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1、 请务必阅读正文后的重要声明部分 哦哦 2022 年年 10 月月 11 日日 强于大市强于大市(维持维持)证券研究报告证券研究报告行业研究行业研究电力设备新能源电力设备新能源 POE 行业专题报告行业专题报告 N 型迭代,型迭代,POE 行业开启行业开启高成长高成长序幕序幕 摘要摘要 西南证券研究发展中心西南证券研究发展中心 分析师:韩晨 执业证号:S02 电话: 邮箱: 分析师:敖颖晨 执业证号:S01 电话: 邮箱: 联系人:谢尚师 电话: 邮箱: 行业相对指数表现行业相对
2、指数表现 数据来源:聚源数据 基础数据基础数据 Table_BaseData 股票家数 263 行业总市值(亿元)57,275.22 流通市值(亿元)56,751.89 行业市盈率TTM 31.0 沪深 300市盈率TTM 11.0 相关研究相关研究 1.电力设备新能源行业周报(9.26-9.30):光伏三季报预告喜人,新能源车销量继续增长 (2022-10-10)2.电力设备新能源行业周报(9.19-9.23):电新板块估值低位,成长确定宜积极布局 (2022-09-26)3.电力设备新能源行业周报(9.13-9.16):产业拥有比较优势,国内新能源发展趋势确定 (2022-09-19)当前
3、当前组件主流封装材料中,组件主流封装材料中,POE抗抗 PID、耐老化、阻水性能、耐老化、阻水性能最好最好。当前 PERC组件主要封装胶膜为 EVA(包括白色 EVA)、POE和 EPE。EVA胶膜粘结与流动性好,在组件封装中使用最广泛,2021年透明EVA+白色EVA占比约75%;然而醋酸乙烯亲水性的特点,使 EVA 胶膜水汽阻隔性能弱,水汽沿组件边缘进入内部后影响电池性能,最终产生 PID 效应,导致组件功率下降。POE 为为乙烯乙烯-烯烃共聚物,烯烃共聚物,且为极性材料且为极性材料,阻水阻水性能好,性能好,叠加高体阻的特性,因此抗 PID 性能好。同时 POE在耐低温、耐老化和抗紫外线性
4、能方面也表现优异。N型电池组件技术迭代,型电池组件技术迭代,POE有望全面应用于有望全面应用于 N型组件型组件,POE需求需求有望迎来有望迎来快速增长快速增长。P型双面组件背面 PID效应大于正面,因此可采取正面 EVA+背面EPE/POE 的封装方案。N 型组件(TOPCon/HJT)正面 PID 大于背面,且对水汽和紫外线更敏感,故需采用抗 PID性能更好的 POE封装。当前 TOPCon与 HJT 组件基本采用 POE+POE 的封装方案,XBC 量产后或采用正面 EVA+背面 POE的封装(XBC电池栅线全部在背面)。随着后续 N型电池组件技术与工艺优化,N型组件也可能采取 EPE封装
5、,但也带来 POE用量提升。我们我们计算计算中性中性情景下,情景下,20232025 年年光伏光伏 POE 需求可达到需求可达到 32/66/118 万吨,万吨,20222025 年年 CAGR 达达 63.2%。目前目前全球全球 POE粒子产能粒子产能集中在以陶氏为代表的海外企业集中在以陶氏为代表的海外企业,若光伏若光伏级级 POE需求需求快速释放可能带来供应紧缺。快速释放可能带来供应紧缺。POE 量产过程中,高碳烯烃、茂金属催化剂和聚合工艺均存在高技术壁垒,海外企业陶氏、三井、埃克森美孚等均拥有独家专利和技术保护,因此目前全球 POE 粒子产能集中于陶氏等海外企业。我们统计全球拥有 POE
6、 生产能力的年产能约为 200 万吨,但考虑到 POE 在汽车、共聚物改性、发泡材料、电线电缆等领域的广泛应用,对不同领域需求的产能分配,以及不同产品产线切换调整、产能利用率等因素,若光伏 POE 需求快速增长,短期或带来光伏级 POE粒子供应紧缺。国内企业加速国内企业加速 POE、高端聚烯烃研究与量产进度,、高端聚烯烃研究与量产进度,国产国产 POE处于量产前夕处于量产前夕。近年来我国高端聚烯烃陆续实现量产工艺突破,POE 试验持续推进。目前目前万万华化学、华化学、茂名石化和茂名石化和斯尔邦(东方盛虹子公司)斯尔邦(东方盛虹子公司)已步入已步入 POE中试阶段中试阶段,量产,量产进度上取得领
7、先优势。进度上取得领先优势。卫星化学于 2021 年 12月公告投建年产 10万吨烯烃和配套 POE,2022年 6月年产 1000吨烯烃(700吨 1-辛烯+300吨 1-己烯)装置项目环评一次公示。2022 年 8 月浙石化亦公告建设年产 35 万吨-烯烃装置以及 220 万吨 POE 聚烯烃弹性体装置。整体来看,目前国产 POE 仍处于中试阶段,部分企业处于量产前夕,POE国产进程即将迎来关键节点。建议关注万华化学、卫星化学、东方盛虹、荣盛石化等企业的 POE 和烯烃的量产进度。风险提示:风险提示:高端聚烯烃、茂金属催化工艺与 POE国产化进程不及预期的风险;全球装机不及预期;N 型电池
8、技术迭代不及预期;政策变化的风险。-34%-24%-13%-3%8%18%21/1021/1222/222/422/622/822/10电力设备 沪深300 POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 目目 录录 1 抗抗 PID 优势显著,优势显著,POE有望全面应用于有望全面应用于 N型组件型组件.1 1.1 光伏组件封装胶膜以 EVA/EPE/POE 为主.1 1.2 历史:双玻需求增长带动 POE 占比提升.5 1.3 N 型组件迭代,POE 即将迎来再次成长.8 2 原料、催化剂与工艺均为技术壁垒,原料、催化剂与工艺均为技术壁垒,N型组件或推动国产化进程加
9、速型组件或推动国产化进程加速.11 2.1 POE 可广泛应用于汽车等领域,光伏为最大需求增量.11 2.2 POE 生产中茂金属催化剂和烯烃为关键难点.13 2.3 供给:海外产能稳定,国内企业仍处中试阶段.17 3 投资建议投资建议.18 4 风险提示风险提示.19 UZhVcViYyXbWpUrW6McM6MnPqQoMpNeRoPrReRrQpNbRoOwPuOsPtRxNtQtM POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 图图 目目 录录 图 1:胶膜为光伏组件封装材料.1 图 2:三层共挤 EPE 胶膜结构.1 图 3:EVA胶膜水汽透过率较高.2 图
10、 4:白色 EVA胶膜用于组件背面可提高二次反射率.3 图 5:白色 EVA可明显提升组件发电功率.3 图 6:96h 老化测试后,POE 功率衰减显著低于 EVA.3 图 7:不同胶膜的 PERC 双玻组件在 PID 测试前后的 EL图像.3 图 8:POE 胶膜在 2000h黄变测试后仍未变色.4 图 9:加速老化时间后,POE 黄度指数更稳定.4 图 10:POE 层中的极性助剂会向 EVA层迁移,引起 EPE 性能变化.5 图 11:双面 PERC 的背面沉积氧化铝作为背钝化镀层.5 图 12:PERC 背面 PID 衰减高于正面.5 图 13:2017年第三批领跑者项目中,双面组件占
11、比达到 52%.6 图 14:2018年“531”后我国双面组件渗透率进一步提升.7 图 15:2021 年 EVA类胶膜占比约 75%(透明+白色),EPE+POE 占比约 23%.7 图 16:TOPCon 电池结构.8 图 17:N 型电池正面 PID 大于背面.8 图 18:HJT 电池结构.8 图 19:我国 POE 终端应用以汽车行业为主.11 图 20:POE 可广泛用于汽车外饰件.12 图 21:POE 可用于汽车内饰件.12 图 22:POE 可应用于鞋中底与 EVA混合改性.13 图 23:当前 POE 在鞋材发泡材料中占比仅为 2%.13 图 24:典型的两种 POE 结
12、构,辛烯为 C8,丁烯为 C4.13 图 25:当前烯烃主要采取乙烯齐聚法生产.14 图 26:茂金属催化剂可以使相对分子质量变窄,并引入更多的共聚单体.15 POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 表表 目目 录录 表 1:光伏 EVA胶膜的 VA含量一般在 28%33%.1 表 2:“领跑者计划”中,技术领跑基地对组件转换效率要求提高,推动行业降本增效.6 表 3:乐观情景下,TOPCon/HJT 均采用 POE 封装,XBC 采用 EVA+POE 封装,至 2025 年 POE 需求可至约 200 万吨.9 表 4:中性情景下,TOPCon/HJT 均采用
