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从全产业链视角解析EVA、POE发展

光伏胶膜高市占率与原料供给的错配

中国光伏产业实力强劲,但胶膜原料自给率低
中国光伏产业起步早,发展程度高,在产业链多个环节均有较高的产能比重,现已成为全球光伏产业发展的推动者和引领者,尤其是光伏胶膜行业在经历行业洗牌后,国外企业已基本退出市场,根据福斯特年报数据,该企业胶膜生产成本中,约90%为直接原料成本。
EVA/POE作为光伏胶膜的核心原料,国产化程度偏低,截止2021年,中国EVA产能合计177.2万吨,占全球的27%;而POE/POP全球产能超过100万吨,由于聚合工艺、茂金属催化剂、α-烯烃等多个环节存在较高的技术壁垒,POE产能主要集中在陶氏、三井、LG等几家公司手中,中国当前仍未实现POE大规模工业化应用。
胶膜的种类及对比
目前市场上的光伏胶膜主要有4种:透明EVA胶膜、白色EVA胶膜、POE胶膜、共挤型EPE胶膜。
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%;白色胶膜EVA是在EVA树脂中加入一定量的钛白粉等白色填料,以提高二次光线的反射率,主要用于单玻、双玻组件的背面封装,使用白色EVA替代透明EVA时,双玻组件功率增益可达7-10W,单玻组件功率增益1-3W。
POE胶膜由于其独特的抗PID性能,同时其电阻率高、不易水解,是双玻组件的主流封装原料;EPE胶膜通过共挤工艺将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CPIA的预测,未来几年,透明EVA及白色EVA胶膜市场比重下滑,EPE胶膜市场份额将明显提高。
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EVA:光伏料有望保持较高景气

产业链结构和主要工艺
EVA处于化工产业链偏中下游位置,直接原料为乙烯和醋酸乙烯,随着EVA产能的快速扩张,对乙烯法醋酸乙烯需求大幅增长,而乙烯法醋酸乙烯在近5年未有有效扩能,供需矛盾日渐突出。
EVA树脂包括乙烯、醋酸乙烯VA共聚物,是以高压聚乙烯为基础发展的新型材料,相对分子量20000-50000,与聚乙烯相比,EVA树脂分子链上接入的醋酸乙烯单体能够降低结晶度,提高其耐冲击性能、柔韧性以及填料混入性、热密封性。
EVA有4种生产工艺:溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和高压本体连续聚合法。前工业化生产均为高压本体连续聚合法,其可分为管式法或釜式法。
巴塞尔的管式技术和ExxonMobil的釜式技术是当前生产光伏料的主流,相对而言巴塞尔管式法由于配备脉冲阀,反应过程中可以冲刷反应器内壁,减轻聚合物粘结,减少晶点的形成,可以持续、高比例的产出光伏料。
而釜式法由于未配备脉冲阀,在超高压状态下,EVA溶于乙烯和VA,并在管壁上遇冷析出,造成粘壁,时间越长析出越多,最终脱落形成晶点,因此釜式法在生产光伏料时需频繁对反应器进行清洗,光伏料比例偏低。
反应中几个指标对产品的影响:
1、反应温度压力:压力越高,分子量越大,熔融粘度,抗应力断裂性能,刚度等提高,产品光学性能和机械性能提高;
2、熔融指数MFI:熔融指数是聚合物粘度表征性指标,熔融指数越小,粘度就越大,加工所需的温度越高。而分子量是决定熔融指数主要因素,分子量越大,熔融指数越小,在实际生产中,通过分子量调节剂来控制聚合物分子量大小进而控制熔融指数大小和熔融粘度。主要使用调节剂进行调整,光伏级树脂一般VA含量在28%-33%,MFI一般在15-30g/10min;
3、醋酸乙烯含量:含量越高,结晶度越低,产品越软越透明,醋酸乙烯由于取代基较大,空间位阻大,破坏了聚乙烯链形成的结晶区,并且随着醋酸乙烯增加,结晶度逐渐降低,结晶度高时,塑料变脆,耐冲击强度下降,透明度下降。
