风电碳纤维叶片的经济性及国产化趋势2021-11-21

调研时间：2021/11/21

本文转载自网络

文|首创期货张小凯有色金属研究团队

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要点

从 2016 年到 2020 年，每年全球碳纤维的需求量的复合增长率在10%左右。国内的需求从绝对值来说只占到了35%，但年均复合增长率是远高于全球平均水平的，中国已经进入了发展的快车道。从 2020 年开始，真正的碳纤维国产化的需求才开始逐步猛烈释放出来。

风电叶片对碳纤维需求的明显拉动，2020年环比增幅超过20%；航空航天受疫情冲击，对碳纤维的需求有所放缓，但长久来看还是稳健的。

 市场在扩大和应用技术的低成本化，全球企业都在进行扩产计划。

一、全球的碳纤维的供需情况

从 2016 年到 2020 年，每年全球碳纤维需求量的复合增长率在10%左右。2020年，全球的市场规模大约11 万吨，其中接近35%的部分基本上是国内的碳纤维的需求。2020年的国内需求大约3.9万吨，其中接近于60%以进口为主，剩下的40%以国产为主。国内碳纤维需求的增幅远高于国际的增幅，因为国内的应用市场在不断打开，在每个细分领域都增量较大，所以虽然国内的需求从绝对值来说只占到了35%，但年均复合增长率是远高于全球平均水平的，中国已经进入了发展的快车道。

 定义2020年和2021年，尤其是2021年是中国碳纤维应用的元年。从2020年开始，真正的碳纤维国产化的需求才开始逐步猛烈释放出来。

二、碳纤维各细分应用领域的发展趋势

碳复材0.6万吨（+60%-70%） 主要受益于光伏的需求，光伏大部分又在中国，所以一多半的需求增量体现在国内。碳纳米材料以热场材料为主的对碳纤维的需求非常乐观，预测大约在 3~5 年之内市场需求会接近于3万吨。因为热场材料是耗材，所以碳耐火材料尤其是热场材料作为光伏的耗材用，需求是随着光伏的发展是持续向好的。压力容器0.9万吨（+20%） 增量也主要体现在国内，受益于国内对以氢能源为主的氢燃料电池汽车的开发，尤其今年是冬奥年，一些产业政策不停给予示范性支持。      

1、 风电叶片对碳纤维需求的明显拉动。2019年全球的风电叶片的碳纤维用量大约在2.5万吨， 到2020年接近于3.1万吨，增幅超过了20%。虽然风电整个行业比较乐观的，但是从国内来看相对来说不如全球那么乐观，因为全球以维斯塔斯为主，国内企业主要是类似于做加法的过程。维斯塔斯处于增量维持或者说稳定化、产业化的过程，中国的风电叶片是持续需求释放的过程，和全球的需求有一个节奏差，稍微晚一点。 

2、 航空航天对碳纤维的需求有所放缓。2020年航空行业受疫情冲击影响最大，上半年基本上处于停滞状态。全球的航空工业尤其是民用航空领域，对碳纤维的需求从 2019年接近于2.5万吨，下降到2020年的接近于1.6万吨。虽然航空工业在2019年或2020年是一个萎缩的过程，但是今年的需求又重新出现了，如果考虑到之后的 3~5 年，因为欧美的航空业相对比较稳定，所以航空工业相对来说是持久稳健的，规模大约接近于 3 万吨。同时中国民用航空的需求是碳纤维需求的潜在增量，但是现在刚在起步、验证阶段，大约四五年之后才会有规模化的需求被释放出来。

 其他细分领域

1、体育休闲每年的碳纤维需求量都在 1.5 万吨左右，2019 年和 2020 年持平，1.5 万吨中的 1 万多吨都是在中国境内发生的需求。 

2、碳辅材和压力容器这两个细分行业虽然绝对需求量不高，2020 年碳辅材对碳纤维的需求量在 6000 吨左右，压力容器对碳纤维的需求量在 9000 吨左右，但相比于 2019 年的需求，增长率非常高，碳辅材对碳纤维的需求的增长率接近 60%~70%，压力容器差不多 20%。碳辅材主要受益于光伏的需求，光伏大部分又在中国，所以一多半的需求增量体现在国内。压力容器增量也主要体现在国内，受益于国内对以氢能源为主的氢燃料电池汽车的开发，尤其今年是冬奥年，一些产业政策不停给予示范性支持。碳纳米材料以热场材料为主的对碳纤维的需求非常乐观，预测大约在 3~5 年之内市场需求会接近于 3 万吨。因为热场材料是耗材，所以碳耐火材料尤其是热场材料作为光伏的耗材用，需求是随着光伏的发展是持续向好的。

