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文檔簡介

碳纖維DR碳板市場分析

進(jìn)入碳纖維行業(yè)的主要壁壘(一)碳纖維行業(yè)技術(shù)壁壘碳纖維復(fù)合材料行業(yè)具有較高的技術(shù)壁壘。首先,復(fù)合材料產(chǎn)品制造是以設(shè)計(jì)為主導(dǎo),材料為基礎(chǔ),綜合成型制造、工藝檢測、結(jié)構(gòu)分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等多學(xué)科知識的系統(tǒng)工程,具有跨專業(yè)、多技術(shù)融合的特點(diǎn)。其次,碳纖維復(fù)合材料用途廣泛,但客戶定制化程度高,需要依據(jù)豐富的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)在可實(shí)踐前提下及時(shí)響應(yīng)客戶需求。此外,在碳纖維復(fù)合材料及制品的應(yīng)用中,行業(yè)內(nèi)企業(yè)經(jīng)過長時(shí)間的積累形成了各自的復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫及仿真應(yīng)用平臺,打造自身的研發(fā)體系和生產(chǎn)體系,構(gòu)建了獨(dú)特的競爭優(yōu)勢和準(zhǔn)入門檻,因此形成了較高的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)壁壘。(二)碳纖維行業(yè)人才壁壘由于碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品一般具有產(chǎn)品、工藝多樣化、單件加工、關(guān)鍵環(huán)節(jié)較多等特點(diǎn),在生產(chǎn)制造過程中需要一批技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富、工藝操作嫻熟的生產(chǎn)型人才。同時(shí),復(fù)合材料生產(chǎn)與應(yīng)用融合了材料學(xué)、機(jī)械制造、軟件分析等學(xué)科知識,培育具備多領(lǐng)域?qū)I(yè)知識、深度掌握核心技術(shù)的復(fù)合型人才也需要較長時(shí)間的積累。穩(wěn)定、高質(zhì)量的研發(fā)力量能夠有效保障企業(yè)日常研發(fā)工作有序開展、研發(fā)計(jì)劃如期執(zhí)行、研發(fā)成果滿足要求。此外,采購、銷售團(tuán)隊(duì)的專業(yè)素質(zhì)、市場洞察力、與客戶及供應(yīng)商日常協(xié)調(diào)維護(hù)需較長時(shí)間的沉淀積累。行業(yè)新進(jìn)入者較難在短時(shí)間內(nèi)獲得并積累一批具備豐富制造技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、擁有各類專業(yè)素養(yǎng)的優(yōu)秀人才,從而形成了較高的人才壁壘。(三)碳纖維行業(yè)客戶資源壁壘碳纖維復(fù)合材料下游客戶包含軌道交通、民用航空、高端醫(yī)療影像等高精尖裝備及高端體育健康器械客戶,對產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性等方面要求較高,且具有定制化的需求,較為看中復(fù)合材料企業(yè)的技術(shù)開發(fā)能力、產(chǎn)品質(zhì)量管理水平、經(jīng)驗(yàn)積累情況等。多數(shù)碳纖維預(yù)浸料、制品的應(yīng)用領(lǐng)域下游客戶均對供應(yīng)商實(shí)行嚴(yán)格的認(rèn)證機(jī)制,且驗(yàn)證期耗時(shí)較長,通常從技術(shù)開發(fā)到量產(chǎn)耗時(shí)數(shù)月甚至數(shù)年時(shí)間。目前,優(yōu)質(zhì)的國內(nèi)碳纖維復(fù)合材料及制品生產(chǎn)商較少,碳纖維產(chǎn)品下游應(yīng)用客戶與生產(chǎn)企業(yè)間建立了長期合作關(guān)系,合作粘性較強(qiáng),碳纖維復(fù)合材料及制品生產(chǎn)企業(yè)一旦進(jìn)入客戶的供應(yīng)商體系后穩(wěn)定性較好,從而形成較高的客戶資源壁壘。碳纖維復(fù)合材料行業(yè)特點(diǎn)(一)碳纖維復(fù)合材料技術(shù)密集碳纖維復(fù)合材料行業(yè)的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在配方研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)積累等方面。在復(fù)合材料配方研發(fā)方面,復(fù)材產(chǎn)品定制化程度較高,不同部件通常需單獨(dú)研發(fā),隨著下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,復(fù)合材料制造廠商必須通過持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新,以滿足客戶在產(chǎn)品性能、成本、輕量化等方面的需求;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)方面,復(fù)合材料制品整體制造方案的設(shè)計(jì)依賴于企業(yè)自身長期的工藝摸索和經(jīng)驗(yàn)積累,不是短期的大額資本投入所能彌補(bǔ)。