兰州碳纤维航空航天材料项目实施方案_模板参考.docx
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1、泓域咨询/兰州碳纤维航空航天材料项目实施方案目录第一章 项目建设背景、必要性7一、 碳纤维产业链分析7二、 航空航天产品附加值最高,需求稳步恢复8三、 碳纤维:备受瞩目的轻量化材料11四、 打造甘肃新兴增长极16五、 提升企业创新能力16第二章 项目概述18一、 项目名称及项目单位18二、 项目建设地点18三、 可行性研究范围18四、 编制依据和技术原则18五、 建设背景、规模20六、 项目建设进度21七、 环境影响21八、 建设投资估算21九、 项目主要技术经济指标22主要经济指标一览表22十、 主要结论及建议24第三章 行业发展分析25一、 碳纤维工艺流程复杂,资本开支较高25二、 国内市
2、场情况26三、 碳纤维产业应用场景广阔,需求持续扩容28第四章 建设方案与产品规划31一、 建设规模及主要建设内容31二、 产品规划方案及生产纲领31产品规划方案一览表32第五章 选址分析33一、 项目选址原则33二、 建设区基本情况33三、 推动兰州新区扩容提质38四、 项目选址综合评价40第六章 SWOT分析41一、 优势分析(S)41二、 劣势分析(W)43三、 机会分析(O)43四、 威胁分析(T)45第七章 运营管理模式48一、 公司经营宗旨48二、 公司的目标、主要职责48三、 各部门职责及权限49四、 财务会计制度53第八章 发展规划分析56一、 公司发展规划56二、 保障措施5
3、7第九章 环保方案分析60一、 环境保护综述60二、 建设期大气环境影响分析61三、 建设期水环境影响分析65四、 建设期固体废弃物环境影响分析65五、 建设期声环境影响分析66六、 环境影响综合评价67第十章 工艺技术说明68一、 企业技术研发分析68二、 项目技术工艺分析71三、 质量管理72四、 设备选型方案73主要设备购置一览表74第十一章 原辅材料供应及成品管理76一、 项目建设期原辅材料供应情况76二、 项目运营期原辅材料供应及质量管理76第十二章 节能可行性分析78一、 项目节能概述78二、 能源消费种类和数量分析79能耗分析一览表79三、 项目节能措施80四、 节能综合评价81
4、第十三章 项目投资分析82一、 投资估算的编制说明82二、 建设投资估算82建设投资估算表84三、 建设期利息84建设期利息估算表85四、 流动资金86流动资金估算表86五、 项目总投资87总投资及构成一览表87六、 资金筹措与投资计划88项目投资计划与资金筹措一览表89第十四章 项目经济效益分析91一、 经济评价财务测算91营业收入、税金及附加和增值税估算表91综合总成本费用估算表92固定资产折旧费估算表93无形资产和其他资产摊销估算表94利润及利润分配表96二、 项目盈利能力分析96项目投资现金流量表98三、 偿债能力分析99借款还本付息计划表100第十五章 招标、投标102一、 项目招标
5、依据102二、 项目招标范围102三、 招标要求102四、 招标组织方式105五、 招标信息发布105第十六章 项目风险分析106一、 项目风险分析106二、 项目风险对策108第十七章 总结111第十八章 补充表格113主要经济指标一览表113建设投资估算表114建设期利息估算表115固定资产投资估算表116流动资金估算表117总投资及构成一览表118项目投资计划与资金筹措一览表119营业收入、税金及附加和增值税估算表120综合总成本费用估算表120利润及利润分配表121项目投资现金流量表122借款还本付息计划表124本期项目是基于公开的产业信息、市场分析、技术方案等信息,并依托行业分析模型
6、而进行的模板化设计,其数据参数符合行业基本情况。本报告仅作为投资参考或作为学习参考模板用途。第一章 项目建设背景、必要性一、 碳纤维产业链分析完整的聚丙烯腈基碳纤维产业链包括从原油开采加工到终端工业品应用的七大环节。原油经过精炼、裂解等一系列工艺得到丙烯,再通过氨氧化获得丙烯腈,丙烯腈(ACN)经过聚合、纺丝之后得到聚丙烯 腈(PAN)原丝。原丝经过预氧化、低温和高温碳化、表面处理、上浆等环节得 到碳纤维,同时可制造碳纤维织物和碳纤维预浸料。最终,将碳纤维与树脂、金属和陶瓷等基体材料结合可生产碳纤维复合材料,再通过相应成型工艺制成不同终端客户需要的工业产品。对于碳纤维生产企业而言,丙烯腈是其首