 国内的包括全球的企业都有扩产计划，一方面是因为市场在扩大，另一方面是因为应用领域或者应用技术的低成本化。

1、日本东丽先收购美国碳纤维企业卓尔泰克，卓尔泰克有接近于 2.5 万吨左右的产能，此外东丽自己扩产 5000 吨。

2、德国西格里在美国建设一条碳纤维生产线，规模大约 1500 吨。 

3、韩国晓星受到政府支持，正在建设几条生产线，预计到 25 年之后，建成再新增 6500 吨左右的产能。

三、对于典型的、头部的国内碳纤维企业的分析

主要行业 

1、从军用航空来看，光威复材、中简科技是主要龙头，主要提供的是湿法碳纤维。光威是 T300 级的小丝数的纤维，产量在 400~500 吨左右；中简是 T700 和 T800 中间的一个产品，名义上是国产的 T800，随着三次技术改进，或者说单线的扩产计划，产量从 50 吨到现在差不多 150 吨，基本上已经到达产能的极限。航空来说，500 吨左右的市场平均售价大约在每公斤 3000 元，也就是300 万左右，毛利率接近于 90%。 

2、从航天来看，5 年之前航天的需求主要是关于卫星和天线的，随着另外一个以推进器壳体为主的应用领域的释放，产业的需求也逐步的释放出来了。此外因为军备问题，军方的需求可能会急速释放。预测后面的航天应用可能会更大的发展，甚至在 3~5 年之内很容易形成航空航天并列的局面，也就是说三年之内最少到 1000 吨左右。 

3、 从风力发电来看，目前国内风叶发电领域应用碳纤维主要以来进口的，以卓尔泰克为主。随着国产化的成熟，替代进口存在极大可能，所以后续的市场空间相对来说比较大。

4、从储氢气瓶来看，受益于产业政策，国内的支持非常大。

 主要厂家

1、光威复材虽然是湿法碳纤维起家，但是现在干法、湿法都有，在军用的航空和航天领域都有延伸，利润比较好。 

2、中简科技只有湿法碳纤维，产能也比较受限，虽然现在利润良好，但是可能不如光威。 

3、中复神鹰只有干法碳纤维，又在民用市场一直经营，在干法领域确实形成了一些产业化技术。 

4、恒神是另外一种产业链发展模式，全产业链发展，虽然军民两用，但是都没有做好。但是因为今年市场行情太好，也是盈利的状态。恒神最大的问题是没有龙头产品。

5、浙江精功去年起死回生，是国产碳纤维的龙头。

Q&A

Q1

国内目前做碳纤维叶片，他们选择的这种方式与维斯塔斯相比，经济账能算得过来吗？我们现在能算一个可以用碳纤维大概对应的叶片的长度或者是单机的一个兆瓦大概能到什么水平？

两个问题，第一个就是国内和维斯塔斯是有区别的。维斯塔斯是一个主机厂商，叶片的成本可以通过整体化的成本模型去构建或者拆分，因为叶片可能在 20%左右。维斯塔斯是有能力担下因为叶片本身材料端费用上涨带来的缺点，或者说因为它是在行业中是比较龙头的，所以有一些话语权。第二个从国内的碳纤维叶片本身技术发展来说，维斯塔斯有一个专利，有的说在 2021年 7 月 27 号已经过期了，但还是有一些制约。维斯塔斯最大得利是选用的原材料比较便宜，以及有低成本的叶片大梁主机主要结构的成型工艺。大约一两年之前，可能国内经济账确实比较难算， 但是好消息是海上风电的度电成本相对来说比较高，所以海上风电的容错率或容成本率是有很大空间的，尤其现在国家大力支持海上风电。我们自己大概做过测算，叶片像金风的 10MW 大约叶片长度是 103 米，还有上海电气可能有 8MW、9MW 大约是 95 米左右，基本上长度接近，尤其是海上的，基本都是以碳纤维叶片为主，当然了也不排除有例外。

