作者：文雨 編輯：小市妹

重量只有鋼的1/4，強(qiáng)度卻是鋼的7到10倍，非凡的天賦注定了碳纖維的非凡價(jià)值，“21世紀(jì)新材料之王”絕非浪得虛名。

1880年，“發(fā)明大王”愛(ài)迪生在尋找燈絲材料時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了碳纖維，不過(guò)它不是理想的燈絲材料，所以在當(dāng)時(shí)并未引起足夠的重視。1959年，美國(guó)UCC公司研制成功了世界上最早上市的黏膠基碳纖維Thornel-25，產(chǎn)業(yè)化歷程正式拉開(kāi)帷幕。

如同液晶顯示技術(shù)一樣，碳纖維由美國(guó)人發(fā)明，但被日本搶先點(diǎn)了科技樹(shù)，相繼打開(kāi)了民用和軍用市場(chǎng)。到目前為止，日本依然是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國(guó)，無(wú)論質(zhì)量還是數(shù)量，均處世界領(lǐng)先地位，東麗與東邦、三菱在全球丙烯腈基碳纖維市場(chǎng)的市占率高達(dá)50%以上。

施舍性供給，通知性漲價(jià)；持久性封鎖，間歇性打壓。過(guò)去幾十年，在美日聯(lián)合絞殺下，碳纖維的國(guó)產(chǎn)化之路走的踉踉蹌蹌，師夷長(zhǎng)技未遂，只能反求諸己、自力更生。

去年下半年開(kāi)始，美、日加強(qiáng)了碳纖維對(duì)華出口的政策管控，到12月，日本經(jīng)產(chǎn)省對(duì)東麗子公司發(fā)出行政警告，緊接著，東麗便暫停了對(duì)中國(guó)出口碳纖維業(yè)務(wù)。

上游被掐斷，下游嗷嗷待哺，中國(guó)碳纖維的這場(chǎng)“持久戰(zhàn)”必須提前進(jìn)入戰(zhàn)略反攻階段。

【時(shí)不我待】

中國(guó)新能源革命的一日千里，正迫切需要碳纖維的火線(xiàn)支援。

為降低度電成本，風(fēng)電葉片必將走向大型化和輕量化，從2010到2019年，葉片長(zhǎng)度從100米穩(wěn)步提升至125米，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)還將增長(zhǎng)到150米甚至更高。擁有更低的密度和更高的強(qiáng)度，碳纖維是玻璃纖維的不二替代者。

單從數(shù)量來(lái)看，風(fēng)電已是碳纖維第一大應(yīng)用市場(chǎng)，去年全球風(fēng)電葉片消耗了30600噸碳纖維，占碳纖維總市場(chǎng)的28.64%，而在中國(guó)市場(chǎng)，風(fēng)電葉片占了40.90%。

▲圖片截取自長(zhǎng)城證券

光伏產(chǎn)業(yè)同樣需要碳纖維的加持。

從目前來(lái)看，傳統(tǒng)石墨材料很難滿(mǎn)足光伏直拉硅單晶爐和多晶鑄錠爐生產(chǎn)設(shè)備大型化的需要，而以碳纖維及其織物或碳?xì)衷鰪?qiáng)的C/C復(fù)合材料最具替代價(jià)值。

低密度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性、低膨脹系數(shù)，C/C復(fù)合材料是當(dāng)今能在1650°C以上環(huán)境中應(yīng)用的少數(shù)備選材料之一，最高理論溫度高達(dá)2600°C，相比石墨材料有巨大的性能和性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。

碳纖維的觸角還伸進(jìn)了氫能源。

國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用的儲(chǔ)氫瓶大多是35MPa的鋁內(nèi)膽纖維全纏繞儲(chǔ)氫瓶，而這種儲(chǔ)氫瓶制造的核心技術(shù)就是碳纖維全纏繞工藝，碳纖維重量占比最多可達(dá)50%。

