核心提示：2017年全球
碳纖 維及碳纖維
復(fù)合材料 市場(chǎng)（中文版）
1 全球復(fù)合材料市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告
從2010年以來CCeV和AVK每年都發(fā)表的復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告（今年是它的第八期），已經(jīng)吸引了越來越多的關(guān)注和重視，在德語譜系外也是如此。擁有289個(gè)成員（截止到09/2017）的CCeV是分布在德國，奧地利，瑞士的公司企業(yè)、研究所和其他科研組織（以碳纖維和碳復(fù)合材料為主要研究對(duì)象）的一個(gè)重要代表。
我們?yōu)闀?huì)員準(zhǔn)備的信息和數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前的市場(chǎng)數(shù)據(jù)，是在別人的幫助下-如Lucintel[1]、[2]和Acmite[3]、[4]，Industry Experts [5]和Visiongain[6]完成的，以上信息都能夠檢查到并進(jìn)一步補(bǔ)充。
2 名詞解釋
因?yàn)槟承﹫?bào)告沒有提及報(bào)告中的增長(zhǎng)率是如何計(jì)算的，或者說這些增長(zhǎng)率計(jì)算有時(shí)是混合在一起的，所以我們把最普遍的增長(zhǎng)率及其計(jì)算結(jié)果做如下展示：
Averaged Annual Growth Rate （AAGR)）=Arithmetic Mean Return （AMR）=Arithmetic Mean from n annual growth rates （AGR）：
平均年增長(zhǎng)率（AAGR）=算術(shù)平均收益率（AMR）=N年的年度增長(zhǎng)率的算術(shù)平均值（AGR）：
年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）=每年增長(zhǎng)率（假設(shè)百分比持續(xù)增長(zhǎng)）：
本市場(chǎng)報(bào)告是在年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）的基礎(chǔ)上計(jì)算了增長(zhǎng)率的，因?yàn)楫?dāng)我們有穩(wěn)定的市場(chǎng)增長(zhǎng)率時(shí)，它能更好地代表指數(shù)增長(zhǎng)率關(guān)系。正是基于這個(gè)原因，以下圖表中所表示的趨勢(shì)線也是基于指數(shù)曲線而來。
3 全球碳纖維市場(chǎng)
3.1 全球碳纖維市場(chǎng)需求的發(fā)展
2016年，碳纖維（CF）的全球需求大約是63.5kt，比上年同期增長(zhǎng)9.8%（58kt），相當(dāng)準(zhǔn)確地和去年報(bào)告的預(yù)期吻合。自2010年以來，碳纖維市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）約為11.5%。
2016年，碳纖維市場(chǎng)總的全球總交易額約23.4億美元，比去年增長(zhǎng)了8.7%。
從2009-2015年，碳纖維市場(chǎng)年增長(zhǎng)率超過15%，這種具有明顯爆炸性增長(zhǎng)的特征，在2009年全球金融危機(jī)爆發(fā)后有所收斂。自那以后，增長(zhǎng)率一直保持在9%以上，并且從2015年的9.4%上升到2016年的9.8%。未來幾年的前景被看好，目前的預(yù)期是年增長(zhǎng)率將在兩位數(shù)，介于10-13%之間，在此情況下，可以預(yù)計(jì)到2020年底，碳纖維需求量將突破100kt。
圖1 2010-2020年碳纖維全球需求量
3.2 全球碳纖維生產(chǎn)商產(chǎn)能
圖2是全球12家主要碳纖維生產(chǎn)商的理論年度產(chǎn)量?？偟膩碚f，PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維的2016合計(jì)年度產(chǎn)量大約是13.65萬噸。而全球碳纖維的需求量是6.35萬噸，因此存在明顯的產(chǎn)能過剩，這將導(dǎo)致理論上碳纖維工廠的開工率只有46.5%。然而，也必須考慮到在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，實(shí)際的生產(chǎn)能力由于較低的生產(chǎn)效率（工廠停工、設(shè)備的可用性、人員解雇等）而導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)能并不能和全球需求完全吻合，因此可以推定碳纖維的實(shí)際利用率在增加。此外，CF制造商目前投資的強(qiáng)烈意愿，一方面反映了他們對(duì)未來碳纖維市場(chǎng)仍在強(qiáng)勁增長(zhǎng)的巨大信心，另一方面也表明碳纖維的使用費(fèi)效比明顯較高，一種成本效益更高的商業(yè)模式正在形成。目前，碳纖維的需求和年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將加快，在這種預(yù)估的驅(qū)使下下，生產(chǎn)商目前已經(jīng)開始調(diào)整他們之前所宣布的擴(kuò)建和施工建議。
2016年，因?yàn)?014年對(duì)Zoltek的收購，Toray繼續(xù)保持著全球市場(chǎng)最高占有率-4.26萬噸，31.2%的世界總產(chǎn)能，在第二位的是德國SGL，隨著與BMW合資的美國工廠的開工和Muir of Ord（Scotland）工廠產(chǎn)能的提升，合計(jì)產(chǎn)量為1.5萬噸。制造商“三菱化學(xué)碳纖維及其復(fù)合材料”（MCCFC）和“Toho Tenax的產(chǎn)能相近。對(duì)于MCCFC，未來產(chǎn)能的進(jìn)一步增加主要?dú)w因于在Otake工廠（日本）的投資，預(yù)計(jì)產(chǎn)能約1.2kt[7]。另外，2017年1月，考慮到SGL在Wyoming的、產(chǎn)能約1kt/年的工廠（SGL延緩了從Wyoming擴(kuò)展Scotland工廠的能力）開始投產(chǎn)，將MCCFC的年產(chǎn)能總計(jì)約1.43萬噸。
