2022年全球新增風電裝機量約78GW，其中陸上風電約69GW，海上裝機約9GW；預(yù)計2025年全球新增風電裝機量將達135GW。隨著全球能源轉(zhuǎn)型的加速推進，我國風電行業(yè)發(fā)展前景廣闊。據(jù)中國可再生能源學(xué)會風能專業(yè)委員會數(shù)據(jù)，2022年我國風電新增裝機量約49.8GW；預(yù)計“十四五”期間，國內(nèi)風電裝機量年均增加70GW左右，2025年達到650GW；預(yù)計2025年后年均約新增100GW，2030年達到1 200GW左右。

風能產(chǎn)業(yè)主要包括上游原料生產(chǎn)、中游部件制造和整機組裝、下游運營三大環(huán)節(jié)。石化材料主要應(yīng)用于中游的風機制造，風機主要由葉片、機艙、塔筒、電纜等組成。2022年我國風能材料高端消費規(guī)模約45萬噸，涉及30余種材料產(chǎn)品。預(yù)計隨著裝機量大幅提升，“十四五”期間相關(guān)材料消費年均增速約為12%；“十五五”期間，風能行業(yè)整體材料消費年均增速有望達9%左右。

風機葉片主要由外殼、主梁、腹板、芯材和涂層等構(gòu)成。

通常90米以上葉片的梁、梁帽、腹板全部使用碳纖維材料；但部分小尺寸或超大尺寸葉片也有局部使用碳纖維增強、其余部分使用玻纖的設(shè)計。由于碳纖維成本較高，隨著高強玻璃纖維性能不斷提升，碳纖維市場滲透率增長放緩。目前90%以上的風電葉片使用環(huán)氧樹脂作基體；灌注成型中還需使用脫模布、導(dǎo)流網(wǎng)隔離膜、真空袋等大量過程用料。結(jié)構(gòu)膠作為粘合葉片、主梁和腹板的重要材料，主要為環(huán)氧樹脂體系。

芯材約占葉片重量的4%～7%，材料主要包括巴沙木、聚氯乙烯（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。目前市面主流風機葉片廠商廣泛采用巴沙木作為主夾芯材料，PVC泡沫作為輔助材料。由于巴沙木價格快速上漲和PVC泡沫供應(yīng)緊張，PET泡沫成為新的發(fā)展趨勢。

目前，風機葉片涂層結(jié)構(gòu)主要分為膩子、底漆和面漆。聚氨酯涂層體系因具較強的附著力和耐油耐磨性應(yīng)用最為廣泛。目前溶劑型聚氨酯體系占據(jù)絕對主流，隨環(huán)保要求提高，未來將逐漸向水性聚氨酯體系發(fā)展。

風力發(fā)電機機艙典型外殼主要由環(huán)氧樹脂和玻纖組成；成型工藝與葉片相似，也需要過程用材。此外，機艙內(nèi)部一般以“預(yù)埋–樹脂灌注”方式用加強筋加強，近年也有采用PVC芯材進行加強的方式。據(jù)測算，機艙用環(huán)氧樹脂基料約19萬噸，芯材3.2萬噸，預(yù)計2030年將分別提升至1.5萬噸和7.3萬噸左右。

由于風機多處于環(huán)境惡劣地區(qū)，對潤滑油的品質(zhì)要求很高，多為PAO潤滑油。機艙中主齒輪箱需潤滑油最多，但隨著無齒輪箱風機以及磁浮軸承的增多，單機潤滑油用量有減少趨勢。目前，國內(nèi)風機用PAO潤滑油需求規(guī)模約為2萬噸左右，隨著風能行業(yè)快速發(fā)展以及裝機規(guī)模擴大，預(yù)計2030年將增至4萬噸左右。

風電塔筒和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)多樣，特別是海上基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括單樁、導(dǎo)管架、多樁以及漂浮式等多種類型。塔筒和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要為金屬，石化產(chǎn)品的消費主要集中在內(nèi)外層涂料和灌漿料上。

風電塔筒和樁基內(nèi)外涂料體系多樣，以環(huán)氧樹脂漆為主。根據(jù)估算，我國風電塔筒基礎(chǔ)涂料用樹脂約1萬噸左右。

導(dǎo)管架與基礎(chǔ)樁之間通過高強度灌漿料連接固定，目前海上風機基礎(chǔ)主要采用水泥基材料灌漿連接。單個風力發(fā)電機組灌漿料的使用量根據(jù)套筒直徑、海洋環(huán)境和海床條件的不同而有所不同。2022年，海上風電用灌漿料市場約8～10萬噸，2030年或增至20萬噸以上。

