POE行业研究新能源引领增长，国产化破局可期

　　（报告出品方：长江证券）POE：性能优异，下游应用广泛
　　POE是PolyolefinElastomer的简称，主要是乙烯1辛烯、乙烯1己烯、乙烯1丁烯的无规共聚物。其分子结构中既存在聚乙烯结晶链段，常温下起到物理连接点的作用，又存在烯烃和乙烯聚合形成的无定形区。特殊的两相结构使POE兼具良好的热塑性和橡胶般高弹性。此外，POE分子结构饱和使其具备良好的耐候性，非极性分子的特点使其不易与水分子结合形成氢键，从而具备优异的水汽阻隔能力。
　　POE产业化历史较长，下游应用广泛。1993年美国陶氏化学公司率先开发出了ENGAGE系列POE产品，并不断对产品系列进行优化。随后，埃克森美孚、韩国LG化学、北欧化工等陆续通过自主研发、成立合资公司等方式拥有自己的POE产品系列。受益于诸多优异性能，目前POE被广泛应用在光伏、汽车、聚合物改性、发泡鞋材等诸多领域。
　　需求：新能源赋能，行业前景确定
　　全球范围内POE消费量稳步增长，新能源或成未来消费主要驱动力。截至2021年，全球POE消费量达到136万吨，其中我国POE消费量约为64万吨。全球范围来看，汽车是POE下游最大消费领域，而我国POE消费则逐渐转向光伏驱动。未来，我们认为随着双面双玻和N型电池渗透率的提升，光伏将成为POE消费的主要驱动力。同时，随着新能源汽车产量的提升及轻量化趋势的发展，POE在车用塑料改性领域的用量也将稳步增长。
　　光伏：N型双玻占比提升，POE粒子需求激增
　　下游需求继续攀升，2023年装机增速或超40
　　受益全球低碳能源政策及光伏发电成本下降，全球光伏行业迅速发展。过去20年间光伏通过技术进步不断降低度电成本，目前光伏发电成本已显著低于其他发电方式。
　　全球光伏行业需求依然强势。我们预计2022年光伏装机约250GW左右，同增接近50，下半年加速向上明确。其中，国内8590GW左右，同比增长5565左右；海外160165GW，同比增速超40。2023年，前期持续紧张的硅料确定性释放产能，产业链跌价预期较为充分，刺激更多需求释放，同时供给瓶颈将向粒子等环节转移。在此背景下，我们预计2023年光伏装机有望达到350GW以上，同比40以上增长。
　　N型电池双面组件占比提升，POE粒子需求高增
　　光伏胶膜主要分为EVA和POE两种。EVA胶膜可细分为透明EVA胶膜和白色EVA胶膜；POE胶膜可细分为纯POE和共挤POE（即EPE）两种。对于传统的P型组件，单面组件主要采用EVA胶膜（正面用透明EVA，背面用白色EVA），双面（双玻）组件更多选择POE胶膜。
　　20232024年N型组件的放量将显著拉动POE胶膜及粒子需求。N型组件对封装胶膜的阻水性能、抗PID性能等要求更高，更适合用POE胶膜进行封装。我们预计20232024年N型组件占比28、45。
　　此外，双面组件占比提升也对POE胶膜及粒子的需求有拉动作用。根据CPIA统计，过去几年双面组件渗透率不断提升，从2017年的2。0提升至2022年的42左右，拉动POE胶膜需求持续提升，进而拉动POE粒子需求增长。展望后续，在20232024年地面电站需求加速预期下，双面组件占比有望进一步提升，我们预计20232024年双面组件占比将分别达到48、52。
　　在此背景下，我们分乐观、中性、谨慎三种情况预计POE粒子的需求情况，其中，不变的假设有：1。假设三种情况下N型电池渗透率按相同比例逐渐增长，2。假设P型电池中EVA、POE、EPE占比按相同比例变化。主要对N型电池内单玻、双玻组件中胶膜结构占比进行不同情况假设。
　　1）乐观情况：预计20232025年全球光伏级POE粒子需求约为45、64、94万吨。假设，单玻组件早期正反两面均使用POE胶膜，后期正面均使用POE胶膜；而背面均使用白色EVA。同时，双玻组件正反面从开始使用POE胶膜到后期快速变为EPE和POE的使用各占一半。乐观情况下预计2023年EVA胶膜、POE胶膜、EPE胶膜占比分别可达63、20、17。