鑒于Toho Tenax在美國的工廠的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)張已經(jīng)超越了先前的假設(shè)，預(yù)計(jì)Toho Tenax的產(chǎn)能將達(dá)到13.9kt/年。此外，Teijin集團(tuán)（隸屬于Toho Tenax）在2016年底，宣布對(duì)Greenwood County（USA）的幾條碳纖維生產(chǎn)線追加投資6億美金。預(yù)計(jì)這一措施將使得Toho Tenax公司額外增加6kt/年的產(chǎn)能。但是，新工廠擴(kuò)建和開放的確切計(jì)劃尚未對(duì)外公布。
Hexcel目前在法國新建一條原絲和碳纖維生產(chǎn)線，并計(jì)劃追加投資2.5億美金。應(yīng)用領(lǐng)域包括空客A350和法國Safran民航。工廠計(jì)劃2018年開工，hexcel的年產(chǎn)能達(dá)到9.5kt/年。
Dowaksa是土耳其aska和美國DOW化工合資的碳纖維生產(chǎn)商，其宣布投資10億美金擴(kuò)大位于美國和俄羅斯的工廠，年度產(chǎn)量初步預(yù)期在1萬噸。
根據(jù)去年的報(bào)告，韓國Hyosung計(jì)劃將其在Jeonju的碳纖維產(chǎn)能容量在2018年增加到5kt/年， 2020年增加到1.4萬噸[11] [12]。這樣，韓國Hyosung就躋身和德國SGL、Toho和MCCFC一個(gè)梯隊(duì)。在目前的航拍照片和網(wǎng)站信息可以確認(rèn)，這一項(xiàng)目正在運(yùn)作或者至少可以說這個(gè)項(xiàng)目在技術(shù)上是可行的。但到目前為止，只有一條可識(shí)別的生產(chǎn)線已安裝完成。這就和給定的信息來源產(chǎn)生了強(qiáng)烈偏離，所以目前該公司只有約2.5kt/年的產(chǎn)能可以得到確認(rèn)。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，Hyosung將與Hyundai汽車合作。展開Hyosung的tansome碳纖維在Hyundai Intrado （crossover/ SUV）汽車的應(yīng)用。
今年第一次，印度的一家公司（Kemrock Industries and Exports Ltd.）試圖加入居于領(lǐng)先地位的碳纖維生產(chǎn)公司行列。它目前的生產(chǎn)能力約2.5kt/年[11]。印度作為一個(gè)整體可以被視為一個(gè)令人興奮的、未來潛力巨大的纖維復(fù)合材料市場(chǎng)，因此，未來幾年印度有望追加投資。
中國碳纖維生產(chǎn)廠家眾多，比如大連新科，鷹游集團(tuán)，藍(lán)星，鄂爾多斯市亞欣碳纖維。后者目前產(chǎn)能2kt/年，下年致力于產(chǎn)能達(dá)到1萬噸。中國政府樂意于碳纖維工廠投資，未來幾年有希望形成經(jīng)濟(jì)效益。
此外俄羅斯HCC（Alabuga-Fibre）產(chǎn)能有1.7k t/年。
碳纖維市場(chǎng)是一個(gè)只有少數(shù)生產(chǎn)商主導(dǎo)的、市場(chǎng)集中度較高的市場(chǎng)。全球10大主要碳纖維生產(chǎn)商的年產(chǎn)能約占全球總量的87.5%，合計(jì)11.95萬噸，前五大廠商產(chǎn)量合計(jì)9.46萬噸，占全球總產(chǎn)量的69.3%。
圖2 全球主要生產(chǎn)商理論碳纖維生產(chǎn)能力（千噸）
3.3 碳纖維區(qū)域需求和產(chǎn)量
全球碳纖維的年需求量大約是6.35萬噸，而全球碳纖維廠家的理論生產(chǎn)能力大約是13.65萬噸。這在圖3、圖4和地區(qū)分類表中都有所體現(xiàn)。由于數(shù)據(jù)的可參考性，工廠的確切位置和相關(guān)生產(chǎn)能力都是已知的，因此有關(guān)生產(chǎn)能力的劃分在這里可以以更詳細(xì)的方式給出。
北美和西歐的碳纖維需求量占全球的60%左右，亞洲（包括中國和太平洋地區(qū)）占23%，按照國家來劃分的話，其中主要是日本和中國，大約占12%的需求量。
圖3 全球碳纖維需求分布（千噸，按區(qū)域劃分）
圖4 全球碳纖維理論產(chǎn)能分布（千噸，按國家劃分）
關(guān)于碳纖維市場(chǎng)規(guī)模，美國和墨西哥是最大的單一部分，其次是日本。它們覆蓋了全球生產(chǎn)能力的一半以上。預(yù)計(jì)這種趨勢(shì)在今后幾年仍將維持。Toho Tenax在美國的產(chǎn)能（2.4kt/年），伴隨著MCCFC在Otake（日本；1.2kt/年）工廠的擴(kuò)建，也進(jìn)一步拉大了2015和2016之間區(qū)別。除此此外，來自于Toho Tenax（Greenwood County，US $600 million[9]）和DowAksa的10億美元（俄羅斯新廠區(qū)[11]）的大規(guī)模投資在美國地區(qū)也已經(jīng)宣布。比較明顯的是日本的生產(chǎn)能力（2.71萬噸，20%產(chǎn)量）高于其需求量（0.73萬噸，12%）。盡管無法通過特定的、不同的碳纖維類型來直接比較生產(chǎn)能力和需求，但這種巨大的差異也反映除日本市場(chǎng)的一個(gè)特點(diǎn)。與此對(duì)比，歐洲的需求量大于產(chǎn)能。雖然與北美（21.0kt，33%）相比，歐洲有17.1kt左右的需求量（27%），但歐洲現(xiàn)有的生產(chǎn)能力卻相對(duì)較低（約22.2kt，16%）。中國市場(chǎng)目前處于第三梯隊(duì)，盡管生產(chǎn)商眾多，但目前產(chǎn)能僅是1.33萬噸/年，占全球產(chǎn)量的10%?？紤]到中國強(qiáng)烈的市場(chǎng)保護(hù)主義戰(zhàn)略，未來國外碳纖維廠商為爭(zhēng)奪市場(chǎng)，可能會(huì)尋求中國戰(zhàn)略合作伙伴或者直接在中國投資建廠?？偟目磥?，亞洲地區(qū)包括太平洋地區(qū)，約有57.8kt/年的碳纖維產(chǎn)能和全球42.3%的碳纖維生產(chǎn)能力。
4 全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)
4.1 根據(jù)基體材料分布
