来源:《中国石化》杂志2026年第9期 时间:2026-09-22 07:26
杜沛东
石油和化学工业规划院石油化工处工程师
提要:
风电、光伏、新能源汽车、新型储能等终端电气化上游产业的高速发展和技术升级,重塑了材料需求结构,石化新材料迎来广阔市场空间和重要发展机遇。
AI阅评:
本文立足电气化快速发展背景,系统梳理风电、光伏、新能源汽车、新型储能领域对石化新材料的需求机遇,从技术攻关、回收体系、多能协同、资质认证、合作机制五个维度提出务实建议,对石化行业把握机遇推进高质量发展具有参考价值。
2026年7月,国务院印发《“十五五”碳达峰行动方案》,明确提出“坚持风光水核等多能并举,更大力度发展新能源”。风电、光伏、新能源汽车、新型储能等终端电气化上游产业的高速发展和技术升级,重塑了材料需求结构,石化新材料凭借轻量化、耐腐蚀、耐候性强、可定制化改性等特点,迎来广阔市场空间和重要发展机遇。
电气化为石化行业带来的材料需求
风电产业材料需求:风电产业大型化、海上化的发展趋势,对风电核心结构、润滑、绝缘、防腐等配套材料提出更高性能要求,将带动多类高端石化材料需求持续增长。
首先是风电叶片核心材料。大型化是风电叶片最显著的发展趋势,通过增大叶片尺寸、增加风轮直径可捕获更多风能,提升机组效率,降低度电成本。环氧树脂作为叶片核心基体材料,具有分配载荷、传递载荷的作用,其良好的强度、韧性和浸润性能可大大改善复合材料的疲劳性能,保障叶片结构稳定性和使用寿命。2026年度预计环氧树脂市场规模约220万吨,风电叶片环氧树脂用量占比将提升至约22%。碳纤维主要应用于预浸布、拉挤碳板等碳纤维复合材料,该类材料主要用于风电叶片大梁的生产制造,也有少部分用于壳体表面、叶片根部等位置。以碳纤维作为增强材料制作的风电叶片大梁具有重量轻、强度模量高、耐疲劳性能好的优点。相较于传统玻璃纤维,碳纤维可以满足大尺寸及海上极端工况下风电叶片对于刚度的要求。
风电机组齿轮箱是能量传递的核心,需要使用专用润滑油。由于风机多处于环境恶劣地区,对润滑油的品质要求较高,高端齿轮箱润滑油多以PAO(聚α-烯烃)合成油为基础,PAO具有优异的抗磨损、抗氧化和低温流动性能,是延长齿轮箱寿命的关键材料。
海上风电场的送出海缆以交联聚乙烯(XLPE)为绝缘材料,XLPE具有优异的电气绝缘和力学性能,是高压直流海缆的核心石化材料,国内目前多数依赖进口。在高压XLPE绝缘电缆中,承担屏蔽层的是乙烯-丙烯酸(酯)共聚物,如乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等,该类共聚物有良好的低温性能、耐热性、黏结性及与其他极性材料的相容性,在电缆屏蔽料应用上具有不可替代性,我国年需求量2万~3万吨,但目前产能处于空白,预计2026年将实现突破。此外,海上风电设备长时间承受盐雾、潮湿等恶劣环境,外层需要使用具有防腐蚀性能的特种涂料,如聚氨酯涂料等。
光伏产业材料需求:光伏组件技术迭代、BIPV(建筑光伏一体化)场景普及、户外长期服役的需求,推动光伏封装、背板防护、电缆绝缘等石化材料持续升级,高性能高分子材料、精细化工材料应用规模持续扩大。
光伏封装胶膜是组件的核心辅材,目前市场上封装材料主要有透明乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜、白色EVA胶膜、聚烯烃弹性体(POE)胶膜、共挤型聚烯烃复合膜EPE(EVA-POE-EVA)胶膜等。2025年,透明EVA胶膜仍占据市场主导地位,约占46%的市场份额。随着TOPCon(基于隧穿氧化层钝化接触技术的高效N型晶体硅光伏)组件、双玻组件市场占比的提升,兼具高阻水性与高黏附性的共挤型EPE胶膜市场占比已提升至40.7%,未来将进一步增大。在BIPV等特定场景中,基于建筑安全规范强制要求,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶膜成为玻璃夹层封装的刚需细分材料。