　　2）中性情况：预计20232025年全球光伏级POE粒子需求约为38、50、70万吨。假设，单玻组件早期正反两面均使用POE胶膜，后期逐步转向使用POE胶膜和EPE胶膜；而背面均使用白色EVA。同时，双玻组件正反面开始均使用POE胶膜，之后逐步转向使用POE胶膜和EPE胶膜，且后期EPE胶膜占比逐渐高于POE胶膜。中性情况下预计2023年EVA胶膜、POE胶膜、EPE胶膜占比分别可达63、13、24。
　　3）谨慎情况：预计20232025年全球光伏级POE粒子需求约为25、33、49万吨。假设，单玻组件早期正反两面均使用POE胶膜，后期快速转向使用POE胶膜和EPE胶膜；且EPE胶膜占比显著高于POE胶膜；而背面均使用白色EVA。同时，双玻组件正反面开始均使用POE胶膜，之后快速转向使用POE胶膜和EPE胶膜，且后期EPE胶膜占比显著高于POE胶膜。谨慎情况下预计2023年EVA胶膜、POE胶膜、EPE胶膜占比分别可达70、4、26。
　　综上，光伏需求高增、N型组件及双面组件占比提升背景下，光伏级POE粒子高增趋势明确。谨慎、中性、乐观预期下，2023年光伏级POE粒子需求预计分别约为25、38、45万吨。
　　汽车：轻量化新能源驱动，改性需求空间广阔
　　POE是性能优异的车用塑料改性剂
　　在汽车领域，POE主要用于对车用塑料进行增韧改性。塑料改性指通过加入合适的改性剂，经共混、填充、增强、共聚、交联等方法对塑料进行改性，以增强其韧性、强度、拉伸性等性能，目前汽车行业是改性塑料需求增长最快的领域，常见的车用改性塑料包括PP、PU、PVC、PA等。而POE是车用塑料良好的改性剂，一方面POE内聚能较小，表面粘度的温敏性和聚烯烃树脂接近，共混后容易得到更小的颗粒粒径和更窄的粒径分布，对PP等聚烯烃材料的增韧效果明显；另一方面POE可以在接枝马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯等极性单体后，与PA、PT等线性聚合物共混可有效改善其缺口抗冲击性能。
　　POE改性能力优异，在汽车领域应用广泛。目前常用的塑料改性材料主要包括POE、EPDM、EPM、SBS和OBC等，其中POE的增韧改性效果最为显著。相较于其他的改性材料，POE还具备性能、加工性和价格等方面的优势，因此POE改性材料目前被广泛应用在汽车保险杠、挡板等部件上。
　　轻量化和新能源加持下，POE改性需求空间广阔
　　需求驱动力1：汽车行业自疫后修复，产销提升推动车用改性塑料需求稳步增长。2017年以来，全球汽车市场逐渐趋于成熟，汽车产销量呈下滑趋势，20182019年全球汽车产量分别同比下滑0。4和5。2；全球汽车销量分别同比下滑0。6和4。0。2020年，新冠疫情对全球出行市场及汽车行业生产供应造成较大冲击，全球汽车产量大幅下滑15。4至7，762万辆；销量大幅下滑14。6至7，797万辆。2021年，随着全球经济自疫后修复且生产供应体系逐渐恢复，全球汽车产量同比回升3，销量同比回升6。目前来看，全球汽车产销量仍处于历史低位，且新兴市场仍有较旺盛的汽车需求，我们判断未来几年全球汽车产销量有望持续提升。据SPGlobalMobility预测，2022和2023年全球汽车产量有望同比提升2及8。
　　需求驱动力2：轻量化趋势将带动单车改性塑料用量提升。汽车轻量化是降低汽车能耗，控制整车成本的关键举措，是未来汽车行业发展的趋势之一。实验证明，燃油车整车重量每降低10，燃油效率可提高68。实现汽车轻量化的途径包括使用轻质材料和发展新技术新工艺等。目前主要使用的轻质材料包括高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料和复合材料。其中工程塑料比重显著低于其他材料，并具有优良的耐化学性、机械性能和耐热性，还具备耐侵蚀及在低速碰撞下无需维修的特点，随着汽车轻量化趋势的发展，汽车领域改性塑料的需求也将有所提升。