碳纖維應(yīng)用價(jià)值高，但中國(guó)卻慢了半拍，尤其在應(yīng)用占比最大的風(fēng)電和航空領(lǐng)域均有體現(xiàn)。

當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率高于3MW時(shí)，對(duì)應(yīng)葉片長(zhǎng)度將超過(guò)40m，此時(shí)玻璃纖維已無(wú)法滿(mǎn)足葉片的使用要求，碳纖維成了“卡脖子”的一環(huán)。全球風(fēng)電龍頭Vestas去年超過(guò)4MW的訂單比例為63%，而國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)領(lǐng)軍者金風(fēng)科技去年超過(guò)3MW的產(chǎn)品銷(xiāo)售占比只有不到15%。

航空領(lǐng)域的差距更加明顯。

目前國(guó)外軍機(jī)上碳纖維復(fù)合材料用量約占機(jī)重的20%—50%，而我國(guó)最先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)殲-20的含碳量也僅在20%左右，低代機(jī)型的碳纖維含量就更低了。而在民用飛機(jī)領(lǐng)域，波音787和空客A350中的碳纖維復(fù)合材料用量占比已經(jīng)達(dá)到50%以上，我國(guó)國(guó)產(chǎn)客機(jī)C919的碳纖維復(fù)合材料占比則只有約12%。

中國(guó)在碳纖維的應(yīng)用上落后，根本原因還是在自主生產(chǎn)能力上。

按照絲束大小分類(lèi)，碳纖維可分為大絲束和小絲束，一般來(lái)說(shuō)，24K以下的為小絲束，24K以上的為大絲束（1K代表一束纖維絲里包含了1000根單絲），小絲束碳纖維在工藝的要求上更嚴(yán)格。中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到目前為止，日本企業(yè)占據(jù)了小絲束碳纖維市場(chǎng)產(chǎn)能的半壁江山，而在大絲束碳纖維市場(chǎng)上，美國(guó)企業(yè)擁有近90%的市場(chǎng)份額。

2005年之前，軍需和民用碳纖維100%依賴(lài)進(jìn)口，直到2020年，對(duì)外依存度仍然高達(dá)60%以上，風(fēng)電領(lǐng)域用的碳絲大約有85%依賴(lài)進(jìn)口，這顯然是一顆“定時(shí)炸彈”。

日本斷供之后，碳纖維價(jià)格的飆升直接擾動(dòng)了下游生產(chǎn)。

【艱難攻關(guān)】

落后不是一天造成的。

早在上世紀(jì)60年代，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所李仍元先生和沈陽(yáng)金屬研究所張名大先生就已經(jīng)著手開(kāi)展碳纖維的研究工作。到1975年，主持國(guó)防科技和國(guó)防工業(yè)工作的張愛(ài)萍將軍協(xié)調(diào)國(guó)家多部委啟動(dòng)碳纖維聯(lián)合攻關(guān)的“7511工程”。

從時(shí)間上來(lái)看，中國(guó)碳纖維的起步相比美、日稍微落后一個(gè)身位，且差距卻越拉越大，“巴統(tǒng)”的技術(shù)封鎖是致命打擊，但缺乏有效市場(chǎng)是一個(gè)避不開(kāi)的障礙。

很多產(chǎn)業(yè)并不是輸在從0到1的破冰，而是在從1到N的擴(kuò)展中被甩在身后。

上世紀(jì)60年代，美國(guó)人最早發(fā)明了薄膜晶體管（TFT），隨后RCA、羅克韋爾、摩托羅拉、AT&T、通用電氣、惠普等眾多美國(guó)知名企業(yè)都曾試圖推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化過(guò)程，但均以失敗告終，不是技術(shù)不夠先進(jìn)，而是沒(méi)能找到用武之地。后發(fā)的日本企業(yè)將這一技術(shù)應(yīng)用于電子手表和計(jì)算器等小型電子產(chǎn)品上，最終建立起龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，并實(shí)現(xiàn)液晶顯示技術(shù)的持續(xù)精進(jìn)。

復(fù)盤(pán)碳纖維在整個(gè)20世紀(jì)的發(fā)展歷史，下游應(yīng)用的兩次大爆發(fā)是產(chǎn)業(yè)化浪潮的源動(dòng)力。

70年代，日本率先將碳纖維應(yīng)用在魚(yú)竿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等體育休閑領(lǐng)域，東麗抓住時(shí)代機(jī)遇，不斷擴(kuò)大碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。

