年产50000公里新型电缆用碳纤维复合芯项目

1、吉林经济技术开发区碳纤维产业园年产50000公里新型电缆用碳纤维复合芯材项目项目建议书吉林省纺织设计研究院2012年1月目 录一、项目概况1二、项目市场分析及建设必要性12.1市场分析22.2项目建设必要性6三、建设规模和产品方案83.1建设规模83.2产品方案8四、厂址选址及建设条件9五、技术方案、设备方案和工程方案105.1技术方案105.2设备方案125.3工程方案：14六、主要原材料、能源消耗及供应156.1主要原材料156.2能源消耗15七、组织机构与人力资源配置16八、项目建设总投资框算168.1总投资168.2资金筹措16九、经济评价169.1基础数据169.2经济效益指标16十

2、、项目建设进度18十一、经济效益和社会效益分析19一、项目概况1.1项目名称：年产50000公里新型电缆用碳纤维复合芯材项目1.2建设性质：新建1.3建设地点：吉林经济技术开发区碳纤维产业园1.4建设起止时间：2012年4月2013年6月1.5建设主要内容：购置土地30000平方米，建设生产厂房及辅助厂房12000平方米，购进先进的连续拉挤成型设备60套，形成年产50000公里新型电缆用碳纤维复合芯材的生产规模。1.6项目总投资：本项目总投资为35343万元，其中：建设投资25758万元，流动资金10000万元。1.7主要经济指标（1）年销售收入 74004万元（2）总成本费用 51867.0

3、5万元（3）产品销售税金及附加 607.01万元（4）利润总额 16471.45万元（5）所得税 4640.4万元（6）净利润 11831.05万元（7）投资回收期 6.08年（8）财务内部收益率 20.99%（9）盈亏平衡点 39.13%二、项目市场分析及建设必要性2.1市场分析现代经济的飞速发展加速了电力工业的发展，也大大推动了输电线路的技术进步。架空输电导线作为输送电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。为了安全可靠地多送电力，各国有关科技工作者一直不断地努力寻求理想的架空导电线路用导线，以取代传统的各种导线。目前,作为输送电力主体的架空输电电缆的技术革新已取得显著成效。早在20世纪

4、90年代,日本就开始用碳纤维复合材料代替钢芯来研发新一代电缆。这种新型电缆具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、输送电容量大、线损小、弛度低和热膨胀系数小等一系列优异性能,从而引起各国的极大关注。之后,美国研制碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞电缆（ACCC），获得成功,使其成为当今典型的新一代电缆,是传统钢芯铝绞电缆的更新换代产品。ACCC碳纤维复合芯导线系列主要优点是：1、强度为普通导线的2倍。普通钢丝的抗拉强度为1240Mpa，而ACCC导线的碳纤维混合固化芯棒，抗拉强度约为2399MPa是前者的两倍。试验表明,破断力提高了 30 %，ACCC强度高,承载外力主要由碳纤维复合芯来承担,铝绞线几乎不

5、受拉力,可提高使用寿命。2、导电率高，载流量大。相同直径ACCC比常规 ACSR载流量提高 29 %左右。这是基于以下几个原因:碳纤维复合芯强度高于钢芯 ,因而芯棒直径比钢芯细 ,容纳铝线多 ,导电截面积大;ACCC 的铝线为梯形截面 ,而 ACSR为圆形截面 ,前者易紧凑密排(参看图 1) ;ACCC外层铝线可采用导电率为 63 %的 JACS 软铝线 ,与硬铝线61 %的 IACS相比 ,导电率可大大提高。同时由于ACCC导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失约6%。3、线路损耗小。碳纤维复合材料是一种非磁性材料 ,当导线通过

6、交流电时不会产生磁滞损耗和涡流损耗 ,呈现出更小的交流电阻。一般来说,可减少输电损耗 6 %左右。同时由于 ACCC采用梯形铝线 ,使其外表比 ACSR 的圆形铝线更加光滑 ,提高了表面粗糙系数 ,从而提高了导线的电晕起始电压 ,减少了电晕损失。4、低弧垂，降低2倍以上垂度。ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。5、重量轻10-20%:碳纤维复合芯导线的比重约为钢的1/4，在相同的外径下,ACCC的铝截面积为常规ACSR导线的1.29倍。ACCC导线单位长度重量比常规ACSR导

