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碳纖維行業五力分析模型
發布日期:2018-10-19  來源:新材料在線  瀏覽次數:1449
 
 碳纖維(carbon fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料,具有“外柔內剛”的特點,質量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。目前,全球碳纖維核心技術被牢牢掌控在少數發達國家的手中,包括美、日、德、韓等,并已實現規?;笊a。我國碳纖維研究起步較晚,技術受到國外封鎖限制,從現有競爭者之間的競爭能力、潛在競爭者、替代品的威脅、供應商的議價能力等方面分析,我國碳纖維企業各方面能力不強,突圍之路仍舊坎坷。圖1為碳纖維行業競爭力的波特五力模型分析。
碳纖維行業五力分析模型-復合材料網

圖1 碳纖維行業波特五力模型

一、現有競爭者競爭能力分析

(一)國內市場競爭情況

我國的碳纖維行業發展歷程中,較早進行研究的有中復神鷹,于2005年開始自行研發和制備碳纖維原絲和碳化生產設備。而大多數公司對碳纖維的研究和投資是近幾年由于碳纖維原絲過于依賴進口,而相關行業需求激增才開始增長的。目前我國上市公司進行碳纖維相關業務的有中鋼吉炭(子公司神舟碳纖維)、奇峰化纖(子公司吉林碳谷)、金發科技、和邦股份和康得新等。但就國內碳纖維行業而言,在目前的產品等級上基本上處于全行業虧損的狀態。

對行業做細致分析可知,我國碳纖維產品存在高端產品過于依賴進口而低端產品產能過剩的問題。在用于民航飛機、國防軍工領域等需要高模量碳纖維產品領域,國內一些大型材料類上市公司雖已投入研發生產,但產能有限,T800高強中模產品只有中復神鷹實現了百噸級別量產,T700級別只有中復神鷹、恒神股份具備千噸級生產線的穩定量產工藝,因此國內廠商之間競爭并不激烈,高端產品的競爭對手主要是國外碳纖維大企業;而在以T300為主的低端產品,由于市場需求有限,主要圍繞體育休閑產業發展,各企業競爭激烈,在提供產品同質化問題嚴重、質量不高、產能過剩的情況下,只能打價格戰,導致毛利率普遍為負。因此總體而言,國內市場競爭呈現兩極分化的情形。

表1 2014年中國碳纖維相關上市公司及其產能

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(二)國外市場競爭情況

長期以來,我國碳纖維下游行業原材料主要源自進口,這是因為美日韓等發達國家更早掌握碳纖維制造的核心技術并壟斷市場。全球碳纖維和碳纖維復合產品產能集中度較高,主要集中在日本東麗、日本東邦、德國SGL、日本三菱Rayon、臺塑等公司。

國外各碳纖維企業相比國內企業,各個方面都有顯著優勢:在規模上,有較強競爭力的碳纖維企業大多是全產業鏈公司,從生產原絲到完成樹脂復合材料中間產品,最終的復合材料制造由下游子公司或關聯公司完成,從而形成完整的產業鏈和產業集群,大大提高碳纖維相關企業的競爭力和生產能力,平均單線產能達到1800噸,更能及時滿足市場需求;在技術上,日本的三大碳纖維企業,采用的技術各不相同,產品差異化明顯。比如,東麗集團采用二甲基亞砜技術路線,三菱麗陽采用二甲基甲酰胺技術路線,東邦公司則采用氯化鋅技術路線,而國內碳纖維企業大部分都是學習東麗的二甲基亞砜技術路線,原絲工藝、樹脂工業、浸潤劑和模具開發設計能力均落后于國外企業,最關鍵的原絲制造技術一直被國外廠家封鎖,完全靠自己摸索,因此高端產品的產量一直不能跟上,工藝技術單一;在產品銷售上,國外企業盈利的主要來源是有高附加值的航空航天材料,所占份額達到48%,而我國碳纖維需求有58%源于體育休閑,高端產業大量依賴進口,銷售產品附加值低,盈利不佳;在價格上,一旦中國實現技術突破,國外企業就通過降價傾銷,以遠低于國內碳纖維成本的價格銷售,打壓中國碳纖維公司的生存空間,自身又通過高利潤的高端碳纖維銷售保持盈利,使國內企業發展受挫。

表2 外國產品價格戰打壓中國碳纖維市場

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目前國際市場碳纖維龍頭企業如下:

1. 日本東麗

東麗株式會社成立于1926年,是世界著名的以有機合成、高分子化學、生物化學為核心技術的高科技跨國企業,在全球19個國家和地區擁有200家附屬和相關企業,在小絲束碳纖維生產位于全球前三,且于2013年收購全球前三的大絲束碳纖維公司Zoltek,目前是全球最大的大、小絲束碳纖維生產企業,與波音公司有長期且巨量的碳纖維訂單需求,凈利率達到4.28%。

