線纜材料行業技術熱點與市場需求變化分析

李明珠, 姜后曉

(1.上海國纜檢測股份有限公司, 上海 200444;2.上海電纜研究所有限公司, 上海 200093)

0 引言

光電線纜作為國民經濟的“神經”和“血管”,是個“料重工輕”的行業[1-2]。 據相關數據,國內電線電纜行業2020 年銷售額超過1.5 萬億元[3],原材料占用比例超過80%,每年耗用的原材料十分巨大[4]。 作為線纜行業的上游產業,電纜料行業的發展與線纜行業緊密相關。 電線電纜的升級換代依賴于電纜料的不斷創新,電纜料通過自身對新材料技術的運用,推動電線電纜行業發展。

線纜材料行業各企業之間的產品有差別,技術上存在一定的壟斷性;材料的種類基本相同,存在很強的可替代性。 因此,市場競爭激烈,各材料企業研發投入及研發費用占營業收入的比例也呈逐年增加趨勢。

線纜材料行業以市場需求為拉力、技術進步為推力,以下游的市場需求為上游的創新和發展提供技術牽引。 本工作考察了線纜市場2016—2020 年對各種材料的需求及其比例的變化。 綜合考慮數據可得性和調研成本,本工作所有數據均基于行業銷售量約前十五的企業,分析了線纜材料的市場需求變化,為材料行業的技術發展方向提供參考和指引。

1 線纜材料總體市場需求變化分析

線纜材料在大類上可分為塑料和橡膠。 其中,常用塑料為聚氯乙烯、聚乙烯、交聯聚乙烯、低煙無鹵阻燃料和半導電屏蔽料;常用橡膠為乙丙橡膠、氯化聚乙烯和硅橡膠(含耐火硅橡膠)。 在2016—2020 年,被調研企業聚氯乙烯、交聯聚乙烯、無鹵阻燃電纜料、聚乙烯、半導電屏蔽料、橡膠和工程塑料等7 類線纜材料產品銷售總量及其市場占比見圖1。

圖1 2016—2020 年7 類線纜材料產品銷售總量及其市場占比

由圖1 可以看出,在2020 年,塑料的銷售量約為3.2×109kg;橡膠的銷售量約為1.5×108kg;熱塑性彈性體、氟塑料和尼龍等特種材料銷售量占比很小。

由于半導電屏蔽料主要應用于中高壓電力電纜,應用范圍不能覆蓋所有電纜品種,因此分析聚氯乙烯、聚乙烯、交聯聚乙烯和低煙無鹵阻燃料等4 種主要線纜材料的市場需求變化,可以在一定程度上代表線纜材料總體的市場需求變化。 在2016—2020 年,4 種主要材料產品銷售量及其市場占比見圖2。

圖2 2016—2020 年4 種主要材料產品銷售量及其市場占比

由圖2 可知,在2016—2020 年,聚氯乙烯料、聚乙烯料、交聯聚乙烯料和低煙無鹵阻燃料等4 種主要材料銷售量逐年增加,由2016 年的9.6×108kg上升至2020 年的1.42×109kg,增長48%,年均復合增長率約為8%。 對于聚氯乙烯料,2016 年銷售量為4.5×108kg,市場占比47%;2020 年銷售量為5.4×108kg,市場占比38%,年均復合增長率約為4.6%。 對于聚乙烯料,2016 年銷售量為1.1 ×108kg,市場占比12%;2020 年銷售量為1.7 ×108kg,市場占比12%,年均復合增長率約為9.1%。對于交聯聚乙烯料,2016 年銷售量為2.7×108kg,市場占比28%;2020 年銷售量為4.8×108kg,市場占比34%,年均復合增長率約為12%。 對于低煙無鹵阻燃料,2016 年銷售量為1.2×108kg,市場占比13%;2020 年銷售量為2.2×108kg,市場占比16%,年均復合增長率約為12.8%。 截至2020 年,主要材料總銷售量由高到低依次為聚氯乙烯料、交聯聚乙烯料、無鹵阻燃料和聚乙烯料;年均復合增長率由高到低依次為低煙無鹵阻燃料、交聯聚乙烯料、聚乙烯料和聚氯乙烯料。 盡管聚氯乙烯料依然是行業的主要材料,但其銷售量的增長速率遠低于交聯聚乙烯料和低煙無鹵阻燃料。 聚氯乙烯料相對于交聯聚乙烯料的銷售量由2016 年的1.6 倍變為2020 年的1.1 倍;聚氯乙烯料相對于低煙無鹵阻燃料的銷售量由2016 年的3.6 倍變為2020 年的2.3 倍。2016—2020 年各主要材料產品銷售量的變化反映了4 種主要材料市場發展潛力的明顯差異。

