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益陽市國家高新技術(shù)開發(fā)區(qū)-年產(chǎn) 600 噸先進碳基復(fù)合材料產(chǎn)能建設(shè)項目可行性研究報告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-12-06

1、項目概況

為應(yīng)對市場對于先進碳基復(fù)合材料迅速增長的需求，同時緩解整體產(chǎn)能不足的壓力，公司計劃進一步布局先進碳基復(fù)合材料市場，擬通過新增基建工程及配 套設(shè)施、購置設(shè)備，建設(shè)熱場復(fù)合材料產(chǎn)能建設(shè)項目。

項目旨在建成新增產(chǎn)能 600 噸先進碳基復(fù)合材料的生產(chǎn)線，進一步鞏固公司在先進碳基復(fù)合材料領(lǐng)域的 市場領(lǐng)先地位，提升盈利能力。

2、建設(shè)內(nèi)容及投資概算

公司擬在益陽市國家高新技術(shù)開發(fā)區(qū)東部產(chǎn)業(yè)園投資 70,131.18 萬元，新建一條年產(chǎn) 600 噸先進碳基復(fù)合材料的生產(chǎn)線，項目擬新建熱處理車間、機加工車間、 附屬生產(chǎn)廠房、綜合樓、高壓配電室、廠區(qū)道路、圍墻等設(shè)施。

3、項目實施進度

本項目的建設(shè)周期為 24 個月，2020 年 11 月-2022 年 10 月。

4、項目實施主體及選址

實施主體：湖南金博碳素股份有限公司；

項目選址：益陽市國家高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。

5、項目建設(shè)可行性

（1）國家及地方發(fā)展規(guī)劃大力支持，為本項目實施提供了堅實的政策基礎(chǔ)

本項目產(chǎn)品為先進碳基復(fù)合材料，屬于國家重點發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。項目 建設(shè)符合《中國制造 2025》、《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《工業(yè) “四基”發(fā)展目錄》、《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》、《新材料標準領(lǐng)航行動計劃 （2018-2020 年）》、《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2018 年版）》等國家 發(fā)展規(guī)劃。

國家產(chǎn)業(yè)政策大力支持，為行業(yè)的快速發(fā)展創(chuàng)造了良好的產(chǎn)業(yè)政策環(huán) 境，有利于本次募集資金投資項目的實施。 項目主要選址地點為益陽高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，為國家級高新區(qū)。本項目屬 于新材料制造產(chǎn)業(yè)，符合益陽高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的招商引資政策和發(fā)展規(guī)劃。

（2）下游行業(yè)發(fā)展迅速，市場需求旺盛

公司的先進碳基復(fù)合材料及產(chǎn)品現(xiàn)階段主要應(yīng)用于單晶拉制爐、多晶鑄錠爐 熱場系統(tǒng)。單晶拉制爐，多晶鑄錠爐用于光伏和半導(dǎo)體晶硅制造，所處產(chǎn)業(yè)鏈情 況如下圖所示：

1）光伏產(chǎn)業(yè)市場空間廣闊，帶動先進碳基復(fù)合材料行業(yè)加速發(fā)展

①國內(nèi)外光伏行業(yè)市場情況

在全球氣候變暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源開發(fā)利用日益 受到國際社會的重視，大力發(fā)展可再生能源已成為世界各國的共識。 光伏發(fā)電在很多國家已成為清潔、低碳、同時具有價格優(yōu)勢的能源形式。

不僅在歐美日等發(fā)達地區(qū)，在中東、南美等地區(qū)國家也快速興起。2019 年，全球 光伏新增裝機規(guī)模達到 120GW，創(chuàng)歷史新高。在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降和新興 市場拉動等有利因素的推動下，全球光伏市場仍將保持快速增長。

據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，到 2030 年全球光伏累計裝機量有望達到 1,721GW，到 2050 年將進一步增加至 4,670GW，發(fā)展?jié)摿薮蟆?在產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)和市場需求驅(qū)動的雙重作用下，我國光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā) 展，已經(jīng)成為全國為數(shù)不多可參與國際競爭并取得領(lǐng)先優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)。