光伏背板是组件户外耐候防护的关键结构,含氟材料凭借C-F键高稳定性,具备优异的耐紫外、耐老化、抗湿热、抗腐蚀性能,成为光伏背板核心用材。其中,复合型背板多数用聚氟乙烯(PVF)或聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂加工成的氟膜,通过胶黏剂与对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基膜黏结复合而成。乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)作为氟膜具有更优异的耐久性和耐候性,目前因成本等原因尚未规模化应用,未来在高端BIPV等场景具备巨大发展潜力;涂覆型背板主要以氟乙烯-乙烯基醚共聚物(FEVE)树脂制备成的氟碳涂料为原料,采用涂覆工艺涂布到PET基膜表面后再经高温固化制备而成。此外,光伏电站高压线缆汇流箱、逆变器等配套设备,均依托阻燃高分子材料、密封胶、轻量化改性塑料等石化产品实现安全防护升级。
新能源汽车及动力电池材料需求:新能源汽车向轻量化、高安全、低能耗、环保化升级,持续推动车用高分子材料替代传统金属材料。
在整车制造领域,碳纤维复合材料、改性聚丙烯、聚氨酯复合材料、特种工程塑料是核心替代材料。其中,碳纤维复合材料具备高强度、高模量、低密度特性,在保证整车结构强度与碰撞安全性能的前提下,较传统钢材减重30%以上,显著降低整车能耗;改性聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)等广泛应用于汽车内外饰、保险杠、仪表盘、空调壳体等部件,实现整车轻量化生产;一些特种工程塑料如聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、尼龙66(PA66)凭借高机械强度、高耐热性适用于发动机部件;以溶聚丁苯橡胶(SSBR)为代表的特种橡胶,可作为轮胎胎面胶具有抗湿滑特性和低滚动阻力。同时,考虑到安全环保的要求,低VOC(挥发性有机化合物)、无卤阻燃的石化材料成为新能源汽车的标配,如水性聚氨酯涂料、聚酰亚胺(PI)电热膜等。随着新能源汽车的渗透率不断提高,适配的石化材料具有广阔的增量空间。
在动力电池领域,电池电极、电解液、隔膜、结构辅材等均高度依赖精细化工和高分子材料。当前动力电池核心迭代方向追求高能量密度、高安全性、长循环寿命、快充适配,高性能化工新材料是电池性能升级、成本优化、安全提级的核心支撑,也是石化行业向高附加值新材料转型的核心赛道。首先是电极材料,传统人造石墨负极原料主要来自石化产业链,如石油焦、针状焦、乙烯焦油等,新一代硅碳负极中活性物质核心原料以工业硅、硅烷气为主。正极材料一般使用PVDF作为涂布黏结剂,而N-甲基吡咯烷酮(NMP)是PVDF必需的配套溶剂。其次是高性能电解液,作为能量传输核心介质,属于高端精细化工产品,主要由溶剂、锂盐、功能添加剂组成。主流溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)等碳酸酯类,随着比亚迪等新能源汽车头部企业在低温性能与充电效率等方面的技术迭代,电子级醋酸甲酯/乙酯作为低温、快充型电解液共溶剂将大量应用于该体系,未来将迎来广阔的市场增量空间。功能添加剂通常仅占电解液整体质量的1%~5%,但能从界面、循环、安全、倍率、高低温、高压适配等多维度决定锂电池综合性能,如成膜添加剂、阻燃添加剂、高压稳定添加剂、高低温改良添加剂、过充保护添加剂等。再次是隔膜材料,当前主流以PP为主,围绕高强、耐热、低收缩等特殊性能需求,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亚胺(PI)、间位芳纶等特种合成树脂材料,将为动力电池隔膜材料的迭代升级提供有力支撑。最后是电池热管理材料,聚焦热失控防控、阻燃防爆、防火隔离,核心产品包括导热硅胶、聚氨酯发泡材料等。
新型储能领域材料需求:新型储能多技术路线并行发展,持续打开石化材料差异化、高端化应用空间。
锂离子储能电池是当前储能市场主流技术路线,其核心配套石化材料与车用锂电体系同源,但更侧重超长循环、高安全阻燃改性。钠离子电池凭借低成本、低温性能优异、资源禀赋充足的优势,成为低速储能、户用储能、分布式储能的主力替代路线,相较于锂电,钠电电解液溶剂适配性、离子传输特性不同,需要针对性改性碳酸酯溶剂与专用钠盐、功能性添加剂,为精细化工材料企业提供差异化研发与量产空间,有效规避车用锂电材料同质化竞争。未来,随着钠离子电池、氢储能等商业化应用逐渐落地,相关配套材料也将迎来发展机遇。
