Аналіз всієї галузевої ланцюга EVA/POE

Передмова

У останні роки, зі швидким розвитком фотоелектричної галузі, попит на сировину для фотоелектричних плівкових частинок (EVA/POE) стрімко зростає. Збільшується також попит на китайські машини для екструзії пластмас. За статистикою, майже вся світова потужність з виробництва плівок концентрується в Китаї. Водночас, EVA і POE є основними упаковочними матеріалами, а Китай досі сильно залежить від імпорту. У 2021 році залежність нашої країни від імпорту EVA все ще перевищуватиме 50%, а зарубіжні виробники монополізують POE. Імпорт, стрімке збільшення попиту у нижніх ланках та низький рівень внутрішнього виробництва створили широкий ринковий простір для розвитку матеріалів EVA і POE.

Типи фотоелектричних плівок та порівняння

Китайська фотоелектрична галузь почала розвиватися рано, має високий рівень розвитку та високу виробничу потужність на багатьох ланках галузевого ланцюжка. Вона стала провідником та лідером розвитку глобальної фотоелектричної галузі, особливо фотоелектричної плівкової галузі. Після перегрупування галузі іноземні підприємства вийшли з ринку. Згідно з щорічними даними Foster, близько 90% виробничих витрат підприємств на фотоелектричну плівку припадає на вартість прямого сировини.

EVA/POE, сировина для китайської машини для екструзії пластмас, також є основною сировиною фотоелектричної плівки, і рівень локалізації низький. Станом на 2021 рік, потужність виробництва EVA в Китаї складе 1,772 млн тонн, що становить 27% від загальної світової; тоді як глобальна потужність виробництва POE/POP перевищує 1 млн тонн через процес полімеризації, каталізатори металоцену, α-олефіни та інші ланки. Через високі технічні бар'єри потужність виробництва POE зосереджена переважно в руках компаній Dow, Mitsui, LG та інших; Китай поки не досяг масштабного промислового застосування POE.

На ринку існують чотири основні типи фотоелектричних плівок: китайська машина для екструзії пластмас прозора EVA-плівка, біла EVA-плівка, POE-плівка та коекструдована EPE-плівка. Прозора EVA-плівка стала основним упаковочним матеріалом на сучасному ринку завдяки своїй ціновій перевазі та перевагам обробки, займаючи близько 52%; біла EVA-плівка — це певна кількість діоксиду титану та інших білих наповнювачів, доданих до EVA-смоли для покращення другорядного освітлення. Відбивна здатність використовується переважно для задньої упаковки односкляних та двоскляних модулів. При заміні прозорої EVA на білу, потужність двоскляних модулів може збільшитися на 7–10 Вт, а потужність односкляних модулів — на 1–3 Вт.

Китайська машина для екструзії пластмас: POE-плівка є основним упаковочним матеріалом для двоскляних модулів завдяки її унікальній анти-PID-властивості, високому питомому опору та стійкості до гідролізу; процес коекструзії дає EPE-плівку з екструзії EVA та POE-смоли; вона поєднує в собі відмінні обробні властивості EVA та хорошу анти-PID-властивість і водяний паростійкість POE. Згідно з прогнозом CPIA, частка ринку прозорої EVA та білої EVA-плівки зменшиться протягом найближчих років, а частка EPE-плівки значно зросте. Попит на китайські машини для екструзії пластмас також суттєво зросте.

Сучасна ситуація та перспективи ринку EVA

EVA знаходиться в середній та нижній частині хімічного ланцюжка, а прямими сировинами є етилен та вінілацетат. Зі стрімким збільшенням потужності виробництва EVA значно зросла потреба в етиленовому вінілацетаті. Натомість, етиленовий вінілацетат за останні п’ять років не розширювався ефективно. Протиріччя між пропозицією та попитом стає все більш вираженим.

Виробництво EVA для китайської машини для екструзії пластмас здійснюється за чотирма технологіями: полімеризація розчином, полімеризація емульсією, суспензійна полімеризація та високотискова безперервна полімеризація. Наразі промислове виробництво здійснюється методом високотискової безперервної полімеризації, який можна поділити на трубний або котельний метод. Трубна технологія Basel та автоклавна технологія ExxonMobil наразі є основними для виробництва фотоелектричних матеріалів. Трубний метод Basel оснащений імпульсним клапаном, який може промивати внутрішню стінку реактора під час реакції, зменшувати адгезію полімерів та знижувати кристалічність. Утворення точок може бути стійким і високою долею, що забезпечує виробництво фотоелектричних матеріалів. Котельний метод не обладнаний імпульсним клапаном. У надвисокотисковому стані EVA розчиняється в етилені та VA і випадає на стінку труби при охолодженні, що призводить до прилипання до стінки. Котельний метод потребує частого очищення реактора при виробництві фотоелектричних матеріалів, а частка фотоелектричних матеріалів є порівняно низькою.