7、要的原材料,它由丙烯和氨经氨氧化反应和精炼工艺制成。目前国内丙烯腈主要用于生产ABS树脂/塑料、AS树脂、丙烯酰胺、聚丙烯腈纤维(腈纶)等,同时还是丁腈橡胶、聚醚多元醇等许多石化产品必不可少的原料或中间体。丙烯腈的下游产品广泛应用于家电、服装、汽车、医药等国民经济中的各个领域。2016年之前,中国丙烯腈进口依存度长期保持在28%以上,随着斯尔邦丙烯腈装置于2016年投产,我国丙烯腈的进口依存度有所下降。之后我国丙烯腈产业国产替代步伐不断加快,产能供应持续发力,2021年1-11月丙烯腈总进口量仅为18.7万吨,已经低于丙烯腈出口数量。截至2021年10月,国内丙烯腈前四大厂商均具备45万吨以上
8、的年产能,其中斯尔邦、上海赛科石化和浙江石化均拥有52万吨的年产能,居国内前列。斯尔邦、利华益集团和天辰齐翔等均有丙烯腈在建产能。其中,斯尔邦二期丙烷产业链项目共包含两套26万吨/年丙烯腈装置,其中一套预计2022年投产,届时总产能将达到78万吨;两套装置全部投产后,公司丙烯腈总年产能将达到104万吨,进一步巩固其行业龙头地位。二、 航空航天产品附加值最高,需求稳步恢复碳纤维树脂基复合材料比强度和比模量高,材料的可剪裁性好,成型工艺具有多选择性,且可以整体成型,从而使结构设计成本和制造成本大幅降低。碳纤维复合材料还具备良好的耐疲劳性能和抗腐蚀性能、保证不损失强度或刚度,且能起到良好的减重作用,
9、能够满足航空工业对于飞行器安全性、经济性、舒适性和环保性的各项需求,同时节省燃油消耗。碳纤维复合材料从20世纪60年代起开始用于航空领域,经历了从仅应用于非承力构件阶段到受力、尺寸较大的次承力结构件,再到主承力或复杂受力构件三阶段的发展。传统的飞机零部件以铝、钛合金材料为主,近年来碳纤维复合材料在航空航天领域的应用占比不断提升。2020年碳纤维复合材料在商用飞机的使用量占航空航天领域总使用量的52.9%,在军用飞机、公务机、直升机、无人机等应用场景的使用量占比分别为15.8%、12.8%、9.1%、4.6%。根据国内外碳纤维复合材料及结构供应与制造现状(周震著),2018年碳纤维复合材料在小型
10、商务飞机和直升机上的使用量已占总复合材料的70%-80%,在军用飞机上占30%-45%,在大型客机上占35%-52%,在无人机上占90%以上。在航天领域,碳纤维复合材料广泛应用于人造卫星、固体火箭发动机壳体和喷管、卫星构架、天线、太阳能翼片底板、航天飞机机头、机翼前缘和舱门等制件。航天飞行器的重量每减少1公斤,就可使运载火箭减轻500公斤,减重效果十分显著。目前卫星的微波通信系统、能源系统和各种支撑结构件等已经基本做到了复合材料化。在航空领域,军用飞机和民用飞机是碳纤维的传统应用领域,其中军用领域对飞机的性能要求更高,碳纤维在军用飞机中的应用占比呈现逐年递增的趋势。以美国为例,1969年,美国
11、F14A战机碳纤维复合材料用量仅有1%,到美国F-22和F35为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材料用量达到24%和36%,而在美国B-2隐身战略轰炸机上,碳纤维复合材料占比更是超过了50%,碳纤维复合材料的用量与日俱增。我国的军用飞机已在多个部件使用碳纤维复合材料,如在歼-11B的机翼外翼段、水平尾翼和垂尾,直10和直19武装直升机的机身框架结构、直升机旋翼、机翼蒙皮和直升机尾翼部件,J-20战机碳纤维增强树脂基复合材料的用量也接近20%。随着碳纤维复合材料在国防航空航天领域应用比例的提升、装备列装数量增加以及装备换代更新的需要,未来我国国防事业对碳纤维的需求还将进一步增加。在运载火箭和战略导
12、弹方面,碳纤维也先后成功用于“飞马座”、“德尔塔”运载火箭、“侏儒”导弹等型号,美国的战略导弹MX洲际导弹,俄罗斯战略导弹“白杨”M导弹均采用先进复合材料发射筒。民用航空领域除了有对飞机性能的要求,其经营活动还受经济效益指标和碳排放限制的影响。而碳纤维不仅具有提升飞机性能的优势,还可通过降低重量减少油耗,进而降低碳排放,在契合“双碳”目标中减排要求的同时为民用航空带来可观的经济效益。世界两大飞机制造巨头波音和空客公司先后推出了以先进的碳纤维增强树脂基复合材料为主受力结构件的商用飞机波音787和空客A-350。波音787机体的碳纤维增强树脂基复合材料用量占比高达50%,采用T800级别碳纤维增韧