表 3 國內碳纖維產品與日本東麗對比

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2. 美國赫氏(Hexcel)

赫氏公司成立于1948年,目前擁有19家制造工廠,是碳纖維的領先生產商,在航天項目中擁有超過45年的經驗,認證最廣泛。赫氏生產范圍廣泛的高性能碳纖維,用于航空航天和一般工業,是美國軍用碳纖維的領先供應商,2016年公司凈利潤達到12.46%。

3. 德國西格里(SGL)

西格里集團(SGL Group - The Carbon Company)是全球領先的碳素石墨材料以及相關產品的制造商之一,擁有從碳石墨產品到碳纖維及復合材料在內的完整產業鏈,生產基地遍布歐洲、北美和亞洲,碳纖維產品包括氧化纖維、連續碳纖維、短切碳纖維和再生碳纖維等。

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圖2 2015年全球碳纖維供應-公司(千噸)

二、潛在競爭者分析

碳纖維行業是一個高速發展的行業,在對材料的性能和環保要求越來越高的今天,碳纖維憑借較強的物理化學性能在眾多材料中脫穎而出,在各個行業運用廣泛,全球對碳纖維的需求也逐年增長。據估計2015~2020年,全球碳纖維需求量將從6.47萬噸增至11.14萬噸,而我國碳纖維需求量將從1.10萬噸增至2.50萬噸,而目前近80%依賴于進口,這解釋了近年來我國各材料業公司競相進入碳纖維行業的原因。但碳纖維本身具有極強的進入壁壘,對技術、資金、工藝有著嚴苛的要求,目前我國全行業虧損的狀態也影響了潛在競爭者的進入熱情。因此就國內而言潛在競爭者較少,行業還處于技術突破而非瓜分市場的狀態;但就國際而言,不排除有其他掌握技術的新企業進入市場。

1. 技術壁壘

由于國外實行技術封鎖,我國碳纖維制造技術只能靠自己鉆研突破,關鍵設備無法進口。而目前我國碳纖維低端產品已經產能過剩,高端產品中T800級別碳纖維未能實現大規模生產,更高級別的產品仍處于實驗室階段,對潛在競爭者要求極高。同時,由于碳纖維生產集合多門學科的技術,國內高校在此方面研究很多都是空白,人才儲備不足,導致技術突破很慢。原絲制造的技術難題、復雜的工業流程、專業人士的缺乏給碳纖維行業豎起極高的進入門檻。

2. 規模壁壘

碳纖維是多學科交叉綜合的產品,生產流程遠比一般加工制造業更長,對下游的樹脂工業、模具設計和成型工藝等符合材料應用環節有較高的要求。因此發展碳纖維產品的競爭優勢不能只靠某個環節的改進,上下游產業鏈必須同步發展,尤其是上游原絲制造,這就對潛在競爭者的規模提出很高要求??v觀國內已有碳纖維公司,經營較好的主要是專門長期進行碳纖維研究和開發的公司,如恒神股份,是國內具有自原絲、碳纖維、上漿劑、織物、樹脂、預浸料、復合材料制品到設計應用服務的完整產業鏈的4家企業之一;康得新雖是新入門者,但已形成預涂膜、光學膜兩大產業群,投資碳纖維是其從高起點布局新的產業鏈,上下游都有積累優勢。而我國其他碳纖維企業多是做低端無效率重復生產,缺乏競爭力。因此碳纖維有較強的規模壁壘。

3. 資金壁壘

由于我國碳纖維生產技術較為落后,生產碳纖維成本較高,又面臨國外領頭企業的價格戰,因此開發成本較高,售價難以降低,虧損額較大。此外,碳纖維較長的生產鏈對設備、場地、工人的要求很高,且目前國內主要在尋求技術突破,碳纖維自身的特點又使其與傳統工業產品不同,開發周期長,科研費用投入量大,這種局面在短期難以好轉,對進入者而言,短期內實現盈利希望不大,長期的高投入低盈利是碳纖維行業的資金壁壘。

表4 碳纖維成本分析

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三、替代品威脅

碳纖維作為一種新興合成材料,具有重量輕、高強度、高模量等優良特性,在更低密度下有著更高的拉伸強度和拉伸模量,其與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合制成碳纖維復合材料,具有高強度、耐高溫、耐腐蝕、導電和導熱等多種功能,這些特性是傳統材料無法替代的,因此目前碳纖維廣泛運用于國防航空、交通工具、運動休閑和土木建筑等多個領域,并且產品越高端,經濟附加值越高。民航客機、航天飛機、汽車等交通運輸工具采用碳纖維材料后,能顯著減輕自重,進而減少油耗,提高運行效率,因此其地位穩固,在相當長的時間內難以有更優的產品存在替代威脅。