7、线轻10-20%，显示了ACCC导线重量轻的优点，因此 ,架空电缆的杆塔跨距可增长 ,减少塔杆数约为 16 %左右 ,同时减少占地面积。6、耐腐蚀，使用寿命高于普通导线的2倍。碳纤维复合材料与环境亲和(见图2)，同时避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，有效地延缓导线的老化，使用寿命高于普通导线的2倍。7、同样容量线路投资成本低于普通导线。由于ACCC碳纤维复合导线倍容量运行，而且抗拉强度高、弛度小、重量轻等特点，可使杆、塔之间的跨距增大，高度降低，同样容量线路成本比普通导线低。8、节约一半铝材的消耗。按每年电力电路200万吨铝用量计算，能节约铝材近100万吨。从保护环境、改善人

8、类生态环境方面来说，具有划时代的意义。9、在冬季天气恶劣时，部分地区受冰冻灾害影响严重，ACCC碳纤维复合导线抗舞动、抗覆冰、重量轻、强度高、弧垂小、载流量大等优良性能在最近冰雪灾害中该导线的表现则更为出色。据CTC公司报道，该公司在2005年出售了3500公里长的ACCC产品。犹他州电力系统于2006年在盐湖城开始在其约1011Kg的电网中投入试用。据CTC估计，市场对该产品的需求量每年超过60美元。我国是个缺电的国家，输电线路已不堪承受传输容量快速扩容的需求，由于过负荷造成的停电、断电故障频频发生，电力传输成为电力工业发展的“瓶颈”，针对电网中部分输电线路输送能力不足，部分老旧线路技术改造

9、困难的情况下，我国为有效利用目前电网的输电线路，开始考虑应用新型碳纤维复合芯导线（ACCC），以提高电网的输送能力。ACCC碳纤维复合导线是目前全世界电力输变电系统理想的取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线及进口殷刚导线的新产品，在国内的开发是继04年美国商业应用以后，第二个开发应用该技术的国家。通过ACCC碳纤维复合导线的应用，实现了电力传输的节能、环保与安全。国内建设或正在建设的ACCC碳纤维复合导线项目有：远东控股集团有限公司2006年1月注册成远东复合材料有限公司,与美国CTC公司合作推出的碳纤维电缆在全国40余条输电线路挂网运行。河北硅谷化公司投资5.8亿元建立研发和生产基

10、地，其中3.8亿元建立ACCC生产线。2007年5月4日,浙江宁波送变电建设公司员工开始对220KV河慈、河溪线两回导线实施增容“手术”,总长35kg的普通钢芯铝绞线替换成美国CTC公司生产的ACCC电缆,这种电缆在浙江省内是首次采用。改造后,两条线路共增容30万kVA。对慈溪地区迎峰度夏期间减少拉限电起了重要作用。天津电网已于2009年在220KV线路中探索使用ACCC,取得明显效果,并将在今后的电网建设改造中创新推广应用。目前,天津景卫220KV线路碳纤维复合芯铝绞线总长度11.26km,试运行一年以来安全稳定。此次景卫220KV线路更换碳纤维复合芯铝绞线,整体投资低于新建同等容量常规线路

11、投资约30%;而且输变电工程的电力线路投入一条线路可获二条线路的运行价值,减少新建线路一半的占用面积,节约了可观的土地资源。2009年8月28日,110KV太康高朗(谢安)输变电工程碳纤维复合芯铝绞线两个孤立档顺利通过验收投产。这是碳纤维复合芯铝绞线在河南省110KV输电线路上首次使用,它的成功投产将对今后高压电力输电线路上使用碳纤维复合芯铝绞线提供有价值的运行数据,对当地电力输电输送能力的提高起到积极的推动作用。我国购买国外碳纤维复合芯铝绞电缆已在许多电网中开始试用。与此同时，国内研发这种新型电缆也正在进行。新型电缆价格是传统产品的35倍，需投入较多的资金，因此建设成本是目前ACCC导线推广

