光伏胶膜需求量快速增长,这一原料或被“卡脖子”,国产替代有望加速

光伏班 2023-02-20
3200 字丨阅读本文需 8 分钟

组件封装是光伏产业链中的关键环节,光伏行业快速发展带动胶膜需求快速增长。光伏胶膜在组件总成本中虽占比不高,但关乎组件的光电转换效率,保障组件使用寿命,是决定光伏组件产品质量、寿命的关键性因素。

光伏胶膜产品品类丰富,根据原料和结构的不同,胶膜可分为 EVA 胶膜、POE 胶膜和 EPE 胶膜三类。EVA 胶膜和 POE 胶膜分别以 EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)树脂和 POE(聚烯烃弹性体)树脂为原 料制成;EPE 胶膜又称共挤型 POE 胶膜,由 POE 胶膜和 EVA 胶膜通过共挤工艺制成,为 EVA-POE-EVA 三层结构。企业也有系列划分,如福斯特旗下 EVA 胶膜涵盖常规、抗 PID、抗蜗牛纹、超快速固化、白色等系列,POE 胶膜包括交联型、热塑型、白色、共挤等系列。

近年来我国光伏胶膜技术已逐步实现国产替代,智研咨询数据显示,2022年上半年,我国光伏胶膜相关专利申请量为44个,同比增加214.29%。

从P型到N型,光伏胶膜占比将迎来变动

据PVInfoLink显示,过去十年间EVA凭借较佳的光学性能、粘结性,成本相对低廉且适配P型电池组件结构较佳,占据行业主流份额。东方盛虹2022年半年报指出,透明EVA 胶膜因价格优势、加工性能优势成为当前市场主流封装材料,占比约为 52%。

另一种白色胶膜 EVA主要用于单玻、双玻组件的背面封装,能够有效提高电池片间隙入射光以及组件透射光的反射,进而提升组件的功率。“随着PERC、N型电池的薄片化发展,以及半片技术、多主栅技术的应用逐渐增多,白色EVA在提升组件功率方面的优势将更为明显,”中金企信国际咨询表示。白色EVA在组件层压中的问题已基本得到解决,市场占比进一步提升。

近两年,随着TOPCon产能不断增长,行业对光伏封装材料有了新的要求,其中TOPCon电池与组件对防水性要求更高,于是POE因其拥有更好的水汽阻隔率与更好的耐侯性能、抗PID等能力,与N型TOPCon更为适配。主要的N型组件公司都积极探索或导入纯POE胶膜或含POE成分的胶膜作为封装材料。

而EPE 胶膜即通过共挤工艺将 EVA 与 POE 树脂挤出制造,兼具 EVA 良好的加工性能与 POE 良好的抗 PID性能、耐水汽性能。根据中国光伏行业协会的预测,未来几年 EPE 胶膜市场份额有望稳步提高。

中金企信国际咨询也提出同样观点,指出双面电池以及双玻组件市场也在快速增长,将带动POE胶膜与EPE胶膜市场占比提升。

POE胶膜未来行业空间有多大?

目前行业N型扩产加速,其中TOPCon电池由于能兼容PERC产线,所以将率先大规模推广应用。

TOPCon电池在PERC电池的工艺基础上,将原有磷扩散制备PN结改为通过硼扩散制备PN结,并在电池背面增加了一层超薄氧化硅(隧穿氧化层),再沉积一层掺杂多晶硅薄层形成钝化结构,其他工序与PERC基本一致,因此较新的PERC产线可通过增加相应设备改造成TOPCon产线,实现技术升级。TOPCon凭借高兼容性更容易被传统电池、组件厂青睐,量产进度快于其他N型电池。

2022年,晶科能源率先启动TOPCon的大扩产,其安徽、浙江首期8+8GW产线已经爬满,Q3开始规模放量,钧达(捷泰)7月一期8GW投产,调试进展顺利。

天合、晶澳、通威等头部企业也开始大规模的TOPCon扩张,此外有大面积的新进入者启动TOPCon产线建设,机构预计2022-2024年TOPCon将进入密集扩产和放量。

而根据PVinfoLink统计,截至2022年9月,宣布布局TOPCon的产能已经超过350GW,其中已落地的TOPCon产能超过40GW,预计2022年底,TOPCon名义产能将超过70GW,2025年TOPCon和HJT产能预计分别达到260、90GW,TOPCon、HJT和XBC等N型技术路线市占率到2025年提升至37%、7%、7%。

根据组件厂胶膜选型情况,东方财富证券以P型单面组件均采用EVA+EVA封装,P型双面组件中采用EVA+POE和EVA+EPE封装各占一半,TOPCon和HJT电池中EVA、EPE、POE胶膜使用占比分别为30%、40%、30%;XBC电势使用EVA+POE封装为假设前提,计算出2025年各类胶膜市占率为53.88%、22.46%、23.36%。

2022-2025年光伏POE类胶膜对应的需求分别为6.43、12.58、18.30、24.44亿平,需求复合增速为56.04%,POE粒子对应的需求分别为21.19、41.42、60.16、80.66万吨,需求复合增速为56.15%。

招商证券同样认为,2022年EVA、POE粒子价格一度出现倒挂,POE在经济性上的劣势弱。未来1-2年,一方面随着硅料价格逐步调整后,地面电站启动可能进一步加强双玻趋势,进而拉动POE需求,另一方面N型的大规模产业化直接带动POE渗透率提升。

以2022、2023年光伏装机量为240、350GW,POE渗透率分别为19%、24%为假设前提,估算出POE/EPE胶膜需求量达到8、16亿平,考虑EPE渗透率,POE粒子需求量可能在25、48万吨上下,需求增长趋势更为乐观。

