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隨風(fēng)起舞碳纖維

光伏們發(fā)布時(shí)間:2022-02-07 09:22:33

021年,在大兆瓦降本+主機(jī)競(jìng)爭(zhēng)降毛利的雙重帶動(dòng)下,陸上風(fēng)電實(shí)現(xiàn)了對(duì)光伏的LCOE競(jìng)爭(zhēng)力逆轉(zhuǎn);通過(guò)16.9GW搶裝,海上風(fēng)電也距離大規(guī)模平價(jià)開(kāi)發(fā)更進(jìn)一步。根據(jù)行業(yè)普遍預(yù)期,十四五期間風(fēng)電行業(yè)增量將從十三五期間的20-30GW/年倍增至60-70GW/年。

(來(lái)源:微信公眾號(hào)“風(fēng)電順風(fēng)耳” 作者:宋燕華)

如果說(shuō)風(fēng)電將迎來(lái)倍增,供應(yīng)鏈哪個(gè)環(huán)節(jié)又會(huì)迎來(lái)倍倍增?從目前情況來(lái)看,在材料替代X國(guó)產(chǎn)化替代的背景下,碳纖維極具增長(zhǎng)潛力。

比鋁還輕,比鋼還強(qiáng)

碳纖維是指聚丙烯腈(PAN)(或?yàn)r青、粘膠)等有機(jī)纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)纖維。與傳統(tǒng)金屬材料相比,碳纖維具有低密度、高比強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、耐高溫、抗疲勞、便于設(shè)計(jì)、易于大面積整體成型加工等諸多優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為“二十一世紀(jì)的材料之王”。

在飛機(jī)和汽車(chē)等領(lǐng)域,如采用碳纖維取代鋁合金,可以降低30%的重量,有利于降低油耗和碳排放,實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)性;葉片主梁從玻纖改為碳纖維可有效減重增長(zhǎng),提高LCOE;由碳纖維制成的碳紙(CP)和氣體擴(kuò)散層(GDL)是氫燃料電池的重要組成部分,高強(qiáng)度碳纖維和塑料罐內(nèi)襯也被用于高壓氫罐……綜合來(lái)看,零碳目標(biāo)下,碳纖維是不可或缺的材料。

力學(xué)性能和大小絲束是評(píng)價(jià)一國(guó)一企碳纖維產(chǎn)品水平的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。力學(xué)性能反應(yīng)碳纖維的強(qiáng)度和模量(行業(yè)內(nèi)一般比照行業(yè)龍頭日本東麗的標(biāo)準(zhǔn),目前我國(guó)在T300、T700等級(jí)已經(jīng)具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力);大小絲束決定了價(jià)格和經(jīng)濟(jì)性(通常48K及以上稱(chēng)為大絲束,與小絲束相比性能相當(dāng)?shù)珒r(jià)格低1/3,可應(yīng)用于一般工業(yè)領(lǐng)域,目前我國(guó)大絲束生產(chǎn)能力尚未形成整體突破)。

表1各領(lǐng)域碳纖維用途及要求(吉林碳谷)

碳纖維的生產(chǎn)過(guò)程包括兩步,一是將丙烯腈加工成原絲,二是將原絲預(yù)氧化和碳化為碳纖維。從成本構(gòu)成來(lái)看,50%以上來(lái)自原絲(生產(chǎn)1kg碳纖維需要消耗2.1-2.2kgPAN原絲),30%來(lái)自設(shè)備折舊,其余則是電費(fèi)及人工等(碳化過(guò)程需要維持3000°C以上高溫)。能源雙控和電價(jià)放開(kāi)的背景下,2021年下半年碳纖維產(chǎn)量和成本也受此影響,未來(lái)碳纖維企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)也需逐電價(jià)而居。

由于期初投資大、產(chǎn)量小、能耗高、工藝復(fù)雜、制備耗時(shí)長(zhǎng)等原因,碳纖維最大的缺點(diǎn)是貴。目前大小絲束碳纖維價(jià)格在8-15萬(wàn)元/噸,是傳統(tǒng)鋼材價(jià)格的20倍左右,鋁材價(jià)格的8倍左右。為此在軍工、航空航天、超跑、高爾夫球桿等對(duì)價(jià)格不敏感但是對(duì)性能高度敏感的領(lǐng)域,碳纖維已經(jīng)得到廣泛使用;但在一般工業(yè)領(lǐng)域,只能好碳用在刀刃上。

