2022年(nian)(nian)(nian)(nian)全球(qiu)(qiu)新(xin)(xin)增(zeng)風(feng)(feng)電(dian)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)量(liang)約(yue)78GW,其中陸(lu)上風(feng)(feng)電(dian)約(yue)69GW,海上裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)約(yue)9GW;預計(ji)2025年(nian)(nian)(nian)(nian)全球(qiu)(qiu)新(xin)(xin)增(zeng)風(feng)(feng)電(dian)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)量(liang)將達(da)135GW。隨著全球(qiu)(qiu)能源轉(zhuan)型(xing)的加速(su)推進,我(wo)國(guo)風(feng)(feng)電(dian)行業發展前景(jing)廣闊。據中國(guo)可再生能源學會風(feng)(feng)能專(zhuan)業委員會數據,2022年(nian)(nian)(nian)(nian)我(wo)國(guo)風(feng)(feng)電(dian)新(xin)(xin)增(zeng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)量(liang)約(yue)49.8GW;預計(ji)“十(shi)四五”期間,國(guo)內風(feng)(feng)電(dian)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)量(liang)年(nian)(nian)(nian)(nian)均增(zeng)加70GW左(zuo)右,2025年(nian)(nian)(nian)(nian)達(da)到(dao)650GW;預計(ji)2025年(nian)(nian)(nian)(nian)后年(nian)(nian)(nian)(nian)均約(yue)新(xin)(xin)增(zeng)100GW,2030年(nian)(nian)(nian)(nian)達(da)到(dao)1 200GW左(zuo)右。
風能產業主(zhu)要包(bao)括(kuo)上(shang)游原料(liao)生產、中(zhong)游部件制(zhi)造(zao)和整機(ji)組裝、下(xia)游運營三大環節。石化材(cai)料(liao)主(zhu)要應(ying)用于(yu)中(zhong)游的(de)風機(ji)制(zhi)造(zao),風機(ji)主(zhu)要由葉片、機(ji)艙(cang)、塔筒(tong)、電纜(lan)等組成。2022年(nian)我國風能材(cai)料(liao)高端消(xiao)費規模約45萬(wan)噸,涉(she)及30余(yu)種材(cai)料(liao)產品。預計(ji)隨著裝機(ji)量大幅(fu)提升,“十(shi)四五”期(qi)間(jian)相(xiang)關(guan)材(cai)料(liao)消(xiao)費年(nian)均增速約為(wei)12%;“十(shi)五五”期(qi)間(jian),風能行業整體材(cai)料(liao)消(xiao)費年(nian)均增速有望達9%左(zuo)右(you)。
1.2.1 葉片材料
風機葉片主要由外殼(ke)、主梁、腹板、芯材和涂(tu)層等構成。
通常(chang)90米以(yi)上(shang)葉片(pian)(pian)的(de)梁(liang)、梁(liang)帽、腹板全部(bu)(bu)使用(yong)碳(tan)纖維(wei)(wei)材料;但部(bu)(bu)分(fen)小尺寸或(huo)超大(da)尺寸葉片(pian)(pian)也有(you)局部(bu)(bu)使用(yong)碳(tan)纖維(wei)(wei)增強、其(qi)余部(bu)(bu)分(fen)使用(yong)玻(bo)纖的(de)設(she)計。由于(yu)碳(tan)纖維(wei)(wei)成(cheng)本較高,隨著高強玻(bo)璃(li)纖維(wei)(wei)性能不斷提升,碳(tan)纖維(wei)(wei)市(shi)場滲(shen)透率增長放緩。目(mu)前90%以(yi)上(shang)的(de)風電葉片(pian)(pian)使用(yong)環氧樹脂(zhi)作基體(ti);灌注成(cheng)型中還需使用(yong)脫模布、導流網隔(ge)離膜(mo)、真空袋等(deng)大(da)量過程(cheng)用(yong)料。結構膠作為(wei)粘合葉片(pian)(pian)、主梁(liang)和腹板的(de)重要材料,主要為(wei)環氧樹脂(zhi)體(ti)系。