12、应用的主要制约因素。随着碳纤维质量的提高、产量扩大价格下降，有利于ACCC电缆的推广使用。无疑ACCC电缆将随着我国碳纤维工业的蓬勃发展，必将有良好的应用前景。十二五期间国家电网、南方电网、蒙西电网每年需求架空导线约100万公里，在规划的线路中主要包括：高压电网新建、超高压电网新建、特高压电网新建、现有老城网改造、现有电网扩容、农网改造、煤网改造等。预计满足现有电网需求的碳纤维复合芯导线用量将达到每年40-50万公里，以“十二五”末完成每年用量达到20万公里，可每年节约40-50万吨铝，节约土地数万亩，降低输电损耗、节约电力数亿度，可有效带动国产碳纤维行业的发展。2.2项目建设必要性高性能纤维

13、增强复合材料主要主要包括由高性能纤维作为增强体所制备、具备轻质高强特性的一类新材料。高性能纤维增强复合材料是保障国家安全发展、节能减排和清洁低碳发展的关键材料，具有节约能源和环境友好的特征，成为解决我们面临的国防、能源、交通运输等领域重大问题的战略性材料之一。高性能纤维增强复合材料技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家国防建设、能源利用和环境保护的水平。目前世界碳纤维产业发展的实践表明，碳纤维及复合材料的研发和生产水平已经成为一个国家综合势力的重要标志。本项目的建设，有利于碳纤维产业的发展，其地位和作用主要体现在以下几个方面。（1）符合国家科技发展规划的总体要求新材料技术和新材料产业是国

14、家中长期科技发展规划的重要内容，国家中长期科技发展规划明确提出了“重点研究开发满足国民经济基础产业需要的高性能复合材料”，实现“材料技术向材料结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化发展”。碳纤维及复合材料比较充分地体现出国家发展新材料技术的“四化”要求。国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定中明确提出提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平。碳纤维及复合材料的研究与深度开发，将会使碳纤维及复合材料产业成为吉林甚至中国的具有自主知识产权的科技含量高、市场前景好、辐射带动作用强的高新技术产业。（2）改造提升传统产业，促进工业基地振

15、兴。由于碳纤维及其复合材料优异的综合性能及高附加值，其被称作二十一世纪的“黑色黄金”，其在现代工业方面的应用非常广泛。东北老工业基地振兴的目标是建设新型产业基地，材料工业是国家确定振兴老工业基地的两个重点产业之一。发展碳纤维产业，可以培育吉林地区的新兴产业，成为吉林市材料工业的一个新的增长点。同时，广泛应用碳纤维开发系列复合材料，对东北地区的机械加工、航天航空、船舶和汽车工业具有极强的改造提升功能。（3）节能环保，促进资源节约型、环境友好型产业发展。碳纤维及其复合材料，是一种可再生能源。碳纤维产业属于节能低耗、高效环保的知识密集型产业，既可以节省大量不可再生能源，又不会对环境造成污染。在电力传

16、输领域，运用碳纤维复合芯制成的架空导线具有导电率高、载流量大、重量轻等特点，即可减少传输中的电力损耗，又可减少20%的塔杆，节省用地，同时还可以节省大量的铝，降低不可再生能源的消耗。三、建设规模和产品方案3.1建设规模购置土地30000平方米，建设生产厂房及辅助厂房12000平方米，购进先进的连续拉挤成型设备60套，形成年产50000公里新型电缆用碳纤维复合芯材的生产规模。3.2产品方案产品方案一览表序号名称直径（mm）产量（公里）占比（%）1碳纤维复合芯材7（5-10）50000100总计50000100四、厂址选址及建设条件本项目建设于吉林市经济技术开发区，地域情况优异。项目所在地理位置坐

