评级（）新能源化工材料研究框架
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报告名称 ：新能源化工材料研究框架
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证券研究报告 | 2022年04月07日
新能源化工材料研究框架
行业研究 · 专题报告
基础化工 · 新能源材料
| 证券分析师：杨林 | 证券分析师：张玮航 | 证券分析师：薛聪 | 证券分析师：刘子栋 | 联系人：曹熠 |
| 010-88005379 | 021-61761041 | 010-88005107 | 021-61761041 | 021-61761041 |
| yanglin6@guosen.com.cn | zhangweihang@guosen.com.cn | xuecong@guosen.com.cn | liuzidong@guosen.com.cn | |
| caoyi1@guosen.com.cn | ||||
| S0980520120002 | S0980522010001 | S0980520120001 | S0980521020002 |
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| 摘要 |
◆ 我国明确2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的目标。2021年10月，国务院发布碳达峰碳中和“1+N”政策体系，印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》及《 2030年前碳达峰行动方案》，共同构成碳达 峰碳中和两个阶段的顶层设计。长期来看，低碳经济发展在压减落后产能的同时，为绿色高效的新产能提供了加速发展的机 遇，包括清洁能源节能制备的制造、氢能、生物质能、光伏技术、储能等绿色科技的应用均有长期发展空间，与此相关的化 工上游原材料行业在需求增长的推动下，将迎来景气向上的时机。我们看好相关光伏、风电、锂电、氢能产业、生物质能 上游的化工原材料行业的景气度。
◆ 投资主线：光伏、风电等一次能源消费比重不断提升，锂电等二次能源助力碳减排，拉动上游化工品需求快速增长：我 们看好（1）光伏产业链中：多晶硅上游的三氯氢硅、光伏胶膜上游的EVA等细分行业的高景气度；（2）锂电产业链中：锂 电溶剂碳酸二甲酯（DMC）、正极材料上游的磷酸-磷酸铁-磷酸铁锂、粘结剂PVDF的产业链景气度持续；（3）氢燃料电池：质子交换膜未来讲受益于燃料电池需求的高速增长；(4)海外政策拉动生物质能源需求爆发性增长，看好国内生物柴油行业 的高速成长。
◆ 相关标的：三氯氢硅-【三孚股份】；EVA -【联泓新科】、【东方盛虹】、【荣盛石化】；DMC-【石大胜华】【华鲁恒 升】；磷酸-磷酸铁-磷酸铁锂-【云天化】、【兴发集团】、【云图控股】、【川金诺】、【川发龙蟒】、【湖北宜化】；PVDF-【联创股份】、【东岳集团】、【巨化股份】；质子交换膜-【东岳集团】；生物柴油-【卓越新能】等。
风险提示：相关产品价格大幅下跌，相关行业新增产能进度高于预期，原材料市场波动剧烈，下游需求不及预期等。
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| 目录 | ||||
| 1 | 光伏：EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物） | |||
| 2 | 光伏：三氯氢硅 | |||
| 3 | 锂电：磷酸铁LFP及上游 | |||
| 4 | 锂电：电解液溶剂DMC | |||
| 5 | 锂电：正极粘结剂PVDF行业 | |||
| 6 | 氢燃料电池：质子交换膜 | |||
| 7 | 生物质能：生物柴油 | |||
风险提示
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| 目录 | ||
| 1 | 光伏：EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）行业 | |
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| EVA：高端EVA树脂产品需求将进一步增大 |
◆ 乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）是由乙烯（E）和醋酸乙烯（VA）共聚得到的乙烯醋酸乙烯酯共聚物，通常VA含量在5%-40%。VA含量越低，EVA性质越接近低密度聚乙烯（LDPE）；VA含量越高，EVA性质越接近橡胶。与聚乙烯（PE）相比，EVA由于在分子链中引入醋酸乙烯单体，从而降低了高结晶度，提高了韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能，被广泛用于发泡鞋材、功能性棚膜、包装模、热熔胶、电线电 缆及玩具等领域。
◆ EVA属于先进高分子材料行业-高性能树脂-高性能聚烯烃塑料。因其具备高透明度和高粘着力，适用于玻璃和金属等各种界面；而良好的 耐环境压力使其可以抵抗高温、低温、紫外线和潮气。我国EVA树脂主要用于光伏胶膜、发泡料、电缆料、涂覆、热熔胶以及农膜等。随 着我国光伏产业、预涂膜技术和无卤阻燃电缆的发展，光伏胶膜、涂覆、电线电缆已成为EVA树脂的重要下游，在未来我国产业升级的过 程中，应用于光伏封装胶膜、薄膜、预涂膜及电缆生产等新兴技术应用中的高端EVA树脂产品需求将进一步增大。
| 图：不同VA含量EVA对应用途 | 图：2020年国内EVA树脂下游各领域需求 | ||||
| VA含量 | 用途 | 8% | 1% | 4% | 光伏胶膜 |
| 18%以下 | 薄膜、LDPE改性剂 | ||||
| 发泡 | |||||
| 7% | 34% | ||||
| 18%~25% | 弹性薄膜、注塑、发泡制品等 | ||||
| 电缆料 | |||||
| 17% | |||||
| 25%~28% | 电线电缆、热熔粘合剂和涂层制品 | 涂覆 | |||
| 热熔胶 | |||||
| 28%~33% | 太阳能电池封装用膜 | 30% | |||
| 农膜 | |||||
| 38%~40% | 胶粘剂 | 其他 | |||
| 资料来源：福斯招股说明书，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：卓创资讯，国信证券经济研究所整理 | ||||
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| 国内EVA进口依存度：进口替代空间大，光伏、电缆等需求增速快 | ||||||||||
| ◆ 我国EVA进口依存度高，未来进口替代空间大。中国EVA装置在 | 图：国内EVA表观消费量情况 | 增速（%） | 20% | |||||||
| 2017-2020年均无新增产能，但产能利用率从2016年63.0%增加到 | 300 | 表观消费量（万吨） | ||||||||
| 2020年的76.2%。2021年榆能化、扬子石化、中化泉州新装置投产， | 250 | 15% 10% 5% | ||||||||
| 国内产能增加至147.2万吨，产量100万吨，表观消费量205万吨， | 200 | |||||||||
| 进口111.7万吨，进口依存度依旧高达54.2%，未来国产化空间较大。 | 150 | |||||||||
| 100 | ||||||||||
| ◆ 从终端行业发展来看，光伏、电缆等高新行业对EVA需求量增长迅 | 50 | |||||||||
| 速，成为拉动EVA需求的主要动力。 | 0 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022E | 2023E | 0% |
资料来源：卓创资讯，国信证券经济研究所整理
| 图：国内EVA产能、产量及开工率情况 | 图：国内EVA进出口情况 | ||||||||||||||
| 产能（万吨） | 产量（万吨） | 开工率（%） | 140 120 100 80 60 40 20 0 | 进口量（万吨） | 出口量（万吨） | 进口依存度（%） | 80% | ||||||||
| 160 | 90% | ||||||||||||||
| 140 | 80% | 70% | |||||||||||||
| 70% | 60% | ||||||||||||||
| 120 | |||||||||||||||
| 60% | 50% | ||||||||||||||
| 100 | |||||||||||||||
| 50% | 40% | ||||||||||||||
| 80 | |||||||||||||||
| 40% | |||||||||||||||
| 30% | |||||||||||||||
| 60 | |||||||||||||||
| 30% | |||||||||||||||
| 20% | |||||||||||||||
| 40 | |||||||||||||||
| 20% | |||||||||||||||
| 10% | |||||||||||||||
| 20 | 10% | ||||||||||||||
| 0% | |||||||||||||||
| 0 | 0% | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | ||||||||
| 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | ||||||||||
| 资料来源：卓创资讯，国信证券经济研究所整理 | 6 | ||||||||||||||
| 资料来源：卓创资讯，国信证券经济研究所整理 | |||||||||||||||
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| EVA供给端：部分光伏料产能实际投产进度尚有不确定性 |
◆ 国内主要产能包括延长中煤榆能化30万吨/年、斯尔邦石化30万吨/
| 年、扬子-巴斯夫20万吨/年、燕山石化20万吨/年、联泓新科12万 | 表：国内企业EVA投产与在建产能情况 | ||||
| 企业 | 已有产能 | 在建产能 | 投产时间 | ||
| 吨/年等。国内计划新增EVA产能中浙江石化30万吨/年、中科炼化 | （万吨/年） | （万吨/年） | |||
| 延长中煤榆能化 | 30 | - | 2021年5月 | ||
| 10万吨/年已于2022年初投产，古雷石化30万吨/年年内有望投产， | 斯尔邦 | 30 | - | 2017年 | |
| 但进度尚有不确定性，新增产能主要以生产电缆料、发泡料为主。 | 燕山石化 | 20 | - | 2001年 | |
| ◆ 受光伏产业链需求带动，2020年下半年EVA进入景气上行周期。 | 扬子-巴斯夫 | 20 | - | 2005年 | |
| 联泓新科 | 12 | - | 2015年 | ||
| 扬子石化 | 10 | - | 2021年5月 | ||
| 图：EVA价格走势（元/吨） | 中化泉州 | 10 | - | 2021年7月 | |
| 台塑（宁波） | 7.2 | - | |||
| 35,000 30,000 | 2016年 | ||||
| 北京华美聚合物 | 6 | - | 2008年 | ||
| 北京有机化工厂 | 4 | - | 1995年 | ||
| 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 | 浙江石化 | - | 30 | 2021年底 | |
| 中科炼化 | - | 10 | 2022年3月 | ||
| 古雷石化 | - | 30 | 预计2022年 | ||
| 新疆独山子天利 | - | 20 | 预计2022-2023年 | ||
| 天利高新 | - | 20 | 预计2023-2024年 | ||
| 裕龙石化一期 | - | 20 | 预计2023-2024年 | ||
| 宁夏宝丰三期 | - | 25 | 预计2023年 | ||
| 中科炼化二期 | - | 20 | - | ||
| 总计 | 147.2 | 195 | |||
| 资料来源：Wind，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：卓创资讯、隆众资讯、中国石化报、国信证券经济研究所整理 | 7 | |||
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| 需求端：全球光伏高速发展，胶膜需求大增带动EVA光伏料需求 |
◆ 光伏胶膜是光伏组件重要封装材料，约占光伏电池组件成本5%。光伏胶膜是光伏电池组件的内封装材料，应用于电池组件封装的层压环节，它覆盖电池片上下两面，和上层玻璃、下层背板（或玻璃）通过真空层压技术粘合为一体，构成光伏组件。光伏胶膜是以树脂为主体材料，通过添加交联剂、抗老化助剂，经熔融挤出、流涎成膜而得。
◆ 光伏是绿色环保清洁能源，政策推动行业高速发展。随着投资成本不断下降和发电效率逐年提升，中国光伏协会预测，未来五年全球光伏 市场最高年均新增装机可达到287GW，2025年最高可达390GW。2020年全球光伏新增装机量130GW，同比增长13%，其中我国新增装机量 48.2GW，占比37.1%。按照树脂需求为4.7万吨/亿平米，2021年全球光伏级EVA树脂需求约68.1万吨，2025年需求约136.1万吨，2021-2025 年CAGR为18.90%。
| 图：全球光伏级EVA树脂需求预测 | 2020 | 2021E | 2022E | 2023E | 2024E | 2025E |
| 光伏新增装机预测（GW） | 120 | 170 | 220 | 275 | 330 | 390 |
| 组件产量（GW） | ||||||
| 144 | 204 | 264 | 330 | 396 | 468 | |
| 胶膜单位用量（亿平米/GW） | ||||||
| 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | |
| 光伏胶膜需求预测（亿平米） | 15.84 | 21.99 | 27.89 | 34.17 | 40.18 | 46.53 |
| 白色EVA胶膜渗透率 | 15.0% | 21.0% | 20.0% | 18.5% | 18.0% | 17.0% |
| 透明EVA胶膜渗透率 | 64.0% | 53.0% | 52.0% | 51.0% | 51.0% | 51.0% |
| POE胶膜渗透率 | 15.0% | 10.0% | 10.0% | 10.0% | 10.0% | 10.0% |
| EPE渗透率 | ||||||
| 6.0% | 16.0% | 18.0% | 20.5% | 21.0% | 22.0% | |
| EVA胶膜需求（亿平米） | 13.2 | 18.7 | 23.6 | 28.6 | 33.6 | 38.8 |
| EVA树脂需求（万吨） | 62.7 | 89.2 | 112.3 | 136.4 | 160.1 | 184.7 |
资料来源：CPIA、国信证券经济研究所预测
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| EVA供需平衡表：高端光伏料仍然存在供需缺口 |
◆ 新装置投产进度不达预期，EVA树脂有望全年维持高景气。下游光伏需求快速增长对EVA光伏料的需求增量拉动最大，我们预测2021-2023 年光伏EVA约分别新增24.2/23.1/24.1万吨需求，再加上其他领域的需求同样保持较好的增长，我们预测2021-2023年国内市场对EVA的需 求量有望达到221/266/300万吨。然而，我们认为真正的光伏料的定义标准是连续稳定规模化生产，同时下游胶膜企业验证通过且批量使 用，因此合计周期要长达1-2年。
| 图：全球光伏级EVA树脂供需平衡表及预测 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021E | 2022E | 2023E |
| 产能（万吨/年） | 97.2 | 97.2 | 97.2 | 97.2 | 147.2 | 217.2 | 217.2 |
| 产量（万吨） | 55.5 | 63.1 | 73.5 | 75.0 | 101.0 | 146.0 | 180.0 |
| 开工率 | 57.1% | 64.9% | 75.6% | 77.2% | 68.6% | 67.2% | 82.9% |
| 进口量（万吨） | 103.5 | 97.6 | 109.6 | 118.0 | 125.0 | 125.0 | 125.0 |
| 出口量（万吨） | 6.4 | 4.9 | 6.0 | 5.5 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 表观消费量（万吨） | 152.6 | 155.8 | 177.1 | 187.5 | 221.0 | 266.0 | 300.0 |
| 表观消费量增速 | 152.6 | 2.1% | 13.7% | 5.9% | 17.9% | 20.4% | 12.8% |
| 需求量（万吨） | 155.8 | 177.1 | 194.0 | 227.7 | 260.8 | 294.4 |
其中：
| 发泡料需求 | 53.4 | 53.0 | 56.3 | 60.0 | 65.0 | 68.0 | 71.5 |
| 发泡料占比 | 35.0% | 34.0% | 31.8% | 32.0% | 29.4% | 25.6% | 23.8% |
| 增速 | 41.2 | -0.8% | 6.3% | 6.5% | 8.3% | 4.6% | 5.1% |
| 光伏料需求 | 47.5 | 56.7 | 65.0 | 89.2 | 112.3 | 136.4 | |
| 增速 | 25.9 | 15.3% | 19.4% | 14.6% | 37.2% | 25.9% | 21.4% |
| 电缆料需求 | 26.0 | 30.1 | 32.0 | 35.0 | 40.0 | 44.0 | |
| 增速 | 12.2 | 0.3% | 15.6% | 6.4% | 9.4% | 14.3% | 10.0% |
| 涂覆需求 | 12.2 | 12.7 | 13.0 | 13.5 | 14.0 | 14.5 | |
| 增速 | 10.7 | -0.5% | 4.5% | 2.4% | 3.8% | 3.7% | 3.6% |
| 热熔胶需求 | 11.2 | 13.0 | 14.0 | 15.0 | 16.5 | 18.0 | |
| 增速 | 9.2 | 5.0% | 15.9% | 7.7% | 7.1% | 10.0% | 9.1% |
