“雙循環”格局下我國碳纖維產業發展存在問題及對策

韓麗姝，全晶薇

(吉林化工學院 經濟管理學院，吉林 吉林 132022)

碳纖維因其特性被譽為工業“黑色黃金”，在軍事領域和民用領域被廣泛應用，是維護國家長治久安的重要物質基礎。但由于碳纖維技術被日本和美國等發達國家長期壟斷，導致我國研發核心生產技術困難、生產供不應求、進口依賴性強等問題，制約著國內碳纖維產業發展的能力與水平。碳纖維產業如何更好地適應國內外形勢，已成為我國高度重視的熱點。

一、國內外碳纖維市場供求現狀

(一) 國際碳纖維供求現狀

1.全球碳纖維需求總量持續增加

碳纖維具有強度大、模量高等優異性能[1]，產品應用非常廣泛。2020年新能源裝備、航空航天、體育休閑、交通運輸是全球碳纖維的主要需求領域，其中風電葉片需求占比最大，所占比例為29%。近十年，全球碳纖維需求總量持續遞增，從2010年的4.27萬噸增長到2020年的10.69萬噸。目前，盡管航空航天和體育休閑產業因為疫情原因發展受阻，使得全球碳纖維需求量增速有所放緩，但并沒有影響總體增長的趨勢，預計2025年全球對碳纖維的需求將突破20萬噸。

2.全球碳纖維運行產能情況

2020年全球碳纖維運行產能總計約17.2萬噸，在排名前十的國家中，美國、中國、日本穩居前位，分別占比21.7%、21.1%、17.0%。美國本土主打碳纖維企業，如赫氏公司主要負責為美國制造軍用碳纖維，還有東麗旗下卓爾泰克的部分大絲束也是在美國進行生產。2020 年全世界增加的產能主要表現為卓爾泰克在匈牙利5 000噸，碳谷+寶旌2 000噸，中復神鷹2 000噸等。目前，日本東麗在全球碳纖維制造商中的運行產能和并購產能仍居世界領先地位，源于日本東麗在許多國家都有其碳纖維生產基地，如美國、日本、匈牙利、墨西哥、法國、韓國等，從全球產業布局及技術方面上看，東麗依然是全球碳纖維行業的領頭羊[2]。可見，日本超強的碳纖維生產技術與生產能力仍處于國際壟斷地位。

(二) 國內碳纖維供求現狀

1.國內碳纖維需求情況

近年來，我國碳纖維消費增長十分迅速。2020年需求總量為48 851噸，與2019年相比，同比增長29.0%。其中江蘇省作為國內對碳纖維需求最多的省份，被公認為碳纖維及復合材料的重要基地和產業聚集地[3]，僅次于江蘇省碳纖維需求量的是山東和廣東，三省需求占比分別為38%、22%和19%，預計這可能也是后面數年難以改變的格局。目前，國家重視并大力扶持碳纖維產業發展，其應用領域也取得重大突破，技術水平和產業化程度也呈現出迅猛發展的態勢。主要需求領域包括風電葉片、體育休閑、碳碳復材、航空航天和汽車等，其中占比最大的依然是風電葉片領域，所占比例為40.9%，逐漸成為拉動我國碳纖維產業發展的主要驅動力；同樣我國在航空方面和汽車輕量化對碳纖維需求量也十分迫切，未來汽車輕量化是大勢所趨。

2.國內碳纖維運行產能情況

2020年國產碳纖維1.85萬噸，我國大陸區域運行產能為3.62萬噸，同比增長34.64%，增速明顯快于全球，國產碳纖維連續三年保持了20%以上的增長速度，直觀說明國內碳纖維企業在生產方面取得了不小的進步。2020年我國碳纖維生產企業有30多家，實際開工率為51.1%，通過數據計算2019年實際開工率為44.8%。相比兩年我國碳纖維的實際開工率不降反增，表明我國碳纖維行業正在向好的趨勢發展，同時產品覆蓋領域也十分廣泛，包括高強、高強中模、高模、高強高模型碳纖維[4]。從圖1可以看出，碳谷+寶旌在原絲和碳纖維的運行產能方面是最多的，遠超過其他企業，且江蘇省中復神鷹和江蘇恒神的運行產能排名也相對靠前。但總體來看，目前國內市場碳纖維的供需缺口仍然很大，這種狀況將隨著我國碳纖維產業生產能力的持續增強而逐漸改善。預計我國在“十四五”末期碳纖維產量將達到4.04萬噸，產能將達到6.41萬噸。