芯材約占葉片重量的4%~7%,材料主要包括巴(ba)(ba)沙(sha)(sha)木、聚氯(lv)乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚醚酰亞胺(PEI)、苯乙烯–丙烯腈共聚物(SAN)等。目前市面主流風(feng)機葉片廠商廣泛采用(yong)巴(ba)(ba)沙(sha)(sha)木作為主夾芯材料,PVC泡(pao)沫作為輔助材料。由(you)于(yu)巴(ba)(ba)沙(sha)(sha)木價格快(kuai)速上漲(zhang)和PVC泡(pao)沫供應(ying)緊張,PET泡(pao)沫成為新的發展趨勢(shi)。
目(mu)前,風機葉(xie)片(pian)涂(tu)層結構(gou)主要分為(wei)膩(ni)子(zi)、底漆和(he)面漆。聚(ju)(ju)氨酯(zhi)(zhi)涂(tu)層體系因(yin)具較(jiao)強的附著力和(he)耐(nai)油(you)耐(nai)磨性應用最為(wei)廣泛。目(mu)前溶劑(ji)型聚(ju)(ju)氨酯(zhi)(zhi)體系占(zhan)據絕對主流,隨環保要求提(ti)高,未來(lai)將(jiang)逐漸向水性聚(ju)(ju)氨酯(zhi)(zhi)體系發展。
1.2.2 機艙材料
風力(li)發電機機艙主要(yao)由機械元件和設(she)備構成,石化材料(liao)(liao)相關部件主要(yao)集中(zhong)在(zai)外殼(ke)部分。同時,由于涉及(ji)(ji)到密(mi)封和機械運行,還有(you)合(he)成潤滑油脂、密(mi)封膠以及(ji)(ji)涂料(liao)(liao)的使用。
風力發電機機艙典型(xing)外(wai)殼主要由環(huan)氧(yang)樹脂和(he)玻(bo)纖(xian)組成;成型(xing)工藝(yi)與葉片相(xiang)似,也(ye)需(xu)要過程(cheng)用(yong)材。此外(wai),機艙內部(bu)一般以(yi)“預埋(mai)–樹脂灌注”方式(shi)用(yong)加(jia)強筋加(jia)強,近年也(ye)有采用(yong)PVC芯材進行加(jia)強的方式(shi)。據測(ce)算,機艙用(yong)環(huan)氧(yang)樹脂基料約(yue)19萬噸,芯材3.2萬噸,預計(ji)2030年將分(fen)別提(ti)升至(zhi)1.5萬噸和(he)7.3萬噸左右。
由于(yu)風(feng)機(ji)(ji)(ji)多(duo)(duo)處(chu)于(yu)環境惡劣地區(qu),對潤(run)滑(hua)油的品質要(yao)求(qiu)很(hen)高,多(duo)(duo)為(wei)PAO潤(run)滑(hua)油。機(ji)(ji)(ji)艙中(zhong)主齒輪(lun)(lun)箱需(xu)潤(run)滑(hua)油最多(duo)(duo),但隨(sui)著(zhu)無齒輪(lun)(lun)箱風(feng)機(ji)(ji)(ji)以(yi)(yi)及(ji)磁浮(fu)軸承的增(zeng)多(duo)(duo),單(dan)機(ji)(ji)(ji)潤(run)滑(hua)油用量(liang)有減少(shao)趨勢(shi)。目前,國內風(feng)機(ji)(ji)(ji)用PAO潤(run)滑(hua)油需(xu)求(qiu)規模約為(wei)2萬噸左右,隨(sui)著(zhu)風(feng)能行(xing)業快速發(fa)展以(yi)(yi)及(ji)裝機(ji)(ji)(ji)規模擴大(da),預計2030年將增(zeng)至4萬噸左右。
1.2.3 塔筒和基礎材料
風電塔筒(tong)和(he)基(ji)礎(chu)結(jie)構多(duo)樣,特別是海上基(ji)礎(chu)結(jie)構,包括單樁(zhuang)、導管架、多(duo)樁(zhuang)以(yi)及漂浮式等多(duo)種類型。塔筒(tong)和(he)基(ji)礎(chu)結(jie)構主要為金屬,石化產品(pin)的消費主要集(ji)中(zhong)在內外層涂料和(he)灌(guan)漿料上。
風電塔筒和(he)樁基(ji)內(nei)外(wai)涂(tu)料體系(xi)多樣,以環氧樹(shu)脂漆為(wei)主。根據估算,我國風電塔筒基(ji)礎涂(tu)料用(yong)樹(shu)脂約1萬噸左右。
導(dao)管(guan)架與基礎(chu)樁之(zhi)間通過高強度(du)灌(guan)(guan)(guan)漿料連接固(gu)定,目前海(hai)上(shang)風機(ji)基礎(chu)主要采用(yong)水泥基材料灌(guan)(guan)(guan)漿連接。單(dan)個風力發電(dian)機(ji)組灌(guan)(guan)(guan)漿料的(de)使用(yong)量根據套筒直徑、海(hai)洋環(huan)境和海(hai)床條件的(de)不同而有所不同。2022年,海(hai)上(shang)風電(dian)用(yong)灌(guan)(guan)(guan)漿料市場約8~10萬噸(dun),2030年或增至20萬噸(dun)以上(shang)。