| 其他需求 | 5.9 | 8.3 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | |
| 增速 | -35.3% | 39.4% | 21.2% | 0.0% | 0.0% | 0.0% |
资料来源：卓创资讯、 CPIA、国信证券经济研究所整理并预测
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| 光伏级EVA供需平衡表：未来2-3年仍有缺口 |
◆ 光伏级EVA工艺难度大，未来2-3年缺口仍存。我们认为真正的光伏料的定义标准是连续稳定规模化生产，同时下游胶膜企业验证通过且批
量使用，因此合计周期要长达1-2年，因此中短期内国内很难有实质性的光伏EVA企业。EVA装置建设周期在3年左右，国外EVA增量有限，
仅有韩国一套装置存在投产可能，因此我们预测2021-2023年光伏级EVA需求缺口为18.2万吨、10.3万吨、12.4万吨。
| 图：国内光伏级EVA树脂供需平衡表及预测 | 2020 | 2021 | 2022E | 2023E |
| 光伏级产能（万吨/年） | 47.2 | 67.2 | 137.2 | 137.2 |
| 光伏级产量（万吨） | 18.0 | 31.0 | 52.0 | 74.0 |
| 增速（%） | 38.1% | 72.2% | 67.7% | 42.3% |
| 光伏级开工率 | 46.1% | 37.9% | 53.9% | |
| 进口量（万吨） | 40.0 | 40.0 | 50.0 | 50.0 |
| 表观消费量（万吨） | 58.0 | 71.0 | 102.0 | 124.0 |
| 表观消费量增速 | 65.0 | 22.4% | 43.7% | 21.6% |
| 光伏级需求量（万吨） | 89.2 | 112.3 | 136.4 | |
| 缺口（万吨） | -7.0 | -18.2 | -10.3 | -12.4 |
资料来源：卓创资讯、 CPIA、国信证券经济研究所整理并预测
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| 目录 | ||
| 2 | 光伏：三氯氢硅行业 | |
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| 三氯氢硅主要用于生产多晶硅、硅烷偶联剂 |
| 图：三氯氢硅产业链 |
资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理并预测
| 图：改良西门子法生产多晶硅工艺流程 |
资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理并预测
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| 供给端：三氯氢硅产能持续收缩，产品结构性供需紧张 |
◆ 据百川盈孚数据，目前我国三氯氢硅有效产能共56.6万吨（包含下游企业自产自用部分），较2020年和2019年分别减少3万吨、9万吨，供 需格局进一步改善。2021年全年，我国三氯氢硅产量约为40万吨（外售量，不包含下游企业自产自用部分），开工率约74%，但剔除配套 下游多晶硅与硅烷偶联剂的企业，我们预计实际开工率在90%以上。根据上海有色网统计，2021年外售光伏级三氯氢硅产量约20万吨，在 建产能约12.5万吨，但预计2022年内有效产量只有1-2万吨，光伏级三氯氢硅应用于多晶硅生产，用途包括（1）首次投料开车的一次性需 求，需求量约为总产能20%；（2）连续生产过程中补氯需求，需求量约为总产量的20%-30%。2021-2022年国内多晶硅新增产能约43万吨，2021年投产约9万吨，2022年预计仍将有34万吨产能投放。
| 图：三氯氢硅产能持续收缩，开工率提高 | 图：三氯氢硅实际开工率处于高位，结构性产能不足 | |||||||||
| 80 | 有效产能（万吨） | 产量（左轴） | 开工率（右轴） | 0.9 | 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | |||||
| 2022E | 2023E | |||||||||
| 70 | 0.8 | |||||||||
| 0.7 | ||||||||||
| 60 | 56.6 | |||||||||
| 0.6 | ||||||||||
| 50 | ||||||||||
| 0.5 | ||||||||||
| 40 | 40 | |||||||||
| 0.4 | ||||||||||
| 30 | ||||||||||
| 0.3 | ||||||||||
| 20 | ||||||||||
| 0.2 | ||||||||||
| 10 | ||||||||||
| 0.1 | ||||||||||
| 0 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021E | 0 | ||||
| 资料来源：卓创资讯、国信证券经济研究所整理 | ||||||||||
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| 供给端：光伏级三氯氢硅供给紧缺 | |
| ◆ 随着下游光伏需求快速增长，光伏级三氯氢硅将持续供给紧缺。供给端来看，国内目前规划/技改/在建三氯氢硅产能合计17.5万吨，新增产能以 | |
光伏级产能为主，其中22/23年增量预计为10/7.5万吨。三氯氢硅原料需要氯气或氯化氢，一般需要配套氯碱装置，但由于目前氯碱装置扩产受限，成为三氯氢硅扩产的阻碍之一。
◆ 需求端来看，光伏级三氯氢硅应用于多晶硅首次开车、连续生产。用途包括（1）首次投料开车的一次性需求，需求量约为总产能20%；（2）连续 生产过程中补氯需求，需求量约为总产量的20%-30%。2021-2022年国内多晶硅新增产能约43万吨，2021年投产约9万吨，2022年预计仍将有34万吨 产能投放，保守按照20%首次开车+20%补氯消耗计算，对于三氯氢硅需求增量约10万吨以上。我们认为今明两年三氯氢硅供需依旧紧平衡甚至紧缺，行业有望持续维持高景气度，重点推荐国内三氯氢硅行业龙头【三孚股份】，公司现有三氯氢硅产能6.5万吨，在建5万吨预计2022年三季度投产。
| 表：国内三氯氢硅产能统计 | 表：国内三氯氢硅新增产能统计 | 备注 | ||||
| 企业 新安化工 | 有效产能（万吨）2.5 1 5 5 7.5 | |||||
| 企业 | 有效产能（万吨） | 备注 | ||||
| 2021年底，技改产光伏级 2021年12月 2022年6月，工业级 2022年10月 2023年6月 | ||||||
| 新安化工 | 8 | |||||
| 自用为主 | 天祥化工 | |||||
| 唐山三孚 | 6.5 | |||||
| 可产光伏级，外售 | 江瀚新材 | |||||
| 江西晨光 | 6 | 自用为主 | 三孚股份 东方希望 | |||
| 河南尚宇 | 6 | 可产光伏级，外售 | ||||
| 新疆大全 | 6 | 自用为主 | 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | |||
| 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 表：多晶硅企业产能投放进度 | ||||||
| 江西宏柏新材料 | 5 | 自用为主 | ||||
| 公司名称 | 2020年 | 2021年 | 2022年 | |||
| 内蒙古达康 | 4 | |||||
| 保利协鑫 | 8.5 | 10.5 | 20.5 | |||
| 山东新龙 | 4 | |||||
| 通威股份 | 8 | 18 | 33 | |||
| 宁夏福泰 | 4 | |||||
| 可产光伏级，外售 | 大全新能源 | 7 | 8 | 12 | ||
| 恒利赢硅业 | 3 | |||||
| 新特能源 | 7.2 | 8.5 | 8.5 | |||
| 永祥硅业 | 2 | |||||
| 自用为主 | 东方希望 | 4 | 7 | 7 | ||
| 盛森硅业 | 1.1 | |||||
| 亚洲硅业 | 2 | 5 | 8 | |||
| 德山化工 | 1 | |||||
| 其他 | 4.3 | 5.5 | 6 | |||
| 总计 | 56.6 | |||||
| 国内合计 | 42 | 62.5 | 95 | |||
| 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | ||||||
| 数据来源：公司公告，CPIA，国信证券经济研究所整理 | ||||||
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| 需求端：多晶硅产能高速扩张，大幅拉动光伏级三氯氢硅需求 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ➢ 下游需求旺盛，多晶硅产能产量进一步释放。2020年，中国大陆和全球多 | 图：我国多晶硅进口量较大，但进口依赖度降低 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 晶硅产能分别为45.7万吨和60.8万吨，CPIA预计，2021年有望分别达到 | 0.7 | 出口量（万吨，左轴）进口量（万吨，右轴） | 18 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 0.6 | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 63.5万吨和77.7万吨，同比增长39.0%和27.8%。国内多晶硅开工率持续提 | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 0.5 | 12 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 高，全球多晶硅产能逐步紧张。从开工率看，2021年7月，国内行业开工 | 0.4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 率超过90%；从进出口数据看，2021年上半年，我国多晶硅进口量约6万 | 0.3 | 8 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 吨，净出口约5.69万吨，并且进口量逐月增长，据CPIA数据，2020年国外 | 0.2 | 6 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 多晶硅产能共16.5万吨，国外多晶硅产品还需满足国外需求，因此我们判 | 0.1 | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 断国内外多晶硅产能均偏紧张。未来2年内全球多晶硅产能仍较紧张，根据 | 0 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021H1 | |||||||||||||||||||||||||||
| 多晶硅产能测算，2021-2022年全球多晶硅对三氯氢硅需求有望超过35万 | 资料来源：百川盈孚，国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 吨。 图：多晶硅产量持续增长 | 图：国内多晶硅产能、产量、开工率 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 60 | 全球多晶硅产量（万吨，左轴） | 全国多晶硅产量（万吨，左轴） | 50 | 国内多晶硅产能 | 国内多晶硅产量 | 国内多晶硅产能利用率 | 国内产量占全球比重 | ||||||||||||||||||||||||
| 2010 | 2011 | 全球产量YoY（%，右轴） | 2015 | 2016 | 2017 | 全国产量YoY（%，右轴） | 100 | ||||||||||||||||||||||||
| 120% | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 50 | 80 | 45 | 100% 80% 60% 40% 20% 0% | ||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 60 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | 35 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | 30 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 30 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 25 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | 2012 | 2013 | 2014 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021H1 | ||||||||||||||||||||||||
| 0 | 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| -20 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 | -40 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | |||||||||||||||||||
| 数据来源：CPIA，国信证券经济研究所整理 | 数据来源：百川盈孚，国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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| 光伏需求高增三氯氢硅供需错配，光伏级产品价格大幅上涨 |
◆ 受光伏需求快速增长的驱动，三氯氢硅呈现出供需错配格局，价格大幅上涨。据百川盈孚数据，今年以来三氯氢硅价格大幅上涨，产品价格由不 到6000元/吨大幅上涨至目前市场价格约22000-27000元/吨，目前厂家不含税毛利可达约12000-15000元/吨。
| 图：三氯氢硅价格、价差扩大 | 图：三氯氢硅价格 | |||||||||||||||
| 100000 | 价差 | 光伏级三氯氢硅（右轴） | 25000 | |||||||||||||
| 40,000 | 普通级三氯氢硅 | 光伏级三氯氢硅（右轴） | ||||||||||||||
| 80000 60000 40000 20000 0 | 工业硅（天津港） | |||||||||||||||
| 20000 | 30,000 20,000 10,000 | |||||||||||||||
| 15000 | ||||||||||||||||
| 10000 | ||||||||||||||||
| 5000 | ||||||||||||||||
| 0 | 0 | |||||||||||||||
| 20/8 | 20/11 | 21/2 | 21/5 | 21/8 | 21/11 | 22/2 | 20/8 | 20/11 | 21/2 | 21/5 | 21/8 | 21/11 | 22/2 | |||
| 资料来源：百川盈孚，国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||
| 资料来源：公司公告、百川盈孚，国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||
| 表：三氯氢硅成本分拆 | |||
| 价格 | 单价 | 单耗 | |
| 三氯氢硅单价（不含税） | 22,000 | ||
| 三氯氢硅成本 | 6,770 | ||
| 其中： | |||
| 硅粉（不含税） | 5,500 | 22,000 | 0.25 |
| 氯化氢（不含税） | 800 | 800 | 1 |
| 能源动力 | 170 | ||
| 人工 | 90 | ||
| 折旧 | 60 | ||
| 其他 | 150 | ||
| 毛利率 | 69.0% |
资料来源：百川盈孚、公司公告，国信证券经济研究所预测
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| 光伏级多晶硅产能高速扩张，大幅拉动光伏级三氯氢硅需求 |
◆ 多晶硅大幅投产背景下，三氯氢硅中期维持供需紧张。从需求结构上看，我国电子级三氯氢硅仍大量依赖进口，目前只有美国、日本、德国等国有大规模生产电子级三氯氢硅的能力，国内仅三孚股份（1000吨）、沁阳凌空和洛阳中硅拥有部分产能；光伏级三氯氢硅生 产难度也较大，部分多晶硅生产企业拥有配套的三氯氢硅产能，但普通级三氯氢硅供给未出现明显短缺，国内企业主要以生产三氯氢 硅用于硅烷偶联剂为主。光伏级多晶硅产能高速扩张，大幅拉动光伏级三氯氢硅需求。我们预计2021-2023年，我国三氯氢硅需求量将 有望达到41.5、52.0、56.0万吨，整体供需缺口为-1.5、-4.0和-5.8万吨，光伏级三氯氢硅存在明显的供需缺口。
| 表：三氯氢硅供需平衡表及测算（万吨） | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 |
| 产能 | 65.6 | 65.6 | 65.6 | 59.6 | 56.6 | 60 | 65 |
| 产量 | 38.3 | 40 | 38.7 | 33.6 | 40.0 | 48.0 | 52.0 |
| 开工率 | 58.4% | 61.0% | 59.0% | 56.4% | 70.7% | 80.0% | 80.0% |
| 进口 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 出口 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 表观消费量 | 38.3 | 40.0 | 38.7 | 33.6 | 40.0 | 52.0 | 57.8 |
| 表观消费量增速 | 13.3 | 4.4% | -3.3% | -13.2% | 19.0% | 30.0% | 7.7% |
| 需求量（万吨） | 34.3 | 41.5 | 50.9 | 57.8 | |||
| 缺口 | -0.7 | -1.5 | -4.0 | -5.8 | |||
| 其中： | |||||||
| 15.4 | 16.7 | 16.9 | 22.9 | 32.0 | 36.5 | ||
