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Game cờ bạc online:碳纤维的优缺点与作用,简析碳纤维产业链构成与上市公司

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碳纤维被誉为21世纪新材料之王,广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输等领域。自2020年8月起,碳纤维市场又迎来一场“涨价”潮,各大碳纤维原丝的生产商纷纷发布涨价公告,有的涨价幅度达到50%以上。可以说碳纤维是最好的新材料成长赛道,壁垒高,竞争格局清晰,长期成长空间大。受益于风电、大飞机、航空航天产业,未来几年行业景气度确定性高。那碳纤维是什么材料?碳纤维产业链由哪几方面构成,碳纤维上市公司有哪些?下面一起来了解下碳纤维材料的优缺点及产业链、上市公司。

一、碳纤维是什么材料?优缺点有哪些



一桶标准的碳纤维,重约1公斤,长15000米。它的颜色黑黑的,其貌不扬,但是它确实很神奇。它是由我们人造的有机纤维经过高温转化得到的含碳量达到90%以上的一种无机纤维,也叫“黑黄金”。为什么说是神奇的碳纤维呢?主要体现在五个方面。


第一是细如发丝。碳纤维直径大概在5—8微米。


第二是轻如鸿毛。碳纤维的密度是钢的五分之一,是钛的五分之二,是铝的五分之三。用碳纤维做成的自行车,重量仅仅5公斤,一位女士就可以很轻易地把它单手提起来。


第三是强如钢铁。碳纤维很强,首先它的强度高,一束标准12K碳纤维,可以承受130公斤左右的重量。其次碳纤维非常耐高温,碳纤维在3000摄氏度下依然安然无恙。


第四是制备非常难。它的制备难度与航空发动机制造、芯片制造、微纳制造是可以比拟的,它也是集人类工业文明之大成的一个杰作。碳纤维制备流程非常长,它包括上百个细分的工序,目前统计有两千多个要控制的参数,是一个确确实实需要千锤百炼的过程。有专家统计,如果纯粹靠实验来研制碳纤维,所需要做的实验次数是10的6次方到10的7次方。如果每天做10次实验,碳纤维的研制需要上千年甚至更长的时间,所以是一个非常艰难的研发、制备过程。


第五是贵如黄金。因为碳纤维的制备非常难,流程非常长,所以它非常贵。目前宇航级的碳纤维,它的价格每公斤在千元到万元这个范围,是钢和铝合金的几十倍。


碳纤维还有其他很多优点,比方说它的耐腐蚀性能好,能耐各种酸、碱、油,还包括海洋环境,它的耐腐蚀性能优于黄金和白金。同时碳纤维还有一个非常奇特的特点,就是它的膨胀系数接近0,在负100摄氏度到正100摄氏度之间,它的尺寸基本保持不变。另外把碳纤维做成复合材料以后,它的抗疲劳性能非常好。



碳纤维复合材料以CFRP为主。碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,与其它材料具有很高的相容性,兼备纺织纤维的柔软可加工性,并且容易复合,具有很大的设计自由度。目前碳纤维复合材料以树脂基复合材料(CFRP)为主,占全部碳纤维复合材料市场份额的90%以上。


碳纤维的作用


碳纤维材料从无到有,经历了100多年的历史。它的出现推动了相关领域的技术进步,同时也形成了一个巨大的消费市场。据相关数据统计,目前全球碳纤维产能已经突破了10万吨量级。如此数量的碳纤维究竟被应用在哪些领域?它又如何改变着我们的生活?

碳纤维有什么用?主要包括以下三个方面。


第一,碳纤维是航空航天竞争力的一个重要标志。中国已经成为世界上第三个自主拥有卫星导航系统的国家,在这方面碳纤维是功不可没的。北斗卫星,看起来就像一座房子带着两只翅膀,它的房子和翅膀都是用碳纤维复合材料做的。为什么要用碳纤维?首先,卫星要装足够多的仪器设备,要求它的结构重量比要小于5%,所以必须用碳纤维;其次,卫星的天线、相机等设备要求很高的精度,要解决热变形的问题,碳纤维正好有这方面的优势,所以现在包括北斗卫星在内的高性能卫星都是碳纤维复合材料化的卫星。


第二,碳纤维是提升竞技体育成绩的一个制胜法宝。碳纤维在体育器材上应用广泛。碳纤维的网球拍现在已经成为冠军选手必备的装备。


第三,碳纤维将是第四次工业革命一个重要物质支撑。即将到来的星际航行、清洁能源和人工智能时代,碳纤维也将大有作为。人类要进入宇宙空间,要探索月球,要进行载人登月,要探测火星,也有可能要进行载人火星探测,要探索其他行星和小行星。无论进入宇宙空间到驻留宇宙空间,再到探索宇宙空间,包括今后建立宇宙空间的科考站,碳纤维都是不可或缺的。


