1.光伏膠膜種類及對(duì)比
中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)起步早,發(fā)展程度高,在產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)均有較高的產(chǎn)能比重,現(xiàn)已成為全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)者和引領(lǐng)者,尤其是光伏膠膜行業(yè)在經(jīng)歷行業(yè)洗牌后,國(guó)外企業(yè)已基本退出市場(chǎng),根據(jù)福斯特年報(bào)數(shù)據(jù),企業(yè)光伏膠膜生產(chǎn)成本中,約90%為直接原料成本。
EVA/POE作為光伏膠膜的核心原料,國(guó)產(chǎn)化程度偏低。截止2021年,中國(guó)EVA產(chǎn)能合計(jì)177.2萬噸,占全球的27%;而POE/POP全球產(chǎn)能超過100萬噸,由于聚合工藝、茂金屬催化劑、a-烯烴等多個(gè)環(huán)節(jié)存在較高的技術(shù)壁壘,POE產(chǎn)能主要集中在陶氏、三井、LG等幾家公司手中,中國(guó)當(dāng)前仍未實(shí)現(xiàn)POE大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用
目前市場(chǎng)上的光伏膠膜主要有4種:透明EVA膠膜、白色EVA膠膜、POE膠膜、共擠型EPE膠膜。透明EVA膠膜因價(jià)格優(yōu)勢(shì)、加工性能優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)前市場(chǎng)主流封裝材料,占比約為52%;白色膠膜EVA是在EVA樹脂中加入一定量的鈦白粉等白色填料,以提高二次光線的反射率,主要用于單玻、雙玻組件的背面封裝,使用白色EVA替代透明EVA時(shí),雙玻組件功率增益可達(dá)7-10W,單玻組件功率增益1-3W。
圖1 不同封裝材料市場(chǎng)占比(%)
POE膠膜由于其獨(dú)特的抗PID性能,同時(shí)其電阻率高、不易水解,是雙玻組件的主流封裝原料;EPE膠膜通過共擠工藝將EVA與POE樹脂擠出制造,兼具EVA良好的加工性能與POE良好的抗PID性能、耐水汽性能。根據(jù)CPIA的預(yù)測(cè),未來幾年,透明EVA及白色EVA膠膜市場(chǎng)比重下滑,EPE膠膜市場(chǎng)份額將明顯提高。
2.EVA市場(chǎng)現(xiàn)狀及展望
EVA處于化工產(chǎn)業(yè)鏈偏中下游位置,直接原料為乙烯和醋酸乙烯,隨著EVA產(chǎn)能的快速擴(kuò)張,對(duì)乙烯法醋酸乙烯需求大幅增長(zhǎng),而乙烯法醋酸乙烯在近5年未有有效擴(kuò)能,供需矛盾日漸突出。
圖2 EVA上下游產(chǎn)業(yè)鏈
EVA有4種生產(chǎn)工藝:溶液聚合、乳液聚合、懸浮聚合和高壓本體連續(xù)聚合法。當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)均為高壓本體連續(xù)聚合法,其可分為管式法或釜式法。巴塞爾的管式技術(shù)和ExxonMobil的釜式技術(shù)是當(dāng)前生產(chǎn)光伏料的主流,相對(duì)而言巴塞爾管式法由于配備脈沖閥,反應(yīng)過程中可以沖刷反應(yīng)器內(nèi)壁,減輕聚合物粘結(jié),減少晶點(diǎn)的形成,可以持續(xù)、高比例的產(chǎn)出光伏料。而釜式法由于未配備脈沖閥,在超高壓狀態(tài)下,EVA溶于乙烯和VA,并在管壁上遇冷析出,造成粘壁,時(shí)間越長(zhǎng)析出越多,最終脫落形成晶點(diǎn),因此釜式法在生產(chǎn)光伏料時(shí)需頻繁對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行清洗,光伏料比例偏低。
圖3 EVA主要生產(chǎn)工藝對(duì)比
EVA供應(yīng)現(xiàn)狀
按VA含量不同,EVA可分為三大類品種:EVA樹脂(VA含量5%-40%)、EVA彈性體(VA含量為40%-70%)及EVA乳液(VA含量為70%-95%),以下討論的均為EVA樹脂。