“十二五” 期間年均裝機增長率超過 50%，進入“十三五”時期，光伏發(fā)電建設(shè)速度進一步 加快，年平均裝機增長率 75%。2019 年全國新增光伏并網(wǎng)裝機容量達到 30.1GW， 累計光伏裝機并網(wǎng)容量達到 204.3GW。2019 年，全國光伏發(fā)電量 2,243 億千瓦 時，同比增長 26.4％。

②硅片市場情況

硅料是光伏行業(yè)的基礎(chǔ)原材料，多晶硅料由石英砂加工的冶金級硅精煉而來， 可以先被鑄成硅錠，然后切割成片，加工成多晶硅硅片，也可以熔爐后植入單晶 硅籽晶，拉制為圓柱單晶晶棒，再被切割成片，加工成為單晶硅硅片，用于制造 基于晶體硅的電池組件。隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展，硅片的需求也不斷擴大。 2019 年全國硅片產(chǎn)量為 134.6GW，同比增長 25.7%。

③光伏行業(yè)最新發(fā)展態(tài)勢情況

A、單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率高于多晶硅電池

在《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件》和“領(lǐng)跑者”計劃推動下，各種晶硅電池生產(chǎn) 技術(shù)進步迅速，轉(zhuǎn)換效率逐步提升?；诰w結(jié)構(gòu)差異，單晶硅電池較多晶硅電 池，具有更高的轉(zhuǎn)換效率，市場份額逐步提高。

B、單晶硅未來市場份額高于多晶硅

隨著光伏市場的不斷發(fā)展，高效電池將成為市場主導(dǎo)，單晶硅電池市場份額 逐步增大，2018 年單晶硅片市場份額超過 40%，預(yù)計 2019 年將超過 50%。隨著 異質(zhì)結(jié)電池、N 型 PERT 電池的應(yīng)用推廣，N 型單晶硅片的市場份額，也將逐年 提高，預(yù)計 2025 年單晶硅硅片的市場份額將達 73%。2018-2025 年全國不同類 型硅片出貨量占比變化趨勢如下：

C、光伏發(fā)電成本持續(xù)降低，競爭力持續(xù)提升

在光伏組件成本大幅降低以及轉(zhuǎn)換效率持續(xù)提升的帶動下，光伏發(fā)電成本不斷下降，推動了太陽能光伏的部署步伐。

2010-2018 年，在全球太陽能光伏的主要市場中，公用事業(yè)規(guī)模太陽能光伏 的安裝總成本均取得了較大程度的下降。

隨著安裝總成本的降低，太陽能光伏發(fā)電的度電成本（LCOE）不斷下降， 與化石燃料技術(shù)相比，逐漸取得競爭優(yōu)勢。目前，部分國家（德國、日本、澳大 利亞、美國）或地區(qū)的太陽能光伏發(fā)電的度電成本已經(jīng)低于化石燃料技術(shù)，實現(xiàn) “平價上網(wǎng)”。

隨著光伏發(fā)電規(guī)?；l(fā)展和技術(shù)快速進步，在我國資源優(yōu)良、建設(shè)成本低、 投資和市場條件好的地區(qū)，已基本具備與燃煤標桿上網(wǎng)電價平價的條件，2019 年 1 月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于積極推進風(fēng)電、光伏發(fā)電無補 貼平價上網(wǎng)有關(guān)工作的通知》，進一步鼓勵光伏發(fā)電平價上網(wǎng)項目的建設(shè)。

根據(jù)國家發(fā)展改革委能源研究所發(fā)布的《中國 2050 年光伏發(fā)展展望（2019）》， 2025 年前光伏發(fā)電將成為最經(jīng)濟的新增發(fā)電技術(shù)之一。在光伏電站投資下降、 技術(shù)進步帶動系統(tǒng)效率提升和光衰降低等驅(qū)動下，光伏發(fā)電成本也快速下降。到 2025 年，光伏當(dāng)年新增裝機度電成本預(yù)計將低于 0.3 元/kWh，在所有發(fā)電技術(shù) 新增裝機中度電成本處于較低水平。

