睿择投研|光伏胶膜行业景气度持续上升,树脂材料国产替代加速

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本期目录

一、前言

二、光伏胶膜行业概述

三、EVA胶膜行业概况

四、POE胶膜行业概况

五、结语

 

前言

可再生能源在全球能源消费中占比逐渐上升,随着光伏产业技术不断突破,光伏发电是新能源、清洁能源的重要组成部分。光伏在露天环境中容易受到外界环境的腐蚀,光伏胶膜起到保护电池片、隔绝空气的作用,是光伏产品不可或缺的部分。随着光伏开启十年景气周期,带动胶膜需求向好。接下来,睿择将从行业现状、发展趋势、政策支持、竞争格局等方面介绍光伏胶膜行业。

 
 

光伏胶膜行业概述

 

(一)光伏产业链

 

从光伏产业链来看,其上游主要为原材料端,主要为硅材和硅片,除此以外还有银浆。中游主要是光伏组件下游为集中式光伏电站或分布式光伏电站

光伏产业链

资料来源:信达证劵

 

中游的光伏组件在光伏产业链中最复杂,涉及环节最多。光伏组件根据光伏组件所使用的材料,可以将其分为单晶硅组件、多晶硅组件、非晶硅组件等。其中单晶硅组件利用单晶硅材料制成,具有高转换效率和较高的稳定性。多晶硅组件利用多晶硅材料制成,相对于单晶硅组件,具有较低的转换效率但成本较低。近年来,随着组件需求量的提升带动上游材料端需求的提升,带动整体产业链盈利。

光伏组件常年工作在露天环境下,要求光伏胶膜需要有在多种环境下的良好耐侵蚀性,其耐热性、耐低温性、耐氧化性、耐紫外线老化性对组件的质量有着非常重要的影响,一旦电池组件的胶膜、背板开始黄变、龟裂,电池易失效报废。再加上光伏电池的封装过程具有不可逆性,所以电池组件的运营寿命通常要求在25年以上,对光伏胶膜的耐侵蚀性也有同样的长期要求。胶膜在光伏组件中的作用为将光伏玻璃、电池片、背板粘在一起,同时起到保护电池片、隔绝空气的作用,因此光伏胶膜是决定光伏组件产品质量、寿命的关键性材料。胶膜在组件中成本占比为3%-4%,成本占比较低,下游压价意愿不强。尽管光伏技术路线经历了多次迭代,但在目前已经开发出的几代产品中,胶膜都是不可缺少的部分。

 

(二)光伏胶膜的分类

 

光伏胶膜主要分为EVA材质胶膜和POE材质胶膜。EVA胶膜又包括传统透明EVA胶膜、白色EVA胶膜和其他比如抗PID(抗电气击穿)胶膜等,POE胶膜包括交联型、热塑型、白色、共挤等多个种类。

EVA和POE胶膜对比

资料来源:国金证劵

 

其中,透明EVA胶膜是目前使用相对广泛的封装胶膜材料。白色EVA胶膜则是在透明EVA胶膜的基础上添加了白色填料预处理,主要用于组件的背面封装,可有效提升光线反射率,使太阳能电池可利用被反射的光线进行发电,从而提高组件的发电效率,多用于单晶硅组件。POE胶膜兼备抗PID性能和水汽阻隔性,能有效保障光伏电池组件在高温高湿环境下的长期可靠使用,是双玻组件的主流封装材料,且在N型电池组件封装中表现优异。共挤型POE胶膜是通过共挤工艺将POE树脂和EVA树脂挤出制造,在一定程度上兼顾了POE材料抗PID特性和水汽阻隔性优势,以及EVA材料良好的工艺匹配性。

 

单晶硅组件和双晶硅组件结构对比

资料来源:信达证劵

 

(三)胶膜供求情况

 

1

市场需求

国内光伏装机持续大幅度增长。根据国家能源局发布2023年1-4月份全国电力工业统计数据,1-4月光伏新增装机量48.31GW,同比增长186.20%;4月新增装机14.65GW,同比增长299.18%。根据中国光伏协会,2022年我国组件产量达到288.7GW,按照福斯特2022年可转债募集说明书披露的1GW组件需胶膜面积约1,000万平米来估计,2022年我国光伏胶膜市场需求约为28.87亿平方米,预计2023年组件产量将超过433.1GW,则光伏胶膜市场需求超过43.31亿平方米。

