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(jīng)濟的“神經(jīng)”和“血管”,是個“料重工輕”的行業(yè)[1-2]。 據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),國內(nèi)電線電纜行業(yè)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(yè)的上游產(chǎn)業(yè),電纜料行業(yè)的發(fā)展與線纜行業(yè)緊密相關(guān)。 電線電纜的升級換代依賴于電纜料的不斷創(chuàng)新,電纜料通過自身對新材料技術(shù)的運用,推動電線電纜行業(yè)發(fā)展。

線纜材料行業(yè)各企業(yè)之間的產(chǎn)品有差別,技術(shù)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(yè)研發(fā)投入及研發(fā)費用占營業(yè)收入的比例也呈逐年增加趨勢。

線纜材料行業(yè)以市場需求為拉力、技術(shù)進步為推力,以下游的市場需求為上游的創(chuàng)新和發(fā)展提供技術(shù)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(shù)據(jù)可得性和調(diào)研成本,本工作所有數(shù)據(jù)均基于行業(yè)銷售量約前十五的企業(yè),分析了線纜材料的市場需求變化,為材料行業(yè)的技術(shù)發(fā)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(lián)聚乙烯、低煙無鹵阻燃料和半導(dǎo)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(diào)研企業(yè)聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯、無鹵阻燃電纜料、聚乙烯、半導(dǎo)電屏蔽料、橡膠和工程塑料等7 類線纜材料產(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)電屏蔽料主要應(yīng)用于中高壓電力電纜,應(yīng)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(lián)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(chǎn)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(chǎn)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(lián)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(fù)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(fù)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(fù)合增長率約為9.1%。對于交聯(lián)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(fù)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(fù)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(lián)聚乙烯料、無鹵阻燃料和聚乙烯料;年均復(fù)合增長率由高到低依次為低煙無鹵阻燃料、交聯(lián)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(yè)的主要材料,但其銷售量的增長速率遠(yuǎn)低于交聯(lián)聚乙烯料和低煙無鹵阻燃料。 聚氯乙烯料相對于交聯(lián)聚乙烯料的銷售量由2016 年的1.6 倍變?yōu)?020 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?yōu)?020 年的2.3 倍。2016—2020 年各主要材料產(chǎn)品銷售量的變化反映了4 種主要材料市場發(fā)展?jié)摿Φ拿黠@差異。

2 材料產(chǎn)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(lǐng)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(yīng)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(nèi)聚氯乙烯電纜材料產(chǎn)量在1.0×1011kg 以上,電纜材料企業(yè)設(shè)備產(chǎn)能在1.5×1011kg 以上,生產(chǎn)能力遠(yuǎn)大于市場需求。近幾年,聚氯乙烯電纜料的總產(chǎn)量規(guī)模是增加的,但隨著重大工程或重要場合對安全環(huán)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(yè)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(shù)據(jù)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(nèi)聚乙烯護套料的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和市場規(guī)模趨于平穩(wěn),而之前聚乙烯護套料的發(fā)展分化明顯。 單純黑色聚乙烯護套料用量減少。 通信光纜產(chǎn)品市場普遍采用再生改性聚乙烯護套料,并計劃制定標(biāo)準(zhǔn)考核其性能和質(zhì)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(fā)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(fā)成功并推廣使用。

