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环球UG官网:国产碳纤维产能利用率快速提升,国产替代加速!

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近几年我国碳纤维产能大幅扩张,产能利用率快速提升,国产替代加速。


多家研究机构日前指出,近几年我国碳纤维产能大幅扩张,产能利用率快速提升,国产替代加速。碳纤维缠绕复合材料作为储氢瓶的内胆,是氢气储运领域必不可少的关键部件。当前,全国各地纷纷布局氢燃料电池汽车,车载储氢瓶需求日渐火爆,碳纤维国产化加速、技术提升将进一步降低储氢瓶成本,利好我国氢能产业可持续发展。


01


碳纤维地位之“重”


碳纤维是由聚丙烯腈等有机纤维在高温的惰性气体氛围中经氧化碳化后制成的,含碳量在90%以上的无机高分子纤维,是目前可以获得的最轻的无机材料之一。碳纤维在可量产纤维材料中性能最佳,是目前工程上可以大规模应用的比强度最高的材料,其具有优异的物理、化学性能,被称为21世纪的“黑色黄金”。


碳纤维是最重要的无机高性能纤维,这点是由其材料本性、产业技术复杂性、应用领域重要性和市场规模性等因素决定的,其首个市场化应用是1972年市售的碳纤维增强树脂钓鱼竿。此后,碳纤维应用快速向以航空航天器主结构材料为代表的高端化发展。碳纤维最主要的应用形式是作为树脂材料的增强体,所形成的碳纤维增强树脂(CFRP)具有优异的综合性能,其在航空器、轨道交通车辆、风电叶片、燃料电池等众多领域有着实际和潜在的应用。


碳纤维是现代宇航工业的物质基础,具有不可替代性。CFRP被广泛应用于导弹武器、空间平台和运载火箭等航天领域。在大型先进飞机中,CFRP被广泛用作主承力结构材料。此外,CFRP是制造大型叶片的关键材料,其可弥补玻璃纤维复合材料(GFRP)的性能不足。


对于氢能与燃料电池产业而言,碳纤维的存在直接关乎到国产化进程的速率。燃料电池气体扩散层受原料碳纤维的制约,国内市场一直严重依赖进口。另外就是储氢瓶的技术突破,高性能纤维是全缠绕纤维增强复合压力容器的主要增强体。车用高压Ш型氢气瓶(金属内胆全缠绕)的材料成本中,近70%为增强纤维,其余约30%为内胆和其他材料。


02


龙头企业加速布局


此前,因全球大宗商品价格上涨,进口压力容器用碳纤维价格也随之上扬,导致国内储氢瓶生产成本有所提高。多年来,压力容器用碳纤维技术一直由日本、美国、韩国等国垄断,但近年来随着我国龙头企业加速项目布局和技术提升,这一垄断局面正在被逐步打破。



今年以来,我国多家企业相继投产万吨级碳纤维扩产项目。8月,吉林化纤集团高产能高性能50K大丝束碳化线投产,该公司碳纤维总产能提升至3.5万吨。10月,我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在上海石化碳纤维产业基地投料开车,并生产出合格产品。


在政策机制的鼓励和支持下,全国多地开始布局碳纤维上下游产业链。9月19日,鄂尔多斯举行碳纤维全产业链生产基地项目战略合作签约仪式,通过联合上下游合作伙伴,推动10000吨/年高性能碳纤维项目落地,碳纤维产业下游布局将包括年产10万个储氢瓶生产基地、年产30000辆氢燃料重卡生产制造基地等项目,年产值将超过100亿元。


随着我国碳纤维项目持续增加,产能利用率正在不断提升。招商证券指出,近年来受下游需求拉动,我国碳纤维产能快速扩张,2021年我国碳纤维运行产能6.35万吨,同比增长 75.41%,占全球碳纤维运行产能的30.5%,产能规模位居全球首位。


03


国产化率大幅上升


企业及地方发力背后,离不开政策支持。2021年,加强碳纤维及其复合材料的研发应用被列入“十四五”规划重点发展领域;今年4月,工信部、发改委提出攻克48K以上大丝束、高强高模高延伸、T1100级、M65J级碳纤维制备技术。