幾乎所有的碳纖維原料都將進(jìn)一步加工成復(fù)合材料來使用。加工的方法就是將纖維嵌入的不同的基體中再發(fā)揮其性能，使之成為一種具有獨(dú)特性能的新材料。除了許多其他優(yōu)點(diǎn)外，碳纖維復(fù)合材料在輕量化設(shè)計(jì)方面具有特別高的潛力。根據(jù)使用環(huán)境的不同，各種金屬基體（金屬基復(fù)合材料，MMC），陶瓷材料（陶瓷基復(fù)合材料，CMC），或碳（碳纖維增強(qiáng)碳，碳/碳復(fù)合材料）都可以作為復(fù)合材料的基體材料。
然而，大多數(shù)復(fù)合材料都是由聚合物基體（碳纖維增強(qiáng)聚合物，CFRP）和纖維材料組合而成的。圖5描述了一個(gè)CFRP所用基體材料的需求量和數(shù)量明細(xì)。CFRP最大的市場(chǎng)板塊一般（按成交量統(tǒng)計(jì)）根據(jù)所使用的聚合物基體來劃分。下面通過所提供的數(shù)據(jù)，來對(duì)成交量進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
顯然，根據(jù)交易額（約13億美元；70%）和消耗量（約109.6kt；86.5%），大多數(shù)的碳纖維都應(yīng)用于CFRP中。熱固性樹脂體系在CFRP市場(chǎng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位（大約有71.5%，約9.46億美元）。然而在過去的幾年中，熱塑性樹脂所占的比例從2014年（約24%）開始穩(wěn)步增長(zhǎng)，2015年達(dá)到25%，2016年達(dá)到26.3 %。其他聚合物基體材料的市場(chǎng)份額目前仍非常小，雖然在未來，彈性體領(lǐng)域-例如鉸鏈無彈性連接元件或可變型的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)組件-可能會(huì)引起興趣。非聚合物基體復(fù)合材料占據(jù)了整個(gè)市場(chǎng)的20%，并由此產(chǎn)生了較高的交易額。這主要是因?yàn)檫@類復(fù)合材料主要應(yīng)用在比較單一的場(chǎng)合（如航空航天），而且這些場(chǎng)合都需要花費(fèi)特別昂貴的費(fèi)用。
總的看來，2016年全球碳纖維復(fù)合材料的需求約126.7kt，對(duì)應(yīng)的總交易額約19.31億美元。相比前一年（116.5kt；17.9億美元），需求量增加約7.88%，交易額增加約8.76 %。
圖5 按需求（上圖）和成交額（下）計(jì)算的全球碳復(fù)合材料市場(chǎng)分布（09/2017）
根據(jù)不同基體劃分，在需求量上：聚合物79.5%，10.07萬噸；陶瓷7.5%，0.95萬噸；碳4%，0.51萬噸；金屬1.5%，0.19萬噸；混合和其他7.5%，0.95萬噸。
根據(jù)不同基體劃分，在成交額上：聚合物68.5%，132.3億美元；陶瓷8.5%，16.4億美元；碳13.5%，26.1億美元；金屬4%，7.7億美元；混合和其他5.5%，10.6億美元；其中熱固性占比71.5%，94.6億美元；熱塑性占比26.3%，34.8億美元；混合，人造橡膠和其他占比2.2%，2.9億美元。
4.2 全球碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的發(fā)展
如圖5（原文如此，有錯(cuò)誤？）所示，CFRP目前代表了碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)中最主要的部分。這種材料組合-基于其優(yōu)良的輕量化設(shè)計(jì)潛力-將被視為一個(gè)未來幾年必不可少的行業(yè)內(nèi)增長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)。相應(yīng)地，全球2016年 CFRP需求量約10.1萬噸，而今年，10萬噸CFRP需求量的基準(zhǔn)已經(jīng)明顯被超越。這相當(dāng)在前一年（91kt）的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)了約10.99%。這導(dǎo)致了在年增長(zhǎng)率（CAGR）方面，從2010年到現(xiàn)在，每年增長(zhǎng)約11.98 %。預(yù)計(jì)未來幾年，CFRP還會(huì)有介于10%-13%之間的，兩位數(shù)的增長(zhǎng)。
CFRP在2016年的全球總交易額約13.23億美元，在前一年（11.6億美元）的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)了約14.05%。
圖6 全球CFRP需求量估計(jì)（按噸數(shù)計(jì)算，從2010年到2022年）
全球CFRP需求的發(fā)展與CF市場(chǎng)基本相似（見圖1）。這在很大程度上是由于CFRP板塊在CC（碳復(fù)合材料）工業(yè)中占主導(dǎo)地位，大部分生產(chǎn)出來的CF也都用于CFRP板塊。我們可以通過對(duì)CF市場(chǎng)自2009年以來的增長(zhǎng)特征的觀察，來獲取CFRP市場(chǎng)板塊自2009年以來的增長(zhǎng)特征，目前這個(gè)增長(zhǎng)趨勢(shì)穩(wěn)定在10%-13%之間的兩位數(shù)的范圍。值得注意的是，在過去的幾年中CFRP的成交額增長(zhǎng)率高于CF的成交額增長(zhǎng)率。這個(gè)差異在2016年（14.05%和8.7%）變的更加明顯，可以把這個(gè)差異歸因于市場(chǎng)的自然波動(dòng)，也可以歸因于是由于CFRP的高度自動(dòng)化的成型工藝的發(fā)展。碳纖維的價(jià)格和利潤(rùn)率多年來一直保持相對(duì)穩(wěn)定。與碳纖維比較起來，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的集中性沒有那么強(qiáng)，它分散到很多企業(yè)中去加工完成，造成了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力大，利潤(rùn)空間小，但是對(duì)于促進(jìn)市場(chǎng)的快速發(fā)展非常有利。
