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導讀
氟化工產品以其耐化學品、耐高低溫、耐老化、低摩擦、絕緣等優異的性能,廣泛應用于軍工、化工、機械等領域,已成為化工行業中發展最快、最具高新技術和最有前景的行業之一。長期以來,全球氟化工產業穩步發展,新的應用領域不斷拓展,廣泛應用于家電、汽車、軌道交通、航空航天、電子信息、新能源等工業部門和高新技術領域。含氟制冷劑受環保政策推動進入淘汰進程,制冷劑明年迎來減虧行情,供需關系將逐漸偏緊,新能源行業火熱,帶動PVDF與六氟磷酸鋰需求爆發,新型含氟高分子材料市場逐漸擴張。
一、 氟化工價值重心下移,高附加值產品迎來發展新機遇
氟化工產品,作為化工新材料之一,在“十二五”規劃被單列一個專項規劃。由于產品具有高性能、高附加值,氟化工產業被稱為黃金產業。氟化工產品以其耐化學品、耐高低溫、耐老化、低摩擦、絕緣等優異的性能,廣泛應用于軍工、化工、機械等領域,已成為化工行業中發展最快、最具高新技術和最有前景的行業之一。長期以來,全球氟化工產業穩步發展,新的應用領域不斷拓展,廣泛應用于家電、汽車、軌道交通、航空航天、電子信息、新能源等工業部門和高新技術領域。氟化工行業的生產能力與消費需求快速同步增長,其中亞洲地區尤其是中國的發展迅速。
氟化工產品主要包括含氟制冷劑、含氟高分子材料、含氟精細化學品。制冷劑是氟化工行業傳統領域產品,共包含四代制冷劑產品,即CFCs、HCFCs、HFCs和HFOs,其中一代制冷劑已經淘汰,全球市場目前應用二三四代制冷劑;含氟高分子材料包括氟樹脂、氟橡膠和氟涂料,其中氟樹脂里PTFE 、PVDF等產品前景廣闊;含氟精細化學品主要有含氟有機中間體以及含氟鋰鹽電解質,含氟鋰鹽電解質中六氟磷酸鋰LiPF6和雙氟磺酰亞胺鋰LiFSI由于其鋰電新能源領域的應用而備受市場青睞。
氟化工行業的價值重心在中下游產品,從螢石開始,隨著產品加工深度的增加,產品的附加值成幾何倍數增長。螢石的價格只有數千元,制冷劑的價格在萬元左右,含氟高分子材料從數萬元至十幾萬不等,而含氟精細化工產品的價格可以達到幾十甚至上百萬元。各類氟產品的前景不一,其中R22、R141b等第二代制冷劑進入衰退期,四代制冷劑還處于起步階段,第三代制冷劑、螢石、氫氟酸進入成熟期,氟樹脂包括PTFE以及PVDF競爭加劇日趨成熟,含氟精細化學品正處于飛速發展的成長階段。發達國家氟化工產品中含氟精細化學品占比接近50%,產品附加值高,可以看出未來我國氟化工發展的主要方向也是提高含氟精細化學品占比。
1、螢石受到政策限制保護,高品位螢石缺口造就廣闊前景
螢石又稱為氟石,是自然界中較常見的一種礦物,主要成分是氟化鈣(CaF2),存在于花崗巖、偉晶巖、正長巖等巖石內。螢石應用范圍十分廣泛,即可直接應用于制冷工業、光學工業、冶金工業、建材工業、陶瓷工業以及玻璃工業中,也可間接應用主要在新能源、新材料等新興行業,另外還涉及國防軍工、電子信息等具有重大戰略意義的領域。
螢石是氟化工產業鏈最為重要的上游原材料。氫氟酸是現代氟化工的基礎,作為整個氟化工產業鏈的核心,是制取中下游氟化工產品的基本原料。目前能加以利用的生產氫氟酸的原料僅有螢石和磷礦石,而其中約95%的氫氟酸來源于螢石精礦,因此螢石是氟化工行業最主要的礦物原材料,且具有相當的不可替代性。在制取氫氟酸的過程中,螢石與硫酸反應,會排放大量的氟化氫氣體,回收分解出來的氟化氫溶于水中就可以生產氫氟酸。