| 多晶硅三氯氢硅消耗 | |||||||
| 占比 | 49.2% | 55.2% | 60.9% | 63.1% | |||
| 功能性硅烷三氯氢硅消耗 | 17.4 | 18.6 | 19.9 | 21.3 | |||
| 占比 | 50.8% | 44.8% | 39.1% | 36.9% | |||
| 13.3 | 15.4 | 16.7 | |||||
| 合计 | 34.3 | 41.5 | 50.9 | 57.8 |
数据来源：硅业分会，国信证券经济研究所整理并预测
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| 目录 | ||
| 3 | 锂电：磷酸铁LFP及上游 | |
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| 锂电池迎来爆发期，上游材料需求量有望大幅增长 |
◆近5年内，锂电池下游行业迎来快速发展。据GGII和EVTank数据，2016-2020年，全国锂电池出货量由64GWh增长至143GWh，CAGR达到 22.26%；2020难，全球锂电池出货量达到294.5GWh，同比增长26.4%。2020年，在国内锂电池出货量中，动力电池对锂电池的需求量占 比为56%，动力电池基数大且增速快，为锂电池需求带来了最大的增量。
◆全球新能源汽车高速发展，动力电池等锂电产品迎来高景气。新能源汽车主要市场为中国、欧洲和美国，2015-2020年，全球电动汽车 销量由54.3万辆增至324万辆，CAGR为42.93%。2021年全球电动汽车（BEV+PHEV）销量为 650 万辆，同比增长109%，占全球乘用车销量 的9%。
| 图：全球锂电池出货量持续增长 | 图：锂电池以动力电池为主 | ||||||||||
| 国内锂电池出货量（GWh，左轴） | |||||||||||
| 动力电池 | 3C数码 | 储能 | 小动力 | 电动工具 | |||||||
| 全球锂电池出货量（GWh，左轴） | |||||||||||
| 国内YoY(%，右轴） | |||||||||||
| 50 | 6.78% 3.92% 21.68% 55.94% 11.33% | ||||||||||
| 350 300 250 200 150 100 50 0 | 全球YoY(%，右轴） | ||||||||||
| 45 | |||||||||||
| 40 | |||||||||||
| 35 | |||||||||||
| 30 | |||||||||||
| 25 | |||||||||||
| 20 | |||||||||||
| 15 | |||||||||||
| 10 | |||||||||||
| 5 | |||||||||||
| 0 | |||||||||||
| 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | |||||||
| 资料来源：GGII、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：GGII、国信证券经济研究所整理 | ||||||||||
| 19 | |||||||||||
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| 锂电池迎来爆发期，上游材料需求量有望大幅增长 |
◆国内新能源汽车渗透率不断提高。随着新能源汽车体验改善、价格回落、配套设施逐渐完善，新能源汽车获得了消费者的广泛接受，新车型持续推出，产销量不断增 长。《新能源汽车产业发展规划2021-2035年》中目标为到2025年，新能源汽车渗透率达到20%，目前来看目标有望提前实现。2021年国内新能源汽车补贴退坡，但 销量反而大幅增长，消费者对新能源汽车的接受程度已大幅提高，补贴对国内新能源汽车需求影响减弱。
◆欧美扶持政策持续加码，促进新能源汽车销量增长。除中国外，欧洲和美国为另外两个新能源汽车主要市场，均频繁出台政策促进新能源汽车销售。2021年8月，拜登 签署了Executive Order on Strengthening American Leadership in Clean Cars and Trucks，提出了到2030年，美国50%新销售的乘用车和轻型卡车为零排放车辆 的目标。2021年7月，欧盟委员会提出应对气候变化的一揽子计划提案，计划2030年新注册燃油车比2021年减少55%，到2035年不再有新的燃油车注册，到2035年，主 要高速公路上每60公里将建一个充电站。政策加码刺激欧洲新能源汽车注册量大幅增长，2020年，欧洲汽车市场规模缩减了22%，但新能源汽车注册量增长超过100%，达到140万辆。2021年美国新能源汽车销量65.2万辆，同比增长101%，其中纯电车销量48.8万辆，同增88%，销量占比75%；根据Marklines数据，2021年欧洲市场电动 车销量214万辆，同增70%，符合市场预期。2021年欧洲电动化率15%，同比增长6.0pct，电动化进程加速。
| 图：中国为最大新能源汽车市场 | 图：全球新能源汽车保有量大幅提高 | ||||||||||||
| 全球电动汽车保有量(百万辆，左轴) | YoY(%,右轴） | ||||||||||||
| 中国 | 美国 | ||||||||||||
| 欧洲 | 其他 | 日本 | 12 | 100 | |||||||||
| 4.79% | 0.75% | ||||||||||||
| 10 | |||||||||||||
| 11.21% | |||||||||||||
| 40.00% | 43.36% | 8 | 80 | ||||||||||
| 6 | 60 | ||||||||||||
| 4 | 40 | ||||||||||||
| 2 | 20 | ||||||||||||
| 0 | 0 | ||||||||||||
| 资料来源：EV VOLUMES、国信证券经济研究所整理 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | |||||||
| 资料来源：IEA、国信证券经济研究所整理 20 | |||||||||||||
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| 黄磷为磷化工重要中间材料 |
◆ 黄磷处于磷化工产业链的中游，为磷化工关键材料。黄磷生产工艺分为电炉法和高炉法，当前主流工艺为电炉法，电炉法黄磷以焦 炭、磷矿石和硅石为原材料。黄磷下游主要为热法磷酸和草甘膦，其他下游产品包括三氯化磷、五氧化二磷、 赤鳞、五硫化二磷等。
◆ 黄磷为高能耗产品，电费占成本比重大。生产黄磷需要将电炉加热至1400-1500℃，生产每吨黄磷大约需要消耗13,000-15,000度电，因此电费在黄磷成本中占比较高，通常可以达到营业成本的50%左右，以0.55元/度的电价计算，吨黄磷电费达到7,150-8,250元。
| 图：黄磷产业链图 | 图：黄磷下游需求分布 | |
| 8% | 热法磷酸 |
4%
| 15% | 草甘膦 |
46%
三氯化磷
五氧化二磷
| 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | 26% | 其他 |
| 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 |
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| 黄磷落后产能逐渐淘汰，后续产能有望维持平稳 | ||||
| ◆ 环保趋严下行业政策得到有效执行，产能过剩得到缓解。2016年环保督 | 图：我国黄磷产地月度产量 | |||
| 察常态化运行后，黄磷企业受到了更严格的监管，时常有企业因环保检 | 贵州黄磷月产量（吨）湖北黄磷月产量（吨） 60000 四川黄磷月产量（吨）云南黄磷月产量（吨） 30000 20000 10000 0 50000 40000 2018/6 2018/12 2019/6 2019/12 2020/6 2020/12 2021/6 | |||
| 查而停工甚至永久退出。黄磷企业同样是2019年印发的《长江“三磷”专项排查整治行动实施方案》中的整治对象，在长江沿线7省的85家黄 磷企业中有42%存在生态环境问题。此外《焦点访谈》报道黄磷企业污 染问题后，贵州、云南和四川加强对黄磷企业的整治，主产区多家企业 停产，黄磷开工率快速下降。2019年7月贵州要求黄磷企业全线停产，通过验收后方可复产，2019底贵州仅保持10%左右的开工率。 ◆ 黄磷产能有望维持平稳。经过近3年的整治，黄磷产能过剩问题初步得 到缓解，大多不达标产能或是已永久退出，或是已完成改造，改造后通 过验收的企业可复产，预计后续环保检查再次导致黄磷大规模停产或产 能退出的概率较小，但在环保高压下产能也难以扩张。 | ||||
| 表：《黄磷行业准入条件》（2019年已废除）提高行业门槛 | 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | |||
| 经济技术指标 | 新建、在建装置 | 现有装置 | ||
| ≤3.2吨标准煤 | 表：2021年以来黄磷价格（元/吨） | ||||||||
| 综合能耗 | ≤3.6吨标准煤 | 70000 | |||||||
| 磷矿消耗（30%折标） | ≤8.7吨 | ≤8.7吨 | 60000 50000 40000 30000 | ||||||
| 电炉电耗（按配比炉料P2O524%折算） | ≤13200千瓦时 | ≤13800千瓦时 | |||||||
| 磷炉炉渣综合利用率 | ≥95% | ≥90% | 20000 10000 0 | ||||||
| 尾气综合利用率 | ≥90% | ≥85% | |||||||
| 21/3 | 21/4 21/5 | 21/6 21/7 | 21/8 | 21/9 21/10 21/11 21/12 22/1 | 22/2 | ||||
| 粉矿利用率 | 100% | 100% | |||||||
| 云南（均价） | |||||||||
| 资料来源：《黄磷行业准入条件》、国信证券经济研究所整理 | |||||||||
| 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | |||||||||
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| 磷酸制备工艺分为湿法工艺和热法工艺 |
◆ 磷酸是磷化工最主要的基础产品，是磷化工产业链最重要的中间体。根据纯度及含杂质量不同，磷酸可分为电子级、工业级、食品级等，下游涵盖磷酸盐、磷肥、三氯化磷/五氯化磷等。
◆ 热法磷酸是利用硅石和焦炭的混合物在高温下将磷矿还原并产生黄磷，再经氧化、水合制得高浓度磷酸，热法磷酸下游主要应用于电子 级、食品级磷酸和磷酸盐。
◆ 湿法磷酸是用硫酸溶解磷矿粉，经过过滤、脱氧、除杂、萃取、精华制得磷酸，期间会产生副产品磷石膏和氟化氢，湿法磷酸下游主要 应用于磷肥、工业级磷酸和磷酸盐。
| 图：磷酸制备工艺 |
资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理
| 表：磷酸制备工艺对比对比 | 表：磷酸分类及应用 | |||||
| 产品 | 原料 | 优点 | 存在问题 | 产品 | 特点 | 应用 |
| 湿法磷酸 品位（P2O5）>30% | 能耗低 生产成本低 | 磷矿石品位要求比较高，磷酸的 | 工业级磷酸 | 对纯度要求低，含约0.06% 的铁、砷等重金属 | 金属表面处理剂，磷酸盐原料制品，有 | |
| 机反应催化剂，耐火材料添加剂等。 | ||||||
| 质量分数低于热法，杂质多 | 对重金属元素尤其是砷含量 | 用于食品行业及其他日用工业中的添加 | ||||
| 生产过程中会产生磷石膏 | ||||||
| 食品级磷酸 | 要求严格，要求砷低于 | 剂；用于生产牙膏级、医药级的磷酸盐 | ||||
| 热法磷酸 品位（P2O5）>25% | 产品浓度高 质量好 | 能耗高 | 0.00005% | 产品 | ||
| 电子级磷酸 | 纯度要求最高，杂质含量以 ppm计 | 超大规模集成电路、大屏幕液晶显示器 | ||||
| 生产成本高 | ||||||
| 等微电子工业，用于芯片的清洗和蚀刻。 | ||||||
| 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 | |||||
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| 热法磷酸目前仍为主流，湿法磷酸逐渐进行替代 | ||||||||||
| ◆ 热法磷酸和湿法磷酸在大多领域存在竞争。湿法磷酸企业通常有配套的磷矿石以及工艺，而 | 表：我国磷酸生产企业 | |||||||||
| 热法磷酸的原材料黄磷价格较高，因此热法磷酸的生产成本和价格一直高于湿法磷酸。热法 | 工艺 | 公司 | 有效产能（万吨） | |||||||
| 澄江德安 | 5 | |||||||||
| 磷酸价格常受黄磷价格波动影响，黄磷价格过高时还会影响热法磷酸企业的开工积极性。湿 | 澄江华业 | 12 | ||||||||
| 防城港南磷 | 7.5 | |||||||||
| 法磷酸的缺点在于产品中杂质较多，当前更适合对纯度要求不高的下游领域。 | 广西明利 | 20 | ||||||||
| 广西越洋 | 5 | |||||||||
| ◆ 我国热法磷酸产能逐渐退出，湿法磷酸产能逐渐扩张。我国于20世纪60年代引进湿法磷酸工 | 广西志诚 | 5 | ||||||||
| 哈尔滨博瀛 | 3 | |||||||||
| 艺，近年随着湿法磷酸净化技术的突破，精制湿法磷酸替代了部分热法磷酸，在降能耗促环 | 湖北兴发 | 30 | ||||||||
| 江苏澄星 | 50 | |||||||||
| 保的政策导向下，我国磷酸结构正在逐步调整，未来湿法磷酸对热法磷酸的替代性会继续增 | 晋宁黄磷厂 | 3 | ||||||||
| 九江三本 | 1 | |||||||||
| 强，并间接影响对黄磷的需求。 | 连云港德邦 | 6.5 | ||||||||
| 钦州澄星化工 | 30 | |||||||||
| 图：我国磷酸总产能逐渐减少 | 热法 | 什邡虹雨 | 3 | |||||||
| 什邡华蓉 | 3 | |||||||||
| 什邡易达 | 3 | |||||||||
| 500 | 湿法产能（万吨，左轴） | 热法产能（万吨，左轴） | YoY（%，右轴） | 15 | 湿法 | 四川安达农森 | 3 | |||
| 四川九河 | 2 | |||||||||
| 四川胜丰 | 3 | |||||||||
| 400 | 10 | 泰兴南磷 | 8 | |||||||
| 武汉联德 | 15 | |||||||||
| 300 | 5 | 襄阳高隆磷化 | 2 | |||||||
| 云南江磷 | 5 | |||||||||
| 200 | 0 | |||||||||
| 云南天耀 | 2 | |||||||||
| 中方宏旺 | 1 | |||||||||
| -5 | 中国其他(磷酸) | 33 | ||||||||
| 100 | 总计 | 261 | ||||||||
| -10 | 瓮福达州 | 40 | ||||||||
| 0 | -15 | 瓮福黄磷 | 30 | |||||||
| 瓮福紫金 | 30 | |||||||||
| 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | |||||
| 总计 | 100 | |||||||||
| 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | |||||||||
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| 磷酸铁锂有望充分受益于锂电池需求增长 | ||||||||||||
| ◆ 磷酸铁锂产能有望大幅扩张。据百川盈孚数据，截至2021年8月， | 表：目前有大量磷酸铁锂待投产能 | |||||||||||
| 国内磷酸铁锂产能为51.4万吨，较2020年底新增5.4万吨。2017- | 地区 | 现有产能（万吨） 规划产能（万吨） | 预计投产时间 | |||||||||
| 企业 | ||||||||||||
| 再次扩张，到2022年底，磷酸铁锂产能有望达到89.6万吨，对应 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 4 | ||||||||||
| 磷酸铁锂需求受锂电池大幅带动 |
◆ （1）锂电池需求总量测算：2025年全球锂电池需求量预计达到1790GWh。全球动力电池需求有望从2020年的160GWh增至2025年的 1269GWh，CAGR达到51%；2025年全球储能电池需求有望达到222GWh，CAGR达到57%。消费电池需求将达到152GWh，CAGR为10%。
◆ （2）磷酸铁锂需求总量测算：2025年全球磷酸铁锂电池需求量预计达到710GWh。全球动力电池对磷酸铁锂的需求有望从2020年的 46GWh增至2025年的469GWh，渗透率达到37%；2025年全球储能电池对磷酸铁锂的需求有望达到133GWh，渗透率为60%。按照0.25万吨 /GWh磷酸铁锂单耗测算，2025年磷酸铁锂正极材料需求量有望达到180万吨。
| 表：全球磷酸铁锂需求测算 | 2020 | 2021E | 2022E | 2023E | 2024E | 2025E |
| 全球：新能源汽车动力电池（GWh） | 160.4 | 307.4 | 454.5 | 663.7 | 925.9 | 1269.4 |
| -增速 国内乘用车电池（GWh） | 37.9% 56.1 7.6% | 91.6% 137.7 27.0% | 47.9% 190.2 42.0% | 46.0% 266.6 38.0% | 39.5% 351.4 35.0% | 37.1% 454.4 35.0% |
| 磷酸铁锂电池占比 | ||||||
| 海外乘用车电池（GWh） | 82.5 | 143.5 | 235.6 | 365.5 | 539.7 | 776.7 |
| 磷酸铁锂电池占比 | 0.0% 21.8 95.0% | 13.0% 26.1 100.0% | 15.0% 28.8 100.0% | 20.0% 31.6 100.0% | 25.0% 34.8 100.0% | 30.0% 38.3 100.0% |
| 国内商用车电池（GWh） | ||||||
| 磷酸铁锂电池占比 | ||||||
| 全球：储能电池（GWh） -增速 | 23.2 75.7% 45.0% | 34.5 49.2% 50.0% | 55.9 61.9% 55.0% | 97.0 73.4% 60.0% | 150.5 55.2% 60.0% | 222.0 47.5% 60.0% |