2.1.1 電纜材料
風能產(chan)業電(dian)纜(lan)主(zhu)要分為陸上(shang)(shang)(shang)電(dian)纜(lan)和(he)海(hai)上(shang)(shang)(shang)電(dian)纜(lan)。目前陸上(shang)(shang)(shang)電(dian)纜(lan)相(xiang)關絕緣(yuan)料原料國內均可滿足,海(hai)上(shang)(shang)(shang)電(dian)纜(lan)對于絕緣(yuan)性能要求更(geng)高,該(gai)文僅(jin)關注高壓及超高壓海(hai)纜(lan)所需高端材料。
海(hai)(hai)上(shang)風(feng)電(dian)(dian)電(dian)(dian)纜(lan)分為塔間電(dian)(dian)纜(lan)、集電(dian)(dian)電(dian)(dian)纜(lan)和外送電(dian)(dian)纜(lan)等(deng),不同電(dian)(dian)纜(lan)對應(ying)不同的電(dian)(dian)壓(ya)(ya)、冗余以及材料(liao)要求。目(mu)前(qian)我(wo)國海(hai)(hai)上(shang)風(feng)電(dian)(dian)項(xiang)目(mu)以離(li)岸距(ju)離(li)小于50千米、裝機容量20~40萬千瓦的近海(hai)(hai)項(xiang)目(mu)為主;海(hai)(hai)纜(lan)高端材料(liao)消(xiao)費主要以XLPE為主,110KV以上(shang)消(xiao)費規模約為1~2萬噸,2030年將增至2萬噸以上(shang),其中高壓(ya)(ya)及超高壓(ya)(ya)XLPE國內多數(shu)依賴進口(kou),進口(kou)產品主要來自(zi)北歐化(hua)工。
2022年,全球光伏新增裝機量191.5GW,其中,增量主要來自亞洲地區,占新增裝機總量的58.5%。2022年,我國光伏新增裝機量87.4GW,裝機總量增至392.6GW。其中,集中式光伏新增36.3GW,同比增長41.8%;分布式光伏新增51.1GW,同比增長74.5%,2017-2022年年均增速24.6%。據中國光伏行業協會預測,“十四五”期間,國內光伏裝機量年均增長94GW,2025年光伏累計裝機量將達720GW;2025-2030年,年均(jun)新增裝機規模將在120GW左(zuo)右。
光伏(fu)產(chan)業鏈主(zhu)(zhu)要包(bao)括上游原料(liao)(liao)及設備(bei)制(zhi)造、中游封裝(zhuang)以(yi)及下游電(dian)(dian)場建設與維護三個部(bu)分(fen)(fen)。原料(liao)(liao)主(zhu)(zhu)要包(bao)括光伏(fu)硅料(liao)(liao)、光伏(fu)膠(jiao)膜料(liao)(liao)、背板料(liao)(liao)和(he)設備(bei)材料(liao)(liao)等(deng);封裝(zhuang)組件主(zhu)(zhu)要由電(dian)(dian)池片、封裝(zhuang)膠(jiao)膜、背板構(gou)成(cheng);光伏(fu)電(dian)(dian)站主(zhu)(zhu)要分(fen)(fen)為集中式(shi)電(dian)(dian)站和(he)分(fen)(fen)布式(shi)。
石化材料主要用于封裝膠膜、背板以及其他組件零部件的制造。目前,我國是全球最主要的組件出口國,光伏產業較為成熟,市場規模約3 500余億元,其中材料環節市場空間最大。據測算,2022年我國光伏產業鏈石化材料需求近190萬噸;隨著光伏行業(ye)快速發展,預計2030年將增(zeng)長至350萬噸左右。
光伏產業鏈中,膠(jiao)膜、背板及建筑光伏對石化材料的(de)需求(qiu)量最(zui)大。
2.2.1 光伏級膠膜材料