我國螢石儲量豐富,然而詳查與勘探的少,普查與預查的多。據USGC數據顯示,2021年中國螢石儲量較為豐富,約為4200萬噸,僅次于墨西哥位于全球第二,占全球儲量的13.1%。在查明資源總量中,單一型礦床可利用儲量少,開采規模小,并且富礦少,貧礦多。我國螢石礦床分為單一型礦床和伴(共)生型礦床,單一螢石礦資源含雜質低、品質優。被大量用于高端產業,他國資源難以替代,在全球優質螢石資源中占有重要地位,是我國優質優勢礦種。單一螢石礦平均CaF2品位在35%~40%左右,CaF2品位大于65%的富礦僅占單一螢石礦床總量的20%,CaF2品位大于80%的高品位富礦占總量不到10%。
我國螢石資源過度開發,儲采比遠低于世界平均水平。儲采比又稱回采率或回采比,指剩余儲量按當前生產水平尚可開采的年數。受益于螢石儲量豐富,中國是全球最大的螢石生產國家,螢石產量近年來穩中有增,2021年全球螢石產量約860萬噸,其中中國螢石產量為540萬噸,占總產量的62.8%。因此我國螢石具備“低儲量、高產量”特點,儲采比僅有10.5,低于全球平均值45.0,也低于其余三個主要儲量國的比值:墨西哥(32.2)、蒙古(110.0)、南非(205.0)。我國螢石儲采比遠低于世界平均水平,螢石剩余可使用時間比稀土和石墨更短。同時,隨著單一礦逐步枯竭,伴生礦或將成為行業核心供給。
我國螢石資源開采過度以及政策監管加碼,目前螢石產量增速逐漸放緩下調。我國螢石產量的增速近些年逐漸放緩,有負增長的趨勢,最主要的原因是我國的螢石平均品位不高、過度開采嚴重以及前期開采不規范,導致我國易開采的螢石礦及高品位螢石礦資源日趨減少。另外近年來國家對環境保護、安全生產、綠色礦山建設、生態紅線劃定等要求日趨嚴格。作為礦產資源宏觀調控和管理的重點對象,螢石行業屬于高污染資源開采性行業,由此制定實施的行業政策逐漸趨緊、相關的監管力度不斷增強。行業的準入門檻也顯著提高,部分中小企業因難以維持較高的環保成本、浮選裝置環評不達標或者是礦山炸藥未通過審批等原因,徹底退出或者停止生產。螢石行業正在監管政策下規范,邁向可持續發展。
近年來隨著我國氟化工行業逐漸崛起,以及新材料和新能源等戰略性新興行業快速發展,我國在《全國礦產資源規劃(2016-2020年)》中將螢石列入戰略性礦產名錄,螢石的需求大幅度增加。化工行業是螢石最主要的應用領域,其中氫氟酸是螢石最主要的下游產品,占比53%。并且目前我國是全球螢石的最大消費國。數據顯示,2021年中國螢石表觀需求量達到586萬噸,同比增長19.59%。
我國螢石需求火熱而供給受限,從而供不應求的市場轉向海外進口。根據海關總署數據顯示,2018年我國螢石進口數量增長到了83.94萬噸。這主要是源于我國螢石需求量迅猛上漲,市場需求不斷拉升,而有關螢石資源開采的政策約束日漸緊張,螢石供給端產量擴張受限,致使螢石市場供不應求,轉向海外國家彌補需求,從而螢石進口量大大增加。2018年我國螢石出口量首次低于進口量,轉變為螢石凈進口國。這是由于對螢石這種不可再生資源的保護,中國陸續出臺了一系列出口貿易的政策措施,因此螢石出口量保持低位,螢石自給率逐年下降。