| 磷酸铁锂电池占比 | ||||||
| 全球：两轮车锂电池（GWh） -增速 | 22.3 46.6% 15.0% | 33.9 51.5% 20.0% | 48.5 43.3% 40.0% | 67.8 39.8% 60.0% | 80.2 18.3% 60.0% | 96.2 19.9% 60.0% |
| 磷酸铁锂电池占比 | ||||||
| 全球：工程机械、重卡电池（GWh） | 0.8 | 7.0 | 13.3 | 22.9 | 37.0 | 50.5 |
| -增速 | 100.0% | 756.1% 100.0% | 91.4% 100.0% | 71.8% 100.0% | 61.7% 100.0% | 36.7% 100.0% |
| 磷酸铁锂电池占比 | ||||||
| 全球：消费电池（GWh） -增速 | 92.0 7.0% 0.0% | 104.0 13.0% 0.0% | 114.0 9.6% 0.0% | 125.0 9.6% 0.0% | 138.0 10.4% 0.0% | 152.0 10.1% 0.0% |
| 磷酸铁锂电池占比 | ||||||
| 全球锂电池需求合计（GWh） -增速 | 298.8 29.5% | 486.7 62.9% | 686.3 41.0% | 976.4 42.3% | 1331.7 36.4% | 1790.1 34.4% |
| 全球磷酸铁锂需求合计（GWh） | 61.2 | 136.5 | 211.6 | 338.1 | 495.1 | 710.6 |
| -增速 磷酸铁锂单耗（万吨/GWh） | 83.3% 0.25 | 123.2% 0.25 | 55.0% 0.25 | 59.8% 0.25 | 46.5% 0.25 | 43.5% 0.25 |
| 磷酸铁锂正极材料需求（万吨） | 15.5 | 34.5 | 53.5 | 85.5 | 125.3 | 179.8 |
资料来源：GGII、乘联会、国信证券经济研究所预测
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| LFP供需分析：2022年紧平衡，2023年以后供需紧张将逐步缓解 |
◆ 磷酸铁锂供给测算：按各公司公告、环评报告等数据，我们预计2021-2025年磷酸铁锂正极材料产能分别为81.1、152.6、387.2、
420.0、450.5万吨，对应缺口分别为-1.3、27.6、67.1、261.9、240.2万吨，供需紧张缓解将逐步缓解。
| 表：磷酸铁锂正极材料产能供给预测表（万吨） | ||||||
| 企业 | 2020 | 2021E | 2022E | 2023E | 2024E | 2025E |
| 德方纳米 | 4.0 | 15.7 | 29.7 | 53.7 | 53.7 | 53.7 |
| 湖南裕能 | 5.0 | 18.5 | 24.5 | 89.5 | 89.5 | 89.5 |
| 龙蟠科技（贝特瑞） | ||||||
| 3.9 | 9.0 | 22.5 | 22.5 | 22.5 | 22.5 | |
| 富临精工 | 1.2 | 6.2 | 12.2 | 31.2 | 33.0 | 35.0 |
| 湖北万润 | 3.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 8.0 | 8.0 |
| 安达科技 | ||||||
| 4.0 | 6.0 | 11.0 | 11.0 | 11.0 | 11.0 | |
| 比亚迪 | 1.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 国轩高科 | 1.5 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | 2.7 |
| 天赐材料 | 0.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 重庆特瑞 | ||||||
| 2.5 | 6.5 | 6.5 | 10.5 | 10.5 | 10.5 | |
| 万华化学（烟台卓能） | 0.6 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 川金诺 | 0.0 | 0.0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 中核钛白 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 50.0 | 50.0 | 50.0 |
| 天津新特兰 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| 龙佰集团 | 0.0 | 0.0 | 20.0 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
| 厦门厦钨 | ||||||
| 0.0 | 0.0 | 0.0 | 2.0 | 6.0 | 10.0 | |
| 海螺创业 | 0.0 | 0.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 湖南邦盛 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
| 湖北祥云 | 0.0 | 0.0 | 1.5 | 3.0 | 5.0 | 5.0 |
| 百川股份 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 万华化学（四川眉山） | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 丰元股份 | ||||||
| 0.0 | 0.0 | 0.0 | 2.5 | 2.5 | 5.0 | |
| 司尔特-融捷股份 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1.0 | 3.0 | 5.0 |
| 宁波邦普-湖北宜化 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 30.0 | 30.0 | 30.0 |
| 兴发集团-华友钴业 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 10.0 | 30.0 | 50.0 |
| 磷酸铁锂合计产能（万吨） | 33.2 | 81.1 | 152.6 | 387.2 | 420.0 | 450.5 |
| 磷酸铁锂需求（万吨） | ||||||
| 15.5 | 34.5 | 53.5 | 85.5 | 125.3 | 179.8 | |
| 缺口（万吨，产能-次年需求） | -1.3 | 27.6 | 67.1 | 261.9 | 240.2 |
资料来源：GGII，乘联会，国信证券经济研究所预测
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| LFP供需分析：2022年紧平衡，2023年以后供需紧张将逐步缓解 |
◆ 磷酸铁供给预测：按各公司公告、环评报告等数据，我们预计2021-2025年磷酸铁材料产能分别为56.0、164.0、284.0、482.0、510.5
万吨，按照乐观的磷酸铁需求预测，对应缺口分别为-4.5、19.6、105.8、208.8、359.7万吨，2021-2022年磷酸铁供需紧平衡，2023
年以后供需紧张缓解将逐步缓解。
| 表：磷酸铁材料产能供给预测表（万吨） | ||||||
| 企业 | 2020 | 2021E | 2022E | 2023E | 2024E | 2025E |
| 合纵科技 | 3.0 0.5 4.0 3.0 0.0 3.0 1.0 | 11.0 2.5 4.0 13.0 0.0 4.0 11.0 | 16.0 6.5 4.0 19.0 5.0 14.0 11.0 | 16.0 11.5 4.0 19.0 5.0 16.5 76.0 | 21.0 11.5 4.0 19.0 5.0 16.5 76.0 | 21.0 11.5 4.0 19.0 5.0 16.5 76.0 |
| 龙蟠科技（贝特瑞） | ||||||
| 湖南鸿跃（贝特瑞合作方） | ||||||
| 安达科技 安纳达-湖南裕能 | ||||||
| 天赐材料 | ||||||
| 湖南裕能 | ||||||
| 电新企业产能（万吨） | 14.5 | 45.5 | 75.5 | 148.0 | 153.0 | 153.0 |
| 中核钛白 | 0.0 0.0 0.0 1.0 | 0.0 0.0 0.0 6.0 | 10.0 20.0 10.0 6.0 | 10.0 20.0 10.0 6.0 | 50.0 20.0 10.0 6.0 | 50.0 20.0 10.0 6.0 |
| 龙佰集团 湖北万润-龙佰集团 | ||||||
| 安纳达 | ||||||
| 钛白粉企业产能（万吨） | 1.0 | 6.0 | 46.0 | 46.0 | 86.0 | 86.0 |
| 川金诺 | 0.0 2.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 | 0.5 2.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 | 0.5 2.0 0.0 0.0 10.0 3.0 5.0 0.0 5.0 15.0 0.0 | 0.5 2.0 20.0 10.0 10.0 6.0 10.0 0.0 5.0 15.0 10.0 | 0.5 2.0 20.0 35.0 50.0 10.0 60.0 4.0 5.0 15.0 30.0 | 0.5 2.0 20.0 35.0 50.0 10.0 60.0 10.0 5.0 15.0 50.0 |
| 中毅达 宁波邦普-湖北宜化 | ||||||
| 云图控股 | ||||||
| 云天化 | ||||||
| 湖北祥云 | ||||||
| 川恒股份 司尔特-融捷股份 龙蟠科技-新洋丰 | ||||||
| 新洋丰 兴发集团-华友钴业 | ||||||
| 磷化工企业产能（万吨） | 2.0 | 2.5 | 40.5 | 88.5 | 231.5 | 257.5 |
| 万华化学（四川眉山） | 0.0 1.5 0.0 | 0.0 2.0 0.0 | 0.0 2.0 0.0 | 5.0 4.5 2.0 | 5.0 4.5 2.0 | 5.0 7.0 2.0 |
| 彩客化学 | ||||||
| 百川股份 | ||||||
| 其他化工企业产能（万吨） | 1.5 19.0 | 2.0 56.0 | 2.0 164.0 | 11.5 294.0 | 11.5 482.0 | 14.0 510.5 |
| 磷酸铁合计产能（万吨） | ||||||
| （乐观）磷酸铁需求（80%工艺，万吨） | 10.5 | 23.5 | 36.4 | 58.2 | 85.2 | 122.3 |
| 缺口（万吨，产能-次年需求） | 8.5 | -4.5 | 19.6 | 105.8 | 208.8 | 359.7 |
| （中性）磷酸铁需求（65%工艺，万吨） | 19.1 | 29.6 | 47.3 | 69.2 | 99.3 | |
| （悲观）磷酸铁需求（50%工艺，万吨） | 6.6 | 14.7 | 22.8 | 36.4 | 53.2 | 76.4 |
资料来源：GGII，乘联会，国信证券经济研究所预测
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| 目录 | ||
| 4 | 锂电：电解液溶剂DMC行业 | |
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| 溶剂主要以碳酸酯类为主，常用溶剂包括5种 |
◆ 电解液溶剂以碳酸酯类为主，按照结构分为环状与链状碳酸酯。
◆ 环状碳酸酯介电常数高、离子电导率高，能够在负极表面形成稳定的SEI膜，但其粘度较大。环状碳酸酯在溶剂中质量占比约40%，主要分 为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC），EC的介电常数更高、化学稳定性高、熔点低，低温性能更佳，是主要应用的环状碳酸酯。
◆ 链状碳酸酯粘度比环状碳酸酯低，电化学稳定性更好，能够提高电解液低温性能。环状碳酸酯在溶剂中质量占比大约为60%左右，主要分 为碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC），三者在不同电池种类中配比有较大差别，一般来说三元电池中EMC占比 较高，而磷酸铁锂电池中DMC占比较高。
图：电解液溶剂按照结构可分为链状、环状碳酸酯
锂电池电解液溶剂
| 碳酸二甲酯 | 链状碳酸酯 | 碳酸甲乙酯 | 环状碳酸酯 | 碳酸丙烯酯（PC） |
| 碳酸二乙酯 | 碳酸乙烯酯（EC） | |||
| （DMC） | （DEC） | （EMC） | ||
| 占比30%-40% | 占比10%-15% | 占比10%-15% | 占比20%-30% | 占比5%-10% |
资料来源：GGII、国信证券经济研究所整理
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| 碳酸酯类溶剂下游以电解液为主，DMC可用于涂料、聚碳等领域 |
◆ DMC下游应用广泛，其余碳酸酯溶剂主要应用于锂电池材料。按照纯度不同，碳酸酯类溶剂一般分为工业级和电池级，工业级DMC可用 于涂料、医药/农药中间体溶剂，也可以用作反应原料生产非光气法聚碳酸酯。电池级DMC、DEC、EMC、EC、PC主要应用于锂电池 材料，除了应用于溶剂，也可以用于制备添加剂等。
| 表：碳酸酯类溶剂分类及物理性质 | ||||
| 产品分类 | 产品 | 相对介电常数 | 粘度（cp） | 主要下游应用 |
| 碳酸二甲酯（DMC） | 3.12 | 0.59 | 电解液、聚碳酸酯、涂料、制备DMC/EMC | |
| 链状碳酸酯 | 碳酸甲乙酯（EMC） | 2.96 | 0.65 | 电解液 |
| 碳酸二乙酯（DEC） | 2.82 | 0.75 | 电解液 | |
| 环状碳酸酯 | 碳酸乙烯酯（EC）碳酸丙烯酯（PC） | 89 | 1.40 | 电解液、制备DMC |
| 65 | 2.53 | 电解液、制备DMC | ||
资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理
| 图：5种碳酸酯类溶剂产业链图 | |||||
| CO2 | 碳酸丙烯酯 | 甲醇 | 丙二醇 | 乙醇 | 碳酸二乙酯 |
| 环氧丙烷 | |||||
| （DEC） | |||||
| （PO） | （PC） | ||||
| CO2 | 碳酸乙烯酯 | 甲醇 | 碳酸二甲酯 | 碳酸甲乙酯 | |
| （DMC） | |||||
| 环氧乙烷 | |||||
| （EO） | （EC） | 乙二醇 | |||
| （EMC） |
资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理
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| DMC产能主要集中在我国，工艺以酯交换法为主 | |||||||||||
| ◆ 目前全球DMC产能约150万吨，市场空间约100亿元。截至2021年 | 表：国内碳酸二甲酯主要生产企业（万吨/年） | ||||||||||
| 中，国内产能约130万吨，海外产能约25万吨，主要集中在日韩 | 厂家 | 产能 | 工艺 | ||||||||
| 企业。 | 华鲁恒升 | 30 | 煤制羰基化 | ||||||||
| 石大胜华 | 23.5 | PO+EO酯交换法 | |||||||||
| ◆ 目前全球碳酸二甲酯主要生产工艺为环氧丙烷（PO）酯交换法、 | 浙石化 | 20.0 | EO酯交换法 | ||||||||
| 环氧乙烷（EO）酯交换法、羰基氧化法、尿素法，国内产能占比 | 海科新源 | 6.0 | PO酯交换法 | ||||||||
| 分别为53%、23%、19%、5%。近年来EO酯交换法发展较快。 | 维尔斯化工 | 5.5 | PO酯交换法 | ||||||||
| 德普化工 | 4.8 | PO酯交换法 | |||||||||
| 表：碳酸二甲酯主要生产工艺 | 东营顺新 | 3.0 | PO酯交换法 | ||||||||
| 合成方法 | 优点 | 现状 | 安徽铜陵金泰 | 9.0 | PO酯交换法 | ||||||
| 光气法 | 流程短，收率较高，已工业化生产 | 现已淘汰 | 浙江浙铁大风 | 4.0 | PO酯交换法 | ||||||
| 气相氧化羰基化法 | 技术成熟，安全性高 | 已工业化 | 中盐红四方 | 10.0 | 甲醇羰基氧化 | ||||||
| 液相氧化羰基化法 | 原料易得，技术成熟，投资较低。 | 已工业化 | 扬子奥克 | 2.0 | EO酯交换法 | ||||||
| 酯交换法（EO&PO） | 技术成熟，投资较低，成本较低，安 | 已工业化 | 重庆万盛 | 6.0 | 甲醇羰基氧化 | ||||||
| 全性高。 | |||||||||||
| 尿素醇解直接法 | 原料价廉易得，流程短，无污染。 | 中试阶段 | 中科惠安 | 5.0 | 尿素法 | ||||||
| 陕西云化绿能 | 5.5 | PO酯交换法 | |||||||||
| 尿素醇解间接法 | 原料价廉易得，收率高，成本较低。 | 中试阶段 | 合计 | 约130万吨 | |||||||
| 二氧化碳氧化法 | 利用二氧化碳，流程短 | 基础研究中 | |||||||||
| 资料来源：卓创资讯、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：卓创资讯、国信证券经济研究所整理 | ||||||||||
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| 电解液和聚碳酸酯是DMC两大下游需求 |
◆ 我国是DMC主要生产国。目前海外装置大多配套下游产品，以自用为主。2021年底国内产能约130万吨，有效产能约100万吨/年，产量约 65万吨，同比增长37.0%，国内产能主要集中在山东和华东地区，工艺以环氧丙烷酯交换法为主。按照纯度不同，DMC可以分为工业级和 电池级。
◆ 锂离子电池及聚碳酸酯拉动DMC需求快速增长。DMC传统作为绿色溶剂广泛应用于涂料、胶黏剂、显影液，作为羰基化试剂应用于农药、医药中间体合成；随着锂离子电池的迅速发展，DMC由于其良好性能，被应用于锂离子电池电解液溶剂；近两年非光气法聚碳酸酯大量 投产，DMC替代光气作为羰基化试剂，需求有望进一步大幅增长。