 

 2010年-2023年全国太阳能组件生产情况(单位:GW)

资料来源:中国光伏行业协会

 

中国光伏协会预测2022年单玻组件封装材料仍以透明EVA胶膜为主,约占41.9%的市场份额,POE胶膜和共挤型EPE胶膜合计市场占比提升至34.9%,随着未来TOPCon组件及双玻组件市场占比的提升,其市场占比将进一步增大,其他PDMS/Silicon、PVB、TPU等材料组成的胶膜多用于特殊组件,占比极小。

 

2018年-2025年不同封装材料的市场规模测算

资料来源:中国光伏行业协会

2

市场供给

光伏胶膜供给情况主要由三家国内企业主导。福斯特、江苏斯威克和海优新材,福斯特作为行业龙头,市场占有率连续多年超过50%,江苏斯威克、海优新材的光伏胶膜产量一般占据行业第二、三位。根据中国光伏行业协会《2021-2022中国光伏产业年度报告》,2021年,福斯特、斯威克、海优新材(含合资公司)三家封装胶膜企业的出货量分别约为9.68亿平方米、3.3亿平方米、2.95亿平方米,三家厂商出货量约占全球封装胶膜市场份额的76.2%,在光伏全产业链提质增效的背景下,行业龙头企业可利用其规模优势和客户资源优势巩固竞争力,头部企业占据主要市场份额的格局预计在短期内不会发生变化

主要企业

(1)福斯特

主板上市公司,主营业务为EVA太阳能电池胶膜、共聚酰胺丝网状热熔胶膜、太阳能电池背板产品及其他新材料的研发、生产和销售。福斯特是中国EVA太阳能电池胶膜领域的龙头企业,其热熔网膜在非光伏市场中也占有优势地位。2022年度,福斯特实现营业收入188.77亿元,扣非净利润14.44亿元,其中光伏胶膜产品营业收入为168.52亿元。

(2)斯威克

主板上市公司深圳燃气的控股子公司,主要从事光伏胶膜的研发、生产与销售。2022年度,深圳燃气实现营业收入300.62亿元,实现净利润12.22亿元,其中胶膜产品销售收入为63.72亿元。

(3)海优新材

科创板上市公司,主要从事特种高分子薄膜研发、生产和销售,主要产品包括透明EVA胶膜、白色增效EVA胶膜、POE胶膜及其他高分子胶膜等。2022年度,海优新材实现营业收入53.07亿元,扣非净利润2,840.47万元,其中封装材料营业收入为52.67亿元。

(4)赛伍技术

主板上市公司,主要从事的业务包括光伏背板、POE封装胶膜、光伏发电、通讯及消费电子材料等。2022年度,赛伍技术实现营业收入41.15亿元,实现净利润1.71亿元,其中封装胶膜营业收入为21.12亿元。

(5)天洋新材

主板上市公司,是环保粘接材料及其应用制品的专业供应商,主要产品涵盖光伏材料、家装新型消费建材、电子胶黏剂材料以及热熔环保粘接材料领域。2022年度,天洋新材实现营业收入14.26亿元,实现净利润-0.56亿元,其中光伏封装胶膜收入为7.28亿元。

(6)明冠新材

科创板上市公司,主要从事的业务包括太阳能电池封装背板、太阳能电池封装用胶膜和锂电池软包铝塑膜。2022年度,明冠新材实现营业收入17.42亿元,扣非净利润9,584.41亿元,其中太阳能电池封装胶膜收入为2.75亿元。

行业内扩产计划

根据公开信息,同行业上市公司自2020年以来主要胶膜扩产计划如下:

 

行业内企业扩产计划

资料来源:根据公开资料整理

 

(四)行业相关政策

 