(二)碳纖維復(fù)合材料集中度低從全產(chǎn)業(yè)鏈看,制造碳纖維產(chǎn)品的上游碳纖維材料和中游復(fù)合材料均是產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié),全環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘較高。其中,上游碳纖維生產(chǎn)流程復(fù)雜、前期投入巨大,從全球范圍及國內(nèi)市場來看均呈現(xiàn)集中度較高的競爭格局;碳纖維最主要的應(yīng)用形式是形成碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用,由于終端應(yīng)用場景豐富,聚焦于中游碳纖維復(fù)合材料開發(fā)及下游應(yīng)用的廠商眾多,碳纖維復(fù)材制品行業(yè)整體集中度較低,呈現(xiàn)分散化特點(diǎn)。根據(jù)公開披露信息,目前碳纖維復(fù)合材料制品相關(guān)收入規(guī)模均較小,處于小企業(yè)、大市場的發(fā)展階段,在交通裝備、醫(yī)療健康、體育健康、民用航空等領(lǐng)域具有一定先發(fā)優(yōu)勢,隨著行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大,行業(yè)未來將擁有充足的市場空間。國內(nèi)企業(yè)大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn),碳纖維行業(yè)迎來爆發(fā)期國內(nèi)碳纖維龍頭大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn),將改變世界碳纖維產(chǎn)能格局。從全球碳纖維企業(yè)的后續(xù)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃來看,碳纖維產(chǎn)能擴(kuò)張主要以中國企業(yè)為主。未來幾年國內(nèi)碳纖維企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃總量預(yù)計(jì)接近30萬噸,但需關(guān)注各企業(yè)的項(xiàng)目落地性以及落地時(shí)間和實(shí)際產(chǎn)能,在供給短缺的背景下,率先實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目落地和產(chǎn)能擴(kuò)大,并穩(wěn)定生產(chǎn)的企業(yè)將具備明顯的先發(fā)優(yōu)勢,搶占更多的市場份額。碳纖維行業(yè)屬于國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在輕量化市場具有廣闊的發(fā)展前景,在國防安全、航空航天等板塊具有不可替代的優(yōu)勢。我國碳纖維市場規(guī)模一直保持增長趨勢,從2017年的38.1億元增長至2021年的106.4億元,年均復(fù)合增長率達(dá)29.3%,預(yù)計(jì)2023年中國碳纖維市場規(guī)模將達(dá)153.7億元。未來隨著航空航天、風(fēng)電葉片、碳復(fù)合材料等新興產(chǎn)業(yè)的需求帶動(dòng),我國對碳纖維的需求還有望進(jìn)一步提高。碳纖維行業(yè)發(fā)展歷程(一)全球碳纖維行業(yè)發(fā)展歷程全球碳纖維行業(yè)起步于20世紀(jì)70年代,經(jīng)過近30年的不斷發(fā)展,碳纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)于21世紀(jì)初趨于成熟。在碳纖維行業(yè)起步階段,碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域較窄,主要在國防和部分工業(yè)領(lǐng)域小部分應(yīng)用,隨著更高性能碳纖維制備技術(shù)取得突破、復(fù)合材料成型技術(shù)進(jìn)步,碳纖維產(chǎn)品在工業(yè)機(jī)械、建筑補(bǔ)強(qiáng)、壓力容器、飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大,碳纖維生產(chǎn)成本也逐漸降低。(二)我國碳纖維行業(yè)發(fā)展歷程我國碳纖維行業(yè)幾乎和日本、美國等發(fā)達(dá)國家同時(shí)起步,但由于相關(guān)知識儲(chǔ)備不足等因素,發(fā)展較為緩慢。同時(shí),日本、美國等國家對碳纖維核心技術(shù)形成壟斷,禁止碳纖維供應(yīng)商對我國關(guān)鍵行業(yè)進(jìn)行出口,試圖延緩我國重大裝備等高端領(lǐng)域的長期發(fā)展。