Analiza celotne industrijske verige EVA/POE

Uvod

V zadnjih letih se je z hitrim razvojem fotovoltaične industrije hitro povečalo povpraševanje po surovinah za fotovoltaične filmske delce (EVA/POE). Prav tako se povečuje povpraševanje po kitajskih strojih za ekstruzijo plastike. Po statističnih podatkih se skoraj vsa svetovna proizvodna zmogljivost filmov združuje na Kitajskem. Hkrati sta EVA in POE osnovni embalažni materiali, Kitajska pa je še vedno močno odvisna od uvoza. V letu 2021 bo kitajska odvisnost od uvoza EVA še vedno presegla 50%, medtem ko bodo tuji proizvajalci monopolizirali POE. Uvoz, hitra rast povpraševanja v spodnjem toku ter nizka stopnja domače proizvodnje so prinesli širok tržni prostor za razvoj materialov EVA in POE.

Vrste fotovoltaičnih filmov in primerjava

Kitajska fotovoltaična industrija se je začela zgodaj, ima visoko stopnjo razvoja in visoke proizvodne zmogljivosti na številnih členih industrijske verige. Postala je spodbujevalka in vodilna pri razvoju globalne fotovoltaične industrije, zlasti pri industriji fotovoltaičnih filmov. Po preureditvi industrije so se tuji podjetja umaknila s trga. Po letnih podatkih Fosterja je približno 90% stroškov proizvodnje fotovoltaičnih filmov stroški neposrednih surovin.

EVA/POE, surovina za kitajski stroj za ekstruzijo plastike, je tudi osnovna surovina za fotovoltaične filme, njena stopnja lokalizacije pa je nizka. Do leta 2021 bo kitajska proizvodna zmogljivost EVA skupaj 1,772 milijona ton, kar predstavlja 27% svetovnega skupnega obsega; medtem ko globalna proizvodna zmogljivost POE/POP zaradi procesa polimerizacije, katalizatorjev metallocenov, a-olefinov in drugih členov presega milijon ton, obstajajo visoko tehnične ovire, proizvodna zmogljivost POE je večinoma v rokah družb Dow, Mitsui, LG in drugih, Kitajska pa še ni dosegla velikoprodajne industrijske uporabe POE.

Na trgu obstajajo štiri glavne vrste fotovoltaičnih filmov: kitajski stroj za iztiskanje plastike prozorni EVA film, beli EVA film, POE film in sestavljeno izdelan EPE film. Prozorni EVA film je postal prevladujoč embalažni material na trenutnem trgu zaradi svoje cenovne prednosti in prednosti obdelave, saj predstavlja okoli 52%; beli film EVA je določena količina titanovega dioksida in drugih belih polnil dodanih v EVA smolo za izboljšanje sekundarne svetlobe. Odbojnost se uporablja predvsem za zadnjo embalažo enoklejnega in dvojno steklenega modula. Ko se namesto prozornega EVA uporabi beli EVA, lahko dobava energije dvojnih steklenih modulov doseže 7–10 W, dobava energije enoklejnih modulov pa 1–3 W.

Kitajski stroj za ekstruzijo plastike, POE film je prevladujoč embalažni surovina za dvojne steklene module zaradi edinstvene odpornosti proti PID-u, visokega električnega upora in neobčutljivosti na hidrolizo; postopek sestavljene ekstruzije ustvari EPE film iz ekstrudiranja EVA in POE smole; ima tako odlične lastnosti obdelave EVA kot dobro odpornost proti PID-u in vodni par. Po napovedi CPIA se bo delež prozornega EVA in belega EVA filma v naslednjih letih zmanjšal, delež EPE filma pa bo znatno narasel. Povpraševanje po kitajskih strojih za ekstruzijo plastike se bo prav tako znatno povečalo.