13、环氧树脂制作机身和机翼,飞机质量得以减轻而刚度和强度不降低。空客A-350中碳纤维增强树脂基复合材料结构件的质量超过了53%,而空客A380后机身蒙皮壁板所采用的碳纤维增强树脂基复合材料质量占20%。我国飞机零部件与组装制造领域的碳纤维复合材料用量也在快速增长,商用飞机有限责任公司研发生产的C919客机的中央翼、襟翼等部件均采用碳纤维增强树脂基复合材料,碳纤维使用量占总质量的12%。自2010年以来,全球航空航天领域对碳纤维的需求量一直呈现上升趋势。虽然2020年民用航空方面受疫情影响需求量明显下滑,但提高飞机性能、减少碳排放和增加经济效益等为大势所趋,碳纤维在机身材料中的占比有望维持不断扩大
14、的趋势,未来航空航天领域对碳纤维产品的需求也有望恢复增长。航空航天领域对碳纤维的需求主要来自两大方面,一是新研制的飞机不断提升碳纤维复合材料的应用占比,二是新增的飞机订单,包括军用飞机的规模扩大和更新换代、商用飞机量产以及民用无人机的大规模普及等。根据碳纤维复合材料的应用现状与发展趋势,预计2021-2025年我国商用机、军用飞机、民用无人机年均新增碳纤维复合材料需求量为572吨。碳纤维有着较为广阔的市场空间。三、 碳纤维:备受瞩目的轻量化材料(一)碳纤维属于新一代增强纤维,百年发展铸就高技术壁垒碳纤维(CarbonFiber)是由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构,含碳量高于90%的
15、无机高性能纤维,具体含碳量随种类不同而不同。碳纤维是一种力学性能优异的新材料,一方面其具有碳材料的固有本性特征,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,另一方面其又兼备纺织纤维的柔软可加工性,属于新一代增强纤维。回顾碳纤维技术百余年的发展历史,碳纤维材料的研发初期进展缓慢,成果寥寥,但中期取得重大技术突破后便迎来了快速发展期。碳纤维最早萌芽于1880年爱迪生等人发明的碳丝,直至20世纪中期高性能碳纤维才正式在美国问世。20世纪70年代以后,碳纤维凭借其优异的性能在下游产业中迅速商业化,更多企业尝试将碳纤维应用于体育休闲、航空航天产业,获得了良好的市场反响。进入21世纪,碳纤维更是广泛应用于新能
16、源装备、工业机器、建筑和汽车等多个领域,成为当今世界不可或缺的战略性新材料。(二)碳纤维性能优异,下游应用场景多元在力学性能方面,碳纤维较金属、塑料和玻璃纤维有更高的拉伸模量和拉伸强度,其拉伸模量一般是玻璃纤维的3倍、钛合金的2倍,拉伸强度至少是铝合金的9倍、钢材的6倍。同时,碳纤维的密度仅约为钢的25%,钛合金的40%。因此碳纤维属于性能优越的轻量化材料,将其应用在风电、航空航天等领域中不仅可以提升产品的强度,还可以实现显著的减重。在极端环境的适应力方面,碳纤维同样有出色的性能表现。碳纤维耐超高温,非氧化气氛条件下可在2000时使用,在3000的高温下不会发生熔融软化。碳纤维也耐低温,在-1
17、80低温下钢铁会变得比玻璃脆,而碳纤维依旧具有弹性。此外,碳纤维耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀,耐腐蚀性超过黄金和铂金,同时也拥有较好的耐油性能。碳纤维还具有热膨胀系数小、导热系数大的特征,可以耐急冷急热,即使从3000的高温突然降到室温也不会炸裂。优异的力学性能加之出色的环境适应力,使碳纤维成为众多生产、生活领域不可替代的新材料。比如,以碳纤维增强材料的树脂基复合材料(CFRP)既能应用于宇宙飞行器等尖端领域,也在风电叶片、体育休闲和建筑结构补强等方面发挥了重要作用。碳/碳复合材料(碳纤维及其制品制成的增强复合材料,C/C)以其低密度、耐烧蚀、高导热的优异性能在导弹、火箭、航天飞机等产品中得到了有