目前，如圖中2016年呈現(xiàn)的情況，當(dāng)年的前十大CFRP企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)份額的41.32%，41.73kt（消耗碳纖維總產(chǎn)能的87.5%）。前5大CFRP企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)份額36.3%，36.66kt（消耗碳纖維產(chǎn)能的69.3%）。然而必須要注意的一點(diǎn)是，CF的市場(chǎng)數(shù)據(jù)是基于Fenix理論上的CF工廠的生產(chǎn)能力得到的，而CFRP的市場(chǎng)數(shù)據(jù)是在需求量的基礎(chǔ)上確定，其產(chǎn)能和需求量之間沒有真正的相關(guān)性，所以當(dāng)CFRP市場(chǎng)與CF市場(chǎng)比較時(shí)，由于其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)完全不同，市場(chǎng)集中度明顯較低，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的規(guī)模也較大，直接來比較這些數(shù)據(jù)是沒有什么意義的。
4.3 碳纖維復(fù)合材料需求按區(qū)域成交量分布
2017年9月預(yù)估全球碳纖維復(fù)合材料的需求量為12.67萬噸。圖7和圖8預(yù)估這個(gè)領(lǐng)域一共將產(chǎn)生19.31億美元的交易額。所有亞洲區(qū)域（包括太平洋區(qū)域和日本在內(nèi)）的數(shù)據(jù)也都包含在內(nèi)。
圖7 全球碳纖維復(fù)合材料需求及所占比例（07/2017）
如圖7所示，根據(jù)不同區(qū)域劃分為：北美4.77萬噸，38%；歐洲4.39萬噸，34%；亞太地區(qū)（包括日本）3.03萬噸，24%；其他地區(qū)0.48萬噸，4%。
圖8 全球碳纖維復(fù)合材料交易額（07/2017）
如圖7所示，2017年9月預(yù)估碳纖維復(fù)合材料的總交易額為193.1億美元。根據(jù)不同區(qū)域劃分為：北美62億美元，32%；歐洲60億美元，31%；亞太地區(qū)（包括日本）55億美元，29%；其他地區(qū)15億美元，8%。
可以看出，碳纖維復(fù)合材料地區(qū)的全球營(yíng)業(yè)額在三個(gè)地區(qū)之間的分布幾乎相等。這種分布與圖3所示的全球碳纖維需求有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是因?yàn)閹缀跛猩a(chǎn)出來的碳纖維都用于制造碳纖維復(fù)合材料。碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)需求量的增長(zhǎng)與CF市場(chǎng)需求量相比，不僅增長(zhǎng)總量相似，而且對(duì)其需求的區(qū)域細(xì)分也非常類似，參照前一年的需求量，亞洲地區(qū)有了13.06 %的強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)（2015：26.9kt），其他地區(qū)也有7.67%（北美；2015：44.3kt）和7.8 %（西歐；2015：40.8kt）的顯著增長(zhǎng)。其余國家和地區(qū)的增長(zhǎng)率大約為4%（2015：4.6kt）。如圖13和圖14所表明的那樣，這一發(fā)展趨勢(shì)主要?dú)w因于整個(gè)亞洲碳市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，2016年，一些大的碳纖維生產(chǎn)商已在各自相關(guān)國家有了比較大的碳纖維生產(chǎn)能力，這些能力顯然超出了它們國家自身的要求?；谶@種現(xiàn)實(shí)情況，隨著時(shí)間的推移，國內(nèi)對(duì)復(fù)合材料原材料的需求只會(huì)有所增加。除此之外，還有強(qiáng)有力的政府項(xiàng)目支持，如韓國政府（東北亞經(jīng)濟(jì)中心）的與之相關(guān)的活動(dòng)-例如Hyosung宣布的投資計(jì)劃等。此外，經(jīng)濟(jì)保護(hù)措施也可能導(dǎo)致未來的亞洲地區(qū)碳纖維制造企業(yè)，通過戰(zhàn)略協(xié)作伙伴關(guān)系解決國內(nèi)產(chǎn)能過剩問題或形成利益共同體。有鑒于此，預(yù)計(jì)CFRP這一布局分布在接下來的幾年中將會(huì)繼續(xù)深入下去。
4.4 碳纖維復(fù)合材料需求的分布-按應(yīng)用成交量
2017年全球碳纖維復(fù)合材料的年需求量約126.7kt，與之相關(guān)的交易額約為19.31億美元。圖9和圖10描述了碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的分布情況。
圖9 全球碳纖維復(fù)合材料需求量分布-按應(yīng)用領(lǐng)域劃分（09/2017）
如圖所示（2017年9月預(yù)估），碳纖維復(fù)合材料的總需求量為12.67萬噸。根據(jù)不同應(yīng)用分布為：航空，航天（包括國防）3.793萬噸，30%；汽車2.788萬噸，22%；風(fēng)能1.633萬噸，13%；體育休閑1.497萬噸，12%；建筑0.601萬噸，5%；其他2.358萬噸，18%。
圖10 全球碳纖維復(fù)合材料成交額分布-按應(yīng)用領(lǐng)域劃分（09/2017）
如圖所示（2017年9月預(yù)估），碳纖維復(fù)合材料的總金額為193.1億美元。根據(jù)不同應(yīng)用分布為：航空、航天（包括國防）116.6億美元，60%；汽車24.2億美元，13%；風(fēng)能15.9億美元，8%；體育休閑13.6億美元，7%；建筑4.4億美元，2%；其他18.6億美元，10%。