13、 EPE 封装,XBC 采用 EVA+POE 封装,至 2025 年 POE 需求可至约 120万吨.10 表 5:悲观情景下,TOPCon/HJT 均采用 EVA+EPE 封装,2023 年起 POE 需求增速仍在 60%以上.10 表 6:全球汽车保险杠的 POE 年需求稳定在 20万吨左右.12 表 7:乙烯齐聚法生产烯烃具有优势,为当前主要的烯烃生产工艺.14 表 8:国内企业烯烃项目进展.15 表 9:国内企业茂金属催化剂进展.16 表 10:目前全球 POE 产能集中于海外陶氏等企业,所有种类 POE 年生产能力可达到 200 万吨.17 表 11:国内企业 POE 项目进展.18
14、 POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 1 1 抗抗 PID 优势显著优势显著,POE 有望全面有望全面应用于应用于 N型组件型组件 1.1 光伏组件封装胶膜以光伏组件封装胶膜以 EVA/EPE/POE为主为主 当前光伏组件封装方案以 EVA、POE 和 EPE(EVA 与 POE 三层共挤)为主,少部分采取 PVB、有机硅胶等封装方式。图图 1:胶膜为光伏组件封装材料胶膜为光伏组件封装材料 图图 2:三层共挤三层共挤 EPE胶膜结构胶膜结构 数据来源:爱疆科技,西南证券整理 数据来源:海优新材招股说明书,西南证券整理 1.1.1 EVA 具有高透、粘结性好的
15、特点,白色具有高透、粘结性好的特点,白色 EVA 可提高二次反射率可提高二次反射率 EVA 为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,通过添加交联剂、增稠剂、抗氧化剂、抗老化剂、光稳定等助剂对其改性,经熔融挤出。作为使用最广泛的组件封装材料,EVA 胶膜(透明)具有高透光率、与玻璃和背板的粘结性好等优势。1)高透光率:)高透光率:经组件层压工序调整,EVA 交联度高最高可达 95%-98%。交联度越高,EVA 不易结晶,因此胶膜的透光率越高,组件的整体输出功率相应越高。2)粘结性与流动性好:)粘结性与流动性好:VA含量较多,则有较好的低温柔韧性和粘结性。(一定范围内)熔融指数越大,EVA 流动性越好,平铺性好
16、,物理粘接点越多,与背板和玻璃的剥离强度越大。因此光伏 EVA 胶膜 VA 含量多在 28%-33%,透明 EVA 熔指(MI)需高于 25%。表表 1:光伏:光伏 EVA胶膜的胶膜的 VA含量一般在含量一般在 28%33%VA 含量含量 用途用途 5%以下 薄膜、电线电缆、LDPE改性剂 5%10%弹性薄膜、注塑、发泡制品等 20%28%热熔粘合剂和涂层制品 28%33%光伏组件封装胶膜 38%40%胶粘剂 数据来源:福斯特招股说明书,西南证券整理 虽然 EVA 作为光伏封装胶膜具有高透光率等优势,但醋酸乙烯酯作为极性材料本身也有一定弊端,胶膜易产生老化和黄变等问题,组件抗 PID 性能弱:
17、POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 2 1)EVA 胶膜水汽阻隔力弱,组件易发生胶膜水汽阻隔力弱,组件易发生 PID效应:效应:组件产生 PID 效应原因有多种,EVA透水性为其中之一。醋酸乙烯酯中碳氧双键和碳氧单键为极性的键,和水(极性分子)相亲,因此 EVA胶膜在组件中阻水性差,水汽透过率较高,EVA 易水解产生醋酸后和玻璃中的 Na反应,可以生成大量的自由移动的 Na 离子,再与电池片表面的银栅线发生反应后会腐蚀电池栅线,导致串联电阻的升高、组件性能衰减(即 PID 效应),且此类衰减不可恢复。图图 3:EVA胶膜水汽透过率较高胶膜水汽透过率较高 数据
18、来源:建筑玻璃与光伏,西南证券整理(注:TPO类即为POE胶膜)2)EVA 易老化和黄变:易老化和黄变:EVA的分子链为线性结构,由碳氧键、碳氢键等构成,此类化学键在室外湿热交变环境下以及紫外光照射下会断裂、重组或氧化,从而产生生色团,使EVA 胶膜有发黄、降解的现象,从而影响组件功率和使用寿命。目前主要通过加入抗氧、紫外吸收或光稳定性等功能助剂,降低 EVA 胶膜氧化分解的速度、增强抗老化及紫外光线的性能、减少黄变程度;加入有机过氧化物的交联剂,在 EVA 胶膜加热封装太阳能电池片的过程中会受热分解产生自由基,从而引发 EVA 分子链的结合,形成网状结构,可增加分子稳定性。但是 EVA 中残
19、留的交联剂在长期老化的过程中也会与助剂发生化学反应,仍会产生气泡以及黄变。白色白色 EVA可增效、降本,通常用于组件背层封装。可增效、降本,通常用于组件背层封装。在透明 EVA中加入一定量的钛白粉、氧化锌等反光填料,并在切边收卷后使用电子加速器进行辐照交联制成的白色 EVA 胶膜,用于背面封装可提高组件内可见光及红外线的反射率,进而增加组件功率。尤其在半片组件中,电池片之间缝隙更多,漏光带来的效率损失更大,故白色 EVA 增效也更显著。根据 CPIA数据,白色 EVA 可提升组件功率 1.53W;单玻组件采用白色 EVA,相对转换效率可提高 0.5%-0.7%左右;双玻组件采用白色 EVA 相
20、对转换效率可提高 1%-1.2%左右。此外,白色此外,白色 EVA 胶膜同时能够阻隔紫外线,一定程度上降低了组件对背板耐紫外线的胶膜同时能够阻隔紫外线,一定程度上降低了组件对背板耐紫外线的性能要求,从而降低了组件成本。性能要求,从而降低了组件成本。根据海优威的研究数据,使用白色 EVA 后,背板内侧面无需抗紫外线性能和氟薄膜,成本可降低 712 分/W;由于阻隔性强、透光率低,组件可使用透明度高的背板,成本可再降低 12 分/W。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 3 图图 4:白色白色 EVA胶膜用于组件背面可提高二次反射率胶膜用于组件背面可提高二次反射率
21、 图图 5:白色白色 EVA可明显提升组件发电功率可明显提升组件发电功率 数据来源:新能源网,西南证券整理 数据来源:光伏行研,西南证券整理 1.1.2 POE 水汽阻隔和抗水汽阻隔和抗 PID 性能更优性能更优 聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer,简称 POE)为乙烯-烯烃共聚物,相较于 EVA胶膜,POE 胶膜的优势十分明显;1)水汽阻隔性能好,体积电阻率高,抗)水汽阻隔性能好,体积电阻率高,抗 PID性能强:性能强:POE为非极性材料,只有碳碳键和碳氢键,没有碳氧键(极性),因此不能和水分子形成氢键,水汽阻隔性好,水汽透过率可做到 EVA 胶膜的约 1/10。水汽不易
22、通过玻璃和背板进入组件内,降低 PID 风险。体积电阻率也是影响体积电阻率也是影响 PID 的因素之一。的因素之一。在同样电势差下,高体积电阻率带来较低漏电流,可降低电池表面的分压,从而减缓 PID 的发生。根据陶氏的研究,POE 体积电阻率更高,水汽透过率更低,在 PERC 双玻组件 96h 老化测试下(负偏压 1000 V、85、85%RH)功率衰减显著低于 EVA 胶膜。图图 6:96h 老化测试后,老化测试后,POE功率衰减显著低于功率衰减显著低于 EVA 图图 7:不同胶膜的不同胶膜的 PERC双玻组件在双玻组件在 PID测试前后的测试前后的 EL 图像图像 数据来源:太阳能杂志社,
23、西南证券整理 数据来源:太阳能杂志社,西南证券整理 2)耐低温性能优异:)耐低温性能优异:POE 分子结构中没有不饱和双键,具有很窄的分子量分布和短支链结构(短支链分布均匀),因而具有高弹性、高强度、高伸长率等优异的物理机械性能和的优异的耐低温性能。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 4 3)耐热老化和抗紫外线性能好:)耐热老化和抗紫外线性能好:窄的分子量分布使材料在注射和挤出加工过程中不宜产生挠曲,因而 POE 材料的加工性能优异。由于 POE 大分子链的饱和结构,无极性基团,分子结构中所含叔碳原子相对较少,因而具有优异的耐热老化和抗紫外线性能。根据陶氏对