目前,市(shi)場上封(feng)裝(zhuang)材料(liao)主要(yao)有EVA膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)、POE膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)、EPE膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)及其他(ta)封(feng)裝(zhuang)膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)。其中,EVA膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)是(shi)主流(liu)封(feng)裝(zhuang)用材,2022年EVA膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)約占總封(feng)裝(zhuang)膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)的64%,其次是(shi)EPE膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo)和POE膠(jiao)(jiao)膜(mo)(mo)(mo),分別占比(bi)約12%和24%。
“十四五(wu)”期間,光(guang)伏膠膜(mo)材料需求總量(liang)將持續快速增加。雖然(ran)后(hou)疫情時代(dai)全(quan)球經濟面臨增速放緩、高(gao)通貨膨脹(zhang)等風險,但全(quan)球能源結構向多(duo)元化、清潔化、低碳化轉(zhuan)型的趨勢不可逆轉(zhuan)。預計“十四五(wu)”期間,全(quan)球光(guang)伏行(xing)業(ye)仍具較高(gao)的發展潛力,新增裝機(ji)量(liang)和(he)替(ti)換裝機(ji)量(liang)將在未來幾年(nian)持續支(zhi)撐光(guang)伏行(xing)業(ye)需求。
從膠膜材(cai)料結(jie)構來看,隨著雙(shuang)玻組件市場占比(bi)(bi)逐漸增加,透明(ming)EVA膠膜、POE膠膜和(he)EPE膠膜的需求(qiu)占比(bi)(bi)將逐漸提(ti)高。
2022年(nian)(nian),我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)EVA產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)持續(xu)擴張至202.2萬(wan)(wan)噸(dun)/年(nian)(nian)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)約156萬(wan)(wan)噸(dun),2022年(nian)(nian)我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)光(guang)伏料產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量(liang)在28萬(wan)(wan)噸(dun)左右。受生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)技術限制,近年(nian)(nian)我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)新(xin)增裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)中能(neng)實(shi)際(ji)生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)光(guang)伏料的(de)企業(ye)較少。短期內(nei)光(guang)伏料市場依然以斯爾(er)(er)邦為龍頭(tou),其次是聯泓和寧(ning)波(bo)臺塑。目前(qian),全球(qiu)POE產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)基本被(bei)國(guo)(guo)(guo)(guo)外企業(ye)壟斷,我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)POE完全依賴(lai)進口。但國(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)已(yi)有多家(jia)企業(ye)攻關POE技術,其中萬(wan)(wan)華化學已(yi)完成中試,預計2024年(nian)(nian)年(nian)(nian)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)20萬(wan)(wan)噸(dun)POE裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)投(tou)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan);此外,茂名石化、斯爾(er)(er)邦、衛星石化、惠生工程都提出規(gui)劃(hua)POE項目或已(yi)處于中試階段,POE國(guo)(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)化進程有望加快。