顯然，與往年一樣，航空航天部門目前仍舊是碳纖維復(fù)合材料成交額中最重要的部分。盡管其碳纖維復(fù)合材料的需求量（37.93kt；30%）僅比汽車行業(yè)的碳纖維復(fù)合材料需求量（27.88kt；22%）略高，但其成交額卻占了全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)總營(yíng)業(yè)額的約60%，這是相當(dāng)高的。這主要是因?yàn)槠涓叩馁|(zhì)量要求和檢測(cè)成本，航空領(lǐng)域的貢獻(xiàn)主要來自A350、A380、B777和B787等項(xiàng)目，其增長(zhǎng)率在2015年-2016年之間維持在約8%[6][13][14]。此外，目前在太空旅行運(yùn)載火箭方面，碳纖維復(fù)合材料也很活躍。無論是falcon9（SpaceX）還是Ariane6（ESA/ASL），在設(shè)計(jì)時(shí)都參考大比例地使用碳纖維復(fù)合材料[15]。例如，Ariane6的碳纖維復(fù)合材料火箭助推器正在設(shè)計(jì)開發(fā)，隨后由MT（奧格斯堡、德國）和AVIO（科萊弗洛，意大利）制備[16]。亞洲國家和地區(qū)也在努力擴(kuò)大自身的國家航空航天計(jì)劃。除了印度的大規(guī)模投入以外，中國也對(duì)此領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚興趣，例如中國商飛的C919項(xiàng)目，2017年05月已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了首飛，這將對(duì)空客A320和波音B737帶來競(jìng)爭(zhēng)。與此同時(shí)，太空旅行計(jì)劃也正在有力地推動(dòng)了中國自己的空間站建設(shè)。
汽車行業(yè)無論在需求量還是在成交額上，都占據(jù)了碳纖維復(fù)合材料第二大市場(chǎng)的位置，其中領(lǐng)軍企業(yè)將是BMW和SGL的合資公司。在BMW i系列項(xiàng)目中，已經(jīng)成功地證明碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于汽車部件上是完全可能的，這也證明了通過使用碳纖維復(fù)合材料來實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化設(shè)計(jì)（用于新能源車尤其是電動(dòng)車）的潛力非常之大。2015年，BMW i3的銷售接近24000臺(tái)，BMW i8的銷售接近5500臺(tái)，預(yù)計(jì)到了2018年，BMW i3的銷售將接近33000臺(tái)[17]?？梢灶A(yù)見，到2021年，BMW的i-portfolio將發(fā)展到新的i-next模型，其模式將非常接近BMW5er系列，并且將消除電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)能源車之間存在的差距。電動(dòng)的或者混合動(dòng)力版本的X3和MINI也將投放到市場(chǎng)，雖然在這一階段沒有完全的復(fù)合結(jié)構(gòu)車身計(jì)劃，但根據(jù)目前的觀點(diǎn)，在i系列個(gè)別組件上使用碳纖維復(fù)合材料車部件積累的經(jīng)驗(yàn)，將會(huì)被轉(zhuǎn)移到全碳纖維復(fù)合材料車身計(jì)劃中。這樣的轉(zhuǎn)移已經(jīng)在寶馬7er系列上，通過技術(shù)結(jié)合金屬件和碳纖維件的有機(jī)結(jié)合（即所謂的“碳核心技術(shù)”）得以成功實(shí)現(xiàn)，2016年，實(shí)現(xiàn)了6.4萬臺(tái)的銷售量，長(zhǎng)期的銷售目標(biāo)有望達(dá)到10萬臺(tái)[18]。在未來幾年，Volvo也將迎來令人振奮的發(fā)展，他們的XC90，V90，S90車型將使用復(fù)合材料板簧，該板簧將用 玻璃纖維 增強(qiáng)材料制備。通過Benteler-SGL和Henkel之間的合作，基于高壓RTM工藝的雙組分聚氨酯樹脂體系Loctite MAX2已開始得到應(yīng)用[19]。此外，Hyun-dai和Hyosung合作開發(fā)的Intrado型號(hào)車（Crossover / SUV），在未來幾年對(duì)碳纖維復(fù)合材料也特別感興趣。相關(guān)的概念車模型已經(jīng)在2014展示過，該車采用了大量的碳纖維復(fù)合材料組件，其中很多組件是在axontex系統(tǒng)的幫助下，由纖維編織工藝制備的。所用碳纖維主要來自韓國的Hyosung（tansome纖維）[20][21]。根據(jù)已宣布的投資情況，該型車有望較早地進(jìn)入市場(chǎng)。總之，在2015年-2016年之間，汽車行業(yè)有望達(dá)到一個(gè)12%的交易額增長(zhǎng)率和9%的需求量增長(zhǎng)率。
參照上年的數(shù)據(jù)，風(fēng)電行業(yè)也經(jīng)歷了一個(gè)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)約11.5%（成交額）和12.7 %（需求量）。原因是由于目前能源轉(zhuǎn)換的要求進(jìn)一步增強(qiáng)，以及對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電廠的興趣日益增強(qiáng)。特別是在歐洲和亞洲，人們?cè)絹碓街匾晫?shí)現(xiàn)遏制氣候變化的目標(biāo)，而可再生能源將在其中發(fā)揮重要的作用。幾乎所有的新一代大型風(fēng)電葉片都在大量使用碳纖維復(fù)合材料，特別是在拉壓弦（專業(yè)詞匯？待定）部分。
根據(jù)所給的數(shù)據(jù)，這個(gè)圖標(biāo)不能將每一個(gè)領(lǐng)域都詳細(xì)的顯示出來，例如在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ谔祭w維復(fù)合材料的需求就被歸納在“其他”欄中。
