搶抓機(jī)遇 加快發(fā)展碳纖維材料產(chǎn)業(yè)

摘 要：碳纖維材料是國(guó)家戰(zhàn)略性新材料，是培育新動(dòng)能、贏得未來競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的重點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，尤其隨著高端制造業(yè)產(chǎn)品輕量化，以及風(fēng)電光伏、低空經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，碳纖維材料產(chǎn)業(yè)擁有廣闊的市場(chǎng)前景。本文從碳纖維材料產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)空間、內(nèi)蒙古發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)具備的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，以及如何謀劃推動(dòng)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面，提出前瞻性、針對(duì)性、可操作性的對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：碳纖維 風(fēng)機(jī)葉片 低空經(jīng)濟(jì) 全產(chǎn)業(yè)鏈

近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，先進(jìn)鋼鐵材料、有色金屬材料、石油化工材料等一批新材料紛紛涌現(xiàn)，為制造業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)能。碳纖維因其含碳量高達(dá)95%以上，具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的特點(diǎn)，被譽(yù)為工業(yè)領(lǐng)域的“黑色黃金”。近年來，在高端制造業(yè)產(chǎn)品輕量化，以及風(fēng)電光伏、低空經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)下，碳纖維市場(chǎng)需求快速擴(kuò)大，江蘇、吉林、山東等省份都在布局發(fā)展。內(nèi)蒙古發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)具備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和成本優(yōu)勢(shì)，建議加快謀劃推動(dòng)，為全區(qū)經(jīng)濟(jì)“闖新路、進(jìn)中游”提供新增長(zhǎng)點(diǎn)。

一、碳纖維材料市場(chǎng)前景廣闊

2014-2023年，全國(guó)碳纖維需求量由1.59萬噸上升至6.9萬噸，年均增長(zhǎng)17.7%，產(chǎn)能由1.58萬噸上升至13.8萬噸，年均增長(zhǎng)27.2%，主要應(yīng)用于體育休閑（26.1%）、風(fēng)電葉片（24.6%）、航空航天軍工（11.6%）、碳/碳復(fù)合材料（10.9%）、壓力容器（6.2%）、汽車（4.1%）等領(lǐng)域。未來，風(fēng)電、低空經(jīng)濟(jì)是牽引碳纖維發(fā)展的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。

（一）風(fēng)電方面

國(guó)內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)量快速增長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)尤為凸顯，葉片長(zhǎng)度正在不斷刷新行業(yè)紀(jì)錄。風(fēng)機(jī)葉片材質(zhì)分為玻璃纖維和碳纖維，與玻璃纖維相比，碳纖維的比模量和比強(qiáng)度均大幅增加，且碳纖維復(fù)合材料比玻璃纖維復(fù)合材料密度更低、強(qiáng)度更高，突破了玻璃纖維材料的性能極限，可保障風(fēng)機(jī)葉片在增加長(zhǎng)度的同時(shí)降低重量。利用碳纖維葉片可以進(jìn)一步提升海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)上限，甚至可支撐20兆瓦、300米葉輪直徑的機(jī)組開發(fā)。同時(shí)，輕量化葉片還可降低吊裝和運(yùn)輸難度，有助于海上風(fēng)電全生命周期降本。2023年碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片中的滲透率為25%，隨著風(fēng)機(jī)大型化、海上風(fēng)電快速擴(kuò)容，碳纖維的滲透率將不斷提高。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2030年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到1000GW，累計(jì)新增裝機(jī)559GW。按照碳纖維滲透率逐年遞增、1MW風(fēng)電裝機(jī)需要1噸碳纖維來測(cè)算，2024-2030年全國(guó)風(fēng)電葉片領(lǐng)域碳纖維需求量將達(dá)到33.5萬噸，市場(chǎng)前景十分廣闊。

（二）低空經(jīng)濟(jì)方面

在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，載人飛行器如eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）、無人機(jī)（消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)）對(duì)材料的性能要求，不僅需要具備輕量化、高強(qiáng)度的特性，還要滿足復(fù)雜環(huán)境下的使用需求。在同等重量下拉伸，碳纖維的強(qiáng)度可達(dá)到鋼、鋁合金、鈦合金的9倍以上，彈性模量可以達(dá)到鋼、鋁合金、鈦合金的4倍以上，通過將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于制造飛行器的機(jī)身結(jié)構(gòu)和內(nèi)部零部件，可以有效減輕機(jī)身重量，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性。2023年全國(guó)低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)5059.5億元，增長(zhǎng)33.8%，到2026年有望突破1萬億元，2030年突破2萬億元，成為牽引碳纖維發(fā)展的重要增長(zhǎng)極。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算，無人機(jī)碳纖維需求將從2022年的0.47萬噸增至2025年的1.5萬噸，年均增長(zhǎng)47.2%，到2030年將達(dá)到10.3萬噸，2024-2030年累計(jì)需求量30萬噸。按照全國(guó)碳纖維產(chǎn)能占全球產(chǎn)能的65%測(cè)算，2024-2030年全國(guó)無人機(jī)領(lǐng)域需要碳纖維約19.5萬噸。到2030年，全國(guó)eVTOL需求將達(dá)到16316架，按照單臺(tái)碳纖維復(fù)材用量為450kg測(cè)算，2030年eVTOL對(duì)碳纖維的需求量為0.73萬噸。

二、內(nèi)蒙古具備發(fā)展碳纖維的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)

碳纖維包括黏膠基、瀝青基和聚丙烯腈基（PAN）三大體系，其中聚丙烯腈基碳纖維的結(jié)構(gòu)和功能特性最好，占市場(chǎng)份額約九成，廣泛應(yīng)用于航空航天軍工、汽車、能源、建筑、體育等領(lǐng)域。內(nèi)蒙古具備發(fā)展碳纖維材料產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)。

