益阳市国家高新技术开发区-年产 600 吨先进碳基复合材料产能建设项目可行性研究报告
思瀚产业研究院    2022-12-06

1、项目概况

为应对市场对于先进碳基复合材料迅速增长的需求，同时缓解整体产能不足的压力，公司计划进一步布局先进碳基复合材料市场，拟通过新增基建工程及配 套设施、购置设备，建设热场复合材料产能建设项目。

项目旨在建成新增产能 600 吨先进碳基复合材料的生产线，进一步巩固公司在先进碳基复合材料领域的 市场领先地位，提升盈利能力。

2、建设内容及投资概算

公司拟在益阳市国家高新技术开发区东部产业园投资 70,131.18 万元，新建一条年产 600 吨先进碳基复合材料的生产线，项目拟新建热处理车间、机加工车间、 附属生产厂房、综合楼、高压配电室、厂区道路、围墙等设施。

3、项目实施进度

本项目的建设周期为 24 个月，2020 年 11 月-2022 年 10 月。

4、项目实施主体及选址

实施主体：湖南金博碳素股份有限公司；

项目选址：益阳市国家高新技术开发区。

5、项目建设可行性

（1）国家及地方发展规划大力支持，为本项目实施提供了坚实的政策基础

本项目产品为先进碳基复合材料，属于国家重点发展的关键战略材料。项目 建设符合《中国制造 2025》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《工业 “四基”发展目录》、《新材料产业发展指南》、《新材料标准领航行动计划 （2018-2020 年）》、《重点新材料首批次应用示范指导目录（2018 年版）》等国家 发展规划。

国家产业政策大力支持，为行业的快速发展创造了良好的产业政策环 境，有利于本次募集资金投资项目的实施。 项目主要选址地点为益阳高新技术产业开发区，为国家级高新区。本项目属 于新材料制造产业，符合益阳高新技术产业开发区的招商引资政策和发展规划。

（2）下游行业发展迅速，市场需求旺盛

公司的先进碳基复合材料及产品现阶段主要应用于单晶拉制炉、多晶铸锭炉 热场系统。单晶拉制炉，多晶铸锭炉用于光伏和半导体晶硅制造，所处产业链情 况如下图所示：

1）光伏产业市场空间广阔，带动先进碳基复合材料行业加速发展

①国内外光伏行业市场情况

在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益 受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。 光伏发电在很多国家已成为清洁、低碳、同时具有价格优势的能源形式。

不仅在欧美日等发达地区，在中东、南美等地区国家也快速兴起。2019 年，全球 光伏新增装机规模达到 120GW，创历史新高。在光伏发电成本持续下降和新兴 市场拉动等有利因素的推动下，全球光伏市场仍将保持快速增长。

据国际能源署（IEA）预测，到 2030 年全球光伏累计装机量有望达到 1,721GW，到 2050 年将进一步增加至 4,670GW，发展潜力巨大。 在产业政策引导和市场需求驱动的双重作用下，我国光伏产业实现了快速发 展，已经成为全国为数不多可参与国际竞争并取得领先优势的产业。

“十二五” 期间年均装机增长率超过 50%，进入“十三五”时期，光伏发电建设速度进一步 加快，年平均装机增长率 75%。2019 年全国新增光伏并网装机容量达到 30.1GW， 累计光伏装机并网容量达到 204.3GW。2019 年，全国光伏发电量 2,243 亿千瓦 时，同比增长 26.4％。

②硅片市场情况

硅料是光伏行业的基础原材料，多晶硅料由石英砂加工的冶金级硅精炼而来， 可以先被铸成硅锭，然后切割成片，加工成多晶硅硅片，也可以熔炉后植入单晶 硅籽晶，拉制为圆柱单晶晶棒，再被切割成片，加工成为单晶硅硅片，用于制造 基于晶体硅的电池组件。随着光伏行业的迅速发展，硅片的需求也不断扩大。 2019 年全国硅片产量为 134.6GW，同比增长 25.7%。

③光伏行业最新发展态势情况

A、单晶硅电池转换效率高于多晶硅电池

在《光伏制造行业规范条件》和“领跑者”计划推动下，各种晶硅电池生产 技术进步迅速，转换效率逐步提升。基于晶体结构差异，单晶硅电池较多晶硅电 池，具有更高的转换效率，市场份额逐步提高。

B、单晶硅未来市场份额高于多晶硅

随着光伏市场的不断发展，高效电池将成为市场主导，单晶硅电池市场份额 逐步增大，2018 年单晶硅片市场份额超过 40%，预计 2019 年将超过 50%。随着 异质结电池、N 型 PERT 电池的应用推广，N 型单晶硅片的市场份额，也将逐年 提高，预计 2025 年单晶硅硅片的市场份额将达 73%。2018-2025 年全国不同类 型硅片出货量占比变化趋势如下：