24、普通 POE 胶膜和 EVA 胶膜在紫外湿热加速老化试验箱中的黄变趋势研究,发现在 UV 辐照量超过 100 kWh/和 DH 达到 700 h 左右时,EVA 胶膜样品变黄,而且随着老化时间的延长,黄变越来越明显;而普通 POE 胶膜在 2000 h 后依然未变色。在加速老化后,POE 胶膜黄度指数变化较小,且一直稳定在较低数值;而 EVA 胶膜随着加速老化时间的延长,其黄度指数逐渐攀升。因此 POE 胶膜可以显著提高组件的可靠性,使得组件拥有更长的生命周期。图图 8:POE胶膜在胶膜在 2000h 黄变测试后仍未变色黄变测试后仍未变色 图图 9:加速老化时间后,加速老化时间后,POE黄度指
25、数更稳定黄度指数更稳定 数据来源:太阳能杂志社,西南证券整理 数据来源:太阳能杂志社,西南证券整理 虽然 POE 在抗 PID、水汽透过率、老化黄变等方面优势明显,然而也存在与玻璃也存在与玻璃/背板背板粘结力低,交联反应速率慢,功能助剂易析出和透光率偏低等问题。粘结力低,交联反应速率慢,功能助剂易析出和透光率偏低等问题。因此在组件制造过程中使用纯 POE 时,也会出现生产效率下降、层压时滑移等问题,要求组件端相应调整生产工艺。1.1.3 EPE 兼具兼具 EVA 和和 POE 的优点,但助剂易析出的优点,但助剂易析出 EPE兼具抗兼具抗 PID 和粘结性好的特点。和粘结性好的特点。针对 EVA
26、、EPE 各自的优劣势,20182019 年胶膜企业开发出三层共挤 EPE 胶膜,即将 EVA-POE-EVA三层复合采用共挤出工艺制造而成,中间 POE层发挥抗 PID 和低水汽透过率的优势,同时外层 EVA 解决 POE粘结力弱的弊端。EPE 胶膜通常三层厚度比例分别为 1:2:1。EPE的最大痛点在于助剂迁移带来胶膜性能变化。的最大痛点在于助剂迁移带来胶膜性能变化。EVA 与 POE 极性不同,对助剂的吸收能力差异极大:EVA 为极性材料,与助剂相容性好。因此随着时间变化,POE 层中的助剂会不断向极性强、吸收力强的 EVA层迁移,引起胶膜内部结构性质改变,POE 与 EVA层间结合力下
27、降,甚至在组件层压中 POE 层存在被挤出脱层的风险。由于由于 POE层助剂迁移的层助剂迁移的特点,也导致特点,也导致 EPE胶膜保质期短于胶膜保质期短于 EVA/POE。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 5 图图 10:POE层中的极性助剂会向层中的极性助剂会向 EVA层迁移,引起层迁移,引起 EPE性能变化性能变化 数据来源:光伏产业通,西南证券整理 1.2 历史:双玻需求增长带动历史:双玻需求增长带动 POE 占比提升占比提升 胶膜作为组件辅材,其使用类型取决于组件的发展和性能要求。单玻单玻 P型组件主要采用上下型组件主要采用上下 EVA胶膜封装。胶
28、膜封装。2015 年国家能源局发布“光伏领跑者”计划前,行业基本聚焦单玻组件。P 型单面单玻组件采用经济性更好的 EVA 封装,市占率达90%以上。20162017 年海优率先实现白色 EVA规模化量产,逐步推进白色 EVA在单玻组件背面的使用,占据一部分透明 EVA 的市场份额。双玻组件背面双玻组件背面 PID 现象更严重,因此需要抗现象更严重,因此需要抗 PID 性能更好的性能更好的 POE保护电池,通常采用保护电池,通常采用POE/EPE封装。封装。除前文提及因 EVA透水性带来 PID 现象外,PERC 双面电池(尤其是背面)产生 PID 的原因还在于:电池背面通过 PECVD 沉积氧
29、化铝镀层与氮化硅镀层(Al2O3+SiNx),使负电荷在氧化铝和氧化硅交界处产生高效的场钝化效果(PERC 背钝化工序)。再对钝化膜进行局部激光开槽,因此组件背面会因电子极化导致 PID,即 Al2O3/Si 接触面具有较高的固定负电荷密度,背面玻璃中析出的 Na+使氧化铝内的电荷发生再分布,削弱场钝化特性,带来 PID。而双面 PERC 电池片正面因氧化硅减反射层可以起到抗 PID 效应,故双玻组件背面 PID 更为严重。但不同于但不同于 Na+迁移导致的迁移导致的 PID,电子极化导致的,电子极化导致的 PID衰减可经光照恢复的,且使用高体阻的衰减可经光照恢复的,且使用高体阻的 POE胶膜
30、可以抑制电子极化效应。因此胶膜可以抑制电子极化效应。因此 PERC 双玻双玻组件,特别是背面多采用组件,特别是背面多采用 POE/EPE胶膜封装,增强抗胶膜封装,增强抗 PID 性能。性能。图图 11:双面双面 PERC的背面沉积氧化铝作为背钝化镀层的背面沉积氧化铝作为背钝化镀层 图图 12:PERC背面背面 PID衰减高于正面衰减高于正面 数据来源:光伏学习,西南证券整理 数据来源:浅析p型双面双玻光伏组件PID现象,西南证券整理 POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 6“光伏领跑者“光伏领跑者”项目推动双玻组件发展,项目推动双玻组件发展,POE 胶膜需求与
31、占比随之提升。胶膜需求与占比随之提升。20152017年国家能源局共发布三批“光伏领跑者”计划,通过使用技术绝对领先的电池组件,建设光通过使用技术绝对领先的电池组件,建设光伏发电示范基地和新技术应用示范工程,伏发电示范基地和新技术应用示范工程,促进先进光伏技术产品应用和产业升级。每批次“领每批次“领跑者”项目对组件的转换效率提出明确要求,并逐步提高准入标准:跑者”项目对组件的转换效率提出明确要求,并逐步提高准入标准:2015 年技术领跑基地年技术领跑基地的多的多/单晶组件转换效率要求在单晶组件转换效率要求在 16.5%/17%以上;以上;2016 年将上网电价水平作为投资主体评分年将上网电价水
32、平作为投资主体评分标准的最大权重(占比标准的最大权重(占比 30%),同时对高转换效率的电池组件给予评分溢价;),同时对高转换效率的电池组件给予评分溢价;2017 年技术年技术领跑者基地的多领跑者基地的多/单晶转换效率指标提升至单晶转换效率指标提升至 18%/18.9%。组件转换效率要求的提高,推动了电池组件企业加大电池转换效率、组件功率的研发投入和先进技术的应用,单晶单晶 PERC、双、双面双玻等先进电池组件技术的面双玻等先进电池组件技术的量产进度随之加快。根据量产进度随之加快。根据 EnergyTrend 数据,数据,2017 年第三批年第三批领跑者项目中,双面领跑者项目中,双面 PERC
33、 组件占比达到组件占比达到 34%,若考虑双面,若考虑双面 PERT 的份额,则双面组件占的份额,则双面组件占比达到比达到 52%。表表 2:“领跑者计划:“领跑者计划”中,技术领跑基地对组件转换效率要求提高,推动行业降本增效中,技术领跑基地对组件转换效率要求提高,推动行业降本增效 时间时间 多晶多晶 单晶单晶 备注备注 组件转换效率 一年内 衰减率 组件转换效率 一年内 衰减率 应用领跑基地 技术领跑基地 应用领跑基地 技术领跑基地 2015 15.5%16.5%2.5%16%17%3%按照领跑者技术组件效率的指标要求,60 片电池和72片电池的多晶组件功率要分别达到 270W和 325W,
34、60片电池和72 片电池的单晶组件功率要分别达到 275W和 330W。2016 技术指标门槛并未增加,但 2016领跑者基地采取招标、优选等竞争性比选方式配置项目。将电价作为主要竞争条件;若组件效率超过领跑者指标若组件效率超过领跑者指标 0.5%及及 1%以上,则以上,则会相应给予更高分值。会相应给予更高分值。2017 17%18%2.5%17.8%18.9%3%领跑基地控制规模为 8GW,其中应用领跑基地和技术领跑基地规模分别不超过6.5GW 和 1.5GW。拟建设不超过 10个应用领跑基地和3 个技术领跑基地 数据来源:国家能源局,西南证券整理 图图 13:2017年第三批领跑者项目中,
35、双面组件占比达到年第三批领跑者项目中,双面组件占比达到 52%数据来源:EnergyTrend,西南证券整理 POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 7 2018 年“年“531”后光伏电站进入竞价时代,产业链对组件转换效率和功率提升的诉求更”后光伏电站进入竞价时代,产业链对组件转换效率和功率提升的诉求更为强烈,双面组件占比进一步提升。为强烈,双面组件占比进一步提升。“531”正式开启光伏竞价时代,产业链降本增效诉求更强,在此背景下双面组件凭借 10%以上的发电增益进入快速成期。根据 CPIA 统计,2017年双面组件占比约 2%,至 2019 年双面组件渗透率