（一）成本有優(yōu)勢(shì)

碳纖維生產(chǎn)過程中，電、氣等能源成本占總成本的34%，其中用電成本約占能源成本九成以上。內(nèi)蒙古工業(yè)基準(zhǔn)電價(jià)為0.41元/kwh，約是全國(guó)平均水平的60%，低于碳纖維發(fā)展較好的山東?。?.725元/kwh）、吉林?。?.722元/kwh）。由此推算，生產(chǎn)1噸碳纖維內(nèi)蒙古的用電成本約為1萬元，較山東省、吉林省分別低0.7萬元。隨著內(nèi)蒙古風(fēng)光利用水平的逐步提升，綠電優(yōu)勢(shì)將更加明顯。此外，內(nèi)蒙古焦?fàn)t煤氣豐富，價(jià)格卻不足天然氣的1/5，將其用作燃料可使燃料成本下降60%。

（二）原輔料供應(yīng)有基礎(chǔ)

內(nèi)蒙古有較好的現(xiàn)代煤化工基礎(chǔ)，煤制烯烴、合成氨、瀝青產(chǎn)能較大，具備瀝青基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維原材料制備條件。碳纖維原絲紡絲過程需要二甲基亞砜（DMSO）作溶劑（每生產(chǎn)1噸碳纖維需要消耗0.09噸二甲基亞砜，價(jià)格為3.5萬元/噸），主要由甲醇制備。內(nèi)蒙古精甲醇產(chǎn)量較大，具備發(fā)展二甲基亞砜（DMSO）的輔料基礎(chǔ)。

（三）政策有機(jī)遇

近年來，國(guó)務(wù)院及工信部等多部門陸續(xù)印發(fā)支持碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與突破。2019年，工信部將應(yīng)用于航空航天、軌道交通、海工、風(fēng)電裝備、壓力容器等領(lǐng)域的高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型、高模型等碳纖維列入關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要提出要加強(qiáng)碳纖維等高性能纖維及復(fù)合材料的研發(fā)應(yīng)用。2024年，工信部、科技部、國(guó)資委等七部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于推動(dòng)未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》中明確發(fā)展高性能碳纖維等關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。近期，國(guó)家發(fā)改委等部門印發(fā)的《關(guān)于支持內(nèi)蒙古綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展若干政策措施的通知》提出，支持內(nèi)蒙古做大做強(qiáng)碳纖維等碳基材料產(chǎn)業(yè)，提供了良好的政策機(jī)遇。

三、幾點(diǎn)建議

目前，中國(guó)、美國(guó)、日本是碳纖維材料生產(chǎn)量最大的三個(gè)國(guó)家。但與日本、美國(guó)高端碳纖維相比，我國(guó)的碳纖維發(fā)展仍存在不足，總體呈現(xiàn)低端過剩、高性能產(chǎn)品不足的局面。內(nèi)蒙古碳纖維產(chǎn)業(yè)處于起步階段，企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)鏈還不健全，建議強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)、加大招商引資、加強(qiáng)政策支撐、加快推動(dòng)碳纖維產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，為全區(qū)經(jīng)濟(jì)“闖新路、進(jìn)中游”提供新增長(zhǎng)點(diǎn)。

（一）建設(shè)面向全國(guó)的碳纖維生產(chǎn)基地和碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)基地

推動(dòng)和利化纖、光威復(fù)材、隆通碳纖等企業(yè)項(xiàng)目落地、擴(kuò)產(chǎn)增產(chǎn)。充分利用綠電優(yōu)勢(shì)、原輔材料優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)引進(jìn)吉林碳谷、恒神股份、中復(fù)神鷹、中簡(jiǎn)科技等龍頭企業(yè)，提高市場(chǎng)占有率。

（二）推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

依托內(nèi)蒙古煤化工、石油化工產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，延伸發(fā)展二甲基亞砜（DMSO）、碳纖維原絲、丙烯腈等原輔料。圍繞風(fēng)電光伏、氫能、航空航天、體育休閑等下游應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片碳纖維替代，發(fā)展光伏保溫材料、無人機(jī)結(jié)構(gòu)件、纏繞氣瓶、高端體育器材等產(chǎn)品制造。

（三）強(qiáng)化政策扶持

借鑒山東省、吉林省經(jīng)驗(yàn)做法，制定出臺(tái)支持碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施，加大技術(shù)研發(fā)、平臺(tái)建設(shè)、人才引進(jìn)、要素保障、設(shè)備購(gòu)置等方面的政策支持。支持碳纖維企業(yè)在新能源競(jìng)價(jià)交易中優(yōu)先成交，高比例消納綠色電力，降低用電成本。

（四）支持軍民融合發(fā)展

充分利用包頭軍工產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，支持碳纖維企業(yè)與軍工企業(yè)聯(lián)合開展技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)，鼓勵(lì)軍工企業(yè)優(yōu)先采購(gòu)區(qū)內(nèi)碳纖維和碳纖維復(fù)合材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]林水靜.換電重卡續(xù)航能力迎突破[N].中國(guó)能源報(bào)，2024-04-15.

[2]同心協(xié)力 加快推進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展 上海節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)投資促進(jìn)服務(wù)平臺(tái)今成立[J].上海節(jié)能，2019（12）：952.

[3]趙金玲.聚丙烯腈基碳纖維的專利申請(qǐng)現(xiàn)狀分析[JJ.科技傳播，2015（6）：170-171

（作者單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)展研究中心）

責(zé)任編輯：張莉莉