從全球來(lái)看,2020年全球碳纖維總需求在10萬(wàn)噸(廣東賽奧數(shù)據(jù))-15萬(wàn)噸(Wood Mackenzie數(shù)據(jù))之間,航空/航天/國(guó)防、汽車(chē)交通、風(fēng)機(jī)葉片、體育休閑是四大應(yīng)用領(lǐng)域,占比87%。性價(jià)比然是推廣和替代的最大障礙,降本也成為碳纖維行業(yè)在未來(lái)幾十年里最重要的使命。

圖12020年全球碳纖維需求分布(Wood Mackenzie)

天降大任,臥薪嘗膽

碳纖維的應(yīng)用起源于19世紀(jì)中葉,美日兩國(guó)在1970年代實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,此后逐步產(chǎn)業(yè)化。我國(guó)碳纖維行業(yè)雖然也起步于1960年代,但由于美日兩國(guó)長(zhǎng)期將碳纖維視為戰(zhàn)略物資,無(wú)論是高端產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)及人員均被封鎖。進(jìn)入新千年以后,在軍工應(yīng)用的牽引下,一批本土碳纖維企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。

世界上著名的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)大多是從原絲開(kāi)始,直到碳纖維以及中、下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā),如日本東麗、東邦、三菱等。我國(guó)情況稍有不同。比如吉林碳谷主要生產(chǎn)原絲,吉林精功主要將原絲加工成碳纖維;中復(fù)神鷹、恒神股份、光威復(fù)材、中簡(jiǎn)科技等公司則同時(shí)覆蓋兩個(gè)環(huán)節(jié)但產(chǎn)能并不完全一致,存在對(duì)外采購(gòu)和對(duì)外銷(xiāo)售原絲的情況。

圖22020年我國(guó)碳纖維廠家產(chǎn)能(單位噸,廣州賽奧)

歷經(jīng)十余年的努力,本土碳纖維企業(yè)逐漸解決了卡脖子問(wèn)題,但回顧歷史,這一路走得異常艱辛。

風(fēng)電設(shè)備制造商主要賺來(lái)料加工和快速周轉(zhuǎn)的錢(qián),成本性態(tài)上固定成本低而變動(dòng)成本高。一個(gè)風(fēng)機(jī)總裝廠的初始投資只有3000萬(wàn)元左右,銷(xiāo)售一個(gè)5萬(wàn)千瓦項(xiàng)目風(fēng)機(jī)收入即有1-1.5億元之多。需求倍增后固定成本被不斷攤薄,體現(xiàn)到報(bào)表上的特征是毛利率不變,期間費(fèi)用比例下降,因此凈利率提高。未來(lái),主機(jī)、塔筒、葉片等大多數(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的盈利預(yù)期大多如此。

碳纖維行業(yè)與此“輕資產(chǎn)”模式完全不同。

首先,碳纖維生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格昂貴,前期投入大。精功科技制造的國(guó)產(chǎn)化1000-1500噸級(jí)、T700-T800碳纖維生產(chǎn)線售價(jià)在2.6億元/套以上(而且這一價(jià)格已經(jīng)比國(guó)外同等裝備低40%左右)。

其次,大多數(shù)本土碳纖維企業(yè)還處于摸索上升期,容易產(chǎn)生沉沒(méi)成本。碳纖維生產(chǎn)需要精細(xì)化、連續(xù)化和規(guī)?;?,控制精度要求高,需要反復(fù)試驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。