據國家能源局統計,2022年我國光伏行業需求持續旺盛,新增裝機規模為87.41GW,同比增長59.27%。光伏行業正進行新一輪大規模產能投放。2022年我國光伏級EVA和POE樹脂需求分別約為130,22萬噸,據光伏行業協會預測,2025—2030年年均所增光伏裝機在120GW左右,預計2030年光(guang)伏級EVA、POE需(xu)求將分(fen)別增長至220,50萬噸(dun)。
2.2.2 光伏背板材料
光伏(fu)(fu)背(bei)(bei)(bei)板(ban)是(shi)光伏(fu)(fu)組件背(bei)(bei)(bei)面的封裝材料,處于光伏(fu)(fu)組件最底層,主要用(yong)于單(dan)玻組件。光伏(fu)(fu)背(bei)(bei)(bei)板(ban)主要作用(yong)是(shi)對(dui)電(dian)池片形成保護支撐(cheng),抵抗濕熱等環境對(dui)電(dian)池片、EVA膠膜等材料的侵蝕(shi)。背(bei)(bei)(bei)板(ban)的絕緣、阻水、耐(nai)老(lao)化等質量性能對(dui)光伏(fu)(fu)電(dian)池板(ban)產品(pin)耐(nai)用(yong)度、發電(dian)效率方(fang)面有較大影響。
目(mu)前市(shi)場上背板(ban)主(zhu)要(yao)(yao)分為(wei)有(you)機(ji)高分子類和無(wu)機(ji)物類,有(you)機(ji)高分子類包括(kuo)雙面含(han)氟、單面含(han)氟和不含(han)氟三類,無(wu)機(ji)物類主(zhu)要(yao)(yao)為(wei)玻璃。
2022年,按(an)目前背(bei)板(ban)及氟膜涂覆厚度測(ce)算光伏背(bei)板(ban)基膜PET樹脂需求量約(yue)26.4萬(wan)(wan)噸(dun),PVF和PVDF需求分別約(yue)為1萬(wan)(wan)噸(dun)左右。預計2030年,背(bei)板(ban)用PET、PVF和PVDF材(cai)料需求分別增至約(yue)60,1.8,2.3 萬(wan)(wan)噸(dun)。
2.2.3 建筑光伏材料
光(guang)伏建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)組合(BAPV,Building Attached Photo-voltaic)指將(jiang)光(guang)伏設備附著(zhu)在建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)上的技術,為目前(qian)主流的光(guang)伏建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)類型。光(guang)伏建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)一(yi)體化(BIPV,Building Inte-grated Photovoltaic)指將(jiang)光(guang)伏產品集成到建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)上的方案,既(ji)是(shi)發電裝置也是(shi)建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)外部(bu)(bu)結構的一(yi)部(bu)(bu)分,可以(yi)有效降低(di)成本又兼顧美觀。目前(qian)BIPV行(xing)業(ye)處于起(qi)步階段。
光伏幕(mu)墻(qiang)是用(yong)特(te)殊的(de)樹脂(zhi)將太陽電(dian)(dian)池粘(zhan)貼在玻璃上(shang),鑲嵌于兩片玻璃之(zhi)間,通過電(dian)(dian)池可將光能(neng)轉化成電(dian)(dian)能(neng)。除發電(dian)(dian)外(wai),光伏幕(mu)墻(qiang)還具有明(ming)顯的(de)隔熱、隔音、安全、裝飾等功能(neng),是一種(zhong)綠色產品,與環境(jing)有很好的(de)相容性。
