從國產碳纖維的處境談碳纖維“全產業鏈”

沈真

針對浙江泰先新材料股份有限公司（以下簡稱“泰先”）、沈陽中恒新材料有限公司（以下簡稱“中恒”）2家公司因經營不善導致破產的情況，有分析認為碳纖維生產成本高于銷售成本是導致其破產的主要主因。筆者認為，這一分析闡述了事實，但還需對碳纖維企業的生存問題進行深入的剖析。

1 碳纖維生產企業分類及其產品

在探討泰先和中恒破產原因之前，筆者需要先澄清一些基本概念。

首先，大家在經常談及的碳纖維企業，其實包括2類：一類是真正的碳纖維生產企業，另外一類則是碳纖維復合材料制品生產企業，這類企業占大多數。這2類企業的生存環境迥然不同，前者需要巨額投資，且影響參數眾多，運行參數隨所用設備和原材料而變，無可借鑒的經驗，往往運行數年，仍無法生產出滿足用戶要求的產品，面臨著破產的危機正是這類企業。后者相對而言投資較少，通常可以在較短的時間內即可生產出滿足用戶要求的復合材料制品，達到收支平衡，進而盈利。

其次，對國內的碳纖維生產廠家而言，按所采用的技術路線可把現有的生產線分為3類，具體對比如表1所示。這3類技術路線所建立的生產線各生產不同的產品，用于不同的工業領域，互相間不可能兼顧。

第 I 類技術是濕法小絲束技術。從20世紀70年代起，我國民品市場銷售和使用的主要碳纖維品種多采用該技術制備而成。該法生產的碳纖維質量和成本目前仍遜于東麗株式會社（以下簡稱“東麗”）碳纖維的水平，也是被迫以“白菜價”銷售的主要碳纖維品種。這一現狀的形成有多方面原因，但一直以低于成本價銷售、致使無法長期穩定生產是主要原因之一。持續這種狀態，僅從技術上攻關恐怕很難改變這種狀態。第 II 類是最近比較時髦的技術路線——干法小絲束技術。中復神鷹經持續不斷的努力，攻克了干噴濕紡的技術關鍵，基本上達到了東麗的水平，使其產品可以與東麗 T700S并駕齊驅，當然同樣面臨著與東麗 T700S的價格戰。第 III類濕噴濕紡大絲束技術在國際上只有少數企業掌握，東麗雖經多年開發也未攻克，最后轉向收購美國卓爾泰克（Zoltek）公司。雖然國內吉林精功碳纖維有限公司已成功開發了這一技術并生產出了產品，但產品的性能和穩定性與國外產品尚有差距。另外，由于濕法大絲束碳纖維的主要應用對象——風電葉片梁板，其設計與選材開發權掌握在維斯塔斯風力技術集團（Vestas）手里，從而使得我國這一技術生產的碳纖維無法得到實際應用。

2 國產碳纖維為什么只能賣“白菜價”

筆者曾與國產碳纖維的銷售人員對民用碳纖維的價格形成進行過分析，結果如下：民用市場主要使用T300-12K級與T700-12K 級碳纖維（占比高于90%），而其中性價比最高的產品是東麗的干法 T700S-12K ，長期售價為200元/kg，所以其他碳纖維產品的售價只能參照 T700S來定位，其他 T700S-12K 級碳纖維的售價為 140元/kg。雖然 T300-12K級碳纖維長期以來是臺塑集團（以下簡稱“臺塑”）的天下，但它也只能參照T700S-12K 的價格定為110元/kg，只有微利或更可能是虧本銷售，其他國產 T300-12k級碳纖維就只能以低于100元/kg的“白菜價”銷售（2018年隨著國外碳纖維價格的調整，國內碳纖維價格的售價普遍有所提高）。而目前國產碳纖維企業的生產成本普遍高于銷售價，國內碳纖維廠家為提高質量和降低成本，多少年來一直堅持不懈攻關但進展不大，而且在近期恐怕很難有突破性進展。照此邏輯，如果沒有其他好的突圍辦法，也許所有的國產碳纖維企業均會步泰先與中恒的后塵，相繼走向破產。

