中国战略新兴产业融媒体实习记者 陈虹江
据中国石化上海石化消息，5月8日，中国石化上海石化全资子公司内蒙古新金山碳纤维有限公司年产3万吨碳纤维项目一阶段投料开车并产出合格产品，产品性能达到国际先进水平，标志着我国单线产能最大的48K大丝束碳纤维生产线建成投产。该项目整体规划建设10条生产线，此次第一阶段建成2条生产线，单线设计产能超过3000吨，第二阶段8条生产线预计2027年底全面建成。
在全球碳纤维产业链重构、我国“双碳”目标推进以及新能源产业蓬勃发展的大背景下，该项目的投产不仅是产能的突破，更是我国航空航天、新能源汽车、风电叶片、高端装备等领域迈向高端化、绿色化的重要里程碑。
从“跟跑”到“并跑”
碳纤维性能优越，被称为“新材料之王”“黑黄金”。在碳纤维行业内，通常将每束碳纤维根数大于4.8万根（简称48K）的称为大丝束碳纤维。上海石化研发生产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料，其力学性能优异，密度不到钢的四分之一，强度却是钢的7至9倍，并且还具有耐腐蚀的特性。与小丝束碳纤维相比，大丝束碳纤维最大的优势是在相同的生产条件下，单线产量高，生产成本低，规模化应用优势明显。
性能参数方面，大丝束碳纤维展现出卓越的力学性能：拉伸强度达3.5-5.0GPa，单根直径7μm的单丝可拉起300千克重物；拉伸模量230-290GPa，单股丝束可吊起约1吨重物。中国石化此次投产的48K/60K大丝束产品，其拉伸强度≥4.9GPa，性能指标对标国际主流的T700级别。
更重要的是设备国产化的突破。该项目实现了关键设备国产化率100%，没有使用一台进口设备。这意味着中国已经完全掌握了大丝束碳纤维生产的核心技术，包括从原丝制备到氧化炭化的全流程技术。
该项目在绿色生产方面也实现了重要突破。依托内蒙古丰富的风能、光能资源和人力成本优势，项目绿电使用率可达60%以上，相较于使用煤电，每条生产线每年可减少碳排放2万吨，相当于植树125万棵。这不仅降低了生产成本，更重要的是实现了碳纤维生产的绿色化转型，深度适配国家“双碳”目标要求。
项目还构建起“绿电-碳纤维新材料-风电产业”的循环产业链体系。通过增资引入中国石化股份、东方风电、乌审旗国投集团以及建信投资，形成涵盖技术支撑、市场应用、政策支持、资金保障的产业闭环，吸引下游风电领域拉挤板材战略合作商落地鄂尔多斯。
另外，我国自主研发的60K大丝束碳纤维相比48K产品实现了显著提升：强度提高0.5 GPa，模量增加20GPa，单丝含量提升25%，生产装置单线效率提升25%。60K大丝束碳纤维的拉伸强度比48K提高23%，弹性模量比48K提高5%，单股丝束可吊起1吨重物。
为“航空航天”等的自主化跨越提供更强材料保障
长期以来，中国航空航天领域的高端碳纤维供应一直面临“卡脖子”困境。碳纤维是《瓦森纳协议》管控的重点对象，中国从原料到设备到工艺到成品整条产业链高度依赖进口。当前国内高端碳纤维在航空航天领域的国产化率仍不足40%，核心原材料长期依赖日本东丽、美国赫氏等企业供应。
此次大丝束碳纤维项目的投产，标志着中国在高端碳纤维领域不再受制于人。中国石化从2018年突破48K核心技术，到2022年建成首条全国产化生产线，再到此次3000吨级产线投产，形成了从原丝、碳化到复材应用的完整自主产业链。100%的国产化率意味着稳定供应和成本可控，为我国航空航天、国防军工等关键领域提供了可靠的材料保障。
目前，我国已建立起完整的国产碳纤维产业体系，从原料端的原丝聚合、纺丝成型，到装备端的高精度喷丝组件、超长程多温区碳化炉，再到认证端的中国商飞独立材料准入标准，均实现自主可控，摆脱了对国外技术与装备的依赖。关键产业成本有望下降。
从应用看，大型客机、无人机、卫星、火箭，是碳纤维在航空航天领域重点应用领域。
在大型客机领域，碳纤维材料的应用正在经历从量变到质变的过程。目前，C919大型客机已部分采用进口T800碳纤维制造后压力框与水平尾翼，国产碳纤维已经用在C919的机身、机翼、垂尾上。
大丝束碳纤维的投产也将为C929项目提供关键支撑。在材料选择上，C929的机翼、机身筒段、尾翼等主结构将大规模采用国产T800/T1000级碳纤维与热压罐成型或自动铺丝（AFP）工艺相结合的技术路径。特别是T1000级高强碳纤维，拉伸强度高达6600MPa，弹性模量达324GPa，能够让C929承受极端温差和气候造成的形变考验。
无人机领域是碳纤维应用的重要增长点。大丝束碳纤维的应用将推动无人机性能的全面提升。碳纤维在无人机结构中占比高60%-80%，随着低空经济的快速发展，无人机对高性能碳纤维的需求将不断增长。在应用层面，不同类型的无人机对碳纤维的需求各有特点。消费级多旋翼无人机的机身外壳多采用玻璃纤维增强PP、ABS复合材料，兼顾轻量化与低成本；而工业级无人机（如测绘、物流无人机）的机身则多采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，实现一体化成型。
