我国PAN基碳纤维行业市场综合发展态势图文深度调研分析报告Word格式.docx
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我国PAN基碳纤维行业市场综合发展态势图文深度调研分析报告Word格式.docx
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未来全球碳纤维市场需求量预测
2015年全球碳纤维需求量
2015年全球碳纤维需求分布
2015年不同应用领域碳纤维市场需求量和金额
通过对比2015年不同领域碳纤维市场需求量和金额可以发现,由于单位碳纤维价格存在较大差异,高端领域航空航天占尽了行业的“油水”,以22%的市场份额占到39%的市场金额。
因此对于中国碳纤维市场需求的理想模式是:
航空航天用碳纤维占到企业销售的20%,利润占到80%,而工业用碳纤维销售占80%,利润占20%。
从总体上看,PAN基碳纤维需求依然集中在航空航天、工业用途和体育休闲三大市场,但今后增长最快的领域是汽车工业,预期至2020年其需求将达到2.2万吨,年均增速约21%,相当于当年航空航天与军工的需求量的总和。
工业用途中,压缩天然气瓶、氢气瓶和大型氢气储罐以及大型风力发电叶片和海上风电叶片将会是今后市场的主要发展方向。
2011年起全球风电市场恢复强劲增长,2017年-2020年将以11%增长。
新兴应用领域的不断拓展,使全球碳纤维及增强复合材料的需求量大幅增加。
据有关专家预测,从2011年到2020年,碳纤维整体市场增速为12%,其中航空航天领域增速为15%,工业领域增速为18%,体育休闲领域增速为9%,航天航空领域与工业应用领域增速明显,体育休闲领域趋于饱和。
全球碳纤维分领域需求情况预测
2014年全球碳纤维在航空航天、工业应用、体育休闲三大领域的应用比例为22:
62:
16,预计2020年将变为20:
75:
5。
在全球范围内,碳纤维复合材料总量的50%以上应用于工业领域,特别是在风电叶片和汽车领域,体育休闲用品所消耗的碳纤维复合材料占比不到20%,并呈逐年下降之势。
从应用领域来看,美国应用重点在航空航天,欧洲重点在工业应用,亚洲偏重于体育休闲。
2014年全球碳纤维市场需求分布占比
2020年全球碳纤维市场需求分布占比
2015年国内PAN基碳纤维市场需求为1.68万吨,随着我国航天航空和工业制造的不断发展,未来几年我国碳纤维需求量将进入一个快速增长的时期,预计到2020年国内碳纤维的需求将达2.9万吨,年均增长速率约12.5%。
未来国内碳纤维市场需求量预测
2014年国内碳纤维在航空航天、工业应用和体育休闲三大领域的用量比例是4%、29%和67%,其中体育休闲占绝大多数,而在民用航空、交通工具、新能源装备、工程建设等方面的应用虽然已经开始起步,但应用水平偏低,碳纤维复合材料的设计水平不足,缺乏配套的材料,相关的应用标准体系不健全,导致应用领域窄。
此外树脂、上浆剂等配套材料品种少、性能不足,复合材料用辅助原料还不能完全实现自主供给,部分品种还依赖进口等,不仅制约了碳纤维复合材料在高端制品上的应用,同时还严重影响着国产碳纤维的市场应用。
目前碳纤维最富有前景的应用领域是工业应用,如汽车工业,应用碳纤复合材料可以减轻重量,节约能源,增加可靠性;
风力发电是能源领域增长最快的,其叶片使用碳纤维量可观;
用碳纤维加固、修复混凝土基础设施已经是一项新技术,市场前景十分广阔。
随着汽车轻量化和风力发电等领域的不断发展,我国的碳纤维在工业领域的应用将越来越多,预计到2020年国内工业领域的碳纤维需求份额将增长到50%。
2015年我国碳纤维需求
2015年我国碳纤维需求分布
碳纤维三大应用领域国内外成熟度对比