今后会有大量的智能机器人,以机器人为代表的智能装备,必须解决结构重量的问题,要轻量化,以保证它们的行走里程、续航时间等指标的完成。另外,这些智能装备、机器人必须具备动态响应特性,碳纤维的复合材料在这方面有其他材料不可比拟的优势。在第四次工业革命前夕,在即将进入智能化、智慧化社会这个过程中,碳纤维和碳纤维复合材料将发挥越来越重要的作用。



碳纤维产业链构成


碳纤维产业链主要由生产设备、原丝、中间体、制品和应用五个部分构成。生产设备方面,美国、日本企业占据大部分高端生产设备份额;原丝、中间体和制品方面,日本东丽公司是行业龙头,吉林碳谷、中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等公司居于国内领先;产业链下游应用主要集中在航空航天、汽车、体育休闲等方面。


国内目前有7家产能千吨以上碳纤维企业:2019年国内碳纤维企业运行产能2.67万吨,其中吉林碳谷和精功碳纤维、中复神鹰、江苏恒神、光威复材和兰州蓝星、中简科技、太钢钢科。7家企业产能占全国总产能90%左右。


碳纤维市场应用现状


(1)风电市场:发展迅勐,潜力较大。2020年,风电市场碳纤维的需求量增至30600吨,较2019年25500吨有20%增长,赛奥碳纤维技术预计到2030年可达19-20万吨,CAGR超20%。2020年10月,《风能北京宣言》发布:到2030年,中国风电年均新增装机容量至少达到8亿千瓦,将促进中国风电市场发展,带动碳纤维需求快速增长。


(2)新能源车:碳纤维是重要的汽车轻量化材料选项,储氢罐也创造了新的需求。2020年10月《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》正式发布,确定了到2035年预计燃油乘用车整车轻量化系数降低25%、纯电动乘用车整车轻量化系数降低35%的目标。轻量化是新能源汽车开发所必须实现的目标,而碳纤维是综合性能最好的轻量化材料,已有众多车企在新产品中加入碳纤维复合材料。同时,氢燃料电池汽车的发展推动了用于制造汽车储氢罐的碳纤维需求。2020年,压力容器的碳纤维需求为8800吨,赛奥碳纤维技术预计2025年将达2.2万吨,实现快速增长。


碳纤维上市公司


(1)吉林化纤:粘胶长丝龙头切入碳纤维新赛道


公司主要从事粘胶纤维的研发、生产和销售,产品以粘胶长丝为主,同时配套粘胶短纤。近年来不断向碳纤维领域拓展,培育新的利润增长点。公司控股股东为吉林化纤集团,实际控制人为吉林市国资委。公司为全球粘胶长丝行业龙头。


目前粘胶长丝全球产能约28万吨/年,主要分布在中国和印度。国内吉林化纤、新乡化纤、宜宾丝丽雅等为主的几家企业产能合计约20万吨/年左右,占据了全球产能的绝大部分,其中公司产能8万吨/年,约占全球的30%,处于龙头地位。随着消费升级和行业集中度继续提升,从长期来看,粘胶长丝市场前景良好。公司粘胶短纤产能占比较小。公司粘胶短纤经过工艺优化和流程再造,实际产能已达到12万吨/年,虽然在国内不算大,但有效补充了公司粘胶纤维产品的缺项,与粘胶长丝配合有利于扩大总体销售。


吉林化纤在碳纤维领域的布局多点开花:

1)吉林凯美克(公司持股100%)主要从事小丝束碳纤维生产,拥有600吨/年1K、3K小丝束碳纤维生产能力。


2)吉林宝旌(公司持股49%,浙江宝旌持股51%)主要从事大丝束碳纤维生产,具备8000吨/年25-50K大丝束碳纤维生产能力,计划2025年底前形成1.2万吨碳纤维产能。


3)2021年11月,吉林化纤宣布投入14.59亿元,用于1.2万吨碳纤维拉挤板材的建设,向碳纤维复合材料领域延伸。


4)吉林国兴碳纤维(吉林化纤集团持股100%)主要从事大丝束碳纤维生产,具备1万吨/年大丝束碳纤维生产能力,在建产能5000吨/年,未来有望注入上市公司。


2021年1月,吉林化纤集团宣布,在十四五期间完成20万吨原丝、6万吨碳纤维及1万吨复合材料的宏伟计划,公司作为其中重要的参与者,未来有望与吉林碳谷携手创造国内碳纤维“原丝—碳丝—复材”一体化产业集群,开启发展新篇章。


(2)光威复材:全产业链龙头,碳纤维与碳梁业务同步扩产


光威复材为民营碳纤维全产业链龙头,具备碳纤维生产线及关键设备、预浸料生产线以及复合材料成型设备等自主设计与制造能力,主要产品包括碳纤维及织物、预浸料、碳梁等,军品方面光威复材具有日本东丽性能相当的碳纤维产品,民品方面以碳梁为主,占维斯塔斯份额约30%。目前光威复材正在扩充碳纤维与碳梁产能,有望在需求高景气中进一步成长。