36、提升至 14%,2020 年达到 29.7%。图图 14:2018年“年“531”后我国双面组件渗透率进一步提升”后我国双面组件渗透率进一步提升 数据来源:CPIA,西南证券整理 双面组件占比提升推动双面组件占比提升推动 POE/EPE 用量和渗透率提升。用量和渗透率提升。PERC 双面双玻组件背面需POE/EPE 胶膜增强抗 PID 性能,因此 POE/EPE 胶膜渗透率随双玻组件广泛应用而提升。根据 CPIA 数据,至 2021 年透明 EVA 占比约 52%,白色 EVA 占比约 23%,纯 POE 胶膜占比约 8.6%,EPE 胶膜占比约 14.3%。图图 15:2021年年 EVA类
37、胶膜占比约类胶膜占比约 75%(透明(透明+白色),白色),EPE+POE占比约占比约 23%数据来源:CPIA,西南证券整理 POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 8 1.3 N 型组件迭代,型组件迭代,POE 即将即将迎来再次成长迎来再次成长 1.3.1 当前当前 N 型组件多为型组件多为 POE 封装封装 TOPCon 电池组件正面电池组件正面 PID效应更强,正面需效应更强,正面需 POE封装。封装。N型电池 PN 结与 P型相反,氧化铝和氧化硅的场钝化在正面,因此 TOPCon 正面 PID 大于背面,与 P 型组件相反。而电池组件正面转换效率最为重
38、要,因此 TOPCon 正面需抗 PID 性能更好的 POE。图图 16:TOPCon 电池结构电池结构 图图 17:N型电池正面型电池正面 PID大于背面大于背面 数据来源:口袋光伏,西南证券整理 数据来源:太阳能杂志社,西南证券整理 HJT 也需阻水和也需阻水和耐耐老化性能更好的老化性能更好的 POE封装。封装。HJT 电池中 ITO 靶材为 TCO 薄膜沉积的关键,而 ITO 对水汽更敏感,因此需提升组件的水汽阻隔性能。同时,钝化层也对紫外线敏感,电池易老化,因此 HJT当前亦采用阻水和抗老化性能更可靠的 POE 封装。图图 18:HJT 电池结构电池结构 数据来源:光伏技术,西南证券整
39、理 综合 N 型组件发展进程来看,当前主要 N 型组件出于对产品质量和可靠性考虑大多采用 POE+POE 封装,晶科 TOPCon 上下均采用纯 POE 胶膜,HJT也以上下 POE 居多;XBC由于栅线在背面,因此或采取 EVA+POE 的封装方式。未来随着 N 型电池工艺调整与优化,EPE 占比可能逐渐提升,组件可能 EPE+EPE、EPE+EVA 等封装方式。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 9 1.3.2 N 型组件产量释放,型组件产量释放,POE 需求有望快速增长需求有望快速增长 根据各家 N 型电池组件产能建设规划和不同 N 型电池技术发展进程
40、,我们计算至 2025年 PERC 组件出货或为 178.2GW,N 型组件出货有望达到 462GW,其中 TOPCon/XBC/HJT产量或分别为 277.2GW、115.5GW、69.3GW。在此基础上,假设三种情景下 N 型组件封装方案:1)乐观情景:TOPCon 与 HTJ 均采用 POE+POE 的封装方式,XBC 采用 EVA+POE的封装方式,PERC 双玻组件采用 EVA+EPE 封装。EPE 层中 EVA、POE、EVA 的比例分别为 1:2:1。2)中性情景:TOPCon 与 HTJ 均采用 EPE+EPE 的封装方式,XBC 采用 EVA+POE的封装方式,PERC 双玻
41、组件采用 EVA+EPE 封装。EPE 层中 EVA、POE、EVA 的比例分别为 1:2:1。3)悲观情景:TOPCon 与 XBC 均采用 EVA+EPE 的封装方式,HJT 采用 EPE+EPE的封装方式,PERC 双玻组件采用 EVA+EPE 封装。EPE 层中 EVA、POE、EVA 的比例分别为 1:2:1。表表 3:乐观情景下,:乐观情景下,TOPCon/HJT 均采用均采用 POE封装,封装,XBC采用采用 EVA+POE封装,至封装,至 2025年年 POE需求可至约需求可至约 200 万吨万吨 POE需求需求-乐观乐观 2020 2021 2022E 2023E 2024E
42、 2025E 备注备注 全球装机量(GW)130 170 250.0 350.0 450.0 550.0 组件需求量(GW)300.0 420.0 540.0 660.0 考虑 1.2 容配比 薄膜组件占比 3%3%3%3%PERC组件占比 86%95%89%79%57%27%N型组件占比 7.89%18%40%70%TOPCon 80%80%70%60%在 N型中占比 XBC 10%15%15%25%在 N型中占比 HJT 10%5%15%15%在 N型中占比 组件产量(GW):PERC 157.2 209.8 266.0 337.4 307.8 178.2 PERC双玻占比 35%40%4
43、2%45%PERC双玻产量 93.1 135.0 129.3 80.2 TOPCON 20.0 56.0 151.2 277.2 XBC 2.5 10.5 32.4 115.5 HJT 2.5 3.5 32.4 69.3 每 GW粒子需求(万吨)0.5 0.48 0.47 0.47 0.47 0.47 POE需求-乐观:PERC(双玻)17.5 16.7 10.9 15.9 15.2 9.4 2022 年起假设全部采用 EVA+EPE封装(EPE层比例分别为 1:2:1)TOPCON 9.4 26.3 71.1 130.3 POE+POE封装 XBC 0.6 2.5 7.6 27.1 EVA+
44、POE封装 HJT 1.2 1.6 15.2 32.6 POE+POE封装 POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 10 POE需求需求-乐观乐观 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 备注备注 合计合计 17.5 16.7 22.1 46.3 109.1 199.4 同比同比 -5.0%32.7%109.4%135.7%82.8%EVA 需求(万吨)需求(万吨)62.9 86.9 114.7 145.2 137.1 101.5 数据来源:CPIA,西南证券(注(注:2021年年POE需求下降需求下降源于源于CPIA数据中数据中EP
45、E胶膜占比提升、胶膜占比提升、POE胶膜占比下降)胶膜占比下降)表表 4:中性情景下,:中性情景下,TOPCon/HJT 均采用均采用 EPE封装,封装,XBC采用采用 EVA+POE封装,至封装,至 2025 年年 POE需求可至约需求可至约 120 万吨万吨 POE需求需求-中性中性 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 备注备注 PERC(双玻)17.5 16.7 10.9 15.9 15.2 9.4 2022 年起假设全部采用 EVA+EPE封装(EPE层比例分别为 1:2:1)TOPCON 4.7 13.2 35.5 65.1 EPE+EPE封装(EPE
46、层比例分别为 1:2:1)XBC 0.6 2.5 7.6 27.1 EVA+POE封装 HJT 0.6 0.8 7.6 16.3 EPE+EPE封装(EPE层比例分别为 1:2:1)合计合计 17.5 16.7 16.8 32.3 65.9 118.0 同比同比 -5.0%1.0%92.1%104.1%78.9%EVA 需求(万吨)需求(万吨)62.9 86.9 120.0 159.2 180.2 182.9 数据来源:CPIA,西南证券 表表 5:悲观情景下,:悲观情景下,TOPCon/HJT 均采用均采用 EVA+EPE封装,封装,2023 年起年起 POE需求增速仍在需求增速仍在 60%
