多晶硅：光伏上游重要原料
2020年下半年以來，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈價格迎來漲價潮。其中，多晶硅料價格一路走高，讓下游光伏制造企業(yè)看到了原材料保供的重要性。在太陽能發(fā)電平價上網(wǎng)前，光伏發(fā)電行業(yè)一直在各國政策補貼扶持下發(fā)展，政策周期導(dǎo)致光伏新增裝機也有較強的周期性。由于國內(nèi)生產(chǎn)效率高、成本低，全球多晶硅產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移的趨勢明顯。多晶硅行業(yè)也歷經(jīng)狂熱投資
2020年下半年以來，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈價格迎來漲價潮。其中，多晶硅料價格一路走高，讓下游光伏制造企業(yè)看到了原材料保供的重要性。
在太陽能發(fā)電平價上網(wǎng)前，光伏發(fā)電行業(yè)一直在各國政策補貼扶持下發(fā)展，政策周期導(dǎo)致光伏新增裝機也有較強的周期性。
由于國內(nèi)生產(chǎn)效率高、成本低，全球多晶硅產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移的趨勢明顯。多晶硅行業(yè)也歷經(jīng)狂熱投資、產(chǎn)能過剩、淘汰兼并的過程，硅料價格從十多年前至今總體趨勢向下，具備成本優(yōu)勢的龍頭企業(yè)慢慢跑出，行業(yè)集中度提升。
德國分析機構(gòu)Bernreuter最新報告指出，“隨著太陽能成為最便宜的能源，未來幾年全球光伏裝機量的增長將超出許多的想象，這將推動多晶硅的需求增長。”
光伏產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為多晶硅、硅片，中游電池片、組件，以及下游光伏發(fā)電系統(tǒng)三大環(huán)節(jié)。
光伏發(fā)電的技術(shù)路線主要包括晶體硅光伏發(fā)電和薄膜光伏發(fā)電，其中晶體硅光伏發(fā)電包括單晶硅片發(fā)電和多晶硅片發(fā)電。兩者在成本和光能轉(zhuǎn)換效率上各有優(yōu)劣。單晶硅轉(zhuǎn)換效率比多晶硅要高，但是制作成本也要比多晶硅高。
從單、多晶用料構(gòu)成來看，全球單晶用料供應(yīng)量約33萬噸，單晶硅片消耗多晶硅約32.4萬噸，供需基本平衡；而全球多晶鑄錠用料供應(yīng)量為15.9萬噸，多晶硅片消耗多晶硅約13萬噸，略有過剩。
多晶硅按照產(chǎn)品純度的不同，可分為工業(yè)硅、冶金級多晶硅、太陽能級別多晶硅、及電子級別多晶硅。
太陽能級多晶硅作為光伏產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)原材料，處于晶硅光伏產(chǎn)業(yè)的上游環(huán)節(jié)，具有產(chǎn)能投資金額大、技術(shù)工藝復(fù)雜、投產(chǎn)周期長等特點，且具備較高的進(jìn)入壁壘，行業(yè)附加值較高。在光伏電站爆發(fā)初期，廠家為了迅速擴大規(guī)模，滿足電站的建設(shè)的需求，多晶硅占領(lǐng)了大部分市場份額。
目前光伏產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)端主要集中在中國大陸，且多晶硅和硅片環(huán)節(jié)產(chǎn)能向中國西北和西南地區(qū)轉(zhuǎn)移趨勢明顯。
多晶硅制備主要是將工業(yè)硅粉通過一系列的化學(xué)手段進(jìn)行提純從而得到可以用于太陽能行業(yè)和電子行業(yè)的多晶硅料。
用于光伏生產(chǎn)的是太陽能級多晶硅，一般純度在6N~9 N之間，國標(biāo)根據(jù)具體的參數(shù)差異將太陽能級多晶硅分為太陽能一級、太陽能二級、太陽能三級。
