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基础化工:PVB 国产化风起,BIPV 带来新需求

老范说评   / 2022-04-22 10:25 发布

建筑、汽车领域 PVB 需求有望持续增长,高端品国产化提速。PVB 具备强粘附性、抗冲击性、隔绝紫外线、隔音、无毒环保等优势,目前主要用于建筑和汽车安全玻璃。PVB 在光伏封装胶膜领域有望逐渐渗透,BIPV 领域应用或率先突破。国内 PVB 迎来国产替代窗口期,看好 PVA-PVB 一体化企业竞争优势。

PVB:高性能材料品种,下游应用持续拓展

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)由聚乙烯醇(PVA)和丁醛缩合而成,是目前已工业化生产的聚乙烯醇缩醛类产品中最主要的品种。PVB 树脂与增塑剂三甘醇二异辛酸酯(3GO)或己二酸二正己酯(DHA)等经过混合、塑化、挤出、流延可得到 PVB 薄膜材料(即 PVB 中间膜或 PVB 胶片),主要用于建筑夹层玻璃、汽车前挡安全玻璃、光伏封装胶膜等领域。

因PVB 与玻璃、金属、陶瓷等具有极好的黏着性,且具备高透明度、耐候性、耐冲击性、无毒性、无腐蚀性等优异性能,PVB 膜自 1930 年代问世以来,至今一直是建筑、汽车等安全玻璃领域优良的夹层材料,且近年来 PVB 应用领域仍在拓展,高性能品类在光伏封装胶膜、防弹玻璃和航空航天材料等领域不断渗透。

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因 PVB 极强的粘附性,建筑夹层玻璃和汽车前挡玻璃在发生自爆或遇到外力破碎后,玻璃碎片仍可牢固粘附在 PVB 膜上,可极大降低玻璃碎片自高空坠落或撞击破碎等情况下的安全威胁,且 PVB 夹层自身抗冲击性能优异,其多层结构或特种 PVB 夹层玻璃能抵御子弹的穿透,具备优异的安全性能。另据长春化工 PVB 产品手册,在相同测试环境下,PVB 夹层玻璃和普通玻璃相比,紫外线隔绝能力、隔音效果等亦显著领先,PVB 夹层玻璃同时也具备隔热节能、变色调光、无毒环保等方面的优势。

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图表3: PVB 夹层玻璃紫外光隔绝效果优于普通玻璃

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据 Markets and Markets,2019 年全球 PVB 市场规模约 31 亿美元,CAGR(09-19 年)达6.7%,预计 2024 年将达到 44 亿美元(20-24 年 CAGR 约 7.3%),主要受益于亚太等新兴市场需求的提升,以及汽车高档玻璃、光伏和防护玻璃等领域的应用渗透。据 MordorIntelligence,2021 年全球 PVB 下游应用中,汽车和建筑领域占比合计接近 90%,消费市场方面,据中研网数据,2019 年亚太、欧洲和北美消费占比分别约 40%/28%/25%。国内方面,据中研网,2020 年国内 PVB 市场规模约 80 亿元,预计 25 年将达到 121 亿元左右,21-25 年 CAGR 达 9%,主要受益于建筑安全、节能要求提升,以及汽车和光伏等领域应用持续渗透下的需求增长。

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图表7: 2019 年全球 PVB 消费区域分布

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国内建筑和汽车领域 PVB 需求前景向好

建筑夹层玻璃方面,按照《建筑安全玻璃管理规定》,国内 7 层及 7 层以上建筑物外开窗,面积大于 1.5m2的窗玻璃或玻璃底边离最终装修面小于 500mm 的落地窗,幕墙,易遭受撞击、冲击而造成人体伤害的部位等需要以玻璃作为建筑材料的部分必须使用安全玻璃;国家发改委《关于促进平板玻璃工业结构调整的若干意见》则要求“不断提高自用深加工玻璃的比例,促进节能型玻璃产品、太阳能产业用玻璃等的推广应用”,在建筑行业不断发展及政策引导下,国内绿色、节能的玻璃制品应用市场有望不断扩大,而 PVB 夹层玻璃因其安全、节能、隔音、环保等方面的优势,需求有望持续增长。

据国家统计局数据,21 年国内夹层玻璃产量 1.32 亿平方米,同比+15%,17-21 年 CAGR约 8%,近年来整体保持增长态势。据皖维高新《发行股份购买资产并配套募集资金暨关联交易报告书(草案)(修订稿)》(2022 年 3 月 18 日),每平方米夹层玻璃对应 PVB 膜需求量约 1.22kg,考虑 22 年以来建筑、地产等行业相对低迷,夹层玻璃下游需求或有所放缓,由此假设 22-25 年国内夹层玻璃产量复合增速 5%,预计至 25 年建筑夹层玻璃领域对 PVB膜的需求量将达到 19.5 万吨左右,较 20 年底约增加 5.5 万吨。