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据了解,上海石化48K大丝束碳纤维产品性能媲美国外同级别产品,质量达到国际先进水平。业内普遍认为,上海石化大丝束碳纤维已从关键技术突破、工业试生产、产业化,成功走向规模化和关键装备国产化。



事实上,经过长期技术积累,我国以吉林化纤、新创碳谷、恒神股份、光威复材等为代表的国内碳纤维龙头企业正逐步打破国外技术垄断,产能规模不断扩张,产品性能堪与国际龙头比肩。数据显示,碳纤维国产化率已从2016年的18.4%提升至2021年的46.9%,国产替代趋势明显。


招商证券指出,我国国产碳纤维正处于进口替代机遇期,但值得关注的是,业内仍有不少企业仍未掌握碳纤维核心生产技术,存在工业生产稳定性差、成本高的问题,产品大多围绕低附加值领域。持续提升生产技术水平、稳质降本是实现国产碳纤维“从有到优”的关键。


业内人士表示,大丝束碳纤维用于缠绕气瓶,可使气瓶的缠绕速度提高,有效提高生产效率,降低生产成本,随着国内碳纤维技术取得重大突破,我国氢储运领域有望迎来发展新突破。


04


市场需求进一步提升


据了解,目前我国车载储氢瓶仍以35兆帕三型瓶及35兆帕四型瓶为主流产品,但业内预测国内储氢瓶市场将逐渐向三型70兆帕和四型70兆帕过渡。多家研究机构认为,随着氢燃料电池汽车市场的加速发展,储氢瓶需求将持续攀升,碳纤维用量预计将进一步上涨。


3月,国家发改委和国家能源局联合发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(下称《规划》),明确了到2025年我国氢燃料电池车保有量达到5万辆的发展目标。国盛证券指出,随着氢燃料电池汽车的大规模推广,为满足长续驶里程需求,未来车载储氢瓶规格将逐步由三型35兆帕向三型70兆帕或四型70兆帕过渡,逐步与国际技术水平接轨。


国盛证券预测,以储氢瓶平均碳纤维用量60-80千克为准,2022年氢燃料电池汽车碳纤维用量约为2534吨,2025年碳纤维用量将破万吨,2022年至2025年合计预计需耗用碳纤维5.36万吨。


国金证券指出,除氢能领域应用外,近年来随着新能源行业的发展,碳纤维在风电叶片、碳碳复材、压力容器等领域的增长迅速。2021年风电、光伏领域的碳纤维国内需求增速分别为13%、133%,预计未来4年的年增长率将分别达到19%、18%,2025年将分别达到4.59万吨、1.37万吨。


05


产业前景向好



如今,大丝束碳纤维已经赢得了政策的支持和资本的青睐,各大碳纤维企业扩产意愿明显。例如,中复神鹰西宁万吨高性能碳纤维及配套原丝项目已全线投产;光威复材包头万吨大丝束碳纤维产线预计年底开始试运行;上海石化 1.2 万吨大丝束碳纤维产线今年年中实现项目中期交工;精功科技大丝束产品已经广泛应用于汽车交通、航空航天、风力发电、医疗器材以及建筑等领域;吉林碳谷大丝束产品以25k为主,35k、50k大丝束产品也已经销售,预计今年年底,企业柔性化产能达到8万吨以上,15万吨碳纤维原丝项目也有望在明后两年建成投产……


业内人士指出,尽管当前我国碳纤维行业供需仍存在较大缺口,且收到供不应求状态影响,国内碳纤维的价格持续走高,但伴随未来几年龙头企业的快速产能投放,预计供需缺口逐渐缓解,进口部分有望实现国产。长期来看,碳纤维价格将回到合理水平。预计2024年国内供给将超过需求。此外,从政策导向来看,国家高度也持续重视碳纤维行业发展,其高性能、规模化是我国碳纤维产业的发展趋势。


来源: 氢能观察,中国科技信息,中国能源报

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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