Анализ на цялата индустриална верига на EVA/POE

Предговор

В последните години, с бързото развитие на фотоволтаичната индустрия, търсенето на суровини за фотоволтаични филмови частици (EVA/POE) е нараснало бързо. Търсенето на машини за екструзия на пластмаси в Китай също се увеличава. Според статистиката, почти цялата глобална производствена капацитет за филми е концентрирана в Китай. В същото време EVA и POE са основните материали за опаковане, а Китай все още зависи силно от внос. През 2021 г. зависимостта на страната ни от вноса на EVA ще продължи да надвишава 50%, а чуждестранните производители ще монополизират POE. Вносът, бързото разширяване на търсенето по веригата и ниската степен на местно производство са осигурили широк пазарен простор за развитието на материалите EVA и POE.

Видове фотоволтаични филми и сравнение

Китайската фотоволтаична индустрия започна рано, има висока степен на развитие и висок производствен капацитет в много звена на веригата. Тя се превърна в двигател и водещ фактор за развитието на глобалната фотоволтаична индустрия, особено в индустрията за фотоволтаични филми. След преструктурирането на индустрията чуждестранните предприятия се изтеглиха от пазара. Според годишните данни на Foster, около 90% от производствените разходи на предприятията за фотоволтаични филми са разходи за директни суровини.

EVA/POE, суровината за машините за екструзия на пластмаси в Китай, също е основната суровина за фотоволтаичните филми, а степента на локализация е ниска. Към 2021 г. производственият капацитет на EVA в Китай ще достигне 1,772 милиона тона, което представлява 27% от световния общ капацитет; докато глобалният производствен капацитет на POE/POP надхвърля 1 милион тона поради процеса на полимеризация, металоценовите катализатори, α-олефините и други звена. Има високи технически бариери, производственият капацитет на POE е главно в ръцете на Dow, Mitsui, LG и други компании, а Китай все още не е реализирал мащабното промишлено приложение на POE.

Има четири основни типа фотоволтаични филми на пазара: china plastic extrusion machine прозрачен EVA филм, бял EVA филм, POE филм и коекструдиран EPE филм. Прозрачният EVA филм се е превърнал в основен материал за опаковане на текущия пазар благодарение на предимствата си в цената и обработката, като заема около 52%; белият филм EVA е с добавка на определено количество титаниев диоксид и други бели пълнители към EVA смолата, за да се подобри вторичното осветление. Отразителността се използва главно за задното опаковане на моно- и двойностъклени модули. Когато се използва бял EVA вместо прозрачен EVA, мощността на двойностъклени модули може да достигне 7-10W, а мощността на моностъклени модули – 1-3W.

Машините за екструзия на пластмаси в Китай: POE филмът е основен опаковъчен материал за двойностъклени модули благодарение на уникалните си анти-PID свойства, високо съпротивление и трудност за хидролиза; коекструзионният процес прави EPE филм от екструзия на EVA и POE смоли; той има както отличните обработващи качества на EVA, така и добрите анти-PID свойства и устойчивост на водни пари на POE. Според прогнозата на CPIA, делът на пазара на прозрачния EVA и белия EVA филм ще намалее през следващите няколко години, а делът на EPE филма значително ще се увеличи. Търсенето на машини за екструзия на пластмаси в Китай също ще се увеличи значително.

Състояние и перспективи на пазара на EVA

EVA е в средното и долното течение на химическата верига, а директните суровини са етилен и винил ацетат. С бързото разширяване на производствения капацитет на EVA, търсенето на винил ацетат на база етилен е нараснало значително. За разлика от това, винил ацетат на база етилен не е разширен ефективно през последните пет години. Противоречието между предлагане и търсене е станало все по-осезаемо.

Машините за екструзия на пластмаси в Китай имат четири производствени процеса: полимеризация в разтвор, полимеризация в емулсия, суспензионна полимеризация и високо налягане, масова непрекъсната полимеризация. Сегашното промишлено производство е метод на високо налягане, масова непрекъсната полимеризация, който може да се раздели на тръбен или казанен метод. Тръбната технология на Basel и автоклавната технология на ExxonMobil са сега основни за производството на фотоволтаични материали. Тръбният метод на Basel е оборудван с импулсен клапан, който може да изплаква вътрешната стена на реактора по време на реакционния процес, да намали адхезията на полимера и да намали кристализацията. Образуването на точки може да се осъществява устойчиво и във висок процент, произвеждайки фотоволтаични материали. Казанният метод не е оборудван с импулсен клапан. При свръхвисоко налягане EVA се разтваря в етилен и VA и се утаява по стената на тръбата при охлаждане, което води до залепване по стената. Казанният метод изисква често почистване на реактора при производството на фотоволтаични материали, а делът на фотоволтаичните материали е относително нисък.

