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招商引资
年产8000公里碳纤维复合芯导线项目
来源:吉林省投资促进网

  一、产品概述

  碳纤维,被誉为二十一世纪最有生命力的新型材料,是含碳量90%以上的高强度纤维材料。该材料在我国95%以上依赖进口,市场缺口很大。

  碳纤维复合导线是用碳纤维材料开发的新型导线。具有耐高温、大容量、低弧垂、低能耗、重量轻、寿命长等显著特点,是目前世界上唯一能替代传统的钢芯铝绞线、铝合金导线、铝包钢导线和殷钢导线的并投入商业运行的产品,具有节能、安全、环保、经济等诸多优点。

  随着经济和城市的发展,用电负荷日益增大,但中国土地资源有限,输电走廊的选择受到制约,尤其对于负荷中心区域的增容改造工程,重新开辟走廊新建线路愈发困难,因此提高单位走廊传输功率的需求日益迫切。然而维持原线路走廊采用大截面导线等方式实施改造,原有铁塔设计荷载及弧垂将无法满足更换导线需要,按照常规设计,只能大动干戈改造或更换全部铁塔,这不仅会延长停电施工时间,给系统运行带来巨大压力,而且增加了施工外协难度以及赔偿费用,大幅度提高工程造价。而碳纤维复合芯导线因具有提高电网输送能力和安全运行水平等多方面的技术优势,成为新型导线品种的首选。

  据测算,全国每使用该导线替代铝导线使用量达200万吨,就能节约100万吨铝材。此复合导线是惟一能取代传统钢芯铝绞线、并投入商业运行的产品,可提高传输容量一倍以上,减少20%的杆塔数。碳纤维复合导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小、耐高温、耐腐蚀、与环境亲和等优点,实现了电力传输的节能、环保与安全。

  二、市场需求预测

  (一)国外市场分析及预测

  据国外媒体报道,2006年全球碳纤维产量总计为2.7万吨,折合金额为130亿美元。按消费情况地区划分,欧洲占30%,北美洲占35%,日本占25%,世界其他地区占20%.近年来,国际市场对碳纤维需求急剧上升,驱动碳纤维市场增长的产业包括民用航空航天工业、风力发电机叶片工业及天燃气汽车压缩气体储瓶等。

  目前世界碳纤维产量达到4万吨/年以上,只有少数企业掌握碳纤维生产的核心技术,并且有规模化大生产,主要有:日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司,美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司,德国的SGL西格里集团,韩国泰光产业,我国台湾省的台塑集团等。

  由于碳纤维复合材料的成本较高,特别是制造成本,这是制约它进一步扩大应用的主要障碍之一。以美国为首的西方发达国家纷纷制订低成本复合材料发展研究计划,不断完善复合材料层压板真空袋-热压罐制造工艺,开发高性能、低成本的复合材料制造技术,并已取得较大进展。美国在2004年就开发出了碳纤维复合芯导线,并实现了商业应用。据预测,今后十年世界碳纤维及复合材料需求量将稳定高速增长。

  (二)国内市场分析及预测

  长期以来,我国远程大容量电力输送采用的电线电缆一般以铜线或铝线为导线,不仅耗能大,而且载流量小,由此造成的停电、断电故障时有发生,成为电力工业发展的一大“瓶颈”。而新型碳纤维复合芯导线具有耐高温、大容量、低能耗、寿命长等特点,是传统导线的理想替代品。由于生产该产品的核心材料—高性能碳纤维,不仅在超高压特高压输电、石油工业、海洋开发等民用领域用途广泛,而且具有重大的军事用途,因此,以美、日为主的发达国家长期对我国实行技术封锁和产品禁运,致使我国95%的高性能碳纤维需依赖进口。

  早在2006年,国家电网公司就将碳纤维导线技术列入重点推广技术目录。国家电网公司在此基础上,看到了发展碳纤维复合芯导线的机遇与挑战,响应《国家电网公司新技术推广纲要》的精神,以国家电网公司关于加快电网升级改造,提高电网输送能力与效益,节约资源、降低消耗的重点工作目标为指导,研究开发碳纤维复合芯导线。

  “十一五”期间,我国将高性能碳纤维列为重点导体之一进行研发。2007年7月,华北电网有限公司立项“碳纤维复合芯导线的自主研发及用于提高电网输送能力技术的研究”,组织实施碳纤维复合芯导线的完全国内自主研发,包括T700碳纤维丝的研制与生产、碳纤维复合芯的研制与生产、碳纤维复合芯导线的研制与生产。2007年,河北硅谷化工公司投资2亿元建成年产1200吨高性能碳纤维生产线,填补了国内空白,为我国大批量生产碳纤维复合芯导线提供了核心材料。2008年10月份,该公司又筹资3.8亿元开工建设碳纤维复合芯导线生产线,建设期两年。建成后,可年产碳纤维复合芯导线1万千米,实现年销售收入10亿元,利润2.5亿元。项目投产后,将填补该行业国内生产空白,结束我国一直依赖从国外进口高端电缆产品的历史。

  长远来看,国产碳纤维技术经过充分发展后,碳纤维复合芯导线有望在价格上与常规导线逐步缩小差距,促进这种性能优越的导线“平民化”、“常规化”,使之广泛应用于超高压、特高压长距离线路,有效提高线路安全运行水平,同时提高输送能力。

  (三)产品价格分析

  由于目前该类导线的核心材料碳纤维丝的价格畸高,导致导线价格偏高,单位长度碳纤维复合芯铝绞线价格是同规格钢芯铝绞线价格的4~5倍,这在很大程度上阻碍了碳纤维复合芯导线的推广应用。但作为本项目的基础工程,年产200吨的T700型碳纤维工业化生产线的投产,以及后续的年产1200吨碳纤维生产线的建设将大大改善这种局面。预计国产T700型碳纤维大批量生产后,价格可大幅度下降。