2014年国内碳纤维市场需求分布占比
2020年国内碳纤维市场需求分布占比
近年,我国碳纤维市场进口产品以碳纤维、碳纤维布、预浸料及制品为主,据我国海关统计数据:
2014年我国碳纤维及制品进口量为11726.9吨,贸易方式以加工贸易为主占59.5%,以进料加工为主占57.2%,一般贸易占35.7%。
日本仍是最大的进口国,2014年进口量为5747.1吨,占进口量的53.1%;
从韩国进口的碳纤维及制品已超过台湾地区,上升到第二位,2014年进口量为1646.0吨,已占进口总量的14%,原因是韩国晓星和东丽尖端材料(韩国)公司的相继投产,导致韩国进口量大幅增长,其后依次为台湾地区、土耳其、匈牙利、美国等。
2014我国碳纤维消耗量为13753吨,约85%依赖进口。
从2014年进口产品应用分类来看,体育休闲类产品占进口量的45.6%,工业应用占26.3%,航空航天领域占4.7%。
体育休闲和工业领域是进口碳纤维及其制品应用的主要去向,其中工业应用领域份额逐年扩大,未来将是碳纤维主要的应用方向。
2010年-2014年我国进口碳纤维及制品应用情况
2014年我国进口碳纤维应用分布占比
二、碳纤维主要应用领域
1、到2015年航空航天用碳纤维比2011年增长约109%达到16千吨,预计到2020年达到27千吨。
碳纤维将在航空航天领域以多种应用趋势成为喷气飞机发动机、涡轮发动机、涡轮等主要的结构材料。
统计显示,碳纤维复合材料在小型商务机和直升飞机上的使用量占70%-80%,军用飞机占30%-40%,大型客机占15%-50%。
美国军用飞机AV-8B改型“鹞”式飞机所用碳纤维约占飞机结构重量的26%,使整机减重9%。
我国直-9型直升机复合材料占60%,主要是碳纤维复合材料。
日本OH-1“忍者”直升机,机身40%是碳纤维复合材料,桨叶也是碳纤维复合材料。
民用领域,世界最大飞机欧洲空客A380使用的复合材料是结构重量的25%,碳纤维复合材料占结构重量的22%;
空客A350碳纤维复合材料的占比达到了52%;
美国波音B787复合材料质量比例高达50%,机身、尾翼采用碳纤维层合结构,升降舵、方向舵保留碳纤维夹芯结构;
波音777客机全机碳纤维用量在7吨左右;
正在推出的波音B777X碳纤维复合材料占比也超过了50%,减重效果可节省大约20%的燃料;
中国商飞C919第一阶段采用10%-15%的碳纤维复合材料,第二阶段将采用23%-25%碳纤维复合材料,与俄罗斯合作的C929预计将达到50%。
C919要与波音和空客竞争,减重是必然选择,而碳纤维是减重的不二之选。
国外大型民用飞机碳纤维复合材料占比
波音787和空客A380碳纤维复合材料应用情况
宇航工业上,碳纤维多用作导弹防热材料及结构材料,如导弹发射筒、固体火箭发动机(壳体、喷管与连接部件)、导弹鼻锥与大面积防热层;
卫星的构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件;
航天飞机与高速飞行器的机头、机翼前缘和舱门、大面积防热盖板等制件的抗氧化材料。
航天飞行器的重量每减少1kg,就可使运载火箭减轻500kg。
采用碳纤维复合材料将大大减轻火箭和导弹的惰性重量,减轻发射重量,节省发射费用或携带更重的弹头或增加有效射程和落点精度。
全球碳纤维航空航天市场需求量
2015年全球碳纤维航空航天市场需求分布
2、2015年全球体育体闲领域的碳纤维需求量达到了11.5千吨,占世界碳纤维总需求量的15%左右,预计未来几年该领域碳纤维需求量的年均增速约为9%。
体育休闲是我国碳纤维的主要消费领域,年消耗量约5000吨,约占碳纤维市场的18%-20%,2007年-2014年间的年均增长率保持在3%左右。