光伏领域一直是国家政策重点规划领域,自“七五”至“十四五”,国家顶层规划逐渐细化。2023年1月,工信部等六部门联合发表《关于推动能源电子产业发展等指导意见》。意见明确表示,提升太阳能光伏和新型储能电池供给能力,发展高效的光伏产品及技术。加快智能光伏创新突破,支持高效低成本晶硅电池生产,推动一系列先进技术的研发应用,提升规模化量产能力。2月,工信部再联合九部门发表《关于统筹节能降碳和回收利用,加快重点领域产品设备更新改造的指导意见》。意见指出应加快填补风电、光伏等领域发电效率标准和老旧设备淘汰标准空白,为新型产品设备更新改造提供技术依据。3月,国家能源局发布《2023年能源行业标准计划立项指南》,指南明确2023年能源行业标准计划立项重点方向为新能源(光伏、风电、光热),电力系统安全稳定,电力市场、新型储能等

各省市同步细化管理,加大扶持行业力度。2020至2022年,15省市发布23项相关政策,着力布局清洁能源。其中,福建、甘肃、河南、湖北、江苏、江西、浙江等省明确指出围绕光伏产业需求,着重发展光伏用胶膜的研发生产。

 

部分省市光伏胶膜行业政策

资料来源:根据公开资料整理

 
 

EVA胶膜行业概况

 

(一)基本情况

 

1

EVA胶膜简介

乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)由乙烯和醋酸乙烯(VA)在高温、高压下聚合制得,是由具有不同的链长和链结构的分子无规聚合物共聚组成的无规混合物,醋酸基无序排列在聚合物的每个主链上。与聚乙烯相比,EVA树脂由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体,从而降低了结晶度,提高了韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能,被广泛应用于发泡鞋材、光伏胶膜、电线电缆、热熔胶、涂覆料及农膜等领域。

 

EVA分子图

资料来源:polymer database

 

按照VA含量不同,可以将EVA分成三类,即EVA树脂(VA含量小于40%)、EVA弹性体(VA含量40%~70%)和EVA乳液(VA含量75%~95%)。对于EVA树脂,VA含量、熔融指数(MFR)和晶点数是影响其性能的主要指标。当MFR一定时,随着VA含量增加,EVA树脂的弹性、粘结性、透明性、相容性越好。VA含量一定时,MFR值降低则软化点下降,表面光泽和加工性改善,MFR值升高则EVA的抗冲击性提高。光伏膜料一般要求VA含量28%~33%、MFR25g/10min,且晶点数低,生产难度大。

 

不同VA含量材料的分类及用途

资料来源:国海证券

2

主要工艺

EVA生产工艺有管式和釜式两种。管式可以较大规模的生产VA含量低于30%的EVA树脂,单套常规产量为20~30万吨/年,最高可达40万吨/年。由于管式反应器内压力梯度大,反应时间短,因此产品的长支链少,且分子量分布较窄。釜式单套常规产量为10万吨/年,最大产量也仅为15万吨/年,但其可生产VA含量低于40%的EVA树脂,产品附加值高且牌号较多。

 

EVA管式法和釜式法对比

资料来源:国海证劵

 

从技术来源看,当前,我国EVA生产工艺以管式为主,管式法和釜式法产能分别为143万吨和69.2万吨,分别占比67%和33%。在管式法工艺中,巴塞尔管式法占据主导地位,当前共有产能123万吨,在管式法产能中占比达86%,且规划新增产能中亦以巴塞尔管式为主。我国光伏料EVA的生产亦主要采用巴塞尔管式工艺,仅考虑有公开披露光伏产能比例的企业,当前共有产能92.2万吨/年,占比达57%。光伏料的VA含量较高,产品粘度大且反应的压力、温度条件要求均更高。巴塞尔管式法配备脉冲阀,可以减少因反应器内壁聚合物粘结形成的晶点,从而实现连续、稳定且高比例的光伏料产出。而釜式法在生产光伏料时,为了控制晶点指标,需要频繁清洗反应器,因而会导致光伏料的比例偏低。

 

EVA光伏膜料工艺占比

资料来源:国海证券

 

生产相同规模的EVA产品,单位时间内进入釜式反应器的乙烯气相对较多,所需压缩机的打气量相对管式法较大,对压缩机的选型要求更高,所需费用更昂贵。同时相应的管道,换热器和冰机数量都相对较多,因此同等规模下釜式法的总投资比管式法约高9%。

 

(二)行业供求情况及主要企业

 