47、以上以上 POE需求需求-悲观悲观 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 备注备注 PERC(双玻)17.5 16.7 10.9 15.9 15.2 9.4 2022 年起假设全部采用 EVA+EPE封装(EPE层比例分别为 1:2:1)TOPCON 2.4 6.6 17.8 32.6 EVA+EPE封装(EPE层比例分别为 1:2:1)XBC 0.3 1.2 3.8 13.6 EVA+EPE封装(EPE层比例分别为 1:2:1)HJT 0.6 0.8 7.6 16.3 EPE+EPE封装(EPE层比例分别为 1:2:1)合计合计 17.5 16.7 14.2 2
48、4.5 44.4 71.9 同比同比 -14.9%72.9%81.2%61.9%EVA 需求(万吨)需求(万吨)62.9 86.9 122.6 167.0 201.8 229.0 数据来源:CPIA,西南证券 在乐观在乐观/中性中性/悲观三种情景下,我们计算至悲观三种情景下,我们计算至 2025 年年 POE粒子需求将分别达到粒子需求将分别达到 199.4、118.0、71.9 万吨,对应万吨,对应 20222025 年年 CAGR 分别为分别为 86.0%、63.2%、44.1%。综上,。综上,N型电池组件迭代将推动型电池组件迭代将推动 POE需求快速增长。需求快速增长。POEPOE 行业专
49、题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 11 2 原料原料、催化剂与工艺、催化剂与工艺均为均为技术壁垒,技术壁垒,N型组件型组件或推动或推动国国产化进程加速产化进程加速 2.1 POE 可广泛应用于汽车等领域,光伏为最大需求增量可广泛应用于汽车等领域,光伏为最大需求增量 POE 具有良好的弹性、透明性、低温韧性、抗紫外线性能等,在汽车零部件、电线电具有良好的弹性、透明性、低温韧性、抗紫外线性能等,在汽车零部件、电线电缆、发泡材料、聚合物改性等领域应用广泛。缆、发泡材料、聚合物改性等领域应用广泛。其中汽车领域应用最广,如我国 POE 下游应用中,汽车行业占比 60%以上。POE可作为
50、增韧剂对可作为增韧剂对 PE/HDPE/PP/PA 增韧改性。增韧改性。由于 POE 为非极性饱和聚烯烃共聚物,与聚乙烯及聚丙烯(PP)等通用塑料具有良好的相容性,且本身为颗粒状,因此 POE常用于对非极性的聚烯烃进行改性,绝大多数应用于 PP 增韧体系。图图 19:我国我国 POE终端应用以汽车行业为主终端应用以汽车行业为主 数据来源:聚烯烃人,西南证券整理 2.1.1 汽车轻量化有望推动汽车轻量化有望推动 POE 广泛应用于汽车零部件广泛应用于汽车零部件 POE 分子结构与三元乙丙橡胶(EPDM)相似,因此具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等性能。通过对 POE 交联,材料的耐热温度提高,拉伸
51、强度、撕裂强度等主要力学性能均有较大程度提高。汽车轻量化趋势下,汽车轻量化趋势下,POE 作为最适用的工程塑料之一,作为最适用的工程塑料之一,更更多应用于汽车工业中。多应用于汽车工业中。POE和热塑性动态硫化胶是两种主要的聚烯烃类热塑性弹性体(TPO),因低温抗冲击性能好、流动性好、可重复使用、弯曲弹性模量高等性能优势使其广泛应用于汽车内外部件,可使车重减轻 20%25%。例如 TPO 作汽车外装件主要用于保险杠增韧(POE 取代 EPDM)、散热器格栅、车身外板(翼子板、后侧板、车门面板)、车轮护罩、挡风胶条等;作内饰件主要用于仪表板、内饰板蒙皮、安全气囊外皮层材料等;在发动机室内部件及其它
52、方面也可用于空气导管、燃料管防护层、电气接线套等。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 12 图图 20:POE可广泛用于汽车外饰件可广泛用于汽车外饰件 图图 21:POE可用于汽车内饰件可用于汽车内饰件 数据来源:聚烯烃人,西南证券整理 数据来源:聚烯烃人,西南证券整理 全球汽车保险杠的全球汽车保险杠的 POE 年年市场规模市场规模稳定在稳定在 20 万吨万吨左右左右。根据标普全球移动对20222023 年全球乘用车产量的预测,假设 2024 年起全球乘用车产量增速为 5%,且 POE作为增韧剂在保险杠中质量占比在 20%左右时可满足性能要求,我们计算 20
53、22 年全球汽车保险杠对 POE 的需求约 18 万吨。随着全球汽车产量小幅稳定增长,汽车保险杠对 POE 的需求也保持稳定,2024 年全球需求可达到 20 万吨以上。表表 6:全球汽车保险杠的全球汽车保险杠的 POE年需求稳定在年需求稳定在 20万吨左右万吨左右 2022E 2023E 2024E 2025E 备注备注 全球乘用车产量(万辆)8160 8850 9292.5 9757.1 同比 8.46%5%5%假设 2024年起产量增速为 5%保险杠重量(kg)11 11 11 11 POE添加比例 20%20%20%20%POE需求(万吨)17.95 19.47 20.44 21.47
54、 数据来源:标普全球移动,合成树脂公众号,西南证券整理 2.1.2 发泡材料:发泡材料:POE 柔韧性和回弹性能好,渗透率提升空间大柔韧性和回弹性能好,渗透率提升空间大 POE 的柔韧性和回弹性好于的柔韧性和回弹性好于 EVA,适用于发泡材料。,适用于发泡材料。POE 用于发泡材料后效果更好,如发泡后的产品重量更轻,压缩回弹更好,触感良好,泡孔均匀细腻,撕裂强度高等。在模压发泡还是造粒后的注射发泡上,POE 已大量应用于沙滩鞋,拖鞋,运动鞋的中底,鼠标垫,座垫,保丽龙材料,保温材料,缓冲片材,箱包衬里等发泡产品上。当前当前 POE 在发泡鞋材中渗透率较低,未来提升空间大。在发泡鞋材中渗透率较低
55、,未来提升空间大。加入 EPDM、POE、OBCs、TPE 等弹性体可带来更高品质高更性能的 EVA 鞋部件制品,达到共混改性目的,从而提升EVA 发泡性能,回弹性一般可提高到 50-55%,甚至更高。根据化工平头哥公众号数,当前POE 或共混发泡材料在鞋材中占比仅为 2%,EVA 发泡材料占比 85%仍为主导地位。因此随着未来消费者对于鞋材性能要求提升,POE 在鞋材中渗透率提升空间较大。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 13 图图 22:POE可应用于鞋中底与可应用于鞋中底与 EVA混合改性混合改性 图图 23:当前当前 POE在鞋材发泡材料中占比仅为
56、在鞋材发泡材料中占比仅为 2%数据来源:莆田鞋业网,西南证券整理 数据来源:化工平头哥公众号,西南证券整理 光伏将成为光伏将成为 POE 下游应用中最大需求增量。下游应用中最大需求增量。2020 年全球 POE 消费量超过 120 万吨,其中光伏 POE 消耗约 17 万吨,因此其他应用领域消费量超过 100 万吨。随着 N 型组件量产,我们计算中性情景下 20232025 年全球光伏 POE 需求将达到 32/66/118 万吨,光伏将成为 POE 最大需求增量。若其他行业的 POE 需求维持在 110120 万吨,则 2023 年中性情景下全球 POE 需求 142152 万吨,2024
57、年或达到 176186 万吨,2025 年 228238 万吨。2.2 POE 生产中生产中茂金属催化茂金属催化剂和烯烃为关键剂和烯烃为关键难点难点 POE 为乙烯为乙烯-烯烃共聚物,采用烯烃聚合催化剂使乙烯和烯烃聚合得到聚烯烃。烯烃共聚物,采用烯烃聚合催化剂使乙烯和烯烃聚合得到聚烯烃。乙烯与烯烃通过聚乙烯链段的结晶起到物理交联的作用,从而呈现热塑性弹性体的形态,并具有塑料和橡胶的双重特性。当烯烃含量较高时,呈半结晶、低模量的聚合物,如-辛烯达到 20%以上时,聚烯烃树脂由热塑体向弹性体转变。常见 C8 结构的 POE,辛烯的质量分数多在 20%-30%。图图 24:典型的两种典型的两种 PO
58、E结构,结构,辛烯为辛烯为 C8,丁烯为,丁烯为 C4 数据来源:塑化B2B,西南证券整理 2.2.1 高碳烯烃高碳烯烃:乙烯齐聚法乙烯齐聚法工艺工艺与催化剂集中于海外企业与催化剂集中于海外企业 高碳烯烃是高碳烯烃是 POE 产品的关键,且烯烃也产品的关键,且烯烃也为国产化为国产化难点之一难点之一,目前我国,目前我国尚未实现高尚未实现高碳烯烃量产碳烯烃量产,部分石化企业可生产 1-丁烯和 1-己烯。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 14 高碳烯烃性能更好,高碳烯烃性能更好,使用使用 1-己烯己烯/1-辛烯替代辛烯替代 1-己烯为主要趋势。己烯为主要趋势。烯