| 图：我国DMC产能、产量、开工率 | 图：我国DMC下游应用 | |||||||||||||||
| 90 | 100% | 4.2% | 3.7% | 35.6% | ||||||||||||
| 80 70 60 50 40 30 20 10 0 | 90% | |||||||||||||||
| 5.7% | ||||||||||||||||
| 80% | ||||||||||||||||
| 70% | 8.2% | |||||||||||||||
| 60% | ||||||||||||||||
| 50% | 9.6% | |||||||||||||||
| 40% | ||||||||||||||||
| 30% | ||||||||||||||||
| 20% | 33.0% | |||||||||||||||
| 10% | ||||||||||||||||
| 0% | ||||||||||||||||
| 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | |||||||||
| 产能（万吨） | 产量（万吨） | 开工率 | ||||||||||||||
| 电解液 | 显影液 | 胶黏剂 | ||||||||||||||
| 资料来源：卓创资讯、国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||
| 资料来源：卓创资讯、国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||
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| 电池级溶剂工艺难度大，竞争格局优异 |
◆ 电池级溶剂纯度要求至少达到 99.99%，超纯级产品要求甚达到99.999%，而由于催化剂选择要求高、提纯难度大，国内规模化生产 企业屈指可数。电池级DMC方面，龙头企业华鲁恒升、石大胜华产能占国内电池级DMC份额较高。电池级EC方面，产能集中在石大胜 华、东营海科、奥克化学、辽宁港隆、营口恒洋、中科宏业等少数几家企业，技术难度更高的电池级EMC生产企业有石大胜华、东营 海科、辽宁港隆、辽阳百事达等少数企业，一些企业主要以贸易为主，此外国内溶剂部分出口日韩，因此实际开工率在8-9成，相较 工业级溶剂竞争格局优异，未来华鲁恒升将重点布局EMC、DEC相关电池级产品。
| 表：2021年底国内电池级碳酸二甲酯主要生产企业（万吨/年） | ||||||
| 厂家 | 合计产能 | PC | DMC | DEC | EMC | EC |
| 华鲁恒升 | 30 | 30 | 1 | 4 | 4.6 | |
| 石大胜华 | 19.1 | 2 | 7.5 | |||
| 海科新源 | 5.5 | 1 | 1.5 | 0.3 | 1.2 | 1.5 |
| 海科思派一期 | 5 | 0.5 | 0.6 | 2.4 | 2 | |
| 辽宁港隆 | 2 | 0.3 | 1.2 | 0.5 | ||
| 福建中科 | 1 | 1 | ||||
| 0.2 | 0.8 | |||||
| 抚顺东科 | 1 | |||||
| 山东飞扬 | 1 | 0.2 | 0.3 | |||
| 铜陵金泰 | 1 | 0.5 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | |
| 辽阳百事达 | 0.5 | 0.1 | 0.4 | |||
| 营口恒洋 | 0.5 | |||||
| 中盐红四方 | 2 | 2 | 2.9 | 10.6 | 1 | |
| 奥克化学 | 2 | 1 | ||||
| 合计 | 69.6 | 3 | 43 | 11.1 | ||
| 2021年国内需求 | 25.0 | 1.2 | 7.5 | 2.4 | 5.6 | 8.3 |
资料来源：卓创资讯、国信证券经济研究所整理
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| 电池级溶剂需求增速快，看好具备一体化优势、客户资源的企业 |
◆ 我 们 按 照 电 解 液 中 溶 液 占 比 85% ， 三 元 电 池 DMC ： EMC ： EC ： DEC ： PC=15:35:35:10:5 ， 其 他 电 池 DMC ： EMC ： EC ： DEC ：
PC=35:15:35:10:5来测算，2025年全球电池级溶剂需求约为187.1万吨，其中国内电池级溶剂需求量约为80.5万吨，未来5年负责增
速为34.6%，DMC、EMC、EC、DEC、PC需求量分别为22.4、19.8、26.8、7.7、3.8万吨。
| 表：国内电池级溶剂需求测算（万吨） | ||||||
| 产品分类 | 2020 | 2021E | 2022E | 2023E | 2024E | 2025E |
| DMC | 5.3 | 7.5 | 9.7 | 12.7 | 16.1 | 22.4 |
| EMC | 4.2 | 5.6 | 7.5 | 10.2 | 13.6 | 19.8 |
| DEC | 1.7 | 2.4 | 3.1 | 4.2 | 5.4 | 7.7 |
| EC | 6.1 | 8.3 | 11.0 | 14.5 | 18.9 | 26.8 |
| PC | 0.9 | 1.2 | 1.6 | 2.1 | 2.7 | 3.8 |
| 总需求 | 18.3 | 25.0 | 32.9 | 43.6 | 56.6 | 80.5 |
资料来源：卓创资讯、国信证券经济研究所预测
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| 5 | 锂电：正极粘结剂PVDF行业 | |
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| 规模第二大的氟树脂——PVDF：性能优异，主要原料为R142b等 | ||
| ◆ 聚偏氟乙烯（PVDF）是VDF的均聚物或少量改性单体和VDF的共聚物，属 | 图：常见的两种PVDF制备路线：R142b为PVDF的主要原料 | |
于可熔融加工氟树脂，是市场规模仅次于PTFE的第二大氟树脂。PVDF的
推荐使用温度为-60℃-150℃，具有良好的抗化学腐蚀、抗水解、抗紫
外线性能，机械强度优于其他氟树脂。PVDF主要应用于涂料、线缆护套、
锂电池、石油化工和输油管、水处理膜、光伏组件背板等领域。
◆ PVDF由VDF聚合得到，聚合时也可加入共聚单体如HFP、CTFE、TFE以改
性，通常是为了抗改变冲击强度和伸长率。VDF生产PVDF的聚合是由自
由基加成聚合，聚合方法有乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合，在工业化
| 生产中，乳液聚合和悬浮聚合均占有绝对优势。乳液聚合 也 适用于HFP | 资料来源:CNKI、国信证券经济研究所整理 | 甲基氯仿 | 偏氯乙烯 | |||
| 和VDF共聚制改性PVDF，聚合结束后放出乳液，将乳液凝聚则可得到粉 | 图：理论上共有5种路线可制备PVDF | |||||
| 状PVDF，将粉料烘干后送挤出机进行熔融挤出造粒则可得到粒料；悬浮 | 电石/乙炔 | |||||
| 聚合相比于乳液聚合的优势在于可以减少反应壁上聚合物的沉积黏壁， | AHF | |||||
| R152a | ||||||
| （VDC) | ||||||
| 产品杂质较少，无须使用表面活性剂，后续处理更简单。目前国内由乙 | Cl2 | AHF | AHF | |||
| 炔路线和VDC路线生产R142b，PVDF生产路径则包括R142b、VDC、R143a | ◼ 路线2 | R142b | ◼ 路线4 | 400-700 ℃+HF 催化直接氟化 | ||
| -H2 | ||||||
| ◼ 路线3 | -HCl | |||||
| 、R152a等路线，不同的技术路径要求选择不同的热解温度、催化剂及 | ◼ 路线1 | ◼ 路线5 -Cl2 | R143a | |||
| R143a | -HF | VDF | ||||
| 聚合 | ||||||
| 促进剂。 | 涂料 | 低聚PVDF | ||||
| 耐候薄膜 | ||||||
| 高聚PVDF | 锂电池粘合剂 | |||||
| 资料来源:CNKI、国信证券经济研究所整理 | 38 | |||||
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| PVDF在锂电池的粘结剂、分散剂、电解质、隔膜涂层、隔膜、电解质中均有应用 |
PVDF在锂电池中用途较广，在粘结剂、分散剂、电解质、隔膜涂层、隔膜、电解质中均有应用，主要作为主流正极粘结剂材料使用。锂电 池制造过程中的制浆，是将正负极活性物质粉体、导电剂粉体、粘结剂和助剂均匀分散于溶剂中形成稳定悬浮液的过程。浆料的分散体系 分为油性体系和水性体系，油性体系常使用PVDF作为粘结剂和分散剂。电池电极由活性材料、粘结剂、集流体和导电剂组成，粘结剂的作 用是将活性物质粉体粘结起来，增强电极活性材料与导电剂、集流体之间的电子接触，更好地稳定极片结构。PVDF粘结剂具有良好的热力 学、电化学性能和机械性能，为目前最常用、最主流的锂电池粘结剂，其他常见粘结剂包括SBR、CMC、PAA、PAN等。悬浮聚合PVDF的溶胀 特性更好，熔点更高，更适合作为正极粘结剂使用，短期内PVDF作为主流正极粘结剂的地位难以被撼动，其他粘结剂商业化还有很长的路 要走。此外，PVDF还可以为优秀的隔膜材料，既可用于隔膜涂层，也可作为隔膜材料。
| 表：正负极浆料常用分散体系 | 油性体系 | 水性体系 | 表：PVDF涂层可提升隔膜性能 | |||||
| 项目 | 项目 | 基膜 | 水性PVDF涂层隔膜 | |||||
| 正负极浆料 | 正极浆料 | 负极浆料 | 负极浆料 | 厚度 | 12.1 | 13.3 | ||
| 面密度 | 6.45 | 7.445 | ||||||
| 分散介质 | NMP | 水 | 拉伸强度（Mpa）纵/横 | 170.7/209.1 | 217.7/235.2 | |||
| 活性物质 | 钴酸锂、磷酸铁锂、三元 | 石墨、钛酸锂、硅氧化物 | 延伸率（%）纵/横 | 122/85 | 140/153 | |||
| 材料等 | 等 | |||||||
| 分散质 | ||||||||
| 炭黑、石墨粉、石墨烯、碳纳米管等 | 穿刺强度（gf） | 557 | 593 | |||||
| 导电剂 | ||||||||
| 粘结剂 | PVDF | SBR | 透气性（Sec/100 cc） | 152 | 179 | |||
| PVDF | CMC | |||||||
| 分散剂 | 资料来源:CNKI、国信证券经济研究所整理 | |||||||
| 资料来源:CNKI、国信证券经济研究所整理 | 39 | |||||||
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受下游需求增加驱动，国产PVDF供给快速扩张 ◆锂电池级PVDF对于产品纯度、分子量要求更高，工艺更加复杂，生产存在一定壁垒。在全球新能源车迅猛发展的背景下，锂电池对PVDF树脂的 |
用量急剧增加。然而，PVDF及配套R142b项目扩产建设、审批周期较长，同时，转产需要对设备进行技改，包括引发剂、设备条件、温度及压力 等方面均需要调整。据氟化工数据，PVDF树脂的扩产周期约2-3年，产能增速严重滞后于锂电池需求增速。
◆受下游需求增加驱动，国产PVDF供给快速扩张。早期，仅外企掌握锂电池级PVDF的生产工艺，且对国内企业采取技术封锁。从几年前开始，国 内企业逐渐掌握生产工艺，产品质量随时间提高，成功打入下游市场，目前国产锂电池级PVDF在低端领域用量较大。随着PVDF下游需求持续增 长，国产产品质量进一步提升，PVDF国产替代前景广阔。据百川盈孚和我们的统计，2021年PVDF产品总产能达 7.85 万吨/年，年产量 5.68 万 吨，同比增长19.33%。据我们不完全统计，未来1-3年内，计划投产的PVDF产能超过13.6万吨，产能将高速增长。
| 图：国内PVDF现有产能及扩张计划（截至2022年3月） | ||||||
| 省份 | 市区 | 单位 | 现有有效产能 | 现有锂电级产能 | 聚偏氟乙烯新增产能 | 新增产能预计投放时间 |
| （估算） | （万吨） | |||||
| 山东 | 淄博 | 山东华夏神舟新材料有限公司（东岳集团） | 1.2 | 0.4 | 0.3+1+3 | 0.3+1预计2022年10月投产 |
| 浙江 | 衢州 | 浙江巨化股份有限公司（巨化股份） | 0.35 | 0.1 | 0.65+2.35+0.65 | 0.65预计22年中投产，2.35+0.65预计23年投产 |
| 山东 | 淄博 | 山东华安新材料有限公司（联创股份） | 0.3 | 逐步放量中 | 0.5+0.6 | 0.5预计22年7月投产，0.6预计2022年年底-23年年初投产 |
| 广东 | 韶关 | 乳源东阳光氟树脂有限公司（东阳光、璞泰来） | 0.5 | 0.1 | 1.8 | 预计2022年年底投产 |
| 浙江 | 滨江 | 中化蓝天氟材料有限公司 | 0.3 | 0.3 | 1.5 | 预计2022年上半年投产 |
| 江苏 | 常熟 | 苏威特种聚合物（常熟）有限公司 | 0.4 | 0.4 | 计划于2021年年底建成投产 | |
| 江苏 | 常熟 | 阿科玛（常熟）氟化工有限公司 | 1.2 | 1 | 0.45 | 二期4500吨的新增产能预计于2022年投产 |
| 山东 | 德州 | 山东德宜新材料有限公司 | 0.5 | 0.1 | 1.5 | 预计2022年上半年投产 |
| 湖北 | 潜江 | 湖北孚诺林新材料有限公司 | 0.3 | 2.5 | 预计2022年投产 | |
| 江苏 | 常熟 | 吴羽(常熟)氟材料有限公司 | 0.5 | 0.35 | 1.5 | 预计2024年投产 |
| 内蒙 | 丰镇 | 内蒙古三爱富万豪氟化工有限公司 | 1 | 0.2 | 1.3 | 预计2022年年底投产 |
| 福建 | 邵武 | 福建华谊三爱富氟佑新材料有限公司 | 1.3 | 2.55 | 1.5 | 时间未定 |
| 福建 | 邵武 | 邵武永和金塘新材料有限公司（永和股份） | 0.5+0.5 | 预计2022-2023年分期逐步投产 | ||
| 内蒙古 | 乌兰察布 | 内蒙古永和氟化工有限公司 | 0.6 | 预计2022年年底投产 | ||
| 四川 | 自贡 | 中昊晨光化工研究院有限公司 | 0.25 | 预计2022年上半年投产 | ||
| 江苏 | 泰州 | 泰兴梅兰新材料有限公司 | 0.3 | 时间未定 | ||
| 其他 | ||||||
| 13.6 | ||||||
| 总计 | 7.85 | |||||
| 资料来源:百川盈孚、公司公告、公司官网、国信证券经济研究所整理 | 40 | |||||
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| 锂电级PVDF价格持续上涨，锂电-粉料级PVDF价差有所波动 |
◆ 近1-2年来，受下游锂电、光伏等需求快速增长的驱动，PVDF及其原料R142b供应十分紧张、供需严重错配，产品价格均大幅上涨。从需求端来看，近期下游企业采购积极，锂电池级PVDF需求持续向好；然而市场新增产能推进，而涂料级PVDF市场需求表现平淡，近期涂料级PVDF价格则出现明显回调，锂电级与涂料级PVDF产品价差扩大。据 百川盈孚数据，经历了自2021年12月起持续2个月的价格维稳运行后，2月8日，PVDF锂电级均价调涨1万元至45.5万元/吨；R142b价格则较春节前调涨1万元/吨左右至 19.5-20.0万元/吨；3月4日，PVDF锂电级报价再次上调2-3万元/吨至47-48万元/吨。
◆ 截至4月5日，粒料PVDF（注塑）主流报价区间28.0-30.0万元/吨，涂料PVDF主流报价区间29.0-33.0万元/吨，光伏级PVDF主流报价区间为27.0-29.0万元/吨，粉料（3C锂 电级）PVDF主流报价区间为46.0-51.0万元/吨，动力电池级PVDF主流报价区间在56.0-60.0万元/吨。
| 图：R142b价格与价差走势 | 图：锂电级PVDF价格持续上涨，粉料级PVDF价格小幅回落后上涨 | |||||||
| R142b价格与价差走势（氢氟酸/电石原料） | 元/吨 | 14,000 | PVDF/142b价格与价差 | |||||
| 50 | 万元/吨 | 价差(pvdf涂料-1.8 R142b) | 东岳集团-粒料 | |||||
| 250,000 | 元/吨 | R142b-0.525×氢氟酸-1.2×电石-0.9×氯气 | ||||||
| 制冷剂R142b | 12,000 | 45 | 东阳光-锂电用 | R142b价格 | ||||
| 氢氟酸华东（右轴） | ||||||||
| 200,000 | 电石华东（右轴) | 40 | ||||||
| 液氯（右轴） | 10,000 | 35 | ||||||
| 150,000 | 8,000 | 30 | ||||||
| 25 | ||||||||
| 100,000 | 6,000 | 20 | ||||||
15
| 4,000 | 10 |
50,000
2,000 5
0
| 0 | 0 | |
| 资料来源:百川盈孚、国信证券经济研究所整理 | 资料来源:百川盈孚、国信证券经济研究所整理 |
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| PVDF在光伏领域可用作背板保护膜 |
光伏背板处于光伏组件最外层，用于保护晶硅片不受水汽和氧气侵蚀。光伏背板由外至内分别为：氟膜（外保护层）、胶黏剂、PET膜、胶黏 剂、氟膜（内保护层）。氟膜的作用主要是保护PET膜不受紫外线、风沙侵蚀，降低PET降解速度，决定了背板的使用寿命。光伏电站长期暴 露在风沙、紫外线、高温、水汽中，保护材料易老化开裂，开裂后则会失去保护能力，导致光伏寿命缩短。
早期杜邦采用PVF制作光伏背板氟膜，后阿科玛将PVDF推广至光伏背板领域，目前主流氟膜材料为PVDF和PVF。PVDF含氟量高于PVF，因此PVDF 的抗紫外线能力和耐化学性更强，PVDF的致密性更好，带来了更强的抗风沙能力，更适合恶劣的户外环境；PVDF的阻燃能力更强，可降低火 灾发生的概率。光伏电站通常需要使用25年，保护膜长期使用后的性能尤为重要，PV-Tech通过实验发现，老化条件下PVDF膜的击穿电压高于 PVF膜，耐磨性优于PVF膜，两类膜的黄变情况、机械性能不分上下。据TaiyangNews统计，PVDF是市场规模最大的光伏背膜材料，2019年其市 占率达到54%。
| 图：光伏背板处于光伏组件最外层：氟膜用于保护PET | 图：PVDF为最主流光伏背膜材料 | |
资料来源：新材料在线、国信证券经济研究所整理 | ||
| 资料来源：TaiyangNews、国信证券经济研究所整理 | 42 | |