光伏(fu)建筑一體(ti)化(hua)對(dui)功能膜(mo)的(de)(de)要求較(jiao)高,因(yin)(yin)為除了利(li)用(yong)建筑體(ti)發電外,還要考慮(lv)建筑物的(de)(de)安全。由于(yu)EVA膜(mo)片制(zhi)作(zuo)的(de)(de)組件(jian)受紫外線照射容易老化(hua)、發黃、抗張強(qiang)度及粘結力(li)下降(jiang),其安全性(xing)能遠達不到要求,越來越多的(de)(de)國(guo)家禁止(zhi)EVA膜(mo)片制(zhi)作(zuo)的(de)(de)層壓玻璃(li)應用(yong)在建筑幕墻上。因(yin)(yin)此,性(xing)能更好的(de)(de)PVB膜(mo)片逐(zhu)步應用(yong)于(yu)太陽能光伏(fu)建筑一體(ti)化(hua)。2022年(nian),我國(guo)PVB薄膜(mo)需(xu)求約2.7萬噸,預計到2030年(nian),PVB薄膜(mo)需(xu)求量將增至(zhi)5.8萬噸。
氫(qing)能(neng)(neng)是一種(zhong)清(qing)潔的二次(ci)能(neng)(neng)源,是我(wo)國能(neng)(neng)源轉型的重(zhong)要(yao)載體,已(yi)正式(shi)納入我(wo)國能(neng)(neng)源戰(zhan)略體系。氫(qing)能(neng)(neng)產業(ye)鏈主要(yao)分(fen)(fen)為(wei)上(shang)游制氫(qing)、中游儲運分(fen)(fen)銷和(he)下游應用(yong)三大(da)(da)環(huan)節。每個環(huan)節涉及(ji)工藝路線繁多,大(da)(da)量技術仍處于(yu)商業(ye)化初期(qi)階段(duan)。
2022年,我國氫(qing)能產業(ye)鏈(lian)整體材(cai)料(liao)需求量(liang)約6 741噸;其(qi)中(zhong)氫(qing)儲(chu)運環節所需的石化材(cai)料(liao)最多,約占材(cai)料(liao)需求總量(liang)的99%。氫(qing)能產業(ye)鏈(lian)中(zhong)的關(guan)鍵石化材(cai)料(liao)主(zhu)要包括(kuo)質(zhi)子交換膜和碳纖維。
3.2.1 生產環節石化材料
目前(qian),我國(guo)約80%以上的(de)氫(qing)(qing)氣由各類化石原(yuan)料(liao)(liao)制(zhi)得,電解(jie)(jie)水制(zhi)氫(qing)(qing)不(bu)足1%,其(qi)余(yu)均(jun)來(lai)(lai)自工業(ye)副(fu)產氫(qing)(qing)氣;遠期(qi),化石原(yuan)料(liao)(liao)制(zhi)氫(qing)(qing)仍將(jiang)存在,并將(jiang)與CCUS等結(jie)合(he)成為藍氫(qing)(qing)主要來(lai)(lai)源,同(tong)時電解(jie)(jie)水制(zhi)氫(qing)(qing)份額將(jiang)大幅(fu)提升;而傳統工業(ye)副(fu)產氫(qing)(qing)份額將(jiang)略有下降。
電解水制氫(qing)主(zhu)要有(you)堿性(xing)電解(AWE)、質子交(jiao)換膜(PEM)電解、固體氧化物(SOEC)電解三種技術路線。此外陰離子交(jiao)換膜(AEM)技術憑借低成本和簡單、高效,成為(wei)新(xin)興研發(fa)技術之一。近年(nian)來,全(quan)球新(xin)增電解槽裝(zhuang)機以PEM電解槽裝(zhuang)機為(wei)主(zhu)。
PEM水電解電池的主要組件是(shi)膜電極(MEA)、集電器(氣體(ti)擴散層(ceng))和(he)(he)隔板。最常用的膜是(shi)全氟磺酸(suan)聚合物膜,密封(feng)墊一般以EPDM為主體(ti),采(cai)用氟樹脂復合等方式作為外殼(ke),且需(xu)用特殊膠黏(nian)劑粘結密封(feng)墊。2022年(nian),我國電解槽質(zhi)子交換膜需(xu)求量約為0.3噸(dun)(dun),EPDM密封(feng)墊需(xu)求量約0.2噸(dun)(dun);預計2030年(nian)兩者將分(fen)別(bie)增至106噸(dun)(dun)和(he)(he)47噸(dun)(dun)。
除(chu)用(yong)于工(gong)業產氫(qing)分離(li)外(wai),大量氫(qing)氣/天(tian)然氣混輸(shu)管道(dao)終(zhong)端需(xu)要(yao)進(jin)行氫(qing)氣分離(li)才可以使(shi)用(yong)。除(chu)無(wu)機膜材料外(wai),目(mu)前(qian)工(gong)業應(ying)用(yong)的氫(qing)氣分離(li)膜基(ji)礎材料主要(yao)為(wei)聚(ju)酰胺、聚(ju)酰亞胺以及聚(ju)砜膜,多(duo)數需(xu)要(yao)二次改性或者涂覆(fu)。全球(qiu)氫(qing)氣分離(li)技術(shu)供應(ying)商主要(yao)有(you)三(san)家,包(bao)括空氣產品(pin)、液態空氣和宇部化學,其多(duo)數產品(pin)據稱(cheng)壽(shou)命可以長達10年以上(shang)。
