受疫情影響，原本定于在三月首發的《2021年中國復合材料行業發展情況》報告（以下簡稱“報告”），調整為8月26日，在2022年復合材料纏繞技術專題研討會上首發。該報告作為中國復合材料工業協會恢復工作以來最重要的報告之一，涵蓋了復合材料整體市場、產業路徑、發展與建議等章節，完整版報告對復合材料的發展起到一定的指導借鑒價值。以下簡報供行業同仁一睹為快！
2021年是“十四五”開局之年，也是新冠疫情爆發的第二年，在復雜嚴峻的國內外形勢下，我國國民經濟持續恢復，發展水平再上新臺階。中國復合材料在后疫情時代積極復工復產，提升技術水平和產品質量，在風電、交通運輸、體育休閑等領域需求的拉動下，持續高速發展。同時，我國復合材料產業也積極響應國家號召進行產業結構調整，高性能復合材料應用取得可喜成績，復合材料產品附加值不斷提升，復合材料行業持續穩固發展。
中國復合材料工業協會統計2021年我國高性能纖維復合材料市場數據得出，我國復合材料高附加值應用市場國內占比僅25.9%，而國外發達國家尤其美國高端應用市場規模占比保守估計達到37.7%左右。相比全球復材產業發達區域尤其東歐、北美而言，我們還是有一定差距。我國復材在高端應用領域滲透率不夠，我國高性能復合材料技術裝備和應用市場都有待進一步開發和升級。這里說明下，此報告中表述的中國市場未包含臺灣地區。
圖1 2021年中國各類復材市場規模占比示意圖
中國復合材料工業協會計算估測，2021年我國復合材料總產量大約在600萬噸，較去年增長11.1%。其中，玻纖復合材料578萬噸，高性能復合材料產量在22萬噸左右（這里主要指碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維復合材料及陶瓷基復合材料等），玻纖復材占比96.3%。AVK發布的最新全球報告顯示，除中國地區外（不包含臺灣），2021年其余區域復合材料市場規模大致在850萬噸，結合中國600萬噸的產量，全球復合材料產量大致在1450萬噸左右，我國復合材料占比全球產量41.4%。根據協會每年的相關統計，我們可以看到近十年我國復材產量在全球范圍內的變化走勢。我國復合材料體量巨大，在全球占比逐年提升，預計未來此趨勢仍會繼續保持。
1978年，我國玻纖復材制品0.6萬噸。2005年我國玻纖增強復合材料制品總產量突破100萬噸。2010年我國復合材料產量位居全球第一，其中玻纖復合材料產量達到329萬噸，全球復材總產量1012萬噸左右，國際市場占比32.5%。近幾年，我國玻纖復合材料產量一直處于世界領先地位，2016-2021年我國玻纖復合材料增長率為4.6%，高于歐洲、北美這些復材應用相對飽和的區域（歐洲、北美近幾年復合材料產量平均年增長率集中在2-4%，2020年疫情后增長率跌至1%甚至負數）。雖然我國近幾年復材產量增長率保持較高水平，但產品附加值較低。
全球玻纖行業集中度高，已形成明顯寡頭競爭格局。全球玻纖CR5中，我國就占據三席，分別為中國巨石、泰山玻纖和重慶國際，其余為美國OC和日本NEG。五強玻纖企業產能合計占到全球玻纖總產能71%。國內市場，中國三大玻纖企業年產能合計占到國內產能的70%以上。尤其以中國巨石為代表的玻纖龍頭老大，產能位居全球第一，在國內與全球產能占比分別達到36%與24%。2021年，全球玻纖產量950萬噸，國內玻纖紗總產量達到624萬噸。目前我國產能近700萬噸，并將新增逾120萬噸，國內玻纖產能全球占比在未來幾年仍會持續提升。
據中國復合材料工業協會統計，玻纖復材得益于風電、汽車工業的發展，2021年我國玻纖復材達到578萬噸，同比增長11%。其中，熱固復材達到310萬噸，較上年增幅不大，熱塑復材達到268萬噸，同比增長25%，我國熱塑復材可以追溯到1993年，早期由于環境保護意識不強，工藝不完善，我國熱塑復材發展相對緩慢。近幾年由于碳中和環境保護意識的提升，高性能樹脂在性能和產量上的大幅提升，我國熱塑復材在玻纖復材中的占比逐年增加，2021年占比達到46.4%。2022年國內疫情反復，原材料價格持續上漲，預計會對復材行業有所影響，2022年增速會出現下滑。
