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碳纤维行业五力分析模型
发布日期:2018-10-19  来源:新材料在线  浏览次数:927
 
 碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,具有“外柔内刚”的特点,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。目前,全球碳纤维核心技术被牢牢掌控在少数发达国家的手中,包括美、日、德、韩等,并已实现规模化大生产。我国碳纤维研究起步较晚,技术受到国外封锁限制,从现有竞争者之间的竞争能力、潜在竞争者、替代品的威胁、供应商的议价能力等方面分析,我国碳纤维企业各方面能力不强,突围之路仍旧坎坷。图1为碳纤维行业竞争力的波特五力模型分析。
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图1 碳纤维行业波特五力模型

一、现有竞争者竞争能力分析

(一)国内市场竞争情况

我国的碳纤维行业发展历程中,较早进行研究的有中复神鹰,于2005年开始自行研发和制备碳纤维原丝和碳化生产设备。而大多数公司对碳纤维的研究和投资是近几年由于碳纤维原丝过于依赖进口,而相关行业需求激增才开始增长的。目前我国上市公司进行碳纤维相关业务的有中钢吉炭(子公司神舟碳纤维)、奇峰化纤(子公司吉林碳谷)、金发科技、和邦股份和康得新等。但就国内碳纤维行业而言,在目前的产品等级上基本上处于全行业亏损的状态。

对行业做细致分析可知,我国碳纤维产品存在高端产品过于依赖进口而低端产品产能过剩的问题。在用于民航飞机、国防军工领域等需要高模量碳纤维产品领域,国内一些大型材料类上市公司虽已投入研发生产,但产能有限,T800高强中模产品只有中复神鹰实现了百吨级别量产,T700级别只有中复神鹰、恒神股份具备千吨级生产线的稳定量产工艺,因此国内厂商之间竞争并不激烈,高端产品的竞争对手主要是国外碳纤维大企业;而在以T300为主的低端产品,由于市场需求有限,主要围绕体育休闲产业发展,各企业竞争激烈,在提供产品同质化问题严重、质量不高、产能过剩的情况下,只能打价格战,导致毛利率普遍为负。因此总体而言,国内市场竞争呈现两极分化的情形。

表1 2014年中国碳纤维相关上市公司及其产能

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(二)国外市场竞争情况

长期以来,我国碳纤维下游行业原材料主要源自进口,这是因为美日韩等发达国家更早掌握碳纤维制造的核心技术并垄断市场。全球碳纤维和碳纤维复合产品产能集中度较高,主要集中在日本东丽、日本东邦、德国SGL、日本三菱Rayon、台塑等公司。

国外各碳纤维企业相比国内企业,各个方面都有显著优势:在规模上,有较强竞争力的碳纤维企业大多是全产业链公司,从生产原丝到完成树脂复合材料中间产品,最终的复合材料制造由下游子公司或关联公司完成,从而形成完整的产业链和产业集群,大大提高碳纤维相关企业的竞争力和生产能力,平均单线产能达到1800吨,更能及时满足市场需求;在技术上,日本的三大碳纤维企业,采用的技术各不相同,产品差异化明显。比如,东丽集团采用二甲基亚砜技术路线,三菱丽阳采用二甲基甲酰胺技术路线,东邦公司则采用氯化锌技术路线,而国内碳纤维企业大部分都是学习东丽的二甲基亚砜技术路线,原丝工艺、树脂工业、浸润剂和模具开发设计能力均落后于国外企业,最关键的原丝制造技术一直被国外厂家封锁,完全靠自己摸索,因此高端产品的产量一直不能跟上,工艺技术单一;在产品销售上,国外企业盈利的主要来源是有高附加值的航空航天材料,所占份额达到48%,而我国碳纤维需求有58%源于体育休闲,高端产业大量依赖进口,销售产品附加值低,盈利不佳;在价格上,一旦中国实现技术突破,国外企业就通过降价倾销,以远低于国内碳纤维成本的价格销售,打压中国碳纤维公司的生存空间,自身又通过高利润的高端碳纤维销售保持盈利,使国内企业发展受挫。

表2 外国产品价格战打压中国碳纤维市场

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目前国际市场碳纤维龙头企业如下:

1. 日本东丽

东丽株式会社成立于1926年,是世界著名的以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业,在全球19个国家和地区拥有200家附属和相关企业,在小丝束碳纤维生产位于全球前三,且于2013年收购全球前三的大丝束碳纤维公司Zoltek,目前是全球最大的大、小丝束碳纤维生产企业,与波音公司有长期且巨量的碳纤维订单需求,净利率达到4.28%。