風能產(chǎn)業(yè)電纜主要分為陸上電纜和海上電纜。目前陸上電纜相關(guān)絕緣料原料國內(nèi)均可滿足，海上電纜對于絕緣性能要求更高，該文僅關(guān)注高壓及超高壓海纜所需高端材料。

海上風電電纜分為塔間電纜、集電電纜和外送電纜等，不同電纜對應(yīng)不同的電壓、冗余以及材料要求。目前我國海上風電項目以離岸距離小于50千米、裝機容量20～40萬千瓦的近海項目為主；海纜高端材料消費主要以XLPE為主，110KV以上消費規(guī)模約為1～2萬噸，2030年將增至2萬噸以上，其中高壓及超高壓XLPE國內(nèi)多數(shù)依賴進口，進口產(chǎn)品主要來自北歐化工。

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(qū)，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(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，“十四五”期間，國內(nèi)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，年均新增裝機規(guī)模將在120GW左右。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游原料及設(shè)備制造、中游封裝以及下游電場建設(shè)與維護三個部分。原料主要包括光伏硅料、光伏膠膜料、背板料和設(shè)備材料等；封裝組件主要由電池片、封裝膠膜、背板構(gòu)成；光伏電站主要分為集中式電站和分布式。

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(chǎn)業(yè)較為成熟，市場規(guī)模約3 500余億元，其中材料環(huán)節(jié)市場空間最大。據(jù)測算，2022年我國光伏產(chǎn)業(yè)鏈石化材料需求近190萬噸；隨著光伏行業(yè)快速發(fā)展，預(yù)計2030年將增長至350萬噸左右。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，膠膜、背板及建筑光伏對石化材料的需求量最大。

目前，市場上封裝材料主要有EVA膠膜、POE膠膜、EPE膠膜及其他封裝膠膜。其中，EVA膠膜是主流封裝用材，2022年EVA膠膜約占總封裝膠膜的64%，其次是EPE膠膜和POE膠膜，分別占比約12%和24%。

“十四五”期間，光伏膠膜材料需求總量將持續(xù)快速增加。雖然后疫情時代全球經(jīng)濟面臨增速放緩、高通貨膨脹等風險，但全球能源結(jié)構(gòu)向多元化、清潔化、低碳化轉(zhuǎn)型的趨勢不可逆轉(zhuǎn)。預(yù)計“十四五”期間，全球光伏行業(yè)仍具較高的發(fā)展?jié)摿?，新增裝機量和替換裝機量將在未來幾年持續(xù)支撐光伏行業(yè)需求。

從膠膜材料結(jié)構(gòu)來看，隨著雙玻組件市場占比逐漸增加，透明EVA膠膜、POE膠膜和EPE膠膜的需求占比將逐漸提高。

2022年，我國EVA產(chǎn)能持續(xù)擴張至202.2萬噸/年產(chǎn)量約156萬噸，2022年我國光伏料產(chǎn)量在28萬噸左右。受生產(chǎn)技術(shù)限制，近年我國新增裝置中能實際生產(chǎn)光伏料的企業(yè)較少。短期內(nèi)光伏料市場依然以斯爾邦為龍頭，其次是聯(lián)泓和寧波臺塑。目前，全球POE產(chǎn)能基本被國外企業(yè)壟斷，我國POE完全依賴進口。但國內(nèi)已有多家企業(yè)攻關(guān)POE技術(shù)，其中萬華化學(xué)已完成中試，預(yù)計2024年年產(chǎn)20萬噸POE裝置投產(chǎn)；此外，茂名石化、斯爾邦、衛(wèi)星石化、惠生工程都提出規(guī)劃POE項目或已處于中試階段，POE國產(chǎn)化進程有望加快。

據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2022年我國光伏行業(yè)需求持續(xù)旺盛，新增裝機規(guī)模為87.41GW，同比增長59.27%。光伏行業(yè)正進行新一輪大規(guī)模產(chǎn)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(jù)光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，2025—2030年年均所增光伏裝機在120GW左右，預(yù)計2030年光伏級EVA、POE需求將分別增長至220，50萬噸。

光伏背板是光伏組件背面的封裝材料，處于光伏組件最底層，主要用于單玻組件。光伏背板主要作用是對電池片形成保護支撐，抵抗?jié)駸岬拳h(huán)境對電池片、EVA膠膜等材料的侵蝕。背板的絕緣、阻水、耐老化等質(zhì)量性能對光伏電池板產(chǎn)品耐用度、發(fā)電效率方面有較大影響。

