玻璃纤维做好应用研究与产品开发服务双碳发展战略实施

玻璃纤维做好应用研究与产品开发，服务双碳发展战略实施玻璃纤维做好应用研究与产品开发，服务双碳发展战略实施《2030年前碳达峰行动方案》中指出，紧紧围绕各领域碳减排发展需求开展应用研究与产品开发，不断扩大电子玻璃纤维产品应用范围和市场规模，更好的服务我国经济社会双碳发展战略实施。近年来，行业内企业在高熔化率大型池窑生产线设计、物流自动化与智能化、余热利用、大漏板开发、浸润剂改性、玻璃原料检测分析及配方开发等方面不断进行技术创新与集成，推动境内玻纤池窑技术不断完善和提升。以上生产工艺技术的不断优化，使得单台窑产能上限持续提升，单位产品能耗与漏板铂金损耗率显著降低，单台窑生产操作人员数量明显减少，极大提升了玻纤的生产效率与产品质量，降低了玻纤单位成本。玻纤产量及进出口情况（一）玻纤产量变动分析2012年至2019年，全球玻纤总产量由530万吨增加至800万吨，年均复合增长率6．06%；2012年至2020年，国内玻纤总产量由288万吨增加至541万吨，年均复合增长率8．20%。玻纤应用范围的不断扩展和下游行业的市场容量提升是玻纤行业增长的直接原因。根据玻纤行业历史发展数据的分析统计，全球玻纤行业的平均增速一般为GDP增速的1．5-2倍。近十年国内玻纤产量增长率高于全球玻纤产量增长率，国内产量占全球产量占比持续提高，主要原因包括：近十年中国GDP增速平均在6%左右，高于世界GDP增速，中国经济是世界经济的重要增长引擎，带动了玻纤下游行业的需求增长；全球玻纤产能向中国转移，国内玻纤巨头通过海外收购及投建新生产线提高了国内玻纤企业的全球市场占有率，形成了规模效应；在国家大基建及新基建等战略下，风电、交通运输、电子通信、建筑装饰、工业管罐等领域的投资建设大幅提高了对玻璃纤维的需求；我国白泡石、叶蜡石、高岭土、石灰石、石英砂等玻璃纤维所需矿物原料的储量非常丰富，在原材料供应上具有本地化配套的独特优势。（二）玻纤及其制品进出口总量变动分析2012年至2019年，玻纤及其制品出口量呈现持续增长的趋势，由121．01万吨增长至153．90万吨，年均复合增长率3．49%，玻纤及其制品出口量增加的主要原因包括：国内企业在玻璃配方、浸润剂制备、纤维成型等技术工艺上实现突破，部分规格高性能玻纤打开了海外市场；相比美国、日本、欧洲的玻纤生产企业，我国玻纤生产企业拥有矿物原料本地化配套、人力成本低、规模经济效应等方面的优势，使得玻纤的单位生产成本相对较低，在国际市场上具有较强的竞争力。受新冠肺炎疫情影响，2020年度玻纤及其制品出口量降至133万吨。2012年至2020年，玻纤及其制品出口占国内产量比例持续下降，由2012年42．02%下降至2020年的24．58%，出口比例的下降主要原因：一方面是因为国内风电、交通运输、电子通信、建筑装饰、工业管罐等领域的投资需求旺盛，带动了国内玻纤需求的增长；另一方面由于中国玻纤企业在生产成本上的优势，使得欧盟、土耳其、印度等国家或地区相继对原产于我国的玻纤及其制品征收反倾销税或反补贴税，一定程度上影响了部分玻纤产品对某些国家和地区的出口。玻璃纤维池窑纱产量2020年以来，受各品种玻璃纤维纱价格持续上涨的影响，国内玻璃纤维产能扩张意愿强烈，玻璃纤维池窑纱产量持续上升。据中国玻璃纤维工业协会统计，2021年，国内玻璃纤维池窑纱总产量达580万吨，同比增长15．5%，占玻璃纤维丝总产量的92．95%。玻璃纤维行业的主要技术特点（一）窑炉熔化技术我国玻纤行业经过近六十年的发展，在池窑拉丝制造技术方面取得了长足的进步。目前大部分窑炉熔化部及通路均采用纯氧燃烧系统，基本淘汰空气燃烧方式，较空气燃烧，节能达40%以上。其中，窑炉熔化部使用炉顶纯氧燃烧，为国际玻纤窑炉先进的燃烧技术，节能效果进一步得到提升。（二）纤维成型技术纤维成型一般采用双层长作业线布置，分别为纤维成型区和拉丝卷绕区，其中纤维成型区与外界隔离，拉丝卷绕区开放布置。整个作业区配置专业化空调，全新送风，实现自动控制，使成型区形成稳定气流组织，并确保环境温湿度满足需求，改善工人劳动条件。另5，000孔以上铂铑合金大漏板的应用极大提高劳动生产率。