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深度报告 | 多晶硅供需反转 国内龙头尽享红利

光伏原材料及辅料  来源:未来智库    2020/7/29 8:51:10  我要投稿  

豪门娱乐在线太阳能光伏网讯:1、 多晶硅产业曲折前行,边际产能成本决定价格

1.1 多晶硅是光伏重要上游,产业发展曲折前行

多晶硅是光伏行业的重要上游环节。光伏产业链大致可分为上游多晶硅、硅片,中游电池片、组件,以及下游光伏发电系统三大环节。其中,多晶硅作为光伏产品制造的基础原材料,具有产能投资金额大、技术工艺复杂、投产周期长等特点,且具备较高的进入壁垒,行业附加值较高。

多晶硅按照产品纯度的不同,可分为工业硅、冶金级多晶硅、太阳能级别多晶硅、及电子级别多晶硅。用于光伏生产的是太阳能级多晶硅,一般纯度在 6N~9N 之间,国标根据具体的参数差异将太阳能级多晶硅分为太阳能一级、太阳能二级、太阳能三级。电子级别的多晶硅对于产品纯度要求更高,一般要求 9N 以上,应用于电力电子上的硅材料纯度要求更高,通常要求纯度达到 11N 以上。太阳能级多晶硅处于晶硅光伏产业的上游环节,多晶硅料经过融化铸锭或者拉晶切片后,可分别做成多晶硅片和单晶硅片,进而用于制造晶硅电池。

我国多晶硅产业发展至今,现已占据全球领先地位,大致经历了 5 个阶段:

第一阶段(1957-1997 年):萌芽摸索期。我国早期的多晶硅工艺研究源于 20 世纪50 年代,1955 年北京有色金属研究总院在缺少技术和资料的情况下,自行摸索锌还原四氯化硅工艺(杜邦法)和氢还原四氯化硅工艺(贝尔法)。此后,739厂、740 厂和 741 厂发展成为我国三大硅材料生产基地。彼时,多晶硅厂生产规模较小、工艺技术落后、消耗大、成本高,全国的多晶硅总产能始终在年产数十吨的规模徘徊。

第二阶段(1997-2005 年):产业化起步期。自 1996 年开始,在国家经贸委的支持下,峨眉半导体厂开始 100 吨/年多晶硅产业化关键技术研究。2002 年四川新光开工建设国内首条千吨级多晶硅生产示范线,2005 年洛阳中硅投产 300 吨多晶硅产业化项目,标志着我国打破国外的技术封锁,形成多晶硅规模化生产技术体系。

第三阶段(2005-2009 年):蓬勃发展期。2005 年之后,受太阳能级多晶硅市场需求影响和在多晶硅生产线示范项目的带动下,国内资本开始大举进入多晶硅领域,多晶硅产业规模迅速扩大,年产量从两三百吨发展至两万吨,使得我国光伏产业原材料的自给率由几乎为零提高至 50%左右,摆脱了光伏产业原材料依赖进口的局面,为产业健康发展奠定了基础。同时,国内多晶硅生产技术实现快速突破,采用改良西门子法的企业基本掌握千吨级规模化生产关键技术,关键设备的国产化进程加速,生产工艺不断优化,大规模化生产的稳定性逐步提高。

第四阶段(2009-2013 年):市场调整期。在多晶硅利润率大增的情况下,各路资本涌入多晶硅投资领域,使多晶硅产能虚增。2009 年“国发 38 号文”,将多晶硅行业定为产能过剩行业,加上国外倾销压制和信贷紧缩使我国多晶硅产业陷入泥潭。至 2013 年上半年,全国在产的多晶硅企业仅为 7 家,多数产能在 1000 到 3000 吨之间的多晶硅工厂倒闭。

第五阶段(2013 年至今):领先全球期。2013 年,国务院出台《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,并发文将多晶硅从产能过剩行业中摘除,国内光伏市场开始规模化扩大,再加上我国相继对美、韩、德等出台多晶硅反倾销、反补贴等政策,我国多晶硅产业迎来黄金发展期。国内多晶硅市场需求开始扩大,产品价格也逐步提升,国内多家多晶硅企业开始复产。同时,多晶硅生产布局更加优化,逐步往能源价格洼地如西北等地区转移,生产设备也更为先进。