Trenutno stanje in perspektive trga EVA

EVA je v srednjem in spodnjem toku kemične industrijske verige, neposredne surovine pa so etilen in vinil acetat. Z hitrim razširitvijo proizvodne zmogljivosti EVA se je povpraševanje po vinil acetatu na osnovi etilena močno povečalo. Nasprotno pa se vinil acetat na osnovi etilena v zadnjih petih letih ni učinkovito razširil. Kontradikcija med ponudbo in povpraševanjem je postala vse bolj izrazita.

EVA kitajskega stroja za ekstruzijo plastike ima štiri proizvodne procese: polimerizacija v raztopini, emulzijska polimerizacija, suspendacijska polimerizacija in visokotlačna kontinuirana polimerizacija. Trenutna industrijska proizvodnja je metoda visokotlačne kontinuirane polimerizacije, ki se lahko razdeli na cevno ali kotlovnico metodo. Cevna tehnologija Basel in avtoklavna tehnologija ExxonMobil sta trenutno glavna za proizvodnjo fotovoltaičnih materialov. Cevna metoda Basel je opremljena s pulznim ventilom, ki lahko med reakcijskim procesom spirajo notranjo steno reaktorja, zmanjšujejo adhezijo polimerov in zmanjšujejo kristalnost. Nastajanje pik lahko trajno in v visokih deležih proizvaja fotovoltaične materiale. Kotlovna metoda ni opremljena s pulznim ventilom. V ultravišokem tlaku se EVA raztopi v etilenu in VA ter se ob ohlajanju izloči na steni cevi, kar povzroči lepljenje na steno. Kotlovna metoda zahteva pogosto čiščenje reaktorja pri proizvodnji fotovoltaičnih materialov, delež fotovoltaičnih materialov pa je relativno nizek.

Kitajski stroj za ekstruzijo plastike Glede na vsebnost VA se lahko EVA razdeli na tri kategorije: EVA smola (vsebnost VA 5%-40%), EVA elastomer (vsebnost VA 40%-70%) in EVA emulzija (vsebnost VA 70%-95%); vse, o čemer je spregovorjeno spodaj, so EVA smole.

Po podatkih IHS bo leta 2021 globalna proizvodna zmogljivost EVA 6,5 milijona ton, tri regije Severovzhodne Azije, Severne Amerike in Zahodne Evrope pa bodo predstavljale 88%. Južna Koreja 1,18 milijona ton (predstavlja 18%), Japonska 640.000 ton (predstavlja 10%), Kitajska Tajvan 510.000 ton (predstavlja 8%)

Od leta 2017 do 2020 je bila rast globalne proizvodne zmogljivosti EVA relativno počasna. Leta 2021 je globalna fotovoltaična industrija, motivirana s ciljem ogljičnega vrha in ogljične nevtralnosti, vstopila v novo fazo razvoja, EVA pa je prav tako dočakala nove razvojne priložnosti. Leta 2021 je nova globalna proizvodna zmogljivost EVA dosegla 1,1 milijona ton, od tega je nova proizvodna zmogljivost Kitajske 800.000 ton in Južne Koreje 300.000 ton. V naslednjih letih se bo nova globalna proizvodna zmogljivost še vedno v glavnem koncentrirala pri kitajskih proizvajalcih. Po naših ocenah bo od leta 2022 do 2024 nova globalna proizvodna zmogljivost EVA dosegla 1,08 milijona ton, s povprečno letno rastjo 5,3%.

Proizvodna zmogljivost EVA kitajskega stroja za ekstruzijo plastike je v glavnem razporejena po obalnih in notranjih rudarskih kemičnih bazah. Proizvodna zmogljivost EVA na vzhodu Kitajske predstavlja kar 66%, medtem ko na severu in severozahodu Kitajske predstavlja 17% oz. 17%. Zemlja predstavlja 90% celotne domače porabe, razlika med obema krajevoma pa je opazna. Zaradi hitre rasti podjetij za izdelavo filmov in kablov na vzhodu Kitajske predstavlja poraba fotovoltaičnih materialov in kabelskih materialov višji delež. Na področju materialov je glavna poraba pen in toplolepilnih lepil.