第三,即使實(shí)現(xiàn)突破,也需要前門(mén)拒虎,后門(mén)驅(qū)狼。碳纖維企業(yè)不僅面臨內(nèi)資同行競(jìng)爭(zhēng),還需要關(guān)注國(guó)際龍頭企業(yè)的動(dòng)作。國(guó)際碳纖維市場(chǎng)集中度極高,每當(dāng)本土廠家實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破后,外資龍頭企業(yè)就會(huì)壓低產(chǎn)品價(jià)格,使本土企業(yè)長(zhǎng)期處于開(kāi)工率不足、虧本銷(xiāo)售的惡性循環(huán)狀態(tài),無(wú)法良性擴(kuò)張。

比如新三板上市公司吉林碳谷在我國(guó)碳纖維原絲市場(chǎng)具有50%以上份額,但回顧過(guò)去十年的業(yè)績(jī),凈利潤(rùn)長(zhǎng)期為負(fù),2020年才首次轉(zhuǎn)正。由于連續(xù)虧損,2015年控股股東奇峰化纖將股權(quán)全部轉(zhuǎn)讓給吉林市國(guó)盛資產(chǎn)管理有限公司(后無(wú)償劃轉(zhuǎn)吉林市國(guó)興新材料公司),實(shí)控人為吉林市國(guó)資委。

無(wú)獨(dú)有偶,2013年宏發(fā)新材控股股東也從個(gè)人變更為云天化孫公司重慶國(guó)際,實(shí)際控制人為云南省國(guó)資委;恒神股份在2019年易主,實(shí)際控制人從個(gè)人股東變更為陜西省國(guó)資委;精功科技控股股東精功集團(tuán)由于宏觀去杠桿等原因出現(xiàn)流動(dòng)性困難,目前尚處于司法重整階段。

引入國(guó)有資本不僅有利于提升碳纖維企業(yè)的抗壓能力,也符合“碳纖當(dāng)自強(qiáng)”的政策導(dǎo)向。

2015年,國(guó)務(wù)院發(fā)布《中國(guó)制造2025》將碳纖維列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料之一,目標(biāo)到2020年國(guó)產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料滿足大飛機(jī)技術(shù)要求,國(guó)產(chǎn)碳纖維用量要達(dá)到4000噸以上;2025年高性能碳纖維基本實(shí)現(xiàn)自主保障。2021年,國(guó)務(wù)院發(fā)布《第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》,也要求相關(guān)部門(mén)推動(dòng)加強(qiáng)高端新材料如碳纖維及其復(fù)合材料的研發(fā)應(yīng)用。

圖3《中國(guó)制造2025》碳纖維發(fā)展規(guī)劃(中簡(jiǎn)科技)

死去活來(lái),再尋拐點(diǎn)

2015年5月《中國(guó)制造2025》提出后,碳纖維概念就曾經(jīng)火過(guò)一陣,多家券商發(fā)布報(bào)告表示碳纖維行業(yè)即將迎來(lái)井噴,所謂白馬股康得新的股價(jià)也在當(dāng)月28日達(dá)到68.12元的歷史高位。

事實(shí)證明,券商的吹捧言過(guò)其實(shí),龍頭股的業(yè)績(jī)更是徒有其表?;谏鲜龀杀緞傂院蛢?nèi)外部競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題,我國(guó)碳纖維行業(yè)仍然任重道遠(yuǎn),十三五期間年化需求增長(zhǎng)僅為23%;康得新也是白馬非馬,2015-2018年持續(xù)財(cái)務(wù)造假,虛增利潤(rùn)占?xì)v年實(shí)際利潤(rùn)總額的134-722%,最終在2021年5月退市。

圖4我國(guó)歷年碳纖維供需情況及預(yù)測(cè)(單位噸,廣州賽奧)

縱觀A股上市碳纖維企業(yè),群體性的真正扭虧和業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)出現(xiàn)在2019-2020年。那么這一次與以往有何不同?是否真的到達(dá)了拐點(diǎn)?