按照新型电力系统建设规划,我国长时储能装机规模持续快速增长,有机液流电池作为长时储能核心技术路线,适配大规模电网调峰、新能源基地配套储能场景,目前处于商业化早期,对特种精细化工品形成刚性增量需求,如作为活性物质的一系列有机分子及其衍生物,包括醌类衍生物(如蒽醌、二氨基蒽醌)、哌啶氮氧自由基类(如TEMPO)、紫精类化合物(如甲基紫精)等。
工业和信息化部等八部门联合印发的《新型储能制造业高质量发展行动方案》,明确将固态电池列为重点攻关方向,多家头部企业将2027年定位为固态电池量产元年。在国家有序推动绿电直连发展的政策引导下,风光发电固有的间歇性、波动性必须依靠项目配套储能实现源荷平衡,市场对储能系统安全、寿命、宽温域性能提出更高要求,将为固态电池提供示范应用场景,加速材料工艺攻关与产业化进程。固态电池主要分为聚合物、硫化物、氧化物三条技术路线,其中硫化物发展潜力最大,主要因其离子电导率最高,质地软容易加工,其核心原料硫化锂、五硫化二磷等精细化工品需求将显著增长。聚合物固态电解质直接涉及大量的高分子材料,如聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等,但由于其离子电导率较低,商业化前景较为受限,未来需通过复合固态电解质路线实现突破。
加强电气化相关新材料产业协同发展
从长期趋势来看,石化与新能源产业的边界将持续消融,伴随着新材料国产替代加速、全产业链低碳体系日趋完善,具备新能源材料配套、绿色循环运营、综合能源服务的石化企业将抢占产业发展红利,成为新型能源体系建设的核心力量。当前,应面向电气化相关新材料领域加强产业协同发展。
一是搭建联合技术攻关平台。聚焦新能源材料高端化、定制化、国产化需求,破解部分核心材料“卡脖子”难题,建议成立石化企业牵头,电池、车企、光伏厂商协同的技术攻关联合体,精准匹配终端场景需求开展定向研发,如海上风电高压线缆绝缘料和屏蔽料、高强度碳纤维复合材料、钠离子电池关键材料等。共建联合实验室与中试基地,依托石化企业化工合成、材料改性技术优势,结合终端企业场景测试、应用验证能力,缩短新材料从研发到量产的周期,降低研发成本,打造差异化技术壁垒。同时依托化工园区、综合加能站场景,落地固态电池、有机液流电池等新型储能示范项目,实现技术迭代与场景落地双向赋能。
二是共建循环回收体系。立足“双碳”绿色发展目标,联动电池厂商、新能源车企,依托化工提纯、湿法冶金等技术,搭建动力电池全生命周期循环生态,破解动力电池退役后的回收利用难题,在化工园区实现进一步深加工和高值化利用。联合电池企业回收废旧电池中的锂、镍、钴等贵金属原料,重新用于电池材料生产,形成“原料生产—电池制造—终端应用—回收再生”的闭环产业链,降低原材料对外依存度,提升产业链资源利用率。同时积极拓展风电、光伏退役设备回收新赛道,推进风电复合材料、光伏背板、封装材料的再生利用。
三是拓展多能协同场景。推进氢能与电力耦合联动,发挥石化企业制氢原料、规模化制氢、储运技术优势,联动光伏、风电、储能、汽车企业,构建“绿电+绿氢+储能”多能耦合协同模式。依托风光新能源发电资源,结合石化企业电解水制氢技术规模化生产绿氢,为工业用氢、氢燃料电池提供稳定绿色气源,与车企合作拓展氢能汽车示范运营场景。风光发电高峰期通过储能储电、电解水制氢消纳冗余电力,提升风光电力消纳率与能源利用效率,打造综合能源服务网络。
四是加速下游资质认证。当前我国新能源高端石化材料研发取得显著进展,但多数高性能树脂、特种聚烯烃、电解液助剂、高端电缆料、防腐涂层等产品,长期面临下游车企、电池厂商、光伏设备企业准入认证周期长、测试标准不统一、示范应用场景不足等痛点,叠加国内外绿色贸易壁垒趋严,制约了石化新材料国产替代与规模化推广。建议搭建政企产学研用一体化验证平台,针对光伏、汽车等领域,开辟国产新材料快速验证通道,缩短产品认证周期、降低企业验证成本。同时扶持本土优质品牌,鼓励下游终端企业优先选用达标国产产品,推动生产企业加强对下游加工成型企业的技术指导和服务,增强客户黏性。
五是构建长效合作机制。建立常态化供需对接机制,针对新能源材料行业标准缺失、产品适配性差等问题,联合上下游制定轻量化材料、电池配套材料、风光防护材料的行业标准,规范产业发展。同时,深化龙头企业战略合作,如石化企业、车企、动力电池企业三方协同,开展集中集采、技术共建、场景共享、品牌联动,依托规模化合作压缩供应链成本,共同布局分布式储能、综合能源站、新型电池材料等优质赛道,实现产业链上下游互利共赢、协同升级。