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多晶硅長期趨勢研判
簡介：位于光伏上游，成本依賴電力 多晶硅（即硅料）是以工業(yè)硅為原料，經(jīng)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)提純后達(dá)到一定純度 的非金屬材料，硅元素含量在 99.9999%以上。在光伏領(lǐng)域，多晶硅加工為硅片、電池、 組件，最終應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)，而晶硅組件在光伏裝機中占比約 97.5%，其余為薄膜組 件等，因此多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)的重要上游。多晶硅具有以下特征：
1）技術(shù)屬性：技術(shù)壁壘高，西門子法長期占據(jù)主流，2021 年市占率達(dá) 95.9%，硅烷 流化床法于 2019 年突破量產(chǎn)，后續(xù)市占率有望提升； 2）產(chǎn)品屬性：產(chǎn)品高度同質(zhì)化，關(guān)鍵指標(biāo)是純度，市場上各企業(yè)單晶用料占比分布 于 80%-100%之間； 3）資產(chǎn)屬性：屬于資源型行業(yè)，投資門檻高（約 8 億元/萬噸或 2.1 億元/GW），擴產(chǎn) 周期長（12-18 個月），設(shè)備啟停難度大、需連續(xù)生產(chǎn)； 4）成本屬性：過去，多晶硅產(chǎn)線的投資成本和能耗水平隨規(guī)模效應(yīng)、設(shè)備國產(chǎn)化、 技術(shù)進(jìn)步而逐年下降，因此新產(chǎn)能普遍競爭力更強，存在一定后發(fā)優(yōu)勢。
電力是影響多晶硅生產(chǎn)成本的重要因素。由于光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主線是降本，且多晶硅 屬于高度同質(zhì)化的產(chǎn)品，生產(chǎn)成本決定了企業(yè)在下行周期的競爭力。從多晶硅生產(chǎn)成本構(gòu) 成來看，排名前三的分別是原料工業(yè)硅、電力、折舊，其中工業(yè)硅與多晶硅同屬于高能耗 產(chǎn)業(yè)，因此工業(yè)硅的生產(chǎn)成本也受電力影響較大。在成本端工業(yè)用電價格上升、需求端具 有持續(xù)降本訴求的趨勢下，多晶硅行業(yè)面臨更高的成本控制要求。
當(dāng)前競爭關(guān)鍵：自動化、低碳化
復(fù)盤多晶硅行業(yè)歷史影響因素：不再依賴補貼政策刺激，地緣政治、供需錯配、雙碳目標(biāo)仍持續(xù)。
光伏補貼曾主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)波動。光伏級多晶硅的需求來自下游裝機，而在發(fā)展之初，光伏 發(fā)電成本遠(yuǎn)高于火電，光伏需求、供應(yīng)商利潤與補貼強度密切相關(guān)，因此在這期間的多輪 多晶硅價格上漲主要來自全球各地的政策推動，如 2000 年德國頒布《可再生能源法》、2004 年德國率先出臺光伏度電補貼、2007 年西班牙推出高額補貼、2013 年我國發(fā)布光伏上網(wǎng) 標(biāo)桿電價、2015 年推出光伏領(lǐng)跑者計劃。同時，財政負(fù)擔(dān)、金融危機等因素導(dǎo)致的光伏 補貼政策收縮，對光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成了顯著的抑制作用。 2018 年 5 月 31 日，我國推出《關(guān)于 2018 年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》（簡稱“531 政策”），導(dǎo)致光伏行業(yè)部分地面電站指標(biāo)停發(fā)、分布式光伏規(guī)模受限、上網(wǎng)電價下調(diào)等， 正式宣告補貼退坡開始。2022 年，我國分布式光伏不再享受國家補貼，光伏平價時代正 式開啟。