POE粒子面临紧缺,或成为产业链卡脖环节

POE 生产被跨国公司垄断。2021 年全球范围内的 POE 产能约 200 万吨,其 中更侧重于乙烯基弹性体的 POE 产能约 158 万吨。目前 POE 粒子的生产厂商均 是海外厂商,主要包括陶氏、Exxon、LG、三井等。其中陶氏是最大的 POE 生产 厂商,全球 POE 产能占比接近一半,产能遍布美国、西班牙、泰国、沙特各国。

POE 生产存在高壁垒,国产化最早要等到 2024 年。 POE 生产主要有三个 方面的难点和壁垒:1)α-烯烃供应,目前我国尚未实现高碳 α 烯烃量产,POE 的 主流路线是 1-辛烯,而国内 1-辛烯的工业化刚起步。2)催化剂的开发,催化剂 是烯烃配位聚合技术的核心,POE 的生产对催化剂的耐热性、共聚活性、共单体 插入能力、共聚物分子量大小及分布都提出了要求。3)聚合工艺,POE 生产主流 采用高温溶液聚合工艺,亦是一大难点。目前国内诸如万华化学、茂名石化、斯尔 邦、京博石化等多家企业开始尝试 POE 粒子国产化生产,部分企业已经建立了中 试线,但大规模量产仍需等待,按照各企业公示的计划,最快的 POE 项目量产投 产也要等到 2024 年。

光伏级 POE 粒子供应有限,全球仅有 30-40 万吨左右产能。POE 粒子的下 游应用领域包括汽车、光伏、发泡、线缆、家电以及包装等。2021 年全球 POE 粒 子下游应用领域中,汽车占比最高,约为 38%;光伏占比增长快速,成为第二大 应用领域,占比约 24%。目前全球光伏级 POE 粒子基本被陶氏、LG、三井、沙比 克等国外企业垄断,供给有限。2022 年全球光伏级 POE 粒子产能约 30 万吨左 右,其中陶氏和 LG 各为 18、8 万吨左右,三井和沙比克供应较少;2023 年,我 们预计陶氏、LG、沙比克等企业会增加少量光伏级 POE 粒子供应,2023 年全球 光伏级 POE 粒子供应量约为 41 万吨左右。

2023 年 POE 粒子面临紧缺,或成为产业链卡脖环节。我们预计 2023 年光 伏级 POE 粒子供应约 41 万吨左右,1)假设双玻 TOPCon 组件全部采用 POE+EPE 封装、单玻 TOPCon 组件采用 POE+EVA 封装,HJT 组件采用双面 POE 胶膜封 装情形下,需要 49-52 万吨 POE 粒子,预计 POE 粒子存在 8-11 万吨缺口;2) 用部分 EPE/EVA 胶膜替代封装的情形下,即 1/3 的双玻 TOPCon 组件采用双面EPE 胶膜替代封装或者 1/2 的双玻 TOPCon 组件采用 POE+EVA 替代封装、1/2 的 HJT 组件采用双面 EPE 胶膜替代封装的情形下,需要 43-47 万吨 POE 粒子, 预计 POE 粒子仍存在 2-6 万吨左右缺口。

国内产业链情况如何?

目前,POE生产全部由海外企业垄断,主要为陶氏化学、埃克森美孚、三井和LG化学等。根据华经产业研究院统计,2021年全球包括丙烯基弹性体在内的广义POE产能约为200万吨,其中陶氏化学产能占比最大,约为48%。2021年,我国POE消费量约为64万吨,基本全部依赖进口,美国陶氏化学及埃克森美孚和韩国LG化学、SK-SABIC为主要进口来源。

不过,POE国产替代有望加速。

POE实现量产的难点为催化剂与重要原料高碳α-烯烃具备较高的技术壁垒。2022年9月28日,东方盛虹发布公告,江苏斯尔邦石化有限公司800吨/年POE中试装置成功实现了POE催化剂及全套生产技术完全自主化,填补了国内空白。项目一次性开车成功,顺利打通全流程,产出合格产品,连续稳定运行。斯尔邦未来将继续进行POE的研发和产能扩张,总体规划年产能50万吨(分期建设)。

随着海外催化剂专利到期和国内研发速度加快,国产企业已逐步突破POE生产的三大壁垒,目前国内已宣布POE产能合计规划超180万吨,多数企业POE项目已进入中试阶段。

其中万华化学中试已运行近1年,开发布局较早。2021年9月,万华化学完成中试POE装置建设,2022年3月公司在投资者问答平台宣布产出合格中试产品,目前在下游各领域进行应用开发。

从万华化学在茂金属、α-烯烃齐聚、烯烃高温溶液聚合等相关领域的专利布局来看,目前持有或处于审查状态专利有32件,最早可以追溯到2017年。除中石化和中石油体系外,万华是在相关领域的专利布局数量最多、范围最广、自主开发工作的启动时间最早的企业之一。

卫星化学在2021年12月30日披露连云港绿色化学新材料产业园项目,其中包括年产10万吨α-烯烃及配套POE,形成乙烯、α-烯烃、POE产业链一体化格局。2022年6月连云港石化1000吨/年α-烯烃工业试验装置项目环境影响评价一次公示,项目具备施工条件,预计今年建成并产出产品。

荣盛石化则在2022年8月18日公告,公司拟新投资641亿元,对浙江石化4000万吨/年炼化一体化相关装置进行挖潜增效。计划包括新建包括35万吨/年α-烯烃装置、2×20万吨/年POE聚烯烃弹性体装置、30万吨/年EVA/LDPE(管式)装置等系列下游项目。浙江石化成为又一宣布进入POE市场的化工龙头企业。

随着POE胶膜逐渐取得市场主导地位,已在该领域布局的这些企业,势必迎来一波较为强劲的业绩动力。

文章来源: 世纪新能源网,未来智库,全景网

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