據(jù)IHS統(tǒng)計(jì),2021年,全球EVA產(chǎn)能650萬噸,東北亞、北美、西歐三大區(qū)域占比達(dá)到88%,東北亞細(xì)分來看,中國(guó)大陸產(chǎn)能177萬噸(占全球產(chǎn)能27%)、韓國(guó)118萬噸(占比18%)、日本64萬噸(占比10%)、中國(guó)臺(tái)灣51萬噸(占比8%)
圖4 全球EVA產(chǎn)能分布
2017年-2020年,全球EVA產(chǎn)能增速較為緩慢,進(jìn)入2021年,在碳達(dá)峰、碳中和的推動(dòng)下,全球光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段,EVA也迎來新的發(fā)展機(jī)遇,2021年,全球新增EVA產(chǎn)能達(dá)到110萬噸,其中中國(guó)新產(chǎn)能80萬噸,韓國(guó)30萬噸,未來幾年,全球的新產(chǎn)能仍將主要集中在中國(guó),根據(jù)我們的測(cè)算,2022年-2024年,全球新增EVA產(chǎn)能預(yù)計(jì)達(dá)到108萬噸,產(chǎn)能年均增速達(dá)到5.3%。
圖5 我國(guó)EVA產(chǎn)能全球占比
中國(guó)EVA產(chǎn)能主要分布在沿海及內(nèi)陸煤化工基地,華東EVA產(chǎn)能占比高達(dá)66%,華北、西北占比分別在17%和17%;從下游需求來看,華東和華南兩地占國(guó)內(nèi)消費(fèi)總量的90%,且兩地分化明顯,華東地區(qū)由于膠膜企業(yè)及電纜企業(yè)的迅速擴(kuò)張,光伏料,電纜料消費(fèi)占比較高,華南地區(qū)主要是集中在熱熔膠、鞋材領(lǐng)域,以發(fā)泡、熱熔膠等消費(fèi)為主。
圖6 我國(guó)EVA產(chǎn)能分布
近年來隨著大煉化及煤制烯烴發(fā)展,民營(yíng)企業(yè)相繼涌入EVA賽道,供給主體多元化,目前已經(jīng)形成了國(guó)營(yíng)、合資、民營(yíng)三足鼎立局面。
圖7 我國(guó)EVA下游消費(fèi)
當(dāng)前國(guó)內(nèi)僅斯?fàn)柊睢⒙?lián)泓、臺(tái)塑三家企業(yè)能夠生產(chǎn)光伏級(jí)透明EVA,2021年-2022年,雖有多套裝置投產(chǎn),但對(duì)于光伏料,一直未形成有效增量,當(dāng)前供應(yīng)端仍以斯?fàn)柊?、?lián)泓、臺(tái)塑及海外貨源為主,當(dāng)前能生產(chǎn)光伏料的裝置均已滿產(chǎn),其余裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)光伏料難度大,粘度較高,長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)會(huì)堵管線,老裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)光伏料需要頻繁停車清管線。就新產(chǎn)能來看:中化泉州、揚(yáng)子石化、延長(zhǎng)榆林未產(chǎn)出光伏料;2022年,光伏料增量主要是浙石化及LG裝置。
遠(yuǎn)期來看,EVA仍有大量新產(chǎn)能規(guī)劃,但若生產(chǎn)光伏料,仍需要較長(zhǎng)的投產(chǎn)周期:項(xiàng)目施工周期3年左右;投產(chǎn)后,先生產(chǎn)LDPE之后轉(zhuǎn)產(chǎn)EVA需要0.5-1年時(shí)間;穩(wěn)定產(chǎn)出合格品后,下游膠膜廠商試用需要3-6個(gè)月,整個(gè)項(xiàng)目的周期需要4年左右,且并非能全部產(chǎn)出光伏料,管式法光伏料產(chǎn)率上限80%-100%,蓋式法光伏料上限10%-30%
圖8 2025年前我國(guó)EVA在建擬建裝置情況
EVA國(guó)際貿(mào)易