我國的高品位螢石資源較為匱乏,未來市場缺口造就廣闊前景。我國螢石進口主要源自全球螢石儲量較為豐富的國家,如蒙古、南非、墨西哥、尼日利亞等發展中國家。其中2021年從蒙古進口螢石數量最多,為47.3萬噸,占進口總量的70.8%。因蒙古國低品位螢石成交價格低廉,運輸成本較低,因此深受進口企業青睞。預計在“十四五”期間,隨著我國氟化工產業升級加速,氟化工產品在新能源、新興信息、新醫藥、節能環保、航空航天等戰略性新興產業中的重要性日益凸顯,未來螢石資源需求繼續上升,其中低品位螢石可從大量進口滿足資源需求,但高品位螢石資源或仍繼續維持缺口。
2、磷礦石成為原材料重要替補,未來或將得到廣泛應用
我國磷礦石具有豐富儲量及產量,是生產氟化工中下游產品的重要替補原材料。磷礦的成分是氟磷酸鈣,分子式Ca10(PO4)6F2。據USGS數據,2021年全球磷礦儲量約為710億噸,其中中國磷礦儲量為32億噸,并且我國是世界最大的磷礦石生產國,貢獻了全球磷礦產量的約40.2%。磷礦會伴生2.5-3.5%的氟資源。磷礦石里的氟資源遠遠超過螢石,全球磷礦石伴生氟資源量20.1億噸,中國磷礦石伴生氟資源量1.11億噸,分別是螢石中氟資源量的20.7倍和7.55倍。所以現在從磷礦石里提取氟成為一個重要方向。
在生產磷肥和凈化磷酸的過程中,會產生副產品氟硅酸以制取氫氟酸。在磷肥生產過程中,磷礦石中的含氟礦石與硫酸反應,會排放大量的含氟氣體,經水吸收會生成含有氟硅酸的酸解液,酸解液中的氟硅酸加熱到一定溫度,就會分解釋放出氟化氫,回收分解出來的氟化氫就可以用于生產氫氟酸。磷礦企業從氟硅酸制備氟化氫有成本低、能耗低、污染小的優勢,優于從螢石制備氟化氫,對于環保治理及保護螢石資源具有重要意義。
受限于當前工藝技術及生產規模,磷礦石作為氟化工原材料未來或將得到廣泛應用。過去磷礦企業處理副產品氟硅酸困難,不但環保難做,還大量浪費了氟資源。后來引進了氟硅酸制備氟化鋁、氫氟酸的技術,才有了部分改善,但還是有大量氟資源未能利用。磷化工副產氫氟酸受到規模、工藝技術裝備和產品品質等多方面的影響,目前磷化工副產氫氟酸在產量規模上與螢石粉生產氫氟酸相比仍處于“補充”的地位,2021年氫氟酸產能達到250萬噸,其中螢石法制備無水氫氟酸產能占到全國產能的95%,而氟硅酸法制備氫氟酸占到全國產能的5%。預計隨著未來工藝技術改進升級,從磷礦石制取氫氟酸的路徑或將得到更為廣泛的應用,貢獻更多的氫氟酸及氟產品產能。
國內貴州磷化集團(甕福和和原貴州開磷控股整合重組而成)的磷化工副產氫氟酸工藝較為成熟,目前其擁有氫氟酸產能11.5萬噸/年,規劃到2023年之前達到18萬噸/年產能的規模。另外,云南氟磷電子科技有限公司規劃建設磷肥副產氟硅綜合利用項目,一期建設電子級氫氟酸2萬噸,預計于2022年9月竣工;三期2×1.5萬噸無水氫氟酸項目目前在計劃實施。
二、基線年推動制冷劑產品差異化,龍頭引領行業向好發展
1、環保政策驅動制冷劑更新迭代,第三代制冷劑長期供需格局有望改善
制冷劑,也稱冷媒、雪種,可分為氨、氮、含氟、水和碳氫化合物等多種類型,其中以氟制冷劑類最為常見,約占全球制冷劑總量的53.1%。含氟制冷劑化學穩定性強、熱力學性能優異,廣泛應用在冰箱、家用空調、汽車空調等制冷領域,還可在聚氨酯行業中用作塑料發泡劑、半導體行業中用作電子清洗劑及精細化工中用作氣霧劑等。
