021年，在大兆瓦降本+主機競爭降毛利的雙重帶動下，陸上風電實現(xiàn)了對光伏的LCOE競爭力逆轉(zhuǎn)；通過16.9GW搶裝，海上風電也距離大規(guī)模平價開發(fā)更進一步。根據(jù)行業(yè)普遍預(yù)期，十四五期間風電行業(yè)增量將從十三五期間的20-30GW/年倍增至60-70GW/年。
（來源：微信公眾號“風電順風耳” 作者：宋燕華）
如果說風電將迎來倍增，供應(yīng)鏈哪個環(huán)節(jié)又會迎來倍倍增？從目前情況來看，在材料替代X國產(chǎn)化替代的背景下，碳纖維極具增長潛力。
比鋁還輕，比鋼還強
碳纖維是指聚丙烯腈(PAN)(或瀝青、粘膠)等有機纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)無機纖維。與傳統(tǒng)金屬材料相比，碳纖維具有低密度、高比強度、高模量、耐腐蝕、耐高溫、抗疲勞、便于設(shè)計、易于大面積整體成型加工等諸多優(yōu)點，被譽為“二十一世紀的材料之王”。
在飛機和汽車等領(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，實現(xiàn)更好的經(jīng)濟性；葉片主梁從玻纖改為碳纖維可有效減重增長，提高LCOE；由碳纖維制成的碳紙(CP)和氣體擴散層(GDL)是氫燃料電池的重要組成部分，高強度碳纖維和塑料罐內(nèi)襯也被用于高壓氫罐……綜合來看，零碳目標下，碳纖維是不可或缺的材料。
力學性能和大小絲束是評價一國一企碳纖維產(chǎn)品水平的兩個關(guān)鍵指標。力學性能反應(yīng)碳纖維的強度和模量(行業(yè)內(nèi)一般比照行業(yè)龍頭日本東麗的標準，目前我國在T300、T700等級已經(jīng)具備一定的競爭力)；大小絲束決定了價格和經(jīng)濟性(通常48K及以上稱為大絲束，與小絲束相比性能相當?shù)珒r格低1/3，可應(yīng)用于一般工業(yè)領(lǐng)域，目前我國大絲束生產(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)成來看，50%以上來自原絲(生產(chǎn)1kg碳纖維需要消耗2.1-2.2kgPAN原絲)，30%來自設(shè)備折舊，其余則是電費及人工等(碳化過程需要維持3000°C以上高溫)。能源雙控和電價放開的背景下，2021年下半年碳纖維產(chǎn)量和成本也受此影響，未來碳纖維企業(yè)擴產(chǎn)也需逐電價而居。
由于期初投資大、產(chǎn)量小、能耗高、工藝復雜、制備耗時長等原因，碳纖維最大的缺點是貴。目前大小絲束碳纖維價格在8-15萬元/噸，是傳統(tǒng)鋼材價格的20倍左右，鋁材價格的8倍左右。為此在軍工、航空航天、超跑、高爾夫球桿等對價格不敏感但是對性能高度敏感的領(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。
從全球來看，2020年全球碳纖維總需求在10萬噸（廣東賽奧數(shù)據(jù)）-15萬噸（Wood Mackenzie數(shù)據(jù)）之間，航空/航天/國防、汽車交通、風機葉片、體育休閑是四大應(yīng)用領(lǐng)域，占比87%。性價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世紀中葉，美日兩國在1970年代實現(xiàn)技術(shù)突破，此后逐步產(chǎn)業(yè)化。我國碳纖維行業(yè)雖然也起步于1960年代，但由于美日兩國長期將碳纖維視為戰(zhàn)略物資，無論是高端產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)及人員均被封鎖。進入新千年以后，在軍工應(yīng)用的牽引下，一批本土碳纖維企業(yè)應(yīng)運而生。
世界上著名的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)大多是從原絲開始，直到碳纖維以及中、下游產(chǎn)品開發(fā)，如日本東麗、東邦、三菱等。我國情況稍有不同。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；中復神鷹、恒神股份、光威復材、中簡科技等公司則同時覆蓋兩個環(huán)節(jié)但產(chǎn)能并不完全一致，存在對外采購和對外銷售原絲的情況。
圖22020年我國碳纖維廠家產(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題，但回顧歷史，這一路走得異常艱辛。
風電設(shè)備制造商主要賺來料加工和快速周轉(zhuǎn)的錢，成本性態(tài)上固定成本低而變動成本高。一個風機總裝廠的初始投資只有3000萬元左右，銷售一個5萬千瓦項目風機收入即有1-1.5億元之多。需求倍增后固定成本被不斷攤薄，體現(xiàn)到報表上的特征是毛利率不變，期間費用比例下降，因此凈利率提高。未來，主機、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)備價格昂貴，前期投入大。精功科技制造的國產(chǎn)化1000-1500噸級、T700-T800碳纖維生產(chǎn)線售價在2.6億元/套以上（而且這一價格已經(jīng)比國外同等裝備低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)生沉沒成本。碳纖維生產(chǎn)需要精細化、連續(xù)化和規(guī)?；?，控制精度要求高，需要反復試驗才能實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。
