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碳纖維行業發展潛力

文章出處:網絡責任編輯:管理員人氣:發表時間:2015-09-18【

基于未來全球能源工業領域對碳纖維需求的持續爆發,以及碳纖維產能的快速擴張,必然推動全球碳纖維價格出現快速下滑,并將推動下游需求的急速放量。而中國碳纖維產業在未來一段時間,必將在中低端產品中異軍突起,利用成本優勢快速催動本國需求崛起,并將占領全球中低端市場主流。我們對碳纖維行業給予“看好”評級。

  碳纖維:先進復合材料中最重要的增強材料 copyright 123456

  碳纖維是利用各種有機纖維在惰性氣體中、高溫狀態下,以碳化方法制得的含碳量90%以上的纖維狀碳素材料。碳纖維是高性能纖維中具有最高比強度和最高比模量的纖維(強度高于鋼鐵材料10倍,質量僅有鋁材的1/2),除具有優異的力學性能外,還兼具低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、震動衰減性高、電及熱傳導性高、熱膨脹系數低、光穿透性強、電磁屏蔽型好等諸多優良性能,因而碳纖維成為先進復合材料中最重要的增強材料,是國防軍工和國民經濟中均具有舉足輕重地位的戰略原材料。 本文來自123

  碳纖維產業是由原絲(PAN)生產再到預浸料再到具體的終端廠家這么一個產業鏈。當生產PAN基碳纖維的時候,被稱為“母體”的聚丙烯腈纖維首先要通過聚合和紡紗工藝加工聚丙烯腈而成。然后,將這些母體放入氧化爐中在200到300攝氏度進行氧化。另外,還要在碳化爐中,在溫度為1000到2000攝氏度間進行碳化制成碳纖維。 copyright 123456

  應用領域深入拓展碳纖維需求爆發 copyright 123456

  自20世紀70年代,碳纖維在航天航空領域應用以來,其應用潛力日益受到各國高度重視。隨著碳纖維原絲工藝技術的逐漸成熟,干噴濕紡和射頻法新工藝正逐步取代傳統的干法和濕法紡絲,碳纖維品質的提升節節攀升、價格顯著下降,極大的拓展了高性能碳纖維的應用領域。在碳纖維品質提升與價格下降的雙推動下,能源工業領域的應用將進一步深化發展。 123,123

  能源和工業領域成就碳纖維需求快速爆發 copyright 123456

  2010年能源和工業用途的碳纖維需求總量已占到PAN-CF總需求量的50%以上,我們預計到2019年能源和工業領域的需求可望提高至75%,并長期推動碳纖維需求的急速前行。根據我們測算,由于風電葉片、壓力容器、汽車等行業的需求快速釋放,能源和工業領域的碳纖維需求量將從2011年的2.96萬噸增長至2019年為10.5萬噸,CAGR高達17%。 123456

  (1)CFRP在風電葉片領域快速滲透,成碳纖維最大需求端。風能是一種可以長期利用的可再生自然資源。目前,風電技術已很成熟,風力發電設備的關鍵部件:葉片,現多使用玻璃纖維增強材料(GFRP)制造,但是GFRP難于滿足葉片尺寸加大對剛性的要求。碳纖維增強材料(CFRP)在葉片上的應用,無疑將促進風能發電產業的發展。風力發電機超過3MW、葉片長度超過40m時,在葉片制造時采用CFRP已成必然的選擇。在大尺寸葉片生產中,由于材料用量、運輸和安裝成本等的下降,CFRP葉片的成本反而比GFRP葉片低。另外,利用碳纖維的導電性能,通過特殊的結構設計,可有效的避免雷擊對葉片造成的損傷。目前,就GFRP葉片的模量和強度來說,其臨界長度大約是60m,而CFRP的比強度是GFRP的2倍,比模量約是GFRP的3倍,采用CFRP葉片能有效的增加臨界長度。CFRP葉片大容量風機已成為主導趨勢,這點在歐洲和亞洲非常明顯。 123456

  風電葉片一直是PAN-CF的一大市場,2010年以來,全球風電產業發展明顯減速,而我國的風電產業已失去國家的扶持和補貼,在激烈競爭的環境下,風電企業將更多的考慮經營成本和風險,不僅要考慮每千瓦的造價,更要重視度電成本,從風電投資、風電場運營維護成本和發電量等綜合考慮,長期來看,將有利于葉片的大型化和碳纖維化。隨著2011年全球風電裝機增速有所下滑,但是預計2019年全球將生產2.7萬臺風機以及8.2萬片葉片,其中碳纖維增強塑料(CFRP)葉片將占全部葉片材料的7%左右,即需求量接近6.4萬噸/a.2010、2019年風電所需碳纖維量分別為9990噸、64190噸,年復合增長率達到23%。

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  (2)碳纖維復合材料在CNG儲存的增長動能極大。壓縮天然氣(CNG)是一種較理想的能源,具有成本低、效益高、無污染、使用安全等特點,作為汽車動力和生活燃料來源已有幾十年歷史。作為CNG儲存容器的氣瓶是CNG動力的關鍵部件。由于CNG汽車的逐漸推廣,CNG氣瓶將具有十分廣闊的前景。