2.3 交聯(lián)聚乙烯料

化學(xué)交聯(lián)、硅烷交聯(lián)、輻照交聯(lián)、紫外光交聯(lián)等4 種交聯(lián)方式的交聯(lián)聚乙烯絕緣料均取得了進步和發(fā)展。 在2016—2020 年,4 種交聯(lián)方式的交聯(lián)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(lián)方式的交聯(lián)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(lián)的交聯(lián)聚乙烯絕緣料是2016—2020 年發(fā)展最快的產(chǎn)品。 紫外光交聯(lián)技術(shù)已趨于成熟,市場占有率也在逐步提高。 多家電纜料企業(yè)均有市場化產(chǎn)品,累積總銷售量可達(dá)1.01×109kg,是國內(nèi)線纜材料行業(yè)技術(shù)發(fā)展的亮點之一。 同時,紫外光輻照交聯(lián)設(shè)備不斷優(yōu)化,現(xiàn)采用LED 光源替代傳統(tǒng)高壓汞燈光源,生產(chǎn)效率更高、能耗更少、壽命更長,生產(chǎn)成本進一步降低,平均比采用兩步法硅烷交聯(lián)聚乙烯節(jié)約近千元成本,壓縮了硅烷交聯(lián)聚乙烯的市場。 目前,110 kV 高壓絕緣料實現(xiàn)了批量國產(chǎn)化的生產(chǎn)和應(yīng)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(lián)聚乙烯超凈絕緣料國產(chǎn)化正在蓬勃發(fā)展中,高壓直流電纜料國產(chǎn)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(xù)高速發(fā)展,在各領(lǐng)域大量推廣應(yīng)用,整體規(guī)模進一步壯大,綜合發(fā)展水平大幅提升。 國家大型基礎(chǔ)建設(shè)、軌道交通、新能源工程、智能電網(wǎng)、5G 基站建設(shè)、寬帶網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進程加快,為材料提供了很好的應(yīng)用空間,也對其使用環(huán)境和長期穩(wěn)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(yīng)用場景,開發(fā)高端化產(chǎn)品、差異化競爭、占領(lǐng)細(xì)分領(lǐng)域逐漸成為行業(yè)發(fā)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(rèn)證或B1(B2)級燃燒的電纜料,如B1 級輻照交聯(lián)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(yuǎn)光纜CPR 級阻燃抗粘連護套料、陶瓷化聚烯烴絕緣料和內(nèi)護套料等產(chǎn)品的應(yīng)用,展示了電纜料行業(yè)強大的研發(fā)和市場應(yīng)對能力。

3 行業(yè)關(guān)注的熱點技術(shù)工作

線纜行業(yè)“料重工輕”的特性,決定了材料始終是電纜上下游企業(yè)共同關(guān)注的焦點。 新形勢下,制約電纜發(fā)展的技術(shù)瓶頸日顯凸出。 經(jīng)調(diào)研,行業(yè)關(guān)注的熱點技術(shù)工作主要聚焦在基礎(chǔ)技術(shù)或共性技術(shù)、電纜料產(chǎn)品技術(shù)和工藝、設(shè)備及制造等方面。

基礎(chǔ)技術(shù)或共性技術(shù)。 電纜材料壽命、應(yīng)用可靠性評估;石墨烯在電纜材料中的應(yīng)用技術(shù);新材料產(chǎn)品、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù);材料一致性研究;阻燃劑材料及阻燃協(xié)效技術(shù)研究;橡塑材料節(jié)能降碳技術(shù)研究等。

電纜料產(chǎn)品技術(shù)。 220 kV 及以上超凈絕緣料(交流和直流)、屏蔽料的研制、生產(chǎn)、推廣應(yīng)用;高強度聚酰亞胺膜及其復(fù)合技術(shù)(聚酰亞胺/聚四氟乙烯復(fù)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(yīng)用技術(shù);輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯共聚物、X-PVDF 的應(yīng)用技術(shù);輻照橡膠電纜料的開發(fā)及推廣應(yīng)用;低煙無鹵聚烯烴電纜料的新阻燃體系研發(fā);細(xì)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(shù)等;高性能無鹵阻燃彈性體材料的研發(fā);軌道交通機車電纜用薄壁絕緣和護套料的研發(fā)等。

工藝、設(shè)備及制造技術(shù)。 電纜料成套高端生產(chǎn)裝備國產(chǎn)化;電纜料制造過程自動化、智能化技術(shù);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(shè)備國產(chǎn)化;高壓電纜料流變學(xué)評估設(shè)備和評估方法等。

4 結(jié)論

影響線纜材料技術(shù)發(fā)展的因素可以分為內(nèi)部因素和外部因素。 內(nèi)部因素一般包含企業(yè)技術(shù)方向的選擇、新技術(shù)的商業(yè)價值開發(fā)、創(chuàng)新所需要的行業(yè)上下游和社會整體的互補與競爭性技術(shù),以及企業(yè)體制和文化對創(chuàng)新的態(tài)度等;外部因素一般包含國家國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃、國內(nèi)外宏觀經(jīng)濟形勢、國家產(chǎn)業(yè)政策和上下游相關(guān)行業(yè)發(fā)展趨勢等。

材料行業(yè)以市場需求為拉力、技術(shù)進步為推力,以下游的市場需求為上游的創(chuàng)新和發(fā)展提供技術(shù)牽引。 本工作通過分析線纜材料行業(yè)技術(shù)熱點及市場需求變化,為材料行業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向提供參考和指引,促進行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。