4、晶点问题:由于EVA产品粘度,或多或少会粘附在反应器内壁和后冷器内壁上,长此以往,厚度逐渐增加,掉落下来随着聚合反应的推进,最终形成晶点,而光伏胶膜难点在于晶点控制,管式法可采用多次通过脉冲冲刷或改变后冷器温度来使得粘附在内壁上的聚合物掉落下来,长期可有效降低晶点,调节可靠有力;而釜式法只能通过调节后冷器的伴热温度,来解决后冷器的粘附问题,对反应器粘壁问题并没有有效调节措施。
EVA供给分析
全球供应结构
按VA含量不同,EVA可分为三大类品种:EVA树脂(VA含量5%~40%)、EVA弹性体(VA含量为40%~70%)及EVA乳液(VA含量为70%~95%),本文讨论的均为EVA树脂。
据IHS统计,2021年,全球EVA产能650万吨,东北亚、北美、西欧三大区域占比达到88%,东北亚细分来看,中国大陆产能177万吨(占全球产能27%)、韩国118万吨(占比18%)、日本64万吨(占比10%)、中国台湾51万吨(占比8%)
2017年-2020年,全球EVA产能增速较为缓慢,进入2021年,在碳达峰、碳中和的推动下,全球光伏产业进入新的发展阶段,EVA也迎来新的发展机遇,2021年,全球新增EVA产能达到110万吨,其中中国新产能80万吨,韩国30万吨,未来几年,全球的新产能仍将主要集中在中国,根据我们的测算,2022年-2024年,全球新增EVA产能预计达到108万吨,产能年均增速达到5.3%。
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全球贸易流向
EVA产品的洲际贸易并不活跃,以区域内流通为主,东北亚是全球的贸易核心枢纽,与各大区域多存在贸易往来,2018年全球大区域间贸易总量为85万吨(仅统计3万吨以上的贸易量)
东北亚贸易活跃、中国是全球最大的进口国。中国EVA目前产能不足,严重依赖进口,近五年进口依赖度持续维持在50%以上,2021年,中国EVA进口量达到111.67万吨;进口结构来看,以韩国、中国台湾、泰国为主,三地占中国进口量的70%;
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中国EVA产业格局
中国EVA产能主要分布在沿海及内陆煤化工基地,华东EVA产能占比高达66%,华北、西北占比分别在17%和17%;从下游需求来看,华东和华南两地占国内消费总量的90%,且两地分化明显,华东地区由于胶膜企业及电缆企业的迅速扩张,光伏料,电缆料消费占比较高,华南地区主要是集中在热熔胶、鞋材领域,以发泡、热熔胶等消费为主。
近年来随着大炼化及煤制烯烃发展,民营企业相继涌入EVA赛道,供给主体多元化,我们认为目前已经形成了国营、合资、民营三足鼎立局面。
EVA因其高透明度、耐久力、黏着力、低熔点、易加工等特性,被广泛的应用于光伏胶膜领域,作为胶膜的主要成分,对太阳能电池组件起到封装和保护的作用,能提高组件的光电转换效率,并延长组件的使用寿命。
封装材料在光伏组件总成本中占比不高,约7%左右,却是决定光伏组件产品质量、寿命的关键性因素,在运营过程中一般要求电池组件的寿命在25年以上,一旦电池组件的胶膜、背板开始黄变、龟裂,电池容易提前报废。
当前国内仅斯尔邦、联泓、台塑三家企业能够生产光伏级透明EVA,2021年-2022年,虽有多套装置投产,但对于光伏料,一直未形成有效增量,当前供应端仍以斯尔邦、联泓、台塑及海外货源为主,当前能生产光伏料的装置均已满产,其余装置转产光伏料难度大,粘度较高,长时间生产会堵管线,老装置转产光伏料需要频繁停车清管线。
就新产能来看:中化泉州、扬子石化、延长榆林未产出光伏料;2022年,光伏料增量主要是浙石化及LG装置。
远期来看,EVA仍有大量新产能规划,但若生产光伏料,仍需要较长的投产周期:项目施工周期3年左右;投产后,先生产LDPE之后转产EVA需要0.5-1年时间;稳定产出合格品后,下游胶膜厂商试用需要3-6个月,整个项目的周期需要4年左右,且并非能全部产出光伏料,管式法光伏料产率上限80%-100%,釜式法光伏料上限10%-30%。
