安博体育官网登陆入口.聚烯烃弹性体(POE):光伏驱动需求增长POE国产
发布时间:2024-09-08 10:58:12 来源:安博体育官网登陆 作者:安博体育官网
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  N型电池渗透率的提升有望带动POE需求增长,供给长期被国外厂商垄断情况下,国内POE国产化进程领先的公司有望受益。

  POE兼具塑性+弹性,下游应用广泛。POE通常是乙烯与高碳α-烯烃(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)的无规共聚物弹性体。由于特殊的分子结构,材料中会形成结晶相和非晶相穿插的微相结构,其中结晶相赋予了材料刚性,非晶相赋予了材料柔性。正是由于其特殊的性质,POE在光伏、汽车、建筑、线缆等领域应用广泛。

  需求端:光伏驱动POE需求增长。POE胶膜兼备抗PID性能和水汽阻隔性,是双玻组件的主流封装材料,且在主流的N型电池组件封装中表现优异。随着双玻和N型电池市场占比不断提升,POE粒子的需求有望保持高速增长。根据我们测算,2023-2025年全球光伏领域对POE粒子的需求量为44.4/ 62.0/ 76.4万吨,年均复合增速高达19.83%。并且,轻量化趋势下,汽车及其他用领域POE的需求年化增速预计为3-5%。

  供给端:POE供给目前全部依赖国外,国产突破在即。目前主要的POE生产厂家有陶氏、日本三井、埃克森美孚、韩国LG、SSNC(SABIC和SK合资企业)、北欧化工,合计6家企业,年产能约200万吨,新增产能规模不大。国内万华化学、中石化、鼎际得、荣盛石化、卫星化学等企业纷纷布局POE但目前大部分均处于中试装置或更早期的阶段。α-烯烃、催化剂和聚合工艺是国产化的三大难点,建议关注进度靠前且技术领先的国内企业。推荐万华化学,鼎际得,卫星石化,荣盛石化,东方盛虹,受益标的岳阳兴长,诚志股份。

  POE由乙烯/α-烯烃共聚而成,下游应用广泛。聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer),简称POE,是指乙烯与高碳α-烯烃(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)的无规共聚物弹性体。通常所说的POE主要是指α-烯烃质量分数大于20%的乙烯/α-烯烃共聚弹性体,这种弹性体具有一定的结晶度,密度较低。POE特殊的分子构成和微观结构,赋予其较高的机械性能、良好的可再加工性以及优异的抗冲击性、耐老化和耐化学品性能。目前,POE已广泛应用于光伏电池、汽车、电缆等领域。

  目前POE主要通过无规共聚制备。POE可以通过乙烯和α-烯烃的无规共聚、乙烯的串联聚合或乙烯的走链聚合来制备。对于无规共聚,合成的POE具有相同的短支链;而串联聚合中产生的POE的短支链具有分布的链长,因为寡聚过程中产生了不同长度的α-烯烃;走链聚合形成支链结构。目前商业化的POE主要采用无规共聚来制备。

  聚烯烃弹性体有不同的链段结构。市售聚烯烃弹性体(POE)具有随机分布的乙烯和α-烯烃单元的聚合物链,而烯烃嵌段共聚物(Olefin Block Copolymer, OBC)中的链包含聚乙烯或乙烯和α-烯烃的无规共聚物嵌段结构。梳形聚烯烃弹性体(CPOE)包含橡胶状乙烯/α-烯烃无规共聚物(POE)作为主链,这进一步扩大了聚烯烃弹性体的变化。链拓扑设计和控制是聚烯烃弹性体研究领域中最有趣的方向。

  共聚单体含量是决定POE性质的关键。根据共聚单体的含量,乙烯/α-烯烃共聚物可以分为聚烯烃塑性体和聚烯烃弹性体,POE有更强的耐候性和耐老化性能。Dow化学采用以自制CGC茂金属催化剂和溶液聚合工艺组合的Insite技术生产聚烯烃弹性体产品(共聚单体含量; 20%,密度:0.865-0.895g/cm3)。Dow公司还生产了另一类辛烯质量分数≤20%的乙烯-辛烯塑性体(POP,密度:0.870-0.915g/cm3)。

  POE由塑料相和橡胶相组成。塑性相由高熔点(Tm)的结晶(Crystalline)链段组成,同时提供物理交联域以增强拉伸强度。同时,橡胶域由具有低玻璃化转变温度(Tg)的无定型(Amorphous)链段组成,在室温下具有弹性。