18、效运用。伴随着社会经济的发展,碳纤维的应用场景有望持续拓宽,市场潜力有望进一步提升。(三)碳纤维分类标准多样,大小丝束碳纤维技术逐个突破碳纤维可以根据原丝类型、力学性能和单丝数量进行分类。依据原丝类型的不同,碳纤维可以分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。聚丙烯腈基碳纤维成品性能优异,工艺简单,是碳纤维市场的主力产品,在世界碳纤维总产量中的占比约为90%;沥青基碳纤维虽然原料来源丰富,但产品性能较差,目前应用规模较小;粘胶基碳纤维技术难度大,制备成本高,但具有耐高温的性能,主要用于耐烧蚀材料等领域。依据拉伸强度和拉伸模量两大力学性能指标,碳纤维可以分为通用型碳纤维(强度在
19、1000MPa、模量在100GPa左右)和高性能型碳纤维。而高性能型碳纤维又分为高强型(拉伸强度大于2000MPa)和高模型(拉伸模量大于300GPa),其中拉伸强度大于4000MPa的称作超高强型,拉伸模量大于450GPa的为超高模型。碳纤维在应用时多是作为增强材料而利用其优良的力学性能,因而在实践中拉伸强度及模量是国际碳纤维分类的主要标准,多采用日本东丽(TORAY)的分类法。按照每束碳纤维中的单丝根数,碳纤维可以分为小丝束和大丝束两大类别。一般按照碳纤维中单丝根数与1000的比值命名,例如,12K指单束碳纤维中含有12000根单丝的碳纤维。通常将24K及以下型号的碳纤维归为小丝束。小丝束
20、碳纤维早期以1K、3K、6K等型号为主,而后逐渐发展出12K和24K的品种。小丝束碳纤维性能优异但价格较高,一般用于航天军工等高科技领域,同时产品附加值较高的体育用品中也有所使用。小丝束碳纤维常见的下游产品包括有飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等。一般48K及以上型号的碳纤维属于大丝束,包括48K、50K、60K等型号。早期大丝束碳纤维产品性能与小丝束差距较大,没有得到广泛运用,但临近21世纪大丝束碳纤维技术取得重大突破,拉伸强度可达到3600MPa,随后大丝束产业迎来了高速发展期,生产成本和售价也不断降低。2020年国际市场大丝束碳纤维的售价约为13.5-14.5美元/千克
21、,而小丝束碳纤维的售价则约为20-22美元/千克。大丝束产品往往运用于基础工业领域,包括土木建筑、交通运输和新能源装备等。如果以“性能价格比(每美元的拉伸强度和拉伸模量)”这一指标来衡量,大丝束产品通常更具优势。以ZOLTEK的大丝束碳纤维产品PANEX3348K为例,它每美元的拉伸强度和拉伸模量分别达到205MPa和13GPa;而小丝束碳纤维T300-12K每美元的拉伸强度和拉伸模量仅为107MPa和7GPa。近年来大丝束产品的性能不断提升,性能价格比的优势愈发凸显,应用领域持续拓宽。在国际碳纤维产业发展初期,由于小丝束碳纤维的性能普遍优于大丝束碳纤维,率先开拓了碳纤维的下游应用场景,因此制
22、备小丝束的生产技术更早成熟,我国碳纤维产业也遵循类似的发展路径。目前我国企业已掌握多种小丝束碳纤维的生产工艺,但在大丝束产品方面起步较晚,产业实力与美国、日本的国际碳纤维巨头仍有一定差距。在攻克大丝束技术难关时,国内企业往往面临缺乏标准、CV值(条干不匀变异系数)不稳定、毛丝占比高和碳化环节毛丝凸显四大挑战。直到2017年后,吉林碳谷等少数企业才实现了大丝束碳纤维的技术突破。四、 打造甘肃新兴增长极围绕打造甘肃省科创引领的战略性新兴产业集聚区、优质高效的现代服务业集聚区的定位,发挥科创人才集聚优势,培育催生集聚一批高新企业,加快建设航空产业园。重点发展人工智能、无人驾驶技术与设备、生物医药健康
23、产业集群。结合兰州主城区功能人口疏解,积极发展总部经济、会展经济、中高端消费、现代供应链、人力资本服务等现代服务业。打造绿色生态宜居、功能配套完善、营商环境一流、创新活力迸发的区域新兴增长极。五、 提升企业创新能力加大企业创新投入力度,实施企业壮大和培育工程,促进各类创新要素向企业集聚,让企业真正成为技术创新决策、研发投入、科研组织、成果转化的主体。全面支持企业创新。强化企业创新主体作用,实施高新技术企业倍增行动、大型工业企业研发机构全覆盖行动和上市企业培育行动,打造一批创新生力军。鼓励大型国有企业、军工企业积极开展自主创新,成为创新发展的重要策源地。大力扶持初创企业和中小微企业,实施新一轮科
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