據預測，全球碳纖維產值從2019年至2030年間由52億美元增長至176億美元，年復合增長率為11.8%。
碳纖維是世界各國發展高新技術、國防尖端技術和改造傳統產業的物質基礎和技術先導。航空航天、風電葉片、體育休閑和汽車是全球碳纖維最主要的應用領域。
除中國大陸地區以外的美國、歐盟、日本等區域的碳纖維實際產量為94850噸。預計2023年上升至101500噸。預測數據基于目前Zoltek、Hyosung和DowAksa等公司宣布的未來擴產相關數據進行分析。據公開數據顯示，2021年全球碳纖維生產商中日本三巨頭產能占據全球50%的份額，其中日本東麗產能5.5萬噸，日本三菱1.6萬噸，日本帝人1.4萬噸。美國Hexcel和德國SGL產能分別為1.6和1.3萬噸。
2021年中國碳纖維用量預計在6.2萬噸左右，對比2020年的需求量，同比增長27.7%。其中，進口量為3.3萬噸，國產碳纖維供應量為2.9萬噸，總體市場供不應求。2021年中國碳纖維產能達到5.3萬噸，預計2022年達到7萬噸。雖然目前中國碳纖維產能占比全球近三分之一，但我們的產能利用率不高。據統計，國內碳纖維企業產能利用率不足55%，而日本歐美等國企業產能利用率可達70%以上。雖然我國碳纖維在產能利用、碳纖維工藝制備技術、產品結構上與發達國家存在差距，但我國還是涌現出一批具有代表性立足國內市場的優秀碳纖維企業，比如浙江寶旌、中復神鷹、江蘇恒神、光威復材等。
表1 2021年全球碳纖維產量及2023年預測
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產量/區域 |
2021年 |
2023年 |
美國、歐盟、日本、臺灣等其它區域產量 |
9.485萬噸 |
10.15萬噸 |
中國產量（不含臺灣） |
2.9萬噸 |
4.4萬噸 |
全球總產量 |
12.385萬噸 |
14.55萬噸 |
隨著疫情影響減弱，下游需求空間全面擴大，行業空間前景廣闊，2021年下半年隨著航空業的復蘇，碳纖維用航空航天領域開始回暖。
據中國復合材料工業協會統計，2021年我國碳纖維復合材料產量在8.3萬噸左右（未包含光伏領域用量）。目前我國碳纖維復合材料應用領域目前集中在風電葉片、體育休閑。而風電、航空航天和壓力容器等應用市場在我國還有進一步開拓的空間。目前風電市場已占到碳纖維應用36%，已成為碳纖維民用市場最大領域。由于近幾年玻纖尤其高模玻纖供不應求，葉片廠商采購及議價困難，碳纖維風電板塊有市場有需求，為打通上下游，大量風電相關企業投資碳纖維，導致未來大型葉片尤其100米以上葉片主梁轉向碳纖維規模化使用。隨著我國風電葉片海上、大型化發展趨勢以及國家對氫能電車的大力扶持，碳纖維復合材料的需求將持續放大，預計增長速率還會繼續維持20%以上。
據Markets and Markets 機構預測，2021 年芳綸纖維市場規模預計為39 億美元，到 2026 年將達到 63 億美元，2021年至 2026 年的復合年增長率為 9.7%。
歐洲是芳綸纖維的最大市場。石油和天然氣、建筑、鋁和鋼鐵等行業的嚴格安全法規正在推動對防護服的需求，也進一步推動了歐洲芳綸纖維市場的發展。此外，高端汽車以及其他工業領域也有需求，這也促進了該地區不斷增長的芳綸纖維市場。由于亞太地區的生產成本低于其他地區，因此在芳綸纖維市場運營的大多數主要參與者都在亞太地區擁有生產能力。芳綸纖維的需求正在增長，尤其是在北美和亞太地區。因此，與其他地區相比，這些地區的市場有望實現更高的增長。我國對位芳綸未來5年市場需求增長率將保持在10%左右，到2025年需求量將達到2萬噸，算上間位芳綸，預計2025年我國芳綸需求將達到3.5萬噸。
目前全球芳綸技術與產能主要集中在美國、日本和歐洲。杜邦是全球絕對龍頭企業，合計產能占全球50%左右，日本帝人排在第名第二。目前中國產能占比不足，僅占20%左右。且我國產品形態來看都是低端的工業過濾材料，急需向高端發展。雖然我國芳綸不論產能與高端研發均與發達國家有較大差距，且高端產品仍需進口，但隨著我國對芳綸纖維的重視和投入，部分國產廠商在芳綸纖維市場也有一席之地。如泰和新材已實現了芳綸纖維的商業化生產，在國內芳綸纖維的產業化中走在前列。