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| PVDF传统应用领域：PVDF涂料性能优异 |
◆ 氟碳涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料，由于含氟聚合物具有高抗紫外线性、高耐候性、耐污染性、高耐化学性、高耐老化性等优良性能，含氟聚合物一直被广泛用于涂料。PVDF涂料用于高温烘烤的金属建材，包括金属幕墙、铝制门窗、卷材、金属屋顶等，PVDF涂料在户外使用20年以 上外观也鲜有变化。PVDF涂料从1965年开始商业化，成都天府国际机场、哈尔滨太平国际机场、首都国际机场、中国上海环球金融中心、马来西亚 吉隆坡双子塔、上海东方明珠等地标建筑均使用PVDF涂料。
◆ 粉末涂料技术突破增强了PVDF涂料的竞争力。根据涂料的形态，PVDF涂料分为液体涂料和粉末涂料，涂装方式包括辊涂和喷涂。辊涂涂料用于卷钢 板和卷铝板，国内氟碳卷铝板大量用于铝塑复合板。而喷涂氟碳涂料主要用于铝单板和铝型材的涂装。液体涂料已经历60年的发展，早于粉末涂料，因此市占率、接受程度更高。由于液体涂料具有一些不可克服的缺陷，例如环境污染、能源消耗等，液体涂料逐渐无法满足政策要求。过去传统 的PVDF粉末涂料表面不够平整，涂层过厚，限制了粉末涂料的应用，随着超细粉末涂料技术的突破和应用，粉末涂料的使用效果得到了大幅提升，超细粉涂料与液体涂料相比，更加环保、高效、经济，PVDF涂料与其他涂料相比的竞争力也由此变得更强，更加难以被替代。
| 表：PVDF整体性能优于其他树脂（数值越大性能越强） | ||||||
| 环氧 | 饱和聚酯 | 丙烯酸 | PVDF | 聚氨酯 | 有机硅改性 | |
| 最大膜厚 | 15 | 20-25 | 20 | 20-25 | 40 | 20 |
| 硬度 | 4 | 3 | 4 | 4 | 3 | 4 |
| 韧性 | 1 | 3 | 2 | 4 | 4 | 2 |
| 耐磨性 | 2 | 3 | 3 | 3-4 | 3 | 3-4 |
| 耐化学性 | 5 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 |
| 耐候性 | 1 | 2 | 3 | 5 | 3 | 3 |
| 资料来源:CNKI、国信证券经济研究所整理 | 43 | |||||
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| PVDF供需平衡表：锂电级PVDF供需错配格局将贯穿2021-2022年 |
◆ PVDF中长期需求仍然旺盛，锂电池级PVDF需求保持高增速，供给端有望出现结构性稀缺，锂电池级与非锂电池级PVDF价格均有望 上涨。我们预测2021-2023年锂电级PVDF需求量将分别达到1.50/2.60/3.20万吨，增速分别为67%/73%/23%。我们预测整体PVDF需 求将达到5.90/7.52/8.41万吨，增速分别26%/27%/12%。
◆ 据我们测算，2021-2022年期间，国内存在明显PVDF供给缺口。由于装置试产、投产量较小，短期内供给短缺问题难以缓解，我们 看好PVDF供需错配格局将贯穿2021-2022年，PVDF价格有望进一步上涨。
| 表：国内PVDF供需平衡表及预测（万吨/年） | |||||||
| 项目 | 单位 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022E | 2023E |
| 产能 | 万吨/年 | 6.48 | 6.48 | 6.58 | 7.85 | 11.23 | 15.63 |
| 产量 | 万吨 | 4.54 | 4.54 | 4.67 | 5.68 | 8.09 | 10.94 |
| 开工率 | % | 70% | 70% | 71% | 72% | 72% | 70% |
| 进口量 | 万吨 | 1.50 | 1.60 | 1.70 | 1.80 | 2.10 | 2.35 |
| 出口量 | 万吨 | 1.30 | 1.50 | 1.80 | 2.50 | 3.20 | 4.00 |
| 表观消费量合计 | 万吨 | 3.79 | 4.13 | 4.67 | 5.90 | 7.52 | 8.41 |
| --涂料 | 万吨 | 1.65 | 1.7 | 1.72 | 2.12 | 2.35 | 2.45 |
| --锂电 | 万吨 | 0.49 | 0.55 | 0.90 | 1.50 | 2.60 | 3.20 |
| --光伏 | 万吨 | 0.10 | 0.25 | 0.35 | 0.45 | 0.60 | 0.70 |
| --注塑 | 万吨 | 0.90 | 0.95 | 1.00 | 1.08 | 1.16 | 1.17 |
| --水处理膜 | 万吨 | 0.65 | 0.68 | 0.70 | 0.75 | 0.81 | 0.89 |
| 进口依赖度 | % | 40% | 39% | 36% | 30% | 28% | 28% |
| 表观消费增速 | % | 1.0 | 9% | 13% | 26% | 27% | 12% |
| --锂电池级消费量增速 | 13% | 64% | 67% | 73% | 23% | ||
| 万吨 | |||||||
| 供需缺口（供给+进口-出口-需求） | 0.5 | -0.1 | -0.9 | -0.5 | 0.9 | ||
| 资料来源：卓创资讯、百川盈孚、国信证券经济研究所整理并测算 | 44 |
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| 目录 | ||
| 6 | 氢燃料电池：质子交换膜 | |
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| 氢能：全球能源战略转型的重要方向 | |
| ➢ 氢能是一种高效、清洁、安全的二次能源，被称为人类终极能源，开发和利用氢能是全球能源战略转型的重要方向。目前，美国、日本和欧洲国家 | |
已进入系统化应用阶段。燃料电池是利用氢能的理想方式，燃料电池汽车拥有能量密度高、续航里程长、零污染排放、加氢时间短等优点。
➢ 国内氢能发展现状：国内氢能及燃料电池产业处于起步阶段，政策推动起更多的主导作用。近年来国内氢能源产业支持政策密集出台，促进氢能及 燃料电池技术发展，各地积极响应发布氢能产业规划和支持政策，初步形成京津冀、长三角、珠三角、西南片区等主要氢能产业集群。目前中国氢 能与燃料电池技术基本具备产业化基础，掌握部分氢能基础设施与一批燃料电池相关核心技术，具备一定的产业装备及燃料电池整车的生产能力。但较发达国家，中国氢能产业自主技术研发、装备制造、基础设施建设方面仍有差距，由于基础研发与核心技术投入不足，燃料电池技术发展、氢 能产业装备制造等方面相对滞后。未来将重点对大规模高效制氢、分布式制氢、氢气纯化技术、氢气储运的关键材料及技术设备、质子交换膜燃料 电池和固体氧化物燃料电池等先进燃料电池技术、分布式发电技术攻关突破。
➢ 氢能在终端能源中的占比：2018年2.7%、2030预计5%、2050预计10%。中国是全球最大的制氢国，现有工业制氢产能约2500万吨/年。2018年国 内氢能产量约2100万吨，换算热值占终端能源总量的份额为2.7%。中国氢能联盟预计，到2030年中国氢气需求量将达到3500万吨，在终端能源体 系中占5%。到2050年，氢能在中国终端能源体系中的占比达到10%，氢气需求量接近6000万吨，年经济产值超过10万亿元 ，全国加氢站达到1万 座以上，燃料电池车产量达到520万辆，燃料电池系统产能5500万台套/年。
| 图：中国氢能产业政策发展历程 | 图：燃料电池结构及实物 |
资料来源：各部委官网、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 |
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燃料电池中的佼佼者——质子交换膜燃料电池 ➢ 燃料电池是通过氧化还原反应将燃料(化学能)转换成电能的装置，原理是氧化还原反应，需要连续不断地向电池中输入燃料和氧化剂来保障电能提 |
供。燃料电池主要由正极、负极和电解质构成。
➢ 负极：燃料反应端，在催化剂作用下燃料物质(氢气/甲醇/煤等)产生氢质子、电子级副产物，氢质子穿过电解质达到正极。正极：空气反应端，在催
化剂作用下氧气与穿过电解质到达正极的氢质子、通过外电路到达正极的电子结合生产水或其他产物。
➢ 质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）因发电效率高、工作温度低、使用寿命长，被认为具有广阔的发展前景，是下一代车用动力的发展方向之一。 PEMFC 一般由质子交换膜、电极及电催化剂、双极板和气体流场等主要部件组成。全氟磺酸膜是应用最为广 泛的质子交换膜；电极一般由催化层和气体扩散层组成，因此为多孔的气体扩散电极；电催化剂仍以 Pt 为主，对于两半极反应均有催化作用；双极 板内部有流体通道，有石墨、复合材料以及金属板三大常用材料。质子交换膜主要用来隔离两极，传递质子(H+)，其基本原理是氢离子与质子交换
膜上的磺酸基结合，然后从一个磺酸基到另一个磺酸基，最终传递到膜的另一端，电子以及阴离子则无法通过。
| 图：燃料电池种类和特点 | 熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池 | 图：PEMFC构成及运行机制 | ||||
| 类型 | 碱性染料电池 | 质子交换膜燃料电池 | 磷酸燃料电池 | |||
| 英文简称 | AFC | PEMFC | PAFC | MCFC | SOFC | |
| 电解质 | 氢氧化钾溶液 | 聚合物电解液 | 磷酸 | 碳酸钾 | 固体氧化物 | |
| 燃料 | 纯氢 | 氢、甲醇、天然气 | 天然气、氢 | 天然气、煤气、 | 天然气、煤气、 | |
| 沼气、氢气 | 沼气、氢气 | |||||
| 氧化剂 | 纯氧 | 空气 | 空气 | 空气 | 空气 | |
| 效率 | 60%-90% | 43%-58% | 37%-42% | >50% | 50-65%% | |
| 使用温度(℃) | 60-120 | 80-100 | 160-220 | 600-1000 | 600-1000 | |
| 应用 | 军事、航空航天、交 | 交通运输、 | 分布式发电 | 分布式发电、 | 发电、热电回用、 | |
| 通运输、备用电源 | 固定式应用 | 电力设备 | 交通、空间宇航 | |||
| 资料来源：新材料在线、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 | |||||
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| 质子交换膜燃料电池的发展方向 |
◆ 目前质子交换膜燃料电池系统在成本、寿命方面还不尽人意，这是限制燃料电池汽车大规模产业化的最关键问题。美国能源部（department of energy, DOE ）于 2017 年11 月发布的《Fuel Cell Technical Team Roadmap》中提出了2020-2025 年商业化的车用燃料电池系统在耐久性、成本、效率、比功率、冷启动性能等方面所应达到的技术指标，如 表 1所示。目前，在功率密度、冷启动性能等方面，国内、外处于领先水 平的电堆都可以达到甚至超越上述标准中所提出的2020年目标。但在成本、寿命以及效率方面，当前国内的技术水平距离国际先进水平和商 用化技术目标还存在着一定差距。表2展示了截至2020年底，国内、外 PEMFC 技术水平的差距。
◆ 为攻克目前国内 PEMFC 成本过高、寿命不够长这两大难题，需要燃料电池全产业链的共同努力和进步。在催化剂、膜电极组件层面，需要
在保证性能、耐久性的前提下，降低贵金属用量，以达到降低成本的目的。
| 表1：车用燃料电池系统技术指标 | 表2：2020 年国内、外PEMFC 技术水平对比 | |||||
| 2015年水平 | 2020年目标 | 2025年目标 | 国际现状 | 我国现状 | ||
| 系统最高效率 | 55% | 60% | 65% | |||
| 电堆功率密度 | 5.4kW/L | |||||
| 冷启动温度 | -20℃ | -30℃ | -40℃ | 4kW/L | ||
| 系统成本 | ￥4000/kW | ￥1000/kW | ￥500/kW | 效率 | 60% | 50% |
| 额定功率（乘用车） | 35kW | 70kW | 90kW | 低温启动性能 | -30℃ | -30℃ |
| 使用寿命（乘用车） | 3000小时 | 5000小时 | 6000小时 | |||
| 能量密度（乘用车） | 1.5kW/L | 3.0kW/L | 3.5kW/L | 可靠性（平均故障间隔时间） | 1500h | 1000h |
| 额定功率（商用车） | 35kW | 70kW | 120kW | 耐久性 | 29000h | 1000h |
| 使用寿命（商用车） | 3000小时 | 10000小时 | 20000小时 | |||
| 能量密度（商用车） | 1.5kW/L | 2.0kW/L | 2.5kW/L | 发动机成本 | 2000元/kW | 6000元/kW |
| 资料来源：《Hydrogen Fuel Cell Vehicle Technology Roadmap》（2017）、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 | |||||
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| 质子交换膜的发展方向 |
◆ 膜电极组件（MEA）是质子交换膜燃料电池最核心的部件，释放能量的电化学反应就在该部件上发生，因而其性能、寿命及成本直接关系到 燃料电池能否快速商业化。
◆ 质子交换膜（PEM）处在 MEA 最中心的位置，起到隔绝电子、分隔阴、阳两极并传导质子的功能。全氟磺酸（perfluorosulfonic acid, PFSA）离聚物质子交换膜预计将在未来5~10年中继续发挥主导作用。当前，PEM的优化方向主要包括更高的质子电导率（尤其是在低湿度条件下），更好的电化学和机械稳定性，以及更优的热稳定性。
◆ 商业化质子交换膜呈现出不断减薄的趋势，超薄质子交换膜一方面缩短了质子传输距离，降低质子传递阻抗；另一方面缩短了水传输距离，有助于实现自增湿，避免“膜干”现象。同时，质子膜减薄后所带来的机械强度、化学腐蚀等方面的问题也已获得了较好的解决。基于聚四氟乙 烯（PTFE）增强的复合超薄膜在机械强度方面已基本满足要求，自由基淬灭剂的掺入也可大幅缓解质子膜受到的电化学腐蚀。
◆ 据产业信息网数据，净输出80kW的燃料电池堆中质子交换膜的成本占比在10%左右，未来发展方向之一是降低生产成本。
| 图：理想MEA电极结构示意图 | 图：燃料电池成本结构 | 图：电堆成本结构 | |||||
| 空气压缩机, 6% 功率调节器, 3% 燃料处理器, 24% | 电堆, 67% | 膜电极框架&密封圈, 4% | 气体扩散层, 3% | ||||
| 电堆调平装置, 5% | |||||||
| 质子交换膜, 7% | 膜电极&催 化剂, 33% | ||||||
| 双极板, 15% | |||||||
| 膜电极&催化剂 | 双极板 | ||||||
| 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 | 电堆 | 燃料处理器 | 空气压缩机 | 功率调节器 | |||
| 质子交换膜 | 电堆调平装置 | ||||||
| 膜电极框架&密封圈 | 气体扩散层 | ||||||
| 资料来源：华经情报网、国信证券经济研究所整理 | |||||||
| 资料来源：华经情报网、国信证券经济研究所整理 | |||||||
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| 全氟磺酸质子交换膜——最适合燃料电池使用的质子交换膜 |
◆ 氢燃料电池中质子交换膜的功能是为质子迁移和传输提供通道、分离气体反应物并阻隔电子和其他离子。质子交换膜是氢燃料电池的核心基础材料之 一，其性能的优劣直接决定着电池的性能和使用寿命。为实现氢燃料电池的高效、稳定工作，要求质子交换膜具有高质子电导率、良好的热稳定性和 化学稳定性、高机械强度以及耐久性。质子交换膜主要分为全氟磺酸质子膜、部分氟化聚合物质子膜和非氟化聚合物质子膜三类。全氟磺酸(PFSA)质 子交换膜是一种固体聚合物电解质，具有优良的耐热性能、力学性能、电化学性能以及化学稳定性能，可在强酸、强碱、强氧化剂介质等苛刻条件下
使用，不仅被用作质子交换膜燃料电池的关键组件，还广泛应用于钒电池、水电解制氢、电化学合成、气体分离及电化学传感器等领域，在各种有赖 于阳离子选择性传导的电化学电池中作为固体电解质隔膜。PFSA质子膜技术成熟、性能优良，是目前应用最广泛的质子交换膜体系。
◆ 全氟磺酸质子交换膜最早由杜邦公司于20世纪70年代开发并实现商业化生产 (Nafion系列)，美国陶氏化学的Xus-B204、比利时苏威公司的Aquivion系 列、日本旭化成的Aciplex系列、日本旭硝子的Flemion系列以及我国山东东岳集团的DF系列均以PFSA作为基材。
| 表：质子交换膜对比 | 图：全氟磺酸质子交换膜 | |||
| 类别 | 结构 | 优点 | 缺点 | |
| 全氟磺酸质子膜 | 氟化主链；侧链上 存在磺酸基。 | 质子电导率高; 在燃料电池条件下具有 | 价格高：在高温、无水条件下，性能 | |
| 优异的化学和物理稳定性; 燃料电池条 | ||||
| 显著下降。 | ||||
| 件下的高耐久性 (超 过60000h) 。 | ||||
| 部分氟化聚合物质子膜氟碳基碳氢化合物 或芳香侧链。 | 价格低廉; 侧链结构中的质子交换基团 | 寿命短、 稳定性差; 常温下性能不 | ||
| 的接枝可以提高质子电导率。 | 及全氟磺酸质子膜。 | |||
| 非氟化聚合物质子膜 烃基，通常带有质 子导电基团。 | 机械强度高; 价格低廉。 | 化学和热稳定性差; 质子电导率低。 | ||
| 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：东岳集团官网、国信证券经济研究所整理 | |||
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| 全氟磺酸质子交换膜的制备——单体的制备 |
◆ 全氟磺酸质子交换膜（PFSIEM）由全氟磺酸树脂(PFAR)经加工制得 。
◆ PFAR生产所需的单体为四氟乙烯（TFE）和含磺酰氟官能团的全氟烷基乙烯基醚，后者的代表物为 PSVE，二者经共聚反应制得PFSIEM。生 产出符合聚合反应要求的单体是制备 PFAR的基本前提。