多晶硅料經(jīng)過融化鑄錠或者拉晶切片后，可分別做成多晶硅片和單晶硅片，進(jìn)而用于制造晶硅電池。
據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，每生產(chǎn)1千克多晶硅將產(chǎn)生10～15千克四氯化硅，隨著多晶硅下游光伏行業(yè)的快速發(fā)展，2015-2019年中國多晶硅年產(chǎn)量從16.5萬噸增長至34.2萬噸，復(fù)合增速20%。
預(yù)計到2025年我國多晶硅年產(chǎn)量將達(dá)到102.2萬噸，副產(chǎn)的四氯化硅就將達(dá)1022萬～1533萬噸。原材料充足以及產(chǎn)業(yè)鏈一體化的形成將有效降低氣凝膠材料成本中樞，在市場上的替代效應(yīng)更為明顯。
我國多晶硅產(chǎn)業(yè)相對國外起步較晚，2007年國內(nèi)在建項目達(dá)到2萬噸，是國內(nèi)多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)的元年，2008年受金融危機的影響，美國歐盟限制打壓中國光伏產(chǎn)品的出口，多晶硅價格一路暴跌。
2009年國發(fā)38號文將多晶硅列為產(chǎn)能過剩行業(yè)，限制國內(nèi)多晶硅項目的擴產(chǎn)，此后隨著全球經(jīng)濟(jì)的回暖，歐洲部分國家如意大利加大了對于光伏的支持，市場對于多晶硅的需求回升。
2013年至今為領(lǐng)先全球期，這一階段我國光伏裝機持續(xù)擴大，需求增長，多晶硅企業(yè)競爭力增強，我國多晶硅產(chǎn)量穩(wěn)居全球第一。
2018年，國內(nèi)新建產(chǎn)能達(dá)15萬噸，進(jìn)口量首次減少，多晶硅生產(chǎn)布局更加優(yōu)化，逐步往能源價格洼地如西北等地區(qū)轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)設(shè)備也更為先進(jìn)。實際上該年可以認(rèn)為是多晶硅進(jìn)口替代的元年。
從多晶硅生產(chǎn)技術(shù)路線來看，根據(jù)光伏協(xié)會統(tǒng)計，全球前十大多晶硅生產(chǎn)企業(yè)均采用三氯氫硅改良西門子法進(jìn)行多晶硅生產(chǎn)。
1955年，德國西門子公司成功開發(fā)出三氯硅烷在氫氣氛圍下，在炙熱的硅芯/硅棒表面上沉積硅的工藝技術(shù)，并于1957年開始工業(yè)化生產(chǎn)，即“西門子法”多晶硅生產(chǎn)工藝。
但西門子法多晶硅轉(zhuǎn)化率低，四氯化硅等副產(chǎn)品污染嚴(yán)重，因而增加了尾氣回收和四氯化硅氫化工藝的改良西門子法得以提出。
原料方面，由于目前多晶硅生產(chǎn)主要采用氫氣還原三氯氫硅的改良西門子法生產(chǎn)，因而三氯氫硅和氫氣的純度和質(zhì)量直接影響多晶硅質(zhì)量。生產(chǎn)設(shè)備中的油污、氧化物或粉塵的摻入也將嚴(yán)重影響多晶硅的晶型，生產(chǎn)工藝中反應(yīng)物的配比、溫度的控制也將對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。
制備的流程和機理使得多晶硅料環(huán)節(jié)的制造偏向精細(xì)化工屬性，技術(shù)的Know-How與中下游偏向物理屬性的硅片、電池片和組件環(huán)節(jié)差異性很大。
由于下游電池正在儲備下一代N型和HJT技術(shù)，對于多晶硅純度的要求也越來越高，這使得整個行業(yè)的技術(shù)壁壘對于新進(jìn)入者來說也越來越高。
整個多晶硅生產(chǎn)流程相對封閉，決定了其生產(chǎn)成本主要受生產(chǎn)過程中的能源、原材料消耗以及初始建設(shè)投資影響。
在當(dāng)前主流多晶硅生產(chǎn)法-改良西門子法的生產(chǎn)成本中，電力成本、原料成本和折舊成本是主要部分，三者合計占到總成本的80%左右，其中電力成本占比最大，占比35%；硅粉成本占比30%；折舊成本占比達(dá)15%。因而，電力、原材料、折舊成為降低多晶硅生產(chǎn)成本的主要領(lǐng)域。