Китайська машина для екструзії пластмас. Згідно з вмістом VA, EVA можна поділити на три категорії: EVA-смола (вміст VA 5%–40%), EVA-еластомер (вміст VA 40%–70%) та EVA-емульсія (вміст VA 70%–95%); всі наведені нижче — це EVA-смоли.

Згідно зі статистикою IHS, у 2021 році глобальна потужність виробництва EVA складе 6,5 млн тонн, а три регіони — Північно-Східна Азія, Північна Америка та Західна Європа — займатимуть 88%. Південна Корея — 1,18 млн тонн (18%), Японія — 640 тис. тонн (10%), Китайський Тайвань — 510 тис. тонн (8%)

З 2017 по 2020 рік темпи зростання глобальної потужності виробництва EVA були порівняно повільними. У 2021 році, під впливом карбонового піку та вуглецевої нейтральності, глобальна фотоелектрична галузь увійшла в нову стадію розвитку, і EVA також отримала нові можливості для розвитку. У 2021 році нова глобальна потужність виробництва EVA досягла 1,1 млн тонн, з них нова потужність Китаю — 800 тис. тонн, а Південної Кореї — 300 тис. тонн. У найближчі кілька років нова глобальна потужність буде зосереджена переважно на китайських виробниках. За нашими оцінками, з 2022 по 2024 рік глобальна нова потужність виробництва EVA очікується на рівні 1,08 млн тонн, з середньорічним темпом зростання 5,3%.

Потужність виробництва EVA для китайської машини для екструзії пластмас розподілена переважно на прибережних та внутрішніх вугільно-хімічних базах. Потужність виробництва EVA в Східному Китаї становить аж 66%, тоді як у Північному та Північно-Західному Китаї — 17% і 17% відповідно. На внутрішнє споживання припадає 90%, і різниця між цими регіонами помітна. Через стрімке зростання компаній з виготовлення плівок та кабелів у Східному Китаї, споживання фотоелектричних матеріалів та кабельних матеріалів займає більшу частину. У сфері матеріалів основне — це споживання пінопласту та гарячого клею.

У останні роки, з масштабним розширенням переробки нафти та виробництва олефінів з вугілля, приватні підприємства по черзі вступали на ринок EVA, і суб’єктів постачання стало більше. Сформувалася трьохкомпонентна ситуація: державні, спільні та приватні підприємства.

Наразі лише три компанії в Китаї можуть виробляти прозорий ЕВА класу для фотоелектричних систем. З 2021 по 2022 рік, хоча багато установок буде запущено в експлуатацію, ефективного збільшення обсягів фотоелектричних матеріалів не спостерігається, і поточна пропозиція залишається незмінною. Основними джерелами є Sailbond, Lianhong, Formosa Plastics та закордонні постачальники. Зараз усі установки, здатні виробляти фотоелектричні матеріали, перебувають у повному виробництві, а перехід інших установок на виробництво фотоелектричних матеріалів є складним, крім того, в'язкість висока. Довготривале виробництво може заблокувати трубопроводи, тому старі установки будуть переведені на виробництво фотоелектричних матеріалів. Для очищення трубопроводів фотоелектричні матеріали доведеться часто зупиняти. Щодо нових потужностей: Sinochem Quanzhou, Yangzi Petrochemical та Yanchang Yulin поки не виробляють фотоелектричні матеріали; у 2022 році збільшення обсягів фотоелектричних матеріалів переважно надійде від заводів Zhejiang Petrochemical і LG — недавно передадуть 200 тисяч тонн ЕВА з Душаньці, який планують запустити до 9:30.

У довгостроковій перспективі Китай має ще багато планів зі створення нових виробничих потужностей для ЕВА, проте, якщо вироблятимуть фотоелектричні матеріали, це все одно потребуватиме тривалого періоду виробництва: термін будівництва проекту становить близько трьох років; після запуску потрібно 0,5–1 рік, щоб спочатку виробляти LDPE, а потім переходити на виробництво ЕВА; після стабільного виробництва якісної продукції, нижнім фільмовим виробникам знадобиться 3–6 місяців на пробне виробництво. Увесь цикл проекту займає близько чотирьох років, причому не всі фотоелектричні матеріали можна виробляти — верхня межа випуску трубчастих фотоелектричних матеріалів становить 80%-100 %, а верхня межа покриттєвих фотоелектричних матеріалів — 10%-30%.