17、标为东经126°30，北纬43°58。经开区位于吉林市区西北方向约20公里，距长春市88公里。经开区通过吉长北线及松花江路与吉林市中心城区相通，通过长吉高速、长图、沈吉、舒棋铁路与外部联系。区域内主要交通干道有两条，一条为九站至吉林机场的公路，另一条为九站至现有工厂的道路，其他道路网正在形成。国家干线铁路吉长线、九江线从开发区通过。吉林碳纤维高新技术产业化基地经科技部评审，被正式认定为国家级高新技术产业化基地。基地拥有骨干企业6家，在建项目11项，计划总投资40多亿元，已完成投资13亿元。区内已建成吉林碳谷碳纤维公司、中钢江城碳纤维公司、吉林市吉研高科技纤维公司、吉林市合润

18、公司等一批碳纤维研发生产企业，形成上下游配套的碳纤维产业链。在开发区兴办生产企业，按国家、省、市规定的收费项目最低标准执行，办理各种证照低成本收取工本费；水、电、汽等费用执行吉林地区最低价格。经开区在打造新材料研发及生产基地方面，以建设高附加值的特种纤维产业基地为目标，巩固和发展碳纤维产业的原料、技术及科研优势，正在大力推进碳纤维精深加工产品开发和生产，发展聚酰亚胺纤维等特种纤维；发展竹纤维、麻纤维等纺织新材料。经开区以龙谷物流中心为龙头，面向全市生产服务业需求，建设完成了大宗商品运输中转基地、物流集散中心、现代化仓储等现代物流服务体系。经开区内已基本形成了立足吉林、服务长吉图、辐射东北、对接

19、东北亚的国际采购和国际配送中心园区现有的水、电、气及其它辅助设施可以满足本项目的需要，项目选址适宜。五、技术方案、设备方案和工程方案5.1技术方案国外先进技术：20世纪90年代,日本学者采用碳纤维和热固性树脂构成的复合材料芯线代替钢芯,先后开发了碳纤维芯铝绞线(ACFR)和耐热碳纤维芯铝合金绞线(TACFR)。TACFR的抗拉强度远远超过传统的钢芯铝绞线(ACSR),复合材料芯线的抗拉强度保持90%时的连续许容温度和短时许容温度分别可达128和l93,耐腐蚀性良好,弛度特性良好。并且考虑到旧线路改造的需要,复合芯导线的结构、外径和强度均与普通ACSR相同,架线施工中不需要特殊的器具和方法,金具

20、等附件也采用常规件,仅在形状设计上有所改变以适应热导线的高温。目前,日本开发的这两种碳纤维复合芯导线在工程中已经应用。美国新型复合材料合成芯导线开发研究较为成功的是CTC公司，2001年公司制造出CRAC121,CRAC和CRACTelePow er等3种型号的样品。上述3种导线均做了常现的型式试验,但尚未进行实际的现场试验。2003年CTC又推出了型号为ACCC的复合材料芯导线,其芯线是以聚酰胺耐火处理、碳化而成的碳纤维为中性层,以玻璃纤维及高强度、高韧性配方的环氧树脂包覆制成的单根芯棒,外层与邻外层组线股为梯形截面。ACCC导线的结构型式更有利于提高直线管、耐张线夹与导线的压接强度。其次,

21、由于芯棒的外表面为绝缘体的玻璃纤维层,芯棒与铝股之间不存在接触电位差,保护铝导体免受电腐蚀。另外,这种导线的外层为梯形截面形成的外表面远比传统的ACSR钢芯铝绞线表面光滑,有利于提高导线的电晕起始电压,减少电晕损失。这种导线已完成各种型式试验,包括机械全性能、应力应变曲线、蠕变、线膨胀系数、载流量、自阻尼特性等,试验表明具有良好的机械和电气特性,特别是验证了高温条件下的低弛度特性。目前CTC公司生产的ACCC绞线已投入商业运行并取得了相当的应用业绩。本项目主要采用美国技术生产ACCC碳纤维复合芯导线。碳纤维复合芯铝绞电缆的制造技术主要采用连续拉挤法。核心技术是芯棒的制造，关键材料是高温韧性环氧