　　需求驱动力3：新能源车对轻量化要求更高，将成改性塑料需求新增长点。随着全球低碳政策不断推进，新能源汽车发展迎来东风。2021年，全球新能源汽车销量达639万辆，同比提升117。8；其中我国新能源乘用车销量达332万辆，同比提升约176。新能源汽车充电时间更长，因此更加看重续航里程这一指标，而新能源汽车续航能力和车身重量紧密相关，实验证明对于纯电动汽车，整车重量降低10kg，汽车续航里程可以增加约2。5km，所以新能源汽车对车身轻量化有着更高的要求。根据中国汽车工业协会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，2025年新能源汽车整备质量需比2015年减重20，2030年时需减重35。我们认为在新能源汽车行业飞速发展及轻量化趋势不断深入的推动下，改性塑料在汽车领域的需求将稳健增长。
　　受益于车用改性塑料需求增长，POE改性需求空间广阔。在汽车产销量逐渐修复，轻量化趋势不断发展及新能源车异军突起的前提下，我们认为未来车用改性塑料的需求将稳步提升。目前，改性PP凭借着良好的耐化学性、耐热性、电绝缘性和加工性，已经成为占比最大的车用改性塑料，而POE已被证明是PP较好的增韧剂，在PPPOE共混系统中，POE在PP连续相中形成的海岛结构可有效提高PP的抗冲击强度。因此，随着改性PP在汽车内外饰用量的不断提升，POE在汽车领域的需求将稳步增长。此外，POE接枝改性PA可有效提升其韧性和抗冲击能力，是PA改性的重要手段，目前PA在车用塑料占比达8。我们认为受益于车用改性塑料需求增加，POE在汽车领域的需求也将有稳健增长。
　　展望未来，在轻量化及新能源的驱动下，POE在汽车领域的用量将随改性塑料需求稳步提升。根据全球汽车销量及单车改性塑料使用量预测，我们对汽车领域改性塑料的需求进行预测，进而测算未来全球范围内汽车领域POE需求量。由于车用改性塑料中PP占比较大，且POE在PP改性中使用更多，我们本次保守的测算车用改性PP中POE的用量。
　　测算主要基于以下假设：根据长江证券研究所汽车组，20212025年全球新能源车销量复合增速达15，其中我国新能源车销量复合增速达42；20212025年全球油车销量复合增速达1。7，其中我国因为汽车市场较为成熟，且新能源车替代趋势明显，油车销量复合增速为7；参考《汽车轻量化材料及制造工艺研究浅析》数据，德系车单车改性塑料使用率达到22（300360千克），欧美平均达到16（218261千克），国内单车塑料使用率仅为8（109130千克）。考虑到全球80左右的汽车产量由欧美、日韩及中国贡献，我们加权计算全球单车改性塑料使用量约为183千克；参考《汽车轻量化材料及制造工艺研究浅析》数据，假设国内传统汽车单车改性塑料使用量为110千克，未来几年以1的速度缓慢增长；参考隆众投研数据，假设20212025年国内及国外新能源汽车单车改性塑料使用量分别为193kg、205kg、223kg、235kg、247参考《汽车内使用聚丙烯材料的轻量化研究》数据，假设改性聚丙烯材料占车用改性塑料比例为48；参考中国化学信息网数据，假设PP改性塑料中POE添加比例为12。根据测算，预计到2025年POE在汽车领域的用量可达到97。1万吨，2021年2025年预计复合增速约为6。73。
　　其他领域：应用场景广泛，需求亮点频现
　　除车用塑料外，POE改性材料可广泛用于家电、口罩、防水卷材和管材等诸多领域。POE改性PP可广泛用于汽车、家电外壳和口罩等领域。其中家电外壳一般包括空调、电视、洗衣机等外壳，在这一领域中，POE改性方法与汽车领域类似。在口罩领域中，POE可作为专用柔顺剂共混到熔喷布中，解决喷出的布发脆、表面粗糙、质地不均匀等缺点，同时可以增强PP的拉丝强度，使布变得柔软。POE改性后的PE可直接应用于防水卷材和管材领域，PE刚性大、抗冲击性能差、硬度低，必须添加POE对其进行增韧改性，才能达到要求。