玄武巖纖維是玻璃纖維的有力競爭者，具有優秀的強度、耐熱和隔音性能，其性能介于高強度S玻璃纖維和無堿E玻璃纖維之間。與碳纖維、芳綸纖維、高分子量聚乙烯纖維同為高性能纖維。玄武巖纖維不僅性能優異，生產過程較玻纖更加環保，原材料來源更便捷，也越來越受到大眾的關注。從應用領域來看，玄武巖纖維廣泛應用于消防、環保、航空航天、軍工、汽車船舶制造、工程塑料以及建筑等領域。我國玄武巖產業發展較快，據統計，我國玄武巖纖維相關廠家逾70多家。
從2020年開始，我國連續玄武巖纖維產量就占了全球近一半。2021年我國玄武巖纖維產量2.5-3萬噸，進口0.1萬噸，出口0.59萬噸，實際消費量達到2.5萬噸左右。隨著中國基建需求的擴大以及全民安防意識提高，玄武巖纖維在復合建筑材料、隔熱防護等領域將會迎來發展機遇。
我國玻纖復材領域市場繼續發揮著傳統優勢，實現高增長。高性能纖維應用領域也在不斷拓展，市場前景廣闊。但我們也要意識到自身的不足，面對市場不能盲目樂觀，尤其是復合材料高端市場領域，我國幾乎沒有優勢。只有意識到與國際先進企業的差距，彌足技術差距，才能進一步拓展我國的市場領域層級，實現產業的真正升級。
2022年Emergen Research發布最新市場報告稱物復合材料具有非常廣闊的發展前景，2021年生物復合材料市場規模為244億美元，未來十年市場將以15.7%的年復合增長率持續增長。而醫療保健行業對生物復合材料需求的提升是整個生物復材市場增長的主要因素。
而這生物醫療復材領域里，需求最廣的就是骨組織工程學中的應用。這里面既有碳纖維植入物的使用，也包括新興生物材料比如亞麻和生物基樹脂制備的生物材料等。這也都是復材領域的前沿科技。而我國在這方面與國外的差距較為明顯，這也是值得我們潛心研究的領域。說到高端醫療設備里復材的應用，我國目前也并不是完全受制于人。東華大學研發的熱塑性復材中空纖維管用于醫療微創介入，目前取得比較好的進展和推廣應用。據稱，目前國產化的纖維增強中空纖維管已做到規模化制造，可年產10萬件，做到強韌性、徑向抗爆，并耐高壓的高性能。下一步，該團隊還要實現EMCO中空纖維膜國產化，為我國復材在醫療領域的應用開疆辟地。
熱塑性復合材料由于其環保優勢突出，這幾年發展前景越來越好。據預測，全球熱塑復合材料市場將由2019年的280億美元增長至2024年360億美元。年增長復合率為5.2%。由于不斷增長的市場需求，預計亞太地區將成為全球熱塑性改性塑料的最大市場。預測亞洲增長點集中在（中國、印度和日本）的汽車，電氣和電子以及消費品等終端產業的增長。預計將在未來5年內推動對熱塑性復合材料的需求。
受惠于綠色經濟發展，包括工程塑料、長纖維增強熱塑性復合材料、連續纖維增強熱塑性復合材料在內的各類熱塑性復合材料在汽車輕量化、家電、建筑等領域的應用越來越廣泛，產量有望繼續保持高速增長。除此之外，在高端醫療、軌道交通、輪船、航空、體育休閑領域其滲透率也將越來越廣，也是熱塑復材未來的一個潛在增長點。比如高端醫療設備里，中空纖維管用于微創介入；大飛機上高性能熱塑復材CF/PEEK或者CF/PPS快速沖壓成型板材的自動成型技術應用；熱塑復材預埋注塑等技術應用于輪船、軌道交通內飾件及座椅骨架等。
復合材料3D打印技術終端市場被認為是航空航天、汽車工業以及國防領域。尤其是航空航天領域，很多高機械能要求的部件可通過3D技術實現。而這里指的復合材料不僅包含玻纖熱塑復材，還包括填充碳纖維或芳綸纖維的熱塑復材。針對未來市場，相關機構預測汽車行業有望在復合材料3D打印機上進行大量投資，以實現更安全、性能更優異的部件批量生產。
我國2021年9月由中國航天科工集團實現某飛行器3D打印制造，也說明中國3D打印技術已在航空航天領域有突破性進展，3D打印技術在前沿科技里也越來越受到關注。