3 碳纖維在不同領域應用的種類、價格與需求量

參照《2017年全球碳纖維復合材料市場報告》中的數據和個人對市場的了解，表2給出了不同工業領域使用的碳纖維品種、每公斤參考價格及2017年與2022年估計的需求量（注：本文寫作于2018年5月，由于匯率變化，目前國內民品市場價已上漲15%～20%）。

根據表2可知，碳纖維在不同工業領域的應用都有不同程度的增長空間，當然目前除軍機和部分民用低端產品使用國產碳纖維外，絕大部分碳纖維都來自國外碳纖維廠商和臺塑。VISTAS的風電產品在大規模增長，其碳纖維復合材料梁板生產大部分由江蘇澳盛復合材料科技有限公司和光威承擔，這對國內碳纖維復合材料制品廠家是利好的消息，但基本上和國產碳纖維生產廠家無關。

4 碳纖維企業的出路

鑒于目前國內碳纖維企業生產碳纖維的成本普遍都高于市場價，不虧本經營的唯一出路是成為航空航天行業的供應商，這也是21世紀初眾多投資商投資碳纖維企業的初衷。由于成為航空航天產品供應商的門檻、需求量的限制以及進行型號鑒定的機遇，目前只有少數（2～3家）企業有幸進入了供應商的行列。對于后起的碳纖維生產企業已經失去了這一機會，這些企業將何去何從是下面討論的重點。從碳纖維、預浸料及制品的價格（表3）來看，國產碳纖維的出路有4條。

第一，對碳纖維進一步加工，以織物與預浸料出售，提高其價值，這也是像臺塑所走的道路。這條道路其實也很艱辛，臺塑的產品性能與價格基本上是業界的標桿，并已占據了現有的國內市場，要想從中分一杯羹，只能打價格戰。

第二，制成制品，提高其價值。對于目前消耗一萬多噸的國內民品市場，已經有眾多的碳纖維復合材料制品生產企業，碳纖維生產企業用性能遜于國外的纖維采用類同的設計與制造工藝生產出的制品與它們競爭，只能是以卵擊石。

第三，開辟新的碳纖維復合材料應用領域。風電葉片是目前增長最快的應用領域，由于梁板拉擠成型的出現，碳纖維用量急劇增加，但目前這一技術是由Vestas采用Zoltek的濕法大絲束碳纖維（III類生產線）開發而成，產品附加值比較低（原材料成本占比近50%）。其他碳纖維企業如果要進入這一領域，只能購買Zoltek或其他國外的碳纖維進行加工，基本上也就與國產碳纖維產業化無關。據說有人正在利用國產濕法大絲束碳纖維研發風電葉片用梁板，如果研發成功，確實是國產碳纖維產業化的一個機會。

第四，對國內碳纖維生產企業最后的機會只能是尚未出現定型產品，但未來可能會大量使用碳纖維的工業領域。表2中列出了壓力容器（包括氫燃料儲氣罐）、軌交和汽車領域以及其他有輕量化需求的應用領域，碳纖維在這些領域的應用前景已經明朗，不過由于成本和其他一些因素，尚未出現被市場接受的“買得起復合材料產品”。

國外對這些領域正在進行攻關，國內碳纖維企業如何參與？指望國外用戶采用國產碳纖維進行攻關只能是癡心妄想，一旦國外攻關成功（就像Vestas在風電葉片領域的攻關），這些領域的碳纖維復合材料制品又將是國外碳纖維的天下，國內碳纖維復合材料制品生產廠商將再一次會成為這些領域碳纖維復合材料制品的加工商，業界還會歡呼“碳纖維的春天到了”。一旦有什么風吹草動，國外把碳纖維供應掐斷，會不會出現類似“芯片之痛”的“碳纖維之痛”呢？國產大飛機、軌道交通車輛、新能源汽車等等用什么來生產呢？