Машините за екструзия на пластмаси в Китай: според съдържанието на VA, EVA може да се раздели на три категории: EVA смола (съдържание на VA от 5%-40%), EVA еластомер (съдържание на VA от 40%-70%) и EVA емулсия (съдържание на VA от 70%-95%); всички по-долу обсъждани са EVA смоли.

Според статистиката на IHS, през 2021 г. глобалният производствен капацитет на EVA ще бъде 6,5 милиона тона, а трите региона Североизточна Азия, Северна Америка и Западна Европа ще заемат 88%. Южна Корея – 1,18 милиона тона (заема 18%), Япония – 640 000 тона (заема 10%), Китайски Тайван – 510 000 тона (заема 8%)

От 2017 до 2020 г. темпът на растеж на глобалния производствен капацитет на EVA е сравнително бавен. През 2021 г., задвижван от целите за достигане на върха на въглерода и въглеродната неутралност, глобалната фотоволтаична индустрия навлезе в нов етап на развитие, а EVA също откри нови възможности за развитие. През 2021 г. новият глобален производствен капацитет на EVA достигна 1,1 милиона тона, от които новият капацитет на Китай е 800 000 тона, а на Южна Корея – 300 000 тона. През следващите няколко години новият глобален производствен капацитет ще остане главно в ръцете на китайските производители. Според нашите оценки, от 2022 до 2024 г. новият глобален производствен капацитет на EVA се очаква да достигне 1,08 милиона тона, със средногодишен темп на растеж от 5,3%.

Производственият капацитет на EVA на машините за екструзия на пластмаси в Китай е разпределен главно в крайбрежните и вътрешните въглищни химически бази. Производственият капацитет на EVA в Източна Китай заема цели 66%, докато в Северен и Северозападен Китай той заема съответно 17% и 17%. Земята заема 90% от общото местно потребление, а разликата между двете места е забележима. Поради бързото разширяване на компаниите за филми и кабели в Източна Китай, потреблението на фотоволтаични материали и кабелни материали заема по-висок дял. В областта на материалите основното е потреблението на пяна и топлоусвоива лепило.

През последните години, с мащабното рафиниране и развитието на производството на олефини от въглища, частните предприятия един след друг се включиха в пътя на EVA, а основната част от предлагането се диверсифицира. Формира се трипръстената ситуация на държавни, смесени и частни предприятия.

В момента само три компании в Китай могат да произвеждат прозрачна EVA с качество за фотоволтаични приложения. От 2021 до 2022 г., въпреки че много комплекти оборудване ще бъдат пуснати в производство, не е имало значително увеличение на фотоволтаичните материали, а текущото предлагане остава ограничено. С основни източници като Sailbond, Lianhong, Formosa Plastics и зарубежни доставчици, всички сегашни устройства, способни да произвеждат фотоволтаични материали, са в пълно производство, а трансформацията на други устройства във фотоволтаични материали е сложна и вискозитетът е висок. Дългосрочното производство може да блокира тръбопроводите, а старите устройства ще бъдат преобразувани към производство на фотоволтаични материали. Фотоволтаичните материали трябва често да се спират, за да се почисти тръбопроводът. Що се отнася до нов капацитет за производство: Sinochem Quanzhou, Yangzi Petrochemical и Yanchang Yulin все още не са произвеждали фотоволтаични материали; през 2022 г. увеличението на фотоволтаичните материали ще дойде главно от заводите на Zhejiang Petrochemical и LG – скоро ще бъде предаден Dushanzi с 200 000 тона EVA, който се очаква да бъде пуснат в експлоатация на 9.30.

В дългосрочен план Китай EVA все още има множество планове за нов капацитет за производство, но ако започне да произвежда фотоволтаични материали, все пак ще му трябва дълъг период за производство: периодът за изграждане на проекта е около три години; след началото на производството ще отнеме 0,5-1 година, за да се произведе първо LDPE и след това да се премине към производство на EVA; след стабилно производство на качествени продукти, производителите на долни филми се нуждаят от 3-6 месеца за пробно производство – целият проектен цикъл отнема около четири години, а не всички фотоволтаични материали могат да се произвеждат – горният лимит на добив на тубуларни фотоволтаични материали е 80%-100 %, а горният лимит на покривния метод за фотоволтаични материали е 10%-30%.