八十年代之后，航空航天成為碳纖維新的增長(zhǎng)點(diǎn)，東麗抱緊波音大腿，從此走上人生巔峰。波音737承力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用使得東麗進(jìn)入千噸級(jí)量產(chǎn)階段，波音787機(jī)體結(jié)構(gòu)50%重量使用碳纖維則推動(dòng)?xùn)|麗實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)量產(chǎn)，并擺脫了長(zhǎng)期虧損的魔咒。

國(guó)產(chǎn)軍機(jī)在這個(gè)階段嘗試使用碳纖維，但只是淺嘗輒止，需求青黃不接。更重要的一點(diǎn)是，國(guó)內(nèi)可以繞過(guò)“巴統(tǒng)”協(xié)議從其他渠道獲得碳纖維，自主生產(chǎn)的動(dòng)力并不足。

21世紀(jì)初，進(jìn)口T300的渠道被關(guān)閉，碳纖維價(jià)格的飆升直接影響到國(guó)內(nèi)部分軍品的生產(chǎn)，自主可控被突然拔到一個(gè)新的高度。2001年，兩院院士師昌緒上書(shū)，直截了當(dāng)?shù)闹赋?，如果中?guó)在21世紀(jì)沒(méi)有碳纖維，必將落后整個(gè)時(shí)代，在他的呼吁下，國(guó)家決定設(shè)立“863”碳纖維專(zhuān)項(xiàng)。

至此，“拿來(lái)主義”徹底失去了群眾基礎(chǔ)，中國(guó)碳纖維進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)的實(shí)質(zhì)性階段，一批有情懷的企業(yè)家站了出來(lái)。

2017年4月，陳光威和錢(qián)云寶這兩位中國(guó)碳纖維領(lǐng)域最能打的企業(yè)家在十天之內(nèi)相繼離世，不甘看到產(chǎn)業(yè)落后的他們?cè)谥心曛H紛紛投身碳纖維，分別創(chuàng)立了光威集團(tuán)和恒神股份，在企業(yè)最艱難的時(shí)候壓上了全部身家，房子，股份，能賣(mài)的就賣(mài)，能抵押就抵押。

星光不問(wèn)趕路人，時(shí)光不負(fù)有心人。時(shí)至今日，光威和恒神已經(jīng)成為中國(guó)碳纖維的絕對(duì)領(lǐng)軍企業(yè)，這是企業(yè)家精神的勝利。

先發(fā)企業(yè)顯然不想看到后來(lái)者起勢(shì)。

2009年，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有20多家企業(yè)具備了碳纖維T300系列的生產(chǎn)能力，但為了打壓中國(guó)的新生勢(shì)力，日本發(fā)動(dòng)低價(jià)傾銷(xiāo)，碳纖維T300開(kāi)始大幅降價(jià)，本土企業(yè)受到重創(chuàng)。

2005年之前，中國(guó)軍用和民用碳纖維幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口，而現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)基本能夠滿(mǎn)足40%的市場(chǎng)需求。

踉踉蹌蹌，跌跌撞撞，但終究還是完成了從無(wú)到有、從有到大的突破。

【重新開(kāi)局】

這是最好的時(shí)代，技術(shù)、資金和市場(chǎng)，中國(guó)都有了。

技術(shù)層面，幾十年的積累把曾經(jīng)不可逾越的鴻溝基本填平了。

中國(guó)在2005年基本實(shí)現(xiàn)了CCF-1級(jí)碳纖維（相當(dāng)于日本東麗T300）的自主工業(yè)化生產(chǎn)，完成從0到1，隨后漸進(jìn)突破，實(shí)現(xiàn)從1到10。先后攻克了T700級(jí)碳纖維和M40石墨纖維的工程化和應(yīng)用問(wèn)題，解決了國(guó)產(chǎn)T800級(jí)碳纖維和國(guó)產(chǎn)M40J石墨纖維的關(guān)鍵制備技術(shù)，突破了國(guó)產(chǎn)T1000碳纖維和M50J、M55J、M60J石墨纖維實(shí)驗(yàn)室制備技術(shù)，并且具備開(kāi)展下一代纖維研發(fā)的基礎(chǔ)。工藝層面，頭部企業(yè)已經(jīng)突破并掌握了先進(jìn)的干噴濕紡工藝，雖和美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家仍有差距，但技術(shù)剪刀差在不斷收斂。