  陶氏等国外化工企业是POE工业化先驱。1993年,由陶氏于开发出1-丁烯、1-己烯或1-辛烯为共聚单体的POE。他们将Dowlex工艺转化为Insite工艺,使用环管反应器溶液聚合得到聚烯烃弹性体(名为Engage)。2003年,Mitsui和ExxonMobil引入了使用茂金属催化剂合成的丙烯/乙烯热塑性弹性体,随后Dow使用后过渡金属催化剂生产类似聚合物。POE材料的机械性能与硫化橡胶相当,但POE易于再加工和重复使用,因为其物理交联或微晶区可在高温下熔化。2006年,为了提高α-烯烃含量较高的POE的机械性能和热性能,陶氏进一步开发了OBC(InfuseTM),这些POE具有较低的熔化温度和较差的机械强度。

  光伏料价格高位,盈利能力较强。根据百川盈孚和隆众资讯数据,由于下游需求旺盛且有囤料的需求,当前光伏料POE价格为25000元/吨,价格一直处于高位。我们假设POE聚合物聚α-烯烃的质量分数为30%,可以计算出光伏料的价差在17000元/吨附近,要高于POE标准料(~8000元/吨)。

  POE下游应用广泛,国内光伏需求增长较快。POE具有较高的机械性能、良好的可再加工性以及优异的抗冲击性、耐老化和耐化学品性能,已广泛应用于光伏电池、汽车零部件、电线电缆、家居用品、玩具、机械共聚、娱乐和运动用品、鞋底、热熔胶、密封件等领域。从全球POE下游消费结构来看,51%应用于TPO终端,29%应用于聚合物改性,10%应用于电线年我国POE应用光伏领域反超汽车市场,成为最大单一市场。2021年光伏占国内POE需求比例为40%,汽车市场退居第二,占比为26%,而在2021年之前,汽车一直是POE国内最大的需求市场。

  POE需求保持强劲增长,国内近5年CAGR=25.3%。截至2021年全球POE产品需求总量约在136万吨,2018-2021平均增速约在7%。我国POE粒子年需求量近70万吨,近5年CAGR=25.3%,当前市场规模已超百亿。由于我国缺乏POE粒子合成能力,主要依赖于进口,因此可将进口量用于测算我国实际需求量。根据海关数据,我国近五年POE粒子进口量持续增长,年均复合增速高达25.3%,2022年全年进口量达69万吨,同比+8.1%,进口金额高达137.7亿元。

  全球光伏组件出货规模持续扩大。受益于全球市场对太阳能等清洁能源需求的推动,全球光伏组件产业规模持续扩大。根据PV InfoLink预测,2023-2025年全球新增光伏组件规模在338/ 401/ 478 GW,复合增长率有望达到12.25%。

  光伏胶膜是光伏组件的重要辅料。光伏组件常年工作在露天环境下,一旦电池组件的胶膜、背板开始黄变、龟裂,电池易失效报废。且光伏电池的封装过程具有不可逆性,因此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。

  POE胶膜为新型胶膜,具备更强性能,适配最新光伏组件技术。目前,市场上封装材料主要有透明EVA胶膜、白色EVA胶膜、聚烯烃(POE)胶膜、共挤型聚烯烃复合膜EPE(EVA-POE-EVA)胶膜与其他封装胶膜:

  (2)白色EVA胶膜: 在透明EVA胶膜的基础上添加白色填料预处理,主要用于组件的背面封装;

  (3)POE胶膜: 兼备抗PID性能和水汽阻隔性,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;

  (4)共挤型POE胶膜/EPE胶膜: 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材料以及EVA材料的性能。然而,EPE胶膜中助剂迁移,层间物质的富集,使得界面粘接强度越来越弱,会引发脱层风险。

  (1)PERC双面电池:由于EVA在P型电池组件背面的功率衰减较高,因此PERC双面电池背面胶膜多采用POE胶膜。

  (2)N型电池:由于N型电池如TOPcon电池采用银浆,其对水汽敏感度进一步提升,因此业内主要采用POE/EPE胶膜,以提升产品抗PID能力。

  POE胶膜可以有效减少水汽透过率,延长组件使用周期,减少功率衰减。陶氏化学ENGAGETM PV POE胶膜的水汽透过率仅为EVA胶膜的约1/10,极大地降低了组件被水汽渗入及腐蚀的可能性。普通POE胶膜在加速老化后,其黄度指数变化较小,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。采用ENGAGETM PV POE胶膜的双玻光伏组件的抗PID性能优异,这主要得益于该胶膜的高体积电阻率和低水汽透过率。总之,采用普通POE胶膜可以显著提高组件的可靠。