5 國產碳纖維不能用于制造高端產品嗎？

有碳纖維生產企業的老總認為，精力必須且只能用在關注如何提高碳纖維的質量和降低生產成本上，以便使國產碳纖維在性能和生產成本方面優于國外碳纖維，能成功將它們替代。這樣的愿望固然不錯，確實是努力的方向，但現實能等到那一天嗎？國內眾多碳纖維企業已作出了多年努力，雖然有少數企業可以把T300-3K 和6K 級碳纖維的性能做到基本滿足軍機的要求，實現批量化生產，但 T300-12K 級碳纖維始終沒有達到臺塑的水平，更無法企及東麗的水平。碳纖維的生產技術如此復雜，即使國產技術實現了，國產碳纖維也只能與國外碳纖維打價格戰，仍將是苦澀的結果。國產碳纖維得不到高端應用，只能長期虧本生產和銷售，這樣的狀態是否能實現碳纖維生產企業老總的預期呢？

如上所述，國產碳纖維實現產業化的機會只能是把“蛋糕”做大，通過擴大碳纖維的應用范圍，增加碳纖維用量來實現。具體而言，國產碳纖維的發展方向就是進入有光明前景、且尚未開發出“買得起的復合材料制品”的高端應用領域（即有迫切輕量化需求的工業領域）。目前國內外都在關注這些領域，并正在進行開發攻關。事實上，這些用戶在開發時通常都愿選用質量穩定、價格適中的國外碳纖維，國產碳纖維不在它們的考慮范圍內。如果國產碳纖維生產廠家只關注修煉“提高質量和降低成本”的內功，不積極參與開發，產業化之路將會越來越遠。國產碳纖維生產企業必須主動用自己生產的碳纖維來研發出高端應用“買得起的復合材料產品”，通過這些產品的批量化生產，來實現自產碳纖維的大量銷售。高端產品的成本構成中原材料成本通常只占20%，原材料價格略高一些在自己開發的產品中是可以接受的。只要開發出的產品被市場接受，并形成批量生產，就可以在生產和使用過程中同時實現碳纖維的質量提高和成本降低。誠然，這條道路異常艱難，也需要假以時日，但也只有這條路才能實現國產碳纖維的產業化。當然，在極度缺乏復合材料設計人才的當下，匯集人才與設備儲備也是一項艱巨的工作。

很多碳纖維生產廠家都認為，只有把自身的碳纖維質量提高到東麗的水平，才能應用到高端領域，從來也沒有想過將現有水平的碳纖維用于開發高端產品。而恒神則打破了故有思維模式，近年來就采用看似性能不被專家認可、市值100元/kg 的恒神碳纖維，開發出了一些價值幾千元/kg 的高端輕量化制品，且通過了一系列嚴格的地面試驗考核，當然還需經過低成本化的努力才能實現批量生產。雖然這些制品體量不大，但卻可以證明一點，即使性能低于國外碳纖維，價格高于國外碳纖維，同樣可以設計和制造出性價比被用戶接受的輕量化產品（早期東麗的碳纖維性能并不好，同樣可以用于民機結構），從而可以實現碳纖維的長期穩定銷售。“不積跬步，無以至千里。”恒神碳纖維的銷售，就是在一個又一個產品開發的基礎上，形成小規模穩定銷售，進而積少成多逐漸形成了大規模的銷售。恒神與中車長客股份有限公司（以下簡稱“中車長客”）合作，已成為用較低性能的碳纖維開發高端產品的成功范例。中車長客采用恒神的原材料（包括纖維、織物、自己開發的阻燃樹脂等）和恒神創新的制造工藝，開發出滿足軌道交通行業設計規范（安全性）要求減重近30%的復合材料地鐵車體，該車體結構已通過了嚴格的地面試驗考核，即將上線運行。此次研發采用的就是市值100元/kg的工業級恒神碳纖維。在地鐵車體的開發過程中，恒神全產業鏈技術團隊基于豐富的航空航天應用（包括設計和制造工藝）經驗，針對軌交車體的特殊行業要求，采用創新性設計與制造工藝，成功開發出滿足要求的復合材料車體。雖然該地鐵車體暫時還達不到“買得起”的水平，但通過碳纖維復合材料在地鐵車體的應用實踐，恒神取得了豐富的經驗，在此基礎上進一步開展低成本化的研發，今后有望開發出軌交領域“買得起的復合材料結構”，進而實現恒神碳纖維原材料的大量銷售。