21世紀(jì)以來,我國加大對于碳纖維領(lǐng)域的支持力度,相繼出臺多項(xiàng)法律法規(guī)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策,鼓勵(lì)高性能碳纖維復(fù)合材料研發(fā)、生產(chǎn)及下游應(yīng)用。伴隨著國家政策的大力扶持,國內(nèi)碳纖維行業(yè)在技術(shù)上取得重大突破,產(chǎn)業(yè)化程度快速提升,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。目前,在體育健康、風(fēng)電葉片、建筑補(bǔ)強(qiáng)等領(lǐng)域,高性能復(fù)合材料及制品的應(yīng)用技術(shù)已逐步成熟;汽車、醫(yī)療、壓力容器領(lǐng)域碳纖維制品的運(yùn)用也逐步展開;民用航空領(lǐng)域國產(chǎn)碳纖維制品的應(yīng)用起步相對較晚;軌道交通作為我國代表性產(chǎn)業(yè),碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用周期相對較長,目前主要產(chǎn)品正處于逐步從非承載結(jié)構(gòu)的內(nèi)飾件向各類結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)變的發(fā)展過程。碳纖維市場需求2021年,中國碳纖維需求達(dá)6.24萬噸,高于全球平均水平,且進(jìn)口產(chǎn)品依存度較高,主要源自日本、美國等國家的碳纖維龍頭企業(yè)。未來隨著航空航天、風(fēng)電葉片、碳/碳復(fù)合材料等。新興產(chǎn)業(yè)的需求帶動(dòng),預(yù)計(jì)2023年中國碳纖維總需求將達(dá)9.16萬噸,國產(chǎn)碳纖維的市場占比也將逐漸提高。碳纖維行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)(一)碳纖維行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇1、碳纖維復(fù)合材料受到產(chǎn)業(yè)政策的大力支持,已成為國家發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料先進(jìn)復(fù)合材料對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有極為重要的作用,以碳纖維為增強(qiáng)材料的先進(jìn)復(fù)合材料,近年來在全球快速發(fā)展,包括航空航天、風(fēng)電、軌道交通、汽車等行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。我國已推出了諸多政策以促進(jìn)碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?!吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中將碳纖維作為高端新材料納入制造業(yè)核心競爭力提升范疇,指出要加強(qiáng)碳纖維等高性能纖維及其復(fù)合材料的研發(fā)應(yīng)用等。碳纖維下游高端裝備應(yīng)用方面,國家發(fā)改委將航空航天用新型材料開發(fā)生產(chǎn)、城市軌道交通車體、轉(zhuǎn)向架、齒輪箱及車內(nèi)裝飾材料輕量化應(yīng)用、高端放射治療設(shè)備等列為鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè);《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》提出推進(jìn)裝備技術(shù)升級,推廣新能源、清潔能源、智能化、數(shù)字化、輕量化、環(huán)保型交通裝備及成套技術(shù)裝備。國家支持性的產(chǎn)業(yè)政策將助力碳纖維產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)長期良好發(fā)展。2、碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域廣闊,并將廣泛運(yùn)用于戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)碳纖維復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、可設(shè)計(jì)性好、可大面積整體成型、耐腐蝕、抗疲勞性能好、特殊電磁性能等一系列的優(yōu)異性能,既可作為承載負(fù)荷的結(jié)構(gòu)材料,又可作為防熱、防燒蝕、防腐蝕的功能性材料。在民用航空、軌道交通、電動(dòng)汽車、能源、海洋工程等領(lǐng)域的尖端技術(shù)發(fā)展中,特別是在裝備結(jié)構(gòu)輕量化上具有無可替代的地位,碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用水平和應(yīng)用比例已成為衡量新一代裝備先進(jìn)性的重要標(biāo)志。目前,我國碳纖維復(fù)合材料正處于高速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。