地緣政治對我國光伏產(chǎn)業(yè)的影響不容忽視。2012 年，美國與歐洲相繼對我國光伏企 業(yè)發(fā)起雙反調(diào)查（反傾銷反補貼），并最終征收 23%-254%的雙反稅，當(dāng)時歐美市場約占 中國光伏產(chǎn)品出口份額的 90%。上述事件對我國光伏產(chǎn)業(yè)造成了顯著的影響，2013 年中 國光伏電池對美國和歐洲的出口額分別下跌 48%和 71%，國內(nèi)超過 350 家光伏企業(yè)破產(chǎn)。
以史為鑒，當(dāng)前中國光伏企業(yè)可能面臨的地緣政治風(fēng)險包括美國所謂的“強迫勞動預(yù) 防法案”與歐盟的碳關(guān)稅（CBAM）。這里我們不討論政策本身的合理性，僅關(guān)注其對中國 光伏產(chǎn)業(yè)的影響，可以發(fā)現(xiàn)前者針對的是生產(chǎn)過程中所謂的“人權(quán)問題”，后者針對的是 生產(chǎn)過程中的碳排放水平。過去，我國光伏企業(yè)在國際競爭中的主要優(yōu)勢來源于低廉的能 源與人力成本，從而實現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)從海外向國內(nèi)的一次轉(zhuǎn)移；而美國所謂的“強迫勞動預(yù) 防法案”和歐盟的碳關(guān)稅則提出了新的競爭框架，從這兩個維度，未來我國光伏企業(yè)的生 產(chǎn)成本與競爭優(yōu)勢可能被重構(gòu)。
自動化和低碳化是我國光伏產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的必由之路。除了地緣政治因素之外，我國制造 業(yè)本身也面臨勞動、資源要素價格上升的趨勢，而東南亞等地區(qū)的成本優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。對 此，“工業(yè) 4.0”指明了制造業(yè)轉(zhuǎn)型方向就是自動化、智能化，中國企業(yè)在參與全球競爭的 古城中，在自身特點的基礎(chǔ)上，要學(xué)習(xí)海外工廠的高效、高質(zhì)量、低成本和低污染，最終 實現(xiàn)超越。對于中國光伏企業(yè)乃至廣義制造企業(yè)而言，自動化一方面替代高維護(hù)成本、低 產(chǎn)出價值的人工作業(yè)，降低生產(chǎn)成本，另一方面提高勞動生產(chǎn)率，為增加勞動者的薪酬福 利打下基礎(chǔ)。
另外，在能源安全的警鐘下，碳經(jīng)濟正加速發(fā)展，企業(yè)應(yīng)提前布局低碳化。2021 年， 我國推出全國碳排放權(quán)交易市場，通過市場化的手段激發(fā)企業(yè)減排的積極性，體現(xiàn)低碳企 業(yè)的價值。目前國內(nèi)碳交易定價相對較低，2022 年 7 月 29 日上海成交均價約 60.5 元/噸。 從全球角度來看，碳價格上升、碳定價制度完善是必然趨勢，根據(jù)世界銀行《2022 碳定 價發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢》報告，2021 年國際（不包括中國）碳收入達(dá) 840 億美元，同比 增長 171%，歐盟、瑞士、加利福尼亞等地區(qū)碳排放交易市場均創(chuàng)歷史最高價。根據(jù)世界 銀行預(yù)測，2022-2030 年全球碳稅價格有望加速增長。對于企業(yè)而言，碳排放成本在未來 重要性會提升，因此提前布局低碳化是鎖定未來成本優(yōu)勢的重要途徑。
