从全产业链视角解析EVA、POE发展

一、光伏产业飞速发展，胶膜粒子是稳定的成长赛道 光伏发电作为最具竞争力的新能源形式之一，未来仍有望高速扩张，根据CPIA数据，2021年全球装机容量达到170GW，预计2022年-2025年装机容量分别达到218GW/248GW/273GW/300GW，对应的胶膜粒子每年的需求增量分别达到26万吨/18万吨/14万吨/15万吨。经过过去几年的行业洗牌，全球胶膜产能几乎全部集中在中国，而EVA与POE作为核心封装材料，我国仍高度依赖进口，2021年中国EVA进口依存度仍超过50%，POE更是被海外厂商垄断，全部依赖进口，下游需求的高速扩张与国产率低都为EVA与POE材料的发展带来广阔的市场空间。 二、光伏料有望保持较高景气 从2021年至今，国内已有中化泉州、扬子石化、延长榆林、浙石化、中科炼化5套EVA装置投产，但光伏料工艺复杂，从装置投产到稳定产出光伏料仍需要较长时间的工艺探索与技术积累，这5套装置中，当前仅少部分装置有光伏料产出，除此之外，2022年联泓新科计划扩能3万吨、新疆天利四季度投产带来的光伏料增量有限，因此2021-2022年，不考虑技改，国内光伏料实质性大的增量以浙石化为主，在光伏装机增速仍较快的背景下，2022年，光伏料供应瓶颈预计难以有效缓解。 EVA大量投产导致乙烯法醋酸乙烯需求大幅增加，且在过去5年，VA一直处于去产能状态，因此预计2022年，VA仍将处于高景气区间 三、POE高成长赛道，技术瓶颈待突破 POE是由乙烯与α-烯烃（1-丁烯、1-己烯或1-辛烯）无规共聚得到的弹性体，由于其优异的材料性能及抗PID性能在共混改性、光伏胶膜领域有着广泛的应用，但其技术壁垒高，在聚合工艺、茂金属催化剂、α-烯烃的获取方面均有较大难度，当前国内仍无工业化生产装置，高价及全部依赖进口又限制了POE的大规模应用。 就光伏胶膜而言，随着电池N型化、双玻组件占比提高等趋势，CPIA预计，POE胶膜及兼具EVA良好的加工性能与POE良好的抗PID性能的共挤型EPE胶膜在胶膜中的比例将从2021年的23%提高到2025年的31%，据此测算2025年光伏领域国内POE粒子的需求将达到29万吨 当前国内企业开始致力于POE国产化，其中万华化学进展最快，已完成中试试验，茂名石化、斯尔邦、卫星石化、惠生工程都提出规划POE或已处于中试阶段，后续随着国产化取得突破，POE在材料替代领域及光伏领域有着巨大的发挥空间。 风险提示：1、光伏装机增速不及预期；2、EVA光伏料新产能投放速度加快；3、POE国产化进展不及预期；4、部分数据测算具有一定主观性，仅供参考 1.光伏胶膜高市占率与原料供给的错配 1.1.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 1.2.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。 图1：单玻晶硅组件结构示意图 图2：双玻晶硅组件结构示意图 图3：不同封装材料市场占比变化趋势 2.EVA：光伏料有望保持较高景气 2.1.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。 图4：EVA产业链 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。当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。 图5：主流生产工艺对比 2.2.EVA供给分析 2.2.1.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% 图6：全球EVA产能分布 图7：中国是全球EVA产能增长的主力（万吨） 2.2.2.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） 北美、东北亚、西欧为EVA净出口区域，其中美国净出口量为9万吨、东北亚净出口量8.8万吨、西欧净出口9万吨，分国家来看，中国大陆、印度是全球最主要的EVA进口国 图8：全球EVA贸易流向：万吨 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%； 图9：2021中国EVA进口量：万吨 图10：各国及地区比重 2.2.3.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。 2018年-2020年，国内无EVA新产能投放，2021年开启新一轮产能扩张周期，2021年，全国EVA产能达到177.2万吨（计入浙石化），根据我们的测算，未来3年国内新增产能108万吨，国内年均增速达到17.2%。 图11：中国EVA产能分布，黄色代表2022-2024规划产能，更新至2024年：万吨 图12：下游不同消费领域中的VA含量 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% 表1：全球EVA新产能：万吨 2.3.EVA需求分析及供需平衡预测 2.3.1.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。 图13：中国EVA表观消费 图14：EVA下游消费结构2021 2.3.2.不同光伏装机容量下，EVA供需格局推演