59、烃包括 1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯等多种,碳数范围分布宽(C4C40),但作为聚烯烃共聚单体的的烯烃,一般为 C4C8 组分,多为 1-丁烯(4C)、1-己烯(6C)、1-辛烯(8C),光伏光伏POE主要为乙烯主要为乙烯-辛烯共聚物。辛烯共聚物。共聚单体的含碳数越高,聚合物的综合性能越好,如 1-己烯、1-辛烯共聚产品的薄膜制品在拉伸强度、冲击强度、撕裂强度、耐穿刺性等性能均优于 1-丁烯作为共聚单体生产的 LLDPE 树脂。因此近年来使用 1-己烯和 1-辛烯替代 1-丁烯作为共聚单体开发聚乙烯为主要趋势。高碳烯烃高碳烯烃主要采用乙烯齐聚法生产,主要采用乙烯齐聚法生产,生产工艺与
60、催化剂生产工艺与催化剂专利专利集中在海外石油集中在海外石油化工化工企业企业。烯烃为石油馏分和催化裂化产物,普遍采用乙烯齐聚法生产(所得产品全部含偶数碳,质量较好,产量占比达 94.1%),即以三乙基铝为催化剂,乙烯通过压缩及预热,经链增长反应、链置换反应及烯烃产品分离等流程,最终得到高碳烯烃产品。但但乙烯齐聚法乙烯齐聚法技术主技术主要掌握在要掌握在海外厂商手中,海外厂商手中,主要技术路线有 Chevron 的一步乙烯低聚工艺、BP Amoco 的二步乙烯低聚工艺、Shell 的较高烯烃法(SHOP)、Phillips 的铬系催化乙烯三聚工艺、日本出光石化的锆系催化乙烯齐聚工艺,利用均相催化剂(
61、烷基铝、钛、镍、铁、铬、锆等系催化剂)进行齐聚反应,并并在催化剂方面在催化剂方面拥有相应的专利保护拥有相应的专利保护。其中 Shell、Chevron 和 BP Amoco 的工艺是最早、最典型的均相法乙烯齐聚工艺。图图 25:当前当前烯烃主要采取乙烯齐聚法生产烯烃主要采取乙烯齐聚法生产 数据来源:聚烯烃人,西南证券整理 表表 7:乙烯乙烯齐聚齐聚法生产烯烃具有优势,为当前主要的烯烃生产工艺法生产烯烃具有优势,为当前主要的烯烃生产工艺 工艺工艺 优势优势 劣势劣势 石蜡裂解 原料资源丰富,可满足部分下游产品需求 反应较为复杂,且存在杂志,产品收率不高 乙烯齐聚 便于控制产物分布,直链产物多,分
62、离费用低,产品附加值高 催化剂价格昂贵,副产物易堵塞管道,提高选择性为实现工业化的难点 数据来源:金智创新,西南证券整理 国内国内烯烃生产几乎仍全部采用石蜡裂解法生产,烯烃生产几乎仍全部采用石蜡裂解法生产,产率低且产率低且质量质量较差,较差,只能用于生产合只能用于生产合成润滑油和润滑油添加剂等产品成润滑油和润滑油添加剂等产品,目前在目前在生产共聚单体用高纯度生产共聚单体用高纯度 1-辛烯辛烯方面仍较为不足方面仍较为不足。且含碳数高的共聚单体生产成本相应增加。目前国内烯烃生产项目主要为燕山石化 5 万吨己烯装置,但辛烯-1 仅作为副产品,产量极少;2021 年大庆石化依托原有 1-己烯设施和技术
63、,改扩建成国内首套 3000 吨级 1-辛烯合成工业试验装置,试验成功后将开发出具有自主知识产权的万吨级成套技术工艺包。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 15 表表 8:国内企业烯烃项目进展国内企业烯烃项目进展 企业企业 进展进展 备注备注 大庆石化 2021 年 9 月建成国内首套-烯烃合成工业试验装置,由原 5000吨 1-己烯装置改建,建成后可在不同工况下实现建成后可在不同工况下实现5000吨吨 1-己烯年产能,或己烯年产能,或2500吨吨 1-辛烯年辛烯年产能,或产能,或 1300吨吨 1-癸烯癸烯+2500吨吨 1-己烯年产能。己烯年产能。茂名石
64、化 2022 年基于自有技术开发的 1-己烯生产装置投产并出口。燕山石化 2007 年采用乙烯三聚法制成的1-己烯项目投产。独山子石化 利用大庆石化技术2014年投产1-己烯,共有 2条各1 万吨产线。采用乙烯齐聚法工艺 兰州石化榆林化工 2022 年 3 万吨1-丁烯/1-己烯项目开车,8 月转产 1-己烯。卫星化学 2021 年 12 月公告投建烯烃项目,2022年 6 月年产 1000吨烯烃(700 吨1-辛烯+300吨 1-己烯)装置项目环评一次公示。绿色化学新材料产业园中二期将建设 10万吨烯烃和POE装置 浙石化 2022 年 8 月公告建设年产 35万吨-烯烃装置。数据来源:中国
65、知网,公司公告,各项目环评公告,西南证券整理 2.2.2 茂金属催化剂茂金属催化剂:POE 生产企业独家开发,国内量产尚有差距生产企业独家开发,国内量产尚有差距 烯烃聚合催化剂是聚烯烃聚合技术的核心,烯烃聚合催化剂是聚烯烃聚合技术的核心,其种类有有铬基催化剂、齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂、非茂金属催化剂等。其中茂金属催化剂单活性中心的特征能使任何-烯烃单体聚合。与传统烯烃聚合催化剂相比,采用特殊的茂金属催化剂不仅可以使 POE 具有很窄的相对分子质量分布,而且可以引入更多的共聚单体-辛烯。图图 26:茂金属催化剂可以使相对分子质量变窄,并引入更多的共聚单体茂金属催化剂可以使相对分子质量变窄
66、,并引入更多的共聚单体 数据来源:艾邦高分子,西南证券整理 茂金属催化剂茂金属催化剂是是由茂金属化合物由茂金属化合物、助催化剂助催化剂和载体和载体组成组成,需要,需要与助催化剂共同作用于烯与助催化剂共同作用于烯烃的聚合催化烃的聚合催化。其中,茂金属化合物一般是由过渡金属元素(如钛、锆、铪)或稀土元素和至少一个环戊二烯或其衍生物作为配体以5-键联的方式形成的化合物,常用的配体有环戊二烯基、茚基、芴基等;另外,还包括非环戊二烯型含有氮、磷、氧等元素的配体与过渡金属或后过渡金属(如钛、锆、铪、镍、钯、铁、钴等)以及稀土金属构成的配合物。助催化剂主要为烷基铝氧烷或有机硼化合物助催化剂主要为烷基铝氧烷或
67、有机硼化合物,通常,通常为甲基铝氧烷为甲基铝氧烷(MAO),是三甲基),是三甲基铝(铝(TMA)同水反应)同水反应而得到的部分水解产物而得到的部分水解产物。甲基铝氧烷作为茂金属及后过渡金属烯烃聚合催化剂中的高效催化剂,催化活性高,茂金属聚烯烃、茂金属聚烯烃弹性体、茂金属聚烯烃、茂金属聚烯烃弹性体、茂金属聚烯烃茂金属聚烯烃润滑油(润滑油(PAO)和茂金属聚烯烃蜡、新材料环聚烯烃()和茂金属聚烯烃蜡、新材料环聚烯烃(COC/COP)等材料合成用)等材料合成用的催化剂的催化剂均需使用均需使用其作为助催化剂。其作为助催化剂。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 16
68、茂金属催化剂的负载化,即将茂金属催化剂的负载化,即将茂金属茂金属和和 MAO 附着于载体表面的过程附着于载体表面的过程。载体可分为无机物负载、聚合物负载和无机/有机复合载体,但通常为无机物载体,包括 SiO2、MgCl2、和Al2O3等。通过负载化技术制备负载型茂金属催化剂,可以使助催化剂甲基铝氧烷(MAO)的用量减少,同时提高聚合物的分子量,改善聚合物的形态(克服均相催化体系中聚合物形貌不可控的缺点),增加聚合物的堆积密度,从而使茂金属催化剂能够以“drop in”的方式应用于现有的聚烯烃生产装置。整体来看,使用茂金属催化剂替换传统的 Ziegler-Natta 催化剂,反应合成的聚烯烃分子
69、结构、性能、品质均发生了显著的变化。当前当前 POE 生产企业均拥有独家开发的茂金属催化剂,我国生产企业均拥有独家开发的茂金属催化剂,我国茂金属催化剂茂金属催化剂的研究和产业的研究和产业化水平还存在较大差距。化水平还存在较大差距。整体来看,我国在茂金属催化剂的结构设计、溶液聚合的工艺开发、和茂金属催化剂相关的下游产品领域研究滞后。且在新性能聚烯烃领域的技术大多集中于浙江大学、中科院化学研究所、中科院长春应用化学研究所等科研院校。国内茂金属聚烯烃规模化生产所用的催化剂基本全部来自海外公司,至今还没有成套化的茂金属聚烯烃催化剂自主技术。2020 年扬子石化与北京化工研究院合作开发茂金属聚乙烯催化剂