  三、产品方案及生产规模

  (一)产品方案

  本项目采用T700S碳纤维(拉伸强度4900MPa,拉伸模量230GPa,断裂伸长率2.1%,密度1.80g/cm3)为原料,基体可采用低黏度、耐热与韧性好的环氧树脂。采用拉挤成型工艺,生产8000公里/年高压电缆配套的碳纤维复合材料芯材。

  (二)生产规模

  本项目拟建生产厂房、库房、建筑动力厂房、办公楼、食堂、宿舍楼等建构筑物,总建筑面积约15万m²,需新增土地20万m²。本项目建设规模为年产8000公里高压电缆配套的碳纤维复合材料芯材。

  四、原料来源

  河北硅谷化工公司2007年投资2亿元建成年产1200吨高性能碳纤维生产线,填补了国内空白,为我国大批量生产碳纤维复合芯导线提供了核心材料。因此本项目所需T700碳纤维可从该公司引进。

  五、工艺技术方案

  早在2005年5月江苏远东集团有限公司就研制开发了一种弯曲性好,强度大,耐温性好的碳纤维复合芯铝绞线,其特征是采用碳纤维丝、玻璃纤维丝混合成束并由热固性树脂固化成型组成碳纤维复合芯,外绞合耐热铝合金圆形导体。抗拉强度可以较现有碳纤维增强芯提高9-10%,达1800Mpa。大大提高了电缆耐各种大风、暴雨等各种恶劣环境能力。2008年10月份,河北硅谷化工公司筹资3.8亿元开工建设碳纤维复合芯导线生产线。2009年1月,华北电网有限公司自主研发的碳纤维复合芯导线,在500千伏万顺三线挂网试运行,实现了从材料到工艺的完全国产化。因此本项目在技术上可考虑与上述国内企业进行合作。

  六、项目建设条件分析

  经过十多年的开发建设,吉林经济技术开发区(以下简称经开区)已经形成了良好的基础设施环境,具备了完善的生产生活条件。一条环江公路把经开区与市区连为一体,规划区44平方公里范围内的道路、供水、雨排水、污排水、供电、供汽、通讯等“七通一平”城市基础设施基本完成。自来水日供水能力达到了8万吨,工业净水规划设计日供水能力为20万吨,目前已达到10万吨;现已建成1座大型一次变电站,两座二次变电站;通过整合区内松花江热电公司、燃料乙醇公司和吉林化纤公司的公用工程配套资源,使现有供热、供汽等能够完全满足入区企业的需要;照明、绿化工程全面完工,形成了良好的外部形象。

  吉林经济技术开发区(以下简称经开区)为省级开发区,吉林省、吉林市已将新材料产业(碳纤维)列为重点产业扶持。经开区区已规划了碳纤维工业园,并编制了碳纤维发展规划,现已被科技部评为国家级碳纤维产业基地,还将建设国家级碳纤维工业实验室及万吨级碳纤维生产基地。

  (一)技术优势

  碳纤维生产工艺流程长,技术关键点多,生产壁垒高,是多学科、多技术的集成,其中碳纤维原丝的生产技术更是难中之难,主要表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、丙烯腈聚合工艺、丙烯腈与溶剂及引发剂的配比等。吉林市是研究碳纤维的鼻祖,南方的很多企业的研究人员都是从吉林石化、吉林炭素公司调出去。

  ——经多年研究,吉林石化公司和长春工业大学突破T300碳纤维及原丝的稳定生产关键技术,并在吉林石化公司建成国内唯一的可满足军工需要的年产10吨小丝束聚丙烯腈(PAN)原丝中试装置,实现了PAN原丝的小规模连续稳定性生产。专家认为该项研究工艺先进,产品质量稳定,加工后制品性能达日本相关公司同类产品水平。该公司拟在吉林经开区建设年产1000吨的碳纤维项目,拟将碳纤维研究室搬迁到吉林经开区,为入区碳纤维项目提供技术支持。

  ——中钢吉林炭素公司是我国小丝束碳纤维生产基地,规模10万吨/年,多年来一直供应航天军品。2008年将进入吉林经开区建设年产1000吨碳纤维项目。

  ——吉林化纤集团已成功研制年产100吨的碳纤维原丝项目,2008年建设年产5000吨的碳纤维原丝项目。目前该项目已得到国家资金扶持并已经形成了1500吨原丝的生产能力。

  ——吉林市吉研高科公司新建的160吨/年碳纤维装置已正式投产,截止目前该公司已形成181吨的碳纤维生产能力。现准备建设1000吨/年碳纤维项目,已经得到国家资金扶持。一期500吨/年碳纤维项目已经开工建设。

  (二)主要生产原料优势

  生产碳纤维的主要原料——丙烯腈由吉林石化生产,现已有商品量21.2万吨/年,2008年8月份吉林石化公司将再投产两条丙烯腈生产线,届时吉林石化丙烯腈将形成43万吨生产能力,为世界最大的丙烯腈生产基地。

  吉林石化与吉林化纤集团的丙烯腈原料过江管廊已建成,为入区项目所需原料提供了便利的运输条件。

  综上所述,吉林经开区碳纤维工业园具备技术、原料优势、市场优势为下步发展碳纤维及碳纤维制品奠定了雄厚工业基础。

  七、投资估算及经济效益预测

  本项目总投资为30400万元。项目投产后,可实现年销售收入80000万元,利润12500万元。

  八、联系方式:

  联系单位:吉林经济技术开发区投资促进一局

  联 系 人:赵霞、吴春雷

  联系电话:0432-63451928、63451984

  手机:13364400656、15981180372

  传真:0432-63451984

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