　　POE可用于制作电线电缆外层护套。电线电缆是POE的又一重要消费领域，随着全球通讯、基础设施、公用事业等行业迅速发展，下游对电线电缆质量和数量提出更高要求，原有的电线电缆生产工艺逐步淘汰。POE可用于制作控制电缆、船用电缆及千伏级以上矿用电缆的包覆材料，取代现有的氯丁橡胶、聚氯乙烯等包覆材料，其特点是使电缆生产直接用挤出机挤出，简化了生产工艺，有利于提高生产效率，降低能源消耗及生产成本。目前，随着疫情对生产制造的影响逐渐减弱，全球电线电缆行业将在政府和私人投资的带动下逐渐复苏。以非洲和东南亚为代表的新兴市场基础建设和公用事业等行业飞速发展，也将为全球电线电缆需求注入新的活力。据前瞻产业研究院预测，20212026全球电线电缆市场规模将以每年5的速度增长，这也将带动POE的需求有所抬升。
　　POE发泡材料可用于鞋材垫材领域。POE的柔韧性和回弹要比EVA高出很多，并用发泡会有着更好的效果，如发泡后的产品重量更轻，压缩回弹更好，触感良好，泡孔均匀细腻，撕裂强度高等突出优点。无论是模压发泡还是造粒后的注射发泡，POE已被大量使用在沙滩鞋、拖鞋、运动鞋的中底、鼠标垫、座垫、保丽龙材料、保温材料、缓冲片材、箱包衬里等发泡产品上。POE生产热熔胶性能优秀。POE可以代替EVA生产高档的热熔胶，且产品具有无异味，低密度的特点，并具备良好的流动涂敷性和浸润性等，也可以与EVA并用。基于POELLDPECPP共混，POE有低温热封性能、热粘着强度和回弹性能，即加宽热封层的热封窗口温度又对膜本身的回弹和抗撕裂性能带来良好提高。供给：海外垄断，国产突破在即
　　POE供给目前被海外垄断。截至2021年，全球POE产能158。9万吨。全球范围内，POE粒子的供应商包括陶氏化学、埃克森美孚、日本三井、韩国LG化学、SKSABIC和北欧化工等6家公司。目前，国内企业并未实现POE的工业化放量。
　　茂金属催化剂和烯烃是制约国产放量的两大技术壁垒。POE是乙烯和烯烃在茂金属催化剂催化下形成的共聚物。长期以来，国内茂金属催化剂和烯烃（己烯及辛烯）的研发相对落后，这极大制约了我国POE工业化的发展。近些年来，随着国内企业对茂金属催化剂和烯烃的研发逐渐深入，我们判断POE的国产化有望迎来曙光。
　　壁垒1：茂金属催化剂国内研发日益深入
　　茂金属催化剂是POE制备中重要的催化剂，可以精准调控聚合物的结构。POE是一种特殊的乙烯烯烃共聚物，其制备及工业化过程离不开茂金属催化剂的发展。茂金属催化剂是以环戊二烯及其衍生物（茚、芴等）与IVB族过渡金属原子钛、锆等形成的五齿配位化合物为主催化剂，经过甲基铝氧烷（MAO）或有机硼化物之类的助催化剂活化后形成催化体系。相较于齐格勒纳塔催化剂，茂金属催化剂聚合能力更强，且能精准控制聚合物的结构，一般用于高端聚烯烃的制备中。
　　茂金属催化剂制备难度较大，海外进行了严格的专利封锁。茂金属催化剂包括主催化剂、助催化剂和载体，其研发过程难点众多。一方面，主催化剂茂金属化合物种类繁多，如何从浩如烟海的主催化剂中进行合理的选型是研发的难点。另一方面，助催化剂主要为MAO（甲基铝氧烷），其原料三甲基铝国内并未实现工业化，且其制备工艺难度大，对设备要求较高。我国茂金属催化剂体系研发起步较晚，基础较差，海外进行了严格的专利封锁。目前，茂金属催化剂专利申请数量较多的是美国和日本，我国中石油、中石化及一些科研院校对茂金属催化烯烃聚合方面的研究也较为深入，并进行了大量专利申请，但相较国际先进水平还有一定差距。
　　国内化工企业正加速茂金属催化剂研发布局。长期以来，我国茂金属催化体系及相关下游产品领域存在较大技术空白，且新性能聚烯烃领域技术多集中于高校和研究所。近些年来，在高端聚烯烃需求的推动下，国内民营化工企业也加速了茂金属催化剂的布局研发，万华化学、东方盛虹和卫星化学等企业也逐渐形成一批质量较高茂金属催化剂专利，国内茂金属催化剂体系研发逐渐取得突破。
　　壁垒2：烯烃己辛烯制备处起步阶段
　　烯烃是POE制备的重要原料。烯烃是指双键位于分子链端部的单烯烃，一般指C4及C4以上的高碳烯烃。烯烃根据碳链长度有不同的应用，其中应用最广泛的品种是C4、C6和C8直链烯烃。用于POE制备的烯烃一般为1丁烯、1己烯和1辛烯，其质量分数通常大于20。