制冷劑最早出現于19世紀30年代,早期應用的乙醚等產品多是可燃、有毒且化學性質不穩定的,其應用主要限制在工業領域。二十世紀20-30年代開始以不可燃且無毒的氟氯烴作為制冷劑,方才開啟了制冷劑商業生產以及家用的歷程,也是一代制冷劑CFCs即“氟利昂”的開端。氟利昂會嚴重破壞臭氧層。平流層內,強烈的太陽紫外線照射使CFCs和Halons分子發生解離,釋放出高活性的氯和溴的自由基,會引發消耗臭氧的反應。氟代烷烴具備極強的化學穩定性,其本身難以在較低的大氣層中被分解或降解,會停留在大氣層長達數十年以上。氟利昂會導致溫室效應。氟化溫室氣體(F-GHGs)的五種主要類型是氫氟碳化合物(HFC),全氟化碳(PFC),六氟化硫(SF6),三氟化氮(NF3)和其他全氟化溫室氣體。氟利昂帶來的這兩個巨大的環境問題,這也導致其現被淘汰。
1987年,全球有機氟工業做出了重大的重新定位,28個國家代表共同決議并制定了國際公約《蒙特利爾議定書》,該協議書規定各代氟代烴類物質的生產及銷售均被逐步限制、削減、停產,促使全球氟致冷劑逐步升級換代。2016年10月15日,在盧旺達首都基加利市舉行的《蒙特利爾議定書》第28次締約方大會上,《基加利修正案》通過,將氫氟碳化物(HFCs,第三代制冷劑)納入《蒙特利爾議定書》管控范圍。《蒙特利爾議定書》基加利修正案要求大部分發達國家從2019年開始削減HFCs,發展中國家將在2024年凍結HFCs的消費水平,一小部分國家將于2028年凍結HFCs消費。
制冷劑行業中根據ODP(大氣臭氧消耗潛能值)和GWP(指全球變暖潛能值)將氟制冷劑的產品系列分為四代。第一代制冷劑ODP值很高,即對臭氧層的破壞巨大,并且GWP值很高,則其溫室效應極為顯著,因此全球已經淘汰使用;第二代制冷劑對臭氧層破壞相對較小,但是會導致一定的溫室效應,在歐美發達國家已基本淘汰,在我國應用廣泛,目前也處在淘汰期;第三代制冷劑對臭氧層無破壞,在發展中國家逐步替代HCFCs產品,但是溫室效應較為顯著,少部分發達國家已開始削減用量;第四代制冷劑指的是不破壞臭氧層、GWP值較低的制冷劑,但目前該等制冷劑的發展趨勢和主流產品尚未最終確定,且目前專利權主要掌握在國外企業手中,發達國家正在投產,對我國及其他發展中國家而言,其研發、生產及下游轉換成本仍較高,尚未開始規模化應用。
世界各國為了防止臭氧層被破壞,共同簽訂《蒙特利爾議定書》,規定ODS生產和消費的基準數量,淘汰時間表。2021年6月17日,中國常駐聯合國代表團向聯合國秘書長交存了中國政府接受《〈蒙特利爾議定書〉基加利修正案》的接受書。該修正案已于2021年9月15日對中國生效。我國積極落實相關政策,規定在國家規定的期限內,生產、進口ODS的單位必須按照國務院有關行政主管部門核定的配額進行生產進口。即我國每年制冷劑供應量和消費量由國家管控。
世界各國為了防止臭氧層被破壞,共同簽訂《蒙特利爾議定書》,規定ODS生產和消費的基準數量,淘汰時間表。2021年6月17日,中國常駐聯合國代表團向聯合國秘書長交存了中國政府接受《〈蒙特利爾議定書〉基加利修正案》的接受書。該修正案已于2021年9月15日對中國生效。我國積極落實相關政策,規定在國家規定的期限內,生產、進口ODS的單位必須按照國務院有關行政主管部門核定的配額進行生產進口。即我國每年制冷劑供應量和消費量由國家管控。
