。 中国大丝束碳纤维国内技术路