Междурегионалната търговия с EVA продукти не е активна и се основава главно на вътрешнорегионално движение. Североизточна Азия е основният търговски хъб в света и има много търговски обмен с ключови региони. През 2018 г. общият глобален междурегионален търговски обем бил 850 000 тона. Северна Америка, Североизточна Азия и Западна Европа са нетни износители на EVA, от които САЩ имат нетен износ от 90 000 тона, Североизточна Азия – 88 000 тона, а Западна Европа – 90 000 тона – основни вносители на EVA. Североизточна Азия има активна търговия, а Китай е най-големият вносител в света. В момента производственият капацитет на EVA в Китай е недостатъчен и страната зависи силно от вноса. През последните пет години зависимостта от внос е поддържана над 50%. През 2021 г. вноса на EVA в Китай ще достигне 1 116 700 тона; трите места представляват 70% от китайския внос.

Благодарение на бързото развитие на фотоволтаичната и други индустрии, потреблението на EVA в Китай е нараснало бързо. През 2021 г. потреблението на EVA в Китай ще достигне 2,053 милиона тона, със среден темп на растеж от 9,52% през последните пет години. EVA се използва широко, главно във фотоволтаични, текстилни обувки, електрически и други области; структурата на долно потребление: фотоволтаични материали – 37%, материали за пяна – 28%, кабелни материали – 17%, топлоустойчиви лепила – 7%, покрития – 7%, земеделски филми – 1%. Като най-голям потребител долу, фотоволтаичните материали все още се очаква да се разширяват в бъдеще.

Според прогнозата на CPIA за глобалния инсталиран капацитет на фотоволтаични системи, комбинирана с тенденцията за изменение на дела на филмовите материали, се изчислява бъдещото търсене на EVA. В средния случай:

1. От гледна точка на данните за инсталиран капацитет, темпът на растеж на глобалните фотоволтаични инсталации ще достигне максимум в периода 2021-2023 г., след което темпът на растеж ще намалее относително.

2. При средните условия увеличението на търсенето на EVA смола ще достигне 240 000 тона (2021 г.), 210 000 тона (2022 г.), 150 000 тона (2023 г.) и 100 000 тона (2024 г.). Що се отнася до производствения капацитет на фотоволтаични материали, през 2022 г. фотоволтаичните материали все още ще бъдат в недостиг, а просперитетът се очаква да продължи.

3. С ускоряването на местното производство на EVA, степента на самодостатъчност на EVA постепенно ще се повишава, но все още ще запази висока зависимост от вноса.

Състояние и перспективи на пазара на POE Състояние и перспективи на пазара на POE

Суровината POE за китайската машина за екструзия на пластмаси, полиолефинов еластомер, е вид полиолефинов материал, който се съединява чрез сополимеризация на етилен и пропилен или други α-олефини (като 1-бутен, 1-хексен, 1-октен и др.). В сравнение с полиолефиновите пластмаси, съдържанието на комономери в молекулната верига е по-високо, а плътността е по-ниска. Полиолефиновите еластомери включват главно етилен-пропиленови сополимери и етилен/α-олефинови сополимери, като етилен-пропиленовите сополимерни еластомери включват два вида етилен-пропиленов каучук (EPM) и етилен-пропилен-пропиленов каучук (EPDM). Етилен/α-олефиновите сополимерни еластомери включват главно етилен/α-олефинов случайни сополимер (POE) и етилен/α-олефинов блоков сополимер (OBC).

Благодарение на уникалната си молекулна структура, POE има добри реологични свойства, механични свойства, анти-УВ свойства, добра устойчивост при ниски температури и добра сродност с полиолефините. Широко се използва в областите на модификация и приготовление на филми.

От гледна точка на крайните приложения, китайският пазар се доминира от автомобилната индустрия, като потреблението възлиза на 68%, модификацията на полимери – 19%, жици и кабели – 9% и други области – около 4%. Моята страна разчита на внос за POE, а потребителският пазар все още трябва да се развива, което може да замести част от каучуките и пластмасите в бъдеще.