V zadnjih letih, z velikim razvojem rafinerij in pretvorbe premoga v olefine, so se privatna podjetja eno za drugim vključila v proizvodnjo EVA, s tem pa se je raznolikost ponudbe povečala. Oblikovala se je situacija treh strani: državnih, združenih in privatnih podjetij.

Trenutno lahko v Kitajski samo tri podjetja proizvajajo prozorno EVA za fotovoltaične namene. Od leta 2021 do 2022, čeprav bo veliko kompletov naprav postavljenih v proizvodnjo, ni prišlo do učinkovitega povečanja fotovoltaičnih materialov, in trenutna ponudba še vedno je. Z Sailbondom, Lianhongom, Formoso Plastics in zunanjimi viri kot glavnimi viri so trenutne naprave, ki lahko proizvajajo fotovoltaične materiale, vse v skupni proizvodnji, pretvorba drugih naprav v fotovoltaične materiale pa je zapletena in viskoznost je visoka. Dolgoročna proizvodnja bo blokirala cevi, stare naprave pa bodo preurejene v proizvodnjo. Fotovoltaični materiali morajo biti pogosto ustavljeni, da se očisti cevovod. Glede nove proizvodne zmogljivosti: Sinochem Quanzhou, Yangzi Petrochemical in Yanchang Yulin niso proizvajali fotovoltaičnih materialov; leta 2022 bo povečanje fotovoltaičnih materialov predvsem iz Zhejiang Petrochemical in tovarn LG, Dushanzi 200.000 ton EVA bo predano nedavno in se pričakuje, da bo zagnana ob 9:30.

Na dolgi rok ima kitajska EVA še vedno veliko načrtov novih proizvodnih zmogljivosti, a če proizvaja fotovoltaične materiale, potrebuje še vedno dolgo proizvodno obdobje: projekt je v gradnji približno tri leta; po proizvodnji bo trajalo 0,5–1 leto, da najprej proizvede LDPE in nato preide na proizvodnjo EVA; po stabilni proizvodnji kvalificiranih izdelkov potrebujejo spodnji proizvajalci folij 3–6 mesecev za poskusno proizvodnjo, celoten cikel projekta traja približno štiri leta, in ne morejo proizvesti vseh fotovoltaičnih materialov, zgornja meja izida cevastega fotovoltaičnega materiala je 80%-100 %, zgornja meja pokrovne metode fotovoltaičnega materiala pa je 10%-30%.

Medregionalna trgovina z izdelki EVA ni aktivna in temelji predvsem na notranjem prometu. Severovzhodna Azija je osrednje trgovinsko središče sveta in obstaja veliko trgovinskih izmenjav z pomembnimi regijami. Leta 2018 je bil skupni globalni medregionalni trgovinski obseg 850.000 ton. Severna Amerika, Severovzhodna Azija in Zahodna Evropa so neto izvozne območja EVA, od tega ima ZDA neto izvozni obseg 90.000 ton, Severovzhodna Azija neto izvozni obseg 88.000 ton in Zahodna Evropa neto izvozni obseg 90.000 ton. Glavni uvozniki EVA. Severovzhodna Azija ima aktivno trgovino, Kitajska pa je največji uvoznik na svetu. Trenutno je kitajska proizvodna zmogljivost EVA nezadostna in je močno odvisna od uvoza. V zadnjih petih letih je odvisnost od uvoza vzdrževala nad 50%. Leta 2021 bo kitajski uvoz EVA dosegel 1.116.700 ton; tri kraji predstavljajo 70% kitajskega uvoza.

Zahvaljujoč hitremu razvoju fotovoltaične in drugih industrijskih panog je poraba EVA v Kitajski hitro rasla. Leta 2021 bo kitajska poraba EVA dosegla 2,053 milijona ton, s kombinirano stopnjo rasti 9,52% v zadnjih petih letih. EVA se uporablja široko, predvsem v fotovoltaičnih, tekstilnih čevljarskih materialih, električnih in drugih panogah, struktura spodnje porabe: fotovoltaični material 37%, penasti material 28%, kabelski material 17%, toplotopljeni lepilni material 7%, premaz 7%, kmetijska folija 1%. Kot največji končni porabnik so fotovoltaični materiali v prihodnosti še vedno pričakovani v razširitvi.