從全球范圍分行業(yè)來(lái)看,作為最大的應(yīng)用領(lǐng)域,航空業(yè)是疫情影響的重災(zāi)區(qū),2020年對(duì)碳纖維的需求同比下降30%左右;體育休閑領(lǐng)域,群體性活動(dòng)也受到限制,但高爾夫、自行車(chē)、釣魚(yú)等個(gè)體休閑活動(dòng)得到加強(qiáng),整體變化不大;風(fēng)機(jī)葉片對(duì)碳纖維的需求異軍突起,有效彌補(bǔ)了航空業(yè)產(chǎn)生的缺口,最終實(shí)現(xiàn)總量微漲。

我國(guó)的碳纖維2020年總需求4.88萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)29%。風(fēng)機(jī)葉片也同樣是增長(zhǎng)最快的需求領(lǐng)域,從2017年的3060噸增長(zhǎng)到2020年的2萬(wàn)噸,3年翻7倍,目前占比41%,成為第一大應(yīng)用分支,另有30%應(yīng)用于體育休閑用品,其他需求雖然增速快,但尚未成氣候。從供給側(cè)來(lái)看,由于美日限制碳纖維出口,國(guó)產(chǎn)碳纖維銷(xiāo)量實(shí)現(xiàn)連續(xù)三年超過(guò)30%高速增長(zhǎng),自給率從2019年的32%提高到2020年的38%。

值得注意的是,到目前為止,將碳纖維廣泛用于葉片主梁的主機(jī)廠主要是維斯塔斯(占比約90%),某種意義上說(shuō),全球葉片對(duì)碳纖維行業(yè)的拉動(dòng)其實(shí)源于維斯塔斯個(gè)人的不懈努力,我國(guó)風(fēng)電行業(yè)對(duì)碳纖維需求的拉動(dòng)則主要是因?yàn)槿~片廠家是維斯塔斯的供應(yīng)商,因此搭了出貨量增加的順風(fēng)車(chē),而不是本土主機(jī)廠家的葉片需求所致。

Wood Mackenzie認(rèn)為,伴隨海上風(fēng)電成為未來(lái)風(fēng)電發(fā)展的主戰(zhàn)場(chǎng),碳纖維不僅在葉片主梁的應(yīng)用會(huì)更加普遍,而且適用范圍還可能擴(kuò)展至葉根、法蘭等位置。未來(lái)10年主流廠家都會(huì)在葉片中更多使用碳纖維,總需求將從3萬(wàn)噸提高到14.3萬(wàn)噸,增長(zhǎng)近5倍。

但從實(shí)際出發(fā),碳纖維在葉片領(lǐng)域?qū)Σ@w的替代,還面臨諸多挑戰(zhàn)。

首先,天降大任能否接得???目前全球玻纖產(chǎn)能超過(guò)800萬(wàn)噸,中國(guó)巨石作為全球老大,一家產(chǎn)能就有200萬(wàn)噸,其中1/4用于風(fēng)電行業(yè)。相比在不同統(tǒng)計(jì)口徑下全球碳纖維總產(chǎn)能大約在15-17萬(wàn)噸之間,我國(guó)只有4萬(wàn)噸左右。雖然目前碳纖維企業(yè)紛紛發(fā)布擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃,但受疫情影響美日投資有所延誤,我國(guó)部分地區(qū)和企業(yè)的碳纖維產(chǎn)能則存在低端競(jìng)爭(zhēng)和重復(fù)建設(shè)之嫌。預(yù)計(jì)伴隨擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃的逐步推廣,2-3年后全球碳纖維產(chǎn)能將達(dá)到26-30萬(wàn)噸,我國(guó)達(dá)到8-10萬(wàn)噸。這一方面預(yù)示了成長(zhǎng)存在空間,也說(shuō)明成長(zhǎng)需要時(shí)間。

其次,玻纖不會(huì)坐以待斃。葉片增長(zhǎng)后最大的痛點(diǎn)是減重,對(duì)此高模量玻纖和碳纖維是良性競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,在風(fēng)機(jī)價(jià)格急劇下降的當(dāng)下,誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)還需要拼性價(jià)比,而且高模量玻纖還具有產(chǎn)能和路徑依賴優(yōu)勢(shì)。中國(guó)巨石的E系列高模量玻纖在風(fēng)電行業(yè)的測(cè)試應(yīng)用值得觀察比較。

五年后碳纖維一定可以到達(dá)美好的遠(yuǎn)方,但首先需要度過(guò)兩三年內(nèi)的茍且。


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