Чуждестранни компании монополизират глобалния производствен капацитет на POE, а Китай все още не е постигнал индустриално приложение. Общият глобален производствен капацитет на POE/POP надвишава 1 милион тона на година, Dow Dow е лидер в сферата на POE и неговият производствен капацитет заема най-голяма част; има повече от 20 разновидности на марки; топлинният индекс е широко разпределен – от 1 до 30 г/10 мин.; силна развитийска способност и отлични качества на продуктите. Exxon е първата компания в света, която осъществява индустриално производство на POE, с производствен капацитет от 170 000 тона на година. Освен това Mitsui, LG, SK и други компании също са разработили свои катализаторни системи, заемайки място на пазара на POE и високо концентрираната индустрия на POE.

В момента няколко местни компании са работили върху технологията на POE. Сред тях Wanhua Chemical е постигнала най-бърз напредък и е завършила пилотния тест. Очаква се заводът за POE с капацитет 200 000 тона да бъде пуснат в експлоатация през 2024 г. Освен това Maoming Petrochemical, Sierbang, Satellite Petrochemical и Huizhou All engineering projects са предложили да планират POE или вече са в пилотна фаза, и се очаква процесът на локализация на POE да се ускори.

Сравнение на характеристиките на EVA и POE

Във фотоволтаичните приложения EVA и POE имат своите предимства и недостатъци. EVA е с ниска цена, лесна за обработка, устойчива на съхранение, бърза в съединяването и има добра адхезия със стъкло и задни плоскости; предимствата на POE са главно в добрите материали и анти-PID характеристики. Отлична устойчивост, висока скорост на бариера за водна пара, устойчивост при ниски температури и против жълтеник.

Основният недостатък на EVA е, че винил ацетатът лесно се хидролизира при светлина, кислород и влажна и топла среда, образувайки оцетна киселина, която ерозира повърхността на клетката, лентата и др., а също така реагира с Na в стъклото, което може да генерира голямо количество свободно движими Na йони, причиняващи намаляване на мощността; същевременно EVA е склонна към жълтеник в светлина и топла среда, което влияе на пропускливостта на светлината и причинява общо загуба на мощност на модула.

Недостатъкът на POE е: че POE има ниска полярност и полярният помощен разтворител се утаява на повърхността на филма по време на обработката му, което води до гладка повърхност и лесно преместване; трудността при обработка е твърде значителна, а устните на филма лесно се закачат; общата цена на частиците POE е по-висока от тази на EVA. Скъпо е. Обикновено се смята, че в следващите няколко години делът на приложението на частиците POE във филмовите частици ще се увеличи, главно поради следните фактори:

1. Клетка тип N: текущият коефициент на фотоелектрическа преобразуване на клетките тип P е близо до горната граница от 24,5%, докато горната граница на коефициента на преобразуване на клетките тип N е по-висока; допираният комплекс бор-кислород в силициевия вафел на клетките тип P ще причини ускоряване на потенциалния разпад, клетки тип N, допирани със скала, с добро противоползващо действие. Ефектът PID на клетките тип N е по-чувствителен към повърхността, приемаща светлина, и модулът тип N със значително намаление на PID също ще причини необратимо увреждане след възстановяване на светлината. Затова изборът на POE филм за опаковане може да намали общия процент на преминаване на водни пари през модула и да удължи живота му. Затова насърчаването на клетките тип N може да увеличи количеството на POE.

2. Голяма мощност на батерии: През последните години мощността на различните видове батерийни компоненти е значително подобрена, топлоизлъчването се е увеличило и температурата ще окаже по-значително влияние върху електрическите свойства на батерията, като пиковата мощност и напрежението при открита верига. Изискванията към електрическите характеристики ще бъдат по-високи.

3. Изтъняване на покривното стъкло и увеличаване на двойните стъклени компоненти: Според данните на CPIA, сегашните дебелини на стъклото са предимно <2,5 мм, 2,8 мм и 3,2 мм; сред тях дялът на покривното стъкло с дебелина <2,5 мм е 32%. Очаква се делът му да се увеличи до около 50% до 2025 г. Известното изтъняване на стъклото ще увеличи изискванията към материалите за опаковане, а POE има добра механична якост и здравина.

EPE филмът може да комбинира предимствата на EVA и POE и е значителна бъдеща посока за развитие на филма. Освен това отличните материали на POE имат огромен приложим потенциал в автомобилостроенето, проводниците, кабелите, машините, подметките на обувки, топлоразтопяеми лепила и други. С ускоряването на процеса на хинизация, POE ще изгради по-значително пазарно пространство.