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汽车玻璃领域对 PVB 膜的需求来自保有车辆的玻璃替换需求和新产车辆的安装需求。据国家统计局数据,21 年国内汽车保有量、汽车产量分别约 3.02 亿辆和 2628 万辆,同比分别增长 7.5%/3.8%。据皖维高新《发行股份购买资产并配套募集资金暨关联交易报告书(草案)(修订稿)》(2022 年 3 月 18 日),目前汽车前挡对玻璃安全性能要求更高,PVB 膜多数用在前挡玻璃领域,每辆车前挡玻璃对 PVB 膜的需求量约 1.021 吨,若按照 22-25 年汽车保有量/产量复合增速均为 4.5%,保有车辆前挡每年更换率 5%测算,至 25 年国内汽车领域对 PVB 膜的需求量约 5.9 万吨,较 20 年底增加约 2 万吨。

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PVB 在光伏封装胶膜领域有望逐渐渗透,BIPV 领域应用或率先突破

光伏组件的长期可靠性受组件封装的影响较大,理想的组件封装材料首要性能是与玻璃组件之间的粘合性,其他性能则要求抗渗水性强、耐候性好、使用寿命长、高透明性、足够的机械变形性等。目前光伏组件主要的封装材料为 EVA 胶膜和 POE 胶膜,EVA 胶膜因高透明度、低熔点、易加工等优势,使用最为广泛,但其存在抗渗水性弱、耐候性欠佳及使用寿命较短等问题,近年来 POE 胶膜(含共挤型)等性能更为优异的产品渗透率逐渐提升,据 CPIA,21 年国内透明 EVA 胶膜的使用占比已降至 52%左右,预计未来仍将继续下降,而 POE/EPE 等性能更优异的产品预计渗透率将不断提升,至 25 年有望达 25%以上。

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从光伏组件类型看,传统单玻组件在投用几年后会出现蜗牛纹、PID 衰减等问题,发电效率下降明显,双玻组件凭借更高的发电效率、可靠性、耐用性等优势,近年来使用占比逐步提升,且未来有望持续渗透,据 CPIA 预计,25 年国内双面光伏组件占比有望达 70%左右。

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PVB 中间膜作为封装材料主要用在双玻领域(传统单面组件的一侧为边框,PVB 封装以双面压合工艺为主),目前 PVB 因光伏级产品生产壁垒较高、封装成本较高等问题使用比例仍较少,但凭借其高粘结性、高抗水渗透性和高耐候性等优异性能,有望伴随双面组件应用增加而逐渐受到关注。具体来看:

1)PVB 胶膜的性能优势方面。据中节能《PVB 双玻组件及批量生产解决方案》(2017 年10 月),在相同测试条件下,PVB 组件抗水渗透性远好于 POE 和 EVA(温度 121℃、湿度100%,测试时长 192h 条件下,PVB 胶膜水渗透厚度为 0mm,而 POE、EVA 水渗透宽度分别达 10mm 和 30mm),且 PVB 膜在耐酸碱盐雾性能、耐高温性能和抗冲击性能测试等方面均显著好于 POE 和 EVA,良好的耐候性、耐极端环境性能也使得 PVB 胶膜使用寿命有望显著长于 EVA 和 POE(参考传统建筑级 PVB 胶膜,使用寿命可达 50 年及以上)。

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PVB 胶膜展现出极强抗水渗透性的原因在于:PVB 与玻璃粘合过程中,胶膜中的羟基(来自分子内的乙烯醇链段)可与玻璃中的氧原子形成牢固的氢键,使得界面上的亲水基团消失,水汽很难渗透,而 POE(或 EVA)在加工过程中通常需要使用偶联助剂,以实现胶膜和玻璃之间的连接,但偶联剂相对疏松的连接导致界面键能较低,水汽渗透会较为容易。

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2)PVB 加工设备方面。加工工艺的复杂性和设备缺乏是制约 PVB 胶膜应用于光伏封装组件领域的重要因素之一,传统 EVA、POE 胶膜一般通过层压可实现封装,而 PVB 胶膜通过传统的层压工艺较难实现其与玻璃之间的有效粘合,一般需要配合高压釜或者采用辊压/高压结合的工艺实现加工,早期国内在加工设备和流程方面一直未取得明显突破。