價格波動推演：需求，產(chǎn)能，技術(shù)
多晶硅周期的三個要素：需求，產(chǎn)能，技術(shù)。多晶硅作為光伏產(chǎn)業(yè)鏈的上游，同時也 是一個以中國企業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)，其對我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性不言而喻。歷史上，多 晶硅價格波動幅度較大，我們認(rèn)為其背后的主要原因如下： 首先是下游光伏裝機需求，政策驅(qū)動期各國推出光伏補貼、2022 年俄烏沖突導(dǎo)致歐 洲能源價格上漲，均顯著帶動光伏需求擴張，而 2008 年全球金融危機、2011 年歐洲光伏 補貼退坡、2012 年歐美對我國光伏企業(yè)實施“雙反”政策、2018 年我國的“531”政策， 則對光伏需求帶來了一定抑制作用；
其次是多晶硅產(chǎn)能變化，在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，多晶硅環(huán)節(jié)具有重資產(chǎn)的特點，單位投資 成本較高（以新特能源 2022 年規(guī)劃的 20 萬噸項目為例，每萬噸投資成本約 8.8 億元）， 產(chǎn)能建設(shè)周期最長（約 12-18 個月），因此多晶硅產(chǎn)業(yè)進(jìn)入壁壘相對更高，且企業(yè)的產(chǎn)能 擴張對于價格波動具有一定滯后性，加劇了行業(yè)的周期性； 最后是多晶硅生產(chǎn)新技術(shù)，針對西門子法路線，尾氣回收系統(tǒng)的出現(xiàn)提高了物料使用 率，冷氫化工藝替代熱氫化顯著降低能耗，多對棒和大直徑還原爐有效降低還原爐電耗， 在降本增效的主要目標(biāo)下，技術(shù)更迭是影響企業(yè)競爭力的關(guān)鍵所在。目前，具有低電耗優(yōu) 勢的硅烷流化床法在順利實現(xiàn)量產(chǎn)后，發(fā)展?jié)摿φ鸩奖划a(chǎn)業(yè)所驗證。
多晶硅雙技術(shù)并存，顆粒硅優(yōu)勢顯著
技術(shù)發(fā)展復(fù)盤：雙路線并存，海外向國內(nèi)
改良西門子法與硅烷流化床法是兩種多晶硅的化學(xué)提純方法。兩者均于 1950 年代問 世：西門子法于 1957 年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在多種工藝路線中脫穎而出，成為多晶硅行業(yè) 主流選擇，后經(jīng)過多次工藝改進(jìn)，主要圍繞尾氣回收再利用，最終演變?yōu)楫?dāng)前的第三代西 門子法，也稱為改良西門子法；硅烷流化床法則發(fā)展稍慢，Ethyl 公司（后被 Sun Edison 收購）于 1987 年成功研制硅烷流化床法顆粒硅，但由于純度、成本等問題，產(chǎn)能未能進(jìn) 一步放大。
硅烷流化床技術(shù)從海外流向國內(nèi)，技術(shù)突破迎來量產(chǎn)機遇。2013 年之前，Sun Edison 和 REC 是全球唯二兩家可以利用硅烷流化床法量產(chǎn)顆粒硅的企業(yè)，然而經(jīng)歷了美中光伏 貿(mào)易摩擦的影響，兩家企業(yè)受到重創(chuàng)，Sun Edison 申請破產(chǎn)保護(hù)，REC 關(guān)閉了美國工廠， 海外顆粒硅技術(shù)陷入停滯。而此時國內(nèi)企業(yè)或許已經(jīng)做好了準(zhǔn)備：協(xié)鑫科技自 2010 年開 始布局硅烷流化床工藝，2012 年成功產(chǎn)出合格的高純硅烷氣，其于 2016 年收購 Sun Edison 有關(guān)硅烷流化床、CCZ 連續(xù)直拉單晶的技術(shù)與資產(chǎn)；陜西有色于 2014 年與 REC 成立合資公司天宏瑞科，引進(jìn)全套硅烷流化床法技術(shù)。經(jīng)過幾年的開發(fā)調(diào)試，協(xié)鑫科技于 2019 年實現(xiàn)顆粒硅產(chǎn)線的長期穩(wěn)定運行。