在高端制造领域，碳纤维能够赋能智能制造和精密加工。例如在工业人形机器人领域的应用，碳纤维机械臂凭借其轻质、高强度的特性，实现机械臂的轻量化，从而提升机器人的运动速度、操作精度和能源效率。碳纤维机械臂被广泛应用于对速度、精度和可靠性要求极高的领域，适配微米级精度、术中安全、极端环境、狭小空间等多元需求。这一点，对于人形机器人精细应用场景落地，提供了原材料支持。
碳纤维复合材料在机器人应用中实现了全方位性能提升。例如，电机转子采用CFRP/GFRP替代钢与铝合金，减重超40%、损耗降低、寿命翻倍；主骨架以连续碳纤维环氧替代航空铝、钛合金，减重45%且刚性与抗冲击性显著增强；关节壳体与传动部件采用CF/PEEK、CFRTP替代金属，减重50%并实现低噪音、免维护。
在生产效率提升方面，大丝束碳纤维的单线产能较12K小丝束倍数增加，这种效率提升直接传导至下游各领域制造企业，使其能够在保持产品质量的同时，大幅提高生产速度。例如，新能源汽车制造企业，在电池托盘、车身结构件等关键部件的生产中，碳纤维复合材料的可设计性强、成型工艺多样化等优势将得到充分发挥。
形成显著的成本优势
中国石化上海石化项目通过技术创新和规模化生产，使得我国碳纤维产业形成了显著的成本优势。
首先是单线产能提升带来的规模效应。一阶段投产的两条生产线，单线设计产能超过3000吨，较中国石化原有生产线提升了50%。在制造业，更大的单线产能意味着更低的单位固定成本分摊，这是大丝束碳纤维挑战传统金属材料、实现规模化应用的经济基础。
其次是100%关键设备国产化。这彻底打破了过去核心设备依赖进口的局面，不仅降低了初始投资和后续维护成本，更重要的是将生产工艺的“黑匣子”掌握在自己手中，为持续的技术迭代和成本优化提供有力保障。
第三是绿电使用带来的能源成本优势。项目选址内蒙古鄂尔多斯，充分利用当地丰富的风能和太阳能，生产过程中的绿电使用率超过60%。相较于传统煤电，每条生产线每年可减少碳排放2万吨。这不仅是环保标签，更直接转化为更低的能源成本和潜在的“绿色溢价”。
该项目也推动了碳纤维产业链的全面完善。在原材料供应方面，盛虹石化建成世界最大的丙烯腈生产基地，年产量达百万吨，每年为国内一半以上的碳纤维企业提供原料。吉林碳谷作为全球最大的原丝供应商，原丝产能达16万吨，国内市场占有率超90%，成本比国外低20%。
碳纤维产业链上游主要包括原材料供应商和设备制造商两大类，聚丙烯腈（PAN）原丝是最核心的原材料。丙烯腈作为生产PAN原丝的主要原料，市场需求也将大幅增长。碳纤维生产中，丙烯腈占生产成本的60%左右。目前中国丙烯腈自给率虽超过80%，但仍受国际价格波动影响。随着碳纤维产能的扩张，这将带动相关化工企业的发展。
设备制造领域将会受益。设备是产业链“卡脖子”与“放量”核心，此前设备长期依赖进口：高端碳化炉、预氧化炉、纺丝机等曾被日美垄断，价格高、交付慢、维保贵。近年来，国产装备逐步突破，本次项目是里程碑式验证。此外，大丝束更适配国产设备：48K大丝束对设备精度要求低于航空级小丝束，国产设备性价比优势显著，更易大规模复制与推广。
辐射多个战略性新兴产业
从产业角度看，该项目对我国航空航天、新能源汽车、风电叶片、高端装备四大领域产生了深远影响。在航空航天领域，它打破了国外技术垄断，为国产大飞机、商业航天、军用装备提供了自主可控的材料保障；在新能源汽车领域，它推动了车身轻量化革命，降低了成本，加速了碳纤维材料向主流市场的渗透；在风电叶片领域，它支撑了百米级叶片的技术突破，推动了风电产业向大型化、深远海发展；在高端装备领域，它赋能了智能制造和精密加工，提升了我国装备制造业的整体水平。
对于产业发展，该项目的投产带来了市场规模的快速扩张、技术能力的全面提升、产业链的完善协同以及国产化进程的加速推进。特别是在国产化方面，我国碳纤维自给率已从2015年的13.4%提升至2025年的86%，在部分领域如风电碳纤维的国产替代率已达95%，实现了历史性跨越。
目前，我国已成为全球最大的碳纤维生产国，产能占全球45%，48K大丝束碳纤维生产线投产，在大丝束碳纤维领域形成了显著的成本优势。通过技术创新和规模化生产，国产大丝束碳纤维成本比进口低40%，生产成本比海外低30%-50%，具备了与国际巨头竞争的实力。
另外，威海碳纤维产业集群的成功经验值得借鉴。威海碳纤维产业集群内共有碳纤维及复合材料规上企业67家，成功跻身国家中小企业特色产业集群、山东省先进制造业集群、山东省“十强”产业“雁阵形”集群之列。集群引进国家碳纤维产业计量测试中心等22家高端科研平台，吸聚拓展纤维等48家产业链上下游企业，形成了从原丝到碳纤维、预浸料、树脂材料、复材制品和终端产品的全产业链生产制造体系。
中国化学纤维工业协会会长陈新伟表示：“碳纤维是国民经济和国防建设不可或缺的战略性新材料，是先进复合材料最重要的增强体之一。目前我国碳纤维行业已经进入高质量发展的新阶段”。
不过，我国碳纤维产业在高端技术、设备精度、国际贸易环境等方面仍面临挑战。特别是在T1000级以上产品、关键生产设备等方面与国际先进水平仍有差距，国际贸易壁垒的增加也给产业发展带来了不确定性。
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