Glede na napoved CPIA globalne fotovoltaične namestitvene kapacitete, združeno s trendom spremembe deleža filmskih materialov, se izračuna prihodnja povpraševanje po EVA. V povprečnem primeru:

1. S stališča podatkov o namestitveni kapaciteti bo stopnja rasti globalnih fotovoltaičnih instalacij dosegla vrhunec v letih 2021–2023, nato pa bo stopnja rasti relativno upadla.

2. V povprečnem stanju bo povečanje povpraševanja po EVA smoli doseglo 240.000 ton (2021), 210.000 ton (2022), 150.000 ton (2023) in 100.000 ton (2024). Kar zadeva proizvodno zmogljivost fotovoltaičnih materialov, bodo fotovoltaični materiali še vedno v pomanjkanju leta 2022, in pričakuje se, da bo blaginje nadaljevala.

3. S pospeševanjem domače proizvodnje EVA bo stopnja samozadostnosti EVA postopoma narasla, a bo še vedno ohranila visoko stopnjo odvisnosti od uvoza.

Trenutna situacija in perspektiva trga POE Trenutna situacija in perspektiva trga POE

Surovina POE za kitajsko stroj za ekstruzijo plastike, poliolefin elastomer je vrsta poliolefin materiala, ki je kopolimeriziran z etilenom in propilenom ali drugimi α-olefini (kot so 1-butene, 1-hexene, 1-octene itd.). V primerjavi s poliolefin plastiko je vsebnost komonomerov v molekularni verigi višja, gostota pa nižja. Poliolefin elastomeri vključujejo predvsem etilen-propilen kopolimere in etilen/α-olefin kopolimere, pri čemer etilen-propilen kopolimer elastomeri vključujejo dve vrsti etilen-propilen gume (EPM) in etilen-propilen propilen gume (EPDM), etilen/α-olefin kopolimer elastomeri pa vključujejo predvsem etilen/α-olefin naključni kopolimer (POE) in etilen/α-olefin blokovni kopolimer (OBC).

Zaradi svoje edinstvene molekularne strukture ima POE dobre reološke lastnosti, mehanske lastnosti, protiultravijolične lastnosti, dobro odpornost na nizke temperature in ima dobro afiniteto s poliolefini. Široko se uporablja na področjih modifikacije in priprave folij.

S stališča terminalnih aplikacij prevladuje kitajski trg avtomobilska industrija, poraba znaša 68%, modifikacija polimerov 19%, žice in kabli 9% ter druge panoge okoli 4%. Moja država je odvisna od uvoza POE, potrošniški trg pa še vedno potrebuje vzgajanje, kar lahko v prihodnosti nadomesti nekatere gume in plastične materiale.

Tuji podjetja monopolizirajo globalno proizvodno zmogljivost POE, Kitajska pa še ni dosegla industrijske uporabe. Skupna globalna proizvodna zmogljivost POE/POP presega 1 milijon ton na leto, Dow Dow je vodilni na področju POE in njegova proizvodna zmogljivost predstavlja največji delež; obstaja več kot 20 vrst različic; talilni indeks je široko razširjen, od 1 do 30 g/10 min; močna razvojna sposobnost in odlična kakovost izdelkov. Exxon je prvo podjetje na svetu, ki je uresničilo industrijsko proizvodnjo POE, z proizvodno zmogljivostjo 170.000 ton na leto. Poleg tega so Mitsui, LG, SK in druga podjetja razvila tudi svoje katalizatorske sisteme, zasedajo mesto na trgu POE in visoko koncentrirano industrijo POE.

Trenutno je več domačih podjetij obrnilo pozornost na tehnologijo POE. Med njimi je Wanhua Chemical dosegel najhitrejši napredek in zaključil pilotni test. Pričakuje se, da bo 200.000-tonski obrat za POE zagnan leta 2024. Poleg tega so Maoming Petrochemical, Sierbang, Satellite Petrochemical in Huizhou All inženirska projekta predlagali načrtovanje POE ali so že v pilotni fazi, in pričakuje se, da se bo proces lokalizacije POE pospešil.