70、,2022 年实现自制茂金属催化剂在扬子石化聚乙烯装置上成功应用,产出茂金属管材产品,但尚未实现在光伏级 POE 生产中的应用。表表 9:国内企业国内企业茂金属催化剂茂金属催化剂进展进展 企业企业 进展进展 备注备注 扬子石化 2022 年与北京化工研究院合作,采用自有技术开发金属聚乙烯(PE)催化剂实现首次工业化应用。主要用于出差茂金属管材产品。万华化学 专利一种烯烃聚合催化剂、烯烃聚合催化剂组合物及制备聚烯烃的方法专利一种烯烃聚合催化剂、烯烃聚合催化剂组合物及制备聚烯烃的方法。东方盛虹 子公司斯尔邦于2021年 4月公布乙烯/烯烃共聚的催化剂体系发明专利。岳阳兴长 2021 年控股子公司湖
71、南立为首套特种聚烯烃催化剂装置开车成功。拥有茂金属催化剂自主知识产权,打破国外技术垄断。惠生新材料(泰州)公司自主合成了茂金属催化剂活性中心,并开发了新型茂金属催化剂体系。中石化北京化工研究院 茂金属加合物专利奠定了催化剂产业化基础,自产催化剂已在齐鲁石化工业装置上得到批量应用。中石油兰州化工研究中心 国内最早建成 MAO中试装置、催化剂的负载化中试装置的单位,中试催化剂在中石油大庆化工研究中心完成了中试聚合验证。淄博新塑化工 建成 100吨/年茂金属催化剂装置,自产催化剂已在国内两套生产装置上应用。数据来源:公司公告,聚烯烃人,国家知识产权局,西南证券整理 2.2.3 聚合工艺聚合工艺:In
72、site 溶液聚合为溶液聚合为 POE 主要生产工艺主要生产工艺 目前目前 POE 的生产技术主要为陶氏和的生产技术主要为陶氏和 LG 化学开发的化学开发的 Insite 溶液聚合工艺,以及埃克森溶液聚合工艺,以及埃克森美孚和三井开发的美孚和三井开发的 Exxpol 高压聚合工艺。高压聚合工艺。作为化工产业,在掌握 POE 聚合生产技术后实现连续稳定生产,保持良率、溶脂、密度等各性能指标稳定为生产难点。1)Insite 溶液聚合:溶液聚合:1-辛烯沸点高,乙烯和 1-辛烯共聚产品主要采用溶液聚合法生产,陶氏 Insite 溶液聚合采用自主研发的限定几何构型茂金属催化剂(CGC)生产,聚合温度为
73、80150,聚合压力为 1.04.9MPa,可以直接在乙丙橡胶溶液法装置上生产,具有聚合物结构可精准控制、催化剂耐温性好等特点。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 17 最早的 POE 是由美国陶氏化学采用自有钛催化剂技术在 1993 年生产成功的 Engage系列,后来其采用先进的 Insite 工艺技术生产 POE 弹性体。2003 年 Engage 系列 POE 又增添了用于模制和挤出的新牌号,主要用来改性非汽车应用中较宽范围的聚烯烃。2004 年其采用单中心催化剂技术 Insite 工艺又成功地生产出 2 个聚烯烃改性专用 Affinity 牌号,主
74、要用于热熔黏接剂市场。2)Exxpol 高压聚合高压聚合:1989 年埃克森美孚公布自行开发的茂金属催化剂专利(Exxpol技术),可以合成链长均一、分子量分布窄、链间共聚用单体分布均匀的茂金属聚乙烯(mPE)。1991 年,Exxpol 技术被应用于日本三井在美国路易斯安那州 Baton Rouge 的 1.5 万吨/年聚合装置中。Exxpol 高压聚合技术分为催化剂制备、聚合、分离和后处理,在 Exxpol 工艺设计中,催化剂庚烷-茂/铝氧烷悬浮体是超高压的,固相催化剂在高压反应器的不同位置引入,以确保催化剂浆料可在 100-200MPa 时加入反应器。为保证催化剂在高压状态更好地分散,埃
75、克森美孚采用粒径 0.3-1.0m 的未脱水硅胶作茂/铝氧烷的载体,用硅胶粒径控制催化剂粒子的大小。2005 年公司采用茂金属催化剂和高压离子生产工艺开发了 POE共聚物(Exact系列),主要用作汽车热塑性聚烯烃(TPO)配方中的抗冲击改性剂。目前,我国目前,我国自产自产的的茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯主要应用于薄膜和管材领域,主要应用于薄膜和管材领域,茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯供应供应仍依赖仍依赖进口进口。供给方面,根据化工平头哥数据,2017 年我国茂金属聚乙烯产量约 3.5 万吨,至 2021年增长至 13 万吨左右,但产品主要应用于薄膜和管材领域。需求方面,目前我国每年茂金属聚乙烯消耗量超
76、过 150 万吨,自给率不足 9%,因此茂金属聚乙烯产品主要依靠向海外石化公司进口,如埃克森美孚、陶氏、三井、道达尔等。2.3 供给:供给:海外产能海外产能稳定,稳定,国内企业仍处中试阶段国内企业仍处中试阶段 由于由于海外企业对茂金属催化剂的专利保护和高碳烯烃海外企业对茂金属催化剂的专利保护和高碳烯烃尚未自给,尚未自给,POE 尚未尚未国产化国产化。在海外企业的茂金属催化剂专利保护,以及高碳烯烃的生产工艺封锁下,目前 POE 的生产技术集中于海外企业陶氏、三井、LG、埃克森美孚、SK/萨比克,所有种类 POE 的年生产能力可达到约 200 万吨。其中陶氏产能最大达到 100 万吨左右,占比约
77、50%。表表 10:目前目前全球全球 POE产能集中产能集中于于海外陶氏等企业海外陶氏等企业,所有种类,所有种类 POE年生产能力可达到年生产能力可达到 200 万吨万吨 2022E 备注备注 陶氏 100 包括 Engage、Versify、Affinity 系列下各种牌号 三井 22.5 LG 28 2023 年 LG 将新增 10 万吨光伏 POE产能,光伏 POE产能将达到 38 万吨 埃克森美孚 30 包括 Exact、Exceed、Vsitamaxx 系列,主要产能向 Vistamaxx(乙烯-丙烯共聚)调整 SK 萨比克 23 SK 和萨比克合资产能 合计 203.5 数据来源:
78、PlasticToday,UTPE弹性体门户,西南证券整理 POE海外名义产能高,海外名义产能高,光伏级光伏级 POE实际产能实际产能有限有限。虽然全球 POE 总生产能力达到 200万吨,但需考虑实际产能利用率、其他 POE 应用领域需求增长、不同牌号和不同产品间产线切换等因素,因此光伏 POE实际产能远低于名义产能。若光伏级 POE粒子需求快速增长,则可能带来阶段性供给紧张。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 18 国内国内企业加快聚烯烃和企业加快聚烯烃和 POE 研发和研发和量产进程量产进程,目前仍处中试阶段。,目前仍处中试阶段。在下游光伏需求高景气趋
79、势下,国内企业在 POE 以及原料烯烃、茂金属催化剂方面加快研究和量产进度,领先企业已进入 POE 中试阶段。表表 11:国内企业国内企业 POE项目进展项目进展 企业企业 进展进展 备注备注 茂名石化 2021 年 9 月获审通过1000吨 POE中试装置项目,2022年年 9月月 1000吨吨/年年 POE中中试装置一次开车成功,产出合格产品;同时试装置一次开车成功,产出合格产品;同时 5万吨万吨 POE装置项目开始招标装置项目开始招标。中试线总投资 2.3亿元,拟生产 600吨 1-辛烯弹性体、200吨 1-己烯弹性体、200 吨 1-丁烯弹性体 京博石化 2021 年中 1000吨 P
80、OE装置公示,初步规划5万吨 POE于 2025年投产。中石化 天津分公司 2022年 3月中石化天津南港 120万吨乙烯项目开工,项目集群包括高端新材料产业集群,产业链延伸至烯烃产业链延伸至烯烃(20万吨)万吨)、POE(10万吨)万吨)等等12套高端新材料装置。套高端新材料装置。计划 2023 年投产 万华化学 2021年自主知识产权的年自主知识产权的 POE产品完成中试,计划产品完成中试,计划 2025年前投产年前投产 220万吨万吨 POE。最早进行最早进行 POE中试的国内企业,国中试的国内企业,国产化进程最为领先产化进程最为领先 卫星化学 2021 年 12 月公告投建年产 10万
81、吨配套 POE 东方盛虹 2022 年年 9月底月底斯尔邦斯尔邦 800吨吨/年年 POE中试装置一次开车成功,产出合格产品。中试装置一次开车成功,产出合格产品。POE总体规划年产能总体规划年产能 50万吨,分批建设。万吨,分批建设。POE工艺包采用加拿大Wallkan公司专利,工艺采用溶液聚合法;催化剂与国内科研院所合作 浙石化 2022 年 8 月公告建设220万吨 POE聚烯烃弹性体装置。惠生新材料(泰州)2021 年 1000吨 POE装置中试,后期或规划10万吨 POE项目。公司自主合成了茂金属催化剂活性中心,并开发了茂金属催化剂体系 诚志股份 2022 年 8 月公告拟投资40亿元