第三，即使實現(xiàn)突破，也需要前門拒虎，后門驅(qū)狼。碳纖維企業(yè)不僅面臨內(nèi)資同行競爭，還需要關(guān)注國際龍頭企業(yè)的動作。國際碳纖維市場集中度極高，每當本土廠家實現(xiàn)技術(shù)突破后，外資龍頭企業(yè)就會壓低產(chǎn)品價格，使本土企業(yè)長期處于開工率不足、虧本銷售的惡性循環(huán)狀態(tài)，無法良性擴張。
比如新三板上市公司吉林碳谷在我國碳纖維原絲市場具有50%以上份額，但回顧過去十年的業(yè)績，凈利潤長期為負，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)讓給吉林市國盛資產(chǎn)管理有限公司（后無償劃轉(zhuǎn)吉林市國興新材料公司），實控人為吉林市國資委。
無獨有偶，2013年宏發(fā)新材控股股東也從個人變更為云天化孫公司重慶國際，實際控制人為云南省國資委；恒神股份在2019年易主，實際控制人從個人股東變更為陜西省國資委；精功科技控股股東精功集團由于宏觀去杠桿等原因出現(xiàn)流動性困難，目前尚處于司法重整階段。
引入國有資本不僅有利于提升碳纖維企業(yè)的抗壓能力，也符合“碳纖當自強”的政策導向。
2015年，國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》將碳纖維列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料之一，目標到2020年國產(chǎn)碳纖維復合材料滿足大飛機技術(shù)要求，國產(chǎn)碳纖維用量要達到4000噸以上；2025年高性能碳纖維基本實現(xiàn)自主保障。2021年，國務(wù)院發(fā)布《第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》，也要求相關(guān)部門推動加強高端新材料如碳纖維及其復合材料的研發(fā)應(yīng)用。
圖3《中國制造2025》碳纖維發(fā)展規(guī)劃(中簡科技)
死去活來，再尋拐點
2015年5月《中國制造2025》提出后，碳纖維概念就曾經(jīng)火過一陣，多家券商發(fā)布報告表示碳纖維行業(yè)即將迎來井噴，所謂白馬股康得新的股價也在當月28日達到68.12元的歷史高位。
事實證明，券商的吹捧言過其實，龍頭股的業(yè)績更是徒有其表。基于上述成本剛性和內(nèi)外部競爭等問題，我國碳纖維行業(yè)仍然任重道遠，十三五期間年化需求增長僅為23%；康得新也是白馬非馬，2015-2018年持續(xù)財務(wù)造假，虛增利潤占歷年實際利潤總額的134-722%，最終在2021年5月退市。
圖4我國歷年碳纖維供需情況及預(yù)測(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)績增長出現(xiàn)在2019-2020年。那么這一次與以往有何不同？是否真的到達了拐點？
從全球范圍分行業(yè)來看，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，群體性活動也受到限制，但高爾夫、自行車、釣魚等個體休閑活動得到加強，整體變化不大；風機葉片對碳纖維的需求異軍突起，有效彌補了航空業(yè)產(chǎn)生的缺口，最終實現(xiàn)總量微漲。
我國的碳纖維2020年總需求4.88萬噸，同比增長29%。風機葉片也同樣是增長最快的需求領(lǐng)域，從2017年的3060噸增長到2020年的2萬噸，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)來看，由于美日限制碳纖維出口，國產(chǎn)碳纖維銷量實現(xiàn)連續(xù)三年超過30%高速增長，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廠主要是維斯塔斯（占比約90%）,某種意義上說，全球葉片對碳纖維行業(yè)的拉動其實源于維斯塔斯個人的不懈努力，我國風電行業(yè)對碳纖維需求的拉動則主要是因為葉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車，而不是本土主機廠家的葉片需求所致。
Wood Mackenzie認為，伴隨海上風電成為未來風電發(fā)展的主戰(zhàn)場，碳纖維不僅在葉片主梁的應(yīng)用會更加普遍，而且適用范圍還可能擴展至葉根、法蘭等位置。未來10年主流廠家都會在葉片中更多使用碳纖維，總需求將從3萬噸提高到14.3萬噸，增長近5倍。
但從實際出發(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800萬噸，中國巨石作為全球老大，一家產(chǎn)能就有200萬噸，其中1/4用于風電行業(yè)。相比在不同統(tǒng)計口徑下全球碳纖維總產(chǎn)能大約在15-17萬噸之間，我國只有4萬噸左右。雖然目前碳纖維企業(yè)紛紛發(fā)布擴產(chǎn)計劃，但受疫情影響美日投資有所延誤，我國部分地區(qū)和企業(yè)的碳纖維產(chǎn)能則存在低端競爭和重復建設(shè)之嫌。預(yù)計伴隨擴產(chǎn)計劃的逐步推廣，2-3年后全球碳纖維產(chǎn)能將達到26-30萬噸，我國達到8-10萬噸。這一方面預(yù)示了成長存在空間，也說明成長需要時間。
其次，玻纖不會坐以待斃。葉片增長后最大的痛點是減重，對此高模量玻纖和碳纖維是良性競爭關(guān)系，在風機價格急劇下降的當下，誰勝誰負還需要拼性價比，而且高模量玻纖還具有產(chǎn)能和路徑依賴優(yōu)勢。中國巨石的E系列高模量玻纖在風電行業(yè)的測試應(yīng)用值得觀察比較。
五年后碳纖維一定可以到達美好的遠方，但首先需要度過兩三年內(nèi)的茍且。
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