其中,在軌道交通領(lǐng)域,以碳纖維復(fù)合材料為主要發(fā)展趨勢的先進(jìn)復(fù)合材料,對車輛輕量化、提速、降噪、降低能源消耗具有重要的意義。目前,雖然碳纖維復(fù)合材料在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于量產(chǎn)早期,但隨著我國碳纖維復(fù)合材料上下游產(chǎn)業(yè)的成熟發(fā)展,原材料及工藝制造成本下降將加快推動(dòng)軌道交通車輛碳纖維復(fù)合材料工程化應(yīng)用進(jìn)程,提升碳纖維復(fù)材制品的滲透率。碳纖維在體育健康領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)過半世紀(jì)的發(fā)展,憑借其輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)勢成為高端器械的最優(yōu)選擇,滲透率不斷提高。隨著運(yùn)動(dòng)健康理念的普及以及人均消費(fèi)能力的提升,將持續(xù)驅(qū)動(dòng)體育器械市場長期平穩(wěn)增長。在民用航空領(lǐng)域,碳纖維復(fù)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(fù)合材料可使機(jī)體減重約20~40%,并能夠克服金屬材料容易出現(xiàn)疲勞和被腐蝕的缺點(diǎn),增強(qiáng)其耐用性。隨著碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,未來更多高性能、低成本的碳纖維復(fù)合材料將被投入使用。3、國產(chǎn)碳纖維工藝技術(shù)持續(xù)突破,產(chǎn)能釋放驅(qū)動(dòng)應(yīng)用拓展我國碳纖維研究雖起步較早,但由于工藝基礎(chǔ)薄弱、裝備技術(shù)落后等原因,聚丙烯腈基碳纖維國產(chǎn)化技術(shù)長期徘徊在較低水平。步入21世紀(jì)后,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展,國內(nèi)廠商先后實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破、釋放產(chǎn)能,碳纖維國產(chǎn)化率持續(xù)提升。此外,國產(chǎn)碳纖維工藝技術(shù)提升及產(chǎn)能釋放所推動(dòng)的規(guī)?;杀拘?yīng)將進(jìn)一步降低碳纖維制造成本。隨著國產(chǎn)碳纖維供給增加、成本下降,碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用將延伸至更多領(lǐng)域,下游應(yīng)用場景逐漸拓寬。(二)碳纖維行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)隨著碳纖維復(fù)合材料及制品下游應(yīng)用需求的不斷增長,部分碳纖維生產(chǎn)企業(yè)將通過往下游產(chǎn)業(yè)鏈延伸,進(jìn)入碳纖維復(fù)合材料及制品制造領(lǐng)域,行業(yè)競爭將不斷增加。同時(shí),大多數(shù)碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品需要進(jìn)行定制化生產(chǎn),不同的解決方案適用的場景、效果需要較長時(shí)間檢驗(yàn),部分新進(jìn)入企業(yè)為獲取訂單,將可能利用其產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢進(jìn)行價(jià)格競爭,一定程度上影響行業(yè)的健康發(fā)展。碳纖維行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析(一)碳纖維上游行業(yè)供應(yīng)分析碳纖維根據(jù)原絲種類主要分為PAN基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維,其中又以PAN基碳纖維為主,目前碳纖維一般指PAN基碳纖維。碳纖維因其優(yōu)異的力學(xué)性能而被作為增強(qiáng)材料廣泛應(yīng)用,因此業(yè)內(nèi)主要采用力學(xué)性能進(jìn)行分類。按照每束碳纖維中單絲根數(shù),碳纖維可以分為小絲束和大絲束兩大類別。一般按照碳纖維中單絲根數(shù)與1,000的比值命名,12K指單束碳纖維中含有12,000根單絲的碳纖維。早期小絲束碳纖維以1K、3K、6K為主,逐漸發(fā)展出12K和24K。小絲束碳纖維性能優(yōu)異但價(jià)格較高,一般用于航空等高精尖領(lǐng)域,以及體育用品中產(chǎn)品附加值較高的產(chǎn)品類別。一般認(rèn)為24K以上(不含24K)以上的型號為大絲束,包括48K、50K、60K等。大絲束產(chǎn)品性能相對較低但制備成本亦較低,因此多運(yùn)用于風(fēng)電及其他工業(yè)領(lǐng)域。隨著目前碳纖維制作工藝的提升及產(chǎn)品價(jià)格的下降,小絲束碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用已逐步拓寬。