從“化工搖籃”到“中國碳谷” 吉林市爲我國實現碳纖維自由

證券時報記者 孫憲超

碳纖維被譽爲“黑色黃金”,因爲具有輕質、高強度、耐腐蝕等特點而獲得廣泛應用,小到球拍、釣魚竿、自行車,大到新能源汽車、風電、航空航天。國產碳纖維很多產自吉林省吉林市,是名副其實的“中國碳谷”。

坐落於東北老工業基地的吉林市,有着“化工搖籃”與現代綠色化工城之稱,擁有全國唯一的國家級碳纖維高新技術產業化基地。目前,吉林市已初步形成國內最完整的碳纖維全產業鏈條,碳纖維原絲產能全球第一,碳絲產能全國第一。國內生產的大型風電葉片碳纖維碳板,每10片有9片產自吉林市。

據證券時報記者瞭解,碳纖維產業屬於國家戰略性新興產業,在輕量化市場具有廣闊的發展前景,在國防安全、航空航天等領域具有不可替代的作用。目前,吉林市已經明確提出要加速培育千億級碳纖維產業集羣,全力打造世界級碳纖維產業基地,拓展碳纖維在多個高端領域的應用。

被寄予厚望的新材料

孫鑫是吉林國興碳纖維有限公司(下稱“國興碳纖維”)的一名普通員工。8月21日7時30分左右,孫鑫來到公司換好工裝並與晚班同事進行交接後,就在崗位上忙碌起來。

“我們這是35K風電專用大絲束碳化線,在崗人員每天三班倒,機器24小時運轉。”孫鑫告訴證券時報記者。孫鑫的崗位是“收絲崗”,就是將在一條長達400米的生產線上經過氧化、碳化等一系列工序加工爲成品的碳纖維進行收卷。

“你猜這一小束碳纖維有多少根?這足足有3.5萬根!碳纖維很細,僅爲頭髮的1/10,單獨拿出一根碳纖維,肉眼幾乎看不見。”孫鑫一邊拿起一小束碳纖維一邊說。碳纖維的比重比鋁還要輕,不到鋼的1/4,強度卻是鋼的7倍至8倍,並且還耐腐蝕、耐高溫。

孫鑫所在的國興碳纖維擁有較爲成熟的碳纖維研發生產經驗,主要產品包括6K、12K、35K等全牌號碳纖維產品,是吉林當地生產碳纖維的生力軍。

新材料是支撐高端裝備和重大工程不可或缺的物質基礎,是培育新質生產力的關鍵領域之一。碳纖維作爲新型複合材料,廣泛應用在軍用及民用領域,市場前景廣闊,近年來全球碳纖維需求量持續快速增長。

基於對碳纖維產業未來發展前景的看好,吉林省和吉林市兩級政府均對發展碳纖維產業寄予厚望。

吉林省在2024年政府工作報告中提出,建設碳纖維下游製品產業園,推動從賣原絲向賣製品轉變,全產業鏈產值保持高速增長。

吉林省要發展碳纖維這一新興產業,重任就落在吉林市肩上。吉林市在碳纖維領域領跑全國,有着“中國碳谷”的美譽。依託國家級碳纖維高新技術產業化基地和吉林化纖集團等龍頭企業,吉林市已初步形成國內最完整的碳纖維全產業鏈條。

當前是新能源、新材料產業發展的風口期,是吉林市佈局新賽道、搶佔制高點的關鍵期。吉林市已經明確提出,要加速培育千億級碳纖維產業集羣,全力打造世界級碳纖維產業基地。

吉林市發展碳纖維產業很大程度上依託于吉林化纖集團。“今年上半年,吉林化纖集團碳絲銷量同比增長85%;碳纖維複合材料及製品同比增長59%。預計到今年年底,我們在國內碳纖維市場的份額將進一步擴大。”吉林化纖集團副總經理孫小君告訴證券時報記者。

吉林的優勢

國內碳纖維曾長期依賴進口,碳纖維的國產化經歷了呼籲建議、跟蹤模仿、自主研發、規模生產的過程。

證券時報記者在採訪中獲悉,經過多年的自主研發,以及政府對碳纖維行業的大力支持,我國碳纖維行業快速發展,行業已整體達到了T400級的技術能力,部分企業實現了T700級碳纖維規模化生產,T800級及以上已經進入了小批量試驗生產。