兩種生產(chǎn)工藝簡介
改良西門子 法 ：西門子法的核心在于化學(xué)沉積技術(shù)（ CVD, Chemical Vapor Deposition），在還原爐中，將硅芯加熱到一定溫度，然后將預(yù)熱后的原料氣體注入還原爐 中，在硅芯上發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的高純硅沉積在硅芯上。反應(yīng)副產(chǎn)物從底部排出，經(jīng)回收、 分離、提純后重新返回生產(chǎn)工序。當(dāng)硅芯生長至一定尺寸后，需停爐取出棒狀硅，送入后 續(xù)破碎步驟。從西門子法發(fā)展歷史來看，其“改良”主要體現(xiàn)在副產(chǎn)物回收利用、冷氫化 替代熱氫化，從而降低生產(chǎn)能耗與成本。
三氯氫硅西門子法是光伏領(lǐng)域主流。根據(jù)生產(chǎn)原料的不同，改良西門子法還可以細(xì)分 出多條技術(shù)路線，包括三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅、硅烷等。在光伏領(lǐng)域，以三氯 氫硅為原料、氫氣為還原劑的工藝路線由于純度和生產(chǎn)成本的相對優(yōu)勢，是當(dāng)前的主流， 因此下文改良西門子法特指三氯氫硅西門子法；而其它技術(shù)路線也有不同特點，如硅烷西 門子法由于純度和致密性更高，一般應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的區(qū)熔硅片。
硅烷流化床法：是指利用甲硅烷（SiH4）熱分解，在流化床反應(yīng)器（Fluidized Bed Reactor）中進(jìn)行的技術(shù)路線。具體來看，作為晶種的高純度籽晶（直徑約 0.2-0.6mm） 從流化床反應(yīng)器頂部加入，堆積形成晶種顆粒床層，硅烷和氫氣從反應(yīng)器底部通入，使床 層達(dá)到流化狀態(tài)，在外部加熱器的作用下，硅烷裂解沉積在籽晶表面，籽晶顆粒不斷外延 生產(chǎn)，達(dá)到足夠重量的顆粒硅沉降到反應(yīng)器底部排出。生產(chǎn)過程中，固體反應(yīng)物自上而下 移動，氣體反應(yīng)物自下而上流動，從而實現(xiàn)不間斷的連續(xù)生產(chǎn)。
顆粒硅的自動化、低碳化優(yōu)勢
改良西門子法降電耗近瓶頸，硅烷流化床法優(yōu)勢明顯。過去，改良西門子法通過改進(jìn) 物料循環(huán)體系、增強能量回收利用顯著降低生產(chǎn)過程綜合電耗，從而實現(xiàn)降本。根據(jù) CPIA 數(shù)據(jù)，2021 年以改良西門子法為主導(dǎo)的多晶硅生產(chǎn)平均綜合電耗已降至 63kWh/kg-Si，相 較于2010年的水平已下降62.9%。其中，三氯氫硅還原環(huán)節(jié)電耗達(dá)46 kWh/kg-Si，占73.0%， 是高能耗的主要原因，且未來進(jìn)一步下降空間有限。
CPIA 預(yù)計 2030 年改良西門子法綜合電耗有望降至 55 kWh/kg-Si，換言之，未來下 降空間僅 12.7%。而根據(jù)協(xié)鑫科技 2021 年報披露，其硅烷流化床法綜合電耗僅 14.8 kWh/kg-Si，相較于當(dāng)前主流水平實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。硅烷流化床法得益于該工藝先天具有的 低能耗優(yōu)勢，或?qū)⒊蔀橄乱淮邆涑杀緝?yōu)勢的技術(shù)選擇。