此外，船舶行業也正經歷著3D打印技術帶來的變革。國外Moi復合材料公司開發了一種先進3D技術，生產電力增量制造船。這種3D打印的動力艇由連續玻璃纖維增強熱固性復合材料制成，長6.5米，沒有船體甲板劃分，呈現傳統復合材料制造方法無法實現的凹凸形狀。船艇產業也已采取措施提高其可持續性。
據GWEC數據統計顯示，2021年全球風電累計裝機量達到837GW，同比2020年增長12.8%。雖然風能近幾年增長態勢強勁，我們也要看到其背后的問題——葉片回收處理。風機葉片多采用玻纖復合材料制成，如果不經過新的工藝處理，自然降解難度大、周期長、占地廣。目前，我國每年的葉片平均處理量在1000-2000噸之間，多采用填埋和焚燒的傳統處理方式，不符合環保要求和固廢資源化利用的大勢。
2000年以后我國風電產業發展迅速，已成為全球最大風電場。而作為風電核心的設備—風電葉片的設計壽命通常為20-25年，這意味著2025年前后，我國風電葉片將迎來第一批退役潮。據中國復合材料工業協會統計，中國2020-2025年間，將會產生近11萬噸退役葉片及約0.3萬噸退役機艙罩與輪轂，結合生產過程中的余料廢料，保守估計約15萬噸葉片相關復合材料需要處理。再看看全球，2020-2025年間，預計全球將會產生約49萬噸退役葉片以及13.5萬噸退役機艙罩與輪轂，結合生產過程中的余料廢料，估計約69萬噸葉片相關復合材料需要處理。我們再把時間延后5年，2020-2030年間，中國累計將會產生近90萬噸廢舊葉片需要處理，全球將累計產生約303萬噸廢舊葉片。這么龐大的體量，依照目前熱固的處理模式，掩埋和焚燒已經不太可行。退役潮將至，如何實現退役風機葉片大規模的回收和資源化、無害化處置已迫在眉睫。
當前，在應對全球氣候變化、促進經濟可持續發展的戰略背景下，碳中和、碳達峰已納入我國生態文明建設的整體布局。隨著“十四五”開局重點規劃、國家地方政策體系相繼構建、全球最大碳市場啟動，“雙碳”產業迎來千載難逢的歷史性發展機遇。習近平總書記提出：“實現系統性變革，要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局，拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實現2030年前碳達峰、2060年前碳中和目標。”
相比高能耗鋼鐵、建筑行業而言，復合材料行業的能耗相對降低，屬于非能耗雙控的重點行業。作為新型工業材料的復合材料應積極響應國家政策，主動推動行業“零碳”行動計劃，按要求實現內部“零碳”目標。在當前國內國外“雙碳”大環境下，復合材料應該抓住機遇，大力推進行業內供給側結構和產業結構調整，淘汰落后產能，落后工藝和設備，優化工藝流程，推進復合材料行業的精益及智能制造，構建可持續循環經濟產業鏈。以推進“零排放”目標實現。
這其中，最重要的關鍵點就是行業裝備結構輕量化。減重、減少能量消耗、減少二氧化碳排放應成為裝備設計與應用的重要出發點。例如，我國汽車年產量約為2200萬輛，占世界汽車產量的1/3，汽車擁有量約為2.7億輛。若每輛車減重100kg，則行駛30萬km能減少二氧化碳排放3-5t，減排數量非常可觀。再來看飛機，波音787客運飛機減重20%，能夠使二氧化碳排放減少2700t/年。由此可見，裝備重量變輕對節能減排十分重要。除了汽車運輸、航空航天領域外，風能、氫能、軌道交通、海洋裝備等都需要提升技術和裝備自動化，以提升行業整體水平，促進產業升級，實現“碳中和”。
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受疫情和區域經濟影響，對整個復合材料行業沖擊較為明顯，尤其是我國中低端大量中小微復合材料企業因創新力不足、市場需求減弱、惡性競爭激化等問題更加突出。但受中國智能制造、碳中和、新農村建設等時代趨勢的引領和推動，作為新型戰略材料的復合材料在高端市場發力也更為明顯，整個行業仍處于健康持續的增長態勢，行業發展前景看好。
文章來源：中國復材
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