光威复材2021年产能利用率较高,公司适时扩产。目前光威复材产能主要为高性能小丝束,碳梁业务采用购买碳纤维加工的方式,军品碳纤维方面需求增长稳定,公司“军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业化项目”将通过改造用于生产T700G/T800H级碳纤维产品。据光威复材披露,产线改造完成后如果生产T800H级约有700-800吨的产能,如果生产T700G约有1000吨的产能。


低成本碳纤维方面公司在内蒙古包头九园工业区计划建设1万吨产能,生产包括24k在内的高级别碳纤维产品,定位主要是中高端市场气瓶、热场、建筑补强领域。据光威复材披露,包头电价为0.26元/kwh,较威海电价0.6-0.7元/kwh,在能源成本方面有较大节省空间,同时使用自供碳纤维毛利率有望提升。


(3)中简科技:专注航空航天,产品附加值高


中简科技主营业务为军用高性能碳纤维及织物,产品以ZT7系列(高于T700级)为主。据中简科技公告,公司技术团队核心成员具有公司控制权,均来自山西煤化所,包含多名经实验室研发、中试放大和工程化生产一线锻炼成长起来的博、硕士和工程技术人员,2010年8月建成的50吨/年(3K)高性能碳纤维生产线,公司生产设备98%以上为自主研发设计和国内制造。2012年至2014年,公司ZT7系列碳纤维通过航空航天产品定型转入批量供货,2015年8月,国内率先研制成功ZT9系列(T1000/T1100级别)高强中模型碳纤维,2018年5月M55J高强高模碳纤维通过科技部组织的课题验收。


中简科技上市募投的300吨3K小丝束碳纤维产能建设已达到预定可使用状态,后续几年将根据不同市场的需求逐步满产。据中简科技投资者调研纪要,公司已掌握干喷湿纺和湿纺工艺,产业化选择的是湿法纺丝。公司业务聚焦于军用及民用高端碳纤维,具有产量低、单价高、毛利率高的特点。2021年公司主营业务毛利率小幅下降,主要系公司与主要客户经协商对产品价格下调所致。


(4)中复神鹰:干喷湿纺产业化,荣获国家科技进步一等奖


中复神鹰属于中国建材集团,以民品3K至24K小丝束碳纤维生产销售为主,2020年国内碳纤维产量国内占比达20.98%,位居第二。公司碳纤维生产设备主要向关联方江苏鹰游定制采购,采用提出核心设备工艺技术要求,鹰游集团进行装备设计制造的模式。2013年,公司在国内率先突破了千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术,建成了国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线,并放弃了湿法T300碳纤维生产路线,目前已实现了干喷湿纺400米/分钟产业化。公司碳纤维产品涵盖了高强型、高强中模型、高强高模型等,已基本实现对行业龙头日本东丽的主要碳纤维产品的对标,计划研发下一代T1100级碳纤维,拓展国内碳纤维航空航天领域市场,进一步提升公司经营业绩。


中复神鹰毛利率的提升或主要受益于销售单价上升与单位成本下降。销售方面,碳纤维市场需求快速增长产品供不应求,公司产品量价齐升;成本方面,主要原材料丙烯腈的市场价格降幅较大,且产量提高有效地降低了单位产品分摊的固定成本。另一方面按照连云港市大气污染防治行动要求,2019年来公司不再使用锅炉自产蒸汽,改为对外直接采购蒸汽,对外采购的主要能源结构和种类发生变化,单位产品能源成本有一定增加。随着全资子公司神鹰西宁扩产的万吨碳纤维项目陆续投产,公司业绩有望放量。


(5)恒神股份:陕煤系碳纤维巨头,产业链垂直全覆盖。


恒神股份创建于2007年8月,隶属陕煤化集团,专注于碳纤维及其复合材料全生命周期管理,集碳纤维、复合材料和结构件的设计、研发、生产、销售、技术应用服务为一体,是覆盖从原丝、碳纤维、上浆剂、织物、液体树脂、粘接剂、预浸料、碳纤维复合材料零件的一体化企业、航空复合材料结构件的拥有垂直产业链的碳纤维企业。


早期全方位布局,产品放量迎增长。20年公司精准预判市场缺口,于年初部署满产计划,公司前期完成的高附加值认证产品销售收入稳步增长,新研产品在新能源市场充分推广,主营业务收入得到迅速增长,20年主营业务收入为5.42亿元,同比增长95.6%。公司在21年抓住碳纤维需求窗口期,正式实现扭亏,全年实现营业收入9.1亿,同比67%,归母净利润1.5亿,同比252%



来源:价值趋势社、山威复材科普

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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