一、光伏POE材料介绍
当前组件主流封装材料中,POE抗 PID、耐老化、阻水性能最好。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 为乙烯-α烯烃共聚物,且为极性材料,阻水性能好,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能方面也表现优异。
二、POE光伏应用领域
POE作为单一材料使用,主要应用于光伏组件的封装材料———胶膜。
在光伏组件中,胶膜放在组件钢化玻璃/背板与太阳能电池之间,用于封装并保护电池片。
(光伏组件结构)
目前光伏组件用的封装胶膜主要包括EVA胶膜和POE胶膜。EVA胶膜为热固性的胶膜,强度低、水蒸气透过率和吸水率较大、耐候性较差,在正常使用过程中也仍然会有水蒸气透过,导致胶膜雾化,影响透光率,降低组件的发电量;此外,EVA胶膜容易分解释放醋酸分子,腐蚀玻璃和背板等部件,缩短组件的使用寿命。
近年来,在光伏电站运营中还发现EVA胶膜存在严重的电势诱导衰减(PID)现象,导致电站输出功率大幅下降。相对于EVA胶膜,POE胶膜最大的优势就是低水蒸气透过率和高体积电阻率。
三、POE材料需求
(表: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)
在乐观/中性/悲观三种情景下,到 2025 年 POE 粒子需求将分别达到 199.4、118.0、71.9 万吨,对应 2022~2025 年 CAGR 分别为 86.0%、63.2%、44.1%。综上,N型电池组件迭代将推动 POE 需求快速增长。
四、POE产业链介绍
①国内POE项目进展
(国内企业POE项目进展)
目前万华化学在 POE 中试上已形成领先优势,有望最先进入量产阶段;2022年 9月茂名石化与斯尔邦(东方盛虹子公司)相继完成中试开车,量产进度亦处于前列。卫星化学将自建α烯烃产能(1-辛烯和 1-己烯),有望实现α烯烃与 POE 产能配套,形成α烯烃原料自给能力。
②α烯烃项目进展
POE 生产中茂金属催化剂和α烯烃为关键难点
POE 为乙烯-α烯烃共聚物,采用烯烃聚合催化剂使乙烯和α烯烃聚合得到聚烯烃。乙烯与α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α烯烃含量较高时,呈半结晶、低模量的聚合物,如α-辛烯达到 20%以上时,聚烯烃树脂由热塑体向弹性体转变。
高碳α烯烃是 POE 产品的关键,且α烯烃也为国产化难点之一,目前我国尚未实现高碳α烯烃量产,部分石化企业可生产 1-丁烯和 1-己烯。光伏POE 主要为乙烯-辛烯共聚物。
(国内企业α烯烃项目进展)
③茂金属催化剂进展
(国内茂金属催化剂进展)
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,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。
五、部分企业介绍
①万华化学
- 项目名称:120万吨/年乙烯及下游高端聚烯烃项目
- 建设单位:万华化学集团股份有限公司(简称“万华化学”)
- 建设地点:烟台经济技术开发区烟台化工产业园(扩区后)
- 建设性质:新建乙烯
- 行业分类:按《国民经济行业分类》(GB/T 4754-2017)及第1号修改单,本项目属于“2614有机化学原料制造”、C2651初级形态塑料及合成树脂制造。
- 项目类别:根据《建设项目环境影响评价分类管理名录(2021年版)》,本项目属于“二十三、化学原料和化学制品制造业26”中“基础化学原料制造261”类。
- 建设内容:包含120万吨/年乙烯裂解装置(含90000立方米/小时PSA),55万吨/年裂解汽油加氢装置(含3万吨/年苯乙烯抽提装置),40万吨/年芳烃抽提装置,20万吨/年丁二烯装置,25万吨/年LDPE装置,2×20 万吨/年POE装置等7套装置,以及配套的储运工程、公用工程和辅助设施、环保工程等,项目部分储运、公辅设施和环保工程依托万华化学现有或在建工程。