圖11顯示了2022年，按應(yīng)用范圍細(xì)分，全球碳纖維復(fù)合材料需求量的預(yù)測(cè)。假設(shè)汽車行業(yè)內(nèi)部的需求增長(zhǎng)將繼續(xù)保持較高水平，那么它將在2020年底前超過航空航天部門（包括國防）的需求。也就是說，在2020年底，約23.9萬噸、30%的CFRP需求是來自于汽車行業(yè)。緊隨其后的三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，受其基本配置的影響，增長(zhǎng)潛力基本一致?！绑w育休閑”和“建筑”領(lǐng)域在這里表現(xiàn)出一定程度的疲軟，因此為獲得更高份額，必須尋找新的應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)。這里應(yīng)該指出的是，理論上，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用潛力大、使用量大的領(lǐng)域是很多的，尤其是在建筑行業(yè)。因此，只要能找到幾個(gè)應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)，圖11所顯示的、略顯保守的預(yù)測(cè)就可以輕松被超越。
圖11 全球碳纖維復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)（按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，09/2017）
根據(jù)2016年全年碳復(fù)合材料用量的12.67萬噸和對(duì)應(yīng)193.1億美元成交額，可以簡(jiǎn)單的計(jì)算出碳復(fù)合材料的單價(jià)為152US$/kg。相應(yīng)的，根據(jù)CFRP用量的10.1萬噸和對(duì)應(yīng)11.52億美元成交額，可以簡(jiǎn)單的計(jì)算出CFRP的單價(jià)為131US$/kg。即使這些數(shù)字的實(shí)際意義很小，但仍然可以由此獲得市場(chǎng)的總體輪廓。因此，最好的跨行業(yè)公斤價(jià)格只能在這個(gè)平均值附近的頻率分布之內(nèi)。根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，可以確定碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)的下列特定應(yīng)用區(qū)域的成本價(jià)格：
每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的成本又是不同的，例如：航空航天（包含國防）的平均價(jià)格為307USD/kg，風(fēng)能領(lǐng)域?yàn)?7USD/kg，體育休閑為91USD/kg，汽車領(lǐng)域最低，為87USD/kg。
5 趨勢(shì)與展望
5.1 市場(chǎng)發(fā)展預(yù)期
2009年以來，全球碳纖維和碳復(fù)合材料市場(chǎng)顯現(xiàn)出強(qiáng)勁的穩(wěn)定增長(zhǎng)勢(shì)頭。這個(gè)勢(shì)頭隨著個(gè)體市場(chǎng)需求和應(yīng)用的發(fā)展一直持續(xù)到2016年，并且在該年首次超過10萬噸CFRP需求量的里程碑。在未來幾年中，預(yù)計(jì)CF市場(chǎng)以及CFRP市場(chǎng)（它們代表著CC領(lǐng)域內(nèi)最大的部分）的平均年增長(zhǎng)率將達(dá)到10%-13%。2016年，CF的需求量在63.5k噸，CFRP的需求量約101k噸，CC大約126.7k噸。對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的成交額將分別達(dá)到約2.34億美元（CF）、13億美元（CFRP），19.31美元（CC）?？紤]到營(yíng)業(yè)額的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來幾年的增長(zhǎng)數(shù)字與需求量基本相當(dāng)。這些積極的期望將通過以下因素驅(qū)動(dòng)整個(gè)碳纖維供應(yīng)鏈的發(fā)展：
●碳纖維生產(chǎn)商為擴(kuò)大現(xiàn)有工廠規(guī)模和開放新的生產(chǎn)基地而進(jìn)行的大規(guī)模連續(xù)投資；
●國家和國際政治宣傳的需要；
●對(duì)原材料和專業(yè)工藝技術(shù)的認(rèn)知；
●原料生產(chǎn)商、加工者和終端用戶之間戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系的確立。
幾年來，通過碳纖維生產(chǎn)商大量的投資措施和對(duì)2016年的穩(wěn)步的預(yù)告，使得之前商業(yè)模式的盈利能力得到了進(jìn)一步的鞏固。在美國的CF相關(guān)部門（MCCFC，Toho Tenax，DowAksa），今年的活動(dòng)和公告都特別多。幾乎所有領(lǐng)先的碳纖維生產(chǎn)商目前都在基于他們的產(chǎn)能，推行強(qiáng)勢(shì)的擴(kuò)張戰(zhàn)略。不難理解，這些戰(zhàn)略不僅反映了對(duì)該行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)的強(qiáng)烈信心，也突出體現(xiàn)了當(dāng)前CF市場(chǎng)的高利潤(rùn)空間。
此外，CF行業(yè)還將繼續(xù)得到相關(guān)部門的密集支持措施。先進(jìn)復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所（IACMI，美國）-成立于2015，一個(gè)特別強(qiáng)大的支持來源-就得到了一個(gè)初步資金約為2.5億美元的支持措施。到目前為止，美國的許多大型公司、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)里從事碳復(fù)合材料研究的機(jī)構(gòu)都已注冊(cè)成為其成員（目前有167個(gè)成員）。參與者的關(guān)注重點(diǎn)是汽車和風(fēng)電行業(yè)上碳復(fù)合材料的應(yīng)用[22]。同樣很重要的是在韓國全州圍繞“碳谷”的活動(dòng)。在這一活動(dòng)中，大約有2億美元用于啟動(dòng)目前大約在50個(gè)集群成員之間展開的CF研究和發(fā)展項(xiàng)目[23]。鑒于有如此大規(guī)模的政府和政治支持的熱點(diǎn)活動(dòng)，未來幾年，為了共同加速全球碳工業(yè)的發(fā)展，這些重點(diǎn)機(jī)構(gòu)之間的國際合作將變得尤為重要。