顆粒硅的自動化優(yōu)勢來源于生產(chǎn)過程連續(xù)、人工參與少，且球狀形態(tài)便于下游拉棒企 業(yè)自動化運輸與裝料。改良西門子法在一爐硅棒長成后，需斷電斷氣降溫出爐，手動移出 棒狀硅后才能進(jìn)行下一輪生產(chǎn)；而還原爐產(chǎn)出的產(chǎn)品形態(tài)為直徑 130mm、長度 2.5m 的棒 狀硅，經(jīng)破碎后的致密料尺寸約 50-100mm，進(jìn)一步破碎的復(fù)投料尺寸約 8-50mm，因此 西門子法的產(chǎn)品從出爐到可用的狀態(tài)，需經(jīng)歷人工截斷、破碎、分選等步驟。從生產(chǎn)過程 來看，改良西門子法屬于間斷反應(yīng)，人工介入程度高。而在硅烷流化床法中，籽晶長大到 一定程度后，會因為重力掉落收集，從而排出流化床，同時反應(yīng)物硅烷氣通過噴嘴持續(xù)注 入，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；產(chǎn)出的顆粒硅產(chǎn)品為直徑 1-3Mm 的球形，可直接用于單晶硅棒拉制。
對于下游拉棒企業(yè)而言，由于顆粒硅產(chǎn)品流動性更好，可以通過自動材料運輸、坩堝 裝填、重新加料等方式，提高下游硅片企業(yè)的自動化程度和生產(chǎn)效率。顆粒硅廠商與拉棒 廠商合作，可以進(jìn)一步簡化從顆粒硅產(chǎn)出到運輸、裝料的過程。
顆粒硅的低碳化優(yōu)勢來源于生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)化效率高、反應(yīng)溫度低、原料易處理。硅烷流 化床法生產(chǎn)顆粒硅的原料是甲硅烷，與三氯氫硅相比，甲硅烷的熱穩(wěn)定性差，受熱易于分 解，因此帶來兩個好處：（a）硅烷流化床法一次轉(zhuǎn)化率高達(dá) 98%，而西門子法僅 10-12%； （b）流化床內(nèi)操作溫度約 600-800℃，顯著低于西門子法的 1150℃。另外，兩種方法的 生產(chǎn)過程中均涉及氯硅烷等雜質(zhì)，甲硅烷與氯硅烷的熔點、沸點差異更大，因此易于分離， 而三氯氫硅分離難度更高，導(dǎo)致西門子法需要更復(fù)雜的精餾系統(tǒng)，并造成更高的能耗。
據(jù)我們測算，顆粒硅創(chuàng)造的碳收益達(dá) 2.04-11.56 元/kg-Si。2021 年，協(xié)鑫科技獲得 法國環(huán)境與能源控制署頒發(fā)的碳足跡證書，證明公司顆粒硅產(chǎn)品的碳足跡僅為 37kg-CO2/kg-Si（千克二氧化碳當(dāng)量/千克硅），此前全球最低記錄為德國Wacker的57.56， 而改良西門子法棒狀硅平均約 71。以下分為保守和樂觀兩個場景進(jìn)行測算。 保守場景：按照我國目前碳交易價格，假設(shè)單位成本為 0.06 元/ kg-CO2。 樂觀場景：2021 年歐洲碳稅高達(dá) 50 歐元/噸（折合人民幣 0.34 元/ kg-CO2），據(jù)此進(jìn) 行假設(shè)。
測算結(jié)果顯示，硅烷流化床法顆粒硅相較于改良西門子法棒狀硅在保守和樂觀場景下 分別具有 2.04 和 11.56 元/kg-Si 的潛在碳收益。未來隨著碳價格進(jìn)一步提高、碳邊境稅等 政策落地，預(yù)計顆粒硅生產(chǎn)的碳減排優(yōu)勢將更直接地體現(xiàn)在企業(yè)利潤中。
多晶硅空間廣闊，顆粒硅大有可為
多晶硅需求：預(yù)計2022-25年CAGR為19%