目前市場上背板主要分為有機高分子類和無機物類，有機高分子類包括雙面含氟、單面含氟和不含氟三類，無機物類主要為玻璃。

2022年，按目前背板及氟膜涂覆厚度測算光伏背板基膜PET樹脂需求量約26.4萬噸，PVF和PVDF需求分別約為1萬噸左右。預(yù)計2030年，背板用PET、PVF和PVDF材料需求分別增至約60，1.8，2.3 萬噸。

光伏建筑組合（BAPV，Building Attached Photo-voltaic）指將光伏設(shè)備附著在建筑上的技術(shù)，為目前主流的光伏建筑類型。光伏建筑一體化（BIPV，Building Inte-grated Photovoltaic）指將光伏產(chǎn)品集成到建筑上的方案，既是發(fā)電裝置也是建筑外部結(jié)構(gòu)的一部分，可以有效降低成本又兼顧美觀。目前BIPV行業(yè)處于起步階段。

光伏幕墻是用特殊的樹脂將太陽電池粘貼在玻璃上，鑲嵌于兩片玻璃之間，通過電池可將光能轉(zhuǎn)化成電能。除發(fā)電外，光伏幕墻還具有明顯的隔熱、隔音、安全、裝飾等功能，是一種綠色產(chǎn)品，與環(huán)境有很好的相容性。

光伏建筑一體化對功能膜的要求較高，因為除了利用建筑體發(fā)電外，還要考慮建筑物的安全。由于EVA膜片制作的組件受紫外線照射容易老化、發(fā)黃、抗張強度及粘結(jié)力下降，其安全性能遠達不到要求，越來越多的國家禁止EVA膜片制作的層壓玻璃應(yīng)用在建筑幕墻上。因此，性能更好的PVB膜片逐步應(yīng)用于太陽能光伏建筑一體化。2022年，我國PVB薄膜需求約2.7萬噸，預(yù)計到2030年，PVB薄膜需求量將增至5.8萬噸。

氫能是一種清潔的二次能源，是我國能源轉(zhuǎn)型的重要載體，已正式納入我國能源戰(zhàn)略體系。氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游制氫、中游儲運分銷和下游應(yīng)用三大環(huán)節(jié)。每個環(huán)節(jié)涉及工藝路線繁多，大量技術(shù)仍處于商業(yè)化初期階段。

2022年，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體材料需求量約6 741噸；其中氫儲運環(huán)節(jié)所需的石化材料最多，約占材料需求總量的99%。氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵石化材料主要包括質(zhì)子交換膜和碳纖維。

目前，我國約80%以上的氫氣由各類化石原料制得，電解水制氫不足1%，其余均來自工業(yè)副產(chǎn)氫氣；遠期，化石原料制氫仍將存在，并將與CCUS等結(jié)合成為藍氫主要來源，同時電解水制氫份額將大幅提升；而傳統(tǒng)工業(yè)副產(chǎn)氫份額將略有下降。

電解水制氫主要有堿性電解（AWE）、質(zhì)子交換膜（PEM）電解、固體氧化物（SOEC）電解三種技術(shù)路線。此外陰離子交換膜（AEM）技術(shù)憑借低成本和簡單、高效，成為新興研發(fā)技術(shù)之一。近年來，全球新增電解槽裝機以PEM電解槽裝機為主。

PEM水電解電池的主要組件是膜電極（MEA）、集電器（氣體擴散層）和隔板。最常用的膜是全氟磺酸聚合物膜，密封墊一般以EPDM為主體，采用氟樹脂復(fù)合等方式作為外殼，且需用特殊膠黏劑粘結(jié)密封墊。2022年，我國電解槽質(zhì)子交換膜需求量約為0.3噸，EPDM密封墊需求量約0.2噸；預(yù)計2030年兩者將分別增至106噸和47噸。

除用于工業(yè)產(chǎn)氫分離外，大量氫氣/天然氣混輸管道終端需要進行氫氣分離才可以使用。除無機膜材料外，目前工業(yè)應(yīng)用的氫氣分離膜基礎(chǔ)材料主要為聚酰胺、聚酰亞胺以及聚砜膜，多數(shù)需要二次改性或者涂覆。全球氫氣分離技術(shù)供應(yīng)商主要有三家，包括空氣產(chǎn)品、液態(tài)空氣和宇部化學(xué)，其多數(shù)產(chǎn)品據(jù)稱壽命可以長達10年以上。