1

市场需求

中国是全球最大的EVA消费国,近年受益于下游光伏、电缆等领域的高速发展,我国EVA下游需求量持续增长,从2016年的130.3万吨,增长至2022年的264.55万吨,年均复合增速达12.53%。具体看来,光伏胶膜已成长为EVA下游最主要的应用领域,2022年EVA光伏胶膜料为第一大产出领域,占比49.9%;其次是电线电缆料,占比22.0%;发泡料为第三大产出领域,占比12.8%。以前年份国内EVA产能难以自供,但是随着国内企业的快速投产,EVA出口表现出良好的发展势头。2022年我国EVA出口量达到11.66万吨,同比增长63.63%。

 

2018-2022中国EVA表观消费及增长率

资料来源:卓创资讯

2

市场供给

2022年中国EVA产能215万吨,同比去年增长46.06%。伴随着产能扩张,EVA产能集中度下降,2022年中国EVA企业产能集中度在51.16%,较2020年降低约31.14个百分点。从产能区域分布来看,产能分布趋向均衡化,西南地区崭露头角,华南地区占比进一步提升。多家企业可实现EVA粒子的量产,在地化供应率已基本达到60%左右。在未来光伏行业及其他行业的需求驱动下,2027年我国EVA粒子在地化供应率或将进一步提升至85%以上。2022年EVA产量167.55万吨,同比上涨66.29%。2022年EVA行业开工负荷率或在77.93%,同比去年提升9.48个百分点。一方面得益于新产能的投放或原有产能的扩能,与此同时2021年投放产能在2022年产能利用率明显提升,2022年EVA产出量明显增加。另一方面由于EVA利润好于低密度聚乙烯(LDPE),2022年LD/EVA切换产能增加EVA产出量,致使EVA产能利用率提升。

 

2017-2022全国EVA产能及增长率

资料来源:卓创资讯

 

2022年伴随着中国EVA产能进一步增加,行业自给率上升至60.7%,EVA进口依存度回落至43.54%。2022年EVA进口量在120.22万吨左右,同比上涨7.71%。从分月数据看,2022年2月份进口量达到7.51万吨,为2022年单月进口量最低,随后进口量逐步回升。分月数据来看,1-3月进口量数据低于五年平均水平,其余均高于五年平均。前3月进口量偏低,也成为支撑EVA市场价格的重要因素。

 

2016-2022EVA进口量

资料来源:卓创资讯

主要企业

(1)联泓新科

主板上市公司,主营业务为先进高分子材料行业和特种精细材料行业的研发、生产和销售。2022年度,联泓新科实现营业收入81.57亿元,扣非净利润7.07亿元,其中EVA产品营业收入为28.35亿元。

(2)东方盛虹

主板上市公司,主营业务为新能源新材料、民用涤纶长丝的研发、生产和销售以及精对苯二甲酸(PTA)生产、销售。2021年江苏斯尔邦石化有限公司注入后,东方盛虹进入了光伏材料、高端聚烯烃材料等新能源新材料领域,形成了“炼化+聚酯+新材料”的产业矩阵。主要产品包括EVA、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、EO、超细/差别化功能性民用涤纶长丝和精对苯二甲酸(PTA)。2022年度,东方盛虹实现营业收入638.22亿元,实现净利润8,506.94万元,其中EVA产品销售收入为65.71亿元。

(3)荣盛石化

上市公司,中国以及亚洲重要的聚酯、新能源材料、工程塑料和高附加值聚烯烃的生产商。拥有全球最大的PTA、PX等化工品产能,同时在聚乙烯、聚丙烯、PET、EVA、ABS等多个产品的产能上位居全球前列,2022年被英国知名品牌评估机构BrandFinance评为全球最具价值25大化学品牌报告(Chemicals252022)第8名。2022年度,荣盛石化实现营业收入2,890.95亿元,扣非净利润20.12亿元,拥有EVA产能30万吨。

行业内扩产计划

根据公开信息,同行业上市公司截止2022年底已披露EVA扩产计划如下:

 

行业内企业扩产计划

资料来源:根据公开信息整理

 

(三)价格走势

 