國外第二代制冷劑淘汰基本完成,我國將為國外提供檢修材料。目前歐美等發達國家在2020年已基本完全淘汰第二代制冷劑,僅留0.5%供維修,因此發達國家對于第二代制冷劑的退出有更迫切的要求,海外大部分產能均已關停,應用第二代制冷劑的設備主要靠從中國進口進行維修,而我國二代制冷劑配額大幅削減中,于2020年已削減35%。隨著中國逐步降低第二代制冷劑生產消費配額,第二代制冷劑供需格局將持續偏緊。
當前我國制冷劑市場正處于二代制冷劑產品到三代制冷劑的過渡期,2020至2022年成為第三代制冷劑的“基線年”。為在三代制冷劑開始配額管理前把握先機搶占市場,國內主流制冷劑生產企業已在此前具備了大規模生產三代制冷劑能力,我國第三代制冷劑在2020-2022年迎來布局窗口期,以后供給總量按照基線年期間各企業市占率對配額進行分配。因此我國制冷劑廠商為了2024年及以后配額管理階段獲取可觀的生產和銷售配額,在2020-2022年基線年期間增加三代制冷劑銷量,因此近年快速產能擴張以搶占三代制冷劑市場份額。第三代制冷劑R32、R125產能分別相比于2018年增加86%、32%,目前三代制冷劑產能擴張已進入尾聲階段。另外第三代制冷劑的海外生產廠商已經開始關停部分設備,而現存大量設備仍舊使用較多的第三代制冷劑,因此國外的存量設備維修需求提高也會刺激中國第三代制冷劑出口提升。隨著海外第三代制冷劑進一步縮減,出口需求提升,第三代制冷劑長期供需格局有望改善。
2、制冷劑終端需求穩健增長,未來制冷劑有望延續景氣高位趨勢
制冷劑下游應用中家用空調占據主導地位,其次是冰箱和車用空調。數據顯示,我國制冷劑行業下游應用市場占比最大的是空調,占比達78%;其次為冰箱,占比16%;再次為汽車,占比6%。家用空調是使用最廣泛的制冷設備,制冷功率通常較大,而制冷范圍有限,因此其制冷劑需求量較大;冰箱主要功能是保溫,且制冷功率較小,單臺冰箱所使用制冷劑量遠小于家用空調;車用空調的數量則遠少于家用空調。
房屋每平方米需要制冷量180-220w,而一匹空調制冷量2500w左右。夏季使用空調制冷,制冷量可以小一些,每平米配制冷量180-200w,如果冬季需要空調制熱取暖,就應大一些為宜,每平米配制熱量200w-220w左右。例如在客廳配置空調,按平均面積25平米計算,每平方米需要制冷量按照200w計算,一共需要5000w制冷量,大約需要兩匹空調。同理,臥室按15平米計算,大約需要一匹或1.25匹空調。
后疫情時代催升空調市場滲透率,空調需求有望持續增長。目前中國家用空調市場的滲透率約為60%,去年疫情過后空調行業市場明顯復蘇,考慮到未來居家學習辦公的預防性需求,空調滲透率預計將會持續提升,其會長期驅動空調行業需求增長,致使空調銷量持續增長。由于空調對制冷劑的極大需求,制冷劑需求主要受空調需求影響。據wind數據顯示,2021年國內家用空調總銷量15,259.25萬臺,同比增長7.87%。汽車銷量維持在小范圍區間內波動,大容量冰箱則因疫情需要儲存食物的原因有新增需求。這些新增設備的銷量增長有望繼續維持對制冷劑的需求。