◆ TFE的制备：原料二氟一氯甲烷（HCFC-22）与去离子水进入反应器在高温下进行裂解，反应器经冷却产生副产盐酸，物料气再经过中和、干 燥、压缩后进入脱气精馏系统，经过提纯后采出产品TFE。
◆ PSVE的制备：一般通过 TFE与三氧化硫发生成环反应制备 β-乙磺酸内酯，再开环制备氟磺酰基二氟乙酰氟，在严格无水、惰性气体保护、非质 子溶剂、碱金属氟化物( 通常为氟化铯或氟化钾) 作用下与环氧六氟丙烷反应，生成一系列加成产物，通过常压蒸馏分离出n = 2 的目标产物酰基 磺酰氟，酰基磺酰氟在惰性气体保护、碳酸钠存在的高温条件下发生脱羧反应得到 PSVE。
◆ 以 PSVE 为代表的全氟烷基乙烯基醚反应条件苛刻，大规模生产难度较大，后聚合反应对产品稳定性要求很高，代表了化学工业的较高水平，
这也是行业技术壁垒的重要来源之一。
| 图：TFE工业制备工艺 | 图：PSVE制备工艺 |
资料来源：永和股份招股说明书、国信证券经济研究所整理 | 资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理 |
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| 全氟磺酸质子交换膜的制备——单体的聚合 |
◆ TFE和PSVE还需要经过共聚反应才能制得PFAR。共聚反应通常有本体聚合、溶液聚合和乳液聚合3 种方式，其中本体聚合、溶液聚合
应用于生产较多。
◆ 本体聚合：DuPont 公司采用本体聚合方式生产PFAR。其反应特点是将一定量的PSVE、引发剂置于高压反应釜中，再分批压入一定量 的TFE，升温反应一定时间后得到聚合物PFSR，PFSR制备完成后，经水解转型、酸化得到相应的PFAR。
◆ 溶液聚合：先将PSVE、溶剂和引发剂置于高压反应釜中，再压入一定量的 TFE( 一次性压入或分批压入) ，升温反应一定时间后得到聚 合物 PFSR。反应结束后通过蒸馏方式除去溶剂、未反应PSVE等组分，再通过溶解沉淀法得到聚合物固体。
◆ 乳液聚合：将水、分散剂、PSVE、引发剂、缓冲剂、溶剂等加入反应釜中，将反应釜内空气抽除，充入TFE，高速搅拌制成乳液，升 温开始反应。随着反应进行，TFE 压力不断降低，需要充入TFE维持压力，某些反应还需补充引发剂。反应结束后，降温、破乳、水洗
烘干后即得到聚合物产物。
| 图：TFE工业制备工艺 | 优点 | 缺点 |
| 本体聚合 | 聚合产物的离子交换容量较高 | 反应过程中传热能力较差，通常不作为生产PFAR的主要 |
| 方法。 | ||
| 溶液聚合 | 反应温度和压力适中、暴聚风险低，是目前PFAR生产和研究的重 | 溶剂要求高，反应过程中需不断补充TFE以维持压力 |
| 点。 | ||
| 乳液聚合 | 无需有机溶剂、环保性好、聚合物产物后处理简便且性状均一稳 | 需水量较大、反应物占比较小、效率较低 |
| 定 |
资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理
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全氟磺酸质子交换膜的制备——薄膜加工 ◆ PFAR制备后得到的为颗粒状产物，可直接或经后处理提高比表面积后应用于催化领域。全氟磺酸质子交换膜加工工艺较为复杂，基于 PFSR（PFAR前体）的熔融挤出法和基于PFAR的溶液流延法是最常用的两种制膜方式。膜加工工艺的技术要求较高，对企业的技术实 |
力、设备水平、工艺环境提出了较高要求，可以在该环节打造技术壁垒。
◆ 熔融挤出法具有工艺简单、加工方便、可连续化工业生产等优点，并且成膜过程不使用溶剂，因而不会对环境造成危害，是目前最为普 遍、工业化最成熟的加工方法；但同时也存在成膜后还需进行膜水解转型，后处理较为复杂的问题。
◆ 溶液流延法以PFAR为原料，规避了成膜后的转型问题，但由于该方法是在模具中浇筑成型后挥干溶剂制膜，在揭膜和连续化生产上具 有较大不足。
◆ 除上述两种方法外，薄膜加工中还有卷材涂布法、钢带流延法等新方法。这两种方法在一定程度解决了熔融挤出法和溶液流延法制备 PFSIEM的缺陷，具有一定的发展前景。
| 图：全氟磺酸质子交换膜加工工艺 |
资料来源：CNKI、国信证券经济研究所整理
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| 质子交换膜——行业壁垒较高，国内尚处于起步阶段 |
◆ 技术壁垒：制备质子交换膜用的全氟磺酸树脂，需要考虑基醚单体的选择、全氟提纯工艺、在合成的过程中对分子量的筛选和分布等都
多种因素。其中，还需要过硬的技术人员和持续的资金投入才能批量稳定的生产出合格产品。
◆ 资金壁垒：量产全氟磺酸树脂材料，只有具备实力的大型氟化工企业才能做到。构成全氟磺酸树脂的四氟乙烯是高危化学品，不能运输，
只在生产这种气体的厂房进行制造。而且质子交换膜的生产过程需要无尘、无水环境，对企业车间要求很高。
◆ 市场壁垒：质子交换膜做成后，还需和汽车企业结合起来做试验评价，例如东岳集团在推出DF260产品后便与奔驰、福特等公司开展了 合作测试，只有通过了各项严格的性能测试才能被电动汽车企业采用。目前，全球通过燃料电池膜成功突破6000小时寿命加速测试的
只有山东东岳和美国戈尔。
◆ 现阶段世界上最大的质子交换膜供应商戈尔量产的产品能做到8微米。从产品来看，戈尔增强型质子交换膜每年出货量达几十万平米，且逐年递增中。目前公司出货量较多的是18μm、15μm的质子交换膜。在超薄膜应用提速的形势下，戈尔8μm超薄膜也得到客户的好评。虽然超薄膜技术已经远远领先于同行，但戈尔实验室里已经储备了5μm乃至更薄膜的技术能力，正等待合适的产业化时机。
◆ 东岳氢能作为东岳集团的质子交换膜产业化公司，开展相关研究已有18年，公司具有完整的全氟磺酸树脂产业链，是继戈尔、科慕两家 外国企业之后国内市场占比最大的企业，目前实现量产并批量供货，具有规模化供应能力，公司150万平米质子交换膜生产线一期工程 投产。东岳代表产品DF260膜技术已经成熟并已定型量产，东岳DF260膜厚度做到15μm，在OCV情况下，耐久性大于600小时；膜运 行时间超过6000小时；在干湿循环和机械稳定性方面，循环次数都超过2万次，可以基本满足燃料电池汽车设计要求。
| 图：质子交换膜标准及要求 | ||
| 技术参数 | 燃料电池车辆设计要求 | 东岳DF260 |
| 化学稳定性：OCD时长（h） | >600 | >620 |
| 水和稳定性：RH循环（次数） >20000 | >21000 | |
| 等效车辆运行时间（h） | 60000 | 6000 |
资料来源：东岳集团官网、国信证券经济研究所整理
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| 国外企业长期垄断质子交换膜市场 |
◆ 质子交换膜由于制备工艺复杂，长期被杜邦、戈尔、旭硝子等美国和日本少数厂家垄断。杜邦是全球最早开发并销售质子交换膜 的企业，早在1962年就开发出性能优良的全氟磺酸型质子交换膜，即Nafion系列产品，截至目前Nafion膜也是全球使用最广泛的。
科慕化学2015年7月完成与杜邦公司的拆分公司，成为一家独立运营的上市公司。其继承杜邦公司质子交换膜产品，并在车载质子 膜发力。
◆ 美国戈尔具有超过25年的增强型质子膜的开发和制造经验，公司更专注于燃料电池膜的研发，其开发的SELECT系列增强型质子膜 凭借超薄、耐用、高功率密度的特性，占据全球主要燃料电池市场。
◆ 在1980到2000的20年间，日本的氯工程德山曹达公司，美国的西方技术公司奥林公司、英国的ICI公司、德国的赫斯特一伍德公司、意大利的迪诺拉公司等15家企业先后掌握质子交换膜技术，极大地推动了离子膜法制碱工业的发展。
| 表：全球主要质子交换膜厂商及其产品 | |||
| 企业 | 产品 | 地区 | 备注 |
| 戈尔（Gore） | GORE-SELECT质子交换膜 | 美国 | 改性全氟磺酸膜，技术处于全球领先地位，在车载燃料 |
| 电池领域占据主要市场份额 | |||
化学稳定性强、机械强度高、在高湿度下导电率高、低
| 科慕化学（杜邦） | Nafion系列膜 | 美国 | 温下电流密度大、质子传导电阻小、目前氯碱市场具有 |
优势
| 陶氏化学 | Nus-B20姆膜 | 美国 | 因含氟侧链短，合成难度大且价格高，现已停产 |
| 旭化成 | AciPlexÀ膜 | 日本 | 具有较长支链，性能与Nafion膜相当 |
| AsahiGlass | FlemionÀ膜 | 日本 | 具有较长支链，性能与Nafion膜相当 |
| ChforineEngineers | CÀ膜 | 日本 | |
| 巴拉德 | BAMÀ型膜 | 加拿大 | |
| 巴斯夫 | 高温质子交换膜 | 德国 | |
| 索尔维 | solvay系列膜 | 比利时 |
资料来源：各公司官网、国信证券经济研究所整理
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| 国产质子交换膜发展提速，国产化率有望持续提升 |
◆ 从市场应用来看，随着燃料电池的国产化率正在向100%的目标靠近，以武汉绿动氢能能源技术有限公司（下称“武汉绿动”）、东岳未来氢
能为优秀代表的产品市场应用在快速扩大。
◆ 从技术来看，质子交换膜薄型化是趋势，有利于减少燃料电池的体积，提升功率密度和性能。目前世界上最大的质子交换膜供应商戈尔量
产的产品能做到8微米及以下，国产质子交换膜与之相比还有一定差距，但也正在向薄型化方向快速进阶，同时可靠性和稳定性在提升。
◆ 从拟新建产能来看，当前多家国内企业的产能在不断扩建中，这让国产质子交换膜拥有显著的就近规模化供应优势，以及明显的价格优势。
但需要注意的是，虽然当前已经有不少国内企业已经或计划投产质子交换膜，但目前产能利用率较低，产量规模比较小，产品主要用于下
游厂家试验；而且生产的质子交换膜多用于氯碱行业，能满足氢燃料电池使用要求的主要有东岳集团和武汉绿动两家公司：
- 据公司公告，目前东岳集团未来氢能150万m²质子交换膜生产线一期工程已于2020年11月正式投产。已经累计装车超300台，在氢能重
卡、公交等领域开启示范运营。该公司是唯一一家同时进入五大燃料电池汽车示范城市群的企业，未来将在推动我国氢能产业的发展做
出更大贡献。 - 2021年12月，国家电投子公司武汉绿动氢能能源技术有限公司年产30万m²质子交换膜生产线正式投产，产品在质子电导率、气体渗透率、
机械强度等方面均相当或优于国内外同类竞品，但价格只有竞品的一半。目前公司质子交换膜市场反馈良好，已联合国内20多家头部企
业完成产品的测试和试用，并实现装堆应用，后续有望逐步扩大市场份额。
| 表：国内氢燃料电池级质子交换膜产能（截至2022年3月） | ||
| 公司 | 产能 | 投产时间 |
| 东岳集团 | 150万m² | 2020年11月 |
| 武汉绿动 | 30万m² | 2021年12月 |
| 合计 | 180万m² | |
资料来源：公司公告、公司官网、国信证券经济研究所整理
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| 国产质子交换膜发展提速，国产化率有望持续提升 |
◆ 浙江汉丞、科润新材料等企业也实现了质子交换膜的小批量供货。其中浙江汉丞已开发出10-12微米 的质子交换膜产品，年产30万m²的质子交换膜生产线已经建成，未来还将扩建至100万m²；科润新 材料在2021年10月初与联泓集团达成B轮亿元级的战略投资协议，顺利完成B轮战略融资，目前正在
| 加强新产品的研发和市场推广工作，并规划在未来五年形成500万m²质子交换膜产能。2021年，通 | 表：国内拟新建质子交换膜产能 | |
| 用氢能“年产10万平米全国首条短支链全氟磺酸质子交换膜产线”也已经建成。 | 公司 | 拟新建产能 |
| ◆ 其他国内企业也在加快推进质子交换膜研发、生产进度，比如泛亚微透、东材科技等。2022年1月4 | 科润新材料 | 500万m² |
| 日，泛亚微透发布公告，公司拟与21家机构及个人共同发起设立合资公司“江苏源氢新能源科技股 | 泛亚微透 | 150万m² |
| 份有限公司”，投资建设ePTFE功能膜和氢燃料电池工程技术研究院，以及 150万m²氢质子交换膜 | 东材科技 | 50万m² |
| 产业化项目。2021年9月7日，东材科技发布公告，拟通过全资子公司广州艾蒙特新材料科技有限公 50m² | 浙江汉丞 | 30万m² |
| 司投资建设“年产万质子交换膜项目”，致力于电解水制氢、燃料电池等领域用质子交换膜的 研发和制造。 | 全柴动力 | 2万m² |
| 合计 | 732万m² | |
| ◆ 2020年12月，全柴动力发布定增预告，募投项目中包含拟投资1.36亿元的氢燃料电池智能制造建设 项目，项目投入使用后将形成质子交换膜、膜电极各2万m2/年、燃料电池动力系统产能2000台套/年 | 资料来源：公司公告、公司官网、国信证券经济研究所整理 | |
的生产能力，项目建设期为3年。2021年8月，全柴动力已完成本次定增。
◆ 目前，国内东岳集团、巨化股份在质子交换树脂制备技术和工程化方面、东岳和科润在复合质子交
换膜工程化方面均取得了很大的成就，相较于燃料电池其他关键材料而言，质子交换膜的国内外差
距不算大。后续发展方向是开发多品类产品以满足各种燃料电池对膜的细分需求、提高出货量，获
取下游应用反馈并对制造技术及时进行改进。
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| 需求端：质子交换膜下游市场概况 | |
| 需求端：碳中和背景下，氢燃料电池迎来进一步发展 ➢ 燃料电池和电解水制氢属于氢能发展利用计划中的两个关键部分，质子交换膜不仅防止电池阴阳极接触，避免两极燃料直接反应，确 | |
保能源利用率， 传输氢离子，高质子电导率的PEM是电池效率的保证。氯碱工业目前所用到的生产工艺几乎都是离子膜法，质子交
换膜是关键部件；全钒液流电池储能系统，液流电池储能将在储能系统中的比例升高，质子交换膜为最关键的材料，起到传导离子
（质子），分隔电解液，形成电流通路的作用，是必不可少的组件，其性能优劣将直接影响系统运行功效。
➢ 质子交换膜燃料电池（PEMFC）是最为常用的燃料电池形式。燃料电池分为低温燃料电池、中温燃料电池以及高温燃料电池，其中 质子交换膜燃料电池属于中温燃料电池，其具有体积小、工作效率高、启动迅速、寿命长与电流大等优点。据 E4tech 统计分析，PEMFC 在燃料电池类型的出货量中占据主导地位，无论是台套数(目前每年超过 44,000台套)还是兆瓦出货量(目前超过 1000MW)，过去 5 年来均保持高速的增长。从世界地区分布来看，亚洲是燃料电池出货量最大的区域，大部分燃料电池都装载于交通运输工具
上。
➢ 氯碱工业普遍采用的工艺是离子膜法。氯碱工业生产主要有三种方法：隔膜法、离子膜法与水银电解法。水银电解法因为用到大量的
水银已经被淘汰，而离子膜法相较于隔膜法来说耗电低、液碱浓度高、生产自动化程度高、环境污染少等优点，是氯碱工业的发展方
向。早期离子膜价格昂贵，但是在离子膜国产化技术成熟的背景下，离子膜法在氯碱工业中逐渐推广。目前离子膜法烧碱是世界氯碱
工业普遍采用的工艺，采用离子膜法生产烧碱的吨综合能耗比隔膜法烧碱低 1/3，根据《“十四五”我国氯碱化工转型升级发展途径 研究》（蔡杰）的数据，我国目前离子膜法工艺使用率接近 100%。
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| 需求端：氢燃料电池汽车行业发展持续推动质子交换膜需求 | ||||||||
| ◆ 未来锂电与燃料电池不会是替代关系，而是互补关系。锂电池更适合乘用车 | 图：锂电池汽车和燃料电池汽车对比情况 | |||||||
| 领域，燃料电池系统适合有重载、长续航要求的商用车。氢燃料电池目前成 | 发布时间 | 政策名称 | 政策内容 | |||||
| 2015 | 《关于16-20年新能源汽车推广 | 2017-2020年除燃料电池汽车外其他车型 补助标准适当退坡，其中2017-2018年补 助标准在2016年基础上下降20%,2019-2020年补助标准在2016年基础上下降 40% | ||||||
| 本达不到民用可接受的水平，国内技术成熟度有很大的提升空间。 | ||||||||
| ◆ 燃料电池汽车是新能源汽车的三大发展方向（混合动力，纯电动，燃料电池） | 应用财政支持政策的通知》 | |||||||
| 之一，一直备受中央和地方政策扶持。 | 燃料电池汽车 | 2016 | 《能源技术革命创新行动计划 | 发展氢能和燃料电池技术创新、先进储能 | ||||
| 技术创新等提出在先进燃料电池、燃料电 | ||||||||
| 2016-2030》、《能源技术革 | ||||||||
| 图：锂电池汽车和燃料电池汽车对比情况 | ||||||||
| 池分布式发电、氢的制取储运及加氢占等 | ||||||||
| 命重点创新行动路线图》 | ||||||||
| 方面开展研发。 | ||||||||
| 对比内容 | 锂电池汽车 | |||||||
| 充电使用现有的电网，输送便捷， | 采用传统制氢方法其成本和汽油相当，若采 | 集中攻关新型高效电池储能、氢能和燃料 | ||||||
| 成本 | 成本较低，但当直接充电车辆较多 | 用水解、生物等制备氢气则成本较高。另外 | 2017 | 《能源发展“十三五”规划》 | 电池。加大资金、政策扶持力度，重点在 | |||
| 时对电网冲击较大，考验电网耐用 | 储运、加氢成本均较高,需重新构建配套设 | |||||||
| 大规模储能、柔性直流输电、制氢等领域。 | ||||||||
| 程度,仍有未知成本 | 备 | |||||||
| 燃料电池汽车补贴力度保持不变，燃料电 | ||||||||
| 环保 | 放电产物为锂氧化物或碱，不会排 | 排放物为水，对环境没有污染，最终废料回 | 2018 | 《关于调整完善新能源汽车推 | ||||
| 池乘用车按燃料电池系统的额定功率进行 | ||||||||
| 放到环境中，但最终废料污染大、 | ||||||||
| 收比例高，对环境污染不大 | 广应用财政补贴政策的通知》 | 补贴，燃料电池客车和专用车采用定额补 | ||||||
| 处理成本高 | ||||||||
| 贴方式。 | ||||||||
| 产业发展 技术相对成熟，制造产业链完整，正处在规模效应的扩大阶段 | 技术含量高，制造难度大，处于产业化初期, 有待进一步完善 | 2019 | 《绿色产业指导目录(2019 版)》、《2019年新能源汽车标 | |||||
| 燃料电池装备制造、氢能利用设施建设和 | ||||||||
| 运营被列入清洁能源产业。加快燃料电池 | ||||||||
| 仍有较大进步空间，提高能量密度、 | ||||||||
| 电动汽车、车载氢系统的标准建设，完成 | ||||||||
| 技术 | 循环次数等，但理论能量密度明显 | 能量密度高，在能量转化效率、去铂催化剂、 | 准化工作要点》 | |||||
| 燃料电池电动汽车安全标的技术审核 | ||||||||
| 弱于燃料电池，大量的电池组和考 | 运输技术更新等都在快速发展。 | |||||||