對于高端應用，為滿足安全性要求對所用材料體系（包括纖維與樹脂組合）要進行相當復雜的嚴格鑒定。通常要進行從材料到元件、組合件直至全尺寸結構件的積木式地面試驗驗證和在線運行考核，用戶一般不會為了原材料價格的少量差異而進行繁瑣的等同性鑒定流程（保證性能與工藝的相容性）。采用替代材料，這才是國產碳纖維生產企業需要全產業鏈的真諦。

應用的碳纖維高端產品，其特點一定是對變形有嚴格要求，同時對減重也有迫切需求。特別是形狀和受力復雜的桿板殼結構，這些是高端碳纖維復合材料制品的基本特點，這些產品的附加值比較高，通常原材料成本占比往往小于30%。

目前國內碳纖維生產企業已逐漸接受了錢云寶先生倡導的“全產業鏈”理念，很多企業也正在嘗試做全產業鏈的碳纖維企業。但仔細了解這些企業，可以發現它們所建立的碳纖維生產線、所生產的產品與其試圖進入的工業領域對碳纖維的需求往往并不一致。例如，希望生產碳纖維電纜芯，卻建立濕法小絲束的生產線；上游生產濕法小絲束碳纖維，下游生產濕法大絲束的風電葉片梁板；上游建設濕法大絲束生產線，下游卻致力航天結構研發生產；上游生產干法小絲束，下游致力需要濕法大絲束的汽車制件。這樣一來，造成了自己的產業鏈下游不用上游生產的碳纖維，致使上游的碳纖維沒有銷路，下游產品開發所需碳纖維仍然受人制約。這樣的全產業鏈有何意義？

當然，碳纖維生產企業在進入后端應用時，通過購買其他廠家的碳纖維生產復合材料制品來實現盡快盈利也可以理解，但國產碳纖維的產業化何去何從？這與“芯片之痛”遇到的現象有何區別？利用芯片的產品鋪天蓋地，而芯片的供應商全部來源于國外，“中興事件”發生后國外斷供，國內一片哀鴻。碳纖維復合材料企業是否也會出現類似的情景呢？

6 結語

國產碳纖維生產企業的生存之道，不能局限于修煉內功，致力于提高質量和降低成本，然后與國外碳纖維去拼價格、搶市場。碳纖維企業必須用目前已基本能用的國產碳纖維去開拓工業領域應用的新領域，把“蛋糕”做大，在新開拓的應用市場找到國產碳纖維的生存空間，實現自己的價值，在實現價值的同時提升國產碳纖維的質量和降低成本。在尋找生存空間時，國產碳纖維企業必須發揮積極作用，不能寄希望于工業領域的新用戶主動使用國產碳纖維，為此，國產碳纖維企業發展上下游密切配合的全產業鏈是必備條件。當然國家在國產碳纖維的產業化之路上必須有所舉措，在推動新材料產業化的政策時，必須由最終用戶牽頭，組成包括設計團隊、原材料供應商、復合材料制品生產商、設備生產商等全產業鏈的團隊，以用國產碳纖維開發出能實現性價比優于傳統材料的制成品（即買得起的復合材料制件）為目標，只有開發出了這樣的樣板產品，并大量推廣后，才能最終實現國產碳纖維的產業化。