含氟制冷劑主要產品的主要消費行業包括:房間空調、冰箱冷柜、工商制冷、汽車空調、消防器材生產、發泡劑生產、氣霧劑生產等領域,另外部分氟碳化學品單質也是含氟高分子材料的主要原材料。不同應用領域的制冷劑升級替代品有所差異。過去定頻空調一般采用第二代制冷劑R22,新生產的空調除少部分仍采用R22外,主要采用三代制冷劑R410a或R32,冰箱和汽車主要采用R134a,冰箱目前使用的制冷劑已基本轉向碳氫制冷劑R600a,汽車空調已實現對R12的淘汰,轉向使用三代制冷劑R134a,歐美等發達國家少量高端車型已開始采用四代制冷劑R1234yf。據RefrigerantHQ數據顯示,美國銷量Top50的汽車型號中64.17%使用四代制冷劑,25.89%使用R134a。
用作制冷劑用途的二代制冷劑HCFCs的生產與消費均受配額限制,由生態環境部制定并公開。生產配額包括總生產配額和內用生產配額,總生產配額=內用生產配額+出口配額=(新裝使用配額+維修配額)+出口配額。內用生產配額即可用于境內銷售的ODS用途產品的生產配額,二者差值即為出口配額。消費配額即為國內廠商使用配額,內用生產配額與國內廠商使用配額之差為國內維修配額。
R22占2021年全國二代制冷劑總生產配額的約76.8%,占內用生產總配額的約78.4%,是我國產量最大的二代制冷劑品種。目前各廠家產量超過制冷劑配額的部分主要用作生產下游含氟新材料的配套原料,這些用于原料用途生產聚四氟乙烯樹脂(PTFE)、六氟丙烯(HFP)等的R22生產量則不受生產配額限制。據生態環境部數據,2022年我國國內廠商R22總生產配額22.5萬噸,內用生產配額13.6萬噸,R22使用配額僅有3.7萬噸。
2020年受疫情影響,制冷劑需求下降,并且制冷劑廠商在2020年基線年伊始大力生產三代制冷劑,并壓低三代制冷劑價格,制冷劑總體價格均為震蕩走跌態勢,并且原料價格的上漲使得制冷劑價格與原材料成本之間的價差走低。2021年,制冷劑行業已逐漸迎來了發展拐點。需求面上,我國經濟回暖,化工品下游需求擴張,2021年下半年起,制冷劑供應面上,能耗雙控趨嚴,因此廠商開工受限。成本面上,原材料螢石、氫氟酸受環保政策等因素影響,貨源緊張,致使原材料價格大幅上漲,因此二、三代主流制冷劑價格開始進入上行區間。2022年,制冷劑價格回落,數據顯示,截至2022年7月19日R134a價格為1.9萬元/噸、R125價格為3.5萬元/噸、R32價格為1.3萬元/噸、R22價格為1.5萬元/噸。其中、R125、R22價差增長穩定,R32和R134a盡管價差處于底部,但可見虧損程度已出現明顯改善。
隨著碳達峰、碳中和戰略的持續推進,各類非二氧化碳溫室氣體的管控中,HFCs政策預期最為明朗、路徑最為清晰。隨著HFCs配額基線日期日益臨近,修復行情或將到來。另外,7月13日的國常會指出,要在全國開展家電以舊換新和家電下鄉,并支持發展廢舊家電回收利用。本次新一輪家電以舊換新和下鄉政策或將部分復制“第一次家電下鄉”行情,刺激下游空調、冰箱需求增加,疊加出口需求擴張的影響,制冷劑行業開工情況已開始提升,后市制冷劑有望延續景氣上行趨勢。
據統計,截至2022年10月,我國R32、R134a、R125產能分別達到50.7、33.5、30萬噸,分別較2017年產能擴張了138%、20%、32%。激烈競爭導致制冷劑產品的有效供應產能加速向頭部大廠集中,龍頭企業制冷劑環節的盈利情況也將逐步改善,行業洗牌正在加速,制冷劑產品將持續差異化運行,未來將由龍頭企業引領制冷劑行業向好發展。
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