材料約10噸，其中PSF膜3噸、PI膜6噸、PA膜約1噸。預(yù)計2030年，氫氣分離環(huán)節(jié)膜材料需求將增至15噸。

目前，氫能最主要的存儲方式包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫，其中應(yīng)用廣泛、技術(shù)最為成熟的存儲方式是高壓氣態(tài)儲氫，因此輕質(zhì)、耐高壓的儲氫罐是關(guān)鍵。車載儲氫瓶的市場需求受應(yīng)用車型、儲氫瓶容積、儲氫瓶壓力、單套系統(tǒng)瓶數(shù)等因素影響。2022年，我國儲氫瓶需求量約7.4萬個，以35MPa/140L為主，未來，國內(nèi)儲氫瓶有向大容積、多瓶組和高壓轉(zhuǎn)變的趨勢。

目前，我國儲氫瓶高端材料需求規(guī)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(yè)；國內(nèi)碳纖維廠家T700型號產(chǎn)品性能較為穩(wěn)定，已逐步在國內(nèi)儲氫瓶上使用。據(jù)測算，2022年，我國車載儲氫瓶材料需求約6716噸，預(yù)計2030年將增長至78 883噸。

目前，國內(nèi)加氫站加氫機多為35MPa，70MPa產(chǎn)品核心部件多來自進口，加氫槍及管路也基本為進口產(chǎn)品。加氫機使用的石化材料除少量密封件外（多為FKM），主要用于加氫管路。其中，加氫槍管路一般由6～8層構(gòu)成，內(nèi)層多為POM材料，也可以使用EVOH、PEN、PA6、PA66等材料，外層多為PA材料，也可以使用馬來酸改性PP和PE、PPS、PA6T等材料。

截止2022年底，我國建成運營加氫站358座，按照規(guī)劃到2025年將形成1000座左右的規(guī)模，2030年將達5000座；2022年，我國加氫槍管用非金屬材料約0.4噸，預(yù)計2030年將增至3噸。

氫燃料電池一般分為六大類，以PEMFC為絕對主流，約占出貨量的80%以上，SOFC和PAFC各約占10%左右。燃料電池主要用于車載、固定電站以及便攜電源等應(yīng)用場景，其中車載需求約占PEMFC總需求量的80%左右。

氫燃料電池工作原理是氫氣通過燃料電池的負極當中的催化劑（鉑）分解成電子和氫離子（質(zhì)子）。其中，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜（ProtonExchangeMembrane）到達正極和氧氣反應(yīng)生成水并放熱，電子則從負極通過外電路流向正極產(chǎn)生電流。膜電極組件（MEA）是氫燃料電池電堆的重要組成部分，主要由碳紙、催化層和質(zhì)子交換膜構(gòu)成。

碳紙是一種在高溫下經(jīng)熱處理的多孔碳纖維和碳的復(fù)合材料，一般以短切纖維為主。目前，國內(nèi)無法生產(chǎn)碳纖維含量60%以上的碳紙。按市場主流厚度及碳紙密度測算，2022年我國MEA碳紙用材約6噸，預(yù)計2030年將增長至89噸。

全氟磺酸膜（PFSA）是最常用的商業(yè)化質(zhì)子交換膜。車載氫燃料電池所用質(zhì)子交換膜目前主要是來自Gore公司的Gore-Select系列膜，厚度在5～12μm。質(zhì)子交換膜出廠時是一種三層結(jié)構(gòu)，即上保護膜、下保護膜和中間的質(zhì)子交換膜。上下兩層保護膜均為特殊處理過的低灰分一次性聚酯保護膜，兩層保護膜在使用時需要剝離按照目前市場主流厚度計算，2022年我國質(zhì)子交換膜和保護膜材料需求量分別約為4噸和26噸，預(yù)計2030年將分別增至59噸和414噸。

到2030年，我國以風、光、氫為代表的新能源產(chǎn)業(yè)將以年均20%左右的速度增長，對高端石化材料的需求規(guī)模將從2022年的230余萬噸增長至450余萬噸。光伏行業(yè)是最大的消費領(lǐng)域，約占材料總需求的八成以上；分產(chǎn)品看，EVA膠膜和PET背板膜需求量最大，其次是PVF膜、POE膜、EMC和環(huán)氧樹脂。整體來看，目前我國新能源高端石化材料自給率60%～70%，仍有較大的國產(chǎn)替代空間，石化企業(yè)應(yīng)加大相關(guān)材料研發(fā)，特別是需求潛力大、制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵材料，為我國能源向多元化、清潔化、綠色化發(fā)展積蓄力量。

轉(zhuǎn)載自：化工好料到haoliaodao.com

來源：中國化工信息周刊