一、碳纖維復材行業概述
1、國內及江西省碳纖維復材行業發展現狀
我國高端新材料技術和生產偏弱,近年來產能雖有顯著提高,但未能滿足國內高端產品需求,材料強國之路任重而道遠,尤其是軍工在軍工高性能纖維材料領域。根據工信部2019年的報告顯示,我國新材料產業還有32%的關鍵材料處于空白狀態,需要進口關鍵新材料達52%,進口依賴度高,存在巨大的國產化空間,其中在高性能纖維材料市場,高性能碳纖維及其復合材料、高性能對位芳綸纖維及其復合材料、超高分子量聚乙烯纖維等亟需國產化。
2、行業產業鏈結構及江西省所處產業鏈環節
碳纖維復合材料產業鏈環節較長,涉及從上游石化原材料、原絲制備、編制成型到產品成型制備等多個流程,其中以最具代表性的碳纖維復材為例,產業鏈如下所示:
碳纖維產業鏈包括“上游原絲—碳纖維—中間體—復合材料—應用領域—維護回收”,還涉及丙烯腈等上游化工原料、預浸料中的上漿劑和樹脂等基本材料。各個環節之間包含各種制備工藝,如原絲需要經過預熱、預氧化、碳化等過程形成碳纖維,碳纖維中間體經過熱壓罐成型、快速成型、拉擠工藝等不同工藝形成最終產品等。

圖 聚丙烯腈(PAN)基碳纖維行業產業鏈
碳纖維產業鏈可分為原材料供應、碳纖維產業和碳纖維應用三個環節。碳纖維產業鏈上游為石油化工行業,主要通過原油煉制、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈;碳纖維企業通過對以丙烯腈為主的原材料進行聚合反應生成聚丙烯腈,再以其紡絲獲得聚丙烯腈原絲,對原絲進行預氧化、碳化等工藝制得碳纖維,通過對碳纖維和高質量樹脂的加工以獲得碳纖維復合材料以滿足應用需求。
目前國內軍用碳纖維原絲及碳纖維生產集中在山東威海、江蘇丹陽、吉林省吉林、江蘇常州等區域,江西省在整個產業鏈中處于下游復合材材料成型環節,此外四川成都、天津、江蘇揚州、安徽宿州等地也具備軍工碳纖維復材成型能力,考慮到國內軍用碳纖維材料滲透率仍有較大提升空間,各地企業均處于高速成長期。
3、大力發展碳纖維復材產業的重要意義
(1)高性能纖維復合材料是國防裝備實現輕量化的重要關鍵材料之一。以碳纖維為例,碳纖維復合材料是飛機大型整體化結構部件的理想材料,與常規材料相比,使用碳纖維復合材料可使飛機減重20%-40%;復合材料還克服了金屬材料容易出現疲勞和被腐蝕的缺點,增加了飛機的耐用性;復合材料的良好成型性可以使結構設計成本和制造成本大幅度降低。航空航天領域對碳纖維的需求主要來自兩大方面,一是不斷增加的碳纖維復合材料的應用比例,二是新增的飛機訂單。
(2)高端纖維復合材料進口替代需求迫切。目前以碳纖維材料為代表的先進復合材料,是新材料領域用途最廣泛、市場化最高的材料,被譽為“新材料之王”。全球碳纖維市場需求近年快速增長,我國也抓住機遇,發展成為全球第二大碳纖維生產國。但是,我國碳纖維產業相比起國外還存在企業產能利用低、高端產品少、應用開發難的問題,下游行業還是嚴重依賴進口碳纖維產品。在當前國際環境下,實現碳纖維規模生產和應用開發的雙自主化,是提升我國國防和制造業實力,保障供應鏈穩定的關鍵。