資金更不是問(wèn)題。

推行注冊(cè)制，設(shè)立科創(chuàng)板，開(kāi)辦北交所，一個(gè)多層次、市場(chǎng)化、國(guó)際范的中國(guó)資本市場(chǎng)已經(jīng)頗具雛形。只要是與國(guó)家戰(zhàn)略并行的硬科技公司，必定能得到資本的助力。一個(gè)最典型的例子，中芯國(guó)際IPO從獲受理到上會(huì)僅耗時(shí)18天，募集資金總額超過(guò)520億元。

光威復(fù)材、中簡(jiǎn)科技等碳纖維企業(yè)已經(jīng)上市，中復(fù)神鷹也遞交了科創(chuàng)板IPO的申請(qǐng)，基本已經(jīng)鎖定了資本市場(chǎng)的門(mén)票，吉林碳谷前不久也已在精選層掛牌。像錢(qián)云寶和陳光威等一批企業(yè)家靠變賣(mài)家產(chǎn)來(lái)發(fā)展事業(yè)的時(shí)代一去不復(fù)返了。

龐大的潛在市場(chǎng)需求是中國(guó)碳纖維向上發(fā)展的最大動(dòng)力。

2015年-2020年，中國(guó)碳纖維總需求由16808噸增長(zhǎng)至48851噸，期間CAGR達(dá)23.79%，絕對(duì)算得上高成長(zhǎng)性賽道，但未來(lái)增速會(huì)更快。

新能源和航空航天是目前碳纖維市場(chǎng)最大的兩個(gè)支柱，而中國(guó)在這兩個(gè)領(lǐng)域是最積極的。

根據(jù)國(guó)家氣候中心此前的測(cè)算數(shù)據(jù)，如果中國(guó)可以建成67%的高比例風(fēng)、光電，將有能力實(shí)現(xiàn)1.5℃溫控目標(biāo)和碳中和目標(biāo)。這意味著，到2050年，中國(guó)的風(fēng)、光發(fā)電量將達(dá)到11.1萬(wàn)億度，其中風(fēng)電是7.6萬(wàn)億度，光伏為3.5萬(wàn)億度。而在去年，國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)電量為4665億度，光伏為2605億度，未來(lái)30年，國(guó)內(nèi)光伏還有十幾倍的增長(zhǎng)空間。

碳纖維在國(guó)內(nèi)風(fēng)電領(lǐng)域的滲透率不足，還有一個(gè)重要的原因是專(zhuān)利限制。

Vestas之前已經(jīng)在中國(guó)、丹麥等國(guó)家申請(qǐng)了以碳纖維條帶為主要材料的風(fēng)力渦輪葉片的相關(guān)專(zhuān)利，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)風(fēng)電葉片制造商的生產(chǎn)受限。而明年Vestas的碳梁專(zhuān)利保護(hù)就將到期，屆時(shí)國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)“解禁”，風(fēng)電領(lǐng)域?qū)⒇暙I(xiàn)巨大的碳纖維增量市場(chǎng)。

航空領(lǐng)域的訂單同樣少不了。

根據(jù)Flight Global的數(shù)據(jù)，2020年，我國(guó)軍用飛機(jī)數(shù)量為3260架，遠(yuǎn)不及美國(guó)的13232架和俄羅斯的4143架，而且國(guó)內(nèi)有很大一部分是低世代戰(zhàn)機(jī)，面臨迫切的升級(jí)換裝需求，對(duì)碳纖維的需求必將大增。

在民航領(lǐng)域，中國(guó)力推大飛機(jī)的自主生產(chǎn)，與俄羅斯合作的下一代 CR929機(jī)型碳纖維復(fù)合材料占比預(yù)計(jì)將達(dá)到50%，相較于之前實(shí)現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。

前途光明，但道路也有曲折，可見(jiàn)范圍內(nèi)，國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)就有兩個(gè)需要改觀(guān)的問(wèn)題。