D、光伏發(fā)電裝機量與滲透率持續(xù)快速增長

隨著技術(shù)的持續(xù)進步，光伏發(fā)電成本逐漸降低，全球光伏新增安裝量不斷增 加。根據(jù)國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）預(yù)測，全球光伏裝機量將保持持續(xù)高速 增長。

根據(jù)國家發(fā)展改革委能源研究所發(fā)布的《中國 2050 年光伏發(fā)展展望（2019）》， 到 2025 年，預(yù)計我國光伏總裝機規(guī)模達到 7.3 億千瓦時，占全國總裝機的 24%， 全年發(fā)電量為 8,770 億千瓦時，占當(dāng)年全社會用電量的 9%；到 2035 年，預(yù)計我 國光伏總裝機規(guī)模達到 30 億千瓦時，占全國總裝機的 49%，全年發(fā)電量為 3.5 萬億千瓦時，占當(dāng)年全社會用電量的 28%；到 2050 年，預(yù)計我國光伏將成為中 國的第一大電源，光伏發(fā)電總裝機規(guī)模達到 50 億千瓦時，占全國總裝機的 59%， 全年發(fā)電量約為 6 萬億千瓦時，占當(dāng)年全社會用電量的 39%。 綜上所述，太陽能光伏發(fā)電的市場發(fā)展空間巨大，公司的市場機遇廣闊。

④公司產(chǎn)品在晶硅制造熱場中的應(yīng)用及優(yōu)勢

我國晶硅制造熱場材料行業(yè)起步較晚，光伏行業(yè)發(fā)展前期，其單晶拉制爐、 多晶鑄錠爐熱場系統(tǒng)部件材料主要采用國外進口的高純、高強等靜壓石墨。石墨 熱場系統(tǒng)產(chǎn)品具有成本高、供貨周期長、依賴進口等特點，阻礙了光伏行業(yè)降成 本、擴規(guī)模的發(fā)展進程，特別是隨著單晶硅拉制爐的容量快速擴大，其已經(jīng)從 2011 年左右的 16 英寸~20 英寸（1 英寸=25.4mm）熱場快速發(fā)展到現(xiàn)在的 26 英 寸和 28 英寸熱場，而等靜壓石墨作為由石墨顆粒壓制成型的脆性材料，已經(jīng)在 安全性方面不能適應(yīng)大熱場的使用要求，在經(jīng)濟性方面也已經(jīng)落后于碳基復(fù)合材料。

隨著國內(nèi)先進碳基復(fù)合材料制備技術(shù)的發(fā)展，先進碳基復(fù)合材料成為降低硅 晶體制備成本、提高硅晶體質(zhì)量的最優(yōu)選擇，正逐步形成在晶硅制造熱場系統(tǒng)中 對石墨材料部件的升級換代。

傳統(tǒng)單晶爐熱場系統(tǒng)材料主要使用高純、高強等靜壓石墨材料，但其存在非常明顯的缺點：

1）石墨在反復(fù)高溫?zé)嵴鹣乱桩a(chǎn)生裂紋，容易導(dǎo)致部件破損，造 成安全事故；

2）從石墨件中揮發(fā)出來的雜質(zhì)或石墨降解形成的顆粒會污染硅熔 體，影響晶體品質(zhì)；

3）在制備大直徑的產(chǎn)品時，傳統(tǒng)石墨熱場材料成型困難， 而且純度要求高，制備成本高昂，制備周期長，交貨周期也長，阻礙了我國光伏、 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

碳基復(fù)合材料熱場產(chǎn)品與傳統(tǒng)石墨產(chǎn)品比較，具有以下突出優(yōu)點：

1）性價比高，產(chǎn)品使用壽命長，減少更換部件的次數(shù)，從而提高設(shè)備的利用率，減少維 護成本；

2）可以做得更薄，從而可以利用現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)直徑更大的單晶產(chǎn)品， 節(jié)約新設(shè)備投資費用；