（三）玻璃配方浸润剂技术玻璃配方技术的更新与完善、浸润剂技术的研发与应用是玻纤企业不断提高产品市场占有率并持续发展的重要因素，也是玻纤企业技术水平提高的重要标志。玻璃纤维行业概况玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，是以叶腊石、石英砂、石灰石等天然无机非金属矿石为原料，按一定的配方经高温熔制、拉丝、络纱等数道工艺加工而成，具有质轻、高强度、耐高温、耐腐蚀、隔热、吸音、电绝缘性能好等优点。其单丝的直径相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至数千根单丝组成。玻纤能够替代钢、铝、木材、水泥、PVC等多种传统材料，广泛应用于交通运输、建筑与基础设施建设、电子电气、环保等产业。玻璃纤维的分类方法有很多种:（1）根据生产时选择的原材料的不同，可将玻璃纤维分为无碱、中碱、高碱及特种玻璃纤维;（2）根据纤维外观的不同，可将玻璃纤维分为连续玻璃纤维、定长玻璃纤维、玻璃棉;（3）根据单丝直径的差异，可将玻璃纤维分为超细纤维（直径小于4μm）、高级纤维（直径在3～10μm）、中级纤维（直径大于20μm）、粗纤维（直径在30μm左右）。（4）根据纤维性能的不同，可将玻璃纤维分为普通玻璃纤维、耐强酸强碱玻璃纤维、耐强酸玻璃纤维、耐高温玻璃纤维、高强度玻璃纤维等。玻纤行业与上下游之间的关联性较强。上游对应矿石、化工、能源等产业，下游应用领域主要集中在交通运输、建筑与基础设施建设、电子电气、环保及一些新兴产业等。玻璃纤维行业营收同比增速2021年我国玻璃纤维行业整体利润水平持续走高，一方面与下游风电、电子电器、基建等主要细分市场及出口市场需求保持较强增长势头有关，另一方面也得益玻璃纤维及制品行业自身产能供给总量控制。据中国玻璃纤维工业协会数据，2021年，玻璃纤维及制品全行业（不含玻璃纤维增强复合材料制品）主营业务收入达到1244亿元，同比增长21．4%;利润总额同比增长95．5%，达到231．4亿元。玻璃纤维行业发展态势（一）向大型池窑生产线发展，低端小产能生产线将面临逐渐淘汰玻璃纤维主要有池窑拉丝法和坩埚拉丝法两种生产工艺。坩埚拉丝法对生产设备和生产技术要求低，投资少，生产规模可以灵活调整，因此小型玻纤企业多采用此法。但是该法须两次成型，程序复杂，生产过程能耗和污染较大，产品性能和质量较差，因此已基本被淘汰。池窑拉丝法根据要生产的玻纤产品化学组成，计算出原料配比，然后将原料细粉按照配比投入玻璃池窑，在高温下熔融成玻璃液，再通过高速运转拉丝机的牵引，涂覆浸润剂，将从池窑前炉通路的多孔漏板中流出的玻璃液制成玻璃纤维原丝，再经烘干、退解、络纱、短切、捻线、编织等工艺形成具有各种结构及性能的玻璃纤维及玻璃纤维制品。国家发改委2019年11月发布《产业结构调整指导目录（2019年本）》，将8万吨/年及以上无碱玻璃纤维粗纱（单丝直径＞9微米）池窑拉丝技术，5万吨/年及以上无碱玻璃纤维细纱（单丝直径≤9微米）池窑拉丝技术，超细、高强高模、耐碱、低介电、高硅氧、可降解、异形截面等高性能玻璃纤维及玻纤制品技术开发与生产列入鼓励类，将中碱玻璃纤维池窑法拉丝生产线；单窑规模小于8万吨/年（不含）的无碱玻璃纤维粗纱池窑拉丝生产线；中碱、无碱、耐碱玻璃球窑生产线；中碱、无碱玻璃纤维代铂坩埚拉丝生产线列入限制类，上述产业结构调整政策意味着球窑、代铂坩埚生产线及小型池窑玻纤生产线将无法进行新建和扩建，行业生产模式整体将向大型池窑拉丝生产线发展。这不仅考验玻纤生产企业的资金实力，还对玻纤生产企业的大型池窑设计、建造与运行能力提出了更高的要求。（二）下游应用领域不断扩展，产品快速迭代升级材料应用创新是各传统产业科技创新、转型发展的重要环节。纤维复合材料作为战略性新材料产业的重要组成部分和先进代用材料，应用领域不断扩展，产品快速迭代升级。国家统计局《战略性新兴产业分类（2018）》中列明的战略性新兴产业包括新一代信息技术产业、高端装备制造产业、新材料产业、生物产业、新能源汽车产业、新能源产业、节能环保产业、数字创意产业、相关服务业九大类。