首先是產(chǎn)業(yè)鏈缺乏更加緊密的合作溝通與融合。

到目前為止，國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈仍然未形成有效的融合，生產(chǎn)和應(yīng)用相互脫節(jié)，產(chǎn)品應(yīng)用對(duì)研發(fā)生產(chǎn)和技術(shù)提升的牽引明顯不足，而歷史經(jīng)驗(yàn)表明，技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都不是孤立進(jìn)行的。

正是有了尼康和佳能的提攜，東京應(yīng)化和JSR等企業(yè)逐步走到世界光刻膠的舞臺(tái)中心，就連光刻機(jī)制霸ASML也是臺(tái)積電和intel等一手養(yǎng)大的，而東麗能成為全球碳纖維的旗幟，同樣來(lái)自和波音的交互和協(xié)同。

材料產(chǎn)業(yè)取得突破的核心在于規(guī)?；a(chǎn)，但前提是能夠和上下游溝通應(yīng)用過(guò)程中需要解決的問(wèn)題。

當(dāng)年?yáng)|麗在波音長(zhǎng)期駐有幾百名技術(shù)人員協(xié)同波音攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出用其部件適用的工藝，最終實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足要求的復(fù)合材料制件的批量生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)需要有更強(qiáng)的全產(chǎn)業(yè)鏈思維，進(jìn)一步加強(qiáng)同下游企業(yè)的交流。

其次是產(chǎn)業(yè)無(wú)效產(chǎn)能過(guò)剩，有效供給不足。

目前國(guó)內(nèi)有30家碳纖維企業(yè)，而在過(guò)去50年，日本嚴(yán)格意義上說(shuō)只有3家碳纖維企業(yè)，但就憑這三家公司，日本坐上了全球碳纖維的頭把交椅。中國(guó)看似人多勢(shì)眾，實(shí)則“濫竽充數(shù)”居多，去年國(guó)內(nèi)碳纖維總產(chǎn)能3.62萬(wàn)噸，但產(chǎn)量只有1.85萬(wàn)噸，產(chǎn)能利用率僅為50%。大部分企業(yè)的單線(xiàn)產(chǎn)能只有1000噸，有的甚至只有幾十噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到市場(chǎng)化應(yīng)用的規(guī)模，作為對(duì)比，國(guó)際上平均單線(xiàn)產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到1800噸。

碳纖維行業(yè)具有顯著的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，東麗公司曾做過(guò)測(cè)算，如果生產(chǎn)線(xiàn)的規(guī)模小于400t，企業(yè)很難盈利，千噸線(xiàn)的成本大概是21.96美元/kg，盈利空間也不大。若單線(xiàn)規(guī)模從1000t上升到2000t，成本可降低10%；提升至3000t，成本可降低15%；上升到萬(wàn)噸線(xiàn)，成本可降低30%。以此數(shù)據(jù)為參考標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)相當(dāng)一部分碳纖維企業(yè)是沒(méi)有盈利能力的。

抓大放小，重點(diǎn)扶持，如鋼鐵、能源等行業(yè)，碳纖維產(chǎn)業(yè)也需要一場(chǎng)供給側(cè)改革，淘汰落后產(chǎn)能，推動(dòng)頭部做大做強(qiáng)。

寶旌生產(chǎn)的碳纖維以吉林碳谷生產(chǎn)的原絲為原材料，所以?xún)杉液掀饋?lái)計(jì)算，去年生產(chǎn)原絲40000噸，碳纖維8500噸，緊隨其后的是中復(fù)神鷹、江蘇恒神、光威復(fù)材等，這些企業(yè)是未來(lái)碳纖維國(guó)產(chǎn)替代的急先鋒，也是受益者。

根據(jù)前兩天央視2套《正點(diǎn)財(cái)經(jīng)》節(jié)目的報(bào)道，中復(fù)神鷹等頭部企業(yè)的訂單已經(jīng)排到明年了。

作為追趕者，現(xiàn)階段中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)依然需要埋頭苦干，“速勝論”不可取，但迫于環(huán)境的變化，這場(chǎng)“持久戰(zhàn)”恐怕要提前進(jìn)入戰(zhàn)略反攻階段了。

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