22、树脂。所用碳纤维的拉伸强度高和断裂伸长大，采用T700S为芯棒提供韧性和耐冲击性能；玻璃纤维采用耐碱的E型（E-GF），E-GF为绝缘体，为芯棒提供绝缘体。所用环氧树脂为高温型的韧性树脂，其固化温度高达260（500），具有特殊的耐热结构，同时需要增韧改性，使所制芯棒具有韧性。拉挤成型工艺关键技术：碳纤维复合电缆芯的制备工艺采用拉挤成型。复合材料拉挤制品具有许多优点，如力学性能好、耐腐蚀、尺寸稳定、热导率低、绝缘性能好、耐老化等，是目前复合材料生产中自动化程度较高的连续成型工艺。拉挤成型重要的工艺参数包括温度、压力、拉挤速度、牵引力和树脂固化反应等。拉挤成型的工作流程是在牵引机的拉力下，连续的

23、碳纤维在树脂基体中浸渍，预成型后通过加热的模具，热量传递至液态的树脂碳纤维复合体系，交联反应开始发生，树脂从复合材料的周边向中心固化。树脂固化后体积收缩，使得复合材料与模具分开，经过脱模、后固化、冷却等流程，最终由收线机进行收卷。工艺流程见下图。工艺流程：工艺流程描述：将碳纤维筒放在整理架上，单向（0。）集束，包覆玻璃纤维，浸渍环氧树脂胶液，通过钢制模口，以控制直径，然后通过固化炉，固化成型。5.2设备方案本项目需购置连续拉齐成型设备60套，每套设备由原材料纱架部分、浸胶部分、模具加热控制部分、牵引夹持部分、后固化部分、收卷部分组成，设备主要技术参数如下：浸胶部分双层不锈钢结构胶槽，容积5升，

24、槽内配备浸胶控制机构，抛光镀硬铬，确保不损伤纤维。模具加热控制部分（1）加热装置采用上下两块加热板整体加热，加热分三区控制温度；（2）加热装置后端配有拉力浮动检测装置，可实时在线检测并显示拉力值；（3）控制柜具有密封防尘功能。引夹持部分（1）牵引速度：0.1 /分；（2）牵引力：2000kg；（3）牵引驱动：变频电机+变频器；（4）夹持块：优质聚氨酯胶块；（5）夹持窗口最大截面尺寸：100mm×50mm (宽×高)；（6）有效牵引长度: 2000mm；（7）配有长度自动检测装置，并动态显示，其最大测量长度为5000m( 精度1000m±100mm)。固化部分（1）

25、位于加热装置与电控箱之间，分两区控温；（2）控温范围：室温50±2。收卷部分（1）收卷驱动：力矩电机；（2）最大收卷力：30kg；（3）收卷机构尾部移动行程：400mm800mm；（4）收卷盘规格：外径2100mm，内径1000mm，宽400mm800mm；（5）收卷盘重量（含制品）：1300kg；（6）收卷盘拆装：吊车及手动结合；（7）配备收卷盘拆装用龙门式吊车（手动）；（8）配备自动排线机构，排线步距分別为（单位：mm/转）: 10、15、20、25、30、35。其它：配备预成型导纱板一套。5.3工程方案：本项目建设综合厂房一座，面积12000平方米（轻钢结构）。六、主要原材料、

26、能源消耗及供应6.1主要原材料主要原材料年消耗一览表序号原料名称需求量（吨）来源1碳纤维（T700S）1286国外2玻璃纤维1286国内3高温韧性环氧树脂1158国内3730碳纤维（T700）由国外采购，其它材料国内市场采购。6.2能源消耗公用工程消耗序号项目需求量备注1水6000立方米2电2000万度3采暖12000平方米园区现有的水、电、气及其它辅助设施可以满足本项目的需要，七、组织机构与人力资源配置本着高效原则，根据生产工序和管理实际需要合理安排工作人员，本项目定员为480人，根据产品的生产特点，生产车间为全年连续生产，实行三班制，每班工作8小时。年有效工作日300天。八、项目建设总投资框算8.1总投资本项目总投资为35343万元，其中：建设投资25758万元，流动资金10000万元。8.2资金筹措项目资金全部为自筹。九、经济评价9.1基础数据（1）项目建设期为1.5年，第2年投产，投产第3年达到设计能100%。（2）增值税率17%，所得税率25%。（3）设备折旧年限15年（4）无形与递延资产10年摊销。9.2经济效益指标（1）年销售收入 74004万元（2）