82、建设210 万吨POE装置,预计建设期3 年。公司计划引进技术公司独立研发催化剂,结合成熟的聚丁烯技术,开发出自己的技术并对外转让。数据来源:公司公告,各项目环评公告,西南证券整理 整体来看,整体来看,目前目前万华万华化学化学在在 POE中试上已形成领先优势,有望中试上已形成领先优势,有望最先进入量产阶段最先进入量产阶段;2022年年 9月茂名石化与斯尔邦(东方盛虹子公司月茂名石化与斯尔邦(东方盛虹子公司)相继完成中试开车)相继完成中试开车,量产量产进度亦处于前列进度亦处于前列。卫。卫星化学将自建星化学将自建烯烃产能(烯烃产能(1-辛烯和辛烯和 1-己烯)己烯),有望实现烯烃与,有望实现烯烃与
83、 POE 产能配套,形成产能配套,形成烯烃原料烯烃原料自给能力。自给能力。3 投资建议投资建议 对于对于光伏光伏级级 POE的投资方向的投资方向,我们建议重点关注,我们建议重点关注引领并推动引领并推动 POE国产化的企业:国产化的企业:万华化学:万华化学:拥有烯烃聚合催化剂、制备聚烯烃方法等专利,2021 年即完成 POE粒子中试并在下游验证,目前国产化进程最为领先,在国内企业中有望最先完成 20万吨量产项目投产。东方盛虹:东方盛虹:全资子公司斯尔邦于 2020 年 9 月启动 POE 关键技术自主研发,先后完成了茂金属催化剂、关键聚合技术研究:催化剂与国内科研院所合作,POE 工艺包采用加拿
84、大 Wallkan 公司专利(溶液聚合法)。2022 年年 9 月完成月完成 800 吨吨 POE中试装置开车,中试装置开车,目前规划目前规划 50万吨万吨/年年 POE光伏材料项目光伏材料项目,为当前,为当前 POE规划产能最规划产能最大的企业。大的企业。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 19 卫星化学:卫星化学:公司从烯烃入手,烯烃量产进程在国内领先。1000 吨吨烯烃烯烃中试中试项目已项目已环评公示,环评公示,预计今年预计今年建成并产出产品,其中建成并产出产品,其中 1-辛烯占比辛烯占比 70%。后期规划建设 10 万吨烯烃和配套 POE 项目。荣盛
85、石化:荣盛石化:子公司浙石化于 2021 年 12 月公布专利一种负载茂金属聚乙烯催化剂聚合改性的方法;2022 年 8 月公告计划建设 35 万吨/年烯烃装置,以及 220 万吨 POE 装置。4 风风险提示险提示 高端聚烯烃、茂金属催化工艺与 POE 国产化进程不及预期的风险;全球装机不及预期;N 型电池技术迭代不及预期;政策变化的风险。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 分析师承诺分析师承诺 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师,报告所采用的数据均来自合法合规渠道,分析逻辑基于分析师的职业理解,通过合理判断得出
86、结论,独立、客观地出具本报告。分析师承诺不曾因,不因,也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接获取任何形式的补偿。投资评级说明投资评级说明 报告中投资建议所涉及的评级分为公司评级和行业评级(另有说明的除外)。评级标准为报告发布日后 6 个月内的相对市场表现,即:以报告发布日后 6 个月内公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中:A 股市场以沪深 300 指数为基准,新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以恒生指数为基准;美国市场以纳斯达克综合指数或标普 500 指数为基准。公司评级公司评级 买入:未
87、来 6 个月内,个股相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在 20%以上 持有:未来 6 个月内,个股相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于 10%与 20%之间 中性:未来 6 个月内,个股相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%与 10%之间 回避:未来 6 个月内,个股相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-20%与-10%之间 卖出:未来 6 个月内,个股相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-20%以下 行业评级行业评级 强于大市:未来 6 个月内,行业整体回报高于同期相关证券市场代表性指数 5%以上 跟随大市:未来 6 个月内,行业整体回报介于同期相关证券市场代表性指数-5%与 5
88、%之间 弱于大市:未来 6 个月内,行业整体回报低于同期相关证券市场代表性指数-5%以下 重要声明重要声明 西南证券股份有限公司(以下简称“本公司”)具有中国证券监督管理委员会核准的证券投资咨询业务资格。本公司与作者在自身所知情范围内,与本报告中所评价或推荐的证券不存在法律法规要求披露或采取限制、静默措施的利益冲突。证券期货投资者适当性管理办法于 2017 年 7 月 1 日起正式实施,本报告仅供本公司签约客户使用,若您并非本公司签约客户,为控制投资风险,请取消接收、订阅或使用本报告中的任何信息。本公司也不会因接收人收到、阅读或关注自媒体推送本报告中的内容而视其为客户。本公司或关联机构可能会持
89、有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易,还可能为这些公司提供或争取提供投资银行或财务顾问服务。本报告中的信息均来源于公开资料,本公司对这些信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌,过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告,本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告仅供参考之用,不构成出售或购买证券或其他投资标的要约或
90、邀请。在任何情况下,本报告中的信息和意见均不构成对任何个人的投资建议。投资者应结合自己的投资目标和财务状况自行判断是否采用本报告所载内容和信息并自行承担风险,本公司及雇员对投资者使用本报告及其内容而造成的一切后果不承担任何法律责任。本报告及附录版权为西南证券所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布。如引用须注明出处为“西南证券”,且不得对本报告及附录进行有悖原意的引用、删节和修改。未经授权刊载或者转发本报告及附录的,本公司将保留向其追究法律责任的权利。POEPOE 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文后的重要声明部分 西南证券研究发展中心西南证券研究发展中心 上海上
91、海 地址:上海市浦东新区陆家嘴东路 166 号中国保险大厦 20 楼 邮编:200120 北京北京 地址:北京市西城区金融大街 35 号国际企业大厦 A 座 8 楼 邮编:100033 深圳深圳 地址:深圳市福田区深南大道 6023 号创建大厦 4 楼 邮编:518040 重庆重庆 地址:重庆市江北区金沙门路 32 号西南证券总部大楼 邮编:400025 西南证券机构销售团队西南证券机构销售团队 区域区域 姓名姓名 职务职务 手机手机 邮箱邮箱 上海上海 蒋诗烽 总经理助理、销售总监 崔露文 高级销售经理 王昕宇 高级销售经理 177510183
92、76 薛世宇 销售经理 高宇乐 销售经理 岑宇婷 销售经理 张玉梅 销售经理 北京北京 李杨 销售总监 张岚 销售副总监 杜小双 高级销售经理 王一菲 销售经理 王宇飞 销售经理 巢语欢 销售经理 广深广深 郑龑 广州销售负责人、销售经理 杨新意 销售经理 张文锋 销售经理 陈韵然 销售经理 龚之涵 销售经理 陈慧玲 销售经理