據孫小君介紹,2020年至2022年,在風電、光伏等行業需求的有效拉動下,國內碳纖維價格一路走高,從2020年前的12萬元/噸左右,最高一度漲至15萬元/噸。不過,隨着吉林化纖集團等國內碳纖維生產企業產能從2020年開始逐步釋放,國內碳纖維價格在2023年終於回落到10萬元/噸的水平,大幅降低了國內用戶的碳纖維使用成本。

“最近幾年,國內碳纖維產業加速發展,國內使用的碳纖維基本實現了國產替代。”孫小君說。

作爲吉林當地引導碳纖維產業發展的主要力量、國內碳纖維行業的龍頭企業,吉林化纖集團是在2008年開始研發碳纖維原絲。2012年,吉林化纖集團年產5000噸碳纖維原絲生產線開車成功,這也是當時全國最大的碳纖維原絲基地。吉林化纖集團在近年來已經相繼成功開發出24K、48K大絲束碳纖維原絲,產品品質穩定在T400級以上水平,處於國內領先水平,原絲銷量呈裂變式增長,並形成了穩定的出口訂單。

現階段,吉林化纖集團正在加快推進碳纖維“零碳”製品產業園建設,T700級碳纖維產品穩定運行並逐漸替代進口高端應用領域。這將加快推動公司碳纖維複合材料及製品在汽車輕量化、軌道交通、航空航天、風電及光伏等領域的拓展。

“吉林化纖集團的碳纖維是以自主研發爲主,近年來也在與長春工業大學、吉林大學等開展合作,委託高校進行一些專項研究。”孫小君說。

碳纖維被譽爲“新材料之王”,是新質生產力的具體體現。那麼身處東北老工業基地的吉林市,吉林化纖集團有何底氣大力發展碳纖維產業?

當地人士告訴證券時報記者,除了碳纖維之外,吉林化纖集團是全球最大的人造絲生產基地、全球最大的腈綸生產基地、全球最大的竹纖維生產基地。吉林化纖集團有20多年的腈綸生產歷史,吉林的碳纖維原絲就是在腈綸的生產工藝基礎上慢慢摸索研發出來的,也正是因爲擁有豐富的腈綸生產經驗,所以才能在研發和生產碳纖維時更加深入、透徹。

吉林化纖集團作爲全球最大的腈綸生產基地,爲當地積累了大量經驗豐富的技術工人和工程師隊伍,是當地發展碳纖維產業不可或缺的重要資源,也是吉林能夠把碳纖維產業做好的一個重要因素。

千億級發展目標

長期以來,很多東北企業給人的印象是,在相關產業鏈當中多是扮演出售原材料的角色,在深加工方面則有所欠缺。而原材料只有經過深加工之後,產成品或是副產品纔會具有較高的附加值。

在發展碳纖維產業方面,當地相關政府部門已經明確,要推動從賣原絲向賣製品轉變,全產業鏈產值保持高速增長,加速培育千億級碳纖維產業集羣。

“加速培育千億級碳纖維產業集羣,意味着吉林市的碳纖維產業未來要重點向產業下游發展。”孫小君表示,對碳纖維的需求最早源於軍工和航空航天領域,因爲這些領域需要一些比較輕質又耐高溫的材料。隨着時間的推移,碳纖維逐漸進入民用領域,應用最爲典型和廣泛的就是體育休閒領域和建築補強。

在體育休閒領域,很多網球拍、羽毛球拍、釣魚竿等都是以碳纖維爲原材料生產的。特別是以碳纖維爲原材料生產的自行車,最近幾年在國內銷量翻倍增長,並且大量向歐洲出口。另外,碳纖維在橋樑、房屋等加固方面也有着比較長的使用歷史,而且近年來的需求量也在穩步增長。

國家能源局發佈的《2023年全國電力工業統計數據》顯示,2023年我國新增風電併網裝機75.9GW,創歷史新高,同比增長102%;風電葉片大型化、輕量化發展趨勢,推動碳纖維市場發展。根據國家能源局的統計數據,2023年我國光伏新增裝機216.88GW,同比增長148.12%,碳/碳復材作爲光伏領域熱場耗材,碳纖維需求保持高增長態勢。根據勢銀(TrendBank)統計數據,2023年燃料電池汽車上牌數量7653輛,同比增長52.8%;裝機量737.2MW,同比增長49.8%,燃料電池汽車發展已經取得了階段性成果,基礎設施建設進程也在加快。2024年,預計在風、光、氫大基地項目持續發力下,風電、光伏、氫能領域產業鏈對碳纖維的需求有望持續保持高增長。