表 3 国内碳纤维产品与日本东丽对比

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2. 美国赫氏(Hexcel)

赫氏公司成立于1948年,目前拥有19家制造工厂,是碳纤维的领先生产商,在航天项目中拥有超过45年的经验,认证最广泛。赫氏生产范围广泛的高性能碳纤维,用于航空航天和一般工业,是美国军用碳纤维的领先供应商,2016年公司净利润达到12.46%。

3. 德国西格里(SGL)

西格里集团(SGL Group - The Carbon Company)是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一,拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整产业链,生产基地遍布欧洲、北美和亚洲,碳纤维产品包括氧化纤维、连续碳纤维、短切碳纤维和再生碳纤维等。

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图2 2015年全球碳纤维供应-公司(千吨)

二、潜在竞争者分析

碳纤维行业是一个高速发展的行业,在对材料的性能和环保要求越来越高的今天,碳纤维凭借较强的物理化学性能在众多材料中脱颖而出,在各个行业运用广泛,全球对碳纤维的需求也逐年增长。据估计2015~2020年,全球碳纤维需求量将从6.47万吨增至11.14万吨,而我国碳纤维需求量将从1.10万吨增至2.50万吨,而目前近80%依赖于进口,这解释了近年来我国各材料业公司竞相进入碳纤维行业的原因。但碳纤维本身具有极强的进入壁垒,对技术、资金、工艺有着严苛的要求,目前我国全行业亏损的状态也影响了潜在竞争者的进入热情。因此就国内而言潜在竞争者较少,行业还处于技术突破而非瓜分市场的状态;但就国际而言,不排除有其他掌握技术的新企业进入市场。

1. 技术壁垒

由于国外实行技术封锁,我国碳纤维制造技术只能靠自己钻研突破,关键设备无法进口。而目前我国碳纤维低端产品已经产能过剩,高端产品中T800级别碳纤维未能实现大规模生产,更高级别的产品仍处于实验室阶段,对潜在竞争者要求极高。同时,由于碳纤维生产集合多门学科的技术,国内高校在此方面研究很多都是空白,人才储备不足,导致技术突破很慢。原丝制造的技术难题、复杂的工业流程、专业人士的缺乏给碳纤维行业竖起极高的进入门槛。

2. 规模壁垒

碳纤维是多学科交叉综合的产品,生产流程远比一般加工制造业更长,对下游的树脂工业、模具设计和成型工艺等符合材料应用环节有较高的要求。因此发展碳纤维产品的竞争优势不能只靠某个环节的改进,上下游产业链必须同步发展,尤其是上游原丝制造,这就对潜在竞争者的规模提出很高要求。纵观国内已有碳纤维公司,经营较好的主要是专门长期进行碳纤维研究和开发的公司,如恒神股份,是国内具有自原丝、碳纤维、上浆剂、织物、树脂、预浸料、复合材料制品到设计应用服务的完整产业链的4家企业之一;康得新虽是新入门者,但已形成预涂膜、光学膜两大产业群,投资碳纤维是其从高起点布局新的产业链,上下游都有积累优势。而我国其他碳纤维企业多是做低端无效率重复生产,缺乏竞争力。因此碳纤维有较强的规模壁垒。

3. 资金壁垒

由于我国碳纤维生产技术较为落后,生产碳纤维成本较高,又面临国外领头企业的价格战,因此开发成本较高,售价难以降低,亏损额较大。此外,碳纤维较长的生产链对设备、场地、工人的要求很高,且目前国内主要在寻求技术突破,碳纤维自身的特点又使其与传统工业产品不同,开发周期长,科研费用投入量大,这种局面在短期难以好转,对进入者而言,短期内实现盈利希望不大,长期的高投入低盈利是碳纤维行业的资金壁垒。

表4 碳纤维成本分析

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三、替代品威胁

碳纤维作为一种新兴合成材料,具有重量轻、高强度、高模量等优良特性,在更低密度下有着更高的拉伸强度和拉伸模量,其与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成碳纤维复合材料,具有高强度、耐高温、耐腐蚀、导电和导热等多种功能,这些特性是传统材料无法替代的,因此目前碳纤维广泛运用于国防航空、交通工具、运动休闲和土木建筑等多个领域,并且产品越高端,经济附加值越高。民航客机、航天飞机、汽车等交通运输工具采用碳纤维材料后,能显著减轻自重,进而减少油耗,提高运行效率,因此其地位稳固,在相当长的时间内难以有更优的产品存在替代威胁。