1、碳纖維材料供給情況2017年至2021年,全球碳纖維產(chǎn)能呈逐年增長狀態(tài)。根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),至2021年,全球碳纖維產(chǎn)能達(dá)20.76萬噸,同比增長20.91%,較2017年均復(fù)合增長率達(dá)8.99%。隨著我國碳纖維技術(shù)不斷成熟,我國碳纖維產(chǎn)能占全球碳纖維歷年產(chǎn)能的比例逐漸提高,從2017年的17.68%增長至2021年的30.50%,成為全球最大產(chǎn)能國。根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2021年我國碳纖維實(shí)際供應(yīng)量為2.93萬噸,增長明顯。2、碳纖維材料需求情況2021年我國碳纖維需求量為6.24萬噸,若國產(chǎn)碳纖維全部供應(yīng)于國內(nèi)需求,則需進(jìn)口數(shù)量為3.31萬噸,國產(chǎn)化率約46.89%,國內(nèi)碳纖維市場進(jìn)口替代速度加快。未來,隨著國家產(chǎn)業(yè)政策支持以及國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)廠商的技術(shù)進(jìn)步,進(jìn)程有望進(jìn)一步加快。近年來,碳纖維產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化進(jìn)程不斷加快。從政策導(dǎo)向來看,2021年,加強(qiáng)碳纖維及其復(fù)合材料的研發(fā)應(yīng)用被列入《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域;2022年4月,工信部、發(fā)改委提出攻克48K以上大絲束、高強(qiáng)高模高延伸、T1100級、M65J級碳纖維制備技術(shù)。國家高度重視碳纖維行業(yè)發(fā)展,高性能、規(guī)?;俏覈祭w維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。2021年,全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能集中于國際知名廠商,在國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策利好、國內(nèi)企業(yè)技術(shù)突破等多重因素影響下,未來全球新增產(chǎn)能主要集中在我國。在碳纖維性能方面,如中復(fù)神鷹等國內(nèi)領(lǐng)先廠商的產(chǎn)品型號基本實(shí)現(xiàn)了對日本東麗主要碳纖維型號的對標(biāo),實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型、高強(qiáng)高模型各類型碳纖維的品種覆蓋。產(chǎn)能方面,各大碳纖維企業(yè)紛紛擴(kuò)產(chǎn),如中復(fù)神鷹西寧萬噸高性能碳纖維項(xiàng)目、光威復(fù)材包頭萬噸大絲束碳纖維產(chǎn)線、上海石化1.20萬噸大絲束碳纖維產(chǎn)線等預(yù)計(jì)陸續(xù)投產(chǎn),產(chǎn)品逐步投放市場。綜上,雖然2021年我國碳纖維仍以進(jìn)口為主,但進(jìn)口比例有所下降,伴隨未來幾年國內(nèi)龍頭企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)能釋放,國產(chǎn)碳纖維有望逐步實(shí)現(xiàn)對進(jìn)口碳纖維的替代,供給增加也將推動(dòng)國產(chǎn)碳纖維價(jià)格逐漸回落。我國現(xiàn)為世界最大的合成樹脂生產(chǎn)國及消費(fèi)國。2017年至2021年,我國合成樹脂產(chǎn)量由8,458.10萬噸增長至10,765.40萬噸,復(fù)合增長率達(dá)6.22%。進(jìn)出口方面,我國每年從國外進(jìn)口大量合成樹脂,進(jìn)口量保持在3,000萬噸左右,其中2021年進(jìn)口量達(dá)3,277.40萬噸;相較進(jìn)口量,出口量變化較大,從2017年的574.16萬噸增長至2021年的1,096.40萬噸。整體而言,我國合成樹脂自給能力有所增強(qiáng),到2021年,進(jìn)口依存度已由2017年的29.00%下降至24.00%。(二)碳纖維下游行業(yè)應(yīng)用分析高性能碳纖維復(fù)合材料制品、高性能碳纖維預(yù)浸料等產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于多個(gè)下游領(lǐng)域,主要為交通裝備、醫(yī)療健康、體育健康等領(lǐng)域。未來,隨著民航座椅部件、客艙內(nèi)飾件等產(chǎn)品的逐步放量,民用航空亦將成為碳纖維復(fù)合材料及制品應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。