　　国内企业多以石蜡裂解法制备烯烃，产品收率低且质量较差。工业烯烃最早采用蜡裂解工艺，该工艺将原料蜡加热融化后与水蒸气混合，经预热炉预热气化后，在裂解炉里400600下进行裂解，裂解产物冷却后得到液相产物，分离后即可得到烯烃产物。在该种工艺下，烯烃收率与反应条件和原料蜡品质相关。目前，由于原料不足和产品质量差等问题，国外已逐步淘汰石蜡裂解法。而我国石蜡资源较为丰富，抚顺石化、燕山石化、兰州炼化等企业于上世纪70年代分别建成石蜡裂解装置，但由于使用的原料蜡含油量高，致使制备的烯烃产率低且质量差。
　　国际主流工艺是乙烯齐聚法，产品选择性及纯度较高。乙烯齐聚法是以精制乙烯为原料，在催化剂作用下，经齐聚反应制备烯烃的工艺，利用乙烯齐聚法可生产C4C40的偶数碳烯烃，通过该类工艺制备的烯烃收率及纯度较高。乙烯齐聚工艺种类较多，包括美国ChevronPhillip公司的一步法、英国BPAmoco公司的两步法，荷兰Shell公司的SHOP工艺等。目前国内乙烯齐聚生产线性烯烃的技术主要由中石油和中石化两家掌握。中石油的乙烯三聚合成1己烯工艺可实现1己烯选择性达到92，中石化的锆催化剂催化乙烯齐聚制备线性烯烃的方法选择性超过90。
　　国内丁烯产能充足，己烯和辛烯的制备尚处起步阶段。截至2021年，国内1丁烯年产能达93。5万吨，年产量达65。45万吨。目前国内丁烯产能储备相对充足，主要作为共聚单体制备LLDPE和聚1丁烯，而己烯和辛烯的制备尚处于起步阶段，多为小试、中试或小规模的工业化装置。
　　国产布局加速，工业化放量可期
　　需求前景确定，国内企业积极进行POE研发布局。伴随需求侧快速发展，国内企业纷纷开展POE项目布局。自2017年以来，万华化学、惠生工程、京博石化、东方盛虹等企业纷纷进行了POE的小试及中试，另外卫星化学在2022年12月公司发布1000吨烯烃环评公示，国内企业陆续开始工业化产能投放计划。展望未来，短期产能释放难度较大，预计20242025年POE工业化装置将集中投放。根据各企业产能投放计划，2024年中之前，国内企业大都处于POE装置小试及中试阶段，产能释放有限。若各企业研发及项目建设进度符合预期，则2025年开始国内有望实现POE工业化生产装置的集中投放。
　　根据各企业产能投放计划，我们对POE产量释放节奏进行测算。考虑到国内尚未有可参考的POE工业化装置开车资料，我们对POE装置的开车情况进行了乐观、中性和保守的假设。根据测算结果，中性假设下，2024年及以前国内POE产量释放有限，2025年时POE产量有望陆续提升。中性假设：企业POE项目按计划投产，装置从投产到满产爬坡期为1年左右。乐观假设：企业POE项目提前1个季度左右投产，装置从开车到满产爬坡期为1年左右。悲观假设：企业POE项目推迟1个季度左右投产，装置从开车到满产爬坡期为5个季度。
　　POE：供需缺口扩大，高景气度有望持续2年以上
　　受光伏领域及汽车领域驱动，未来几年POE需求将保持快速增长。光伏需求高增、N型组件及双面组件占比提升背景下，光伏级POE粒子高增趋势明确，谨慎、中性、乐观预期下，2023年光伏级POE粒子需求预计分别约为25、38、45万吨，2024年光伏级POE粒子需求预计分别约为33、50、64万吨，2025年光伏级POE粒子需求预计分别约为49、70、94万吨。另外，考虑到汽车轻量化等行业趋势，汽车领域POE消费量20232025年需求预计为86、91、97万吨。因此，中性预期下，20232025年全球POE需求预计分别为162、179、206万吨，同比增速分别为17、11、15。
　　POE供需缺口将进一步扩大，高景气度有望持续2年以上。从供给端来说，考虑到海外装置及国内装置的扩张，预计2024年开始将有产能陆续投产，不过考虑到装置调试、产能爬坡等问题，实际供给释放将于2025年陆续开始。因此，按照中性假设下对需求和供给的判断，预计20222025年供给需求分别为4、25、31、8万吨，POE供需缺口将在2025年之前持续扩大。
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　　精选报告来源：【未来智库】。