玻纤及其制品不仅自身属于新材料产业，还可为新一代信息技术产业、高端装备制造产业、新能源汽车产业、新能源产业、节能环保产业提供上游原材料供应。玻纤凭借机械强度高、绝缘性好、耐腐蚀性好、轻质高强等特点，在轨道交通、汽车轻量化、风电叶片、5G通信、节能建筑、高压管罐、保温隔热等领域不断获得新应用。近年来，行业内企业在高熔化率大型池窑生产线设计、物流自动化与智能化、余热利用、大漏板开发、浸润剂改性与回收、玻璃原料检测分析及配方开发等方面不断进行技术创新与集成，推动国内玻纤池窑技术不断完善和提升。以上生产工艺技术的不断优化，使得单台窑产能上限持续提升，单位产品能耗与漏板铂金损耗率显著降低，单台窑生产操作人员数量明显减少，极大提升了玻纤的生产效率与产品质量，降低了玻纤单位成本。（三）碳纤维等其他增强纤维材料大规模低成本生产技术的突破玻璃纤维是目前大规模、低成本、生产技术最为成熟的高性能纤维领域。行业内企业通过不断的工艺技术创新，使得单台池窑的产能屡创新高。碳纤维和玻璃纤维都属于新材料中的无机非金属材料，且均能作为复合材料中的增强材料。碳纤维相较玻璃纤维，具有密度小、强度大、模量高的特点。碳纤维制品属于定制产品，指向性很高，在加工的时候需要进行复杂的应力计算，因此碳纤维一般在强度模量要求极高的产品领域中使用，如大型风电叶片，火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备，球杆、钓鱼竿、网球拍、羽毛球拍、自行车、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船体等运动用品。随着风电叶片的大型化和向海洋发展，要求进一步实现叶片的轻量化、高强度、高刚性、抗冲击等，碳纤维的使用比例将呈现扩大趋势。碳纤维需要突破规模化、低成本化，碳纤维先进制造技术与装备才会在制造业中大量使用。目前碳纤维价格远远高于玻璃纤维，且有大规模生产的技术瓶颈，因此短期内还无法取代玻璃纤维在无机非金属增强材料中的地位。在绝缘性与透波性上，玻璃纤维与碳纤维的性能是互斥的。玻璃纤维绝缘性能好、不导电、透波性好；碳纤维导电性好、电磁屏蔽好。因此在需要具备绝缘性能和透波性能的复合材料领域，碳纤维无法取代玻璃纤维。玻璃纤维产量玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域，是国家重点鼓励发展的新材料产业。据中国玻璃纤维工业协会统计，2021年国内玻璃纤维纱总产量达到624万吨，同比增长15．34%。玻璃纤维发展趋势（一）向大型池窑生产线发展，低端、小产能生产线将面临逐渐淘汰玻璃纤维主要有池窑拉丝法和坩埚拉丝法两种生产工艺。坩埚拉丝法对生产设备和生产技术要求低，投资少，生产规模可以灵活调整，因此小型玻纤企业多采用此法。但是该法须两次成型，程序复杂，生产过程能耗和污染较大，产品性能和质量较差，因此已基本被淘汰。国家发改委2019年11月发布《产业结构调整指导目录（2019年本）》，提出鼓励池窑拉丝技术，限制埚拉丝生产线等政策，产业结构调整政策使球窑、代铂坩埚生产线及小型池窑玻纤生产线将无法进行新建和扩建，行业生产模式整体将向大型池窑拉丝生产线发展。（二）下游应用领域不断扩展，产品升级加快材料应用创新是各传统产业科技创新、转型发展的重要环节。纤维复合材料作为战略性新材料产业的重要组成部分和先进代用材料，应用领域不断扩展，产品快速迭代升级。玻纤及其制品不仅自身属于新材料产业，还可为新一代信息技术产业、高端装备制造产业、新能源汽车产业、新能源产业、节能环保产业提供上游原材料供应。玻纤凭借机械强度高、绝缘性好、耐腐蚀性好、轻质高强等特点，在轨道交通、汽车轻量化、风电叶片、5G通信、节能建筑、高压管罐、保温隔热等领域不断获得新应用。中国玻璃纤维纱产量根据中国玻璃纤维工业协会数据显示，受惠于内需市场持续发展壮大，玻璃纤维纱产能及产量均保持稳定增长。2021年玻璃纤维纱总产量为624万吨，同比增长15．3%，2016年到2021年年均复合增长率为10．57%。随着5G网络、数据中心等数字新基建不断推进，物联网、云