根據(jù)賽奧碳纖維的《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告》,按照碳纖維在復(fù)合材料中占比65.00%來計(jì)算,2021年我國樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求達(dá)到9.60萬噸,預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到24.50萬噸,2021年-2025年的復(fù)合增長率達(dá)到26.40%。1、碳纖維交通裝備領(lǐng)域應(yīng)用分析隨著軌道交通行業(yè)的迅速發(fā)展,軌道交通車輛的更新?lián)Q代越來越快,人們對軌道交通車輛的綜合要求也逐漸提高。軌道交通運(yùn)營商對軌道交通車輛提出了更高的要求:更低的能耗水平、更快的運(yùn)行速度、更高的運(yùn)載能力、更強(qiáng)的防護(hù)能力、更長的壽命周期、便捷的維護(hù)保養(yǎng)等,而用戶對軌道交通車輛的要求則主要是環(huán)保性、舒適性、便利性。目前金屬材料制造的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)列車在不斷提高速度的同時(shí),加大了振動(dòng)、沖擊、阻力、噪聲問題的解決難度;并且在應(yīng)對諸如高原、沙漠、高溫、高寒及高海拔等復(fù)雜多變的服役環(huán)境時(shí),傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料越來越無法滿足用戶對列車耐熱耐腐蝕、抗疲勞等綜合性能的要求。碳纖維復(fù)合材料可應(yīng)用于磁浮列車、高速動(dòng)車組、城軌地鐵、城際車輛、鐵路貨車、軌道承載梁等軌道交通領(lǐng)域的大部分主要、次要承載結(jié)構(gòu),以及內(nèi)飾件等非承載結(jié)構(gòu),以解決列車輕量化問題,提升列車綜合性能。軌道交通列車的減重,對于路軌的建設(shè)成本,也會(huì)有大幅度減少。碳纖維作為一種性能優(yōu)異的替代性材料,在國內(nèi)外列車的不同部位有著不同程度地應(yīng)用嘗試,包括瑞士辛德勒客車用碳纖維纏繞方法制成輕型車體,車輛減重10%,運(yùn)行試驗(yàn)速度約140km/h,韓國TTX列車采用碳纖維夾芯材質(zhì)構(gòu)造,較鋁合金車身減重39%,車體運(yùn)行速度為180km/h。碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用已逐步由車體內(nèi)飾、車內(nèi)設(shè)備等非承載結(jié)構(gòu)零件向車體、構(gòu)架等承載構(gòu)件發(fā)展,從裙板、導(dǎo)流罩等部件向頂蓋、司機(jī)室、整車車體等大型結(jié)構(gòu)發(fā)展。全球多個(gè)國家均在軌道交通裝備上探索應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料,軌道交通工具正經(jīng)歷著從鋼鐵時(shí)代、鋁材時(shí)代到碳材時(shí)代的跨越。中國軌道交通車輛的設(shè)計(jì)、制造和使用量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他先進(jìn)制造大國,積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近年來,我國軌道交通事業(yè)的高速發(fā)展推動(dòng)了軌道交通領(lǐng)域碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用與發(fā)展,具體分為鐵路交通及城市軌道交通兩大板塊。現(xiàn)階段,我國鐵路交通行業(yè)發(fā)展迅速,特別是高鐵建設(shè)已走在世界前列,高鐵建設(shè)能促進(jìn)沿線城市煥發(fā)新活力,對中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。截至2021年底,我國鐵路運(yùn)營里程達(dá)到15.00萬公里,其中高鐵4.00萬公里,居世界第一;全國鐵路客車約78,000輛,其中動(dòng)車組4,153標(biāo)準(zhǔn)組、33,221輛。目前,鐵路列車部件大多為采用鋁合金材料,存在應(yīng)力腐蝕、外表處理困難、焊接要求高、疲勞強(qiáng)度低等問題,如何實(shí)現(xiàn)列車的進(jìn)一步輕量化,降低軸重、平抑速度等不利因素,協(xié)調(diào)輕量化與各種性能指標(biāo)如強(qiáng)度、振動(dòng)、噪聲、隔熱、輻射的需求,尋找列車技術(shù)性能平衡,成為下一階段待解決的核心問題。碳纖維復(fù)合材料具有輕量化、高強(qiáng)度、耐腐蝕、抗疲勞等性能優(yōu)勢,可以突破傳統(tǒng)金屬材料的技術(shù)局限,提供高效可靠、節(jié)能環(huán)保的解決方案。根據(jù)《城市軌道交通發(fā)展戰(zhàn)略與十四五發(fā)展思路》,截至2020年底,全國城市軌道交通通車長度達(dá)到7,969.70公里,國家已經(jīng)批復(fù)的規(guī)劃里程(在建或待建)超過7,000.00公里,預(yù)計(jì)十四五期間新增城市軌道交通運(yùn)營里程3,000.00公里??