表5 碳纤维与传统材料性能对比

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图3 2015年碳纤维各阶段产品售价(元/公斤)

四、供货商议价能力

生产碳纤维的主要原料包括聚丙烯腈(PAN)、沥青、粘胶剂和酚醛等。其中PAN基碳纤维因生产工艺相对简单,工艺较成熟,产品力学性能好,成本较低,而成为碳纤维的主打产品,约占全球碳纤维总产量的90%,沥青基碳纤维排名第二,约占7%。从供需来看,我国沥青行业和粘胶纤维行业均供大于求,供应量较为稳定,需求增长较为缓慢,因此对这两种原材料碳纤维厂家的议价能力较强;从聚丙烯腈行业的供给情况看,我国聚丙烯腈供应量非常有限,从原油、煤炭、天然气制得丙烯,丙烯经氨氧化得到丙烯腈单体,之后经聚合和纺丝之后可得到PAN 原丝。虽然我国丙烯制造工艺目前比较成熟,但丙烯腈下游的腈纶行业和ABS行业对丙烯腈的需求持续增大,会对碳纤维行业的供应造成挤压。此外,由于石油、沥青、聚丙烯腈大多由中石化、中钢吉炭等实力雄厚的国企开发提供,供货商集中度较高,导致碳纤维厂商的转移成本较高。虽然近年来国家对新材料领域给予越来越多的重视并提供了一些政策优惠,但整体而言碳纤维企业对原材料的议价能力较弱。

表6 2016年恒神股份主要供应商及占比

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五、购买者议价能力

碳纤维由于有着优良的性能,在各个领域都有广泛的运用,主要应用在航空航天、工业领域和体育休闲领域,并且在未来需求量还会进一步上升。用碳纤维复材取代汽车钢铁部分,减重可达50%,此外碳纤维的汽车轻量化应用也是解决新能源 汽车续航里程低的重要思路。宝马在13年将碳纤维复材应用于i3,开启汽车轻量化量产之路,预计全球汽车行业碳纤维需求量将从2015年0.75万吨增至2020年2.35万吨。另外,采用碳纤维的机型增多且碳纤维使用比例不断提升,最新的B787和A350,复合材料使用量达50%以上。此外新增的飞机订单不断增加,2015年6月波音将未来20年全球商用飞机市场的需求预期上调3.5%至38050架。预计全球航空航天领域对碳纤维的需求量将从2015年1.62万吨增长至2020年的2.75万吨。在军工领域,碳纤维复合材料在小型商务飞机和直升飞机上的使用量占到了70%~80%,在军用飞机上占到了30%~45%。我国碳纤维需求呈体育休闲一家独大格局,预计2015~2020年,我国碳纤维需求量将从1.10万吨增至2.50万吨。

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图4 2015年全球碳纤维下游应用

虽然无论是国际还是国内市场对碳纤维都有着较高的需求,但并没有给国内的碳纤维生产厂商带来议价优势。2014年,国内碳纤维理论产能达1.5万吨,最终产出只有3200吨左右,有极大的产能没有得到释放,80%仍需进口。正如前文分析,我国碳纤维企业在低端产品上大多是低效率重复生产,造成产能过剩;而在高端产业,不仅技术上不及国外,价格也不比国外企业低廉,因此虽然有很大的需求,却无法有效向需求方推销自己的产品,市场被外国企业抢占,处于供求错位格局。此外,我国目前的碳纤维供应商主要是中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等,产能都在5000吨级别以下,没有形成行业集中度,不仅缺乏与国外巨头竞争的优势,在面对购买者时也缺乏足够的议价能力。因此造成低端产品处各家公司竞相打价格战,不断压低价格以求产品能够卖出,最终造成巨额亏损。如金发科技,该公司于2012年建立子公司广州金发碳纤维新材料发展公司,专门从事碳纤维项目的运营开发,但自2013年投入生产开始即亏损,且亏损面逐年扩大。

表7 金发科技碳纤维业务盈利情况

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作者简介

资深碳纤维领域投资人士,专注于碳纤维已经有3年多了,具备宏观和微观视角,也和多家优质的企业及行业专家进行交流,并投资过碳纤维产业链公司。目前就职于一家投资管理公司,关注领域包括:消费升级、新材料、医药健康、TMT。

 
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