EVA產(chǎn)品的跨區(qū)域貿(mào)易并不活躍,以區(qū)域內(nèi)流通為主,東北亞是全球的貿(mào)易核心樞紐,與各大區(qū)域多存在貿(mào)易往來,2018年全球大區(qū)域間貿(mào)易總量為85萬噸。北美、東北亞、西歐為EVA凈出口區(qū)域,其中美國(guó)凈出口量為9萬噸、東北亞凈出口量8.8萬噸、西歐凈出口9萬噸,分國(guó)家來看,中國(guó)大陸、印度是全球最主要的EVA進(jìn)口國(guó)。東北亞貿(mào)易活躍、中國(guó)是全球最大的進(jìn)口國(guó)。中國(guó)EVA目前產(chǎn)能不足,嚴(yán)重依賴進(jìn)口,近五年進(jìn)口依賴度持續(xù)維持在50%以上,2021年,中國(guó)EVA進(jìn)口量達(dá)到111.67萬噸;進(jìn)口 結(jié)構(gòu)來看,以韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、泰國(guó)為主,三地占中國(guó)進(jìn)口量的70%。
圖9 2018年EVA全球貿(mào)易流向圖
EVA需求情況
得益于光伏等行業(yè)的迅速發(fā)展,中國(guó)EVA消費(fèi)量快速增長(zhǎng),2021年,中國(guó)EVA消費(fèi)量達(dá)到205.3萬噸,近5年復(fù)合增長(zhǎng)率9.52%。EVA應(yīng)用廣泛,主要集中在光伏、紡織鞋材、電氣等領(lǐng)域,下游消費(fèi)結(jié)構(gòu):光伏料37%、發(fā)泡料28%、電纜料17%、熱熔膠7%、涂覆7%、農(nóng)膜1%,光伏料作為第一大消費(fèi)下游,未來占比仍然有望擴(kuò)大。
圖10 我國(guó)EVA下游消費(fèi)情況
根據(jù)CPIA全球光伏裝機(jī)容量的預(yù)測(cè),并結(jié)合膠膜材料份額變化趨勢(shì),對(duì)EVA的未來的需求進(jìn)行測(cè)算,均值情況下:
1.從裝機(jī)數(shù)據(jù)來看,全球光伏裝機(jī)增速在2021-2023年達(dá)到高峰期,之后增速相對(duì)回落。
圖11 我國(guó)光伏年度新增裝機(jī)規(guī)模及預(yù)測(cè)(GW)
2.均值情況下對(duì)EVA樹脂的需求增量分別達(dá)到24萬噸(2021年)、21萬噸(2022年)、15萬噸(2023年)、10萬噸(2024年),結(jié)合全球新增光伏料產(chǎn)能來看,2022年光伏料仍供不應(yīng)求,景氣度有望延續(xù)。
3.后續(xù)隨著國(guó)內(nèi)EVA投產(chǎn)加快,EVA自給率會(huì)逐漸上升,但仍保持較高的進(jìn)口依賴度。
3.POE市場(chǎng)現(xiàn)狀及展望
聚烯烴類彈性體是由乙烯與丙烯或其他a-烯烴(如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)共聚而成的一類聚烯烴材料。與聚烯烴塑料相比,其分子鏈內(nèi)共聚單體的含量更高,密度更低。聚烯烴彈性體主要有乙丙共聚物和乙烯/a-烯烴共聚物兩大類,其中乙丙共聚物彈性體包括二元乙丙橡膠(EPM)和三元乙丙橡膠(EPDM)兩種,乙烯/a-烯烴共聚物彈性體則主要有乙烯/a-烯烴無規(guī)共聚物(POE)和乙烯/a-烯烴嵌段共聚物(OBC)兩種。
POE由于其特殊的分子結(jié)構(gòu),具有良好的流變性能、力學(xué)性能、抗紫外線性能,低溫韌性好,同時(shí)與聚烯烴具有較好的親和性,廣泛的應(yīng)用于改性及膠膜制備領(lǐng)域。
從終端應(yīng)用來看,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)以汽車行業(yè)為主,消費(fèi)占比達(dá)到68%,聚合物改性領(lǐng)域占比19%,電線電纜領(lǐng)域9%,其它領(lǐng)域4%左右。我國(guó)POE基本依賴進(jìn)口,消費(fèi)市場(chǎng)仍有待培育,后續(xù)可取代一部分橡膠及塑料。
圖12 我國(guó)POE下游消費(fèi)
POE供應(yīng)現(xiàn)狀
全球POE產(chǎn)能基本被國(guó)外企業(yè)壟斷,中國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。全球POE/POP總產(chǎn)能超過100萬噸/年,陶氏Dow是POE領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,其產(chǎn)能占比最高;牌號(hào)多達(dá)20多個(gè)品種;熔指范圍分布廣,1-30g/10min;硏發(fā)能力強(qiáng),產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異。Exxon是全球最早實(shí)現(xiàn)POE工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè),產(chǎn)能17萬噸/年,除此之外,三井、 LG、SK等企業(yè)也開發(fā)了自己的催化劑體系,在POE市場(chǎng)中占有一席之地,POE行業(yè)集中較高。