碳纤维复合材料在高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、自行车、赛车、滑雪板等高档文体用品中广泛应用,碳纤维复合材料制作的高尔夫球杆比金属杆减重近50%。
2009年浙江力霸皇集团有限公司生产的一体式竞赛型碳纤维自行车较铝材减重40%。
钓鱼竿、羽毛球拍、滑雪板、高尔夫球杆等体育用品的碳纤维67%是大丝束,随着大丝束价格的降低和性能提高,碳纤维使用量还将继续增加。
全球碳纤维体育休闲市场需求量
2015年全球碳纤维体育休闲市场需求分布
3、目前,全球生产的石油70%-80%被用作汽车燃油,减少汽车燃油用量是改善全球气候问题的重要组成部分,世界多个国家和地区已经对汽车二氧化碳排放量进行了严格限制。
美国国家高速公路管理局(NHTSA)已经在着手对乘用车及轻型载货汽车公司平均燃料经济性(CAFE)标准进行改革,2015年CAFE标准要求汽车制造商燃效值达到35.5英里/加仑,这一指标到2025年将逐步飒升至54.5英里/加仑,几乎是当前的2倍。
欧盟的汽车二氧化碳排放量限制标准则要求乘用车二氧化碳排放量从目前的130g/km减少到2020年的95g/km。
我国在节能减排、油耗标准方面的法规越来越严,并陆续推出了一系列节能惠民政策。
例如,2015年CO2排放为155g/km,2020年需降至112g/km;
2015年平均油耗为6.9L/(100km),2020年需减至5.0L/(100km);
2015年节能惠民补贴的油耗标准为5.9L/(100km),2020年降至4.5L/(100km)。
实现汽车节能减排主要有四条途径:
1、改善发动机,提高燃油效率,此方法减排效果最明显,但技术难度大、耗资多,对汽车产业链带动不明显;
2、采用轻量化技术和材料,此方法效果好,易实现,可以带动原材料和零部件等汽车产业上下游的发展;
3、提高汽车空气动力学性能,降低滚动阻力,该方法适合于赛车类的部分车型;
4、提高动力传动效率,减小能量专递损失,但损失不可避免,此方法节能效果一般。
可见,轻量化技术是汽车降低油耗、减少排放、提高新能源汽车续航里程最有效工程途径之一,而采用高性能纤维增强复合材料部分代替传统金属材料是目前汽车实现轻量化最有效的方法。
研究显示,汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%,而汽车整车质量减少100kg,油耗降低(0.3-0.6)L/(100km),加速性能提升8%-10%,制动距离缩短2-7m。
随着新能源汽车的发展,新的能源系统带来的车身重量显著增加,以纯电动汽车电池系统的重量为例,普通电池系统净增加整车质量250-400kg。
因此,汽车轻量化发展势在必行。
碳纤维复合材料用于汽车轻量化的优势在于其比强度和比模量高,密度小,在等刚度或等强度下,相比于钢可减重50%以上,相比于镁铝合金可减重30%左右;
高强抗冲击性和极佳能量吸收能力(比金属材料高4-5倍),安全性能更佳;
钢和铝的疲劳强度一般为抗拉强度的30%-50%,而碳纤维复合材料可达70%-80%,抗疲劳性能优异;
吸振能力强,振动阻尼高,同种条件下轻合金停止振动需9s,而碳纤维复合材料仅需2s;
结构整体成型,可设计性强等等。
因此,碳纤维复合材料汽车轻量化技术不仅能实现节能减排,还能提高车辆的安全可靠性、加速性能、灵敏性、稳定可控性等,是汽车轻量化技术的主流趋势。
2015年全球碳纤维汽车市场需求量达到了8700多吨,预计到2020年将超过2万吨,未来五年年均增速高达21%,将成为增长最快和需求
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