一般而言，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料被視為是一種比較新的材料類別。除非得到廣泛的接受，傳統(tǒng)的市場(chǎng)慣性在某種程度上將限制該類材料的應(yīng)用潛力。近幾年來，在該類材料的研究和開發(fā)領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)步，因此CFRP在許多應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)得到了充分的認(rèn)可。新的應(yīng)用領(lǐng)域的潛能在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)陸續(xù)的顯現(xiàn)出來，并導(dǎo)致相關(guān)的專業(yè)知識(shí)也在這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)得到普及。在全球范圍內(nèi)，許多新的區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力中心正在創(chuàng)建，并正在擴(kuò)大其現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)組成。
此外，由于連續(xù)傳遞成型工藝過程的應(yīng)用和混編方案的可行性，CFRP的輕量化部分也受益于其他纖維-如芳綸纖維和玻璃纖維-增強(qiáng)復(fù)合材料的增長(zhǎng)。例如，得益于DuPont公司投資約5億美元以增加約25%的芳綸纖維（商品名稱：凱夫拉）的生產(chǎn)，芳綸市場(chǎng)目前顯示出了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，DuPont公司主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Teijin最近也開發(fā)了該公司的第四種芳綸纖維（商品名稱依次是：芳綸、Technora、sulfron，teijinconex）并提高他們Twaron纖維的產(chǎn)量15-20%左右[11]。
目前，該行業(yè)正朝著高度垂直一體化的市場(chǎng)方向發(fā)展。合資企業(yè)的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系通常是直接創(chuàng)建在纖維制造商的基礎(chǔ)上的。因?yàn)檫@意味著原材料供應(yīng)鏈的很大一部分可以在公司內(nèi)部維持，另一方面，這樣還可以商談?dòng)欣慕回洍l件，并向外部提供全面的解決方案。幾乎每一個(gè)領(lǐng)先的CF制造商都為了后續(xù)的纖維紡織加工和碳復(fù)合材料部件的生產(chǎn)中可能存在的問題和步驟，與下游廠家創(chuàng)建了廣泛密切的業(yè)務(wù)關(guān)系，特別是在汽車行業(yè)的發(fā)展方向上，如Toray-CMTH[24]，SGL-BMW，MCCFC-Wethje，DowAksa-Ford[25]，Hyosung-Hyundai[12]。預(yù)計(jì)在接下來的幾年里，其他的碳纖維制造商也將進(jìn)行類似的合作以擴(kuò)展現(xiàn)有的發(fā)展模式。
5.2 后續(xù)CFRP循環(huán)回收市場(chǎng)
碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)勁增長(zhǎng)導(dǎo)致碳纖維廢棄物的相應(yīng)增加。這一個(gè)國際性難題不僅是一個(gè)挑戰(zhàn)，也是一個(gè)巨大的機(jī)遇。一方面，碳復(fù)合材料的特殊成分（纖維、基體）需要有創(chuàng)新性的回收策略。另一方面，盡管相對(duì)于其他材料類（金屬、塑料、紙）而言，其產(chǎn)生的廢料已屬少量，但這對(duì)于可回收碳纖維（RCF）企業(yè)（他們要求要高效利用纖維生產(chǎn)中所需能源和資源）來說，也是一個(gè)改變盈利模式的方式。
目前，固態(tài)的廢渣、未固化的或過期的預(yù)浸料材料無疑占據(jù)著這些廢棄物的最大份額。目前一些運(yùn)作良好的CF回收企業(yè)正在建設(shè)中。固態(tài)邊角料可以通過纖維紡織加工方法如無紡布等進(jìn)一步減少，這個(gè)方法主要由一些專業(yè)的公司（i.e. Tenowo GmbH，Sigmatex Ltd.）來完成，也可以在個(gè)別公司機(jī)構(gòu)內(nèi)部就得到解決。例如，SGL-ACF公司就利用 BMW在汽車制備過程中產(chǎn)生的復(fù)合材料固態(tài)邊角料，進(jìn)一步處理轉(zhuǎn)變成非編織體材料，再重新利用到BMW i系列（后排座椅外殼，車頂）產(chǎn)品上面。在這里材料的特定優(yōu)點(diǎn)（如懸垂）得到了充分利用，同時(shí)也使該類材料對(duì)相關(guān)法律指令（例如汽車報(bào)廢指令）的適用性具有重大實(shí)際意義，這意味著超過85%的車輛材料可以重新回收再利用。
預(yù)浸料廢料也是這樣一個(gè)情況，它通常來源于航空業(yè)，而且具有較高的質(zhì)量要求。這種廢料現(xiàn)在是用熱解/部分氧化法進(jìn)行商業(yè)回收操作的，這也是碳纖維回收的第一種工藝方法。在這方面ELG Carbon Fibre Ltd.（Coseley，英國）、Carbon Conversions（MIT-RFC，美國鹽湖城）和 Carbo
因?yàn)橄嚓P(guān)的組件仍舊處于使用壽命周期以內(nèi)，廢棄物回收方法在未來將更強(qiáng)烈地朝向樹脂廢液的方向偏移，此外，一些減少廢料的工藝方法的應(yīng)用-如近凈成型工藝，這一進(jìn)程將得到了加強(qiáng)。
影響CFRP循環(huán)回收市場(chǎng)發(fā)展的另一個(gè)重要因素是整體增長(zhǎng)的興趣和對(duì)可持續(xù)產(chǎn)品和材料系統(tǒng)需求的解決方案。這不僅是一個(gè)與材料生命周期有關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益問題，而且還包括生態(tài)環(huán)境的影響（CO2）甚至社會(huì)影響（循環(huán)經(jīng)濟(jì)）。相應(yīng)地，“綠色標(biāo)簽”已經(jīng)成為一種政治上正確的風(fēng)向標(biāo)，特別是對(duì)于CFRP這樣的高科技領(lǐng)域來說。