Міжрегіональна торгівля продукціями ЕВА не активна і здебільшого базується на внутрішньорегіональному обігу. Північно-Східна Азія є головним торговельним центром світу, і там багато торговельних обмінів із значними регіонами. У 2018 році загальний обсяг міжрегіональної торгівлі у світі становив 850 тисяч тонн. Північна Америка, Північно-Східна Азія та Західна Європа є чистими експортерами ЕВА; з них США мають чистий експорт обсягом 90 тисяч тонн, Північно-Східна Азія — 88 тисяч тонн, а Західна Європа — 90 тисяч тонн. Основні імпортери ЕВА. Північно-Східна Азія має активну торгівлю, а Китай є найбільшим імпортером у світі. Наразі потужності Китаю з виробництва ЕВА недостатні, і країна сильно залежить від імпорту. За останні п'ять років залежність від імпорту залишається вище 50%. У 2021 році імпорт ЕВА Китаю сягне 1 116 700 тонн; три основні регіони забезпечують 70% імпорту Китаю.

Завдяки стрімкому розвитку фотоелектричної та інших галузей споживання ЕВА в Китаї швидко зростає. У 2021 році споживання ЕВА в Китаї досягне 2,053 мільйона тонн, при середньорічному темпі зростання 9,52% за останні п'ять років. ЕВА широко використовується, насамперед у фотоелектричній галузі, текстильному взутті, електротехніці та інших сферах; структура споживання у нижніх ланках: фотоелектричні матеріали — 37%, пінопластові матеріали — 28%, кабельні матеріали — 17%, гарячі клейові матеріали — 7%, покриття — 7%, сільськогосподарські плівки — 1%. Як найбільший споживач у нижніх ланках, фотоелектричні матеріали, ймовірно, продовжать розширюватися в майбутньому.

Згідно з прогнозом CPIA щодо глобальної потужності фотоелектричних установок, поєднуючи з тенденцією зміни частки плівкових матеріалів, розраховується майбутнє попит на ЕВА. У середньому випадку:

1. З точки зору даних про встановлену потужність, темп зростання глобальних фотоелектричних установок досягне піку у 2021–2023 роках, а потім темп зростання відносно знизиться.

2. У середньому випадку збільшення попиту на смолу ЕВА досягне 240 тисяч тонн (2021), 210 тисяч тонн (2022), 150 тисяч тонн (2023) і 100 тисяч тонн (2024). Щодо потужностей з виробництва фотоелектричних матеріалів, у 2022 році фотоелектричні матеріали все ще будуть дефіцитними, і очікується продовження процвітання.

3. Зі збільшенням темпів виробництва ЕВА в Китаї, рівень самодостатності ЕВА поступово зростатиме, проте країна все ще збереже високу залежність від імпорту.

Сучасна ситуація та перспективи ринку POE Сучасна ситуація та перспективи ринку POE

Сировина POE для китайської машини для екструзії пластмас — поліолефіновий еластомер — це вид поліолефінового матеріалу, що отримується шляхом сополімеризації етилену та пропілену або інших α-олефінів (таких як 1-бутен, 1-гексен, 1-октен тощо). У порівнянні з поліолефіновими пластмасами, вміст комономерів у молекулярній ланцюзі вищий, а щільність нижча. Поліолефінові еластомери включають переважно сополімери етилену і пропілену та сополімери етилену і α-олефіну; серед них етилен-пропіленові сополімерні еластомери поділяються на два види: етилен-пропіленовий каучук (EPM) і етилен-пропілен-пропіленовий каучук (EPDM); етилен-α-олефінові сополімерні еластомери включають переважно етилен-α-олефіновий випадковий сополімер (POE) і етилен-α-олефіновий блок-сополімер (OBC).

Завдяки своїй унікальній молекулярній структурі, POE має хороші реологічні властивості, механічні характеристики, анти-ультрафіолетові властивості, добру морозостійкість і добру здатність до адгезії з поліолефінами. Він широко використовується у галузях модифікації та виготовлення плівок.

З точки зору кінцевих застосувань, китайський ринок домінує автомобільна галузь, споживання якої становить 68%, модифікація полімерів — 19%, проводів і кабелів — 9%, а інші галузі — близько 4%. Мій країні POE залежить від імпорту, і споживчий ринок ще потребує розвитку, що в майбутньому може замінити деякі гуми та пластмаси.

