2021年下游需求量增加，上游供應端日本一企業出現問題，國內碳纖維供不應求，幾乎所有的企業都加足馬力生產，很多碳纖維企業開工率在80%以上，甚至有的企業開工率超設計能力100%以上。2021年碳纖維企業實現了全面盈利，但隨之而來的就是碳纖維價格高企，比起2017年碳纖維額價格普遍漲了40%以上，很多企業都快受不了了。而低成本碳纖維，特別是工業級大絲束碳纖維成了大家都關注和努力的方向。

以前我們有一種誤解，往往會把低成本和技術含量低聯系到一起，但是很多時候成本要想真正的降低，必須具有本質性的技術創新！

當然碳纖維是一個新興的產業，特別是目前還處于行業前期，還有很多可以精細化提升的地方。碳纖維不是碳的纖維，而是纖維狀的碳，因此涉及到紡絲和碳化，很多材料好做出纖維，不易碳化，好碳化又不易做出纖維。經過這么多年的發展，碳纖維根據前聚體分主要黏膠基、瀝青基和聚丙烯腈基（PAN基），而其中PAN基占90%以上，且低成本碳纖維目前也主要在這方面著眼。經過數十年的發展，PAN基碳纖維主要形成了三條技術路線：1、DMSO一步法干噴濕紡工藝，其中以中復神鷹、中簡科技、恒神等為代表，2、DMAc兩步法濕法紡絲工藝，其中以吉林化纖為代表，3、NaSCN一步法濕法紡絲工藝，其中以上海石化、蘭州藍星為基礎，而光威復材在濕法和干噴濕紡都有布局。         

在2017年以前，因為下游應用沒有得到充分的開發，絕大部分企業開工不足，產能和產量不匹配，造成碳纖維生產成本居高不下。文獻中碳纖維的成本構成如下：     

產能和產量不匹配，無疑成本是無法計算的，而不同產能條件下碳纖維成本也是不一樣的，根據《PAN基碳纖維生產成本分析及控制措施》所述，隨著規模的擴大，原絲和碳纖維的生產成本都有較大幅度的降低。

而國際主流的碳纖維企業目前都在打造萬噸以上規模的企業，而吉林化纖、中復神鷹借這幾年國內碳纖維需求快速增長的東風，迅速擴產首先實現萬噸規模的突破。

這是一個標志性事件，中國碳纖維企業實現快速成長，相信不久就會出現單個企業產量超萬噸的企業。而這個已經實現，只有這樣國內碳纖維企業才能成長強大起來，并可以參與到國際競爭中去。

雖然規模化可以形成集約化效應和降低一部分公攤成本，但要進行技術提升，在現有的PAN基碳纖維路線下，相對成熟的降本方案就是：提速和提束。提速這些年來，各企業一直在做，所以在徐樑華老師的PPT報告中，濕法紡絲已經達到300米/分鐘、干噴濕紡達到500米/分鐘，碳化速度也有較大幅度提高，如25K碳纖維240束達12米/分鐘、220束達13.5米/分鐘。

目前濕法和干噴濕紡是PAN基碳纖維的兩個主流方向：

上圖是濕法、干噴濕紡和相應做出來的碳纖維的差別。干噴濕紡因為有了噴嘴到溶劑間一個小小的空氣段，更有利于高倍牽引拉伸，而這有利于高分子鏈的取向提高性能，也有利于提高速度。而濕法紡絲因為出來就進入溶劑，表面凝固，拉伸時表面破裂，不利于高速拉伸，而且對纖維強度有影響。但濕法紡絲因為表面凝固了，所以適合生產大絲束碳纖維。

提速和提束對降低成本的貢獻如何？我們也可以做一個分析，同樣的產能翻倍，是速度提高一倍容易？還是絲束提高一倍容易？當生產速度比較低的時候，翻倍比較容易，而現在原絲生產速度都在數百米以上，碳化速度也在10多米以上，生產速度提高一倍，難度系數就很大了。而相應的絲束翻倍，從25K到50K，相對就更容易一些。這就是為什么行業關注低成本碳纖維主要是大絲束碳纖維的原因了！大絲束碳纖維難度系數低一些，并不是說就沒有難度。最簡單的就可以看原絲生產中噴嘴的孔多了，絲束中每根絲與絲間是否有干涉，且噴嘴變大了每根絲的張力是不一樣的，高速拉伸中缺陷會不會更多等。而在碳化中，我們做一個簡單的比較就知道了，其實碳纖維碳化基本原理和賣炭翁中燒炭原理差不多，那么燒一根很粗的木頭和細木頭，哪個燒得透呢？從這方面看，低成本就并不意味著技術含量低了！但目前好消息就是國內有大絲束碳纖維成套的碳化裝備市場化工藝，而且設備成本大幅度降低！

上圖我們可以看出碳纖維涉及多個工序、多個產業配合，而有效的利用產業鏈配合，也可以有效的降低成本。舉一個簡單的例子，碳纖維生產需要很多的能源特別是電能，這也是為何中復神鷹、光威復材去西部建廠的原因。這個問題有沒有好的解決方案呢？我在碳纖維的風電生態鏈中就提高到了這個設想，我們可以利用風電、光伏等新能源來降低能源成本。

當然，如果要想成本有本質性的降低，就要有相對顛覆性的技術出現了。日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）提出了全新的碳纖維生產工藝，該工藝可以實現單線產能20000噸以上，遠超現在的單線產能：

該方法提出包括新型前聚體，微波（輻照）碳化工藝等，這些都具有較大的挑戰性！

而橡樹嶺國家實驗室（ORNL）也宣布開發出一種新的高速氧化方法，即交聯聚丙烯腈基碳纖維加工過程，使其固有的獨特直鏈能經受住高溫加工過程；同時還開發了一種微波等離子體裝置，組合典型獨立和有序的碳化以及石墨化過程，簡化生產工藝，上述工藝可節省成本2.2美元/kg。與此同時，構思出采用聚丙烯腈外的其他材料作高性能碳纖維用原絲，包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯等聚烯烴類高分子材料及木質素等，或是通過改進現有聚丙烯腈原絲的工藝技術，例如采用化學改性、輻照穩定化處理等，達到降低原絲成本的目的。

碳纖維低成本之路一直會堅定的走下去，而行業內最大的期待，也可能是碳纖維最大的甲方汽車工業也在很久以前就提出了一個大批量應用的目標：10美金/公斤.......