3）安全性高，在反復(fù)高溫?zé)嵴鹣虏灰桩a(chǎn)生裂紋；

4）可設(shè) 計性強，大型石墨材料成型困難，而先進碳基復(fù)合材料可以實現(xiàn)近凈成形，在大直徑單晶爐熱場系統(tǒng)領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。 隨著光伏行業(yè)和半導(dǎo)體行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級、降成本進程不斷推進，預(yù)計先進碳 基復(fù)合材料將替代石墨材料，成為光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)晶硅制造熱場系統(tǒng)部件 的主要材料，擁有巨大的市場空間。

2）半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅速，對先進碳基復(fù)合材料的需求持續(xù)增長

①國內(nèi)外半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展情況

半導(dǎo)體制造材料主要包括硅片、電子氣體、光掩模、光刻膠配套化學(xué)品等， 2018 年硅片的銷售額為 117.08 億美元，占全球半導(dǎo)體材料行業(yè) 36.78%。 中國大陸半導(dǎo)體硅片市場發(fā)展趨勢與全球市場一致，隨著中國半導(dǎo)體制造技 術(shù)的不斷進步與半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線投產(chǎn)，中國大陸半導(dǎo)體硅片銷售額從 2016 年的 5 億美元上升至 2018 年的 9.96 億美元，年均復(fù)合增長率達到 41.1%，步入快 速發(fā)展階段。

②半導(dǎo)體硅片的制備和發(fā)展趨勢

硅是目前最重要的半導(dǎo)體材料，全球 95%以上的半導(dǎo)體芯片和器件是用硅片 作為基底功能材料而生產(chǎn)出來的，通過對芯層進行光刻、離子注入等手段，可以 制成集成電路和各種半導(dǎo)體器件。 半導(dǎo)體硅片的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如下所示

與光伏行業(yè)相比，半導(dǎo)體行業(yè)對于單晶硅的純度要求更高，一般須達到 99.9999999%及以上。因此單晶硅生長環(huán)節(jié)為硅片生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。用于半導(dǎo)體 單晶硅制備的單晶硅生長爐也需滿足高純硅生長的性能標準。 硅片大型化已成為當(dāng)前發(fā)展的主流趨勢。我國硅片需求量巨大，行業(yè)發(fā)展前 景良好。目前國內(nèi)僅對 8 英寸及以下的硅晶圓制造技術(shù)有所掌握，8 英寸以上硅 晶圓的自給率較低，嚴重依賴進口的局面亟需改變。

③公司產(chǎn)品在半導(dǎo)體硅片制備中的應(yīng)用及優(yōu)勢

隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對于大直徑、高純度單晶硅的需求逐漸增 加，其單晶硅生長爐所要求的坩堝、導(dǎo)流筒、加熱器、保溫筒等直徑也不斷增大。 先進碳基復(fù)合材料與石墨相比，具有諸多性能優(yōu)勢及性價比優(yōu)勢，具體參見“1） 光伏產(chǎn)業(yè)市場空間廣闊，帶動先進碳基復(fù)合材料行業(yè)加速發(fā)展”之“④公司產(chǎn)品 在晶硅制造熱場中的應(yīng)用及優(yōu)勢”。

先進碳基復(fù)合材料產(chǎn)品在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的市場前景。

3）先進碳基復(fù)合材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

①先進碳基復(fù)合材料在制動領(lǐng)域的應(yīng)用

鑄鐵、粉末冶金材料、碳/碳復(fù)合材料及碳/陶復(fù)合材料是目前應(yīng)用于汽車、 高速列車和飛機等交通工具的主要制動材料。

與傳統(tǒng)鑄鐵或粉末冶金材料相比，碳/碳復(fù)合材料、碳/陶復(fù)合材料的摩擦系 數(shù)更高，磨損率低、無熱衰減、密度更小，在制動應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯的性能優(yōu)勢。 碳/碳復(fù)合材料在航空制動中已得到應(yīng)用，隨著其制備技術(shù)的提升、制造成 本的降低，碳/碳復(fù)合材料、碳/陶復(fù)合材料在高速列車和汽車等領(lǐng)域?qū)玫礁?廣泛的應(yīng)用，獲取了應(yīng)用和推廣的又一突破口。