2022年,受原油以及乙烯价格上涨带来的成本推动力和终端需求的改善预期,EVA价格走出一波大幅上涨的态势,随着国内产能释放,EVA价格呈现倒“V”型走势,呈现高位震荡。2023年虽然光伏仍保持着较高的需求,但是由于发泡需求偏弱,石化跟随下调出厂,叠加新产能投产,EVA价格大幅回落,已接近2022年初平稳的价格

 

EVA价格走势

资料来源:ifind

 

POE胶膜行业概况

 

(一)基本情况

 

1

POE胶膜简介

聚烯烃弹性体(POE,Polyolefinelastomer)是以乙烯或丙烯为主要聚合单元,以α-烯烃(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)为共聚单体通过茂金属催化剂作用聚合得到的共聚物。从结构上看,POE主要包括碳碳主链结晶区(树脂相)与无定型区(橡胶相),其中碳碳主链结晶区起物理交联点的作用,而α-烯烃的引入削弱了碳碳主链的结晶区,形成了呈现橡胶弹性的无定型区。聚烯烃弹性体具有以下特性:1)密度小,以陶氏产品为例,辛烯含量20%-30%之间,密度为0.865-0.895g/cm3;2)热稳定性高,分子结构中没有不饱和双键,叔碳原子含量少;3)商品化的POE为透明颗粒状,可以直接采用挤出工艺和PP共混,耐应力开裂性较好、低温性能好、机械强度欠缺;4)烯烃相容性好,分子量分布窄和结晶度低,适合其他高分子材料的增韧改性,快速粘结性能好;5)可交联改性,适合化学、硅烷、辐照、紫外等多种交联方式;6)流动性好,辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点,具有较强的剪切敏感性和熔体强度。

 

POE分子图

资料来源:国海证劵

2

主要工艺

POE粒子生产工艺主要为溶液聚合工艺。溶液聚合工艺是一种用于制备聚合物薄膜或涂层的方法。在该工艺中,聚合物以可溶于特定溶剂中的形式存在,并通过控制溶解度和反应条件实现聚合物的沉积和固化。拥有溶液聚合工艺的企业主要有陶氏、埃克森美孚、NOVA、三井、LG、SABIC、SSNC等,其中,陶氏的Insite溶液聚合工艺和埃克森美孚的Exxpol高压聚合工艺是应用最多的POE聚合工艺。美国陶氏化学利用其限定几何构型茂金属催化剂技术(CGC),开发出连续环管溶液聚合工艺,该工艺可用于生产POE、EPDM(乙烯丙烯二烯)等弹性体。埃克森美孚开发出绝热连续溶液聚合工艺,该工艺既可以生产POE,也可以生产聚乙烯塑性体。

 

不同乙烯聚合工艺的差别

资料来源:国海证劵

 

专门用于生产POE的溶液聚合工艺过去长期属于海外垄断的技术。生产溶液聚合工艺、主要催化剂和主要原料是我国POE产业化目前面对的三大技术难关。专门用于生产POE的溶液聚合工艺过去长期属于海外垄断的技术,近年来浙江大学和中国石化北京化工研究院合作开发,已经实现了工艺包的编制。商业化POE主要是桥联二茂催化剂和限制几何构型(CGC)催化剂,目前我国企业暂未能实现POE茂金属催化剂的技术商业化。中石化北化院已经实现技术突破,万华化学也申请了多项相关专利,未来有望实现我国自主研发的茂金属催化剂商业化。生产POE的关键原料是1-辛烯(C8)与1-丁烯(C4),这两种均可用于生产光伏级POE。乙烯四聚工艺技术较先进,生产的产品含量在66%以上,全球仅Sasol等企业实现了工业化生产。目前国内中石化旗下茂名石化、中石油旗下大庆石化、万华化学和星化学有1-辛烯相关布局,其中卫星化学1,000吨-烯中试项目包含700吨1-辛烯

 

我国POE催化剂技术进展

资料来源:国海证劵

 

(二)行业供求情况及主要企业

 
 