材(cai)料約10噸(dun)(dun),其(qi)中PSF膜(mo)(mo)3噸(dun)(dun)、PI膜(mo)(mo)6噸(dun)(dun)、PA膜(mo)(mo)約1噸(dun)(dun)。預計2030年,氫氣分離(li)環節膜(mo)(mo)材(cai)料需(xu)求將增(zeng)至15噸(dun)(dun)。
3.2.2 儲運環節石化材料
目前,氫能最主要的存儲方式包括高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和固態儲氫,其中應用廣泛、技術最為成熟的存儲方式是高壓氣態儲氫,因此輕質、耐高壓的儲氫罐是關鍵。車載儲氫瓶的市場需求受應用車型、儲氫瓶容積、儲氫瓶壓力、單套系統瓶數等因素影響。2022年,我國儲氫瓶需求量約7.4萬個,以35MPa/140L為(wei)主,未來,國內儲(chu)氫瓶(ping)有向(xiang)大(da)容積(ji)、多瓶(ping)組和高壓轉(zhuan)變的趨勢(shi)。
目前,我國儲氫瓶高端材料需求規模不及萬噸,其中70%的碳纖維依賴進口,主要來自日本東麗、日本東邦、韓國SK等企業;國內碳纖維廠家T700型號產品性能較為穩定,已逐步在國內儲氫瓶上使用。據測算,2022年,我國車載儲氫瓶材料需求約6716噸,預計2030年將增長至78 883噸。
目前,國內(nei)加(jia)(jia)氫站加(jia)(jia)氫機多(duo)為35MPa,70MPa產(chan)(chan)品核心(xin)部(bu)件多(duo)來自進(jin)口,加(jia)(jia)氫槍及管(guan)路也(ye)基本(ben)為進(jin)口產(chan)(chan)品。加(jia)(jia)氫機使用的(de)石(shi)化材料(liao)(liao)除(chu)少量密封件外(多(duo)為FKM),主要(yao)用于(yu)加(jia)(jia)氫管(guan)路。其中,加(jia)(jia)氫槍管(guan)路一(yi)般由6~8層構成(cheng),內(nei)層多(duo)為POM材料(liao)(liao),也(ye)可以使用EVOH、PEN、PA6、PA66等(deng)材料(liao)(liao),外層多(duo)為PA材料(liao)(liao),也(ye)可以使用馬來酸改性PP和PE、PPS、PA6T等(deng)材料(liao)(liao)。
截止2022年(nian)底,我國(guo)建成(cheng)運營加(jia)氫站358座(zuo)(zuo),按照(zhao)規(gui)劃到2025年(nian)將形成(cheng)1000座(zuo)(zuo)左右的規(gui)模,2030年(nian)將達5000座(zuo)(zuo);2022年(nian),我國(guo)加(jia)氫槍管用非金屬材料約0.4噸,預(yu)計2030年(nian)將增(zeng)至3噸。
3.2.3 氫燃料電池石化材料
氫燃料(liao)電池(chi)一般分為六大(da)類,以(yi)PEMFC為絕對主流,約(yue)占出貨(huo)量的80%以(yi)上,SOFC和PAFC各(ge)約(yue)占10%左右(you)。燃料(liao)電池(chi)主要用(yong)于車(che)載、固定電站以(yi)及(ji)便攜電源等應用(yong)場景,其中車(che)載需求(qiu)約(yue)占PEMFC總需求(qiu)量的80%左右(you)。
氫燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)(dian)池工作原理是(shi)氫氣通過燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)(dian)池的(de)負極(ji)當中的(de)催化(hua)劑(鉑)分(fen)解(jie)成(cheng)(cheng)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)和氫離子(zi)(zi)(質子(zi)(zi))。其中,質子(zi)(zi)通過質子(zi)(zi)交換(huan)(huan)膜(mo)(ProtonExchangeMembrane)到(dao)達正(zheng)極(ji)和氧氣反應生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)水(shui)并放(fang)熱,電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)則從負極(ji)通過外電(dian)(dian)(dian)路流(liu)向正(zheng)極(ji)產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)。膜(mo)電(dian)(dian)(dian)極(ji)組件(MEA)是(shi)氫燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)堆(dui)的(de)重要(yao)(yao)組成(cheng)(cheng)部分(fen),主(zhu)要(yao)(yao)由碳(tan)紙、催化(hua)層和質子(zi)(zi)交換(huan)(huan)膜(mo)構(gou)成(cheng)(cheng)。