焖僭鲩L的城軌建設(shè)伴隨著車輛購置需求的釋放,根據(jù)交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì)公報(bào),截至2021年底,我國城市軌道交通配屬車輛達(dá)到5.73萬輛,同比增長15.99%。目前,在國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域,碳纖維復(fù)合材料已逐步應(yīng)用于非承載結(jié)構(gòu)的列車內(nèi)飾件,碳纖維復(fù)材應(yīng)用于承載結(jié)構(gòu)的次結(jié)構(gòu)件、主結(jié)構(gòu)件等用途的產(chǎn)品仍處于快速發(fā)展階段,例如碳纖維轉(zhuǎn)向架、司機(jī)室、車體等大型結(jié)構(gòu)件已逐步完成了設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)、上線試跑等環(huán)節(jié),步入批量化應(yīng)用階段。整體來看,在國家碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)背景下,軌道交通裝備仍將持續(xù)向輕量化、綠色、安全和高效方向發(fā)展,目前除CRH1型高鐵使用不銹鋼車身外,其他型號的高鐵都已經(jīng)采用高強(qiáng)度鋁合金材質(zhì),目的就是減重。即便如此,高鐵車身自重依然超過10噸,在車輛運(yùn)行過程中,動(dòng)車組的能耗仍較大,在軌道列車中應(yīng)用碳纖維將通過減輕自重從而大大減少能耗?;谖覈壍澜煌ㄊ聵I(yè)的高速發(fā)展,以及列車不斷增長的輕量化需求,碳纖維復(fù)合材料將逐步廣泛應(yīng)用于車體、司機(jī)室、轉(zhuǎn)向架等承載結(jié)構(gòu)件中,碳纖維復(fù)合材料在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用將與日俱增。2、碳纖維醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用分析碳纖維復(fù)合材作為各向異性材料,給產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來較大的自由度,而醫(yī)療設(shè)備部件往往作用于不同的人體部位,需滿足不同部件的具體性能要求。碳纖維復(fù)合材料在醫(yī)療器械應(yīng)用多樣,新的用途仍在不斷開拓。目前,CT床板、X射線檢查等設(shè)備及輔助設(shè)備是碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用最為廣泛的碳纖維醫(yī)用案例,較有代表性的有X光、CT等檢查床面板、診斷床用頭托、高清DR平板探測儀用面板,以及支架等。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,放射性診斷及治療設(shè)備已逐漸向放射劑量小及成像分析數(shù)字化方向靠攏。在放射性醫(yī)療設(shè)備及輔助器械上,通常要求相關(guān)配件對X射線透過性能好,從而在不影響使用效果的同時(shí)盡可能地降低放射性物質(zhì)對患者以及醫(yī)護(hù)人員的危害。此外,醫(yī)療器械配件的強(qiáng)度以及耐用性還要滿足設(shè)備使用的高頻度特點(diǎn),在質(zhì)量、精度和安全方面都需符合高標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)用設(shè)備的參數(shù)要求。碳纖維復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、低密度、極低的X射線吸收率等特點(diǎn),在醫(yī)療放射設(shè)備領(lǐng)域,應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料的床板,其X射線透過性能、成像清晰度、強(qiáng)度和剛性均明顯優(yōu)于聚碳酸酯、酚醛樹脂板等床板,對提高設(shè)備整體性能起到了重要作用,同時(shí)可減少對患者及醫(yī)護(hù)人員的危害。從人均保有量的維度,2020年,中國每百萬人CT保有量約為18.38臺,僅約美國每百萬人CT保有量的三分之一,具有較大的成長空間。未來,隨著中國人口老齡化程度加深對于醫(yī)療檢查需求的提升、分級診療政策下基層醫(yī)療設(shè)施投資建設(shè)力度加大以及鼓勵(lì)社會(huì)辦醫(yī)環(huán)境下民營醫(yī)院數(shù)量的快速提升,CT等醫(yī)療影像設(shè)備將會(huì)迎來較大的發(fā)展機(jī)會(huì),從而為碳纖維復(fù)合材料及制品創(chuàng)造不斷增長的市場空間。3、碳纖維體育健康領(lǐng)域應(yīng)用分析由于具有高比強(qiáng)度、高比模量等優(yōu)異的力學(xué)性能,碳纖維材料自20世紀(jì)70年代商品化以來,便被應(yīng)用于釣魚竿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等體育器械的生產(chǎn)中,體育產(chǎn)業(yè)對高性能尖端材料的需求不斷增加。從2021年全球各領(lǐng)域碳纖維應(yīng)用需求來看,體育休閑領(lǐng)域2021年需求量為1.85萬噸,占比約15.7%。