碳纤维是一种力学性能极其优异的新材料,比强度是钢的20倍。两院院士师昌绪曾说:“复合材料几乎是一个无所不为的材料”。当前制约碳纤维材料大规模应用的核心因素仍然是价格与成本。相比螺纹钢与玻璃纤维4、5元/千克的价格中枢,低端碳纤维的价格也要达到近百元/千克。本文按照碳纤维生产流程,分析决定碳纤维成本的关键环节,进而剖析国内外碳纤维价格存在显著差距的原因,揭示国内碳纤维企业成本下行的关键因素。
碳纤维生产成本主要包括原丝、预氧化、碳化、表面上浆和卷绕成本。其中,PAN原丝占碳纤维生产成本的51%,是主要因素,其次是预氧化和碳化,成本占比分别为16%、23%。
原丝很大程度上决定了碳纤维的质量和成本,一步法/二步法、纺丝溶剂种类、湿法/干湿法纺丝、丝束大小等因素都对原丝属性、生产效率、生产成本等有较大影响。
技术研发进度的差异会导致研发成本摊销的不同。日本东丽于1971年开始生产T300级碳纤维,于1984年成功研制T800H碳纤维;同型号碳纤维生产成本中的研发成本随生产年限的增加而递减,导致批产较早的企业具有相对成本优势。
碳纤维规模效应显著。随着碳纤维产量的提高,碳纤维生产成本中固定资产成本摊薄效应明显(生产设备价值高)。
研发摊销、规模效应、电价差异导致国内外碳纤维成本存在显著差异:1)我国碳纤维研发起步晚,目前同等型号碳纤维研发成本摊销水平高于国外巨头;2)自备电厂可以大幅降低能源开支,然而自备电厂只有在具有相对产业规模的前提下才具有较好的经济性,我国绝大部分碳纤维企业在产业规模上尚不具备条件。
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献县环宇复合材料制品厂