2019 年,全国多晶硅产量达 34.2 万吨,市场占比达 66.9%,产能总规模达 45.2 万吨,占比达 69.2%,连续 7 年产量位居全球首位。

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1.2 改良西门子法占据主流,流化床法尚未大规模应用

多晶硅制备工艺主要分为三氯氢硅西门子法和硅烷流化床法,产品形态分别为棒状硅和颗粒硅。当前主要的多晶硅生产技术主要有三氯氢硅西门子法和硅烷流化床法,其中三氯氢硅西门子法生产工艺相对成熟,2019 年采用此方法生产出的棒状硅约占全国总产量的 97.5%,预计未来仍将是主流生产工艺。但 N 型电池的发展将扩大颗粒硅的市场需求, 一旦颗粒硅解决生产稳定性、一致性、规模化以及产品质量的问题,不排除颗粒硅市场份额会出现快速增长。

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改良西门子法为当前多晶硅制造主要工艺。自 1957 年西门子发应用于多晶硅的生产以来,经过了 60 多年的持续改良,是目前生产多晶硅最为成熟的工艺。改良西门子法在安全性上远超硅烷法,短期内其生产成本也低于硅烷法。此外,改良西门子法能够生产 9N-12N 的高纯度多晶硅,兼容太阳能级和电子级产品生产。综合来看,在其他技术没有重大突破的前提下,改良西门子法有望在较长时间内保持其竞争优势。

改良西门子法实现了生产过程的闭路循环。改良西门子法的工艺流程为:氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢);工业硅粉与氯化氢在合成流化床中合成 TCS气体;将 TCS 与高纯氢气送入还原炉中,经化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。改良西门子法的闭路循环体现在:将还原炉还原过程中产生的污染副产品四氯化硅送到氢化反应环节将其转化为 TCS,进而实现循环利用。改良西门子法中,多晶硅还原炉是最重要的核心设备,改良西门子法可通过采用大型还原炉,降低单位产品的能耗。

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流化床法尚未大规模应用。流化床法工艺的核心是硅烷气体在流化床反应器中直接分解为颗粒状的多晶硅产品。流化床法目前市场份额远小于西门子法,国外仅有 REC 和 MEMC(保利协鑫收购)有成熟应用,但面临参数不达标和成本过高问题。国内进行投入研发的企业如陕西天宏进展较为缓慢,保利协鑫已取得技术突破,实现商业化生产,目前处于客户试用阶段,行业整体仍未实现大规模应用。

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1.3 成本分拆:电力成本比重最高,其他成本仍有下降空间

改良西门子法生产多晶硅成本中,电力、原材料、折旧占大头。在当前主流多晶硅生产法-改良西门子法的生产成本中,电力成本、原料成本和折旧成本是主要部分,三者合计占到总成本的 80%左右,其中电力成本占比最大,占比 35%;硅粉成本占比 30%;折旧成本占比达 15%。因而,电力、原材料、折旧成为降低多晶硅生产成本的主要领域。

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目前国内先进产能综合现金成本在 3 万元/吨,生产成本在 4 万元/吨,综合成本在 5 万元/吨。国内厂商凭借低成本电力资源,以及对工艺的持续改进与精细化管理,产品竞争力不断增强,与海外企业相比具有较为明显的成本优势。目前,国内先进多晶硅产能综合现金成本在 3 万元/吨左右,生产成本在 4 万元/吨左右,综合成本在 5 万元/吨左右。

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布局低电价洼地降低电力成本。电力成本在多晶硅成本中占比达 35%,是降低生产成本的关键。降低电力成本包括降低电价和综合电耗两方面。降低电价成本的效果十分直接显著,近年来,国内多晶硅主要生产企业纷纷将产能向新疆、内蒙古、四川等低电价地区转移,预计未来三大地区的产能集中度达到 88.7%,未来多晶硅产能仍有向具有电价优势地区转移的趋势。

综合电耗逐渐降低,未来仍有下降空间。综合电耗是指工厂生产单位多晶硅产品所耗用的全部电力,包括合成、电解制氢、精馏、还原、尾气回收和氢化等环节的电力消耗。2019 年,全国多晶硅平均综合电耗已降至 70kWh/kgSi。未来随着生产装备技术提升、系统优化能力提高、生产规模增大等,预计至 2025 年还有 5%以上的下降空间。

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硅单耗稳步下降。硅单耗指生产单位高纯硅产品所耗费的硅量,主要包括合成、氢化工序,外购硅粉、三氯氢硅、四氯化硅等含硅物料全部折成纯硅计算,外售氯硅烷等按含硅比折成纯硅计算,从总量中扣除。2019 年,行业硅耗在 1.11kg/kg-Si水平,基本与 2018 年持平。随着氢化水平的提升,副产物回收利用率的增强,预计到 2025 年将降低到 1.06kg/kg-Si。

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