Q2

维斯塔斯拆解生产的效率比国内直接成型的效率要高很多，在国内能不能复制？

核心是侵权问题。

Q3

为什么维斯塔斯可以用大丝束的方法？

和工艺方法有很大关系。大丝束和小丝束最大问题宽度不同，比如说小丝束的宽度，大约是 9 毫米或 10 毫米左右，大丝束可能宽度有 23、24 毫米，所以单纯厚度就非常的大。复合材料的设计基本上是基于厚度或者强度设计，厚度和强度是正相关的，所以一层的厚度大，成型的效率就会非常快。

Q4

陆上风叶如果也用碳纤维，还有其他方式吗？

陆上是低风速，比如说风电叶片大约是 36 米的时候，可能就是 1.5MW，叶片装载问题。随着叶片长度越长，比如说如果低风速做个差不多 6MW 或者 7MW 的，基本上就考虑 80 米以上的了，用碳纤维的需求就又出现了，只要是低风速的叶片功率提升上来，碳纤维的需求绝对是会完全开放或者说持续打开的。前期的风场被短叶片占据了，低风速的市场拉动，对于碳纤维的需求反倒是一件好事。

Q5

中材和时代新材怎么看碳纤维叶片？

其实叶片厂商的成本压力来自于主机厂，对于国内来说，中材科技的核心客户金风提过一个规划，在普通民用市场，如果叶片长度在 100 米以下，碳纤维含税价在 140 元/kg 到 150 元/kg，他就可以接受。时代新材也一样，如果风电叶片真正能做到 115 元/kg，量就可以很容易放开。

Q6

国内目前生产的碳纤维跟卓尔泰克相比，是否有质量的差距？

卓尔泰克确实有领先的地方，除了纤维本身来说，强度指标、模量指标、稳定性指标这三个指标 ，中国除了稳定性之外基本上就没有问题。除了这三个本身的指标之外，还有一个更重要的指标，做复合材料的时候要把纤维和树脂粘接在一起。卓尔泰克的纤维确实能和不同类型的树脂（包括环氧树脂和聚氨酯）都能形成良好的结合，能完全发挥纤维本身的性能。除了这个之外基本上没有区别，基本上也可以做到等效替代。

Q7

国内目前生产的碳纤维跟卓尔泰克相比，价格会有很大的差距吗？

价格差距不是特别明显，当然日本东丽是每一个细分领域的上限，比如说卓尔泰克用在风电上的碳丝大概的价格在 150~160 元/kg，国内的基本上是 140 元左右。除了东丽之外，其他家的价格差主要在于供货周期，国内供货周期比较及时，可能有一些优势。

Q8

目前下游对国产碳纤维是否有很强的使用诉求？

卖到国内为主的度电成本会低一些。卓尔泰克确实要贵 1~2 美金/kg，一根 80~85 米左右的叶片，碳纤维用量不到 4 吨，因为它只是做大梁，下降的成本基本上都能算得出来。

Q9

您觉得哪个碳纤维具体的步骤最难搞的？

每个步骤确实都有每个的核心点，在不同的应用领域难度是不一样的。

Q10

我们完全有差距的，为什么选中国做代工厂？ 

一个是成本低，第二确实技术也比较成熟。

Q11

氧化炉它的难点到底是在哪里？国内为什么比碳化炉相对要弱？

氧化炉和碳化炉，我个人觉得碳化炉好做，因为碳化炉可以做成一个全惰性气保护环节，也就是说里面是完全厌氧环境。氧化炉最大的问题是因为氧气的引入存在氧气分布和风道控制的问题。

Q12

现在国外很多氧化炉跟碳化炉对国内是不是存在禁运的情况？

现在碳化炉其实是没有进入的，碳化炉基本上国内都用国内的供应商来做，所以这个技术有一定技术基础、产业化基础。但氧化炉如果做高精尖，确实要进口。大约在 2017 年到 2019 年这三年中，因为各种各样的问题，德国对我们禁运了。

END

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