1

市场需求

POE胶膜应用略晚于EVA胶膜,但由于其性能在多体积电阻率、水汽透过率、耐老化性能、抗电势诱导衰减(PID)等方面优于EVA,根据中国光伏行业协会的预测,未来透明EVA及白色EVA胶膜市场占比或下滑,而POE和EPE(膨胀聚乙烯)胶膜市场份额将明显提高。从全球范围来看,POE消费量近年稳步提升。据华经情报网,全球POE消费量从2017年的104万吨,增至2021年的136万吨,年均复合增速达6.94%。国内POE需求也正处于快速增长期,我国POE的消费量从2017年的22.1万吨增至2021年的63.5万吨,年均复合增速达30.2%。

 

POE全球消费量和增长率

资料来源:国海证劵

2

市场供给

国内新材料产业化迅速扩张,2022年我国化工新材料产量3,323万吨,较2015年的1,681万吨提升98%,复合增速10%。然而,我国高端聚烯烃产值达千亿,依然是自给率最低新材料品种。尽管POE方面相关技术壁垒取得了突破性进展,依旧未实现量产化,提高自供率。面对POE消费量的快速增长,我国目前高度依赖海外进口

 

我国POE进口量和增长率

资料来源:国海证劵

 

根据中国海关,2021年我国POE粒子需求64万吨全部来自进口。从进口来源看,国内POE粒子主要来自美国(陶氏、Exxon)、韩国(LG、SABIC-SK)、日本(三井)、荷兰(Borealis)

 

我国POE粒子进口来源

资料来源:国盛证劵

 

这六家企业为目前全球主要生产厂家,其中埃克森美孚主要产能为丙烯基弹性体,POE产能仅8万吨,10万吨以上产能POE厂商仅4家。2021年全球主要厂商POE/POP产能合计约152万吨,其中陶氏化学POE产能76万吨,市占率高达50%,POE行业集中度高。

主要企业

(1)陶氏化学

纽约证交所上市公司,跨国化学材料公司。产品包括聚苯乙烯、聚亚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和合成橡胶等。同时,它也是世界上主要的氯化钙、环氧乙烷、丙烯酸盐、表面活性剂和纤维树脂的生产商。POE和POP合计产能约63.5万吨每年。

(2)三井化学

日本上市化学工业公司,主营业务涵盖弹性体聚合产品、复合材料、特殊化学品、半导体和电子产品工程材料、光学材料、锂电池材料、苯酚/PTA、聚氨酯等领域。其POE和POP合计产能约25万吨每年。

(3)SSNC(SABIC&SK)

SABIC和SK集团建立的合资公司,主营业务以高性能聚乙烯产品为主。2022年,公司宣布将扩大产能。新产能将于2024年第二季度在韩国蔚山投产,主要用于太阳能电池板封装、汽车、鞋类和软包装等领域。

(4)LG化学

韩国跨国企业,主要经营范围涵盖石油化学、尖端材料和生命科学三大领域2022年宣布将把用于太阳能电池板的聚烯烃弹性体薄膜的年产能提高10万吨。该项目将于2023年投产,使LG化学成为POE材料的全球第二大生产商,年产能38万吨。

行业内扩产计划

根据公开信息,行业内已上市公司披露扩产计划如下:

 

POE公司产能计划

资料来源:国金证劵

 

(三)价格走势

 
 

2020年下半年,全球光伏装机进入高速渗透阶段,POE粒子进口价格(美国陶氏8450)大幅上涨至3万/吨,光伏级POE粒子价格相较普通级具有额外溢价。但2022年2季度受全球宏观经济下滑影响,光伏装机增速放缓,POE粒子价格回落至2万/吨并持续稳定至2023年5月。由于海外POE厂商新增产能有限,国内产业化中短期仍处真空期,在全球经济复苏预期以及TOPCon、高效率太阳能电池(HJT)电池加速迭代趋势下,POE产品价格有望持续抬升

 

POE价格走势

资料来源:ifind

 

 

结语

光伏需求带动整体产业链盈利。目前,国内EVA胶膜技术成熟,产能丰富,能够足量供给下游光伏需求。然而随着供给能力提升,企业需要加强技术革新能力从而稳固市场竞争力。POE胶膜规模化生产受限于技术难关,商业化进程缓慢,国内目前尚无成规模的工业化装置,各企业存在投产进度低于预期的可能。

 
2023年12月27日 17:48
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