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  壓力容器是個具有較大增長潛力的CFRP終端市場,特別是汽車的壓縮天然氣瓶(CNG),2010年的需求量為1480t,根據我們測算到2019年有望增至11470t,將增長8倍,約占碳纖維總量的10%,年復合增長率27.4%。

內容來自123456

  (3)碳纖維復合材料在汽車領域的增長不可忽視。當前,汽車工業正面臨資源和環境的嚴峻挑戰,推進汽車輕量化以降低油耗,是汽車工業發展的主題。復合材料因具有加工能耗低、輕質高強、可設計性強、耐腐蝕、成型工藝性好等優點,成為汽車工業以塑代鋼的理想材料。據數據顯示,汽車用復合材料已占全球復合材料總量的23%以上,并呈逐步上升的趨勢。 本文來自123

  同時,碳纖維復合材料在電動車上的應用空間更加巨大。以BMW為例,其生產的i3是第一款主要由碳纖維材料制成的量產汽車。新型碳纖維復合材料技術的應用使得BMWi3的車身質量比傳統電動車減輕了250-350kg. 內容來自123456

  汽車領域將是碳纖維復合材料最具有潛力、需求量巨大的市場之一,特別是電動汽車領域輕量化需求推動下,2010年汽車產業的碳纖維需求量為2300t,根據我們測算到2019年有望增至9300t,年復合增長率17%。 內容來自123456

  (4)其它能源和工業領域也將出現不同程度的需求增量。在能源和工業的其它領域,以電力生產和輸送、石油開采為例,碳纖維復合材料都保持了不同程度的需求增量。

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  實現核電清潔能源的關鍵是核燃料的供應,一個核燃料生產工廠一般由數十萬臺相同的專用分離器組成,如果能夠提高每個分離器的生產能力,則整個工廠的生產能力會得到極大的提高。采用全碳纖維復合材料結構的分離器,生產效率是第一代分離器的8倍多。 本文來自123

  碳纖維在輸電領域的利用,主要是用來制作成碳纖維復合材料芯鋁導線(ACCC)。我國每年新增輸電線路100萬km,老化改造線路約20萬km,并且這個數字以每年50%左右的速度遞增,這為ACCC的大力推廣提供了潛在的需求市場。 內容來自123456

  碳纖維復合材料由于具有模量高、強度大(鋼的7-9倍)、耐腐蝕性強、易于修補、抗沖擊性強、熱膨脹系數和導熱性低、質量輕又無浮力等諸多優點,被廣泛應用于深海石油平臺的結構件,如臍帶管加強桿、錨鏈線纜、采油立管、柔性立管等上。碳纖維復合材料支撐的系纜可用于開采深度達3000m的深海作業平臺,且耐腐蝕性優異,工作壽面可達25年。

本文來自123

  我們預測核電、電力傳輸、石油開采等領域,每年的需求擴張基本保持在年復合增長率9%左右,是能源和工業領域的另外極大重要領域。

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  航天航空對碳纖維的需求依然可持續爆發 copyright 123456

  隨著B787、A-380、A-350和COMACC919等大型項目的強勁支撐,航空航天領域對碳纖維的需求依然會持續爆發。CFRP在飛機結構材料的使用上限約為50%-55%,除B-787和A-380外,目前正在研發中的支線飛機(小于200座的窄體商用飛機)有2種,一是上海的COMACC919,另外一種是莫斯科的蘇霍伊100民用飛機,他們預計將采用15-37%的符合材料。在2011-2020年的10年間,通用航空領域可望增加12400架飛機,公務機市場將新增13600架。新飛機上的符合材料約占54%,公務機中占68%左右。 123,123

  我們預計,隨著B787、A-380、A-350和COMACC919等大型項目的強勁支撐,航空航天領域對碳纖維的需求也將出現大幅上升。2011年全球航空航天領域對碳纖維的需求量約為7010噸,而至2019年我們預計將達到18100噸,年復合增長率達到13%。

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  消費和娛樂領域對碳纖維的需求保持平穩 123456

  消費和娛樂領域中,最早應用PAN-CF的是釣魚竿,現在世界上碳纖維釣魚竿的年生產量為1200萬根左右,每一萬根釣魚竿大概消耗一噸碳纖維,因此全球目前每年釣魚竿的碳纖維用量約1200噸;全球碳纖維高爾夫球桿的年生產量約4000萬根左右,每一萬根高爾夫球桿大概消耗0.5噸碳纖維,總量相當于2000噸碳纖維的用量;目前世界上年生產碳纖維球拍約450萬個,需碳纖維用量約500噸;在其他方面,碳纖維還廣泛應用于滑雪板、棒球棒、公路賽以及船舶類體育用品。

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  投資建議 copyright 123456

  基于未來全球能源工業領域對碳纖維需求的持續爆發,以及全球(特別是亞洲地區)的碳纖維產能的快速擴張,必然推動全球碳纖維價格出現快速下滑,并將推動下游需求的急速放量。而中國碳纖維產業在未來一段時間,必將在中低端產品中異軍突起,利用成本優勢快速催動本國需求崛起,并將占領全球中低端市場主流。我們對碳纖維行業給予“看好”評級。 123456

 
 

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