Іноземні компанії монополізують глобальну потужність з виробництва POE, а Китай ще не досяг промислового застосування. Загальна глобальна потужність з виробництва POE/POP перевищує 1 мільйон тонн на рік; Dow Dow є лідером у сфері POE, і його потужність займає найвищу частку; існує понад 20 сортів марок; індекс плавлення широко розповсюджений, від 1 до 30 г/10 хв.; висока розвиваюча спроможність і відмінна якість продукції. Exxon є першою компанією у світі, що реалізувала промислове виробництво POE, з потужністю 170 тисяч тонн на рік. Крім того, Mitsui, LG, SK та інші компанії також розробили свої каталітичні системи, займаючи певне місце на ринку POE та високо концентрованій індустрії POE.

Наразі декілька вітчизняних компаній опрацювали технологію POE. Серед них найшвидше просунувся Wanhua Chemical, який завершив пілотні випробування. Очікується, що завод з виробництва POE потужністю 200 тисяч тонн буде запущений у 2024 році. Крім того, Maoming Petrochemical, Sierbang, Satellite Petrochemical та Huizhou All Engineering Projects запропонували планувати виробництво POE або вже перебувають у пілотній стадії; очікується, що процес локалізації POE прискориться.

Порівняння характеристик EVA та POE

У фотоелектриці EVA та POE мають свої переваги й недоліки. EVA має низьку ціну, легко обробляється, стійка до зберігання, швидко сшивається і має хорошу адгезію зі склом та задніми панелями; переваги POE полягають переважно у хороших матеріальних властивостях і високій стійкості до PID-ефекту. Відмінна електроопірність, висока швидкість бар’єру водяному пару, стійкість до низьких температур і жовтінню.

Основний недолік EVA полягає в тому, що вінілацетат легко гідролізується у світлі, кисні та вологому і теплому середовищі, утворюючи оцтову кислоту, яка роз'їдає поверхню елемента, стрічки тощо, а також реагує з Na у склі, що може викликати велику кількість вільних рухливих іонів Na, що призводить до зменшення потужності; водночас EVA схильна до жовтіння у світлі та теплі середовищі, що впливає на пропускання світла і спричиняє загальні втрати потужності модуля.

Недоліком POE є те, що POE має низьку полярність, і полярний допоміжний розчинник випадає у вигляді осаду на поверхні плівки під час обробки плівки, що призводить до гладкої поверхні та легкого зсуву; складність обробки є надто значною, а краї плівки легко залипають; загальна ціна частинок POE вища, ніж у EVA. Це дорого. Загалом вважається, що протягом найближчих кількох років питома частка частинок POE у плівкових частинах зростатиме, головним чином завдяки наступним факторам:

1. Елемент типу N: поточна ефективність фотоелектричного перетворення елементів типу P наближається до верхньої межі 24,51 ТП3Т, тоді як верхня межа ефективності перетворення елементів типу N вища; доповнений бор-кисень комплекс у кремнієвій пластині елементів типу P спричиняє прискорене зниження потенціалу; елементи типу N, доповнені шкалою, мають гарну стійкість до вицвітання. Ефект PID у елементів типу N більш чутливий до поверхні, що сприймає світло, і модуль типу N з сильним затуханням PID також може заподіяти незворотний пошкодження після відновлення світла. Тому використання плівки POE для упаковки може зменшити загальну швидкість проникнення водяних пар у модуль і продовжити термін служби модуля. Тому поширення елементів типу N може збільшити кількість POE.

2. Великомасштабне живлення батарей: У останні роки потужність різних типів батарейних компонентів значно покращилася, вироблення тепла зросло, і температура матиме більш значний вплив на електричні властивості батарей, такі як пікова потужність і напруга відкритого ланцюга. Вимоги до електричних характеристик будуть вищими.

3. Зменшення товщини покриттєвого скла та збільшення кількості двослойних скляних компонентів: Згідно з даними CPIA, поточні товщини скла переважно становлять <2,5 мм, 2,8 мм і 3,2 мм; серед них частка покриттєвого скла товщиною <2,5 мм становить 321 ТП3Т. Очікується, що ця частка зросте приблизно до 501 ТП3Т до 2025 року. Зменшення товщини скла збільшить вимоги до властивостей упаковувальних матеріалів, а POE має хорошу механічну міцність і жорсткість.

Плівка EPE може поєднати переваги EVA та POE і є важливим напрямком майбутнього розвитку плівок. Крім того, чудові матеріальні властивості POE мають колосальний потенціал для застосування в автомобілях, проводах, кабелях, машинобудуванні, підошвах взуття, гарячих клеях тощо. Зі збільшенням темпів процесу китаїзації POE розкриє ще більший ринковий простір.