近年来随着下游用户对组件 PID 抗性、使用寿命、发电效率等的要求不断提升,国内部分企业开始加大对 PVB 双玻组件应用的探索,据德斯泰《光伏 PVB 胶片在双玻组件上的应用》(2017年 1 月),其自主探索的 PVB 双玻加工工艺已逐步推广应用,依托配套的辊压机和高压釜设备可实现 PVB 双玻组件的批量化加工,且效率较传统层压工艺有一定提升,公司的双玻组件在湖北汉川、江西乐平、山东临沂已分别推广 20MW 级项目应用。我们认为随着行业企业对 PVB双玻组件封装和应用投入的积累,未来加工设备和工艺的壁垒有望进一步突破。

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3)PVB 材料可得性方面。随着光伏行业的快速发展,近年来国内对 EVA、POE 的需求不断提升,而用于光伏封装领域的 EVA 粒子、POE 粒子生产壁垒也较高。据百川盈孚,21年国内 EVA 产量约 99 万吨,而表观消费量约 204 万吨,进口依存度达 55%,且光伏级产品仅斯尔邦石化、联泓新科、宁波台塑等少数几家企业能够生产,仍需大量依靠进口;POE方面,目前全球产能被陶氏化学、三井化学等国外巨头企业所垄断,据中国化工信息,2021年国内 POE 仍主要依赖进口。

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据中国化工信息,目前国内 PVB 产能约 11 万吨左右,其中建筑级产品基本可实现自给,汽车级、光伏级等产品自给率较低,但随着国内企业不断发力,包括德斯泰、忠信(清远)光伏材料等企业已开始具备光伏级 PVB 胶膜的生产能力。因此综合比较 EVA、POE 和 PVB材料(光伏级)的国产化阶段及产品性能优势来看,未来 PVB 材料加速追赶并逐步替代部分 EVA 和 POE 市场份额或仍处于较好的窗口期。

4)应用领域方面。PVB 胶膜的主要应用优势在于双玻组件领域,而我们认为结合 PVB 组件封装的工艺特点及参考其在建筑夹层玻璃领域的应用形式,其在分布式光伏领域的应用或更早打开空间。参考华泰研究于 2022 年 4 月 6 日发布的报告《建筑节能专题:薄膜 BIPV春潮涌动》,对于新型建筑,BIPV 模式有望成为未来建筑光伏的主要形式。据国家统计局数据,21 年国内集中式/分布式光伏装机分别约 200/108GW,分布式光伏占比已提升至 35%左右,而据 Becquerel Institute 数据,2018 年国内 BIPV 装机容量仅约 0.1GW,仍远低于日本、法国、意大利和北美等发达国家和地区的装机水平,国内 BIPV 发展潜力突出。

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参考华泰研究于 2021 年 11 月 7 日发布的研究报告《顶层设计落定,碳达峰目标可期》的预测,至 2025 年国内 BIPV 新增装机容量有望达到 107GW 左右。据 CPIA 数据,每 GW光伏装机量约消耗 0.1 亿平米光伏胶膜;PVB 膜的单位质量按照 1.22kg/ m2计算(参考皖维《发行股份购买资产并配套募集资金暨关联交易报告书(草案)(修订稿)》(2022 年 3月 18日)的数据);考虑短期PVB胶膜封装设备和技术仍处于迭代升级阶段,我们假设 21-23年处于应用渗透前期,分别 0.2%/0.5%/1.0%,而 24-25 年或有望迎来较快突破,渗透率略有加快,分别为 3.0%/5.0%,由此测算至 25 年光伏级 PVB 膜需求可达 6.5 万吨。

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PVB 高端品类迎来国产替代机遇,产业链一体化企业有望受益

据中国化工信息,2020 年全球 PVB 产能约 80 万吨,其中美国首诺公司年产能约 11 万吨,是全球最大的 PVB 生产企业,目前全球建筑级、汽车级和光伏级等领域高端品类的市场份额主要被美国首诺公司、日本积水化学、美国杜邦和日本可乐丽 4 家企业所垄断。海外企业凭借技术和产品性能优势,通常其 PVB 膜的售价亦高于国内企业,据中研网及皖维高新《发行股份购买资产并配套募集资金暨关联交易报告书(草案)(修订稿)》(2022 年 3 月18 日)数据,20/21 年首诺/积水化学的建筑级 PVB 膜高端品类均价达 4.5 万元/吨左右,而皖维皕盛建筑级、汽车级产品售价整体在 2-3 万元/吨,国内企业在高性能 PVB 膜领域仍有较大的技术提升和产品品质提升空间。