圖 世界碳纖維需求增長趨勢(千噸/年)
自2015年來,行業估計世界碳纖維需求量一直保持約12%的增長,但受疫情影響2020年全球對碳纖維需求量總計10.7萬噸,相比2019年僅增長3%??備N售金額約26.15億美元,同比下降8.8%,主要原因在于疫情導致航空業重挫影響了高價值的高性能碳纖維銷售。風電領域則成為行業維持增長的主要推動力,碳纖維需求量在疫情下依然保持了20%的年增長。
江西省軍用碳纖維需求主要來自景德鎮航空工業昌飛和南昌洪都航空,其中昌飛碳纖維需求以軍用直升機為主,下屬碳纖維廠自主供應為主,部分碳纖維產能委外生產;洪都航空碳纖維需求近年來增長較快,其中國產民機、新型教練機、精確制導武器等裝備帶動碳纖維產品高速增長。
2、江西碳纖維復材在全國區域內行業地位
目前江西省在碳纖維復合產業布局偏下游復合成型環節,鑒于上游碳纖維原絲及碳纖維制備需要長期技術積累及工程實踐,短期內較難突破,但是下游成型環節已在景德鎮及南昌等區域形成一定規模,未來借助省內軍工產業資源,有望將產業鏈繼續做大做強。
3、江西省碳纖維復材產業在國內競爭優劣勢
(1)行業競爭優勢
江西省擁有昌飛和洪都航空兩大軍機主機廠,其中昌飛軍用直升機、洪都航空軍用教練機、精確制導彈武器、隱形無人機均是碳纖維復材的重要應用領域。如今美國以F-22和F35為代表的第四代戰斗機上碳纖維復合材料用量已經分別達到24%和36%,在美國B-2隱身戰略轟炸機上,碳纖維復合材料占比更是超過了50%。江西省背靠兩大軍機主機廠,市場資源豐富、產業鏈配套先發優勢顯著。
(2)行業競爭劣勢
江西省在碳纖維產業配套企業起步相對較晚,尤其是上游碳纖維原絲、預浸料等核心環節缺失,短期內難以自主突破,下游碳纖維成型環節已形成一定規模,相比成飛集團和沈飛集團下屬的配套企業,規模相對較小,但仍有較大追趕空間。
(3)江西省高性能纖維行業主要參與企業及地域分布
目前江西省高性能纖維產業規模相對較小,尚未形成完整產業鏈及區域產業聚集,目前涉及復合成型企業分布在景德鎮、贛州及新余等地,行業內代表性企業如下所示:
三、江西碳纖維復材行業投資價值分析
1、擁有投資價值的產業鏈環節
軍用材料參與批產型號驗證周期長,尤其中航空裝備要求最為嚴格,從方案論證、初樣階段、試驗測試到定型列裝周期持續5~10年不等,但是一旦定型后很難被替換,經濟匯報周期長。鑒于江西現有高性能纖維復合產業基礎,下游復合成型環節具備較好切入機遇,主要因素為兩方面:
(1)主機廠訂單飽滿,產能壓力大、交付任務重,當前推行“小核心、大協作”模式將部件加工成型環節大量委外,以昌興航空為代表的材料復合成型企業面臨歷史性發展機遇期;
(2)復合形成環節相比原材料研發時間周期短,借助本土主機廠優勢資源,在出色的質量管控、效能提升基礎上,更有利于行業后進入者彎道超車。
2、具備潛在投資價值的企業
根據前期對江西省內高性能纖維材料企業調研,從企業成長階段及發展潛力來看,首推昌興航空,公司擁有碳纖維復材模具、成型制造及加工完整產業鏈,資質齊全、技術國內領先,研發與制造實力在江西省乃至全國領先。近年來公司邁入快速成長通道,公司2020年產值2億元,預計十四五末公司產值達6~8億元。
四、發展碳纖維復材產業對我國及江西省重要意義
1、我國國產碳纖維產業多年來一直有“企業多,需求大,高產能,低產量”的特點,主要原因在于與國外產品的競爭劣勢導致國產碳纖維需求低,再加上企業技術的落后導致無法充分釋放產能。在產品研發應用方面,長期“摸著日本東麗過河”,以仿制為主,比較缺乏創新性。碳纖維作為國家重點關注的戰略物資,其產業發展直接關系到我國國防和制造業的穩定,是彰顯我國創新能力和研發能力的進步,保障民生供應鏈安全的重要發展目標。
2、國內企業在不利條件下,部分國內企業抓住了2016年后碳纖維需求爆發式增長的機遇,實現技術突破完成了部分碳纖維產品的國產替代,推動我國成為世界第二大碳纖維生產國。2020年中國碳纖維的總需求為48,801噸,相比2019年增長29%,對比2016年的19563噸,復合年增長率高達20%;其中,國產碳纖維供應量為18450噸,量相比2019年增長了53.8%,碳纖維供給國產率也由31.7%增至37.8%。2020年美國日本皆因政策收緊碳纖維對中國的出口,我國碳纖維產業提高自給率實現國產替代不僅是趨勢,也是緊迫的任務。

圖 我國碳纖維國產供給量(噸)和進口量(噸)及國產率
3、江西省借助自身主機廠產業優勢,大力培育一批高性能纖維成型制造企業,形成以軍品為主、民品為主的產業集群,同時向產業鏈上游通過引入纖維產線或扶植新型原絲企業進行拓展,完善省內高性能纖維產業鏈,尤其是航空航天高附加值領域,逐步打造出一批軍工高性能纖維領域頭部企業,進一步夯實江西軍工產業基礎。