Primerjava zmogljivosti EVA in POE

V fotovoltaičnih aplikacijah imata EVA in POE svoje prednosti in slabosti. EVA je poceni, enostavna za obdelavo, odporna na shranjevanje, hitra pri vzklicu in ima dobro vezavo z steklom in hrbtiščem; prednosti POE so predvsem v dobrih materialnih lastnostih in odpornosti proti PID-u. Odlična električna odpornost, visoka stopnja vodne pare, odpornost na nizke temperature in rumenjenje.

Glavna slabost EVA je, da se vinil acetat zlahka hidrolizira v svetlobi, kisiku ter v vlažnem in vročem okolju, kar proizvaja ocetno kislino, ki erodira površino celice, trak in drugo, pa tudi reagira z Na v steklu, kar lahko proizvaja veliko prostih mobilnih ionov. Natrijevi ioni povzročajo padec moči; hkrati je EVA v svetlobi in vročem okolju nagnjena k rumenjenju, kar vpliva na prepustnost svetlobe in povzroča splošno izgubo moči module.

Pomanjkljivost POE je: da ima POE nizko polariteto, polarni pomožni topilnik pa se med obdelavo filma izloči na površini filma, kar povzroči gladko površino in enostavno premikanje; težavnost obdelave je preveč velika, ustnice filma pa se zlahka zataknijo; splošna cena delcev POE je višja od cene EVA. Drag. Splošno velja, da se bo v naslednjih nekaj letih razmerje uporabe delcev POE v filmskih delcih širilo, predvsem zaradi naslednjih dejavnikov:

1. Celica tipa N: trenutna fotoelektrična učinkovitost celic tipa P je blizu zgornje meje 24,51 TP3T, medtem ko je zgornja meja učinkovitosti celic tipa N višja; dopiranje bor-oksigen kompleksa v silicijevi ploščici celice tipa P bo povzročilo pospešeno propadanje potenciala, celice tipa N, dopirane s skalom, imajo dobro odpornost proti bledenju. PID učinek celic tipa N je bolj občutljiv na svetlobno sprejemljivo površino, modul tipa N z izrazitim PAD-om pa bo po ponovnem vzpostavitvi svetlobe povzročil tudi nepopravljivo škodo. Zato lahko izbira filma POE za embalažo zmanjša skupno stopnjo prehajanja vodne pare skozi modul in podaljša življenjsko dobo modula. Zaradi tega lahko promocija celic tipa N poveča količino POE.

2. Velikoserijska moč baterij: V zadnjih letih se je moč različnih vrst baterijskih komponent bistveno izboljšala, toplota se je povečala, temperatura pa bo imela pomembnejši vpliv na električne lastnosti baterije, kot so največja moč in napetost pri odprtem tokokrogu. Zahteve glede električnih lastnosti bodo višje.

3. Redčenje pokrovčnih stekel in povečanje dvojnih steklenih komponent: Po podatkih CPIA so trenutne debeline stekel večinoma <2,5 mm, 2,8 mm in 3,2 mm; med njimi je tržni delež pokrovčnih stekel debeline <2,5 mm 321 TP3T. Pričakuje se, da se bo ta delež do leta 2025 povečal na okoli 501 TP3T. Redčenje stekla bo povečalo zahteve glede lastnosti embalažnih materialov, POE pa ima dobro mehansko trdnost in žilavost.

Filmi EPE lahko združujejo prednosti EVA in POE ter so pomembna prihodnja smernica razvoja filmov. Poleg tega imajo izvrstne materialne lastnosti POE ogromen aplikacijski potencial v avtomobilih, žicah, kablih, strojih, čevljih, lepilih za topljenje, itd. S pospeševanjem procesa sinizacije bo POE vzgojil še pomembnejši tržni prostor.