圖13 全球POE主要生產(chǎn)企業(yè)(萬噸/年)
當(dāng)前國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)攻關(guān)POE技術(shù),其中萬華化學(xué)進(jìn)展最快,已完成中試,預(yù)計(jì)2024年20萬噸POE裝置投產(chǎn),除此之外,茂名石化、斯?fàn)柊?、衛(wèi)星石化、惠生工程都提出規(guī)劃POE或已處于中試階段,POE的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程有望加快。
圖14 我國(guó)POE主要在建項(xiàng)目(萬噸/年)
4.EVA與POE性能對(duì)比
在光伏領(lǐng)域,EVA與POE性能各有優(yōu)缺點(diǎn),EVA價(jià)格較低、易加工、耐存儲(chǔ)、交聯(lián)速度快、與玻璃&背板粘結(jié)性能好;POE優(yōu)勢(shì)主要在于材料性能好,抗PID性能優(yōu)異、電阻率高、水汽阻隔率大、耐低溫耐黃變。
EVA的劣勢(shì)主要在于:醋酸乙烯在在光、氧氣、濕熱環(huán)境下容易發(fā)生水解,產(chǎn)生醋酸,對(duì)電池片表面、焊帶等腐蝕,同時(shí)還會(huì)與玻璃中的Na反應(yīng),可以生成大量的自由移動(dòng)的Na離子,造成功率衰減;同時(shí)EVA容易在光熱環(huán)境下發(fā)生黃變,影響透光性,造成組件整體的功率損失。
POE的劣勢(shì)在于:POE極性較低,膠膜加工過程中極性助劑溶劑析出至膜表面,造成表面光滑容易移位;加工難度偏大,膜唇容易掛料;POE粒子價(jià)格整體較EVA貴??傮w認(rèn)為在未來幾年,POE粒子在膠膜粒子中的應(yīng)用占比有擴(kuò)大趨勢(shì),主要是受以下幾點(diǎn)因素的影響:
1. 電池N型化:當(dāng)前P型電池光電轉(zhuǎn)化效率已接近24.5%的上限,而N型電池轉(zhuǎn)化效率上限更高;P型電池在硅片中的摻雜的硼氧復(fù)合體會(huì)引起電勢(shì)衰減加快,N型電池?fù)饺膑[,抗衰減性能較好。N型電池的PID效應(yīng)在受光面更敏感,對(duì)PID衰減大的N型組件,在光照恢復(fù)后,也會(huì)造成不可逆損傷,同時(shí)N型電池使用單玻封裝時(shí),背板水汽阻隔性較差,因此選擇POE膠膜進(jìn)行封裝,能降低組件的整體水汽透過率,延長(zhǎng)組件的使用時(shí)間,因此,N型電池的推廣可以增加POE用量。
2. 電池功率大型化:近年來,不同類型的電池組件功率均有明顯的提高,發(fā)熱量增大,溫度會(huì)對(duì)電池的峰值功率、開路電壓等電性能產(chǎn)生較大影響,因此對(duì)封裝材料的電性能要求要來越高。
3.蓋板玻璃減薄化及雙玻組件增多:根據(jù)CPIA數(shù)據(jù),當(dāng)前玻璃厚度主要有<2.5mm、2.8mm、3.2mm三個(gè)等級(jí);其中厚度<2.5mm的玻璃蓋板市場(chǎng)占有率32%,預(yù)計(jì)到2025年比例將提高到50%左右,玻璃變薄會(huì)對(duì)封裝材料性能要求越來越高,POE具有良好的機(jī)械強(qiáng)度及韌性。
EPE膠膜可以兼具EVA和POE的優(yōu)點(diǎn),是未來膠膜的重要發(fā)展方向。此外,POE優(yōu)異的材料性能在汽車、電線電纜、機(jī)械、鞋底料、熱熔膠等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用潛力,隨著國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的加快,POE將培育出更大的市場(chǎng)空間。
原標(biāo)題:光伏膠膜重要材料、EVA/POE全產(chǎn)業(yè)鏈介紹