圖1 2020年我國碳纖維企業運行產能情況

3.國內碳纖維進出口情況

自2011-2020年，我國碳纖維進口貿易額持續增加，2020年進口約占64%。由圖2中數據可知，碳纖維進出口貿易一直呈現逆差形勢，未來的發展趨勢也仍是以進口為主，出口為輔，國內的產量遠不及對碳纖維的需求增量，進口需求仍然迫切。通過表1數據也可看出我國碳纖維的出口數量也在平緩上升。雖然目前國內碳纖維產業發展還處于低端水平，但隨著生產技術不斷進步和生產能力增強，國產碳纖維替代進口已成為必然趨勢。近年來，我國碳纖維生產技術水平持續提高，未來更會有新的技術突破。預計2025年國產碳纖維量有望趕超進口量，不再依賴進口。

表1 2011-2020年我國碳纖維進出口數量情況

圖2 2020年我國碳纖維進出口貿易額比較(美元)

通過梳理國內外碳纖維市場供求現狀，知悉我國對于碳纖維的需求巨大，目前國內產量遠不足所需，仍依賴進口。因此，迫切需要抓住雙循環新發展格局的機遇，充分利用“兩個市場”[5]形成碳纖維供給體系與國內需求相匹配的新發展局面，減少對國際循環的依賴，解決當前我國碳纖維產業發展中存在的問題。

二、我國碳纖維產業發展存在的主要問題

目前，我國碳纖維產業的技術水平和生產能力較以往有很大程度的提升，但仍明顯存在制約發展的因素。

(一) 產業規模化程度低、生產成本高

碳纖維生產與供應是一個系統工程。我國碳纖維產業經過多年的生產與研發，仍存在產業規模化低，產能分散，生產成本高等問題，致使2020年我國碳纖維進口需求依然迫切。目前，我國有關碳纖維生產的企業有30多家，分別位于江蘇、山東、吉林等地，靠前的4家碳纖維企業產能在數量上產值表現平均超過3 000噸，其他碳纖維企業均不足2 000噸。對比國際發達國家的碳纖維企業，日本、美國等每年碳纖維產能平均可達8 000噸，每年實際產量可達5 000噸。其中日本東麗最具代表性，每年碳纖維產能已經超過20 000噸。生產規模小，企業生產成本高又導致產品的集成度低，從而引起碳纖維產業規模效益尚不明顯，導致我國碳纖維的供求很難實現自給自足的局面。

(二) 企業缺乏核心技術、產業鏈上下游合作少

目前我國已實現了碳纖維T300、T700、T800、T1000的國內生產，但與發達國家相比，在產品的穩定性、可靠性和經濟性上仍存在很大差距，根本原因是我們沒有掌握高端產品的產業化核心技術[6]。現今，日本東麗和美國赫克塞爾等國外先進碳纖維企業都有預浸料、織物、短切纖維、夾層材料等中間成型物，還可以直接為客戶提供量身定制的復合材料解決方案和產品，在方便客戶使用的同時也解決了碳纖維產品與樹脂匹配性問題，已經形成設計、制造、分析及驗證、應用牽引系統化的碳纖維復合材料體系。而國內大部分碳纖維復合材料企業由于技術尚不成熟，缺乏相應的研發及工藝支持，低水平重復建設[7]，下游應用開發嚴重不足，上下游缺少合作，還沒有形成體系化、系列化的碳纖維產業鏈發展模式。

(三) 碳纖維產業化工藝、產業配套不到位

由于長期以來發達國家對我國實施封鎖，碳纖維生產所需的寬口徑碳化裝備以及碳纖維生產設備技術等不能實現進口，國內只有較小的國產化碳化爐設備，導致國內碳纖維生產企業難以規模化，再加上機械設備生產成本高的限制等等，一系列因素都嚴重影響了我國碳纖維的生產質量和生產數量。此外，我國碳纖維產業發展還存在相關產業配套供應不到位問題，如原料PAN原液含雜質成分相對較高，導致碳纖維生產過程中出現了性能不穩定的現象，還有毛絲纏結或斷裂的現象，環氧樹脂等熱固性樹脂基體韌性相對較差等情況[8]，都會影響我國碳纖維產業發展的國際競爭力。

總之，當前我國碳纖維產業發展依然存在諸多問題迫切需要解決。為此，必須充分利用國內市場來實現內循環、利用國際市場來實現外循環，著眼于“雙循環”新發展格局，制定解決現有問題，促進我國碳纖維產業更好發展的對策建議。