C、光伏发电成本持续降低，竞争力持续提升

在光伏组件成本大幅降低以及转换效率持续提升的带动下，光伏发电成本不断下降，推动了太阳能光伏的部署步伐。

2010-2018 年，在全球太阳能光伏的主要市场中，公用事业规模太阳能光伏 的安装总成本均取得了较大程度的下降。

随着安装总成本的降低，太阳能光伏发电的度电成本（LCOE）不断下降， 与化石燃料技术相比，逐渐取得竞争优势。目前，部分国家（德国、日本、澳大 利亚、美国）或地区的太阳能光伏发电的度电成本已经低于化石燃料技术，实现 “平价上网”。

随着光伏发电规模化发展和技术快速进步，在我国资源优良、建设成本低、 投资和市场条件好的地区，已基本具备与燃煤标杆上网电价平价的条件，2019 年 1 月，国家发展改革委、国家能源局印发《关于积极推进风电、光伏发电无补 贴平价上网有关工作的通知》，进一步鼓励光伏发电平价上网项目的建设。

根据国家发展改革委能源研究所发布的《中国 2050 年光伏发展展望（2019）》， 2025 年前光伏发电将成为最经济的新增发电技术之一。在光伏电站投资下降、 技术进步带动系统效率提升和光衰降低等驱动下，光伏发电成本也快速下降。到 2025 年，光伏当年新增装机度电成本预计将低于 0.3 元/kWh，在所有发电技术 新增装机中度电成本处于较低水平。

D、光伏发电装机量与渗透率持续快速增长

随着技术的持续进步，光伏发电成本逐渐降低，全球光伏新增安装量不断增 加。根据国际可再生能源机构（IRENA）预测，全球光伏装机量将保持持续高速 增长。

根据国家发展改革委能源研究所发布的《中国 2050 年光伏发展展望（2019）》， 到 2025 年，预计我国光伏总装机规模达到 7.3 亿千瓦时，占全国总装机的 24%， 全年发电量为 8,770 亿千瓦时，占当年全社会用电量的 9%；到 2035 年，预计我 国光伏总装机规模达到 30 亿千瓦时，占全国总装机的 49%，全年发电量为 3.5 万亿千瓦时，占当年全社会用电量的 28%；到 2050 年，预计我国光伏将成为中 国的第一大电源，光伏发电总装机规模达到 50 亿千瓦时，占全国总装机的 59%， 全年发电量约为 6 万亿千瓦时，占当年全社会用电量的 39%。 综上所述，太阳能光伏发电的市场发展空间巨大，公司的市场机遇广阔。

④公司产品在晶硅制造热场中的应用及优势

我国晶硅制造热场材料行业起步较晚，光伏行业发展前期，其单晶拉制炉、 多晶铸锭炉热场系统部件材料主要采用国外进口的高纯、高强等静压石墨。石墨 热场系统产品具有成本高、供货周期长、依赖进口等特点，阻碍了光伏行业降成 本、扩规模的发展进程，特别是随着单晶硅拉制炉的容量快速扩大，其已经从 2011 年左右的 16 英寸~20 英寸（1 英寸=25.4mm）热场快速发展到现在的 26 英 寸和 28 英寸热场，而等静压石墨作为由石墨颗粒压制成型的脆性材料，已经在 安全性方面不能适应大热场的使用要求，在经济性方面也已经落后于碳基复合材料。

随着国内先进碳基复合材料制备技术的发展，先进碳基复合材料成为降低硅 晶体制备成本、提高硅晶体质量的最优选择，正逐步形成在晶硅制造热场系统中 对石墨材料部件的升级换代。

传统单晶炉热场系统材料主要使用高纯、高强等静压石墨材料，但其存在非常明显的缺点：

1）石墨在反复高温热震下易产生裂纹，容易导致部件破损，造 成安全事故；

2）从石墨件中挥发出来的杂质或石墨降解形成的颗粒会污染硅熔 体，影响晶体品质；

3）在制备大直径的产品时，传统石墨热场材料成型困难， 而且纯度要求高，制备成本高昂，制备周期长，交货周期也长，阻碍了我国光伏、 半导体产业的发展。

碳基复合材料热场产品与传统石墨产品比较，具有以下突出优点：

1）性价比高，产品使用寿命长，减少更换部件的次数，从而提高设备的利用率，减少维 护成本；

2）可以做得更薄，从而可以利用现有设备生产直径更大的单晶产品， 节约新设备投资费用；

3）安全性高，在反复高温热震下不易产生裂纹；

4）可设 计性强，大型石墨材料成型困难，而先进碳基复合材料可以实现近净成形，在大直径单晶炉热场系统领域具有明显的优势。 随着光伏行业和半导体行业的产业升级、降成本进程不断推进，预计先进碳 基复合材料将替代石墨材料，成为光伏产业、半导体产业晶硅制造热场系统部件 的主要材料，拥有巨大的市场空间。

2）半导体行业发展迅速，对先进碳基复合材料的需求持续增长

①国内外半导体行业发展情况

半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩模、光刻胶配套化学品等， 2018 年硅片的销售额为 117.08 亿美元，占全球半导体材料行业 36.78%。 中国大陆半导体硅片市场发展趋势与全球市场一致，随着中国半导体制造技 术的不断进步与半导体制造生产线投产，中国大陆半导体硅片销售额从 2016 年的 5 亿美元上升至 2018 年的 9.96 亿美元，年均复合增长率达到 41.1%，步入快 速发展阶段。