如5.1節(jié)所述，通過廣泛的戰(zhàn)略協(xié)作，CF和CC產(chǎn)業(yè)沿著供應(yīng)鏈?zhǔn)袌?chǎng)的縱向一體化發(fā)展，已經(jīng)延伸到材料的循環(huán)回收階段。上述活動(dòng)的SGL-ACF就是一個(gè)例子，它從整體戰(zhàn)略思考出發(fā)，從公司自己生產(chǎn)的CF一直到公司的最終結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，可循環(huán)回收的理念一直都貫徹其中。伴隨著新TENAX-E系列，Toho Tenax也提供可循環(huán)再生的PEEK基體復(fù)合材料，這種熱塑性有機(jī)片材，在加工（如沖壓）生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊角料均可重復(fù)使用。這些有機(jī)片材，首先是針對(duì)航空件（例如A350WB上的支架和匣形件）進(jìn)行設(shè)計(jì)和試用的，因此使得Toho可以對(duì)這種高質(zhì)量和成本密集型原材料來源制定非常直接的回收策略[27][28]。
預(yù)計(jì)未來幾年，CFRP循環(huán)回收技術(shù)的發(fā)展將繼續(xù)進(jìn)行，CFRP循環(huán)回收市場(chǎng)也將繼續(xù)在CF和CC市場(chǎng)增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)。因此，為滿足自身的需求，利用被視為一種新型材料的rCF基材料去探求材料的應(yīng)用潛力，就顯得至關(guān)重要。
5.3 德國復(fù)合材料市場(chǎng)調(diào)查比較
自2013年以來，德國復(fù)合材料公司-來自德國四個(gè)大型復(fù)合材料行業(yè)成員（AVK，CCeV，CFK山谷體育場(chǎng)和VDMA復(fù)合技術(shù)論壇）每半年一次，對(duì)復(fù)合材料市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，今年的調(diào)研結(jié)果反映出了一個(gè)積極市場(chǎng)前景[26]。此評(píng)估對(duì)總體的，以及個(gè)人/私營(yíng)業(yè)務(wù)情況都進(jìn)行了分析，并分別形成了全球性的、歐洲的和以德國為中心的觀點(diǎn)。此外，對(duì)今后六個(gè)月市場(chǎng)發(fā)展情況的評(píng)估也包括在內(nèi)。除其他外，今年的市場(chǎng)調(diào)研還有以下幾點(diǎn)核心：
就一般商業(yè)狀況而言，全世界（93%）、歐洲（88%）和德國（88%）的受訪者中，絕大多數(shù)的觀點(diǎn)是“積極的”，甚至是“非常積極的”。與前6個(gè)月相比，所有分支機(jī)構(gòu)都在積極的趨勢(shì)中前進(jìn)，從世界范圍觀察期（見圖12）來看，這一點(diǎn)在第二個(gè)月出現(xiàn)了異常高的情況?；谒麄冏陨淼纳虡I(yè)情況，伴隨著“非常積極”和“相當(dāng)消極”的評(píng)級(jí)（“非常消極”的剩余0%）百分比的增加，一個(gè)更兩極化的輪廓呈現(xiàn)出來。特別是對(duì)德國獨(dú)特的市場(chǎng)情況的評(píng)估，這反映在相當(dāng)保守和過于樂觀的觀點(diǎn)上，而83%的持續(xù)積極看法顯然大大超過了實(shí)際。
圖12 全球一般性復(fù)合材料業(yè)務(wù)狀況評(píng)估和德國復(fù)合材料市場(chǎng)調(diào)查
對(duì)普通和個(gè)別業(yè)務(wù)狀況的未來發(fā)展估計(jì)，持正面態(tài)度的約為97%，其中“持續(xù)”的約占71%，“積極”的約占26%?？傊粋€(gè)積極的、比2016稍好一些商業(yè)氛圍是可以預(yù)期的。
6 最后綜述
總之，CF和CC市場(chǎng)可以被歸類為一個(gè)有前途和面向未來的產(chǎn)業(yè)。年增長(zhǎng)率穩(wěn)定在10%-13%的較高水平。
因此，對(duì)2016來說，“既非炒作亦非停滯”的格言，在上一年的報(bào)告中仍然是主題性的描述。平均而言，今年的評(píng)價(jià)比2016的分析稍高一點(diǎn)。因此，基準(zhǔn)為10萬噸的CFRP需求量最終會(huì)被超過。
自2014以來，復(fù)合材料市場(chǎng)穩(wěn)定和強(qiáng)勁的增長(zhǎng)（沒有任何突發(fā)的偏移）已成為事實(shí)。這一發(fā)展涵蓋所有應(yīng)用領(lǐng)域，今年航空航天產(chǎn)業(yè)（包括國防）將繼續(xù)被認(rèn)為是復(fù)合材料市場(chǎng)最大、“票房”最高的部門。在接下來的一年，預(yù)計(jì)增長(zhǎng)率最高的是汽車部門（包括商用車輛）?？紤]到當(dāng)前的政策要求（柴油舞弊，電動(dòng)汽車發(fā)展，能量轉(zhuǎn)換效率的提高，更趨嚴(yán)格的CO2排放要求）以及立法和稅收的進(jìn)一步調(diào)整都可能對(duì)
汽車輕量化 市場(chǎng)產(chǎn)生積極的刺激作用。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是驅(qū)動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)環(huán)境中輕量化材料（纖維增強(qiáng)）增長(zhǎng)的關(guān)鍵。預(yù)計(jì)今年纖維制造的龍頭企業(yè)的新投資和將在未來幾年公布的擴(kuò)張措施，也將產(chǎn)生特殊的推動(dòng)作用。
這些影響因素表征了相對(duì)年輕的CF市場(chǎng)和CC市場(chǎng)的進(jìn)步，并使其快速成為一個(gè)成熟的高科技市場(chǎng)。相關(guān)的原材料體系已經(jīng)將他們自身確立為未來復(fù)合材料原材料體系組合中的固定的參與者。
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