表5 碳纖維與傳統材料性能對比

碳纖維行業五力分析模型-復合材料網
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圖3 2015年碳纖維各階段產品售價(元/公斤)

四、供貨商議價能力

生產碳纖維的主要原料包括聚丙烯腈(PAN)、瀝青、粘膠劑和酚醛等。其中PAN基碳纖維因生產工藝相對簡單,工藝較成熟,產品力學性能好,成本較低,而成為碳纖維的主打產品,約占全球碳纖維總產量的90%,瀝青基碳纖維排名第二,約占7%。從供需來看,我國瀝青行業和粘膠纖維行業均供大于求,供應量較為穩定,需求增長較為緩慢,因此對這兩種原材料碳纖維廠家的議價能力較強;從聚丙烯腈行業的供給情況看,我國聚丙烯腈供應量非常有限,從原油、煤炭、天然氣制得丙烯,丙烯經氨氧化得到丙烯腈單體,之后經聚合和紡絲之后可得到PAN 原絲。雖然我國丙烯制造工藝目前比較成熟,但丙烯腈下游的腈綸行業和ABS行業對丙烯腈的需求持續增大,會對碳纖維行業的供應造成擠壓。此外,由于石油、瀝青、聚丙烯腈大多由中石化、中鋼吉炭等實力雄厚的國企開發提供,供貨商集中度較高,導致碳纖維廠商的轉移成本較高。雖然近年來國家對新材料領域給予越來越多的重視并提供了一些政策優惠,但整體而言碳纖維企業對原材料的議價能力較弱。

表6 2016年恒神股份主要供應商及占比

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五、購買者議價能力

碳纖維由于有著優良的性能,在各個領域都有廣泛的運用,主要應用在航空航天、工業領域和體育休閑領域,并且在未來需求量還會進一步上升。用碳纖維復材取代汽車鋼鐵部分,減重可達50%,此外碳纖維的汽車輕量化應用也是解決新能源 汽車續航里程低的重要思路。寶馬在13年將碳纖維復材應用于i3,開啟汽車輕量化量產之路,預計全球汽車行業碳纖維需求量將從2015年0.75萬噸增至2020年2.35萬噸。另外,采用碳纖維的機型增多且碳纖維使用比例不斷提升,最新的B787和A350,復合材料使用量達50%以上。此外新增的飛機訂單不斷增加,2015年6月波音將未來20年全球商用飛機市場的需求預期上調3.5%至38050架。預計全球航空航天領域對碳纖維的需求量將從2015年1.62萬噸增長至2020年的2.75萬噸。在軍工領域,碳纖維復合材料在小型商務飛機和直升飛機上的使用量占到了70%~80%,在軍用飛機上占到了30%~45%。我國碳纖維需求呈體育休閑一家獨大格局,預計2015~2020年,我國碳纖維需求量將從1.10萬噸增至2.50萬噸。

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圖4 2015年全球碳纖維下游應用

雖然無論是國際還是國內市場對碳纖維都有著較高的需求,但并沒有給國內的碳纖維生產廠商帶來議價優勢。2014年,國內碳纖維理論產能達1.5萬噸,最終產出只有3200噸左右,有極大的產能沒有得到釋放,80%仍需進口。正如前文分析,我國碳纖維企業在低端產品上大多是低效率重復生產,造成產能過剩;而在高端產業,不僅技術上不及國外,價格也不比國外企業低廉,因此雖然有很大的需求,卻無法有效向需求方推銷自己的產品,市場被外國企業搶占,處于供求錯位格局。此外,我國目前的碳纖維供應商主要是中復神鷹、江蘇恒神、威海拓展等,產能都在5000噸級別以下,沒有形成行業集中度,不僅缺乏與國外巨頭競爭的優勢,在面對購買者時也缺乏足夠的議價能力。因此造成低端產品處各家公司競相打價格戰,不斷壓低價格以求產品能夠賣出,最終造成巨額虧損。如金發科技,該公司于2012年建立子公司廣州金發碳纖維新材料發展公司,專門從事碳纖維項目的運營開發,但自2013年投入生產開始即虧損,且虧損面逐年擴大。

表7 金發科技碳纖維業務盈利情況

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作者簡介

資深碳纖維領域投資人士,專注于碳纖維已經有3年多了,具備宏觀和微觀視角,也和多家優質的企業及行業專家進行交流,并投資過碳纖維產業鏈公司。目前就職于一家投資管理公司,關注領域包括:消費升級、新材料、醫藥健康、TMT。

 
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