②半导体硅片的制备和发展趋势

硅是目前最重要的半导体材料，全球 95%以上的半导体芯片和器件是用硅片 作为基底功能材料而生产出来的，通过对芯层进行光刻、离子注入等手段，可以 制成集成电路和各种半导体器件。 半导体硅片的关键环节如下所示

与光伏行业相比，半导体行业对于单晶硅的纯度要求更高，一般须达到 99.9999999%及以上。因此单晶硅生长环节为硅片生产的关键环节。用于半导体 单晶硅制备的单晶硅生长炉也需满足高纯硅生长的性能标准。 硅片大型化已成为当前发展的主流趋势。我国硅片需求量巨大，行业发展前 景良好。目前国内仅对 8 英寸及以下的硅晶圆制造技术有所掌握，8 英寸以上硅 晶圆的自给率较低，严重依赖进口的局面亟需改变。

③公司产品在半导体硅片制备中的应用及优势

随着国内半导体产业的快速发展，对于大直径、高纯度单晶硅的需求逐渐增 加，其单晶硅生长炉所要求的坩埚、导流筒、加热器、保温筒等直径也不断增大。 先进碳基复合材料与石墨相比，具有诸多性能优势及性价比优势，具体参见“1） 光伏产业市场空间广阔，带动先进碳基复合材料行业加速发展”之“④公司产品 在晶硅制造热场中的应用及优势”。

先进碳基复合材料产品在半导体领域的应用具有广阔的市场前景。

3）先进碳基复合材料在其他领域的应用

①先进碳基复合材料在制动领域的应用

铸铁、粉末冶金材料、碳/碳复合材料及碳/陶复合材料是目前应用于汽车、 高速列车和飞机等交通工具的主要制动材料。

与传统铸铁或粉末冶金材料相比，碳/碳复合材料、碳/陶复合材料的摩擦系 数更高，磨损率低、无热衰减、密度更小，在制动应用领域具有明显的性能优势。 碳/碳复合材料在航空制动中已得到应用，随着其制备技术的提升、制造成 本的降低，碳/碳复合材料、碳/陶复合材料在高速列车和汽车等领域将会得到更 广泛的应用，获取了应用和推广的又一突破口。

②先进碳基复合材料在密封耐磨领域的应用

先进碳基复合材料制备的密封环耐磨性好、耐高温、有自润滑功能、密封性 能好等优点，与金属及合金密封环相比具有明显的性能优势，已经在机械密封耐 磨领域得到了较大程度的推广。 例如，密炼机是现代橡胶工业中不可或缺的设备，主要用于橡胶的塑炼和混 炼，其密封装置主要采用接触式端面密封的原理，设置一对相对转动的密封环。

传统密封环多采用金属材料加工而成，摩擦面上堆焊硬质耐磨合金；此外，在工 作过程中，通过注油孔往两环的摩擦面上注入高压润滑油的方式增加耐磨性。先 进碳基复合材料对金属材料密封环的替代，不仅使橡胶企业节省了润滑油的使用， 还降低了润滑油对橡胶的污染，提高了橡胶的品质。

③先进碳基复合材料在耐腐蚀领域的应用

我国是化工产业大国，化学耐腐蚀是化工产业中的一个关键领域。化工生产 过程中存在或会产生许多腐蚀性的介质，如酸、碱、盐、水、氧等，是产生腐蚀 的最主要原因。 先进碳基复合材料与传统的金属及合金结构材料相比具有优良的耐腐蚀性， 在酸、碱、盐溶液及有机溶剂中呈现化学惰性。

同时，先进碳基复合材料具有耐 高温、比强度大等特点，是替代金属及合金耐腐蚀材料的最佳选择。随着先进碳 基复合材料在化工行业的推广应用，先进碳基复合材料具有较为广阔的市场空间。

（3）公司研发实力雄厚，可以保障项目的顺利实施

公司主要从事先进碳基复合材料及产品的研发、生产和销售，现阶段聚焦于 碳/碳复合材料及产品，主要应用于光伏行业的晶硅制造热场系统，致力于为客 户提供性能卓越、性价比高的先进碳基复合材料产品和全套解决方案。

公司设立以来，依靠自主研发，在先进碳基复合材料生产制备低成本化、产品品种多样化 和装备设计自主化等方面取得重大突破，掌握了先进碳基复合材料低成本制备核 心技术并实现了产业化。

公司的技术储备与研发实力将为本项目的实施提供保障。同时，本项目的顺 利实施将使公司快速增加先进碳基复合材料产能，加快公司在该领域扩大市场份 额，优化公司的业务结构，有利于提升公司在该领域的市场地位及综合竞争力。

此报告为正式报告摘取部分。需编制政府立项、银行贷款、投资决策等用途可行性研究报告咨询思瀚产业研究院。

来源：思瀚产业研究院 华发实业