2019年，全國多晶硅平均綜合電耗已降至70kWh/kgSi。未來隨著生產(chǎn)裝備技術(shù)提升、系統(tǒng)優(yōu)化能力提高、生產(chǎn)規(guī)模增大等，預(yù)計至2025年還有5%以上的下降空間。
數(shù)據(jù)來源：硅業(yè)分會
從下游市場端來看，隨光伏工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本改善，光伏發(fā)電在很多國家已成為清潔、低碳、同時具備價格優(yōu)勢的能源形式，光伏開始進(jìn)入全面平價期，全球市場增量巨大，同時將帶動產(chǎn)業(yè)鏈上游多晶硅加速發(fā)展。
全球光伏歷年新增裝機量及增速：
圖表來源：SolarPower Europe，財通證
隨著新產(chǎn)能持續(xù)爬坡優(yōu)化，具有成本優(yōu)勢的龍頭企業(yè)，有望迎來量利齊升的高增長。
全球現(xiàn)有硅料龍頭企業(yè)主要有：保利協(xié)鑫、通威股份、新特能源、大全新能源、東方希望、亞洲硅業(yè)韓國OCI、德國Wacker和內(nèi)蒙古盾安等，2019年全球硅料CR5約為61.3%。
全球生產(chǎn)規(guī)模最大的五家公司有四家在國內(nèi)，分別是保利協(xié)鑫（18.1%市占率）、通威永祥（12.3%市占率）、新特能源（11%市占率）、大全新能源（10.7%市占率）。保利協(xié)鑫共有11.8萬噸產(chǎn)能，其中徐州基地年產(chǎn)能7萬噸，新疆產(chǎn)能已經(jīng)爬坡至4.8萬噸，另外到2020年底已經(jīng)有1萬噸顆粒硅產(chǎn)能。
國內(nèi)硅料產(chǎn)能第二名是通威集團(tuán)，擁有永祥工廠2萬噸產(chǎn)能，樂山一期、包頭一期共6萬噸，計劃中還有樂山二期、云南保山一期各4萬噸產(chǎn)能，預(yù)計2021年底建成并分階段投入使用。
特變電工旗下的新特能源排名第三，2020年4月份新投產(chǎn)3.6萬噸產(chǎn)能，預(yù)計公司2020年底實際產(chǎn)能約8萬噸。大全新能源硅料排名國內(nèi)第四，2019年9月最新新疆石子河4A硅料項目建成投產(chǎn)后產(chǎn)能達(dá)到7萬噸。
從供應(yīng)端來看，目前國內(nèi)多晶硅廠家開工率保持高開工率，截止目前，國內(nèi)大約11家多晶硅生產(chǎn)企業(yè)全部正常運轉(zhuǎn)，市場供應(yīng)較為穩(wěn)定，但目前的高開工率并沒有導(dǎo)致累庫行為，企業(yè)訂單普遍簽訂良好，1月訂單已經(jīng)簽訂完畢，大多數(shù)廠家陸續(xù)簽訂2月訂單。
圖表來源：《2020年中國硅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》，國盛證券研究所
隨著各項創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，光伏發(fā)電度電成本正在快速下滑，光伏協(xié)會樂觀預(yù)期2025年全球光伏年裝機量將超過300GW，對多晶硅的年均需求量將提升至70萬噸以上（對應(yīng)工業(yè)硅90萬噸）。
當(dāng)前階段，隨著疫情影響逐步消退，2020年下半年需求逐步釋放，且全球單晶占比逐步上升，高品質(zhì)硅料需求提升，多晶硅有望迎來供需反轉(zhuǎn)，市場價格迎向上拐點。
隨著下游硅片產(chǎn)能擴產(chǎn)較快及光伏終端需求邊際向好,多晶硅價格上漲具備一定延續(xù)性。且隨著國內(nèi)政策修復(fù)，海外市場回暖，需求逐步釋放，高品質(zhì)硅料需求提升，多晶硅有望在光伏持續(xù)高增長的背景下迎來向上拐點。
作者： 來源：樂晴智庫 責(zé)任編輯：jianping
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