三、“雙循環”格局下我國碳纖維產業發展的對策建議

“雙循環”新發展格局是我國未來經濟社會發展的常態[9]，提升我國碳纖維產業發展的競爭力，政府、行業協會和企業應針對上述問題在新發展格局下做好以下幾方面工作。

(一) 政府層面

1.實行政府產業扶持政策

政府的政策支持猶如“強心劑”[10]，政府應大力引導碳纖維等新興戰略產業的發展，結合產業政策導向和碳纖維產業發展的內在要求，對碳纖維企業制定相應的稅收優惠、扶持、補貼等政策。一是由政府主導，實行政策引領，牽頭金融機構，發起建立可持續發展基金，并投入到碳纖維產業的創新研發中，充分發揮我國碳纖維在體育休閑用品和風電葉片市場兩頭在外的“外循環”模式的技術優勢與生產優勢。二是政府為企業搭建技術和管理創新平臺，鼓勵研發創新產業前沿技術和建立國內外產業技術聯盟，整合國家級研究力量，服務企業發展，增強碳纖維企業在“雙循環”格局下的競爭力。三是加強碳纖維產業發展環境建設和相關產業基礎配套設施建設，營造良好的發展環境，有效推進我國碳纖維產業在“雙循環”格局下的可持續發展。

2.完善碳纖維產業發展規范

國家在“十四五發展規劃”和“2035年遠景目標綱要”中明確提出，要加強高性能纖維的研發應用，為此需要政府部門制定相關規范和標準予以具體落實，以保障國內碳纖維產業的創新發展。一是制定和規范國內準入標準，包括碳纖維行業的產能、環保、安全等，對碳纖維生產企業的要求進一步嚴格化；二是針對碳纖維的產品標準、測試方式及工程應用設計等要求制定相應的規范；三是建立符合國情的分行業、分類、分級使用標準，使國產碳纖維能夠滿足使用性能指標，替代進口，擴大碳纖維國內應用市場；四是完善知識產權和專利保護制度，保護碳纖維企業的創新成果，并對碳纖維創新科技有貢獻的科研人才進行獎勵，激勵科研人才的創新性和積極性。

(二) 行業協會組織層面

1.加強組織協調，促進溝通合作

行業協會是連接政府和碳纖維企業的橋梁和紐帶，通過聯合政府加大對碳纖維產業技術研發的投入；通過連接碳纖維企業與科研院所，促進技術合作，提高自主技術創新能力；通過技術引進合作和人員培訓，充分利用已有的技術服務平臺，加強碳纖維產業工藝、輔料助劑等配套能力建設；積極組織開展國際間和行業間的交流活動，幫助企業進一步拓展海外業務，提高我國碳纖維產業的競爭力。

2.規范市場行為，加強質量監控

行業協會應充分發揮平臺作用，積極組織國內碳纖維領域專家加強相關技術標準研究和制定工作，規范行業行為，保障企業有序競爭；加強碳纖維產品質量監管與監測，嚴格打擊影響產品質量安全的行為，同時設立進口限制，加大碳纖維進口環節監管力度，對進口碳纖維的質量、結構和性能嚴格把關，充分發揮行業協會在碳纖維產業發展中承擔的重要角色[11]，為我國碳纖維產業發展營造良好的發展環境和生態條件。

(三) 企業層面

1.加大技術攻關，優化生產設備配置

企業應重視技術對碳纖維產業的引領作用，不斷攻克技術難關，以突破國外對我國碳纖維生產技術的限制。一是針對碳纖維性能問題，合理優化設備裝置，提升碳化爐和收絲設備等大型關鍵裝置自主化技術水平，以增加其抗沖擊能力；二是針對碳纖維質量問題，企業應提高碳纖維原料工藝及配套水平，建立原絲和碳纖維配套相關的產業體系，以實現碳纖維低成本和高質量發展。三是針對上下游合作問題，碳纖維企業應以產品應用為紐帶，積極主動與下游應用企業加強溝通與合作，鼓勵創新，以發展內循環為主體，開展縱向聯合，形成緊密型產業鏈。

2.聯合整合融合，擴大碳纖維企業生產規模

應著力擴大碳纖維產業規模，一是整合國內市場碳纖維優勢企業進行擴大規模生產，通過資源整合、技術創新等方式，加大碳纖維國內市場保護，強強聯合，推動技術升級，調整碳纖維市場發展結構，實現資源的優化配置；二是企業應在新格局下積極推動碳纖維企業跨行業和跨區域聯合重組，突破產業鏈關鍵環節，擴大規模形成集聚優勢以獲取規模效益；三是碳纖維企業在擴大生產規模過程中，應依托現有產業基礎和國家重大工程，走軍民融合的發展道路，從而有效提升我國碳纖維產業發展水平，更好地實現國內碳纖維產業發展向高端領域的跨越。

四、結 語

綜上所述，國內國際雙循環新發展格局為我國碳纖維產業發展既帶來了機遇，也帶來了挑戰。如果我們能在碳纖維生產和應用領域有所突破，則整個碳纖維產業鏈將可實現“以國內大循環為主的雙循環新發展格局”[12]。為此，我國碳纖維產業應緊密結合國內和國際的經濟社會發展實際，堅持高水平的對外開放，推動高端產業升級，對提升我國碳纖維產業競爭力及未來發展具有全面而深遠的影響。