長期以來,體育器械領(lǐng)域都是我國碳纖維復(fù)合材料需求市場占比最大的門類,總體保持高基數(shù)的市場需求。根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計(jì)與預(yù)測,預(yù)計(jì)至2025年,體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求量將增長至2.25萬噸。在健康中國戰(zhàn)略的持續(xù)推動(dòng)以及人們健康意識不斷提高的背景下,全民運(yùn)動(dòng)時(shí)代正在到來,使用性能優(yōu)越的體育器材能夠獲得更好的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn),運(yùn)動(dòng)人數(shù)的上升和對器材要求的提高將驅(qū)動(dòng)碳纖維需求穩(wěn)定增長。未來,體育健康領(lǐng)域?qū)⒊掷m(xù)為碳纖維復(fù)合材料及制品的應(yīng)用創(chuàng)造市場空間。4、碳纖維民用航空領(lǐng)域應(yīng)用分析碳纖維復(fù)合材料在航空領(lǐng)域經(jīng)歷了由小到大、由次到主、由局部到整體、由結(jié)構(gòu)到功能的發(fā)展過程。進(jìn)入21世紀(jì),碳纖維復(fù)合材料在民機(jī)上的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。波音787碳纖維復(fù)合材料用量達(dá)50.00%,空客A350XWB超寬體客機(jī)碳纖維復(fù)合材料用量達(dá)52%。用碳纖維復(fù)合材料建造民機(jī)機(jī)身主體結(jié)構(gòu),是碳纖維復(fù)合材料在民用航空領(lǐng)域里程碑式的突破。根據(jù)《中國商飛市場預(yù)測年報(bào)(2021-2040)》,預(yù)計(jì)未來二十年全球?qū)⒂谐^41,429架新機(jī)交付;到2040年全球客機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模將達(dá)到45,397架。中國旅客周轉(zhuǎn)量年均增長率將達(dá)到5.70%,未來20年中國航空市場將接收50座級以上客機(jī)9,084架;到2040年中國的機(jī)隊(duì)規(guī)模將達(dá)到9,957架,占全球客機(jī)機(jī)隊(duì)比例22%,成為全球最大的單一航空市場。由于航空領(lǐng)域?qū)p量化和安全性的需求更高,對碳纖維價(jià)格的敏感性相對較低,因此航空航天成為現(xiàn)階段碳纖維應(yīng)用較為廣泛的領(lǐng)域。而目前,我國在航空方面碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用程度仍然較低,ARJ21碳纖維復(fù)合材料用量不足5.00%,C919碳纖維復(fù)合材料用量僅為12.00%,未來C929碳纖維復(fù)合材料用量預(yù)計(jì)達(dá)到52.00%。國產(chǎn)民機(jī)的發(fā)展將給航空碳纖維帶來重大發(fā)展機(jī)遇,隨著C919開始交付,未來民用航空領(lǐng)域碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用將迎來蓬勃發(fā)展時(shí)期。政策大力推進(jìn)碳纖維行業(yè)發(fā)展近年來,我國陸續(xù)出臺了一系列鼓勵(lì)政策對碳纖維行業(yè)的發(fā)展給予了巨大的政策支持。一方面,《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點(diǎn)增長極的指導(dǎo)意見》等長期統(tǒng)籌規(guī)劃的出臺,明確了碳纖維的重要戰(zhàn)略地位和發(fā)展方針,為碳纖維行業(yè)的發(fā)展提供了長期驅(qū)動(dòng)力。另一方面,如《原材料工業(yè)三品實(shí)施方案》《關(guān)于化纖工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》等政策持續(xù)引導(dǎo)并進(jìn)一步提升碳纖維材料重點(diǎn)品種的關(guān)鍵生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù),促進(jìn)碳纖維及其復(fù)合材料的開發(fā),提升行業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平,拓寬材料應(yīng)用領(lǐng)域。由于我國碳纖維相關(guān)技術(shù)起步晚于國外等因素,長期以來,國內(nèi)碳纖維市場中進(jìn)口碳纖維的供給量遠(yuǎn)超國產(chǎn)碳纖維。2020年以來受全球新冠疫情的影響,全球貿(mào)易整體受到較大沖擊,國外碳纖維出口國內(nèi)的難度加大,國內(nèi)碳纖維市場整體呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。隨著我國

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