碳紙是一種在高溫下經熱處理的多孔碳纖維和碳的復合材料,一般以短切纖維為主。目前,國內無法生(sheng)產碳纖維(wei)含量60%以上的碳紙。按市場主(zhu)流(liu)厚(hou)度及(ji)碳紙密度測算,2022年我國MEA碳紙用材約6噸(dun),預(yu)計(ji)2030年將增(zeng)長至89噸(dun)。
全氟磺酸膜(mo)(PFSA)是(shi)最(zui)常用的商業化質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)。車載氫燃料電池(chi)所用質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)目前主要(yao)是(shi)來自Gore公司的Gore-Select系(xi)列膜(mo),厚(hou)度在5~12μm。質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)出廠時是(shi)一(yi)種(zhong)三層結構,即上保(bao)(bao)(bao)護膜(mo)、下(xia)保(bao)(bao)(bao)護膜(mo)和(he)中(zhong)間的質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)。上下(xia)兩(liang)層保(bao)(bao)(bao)護膜(mo)均為特殊處理過的低灰分一(yi)次性聚酯保(bao)(bao)(bao)護膜(mo),兩(liang)層保(bao)(bao)(bao)護膜(mo)在使用時需要(yao)剝離按(an)照(zhao)目前市場(chang)主流厚(hou)度計算,2022年(nian)我國質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)和(he)保(bao)(bao)(bao)護膜(mo)材料需求量分別(bie)約(yue)為4噸和(he)26噸,預(yu)計2030年(nian)將分別(bie)增至(zhi)59噸和(he)414噸。
到2030年,我(wo)國(guo)以(yi)(yi)風、光、氫為代表(biao)的(de)(de)新能(neng)源(yuan)(yuan)產業將以(yi)(yi)年均20%左右的(de)(de)速(su)度(du)增(zeng)長,對高端(duan)石(shi)(shi)化(hua)(hua)(hua)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)需求(qiu)規模將從2022年的(de)(de)230余萬(wan)(wan)噸增(zeng)長至450余萬(wan)(wan)噸。光伏(fu)行業是最(zui)大(da)的(de)(de)消費領(ling)域,約(yue)占材(cai)料(liao)(liao)(liao)總需求(qiu)的(de)(de)八成以(yi)(yi)上(shang);分產品看,EVA膠(jiao)膜(mo)(mo)和PET背板膜(mo)(mo)需求(qiu)量(liang)(liang)最(zui)大(da),其次是PVF膜(mo)(mo)、POE膜(mo)(mo)、EMC和環(huan)氧樹脂。整體來看,目前我(wo)國(guo)新能(neng)源(yuan)(yuan)高端(duan)石(shi)(shi)化(hua)(hua)(hua)材(cai)料(liao)(liao)(liao)自給率60%~70%,仍有較大(da)的(de)(de)國(guo)產替代空間(jian),石(shi)(shi)化(hua)(hua)(hua)企業應(ying)加大(da)相關材(cai)料(liao)(liao)(liao)研發,特別是需求(qiu)潛(qian)力(li)大(da)、制約(yue)行業發展的(de)(de)關鍵材(cai)料(liao)(liao)(liao),為我(wo)國(guo)能(neng)源(yuan)(yuan)向多元化(hua)(hua)(hua)、清(qing)潔(jie)化(hua)(hua)(hua)、綠色化(hua)(hua)(hua)發展積(ji)蓄力(li)量(liang)(liang)。
轉載自:化工(gong)好(hao)料到
來源:中國化工信息周刊