图片EVA需求分析及供需平衡预测
光伏等需求拉动增长
得益于光伏等行业的迅速发展,中国EVA消费量快速增长,2021年,中国EVA消费量达到205.3万吨,近5年复合增长率9.52%。EVA应用广泛,主要集中在光伏、纺织鞋材、电气等领域,下游消费结构:光伏料37%、发泡料28%、电缆料17%、热熔胶7%、涂覆7%、农膜1%,光伏料作为第一大消费下游,未来占比仍然有望扩大。
不同光伏装机容量下,EVA供需格局推演
随着全球逐渐达成碳中和、碳达峰的共识,以光伏发电为代表的可再生能源越来越受到各国的青睐,且成为新能源结构中最有竞争力的电源形式,2021年,全球新增光伏装机量达到170GW,创历史新高。
未来随着光伏装机成本的下降,全球光伏仍会快速增长,根据光伏协会CPIA的预测数据,十四五期间,全球光伏年均装机容量将达到220GW。
据CPIA全球光伏装机容量的预测,并结合胶膜材料份额变化趋势,我们对EVA及POE的未来的需求进行测算,并分为乐观、保守、均值三种情况:
1、从装机数据来看,全球光伏装机增速在2021-2023年达到高峰期,之后增速相对回落
2、均值情况下对EVA树脂的需求增量分别达到24万吨(2021年)、21万吨(2022年)、15万吨(2023年)、10万吨(2024年),结合全球新增光伏料产能来看,2022年光伏料仍供不应求,景气度有望延续
3、后续随着国内EVA投产加快,EVA自给率会逐渐上升,但仍保持较高的进口依赖度。
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EVA快速扩张,乙烯法VA供需逐渐紧张,高景气度仍有望持续
醋酸乙烯VA的生产主要包括电石乙炔法、天然气乙炔法和乙烯法:电石乙炔法工艺简单,生产成本较低,是国内主流工艺,但其能耗高,污染大,且乙炔法制备的VA杂质含量高,尤其是醛类物质含量高于乙烯法,醛类物质对VA聚合反应有较大影响,醛能起到终止链反应的作用,造成长链过少,熔指过高,力学性能变差,强度变低。
因此,EVA、VAE乳液一般更倾向于使用非电石法醋酸乙烯。
2017年至2020年,醋酸乙烯传统下游消费低迷,部分小散用户因环保、安全等因素难以达标生产,产能受到压缩甚至停产,最大的下游聚乙烯醇严重产能过剩,仍处于调整期,VA呈现结构性供给过剩,近5年一直未有新产能投放。
进入到2021年,醋酸乙烯大幅上涨,主要有两个原因:1、电石成本大幅上涨,推高醋酸乙烯报价,同时价格难以有效向下传导,大量企业负荷低位运行;2、随着下游EVA的大量投产,对高端乙烯法醋酸乙烯需求大幅增加,VA景气度回升。
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EVA盈利跟踪及预测
EVA的直接原料主要包括乙烯、醋酸乙烯,除此之外还有过氧化物引发剂、分子量调节剂等助剂,我们采用电缆级EVA价格,乙烯和醋酸乙烯采用市场价格,并按照Basell管式法投资规模估算EVA利润水平,历史10年平均净利润约1040元/吨,平均ROE=29%
2021年,美国寒潮导致全球EVA供给减少,国内新装置虽有投产,但一直未形成有效增量,三季度原料价格大幅上涨,光伏、发泡等终端需求亦进入旺季,供需失衡加剧,EVA价格创历史新高,光伏料价格达到28000元/吨左右。
未来随着EVA新产能的投产,国内自给率逐渐提高,供应偏紧的状况会有所缓解,但当前国内EVA仍有超过100万吨的缺口,且光伏、电缆等领域仍具有很高的增速,根据测算,到2024年,国内EVA仍会维持较高的进口依赖度,行业整体盈利仍会维持较好水平。
来源:天风证券


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