来源时间为：2023-04-04
聚烯烃弹性体（POE）：光伏驱动需求增长，POE国产突破近在咫尺
券商研报精选国泰君安证券2023-04-0413:21:00
报告导读
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。
摘要
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、中石化、、、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，，受益标的，。
催化剂：双玻电池渗透率提升、N型电池装机量超预期、国产化进度超预期。
风险提示：光伏需求低于预期、POE替代品的出现、POE相关公司投产进度不及预期。
1.POE：兼具弹性及塑性
1.1.POE简介：兼具塑性 弹性的优质聚烯烃材料
POE由乙烯/α-烯烃共聚而成，下游应用广泛。聚烯烃弹性体（Polyolefinelastomer），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（OlefinBlockCopolymer，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。
1.2.POE历史：工业化三十年，成熟技术主要在国外
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。
1.3.POE价格：光伏料价格高位，盈利能力较强
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聚合物中共聚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）。
2.POE需求端：新型光伏电池驱动POE需求增长
2.1.POE下游：市场规模超百亿，未来预计持续高增
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应用于电线电缆、10应用于其他。2021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。
2.2.光伏需求：新型电池驱动POE粒子需求增长
全球光伏组件出货规模持续扩大。受益于全球市场对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PVInfoLink预测，2023-2025年全球新增光伏组件规模在338/401/478GW，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：
（1）EVA胶膜：目前使用相对广泛；
（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。
性能：POE性能优于EVA，更加适用于双玻组件和N性电池封装。
（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ENGAGETMPVPOE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ENGAGETMPVPOE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性，使得组件拥有更长的生命周期。
双玻及N型出货量预计持续提升，带动POE胶膜渗透率持续提升。
（1）PERC双面电池：根据中国光伏业协会，2022年，随着下游应用端对于双面发电组件发电增益的认可，双面组件市场占比达到40.4。预计到2024年，双面组件将超过单面组件成为市场主流。
（2）N型电池：2022年PERC电池片市场占比下降至88，N型电池片占比合计达到约9.1，其中N型TOPCon电池片市场占比约8.3，异质结电池片市场占比约0.6。根据德国哈梅林太阳能研究所测算，TOPCon和HJT电池技术理论极限效率分别为28.7、28.5。此外，钙钛矿太阳能电池技术进展迅速，行业内扩产加速。这些新型电池技术是后PERC时代极具颠覆性的下一代技术。随着行业持续降本增效，预计2023-2025年N型电池的占比将达到31.1/55.2/72.6，在未来成为主流的电池技术。
双玻和N型电池市场占比提升有望带动POE粒子需求增加。根据中国光伏业协会，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N型电池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。
光伏电池POE单耗4000-4400t/GW。为应对粒子供应紧张，多厂商聚焦克重下降，但下降至一定程度后趋势减缓。EVA胶膜目前克重包括有420/440/460g/m2，POE胶膜目前主要为420g/m2，我们预计23年胶膜克重会进一步下降。例如“灵犀”纯POE胶膜能稳定提供280-500g/m²的样品，但克重过低情况下，可能存在一定生产不稳定以及PID较大的问题。若采用纯POE胶膜方案，按照目前1GW组件需胶膜面积约1000万平米测算，我们预计1GW组件需要POE粒子约4000-4400吨。
光伏领域对POE需求预期保持高速增长。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。
2.3.改性塑料需求：汽车及其他用POE需求预计增速3-5
POE增韧效果强，预计汽车用POE需求稳定增长。近年来，随着POE增韧聚丙烯技术的成熟，POE已逐步替代EPDM（三元乙丙橡胶）成为聚丙烯增韧改性的主导材料。根据知网，邱桂学等使用EPDM和两种牌号的POE分别增韧PP，发现POE中辛烯的含量越多，链段越柔顺，其对于PP的增韧效果也越好，两类合金的拉伸强度差别不大，但POE有更好的增韧效