2 材料產品市場需求變化分析

2.1 聚氯乙烯料

目前,聚氯乙烯料增長以汽車電線用絕緣材料、電梯電纜用彈性體和通信光電混合纜用聚氯乙烯材料等特殊領域為主。 電力電纜用低煙低鹵聚氯乙烯護套材料也得到了推廣和應用。 在2016—2020 年,聚氯乙烯絕緣料和護套料的銷售量及其占比見圖3。

圖3 2016—2020 年聚氯乙烯絕緣料和護套料的銷售量及其占比

由圖3 可知,截至2020 年,國內聚氯乙烯電纜材料產量在1.0×1011kg 以上,電纜材料企業設備產能在1.5×1011kg 以上,生產能力遠大于市場需求。近幾年,聚氯乙烯電纜料的總產量規模是增加的,但隨著重大工程或重要場合對安全環保低煙無鹵電纜的需求增加,聚氯乙烯電纜料的需求占比將會下降。

2.2 聚乙烯料

線纜行業聚乙烯絕緣料主要用于通信電纜。 聚乙烯絕緣料具有良好的介電性能,可以滿足數據電纜、鐵路信號電纜、射頻電纜和電視電纜等通信電纜要求的低衰減和低電容。 在2016—2020 年,聚乙烯銷售量及其占比見圖4。

圖4 2016—2020 年聚乙烯銷售量及其占比

由圖4 可知,目前國內聚乙烯護套料的生產企業數量和市場規模趨于平穩,而之前聚乙烯護套料的發展分化明顯。 單純黑色聚乙烯護套料用量減少。 通信光纜產品市場普遍采用再生改性聚乙烯護套料,并計劃制定標準考核其性能和質量。 用于通信電纜、光纜和電力電纜等護層的多種阻燃聚乙烯護套料有較大發展,如阻燃聚乙烯護套料、高伸率阻燃聚乙烯護套料、抗開裂阻燃聚乙烯護套料、防鼠蟻阻燃聚乙烯護套料等,均已研發成功并推廣使用。

2.3 交聯聚乙烯料

化學交聯、硅烷交聯、輻照交聯、紫外光交聯等4 種交聯方式的交聯聚乙烯絕緣料均取得了進步和發展。 在2016—2020 年,4 種交聯方式的交聯聚乙烯絕緣料和護套料的銷售量及其占比見圖5。

圖5 2016—2020 年4 種交聯方式的交聯聚乙烯絕緣料和護套料的銷售量及其占比

由圖5 可知,紫外光交聯的交聯聚乙烯絕緣料是2016—2020 年發展最快的產品。 紫外光交聯技術已趨于成熟,市場占有率也在逐步提高。 多家電纜料企業均有市場化產品,累積總銷售量可達1.01×109kg,是國內線纜材料行業技術發展的亮點之一。 同時,紫外光輻照交聯設備不斷優化,現采用LED 光源替代傳統高壓汞燈光源,生產效率更高、能耗更少、壽命更長,生產成本進一步降低,平均比采用兩步法硅烷交聯聚乙烯節約近千元成本,壓縮了硅烷交聯聚乙烯的市場。 目前,110 kV 高壓絕緣料實現了批量國產化的生產和應用,220 kV 及以上超高壓絕緣料雖大部分主要依靠進口,但220 kV 及以上交聯聚乙烯超凈絕緣料國產化正在蓬勃發展中,高壓直流電纜料國產化取得了一定的進展。