- 操作时间:年操作时间8000小时
- 项目投资:176亿元
- 项目占地:81公顷
- 全厂新增定员:464人
- 项目进度:已完成POE中试,预计2024年投产。
②卫星石化
【1】项目名称:绿色化学新材料产业园项目
【2】建设单位:连云港卫星石化有限公司
【3】建设地点:连云港徐圩新区
【4】建设性质:新建
【5】建设内容:20万吨/年乙醇胺(EOA)、80万吨/年聚苯乙烯(PS)、10万吨/年α-烯烃与配套POE、75万吨/年碳酸酯系列生产装置及相关配套工程,共分三期进行分步实施。一期项目计划建设内容包括2套15万吨/年碳酸酯及电解液添加剂装置,2套10万吨/年乙醇胺装置,2套20万吨/年聚苯乙烯装置及配套公辅工程;二期项目计划建设内容包括年产10万吨α-烯烃及POE装置,年产15万吨/年碳酸酯系列装置;三期项目计划建设内容包括年产40万吨聚苯乙烯(PS)装置,年产30万吨碳酸酯系列装置。
【6】项目投资:150亿元
【7】项目进度:已完成POE中试,预计2024年投产。三期项目于2027年12月全部建成投产。
③东方盛虹
资料信息参考:江苏东方盛虹股份有限公司关于江苏盛景新材料有限公司投资建设PE等高端新材料项目的公告。
【1】项目名称:江苏盛景新材料有限公司高端新材料项目(暂定名)
【2】建设单位:江苏盛景新材料有限公司
【3】建设地点:本项目拟建于江苏省连云港市徐圩新区连云港石化基地
【4】建设性质:新建
【5】建设内容:本项目主要包括20万吨/年α-烯烃装置,30万吨/年POE装置,30万吨/年丁辛醇装置,30万吨/年丙烯酸及酯装置,24万吨/年双酚A装置。根据需求建设配套储运设施、循环水场、区域变电所、中央控制室、生产管理综合楼等公用工程和辅助设施。
【6】项目投资:总投资97.30亿元,其中建设投资85.31亿元
【7】项目占地:1017亩
【8】项目进度:本项目建设期预计为2年。注:2022年9月,东方盛虹旗下斯尔邦石化800吨/年POE中试装置成功产出合格产品。
④诚志股份
资料信息参考:诚志股份有限公司关于子公司青岛华青投资建设 POE 项目及超高分子量聚乙烯项目的公告
【1】项目名称:POE(聚烯烃弹性体)项目
【2】建设单位:青岛诚志华青新材料有限公司
【3】建设地点:山东省青岛市西海岸新区董家口经济区
【4】建设性质:新建
【5】建设内容:2×10万吨/年POE装置及辅助生产设施区和库房区
【6】项目投资:40亿元
【7】资金来源:自筹资金及贷款等
【8】项目占地:21公顷
【9】项目进度:目前处于项目前期报批阶段。本项目预计建设期为3年,分步实施。
⑤鼎际得
资料信息参考:辽宁鼎际得石化股份有限公司关于全资子公司投资建设 POE 高端新材料项目的公告
【1】项目名称:POE高端新材料项目(暂定名)
【2】建设单位:辽宁鼎际得石化科技有限公司
【3】建设地点:本项目拟建于营口市仙人岛经济技术开发区
【4】建设性质:新建
【5】建设内容:一期主要建设20万吨/年POE联合装置,30万吨/年α-烯烃装置,400Nm3/h电解水制氢装置。二期主要建设20万吨/年POE联合装置,25万吨/年碳酸酯装置。并根据需求建设配套储运设施、循环水场、变配电室、中央控制室、综合办公楼、锅炉房等公用工程和辅助设施。
【6】项目投资:总投资约98.68亿元人民币,其中一期总投资59.62亿元,首次投资26亿元,一期首次投资中建设投资为23.18亿元,其中约有13.56亿元来自银行贷款,占建设投资比例的58.49%;二期投资尚需履行审议程序与信息披露义务。
【7】资金来源:自筹资金、银行借款等
【8】项目占地:1200余亩
【9】项目进度:目前尚处于项目筹建阶段。本项目建设期为5年。
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——2023.2.12日。