“除了風電、光伏、氫能領域之外,未來幾年,國內碳纖維產業新的增量將主要來自於低空經濟、新能源汽車、軌道交通和國產大飛機,這也應該是加速培育千億級碳纖維產業集羣不可忽視的發力方向。”孫小君說。

以低空經濟爲例,從中央到地方,都在大力倡導發展低空經濟。低空經濟是戰略性新興產業發展的新賽道,碳纖維在低空經濟領域有着廣泛應用與發展前景,特別是用於無人機等航空器的主要機身結構材料,性能優異。因此,依託原料優勢與製造能力,加大碳纖維複合材料航空器機身及零部件產業培育,將是未來的一個重點方向。

“今年以無人機等爲代表的低空經濟對於碳纖維的需求量明顯加大,未來幾年隨着低空經濟進一步發展,對碳纖維需求還將進一步增大。”孫小君表示。

8月21日,證券時報記者在吉林國興復合材料有限公司(下稱“國興復材”)展廳看到,現場陳列的碳纖維製品琳琅滿目:跑鞋、滑雪板、高爾夫球杆、自行車、無人機、風電葉片擠壓板......

“碳纖維下游可延伸的空間很大,除了涉足體育休閒、建築領域之外,目前公司正在做大飛機的相關配套認證,也已經與一些新能源生產企業、無人機生產企業開展合作。”國興復材工作人員告訴證券時報記者,實際上T300級、T400級的碳纖維就基本可以滿足70%以上的下游產品需求。以釣魚竿爲例,其主要是以T300級碳纖維爲原材料,最前端較細幾節使用了T700級的高端材料。

困難和挑戰

據瞭解,目前全球最大的碳纖維生產企業在日本,近兩年國內市場已經實現了對碳纖維的進口替代。

吉林化纖集團的大絲束碳纖維在國內風電拉擠板領域市場份額達到80%,可逐步替代進口。國產碳纖維與進口碳纖維的差距主要體現在T800級以上的高級別產品。T800級碳纖維具有高強度、高模量的優異性能,產品可用於壓力容器、航空航天等領域,是市場不可或缺的一個組成部分。

吉林化纖集團8月9日正式發佈“幹噴溼法”T800級碳纖維產品。隨着T800級碳纖維產品成功發佈,吉林化纖集團將利用這項新技術加快開發T1000級、T1100級以及M40高模系列產品,不斷拓展高端領域應用市場。“T800級碳纖維產品成功發佈,意味着我們加快產品線佈局,拓展碳纖維高端應用場景。”孫小君說。

“現在面臨的最大困難和挑戰是終端的應用開發。”孫小君表示,碳纖維複合材料以其低密度、高強度、耐腐蝕等優異性能,成爲新能源汽車輕量化的首選材料。因爲碳纖維的應用不僅能顯著降低新能源汽車的車身重量,還能提升車輛的能效和續航能力。

但是也應該看到,新能源汽車相關部件的測試和開發還是一個相對全新的領域,要消耗大量的人力、物力和財力,單憑企業自身的力量去做會面臨比較大的壓力。因此需要產學研用一體化發展,需要國家從宏觀政策上給予支持。

“大家都知道碳纖維應用在新能源汽車上非常好,碳纖維未來在新能源汽車領域的應用空間也非常大。但就現階段而言,對於碳纖維相關汽車產品的加工、製造、准入等方面我們還要衝刺。”孫小君表示。

構建現代產業新格局,是實現新時代吉林全面振興、全方位振興的關鍵所在,吉林省十分看重碳纖維產業的發展。

據證券時報記者瞭解,爲了更好地推動碳纖維產業在當地的發展,吉林省已經將吉林化纖集團由市屬企業升格爲省屬企業。另外,吉林省有關部門也在積極協調吉林化纖集團與中國一汽集團、中車長客等企業進行相關產品的配套開發。