被譽(yù)為“新材料之王”的碳纖維，是一種與鋼比既“輕”又“硬”的化工新材料，比重低、強(qiáng)度高的特點(diǎn)使其在風(fēng)電葉片、航空航天、體育休閑、汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在我國向碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)邁進(jìn)的過程中，新能源、裝備制造等領(lǐng)域有望大量應(yīng)用碳纖維，相關(guān)化工企業(yè)由此迎來轉(zhuǎn)型發(fā)展新機(jī)遇。
“‘雙碳’目標(biāo)下，能源和工業(yè)兩大主要碳排放領(lǐng)域?qū)π虏牧嫌休^大需求。”北京化工大學(xué)教授徐樑華表示，碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)電、光伏、核能裝備及工業(yè)輕量化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用可以發(fā)揮引領(lǐng)作用，發(fā)展前景廣闊。
中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會會長陳新偉認(rèn)為，我國碳纖維行業(yè)已逐漸步入良性發(fā)展階段，在“雙碳”目標(biāo)下，風(fēng)電、光伏、氫能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，對碳纖維需求旺盛，碳纖維市場空間廣闊。
數(shù)據(jù)顯示，全球碳纖維應(yīng)用總量連續(xù)多年保持增長，2020年受到疫情影響依然實(shí)現(xiàn)3%的增速，達(dá)10.69萬噸。我國碳纖維市場更是增長強(qiáng)勁，呈現(xiàn)繁榮景象。2019年產(chǎn)量突破萬噸，應(yīng)用總量3.78萬噸;2020年產(chǎn)量1.8萬噸，應(yīng)用總量4.89萬噸，同比增長29%。目前，我國碳纖維應(yīng)用總量年增長率連續(xù)4年超過20%，2020年國產(chǎn)碳纖維市場占比38%，同比上升6個(gè)百分點(diǎn)。
吉林化纖集團(tuán)始建于1960年，原本是一家生產(chǎn)紡織原料的化學(xué)纖維企業(yè)，2006年通過市場調(diào)研決定研發(fā)國產(chǎn)碳纖維。企業(yè)憑借腈綸生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和高校專家組成的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，通過70余項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)、設(shè)備改造和上百次反復(fù)試驗(yàn)，在2007年生產(chǎn)出第一批碳纖維上游產(chǎn)品原絲，并通過技術(shù)進(jìn)步于第二年獲得兩項(xiàng)國家發(fā)明專利，由此發(fā)展成為國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)的重要企業(yè)。
近兩年，在技術(shù)和市場的雙輪驅(qū)動下，吉林化纖集團(tuán)加大了碳纖維研發(fā)力度和項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，年產(chǎn)1.5萬噸碳纖維項(xiàng)目、15萬噸碳纖維原絲項(xiàng)目、1.2萬噸碳纖維復(fù)合材料項(xiàng)目等20萬噸碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目先后開工建設(shè)并陸續(xù)達(dá)產(chǎn)，碳纖維生產(chǎn)能力持續(xù)提升。同時(shí)，吉林化纖集團(tuán)不斷延伸碳纖維復(fù)合材料制品的研發(fā)、制造領(lǐng)域，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對航空航天，風(fēng)電、光伏等綠電新能源，汽車、軌道交通等輕量化，建筑補(bǔ)強(qiáng)、體育休閑等領(lǐng)域的覆蓋。
吉林化纖集團(tuán)董事長宋德武認(rèn)為，“雙碳”目標(biāo)下，新能源、輕量化、節(jié)能降耗的發(fā)展趨勢更為強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)未來三至五年，碳纖維需求會呈現(xiàn)井噴式增長。
2020年，在國內(nèi)碳纖維市場需求旺盛的同時(shí)，仍有超過60%的供給來自進(jìn)口。為彌補(bǔ)國產(chǎn)缺口，今年以來，已有上海、吉林、青海等省份的大型碳纖維項(xiàng)目開工或投產(chǎn)。陳新偉認(rèn)為，經(jīng)過近20年的發(fā)展積累，國內(nèi)碳纖維技術(shù)已能夠在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
2020年全球碳纖維應(yīng)用總量中，風(fēng)電、航空航天、體育休閑、汽車領(lǐng)域分別占比29%、15%、14%、12%，而我國的應(yīng)用總量中，上述四項(xiàng)分別占比40.9%、3.5%、29.1%、2%。中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所總工程師魏化震分析，兩相對比，新能源發(fā)展對碳纖維產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的影響，汽車和民用航空將是我國碳纖維顯著增長的應(yīng)用市場。
在能源領(lǐng)域，風(fēng)電葉片減重、光伏面板及耗材制造、氫能壓力容器、核能裝備……新能源領(lǐng)域?qū)μ祭w維復(fù)合材料的應(yīng)用已相對普及，并不斷通過技術(shù)進(jìn)步增加應(yīng)用比重，將成為帶動碳纖維需求快速增長的“壓艙石”。宋德武介紹，吉林化纖集團(tuán)今年約六成的碳纖維產(chǎn)能應(yīng)用在風(fēng)電領(lǐng)域，其余大部分應(yīng)用在光伏、氫能領(lǐng)域。
在汽車領(lǐng)域，無論是傳統(tǒng)燃油汽車還是新能源汽車，車身、車架、傳動軸等重要部件都迫切需要新材料減重降耗，碳纖維是其中的最佳選擇之一，國內(nèi)外主流汽車廠商大量采用碳纖維復(fù)合材料的高端新車型越來越多。數(shù)據(jù)顯示，全球汽車領(lǐng)域2020年的碳纖維應(yīng)用量為1.25萬噸，是2004年的近18倍，預(yù)計(jì)到2024年將增加到1.83萬噸。
此外，民用客機(jī)、無人機(jī)、高鐵、地鐵等重要交通運(yùn)輸裝備，更多采用碳纖維復(fù)合材料的產(chǎn)品相繼問世。魏化震表示，未來低成本技術(shù)革命將極大提升交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求。
陳新偉認(rèn)為，盡管我國碳纖維整體技術(shù)水平已進(jìn)入國際先進(jìn)行列，但成熟度仍需進(jìn)一步提高，個(gè)別關(guān)鍵裝備、重要原材料和配套材料，以及檢測評價(jià)環(huán)節(jié)相對薄弱，成為阻礙我國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素;未來碳纖維行業(yè)要提升產(chǎn)品質(zhì)量一致性、批次穩(wěn)定性、應(yīng)用工藝性，擴(kuò)大在航天航空、新能源、軌道交通、高端裝備、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用。
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