| 验BMS技术 | 加氢快、启动慢、加速慢、需要附带启动蓄 | 2020 | 《关于加快建立绿色生产和消 | 2021年将完成研究制定氢能、海洋能等 | ||||
| 便捷性 | 充电时间较长、车启动快、加速快 | 费法规政策体系的意见》 | 新能源发展的标准规范和支持政策。 | |||||
| 电池 | 2020 | 《关于调整完善新能源汽车补 | 争取通过4年时间建立氢能和燃料电池汽 | |||||
| 适用地域 温度相对较高的地区，寒冷环境启 动比较困难 | 对气温没有明确要求，可应用于较寒冷的天 | 车产业链，关键核心技术取得突破，形成 | ||||||
| 贴政策的通知》 | ||||||||
| 气(气温高于零下三十摄氏度) | 布局合理、协同发展的良好局面。 | |||||||
| 资料来源：CNKI， 国信证券经济研究所整理 | 资料来源：各部委官网， 国信证券经济研究所整理 | |||||||
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需求端：氢燃料电池汽车行业发展持续推动质子交换膜需求 ◆ 产销量情况：随着“双碳政策推进”，我国氢能源车产量销量增长迅速。2016-2019年产量 图：2017-2021年中国加氢站数量及增长率 CAGR达到65%。2020受疫情影响略有滑坡，2021年销量达1586辆，同比2020年增长 35%左右，近五年整体呈产销量上升趋势。从2022年前两个月氢能源汽车产销量而言，根 250 218 180% 据中汽协分别达到了355辆和370辆，行业或将迎来爆发期。200 160% 140% | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ◆ 产品结构：与海外专注于氢燃料电池乘用车的量产不同的是，我国将研发和推广重点放在 商用车上。2020年，我国燃料电池汽车销量中，全为商用车。其中，客车销量占比达98%（销量1154辆），货车销量占比为2%（销量为28量）。 | 150 | 118 | 2021 | 120% | ||||||||||||||||||||||||||
| 100% | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 100 | 80% | |||||||||||||||||||||||||||||
| 60% | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ◆ 长期以来我国燃料电池汽车一直受限于运输和储存等限制，行业整体发展有限。加氢站作 | 50 | 10 | 26 | 51 | ||||||||||||||||||||||||||
| 40% | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 为给燃料电池汽车提供氢气的基础设施，随着燃料电池汽车保有量的不断增加以及中石化 | 20% | |||||||||||||||||||||||||||||
| 、中石油等能源央企的入局持续加速，国内加氢站数量明显增加。根据数据显示，2020年 中国加氢站数量上升至118座，其中，已投入运营101座，待运营17座。截止2021年底，我国加氢站已建成218座。整体来看。我国加氢站数量增长增速较快，是燃料电池汽车发 | 2020 | 0% | ||||||||||||||||||||||||||||
| 0 | 2017 | 2018 | 2019 | |||||||||||||||||||||||||||
| 加氢站数量 | 增长率 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 资料来源：中汽协， 国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 展的关键因素。 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 图：2016-2022年中国燃料电池汽车产销情况 | 图：2020年中国氢能源汽车销量结构占比情况 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 3000 | 2833 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 需求端：燃料电池将为质子交换膜带来巨大市场增量 |
◆ 国内需求方面，据中国氢能联盟在《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2019》中统计预测，2019年全国燃料电池车产量在2000辆左 右，燃料电池系统产能为1万套/年；预计到2025、2035和2050年，全国燃料电池车年产量将达5万、130万和500万辆；燃料电池系 统产能也将分别达6万、150万和550万套。
◆ 按照华经情报网数据，燃料电池中电堆成本占总成本的约67%，而质子交换膜占电堆成本的约7%，即质子交换膜占燃料电池总成本 的约4.69%。假设每套燃料电池功率为100kW，则可计算出燃料电池用质子交换膜市场在2025年、2035年和2050年将分别达到 11.26亿、56.28亿、77.39亿，市场空间极为广阔。
| 表1：燃料电池和燃料电池车产能预期规模 | 2019 | 近期目标 | 中期目标 | 远期目标 |
| （2020-2025） | （2026-2035） | （2035-2050） | ||
| 氢能源比例 | 2.7% | 4% | 5.9% | 10% |
| 产业产值（亿元） | 3000 | 10000 | 50000 | 120000 |
| 加氢站（座） | 23 | 200 | 1500 | 10000 |
| 燃料电动车（万辆） | 0.2 | 5 | 130 | 500 |
| 燃料电池系统（万套） | 1 | 6 | 150 | 550 |
| 燃料电池系统成本（元/KW） | > 8000 | 4000 | 800 | 300 |
资料来源：中国氢能联盟，国信证券经济研究所整理
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| 目录 | ||
| 7 | 生物质能：生物柴油行业 | |
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| 生物柴油是低碳环保的绿色能源 | ||
| ◆ 生物燃料（Biofuel）主要包括燃料乙醇、生物柴油、航空生物 | 表：生物燃料分类及用量 | |
| 燃料等，年均复合增速4.1%。 ◆ 生 物 柴 油 根 据 结 构 分 为 脂 肪 酸 甲 酯 ( FA M E ) 、 氢 化 油 (HVO/HEFA)，狭义上生物柴油指脂肪酸甲酯/乙酯，其根据原 料来源分为豆油甲酯(SME)、棕榈油甲酯(PME)、菜籽油甲酯 (RME)、废弃食用油甲酯(UCOME)、微生物制脂肪酸甲酯等。 ◆ 生物柴油主产地有美国、欧盟、巴西、阿根廷、印度尼西亚等。 | ||
资料来源：REN21，国信证券经济研究所整理
| 表：生物柴油分类（按原料） | ||||
| 原料来源 | 产地 | 优点 | 缺点 | |
| 菜籽油(RME) | 欧洲 | 油脂含量较高，种子收获、贮藏、运 | 受可耕地面积影响，中国种植量有限 | |
| 植物油 | 大豆油(SME) | 美国、阿根廷、巴西 | 输和加工程序简便；木本油料植物可 | |
| ；木本油料植物油脂含量偏低，收获 | ||||
| 在荒山种植、有绿化环境、改良生态 | ||||
| 棕榈油(PME) | 印度尼西亚、马来西亚、泰国 | 、存储成本高、采收难度大 | ||
| 的效果 | ||||
| 动物油 | 欧洲、中国 | 不受可耕地面积的影响，其原料充沛 | 相较植物油杂质较多，来源分散，收 | |
| 且价格更为低廉，来源广泛、产量巨 | ||||
| 集需要大量的人力物力 | ||||
| 废油脂 | 欧洲、中国 | 大 | ||
| 油脂中各类杂质较多，预处理工艺复 | ||||
| 来源广泛，储量巨大，可以有效解决 | ||||
| 地沟油(UCO) | ||||
| 杂；来源分散，收集需要大量人力物 | ||||
| 中国废油污染的问题 | ||||
| 力 | ||||
| 微生物油脂 | 欧洲、美国 | 原料供应充足，且不占据耕地和淡水 | 微生物种类众多，差异较大，研究难 | |
| 资源，可规模化管理和生产；产品附 | ||||
| 度较大，产油成本较大 | ||||
| 加值高 | ||||
资料来源：CNKI，国信证券经济研究所整理
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| 全球生物柴油需求高速增长 | |||||
| ◆ 2020年全球生物柴油产量4290万吨，同比增长2.8%。 | 图：2006-2020年全球生物柴油产量 | ||||
| ◆ 从产地上看，欧盟是全球最大生物柴油产区，产量占比约 | 5000 | 产量（万吨） | 增速 | 4290 | 50% |
| 4000 | 40% | ||||
| 30%，印度尼西亚是全球最大生产国，产量占比约19%。 | 3000 | 30% | |||
| ◆ 从原料结构来看，棕榈油是生物柴油最大原料来源，占比约 | 2000 | 20% | |||
| 39%，豆油、菜籽油占比分别为25%、15%，废弃油脂制生 | 1000 | 10% | |||
| 0% | |||||
| 物柴油只占10%。 | |||||
| 0 | -10% | ||||
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
资料来源：USDA，国信证券经济研究所整理
| 图：2020年全球生物柴油产地结构 | 图：2020年全球生物柴油原料结构 |
10%
| 19.3% | 印度尼西亚 | 10% | 1% | ||||
| 34.2% | 棕榈油 | ||||||
| 巴西 | 39% | ||||||
| 豆油 | |||||||
| 美国 | |||||||
| 菜籽油 | |||||||
| 德国 | |||||||
| 14.4% | 15% | 废弃油脂 | |||||
| 法国 | |||||||
| 葵花油 | |||||||
| 阿根廷 | 其他 |
其他
| 6.1% | 9.8% | 25% | |
| 6.8% | 9.3% | ||
| 资料来源：USDA，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：USDA，国信证券经济研究所整理 | ||
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| 欧洲是生物柴油最主要消费区域 |
◆ 我们预计2021年全球生物柴油需求量约4000万吨，近10年全球需求复合增速达10%，2030年需求有望达到8000万吨。生物柴油消费 地区主要集中在欧洲、美洲、东南亚等地区，欧洲地区生物柴油消费量占比全球总消费量的47%。
◆ 欧盟要求2030年生物燃料在交通领域掺混比例达到14%，而据USDA测算当前掺混比例仅8.1%，我们测算2021年欧洲市场生物柴油 需求量约1700万吨，2030年达到3557万吨。由于减排政策上的保证，欧洲生物柴油供应缺口有望逐步放大，带动生物柴油进口需求
提升。
◆ 美国要求2030年生物燃料在交通领域掺混比例达到15%，2050年混掺比例达到30%；印度尼西亚正在实施生物柴油B30政策，2022 年有望推行B40计划；马来西亚正在实施生物柴油B10加护，2022年将推行B20计划。
| 图：全球生物柴油消费地区分布 | 表：欧盟生物柴油分类及减排标准 | ||||
| 1.0% | 生物柴油种类（按原料列示） | 温室气体减排参考值 | |||
| 18.0% | 16.0% | ||||
| 欧洲地区 | 菜籽油 | 38% | |||
| 大豆油 | 31% | ||||
| 南美地区 | |||||
| 47.0% | 亚洲及大洋洲地区 | 向日葵油 | 51% | ||
| 北美地区 | 棕榈油（未指定工艺） | 19% | |||
| 其他地区 | |||||
| 棕榈油（油厂甲烷捕获工艺） | 56% | ||||
| 标准比例要求 | 60% | ||||
| 非动植物生物柴油 | 83% | ||||
| 18.0% | |||||
| 资料来源：USDA，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：《RED》，国信证券经济研究所整理 65 | ||||
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| 废油脂生物柴油未来在欧洲发展前景广阔 | ||||||||||||||||||||||||||||
| ◆ 我们预计2021年欧盟28国生物柴油需求量约1650万吨，同比增 | 图：2012-2021年欧洲生物柴油原料构成 | |||||||||||||||||||||||||||
| 长约3%。由于欧盟菜籽产量较高，菜籽油占原料总量的39%。 | 100% | |||||||||||||||||||||||||||
| 我国生物柴油主要出口欧洲，价格上涨盈利能力大幅提升 | |||||||||||||||||||||||||||
| ◆ 我国生物柴油主要采用废油脂作为原材料，2021年我国生物柴油产量 | 表：国内主要生物柴油生产企业 | ||||||||||||||||||||||||||
| 约150万吨，同比增长16.8%，出口130万吨，同比增长45.0%，我国生 | 企业 | 有效产能 | 在建产能 | ||||||||||||||||||||||||
| 物柴油几乎全部出口欧洲。 | 卓越新能 | 38 | 10+10+20 | ||||||||||||||||||||||||
| 河北金谷 | 25 | ||||||||||||||||||||||||||
| ◆ 受到原油价格上涨、欧洲菜籽油产量下滑、生物柴油需求高增等因素作 | 碧美能源 | 10 | 20 | ||||||||||||||||||||||||
| 嘉澳环保 | 10 | ||||||||||||||||||||||||||
| 用，2021年以来国内生物柴油价格由7000元/吨上涨至10500元/吨，年 | |||||||||||||||||||||||||||
| 唐山金海 | 6 | ||||||||||||||||||||||||||
| 均价8900元/吨，同比上涨35.2%；出口均价由1050美元/吨上涨至1572 | 河北隆海 | 6 | |||||||||||||||||||||||||
| 山东丰汇 | 6 | ||||||||||||||||||||||||||
| 美元/吨，年均价1340美元/吨，同比增长29.0%。根据卓创资讯数据， | |||||||||||||||||||||||||||
| 荆州大地 | 5 | ||||||||||||||||||||||||||
| 今年下半年生柴平均利润972元/吨，同比增长101.7%，环比增长 | 上海中器 | 3.6 | |||||||||||||||||||||||||
| 143.3%，目前单吨利润在1200元/吨左右。 | 资料来源：公司公告。USDA、国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||||||||||||||||
| 图：我国生物柴油产量、出口量 | 图：我国生物柴油出口价格 | 图：我国生物柴油月度利润（元/吨） | |||||||||||||||||||||||||
| 产量（万吨） | 出口量（万吨） | 2,000 | 中国生物柴油月度出口均价（美元/吨） | 1,400 | 中国生物柴油月度利润（元/吨） | ||||||||||||||||||||||
| 160 | 1,500 | 1,200 | |||||||||||||||||||||||||
| 140 | |||||||||||||||||||||||||||
| 1,000 | |||||||||||||||||||||||||||
| 120 | 1,000 | ||||||||||||||||||||||||||
| 800 | |||||||||||||||||||||||||||
| 100 | |||||||||||||||||||||||||||
| 80 | 600 | ||||||||||||||||||||||||||
| 60 | 500 | 400 | |||||||||||||||||||||||||
| 40 | |||||||||||||||||||||||||||
| 20 | 200 | ||||||||||||||||||||||||||
| 0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 | 19/9 19/12 20/3 20/6 20/9 20/12 21/3 21/6 21/9 21/12 | 18/1 18/7 19/1 19/7 20/1 20/7 21/1 21/7 22/1 | |||||||||||||||||||||||||
| 资料来源：卓创资讯、海关总署，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：海关总署，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：海关总署，国信证券经济研究所整理 | |||||||||||||||||||||||||
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风险提示：
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相关行业新增产能进度高于预期；
原材料市场波动剧烈；
下游需求不及预期等。
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| 国信证券投资评级 | ||
| 类别 | 级别 | 定义 |
| 股票投资评级 | 买入 | 预计6个月内，股价表现优于市场指数20%以上 |
| 增持 | 预计6个月内，股价表现优于市场指数10%-20%之间 | |
| 中性 | 预计6个月内，股价表现介于市场指数±10%之间 | |
| 卖出 | 预计6个月内，股价表现弱于市场指数10%以上 | |
| 行业投资评级 | 超配 | 预计6个月内，行业指数表现优于市场指数10%以上 |
| 中性 | 预计6个月内，行业指数表现介于市场指数±10%之间 | |
| 低配 | 预计6个月内，行业指数表现弱于市场指数10%以上 | |
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