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据中国化工信息,20 年国内 PVB 产能约 11 万吨,但生产企业较为分散,据德斯泰招股说明书,国内多数企业仍采用回收料生产 PVB 中间膜,品质较低,整体以建筑夹层玻璃等偏中低端市场为主,同时配套 PVB 树脂和中间膜生产能力的企业亦不多。近年来,包括皖维高新(拟收购的皖维皕盛具备汽车级 PVB 膜生产能力)、德斯泰(具备汽车级、光伏级 PVB膜生产能力)、香港建滔集团等在内的国内企业通过不断改进和提升技术和工艺,在 PVB领域的市场份额逐步提升,下游需求带动下未来 PVB 的国产化程度有望进一步提高。

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从产业链配套角度,PVA 树脂是 PVB 生产所需的基础树脂材料,参考德斯泰招股说明书,其 16-18 年 PVB 生产成本中 PVA 的平均成本占比约 24%,平均单耗分别约 0.49 t/t。按照我们测算,预计至 25 年建筑夹层玻璃/汽车安全玻璃/光伏 BIPV 组件领域对 PVB 需求分别有望达到 19.5/5.9/6.5 万吨,因此按照 0.49 t/t 的 PVA 单耗计算,至 25 年国内 PVB 领域对PVA 的需求量有望达到 15.6 万吨,较 21 年底增加约 5.6 万吨。

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图表29: 德斯泰 PVB 生产主要原材料单耗情况

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参考华泰研究于 22 年 3 月 29 日发布的《PVA 尘埃落定,发力产业链下游》报告,PVA 行业经过长期竞争优化,近年来供给格局已基本稳定,国内自 2019 年开始总产能稳定在 83万吨(剔除较少参与国内市场的台湾长春集团 12 万吨装置,以及常年部分运行的上海石化化工事业部 4.6 万吨装置),存量 4 家企业(7 套装置)及各自产能亦未再发生变化。

据百川盈孚,21 年国内 PVA 消费+出口总量约 70 万吨,行业开工率已处于较高水平,考虑 PVB及其他下游(如 PVA 光学膜)领域需求带动,若未来几年 PVA 竞争格局维持当前状态,PVA 市场供给或整体偏紧,因此我们认为 PVB 企业若具备 PVA 一体化配套产能有望具备长期竞争力,而存量 PVA 企业亦有望持续受益于 PVB 等领域需求带动及行业格局优化后的 PVA 景气提升。目前国内上市企业方面,皖维高新具备 PVA-PVB 一体化配套产能;香港建韬集团和东材科技拥有 PVB 树脂和胶片产能,但两家企业尚未延伸至 PVA 领域。

重点推荐公司

皖维高新(600063 CH,买入,目标价:8.52 元)

PVA 景气良好叠加新项目放量,单季度盈利新高;需求带动及行业供给格局优化下 PVA 业链有望长周期景气;短期新项目投产将持续贡献业绩增量,高性能膜材料打开长期成长空间。我们预计公司 22-24 年 EPS 为 0.71/0.78/0.86 元,结合可比公司估值水平(22 年 Wind 一致预期平均 12 倍 PE),给予公司 22 年 12 倍 PE,目标价 8.52 元,维持“买入”评级。风险提示:下游需求持续低迷风险,新项目投产进度不达预期风险。

风险提示

PVB 在光伏领域应用渗透不及预期:

虽然 PVB 胶膜在产品性能等方面优势显著优于 EVA 和 POE 等材料,但其封装工艺和设备的研发和配套能力仍存在不确定性,若未来相关工艺和设备进展缓慢,可能导致 PVB 在光伏领域难以有效渗透。

全球经济衰退导致下游需求不及预期:

目前 PVB 的主要应用领域以建筑和汽车为主,下游整体受宏观经济影响较大。随着 21 年国内外经济逐步恢复到接近疫情前水平,22 年以来在高油价、疫情反复及高通胀等影响下,全球经济可能面临衰退风险,从而导致 PVB 市场需求增长不及预期。

PVB 中间膜高端品类技术进展不及预期:

目前国内 PVB 整体以建筑夹层玻璃等偏中低端市场为主,具备汽车级、光伏级等高端 PVB中间膜量产能力的企业不多,且现有企业产能规模均较小,若国内企业在相应高端品类领域研发投入和技术进展缓慢,未来较长时间内可能仍然难以实现高端品类的国产化替代,下游应用市场亦难以有效拓展。


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