2.4 低煙無鹵阻燃料

目前,低煙無鹵阻燃料繼續高速發展,在各領域大量推廣應用,整體規模進一步壯大,綜合發展水平大幅提升。 國家大型基礎建設、軌道交通、新能源工程、智能電網、5G 基站建設、寬帶網基礎設施建設進程加快,為材料提供了很好的應用空間,也對其使用環境和長期穩定性提出了更高的要求。 在2016—2020 年,無鹵阻燃料銷售量見圖6。

圖6 2016—2020 年無鹵阻燃料銷售量

由圖6 可知,無鹵阻燃料銷售量呈逐年上升趨勢。 市場競爭集中在高性能化和特種應用場景,開發高端化產品、差異化競爭、占領細分領域逐漸成為行業發展的主流。 軌道交通用高阻燃高抗開裂護套料、滿足電纜CPR 認證或B1(B2)級燃燒的電纜料,如B1 級輻照交聯低煙無鹵阻燃聚烯烴絕緣料、B1 級熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料、拉遠光纜CPR 級阻燃抗粘連護套料、陶瓷化聚烯烴絕緣料和內護套料等產品的應用,展示了電纜料行業強大的研發和市場應對能力。

3 行業關注的熱點技術工作

線纜行業“料重工輕”的特性,決定了材料始終是電纜上下游企業共同關注的焦點。 新形勢下,制約電纜發展的技術瓶頸日顯凸出。 經調研,行業關注的熱點技術工作主要聚焦在基礎技術或共性技術、電纜料產品技術和工藝、設備及制造等方面。

基礎技術或共性技術。 電纜材料壽命、應用可靠性評估;石墨烯在電纜材料中的應用技術;新材料產品、應用標準化技術;材料一致性研究;阻燃劑材料及阻燃協效技術研究;橡塑材料節能降碳技術研究等。

電纜料產品技術。 220 kV 及以上超凈絕緣料(交流和直流)、屏蔽料的研制、生產、推廣應用;高強度聚酰亞胺膜及其復合技術(聚酰亞胺/聚四氟乙烯復合膜);特種工程塑料,如聚醚醚酮、聚酰亞胺擠出級樹脂在電纜上的應用技術;輻照交聯乙烯-四氟乙烯共聚物、X-PVDF 的應用技術;輻照橡膠電纜料的開發及推廣應用;低煙無鹵聚烯烴電纜料的新阻燃體系研發;細分特性研究(高阻燃不滴落、耐熱性、耐油、柔軟、耐磨、耐開裂、耐水綜合性能改善等);降低成本技術等;高性能無鹵阻燃彈性體材料的研發;軌道交通機車電纜用薄壁絕緣和護套料的研發等。

工藝、設備及制造技術。 電纜料成套高端生產裝備國產化;電纜料制造過程自動化、智能化技術;高壓電纜料制造過程可靠性評估和表面粗糙度在線檢測設備國產化;高壓電纜料流變學評估設備和評估方法等。

4 結論

影響線纜材料技術發展的因素可以分為內部因素和外部因素。 內部因素一般包含企業技術方向的選擇、新技術的商業價值開發、創新所需要的行業上下游和社會整體的互補與競爭性技術,以及企業體制和文化對創新的態度等;外部因素一般包含國家國民經濟和社會發展規劃、國內外宏觀經濟形勢、國家產業政策和上下游相關行業發展趨勢等。

材料行業以市場需求為拉力、技術進步為推力,以下游的市場需求為上游的創新和發展提供技術牽引。 本工作通過分析線纜材料行業技術熱點及市場需求變化,為材料行業的技術發展方向提供參考和指引,促進行業的創新和發展。