②先進碳基復(fù)合材料在密封耐磨領(lǐng)域的應(yīng)用

先進碳基復(fù)合材料制備的密封環(huán)耐磨性好、耐高溫、有自潤滑功能、密封性 能好等優(yōu)點，與金屬及合金密封環(huán)相比具有明顯的性能優(yōu)勢，已經(jīng)在機械密封耐 磨領(lǐng)域得到了較大程度的推廣。 例如，密煉機是現(xiàn)代橡膠工業(yè)中不可或缺的設(shè)備，主要用于橡膠的塑煉和混 煉，其密封裝置主要采用接觸式端面密封的原理，設(shè)置一對相對轉(zhuǎn)動的密封環(huán)。

傳統(tǒng)密封環(huán)多采用金屬材料加工而成，摩擦面上堆焊硬質(zhì)耐磨合金；此外，在工 作過程中，通過注油孔往兩環(huán)的摩擦面上注入高壓潤滑油的方式增加耐磨性。先 進碳基復(fù)合材料對金屬材料密封環(huán)的替代，不僅使橡膠企業(yè)節(jié)省了潤滑油的使用， 還降低了潤滑油對橡膠的污染，提高了橡膠的品質(zhì)。

③先進碳基復(fù)合材料在耐腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用

我國是化工產(chǎn)業(yè)大國，化學(xué)耐腐蝕是化工產(chǎn)業(yè)中的一個關(guān)鍵領(lǐng)域。化工生產(chǎn) 過程中存在或會產(chǎn)生許多腐蝕性的介質(zhì)，如酸、堿、鹽、水、氧等，是產(chǎn)生腐蝕 的最主要原因。 先進碳基復(fù)合材料與傳統(tǒng)的金屬及合金結(jié)構(gòu)材料相比具有優(yōu)良的耐腐蝕性， 在酸、堿、鹽溶液及有機溶劑中呈現(xiàn)化學(xué)惰性。

同時，先進碳基復(fù)合材料具有耐 高溫、比強度大等特點，是替代金屬及合金耐腐蝕材料的最佳選擇。隨著先進碳 基復(fù)合材料在化工行業(yè)的推廣應(yīng)用，先進碳基復(fù)合材料具有較為廣闊的市場空間。

（3）公司研發(fā)實力雄厚，可以保障項目的順利實施

公司主要從事先進碳基復(fù)合材料及產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，現(xiàn)階段聚焦于 碳/碳復(fù)合材料及產(chǎn)品，主要應(yīng)用于光伏行業(yè)的晶硅制造熱場系統(tǒng)，致力于為客 戶提供性能卓越、性價比高的先進碳基復(fù)合材料產(chǎn)品和全套解決方案。

公司設(shè)立以來，依靠自主研發(fā)，在先進碳基復(fù)合材料生產(chǎn)制備低成本化、產(chǎn)品品種多樣化 和裝備設(shè)計自主化等方面取得重大突破，掌握了先進碳基復(fù)合材料低成本制備核 心技術(shù)并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

公司的技術(shù)儲備與研發(fā)實力將為本項目的實施提供保障。同時，本項目的順 利實施將使公司快速增加先進碳基復(fù)合材料產(chǎn)能，加快公司在該領(lǐng)域擴大市場份 額，優(yōu)化公司的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，有利于提升公司在該領(lǐng)域的市場地位及綜合競爭力。

此報告為正式報告摘取部分。需編制政府立項、銀行貸款、投資決策等用途可行性研究報告咨詢思瀚產(chǎn)業(yè)研究院。

來源：思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 華發(fā)實業(yè)