預(yù)計 2025 年全球光伏級多晶硅總需求達(dá) 125.4 萬噸，2022-25 年 CAGR 為 19%。測 算公式可簡化為： 光伏級多晶硅需求=晶硅組件需求量×組件硅耗 從核心變量來看，晶硅組件需求量與新增光伏裝機、容配比正相關(guān)；組件硅耗與硅片 厚度、拉棒損耗、金剛線直徑正相關(guān)，與切片良率、電池良率、電池轉(zhuǎn)換效率、組件封裝 損失負(fù)相關(guān)。總的來看，晶硅組件需求量逐年快速增長，預(yù)計 2022-25 年 CAGR 為 24%； 受益于電池轉(zhuǎn)化效率提升以及各環(huán)節(jié)工藝改進(jìn)，我們預(yù)計組件硅耗有望逐年下降，從 2022 年 2.64g/W 的水平下降至 2025 年 2.33g/W。
關(guān)鍵假設(shè)如下： 1）全球新增光伏裝機：考慮到 2022 年 1-6 月國內(nèi)新增光伏裝機 30.88GW，同比增 長 137.4%，組件出口 63.4GW，同比增長 102%，兌現(xiàn)強勢增長。我們假設(shè) 2022-25 年 全球光伏年新增裝機規(guī)模分別為 230/300/360/420GW。 2）容配比：容配比是指光伏電站中組件標(biāo)稱直流功率占逆變器交流輸出功率的比例， 考慮到電站所在地的太陽能資源、地形、組件安裝傾角、支架類型等因素，適當(dāng)增加光伏 組件的容量，可以提高電站設(shè)備的利用率。目前國內(nèi)光伏電站的容配比一般為 1.2:1.0。2020 年，我國光伏電站設(shè)計新規(guī)放寬容配比上限，Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ類地區(qū)分別為 1.2/1.4/1.8；根據(jù)采 樣數(shù)據(jù)測算，為了實現(xiàn)光伏發(fā)電度電成本（LCOE）最低，Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ類地區(qū)的最佳容配比參 考值分別為 1.3/1.5/1.6。
在土地資源日益緊缺的背景下，全球光伏新增裝機中，分布式光伏重要性逐步提升， 而分布式光伏一般選址靠近電力消納地，光照資源相對普通，因此容配比要求提升。我們 預(yù)計全球光伏新增裝機容配比或?qū)⒊掷m(xù)上升，假設(shè) 2022-25 年容配比分別為 1.22/1.24 /1.26/1.28。
3）硅片厚度、切片良率、電池良率、電池效率：不同電池技術(shù)的發(fā)展趨勢有所不同。 例如，HJT 電池具有對稱結(jié)構(gòu)，可以降低電池制造過程中的機械應(yīng)力和碎片率，并且采用 200℃以下的低溫工藝，因此更適宜硅片減薄，良品率也更高；TOPCon 與 HJT 電池采用 N 型摻磷硅片，由于磷在硅中的分凝系數(shù)（約 0.35）低于硼（約 0.8），因此 N 型硅片更 難控制元素分布均勻性，導(dǎo)致切片良率相對較低，同時由于 N 型硅片的延展性更好，我們 預(yù)計其減薄速度或?qū)⒖煊?P 型硅片。
因此，針對這四個變量，我們采用 PERC、TOPCon、HJT 電池市場占比情況，分別 對其進(jìn)行加權(quán)，從而反映電池技術(shù)更迭對多晶硅需求的影響。其中，各類電池市占率、轉(zhuǎn) 化效率、硅片厚度主要來自 CPIA 預(yù)測，各類電池良率及硅片良率主要由我們根據(jù)各公司 公告和各公司在投資者關(guān)系平臺上的回復(fù)進(jìn)行假設(shè)而來�？偟膩砜�，N 型 TOPCon 與 HJT 電池憑借轉(zhuǎn)化效率更高的優(yōu)勢，市占率有望逐步提升，且 2022 年 TOPCon 電池產(chǎn)能落地 速度更快、規(guī)模更大。
4）金剛線直徑與磨料損耗：切片環(huán)節(jié)會對硅棒造成一定磨損，切削損耗量與金剛線 母線直徑、研磨介質(zhì)粒度相關(guān)。針對金剛線直徑，在細(xì)線化趨勢下，鎢絲有望逐步替代高 碳鋼絲線，可有效降低鋸縫，提升單位硅棒出片量，根據(jù) CPIA 預(yù)測，2025 年應(yīng)用于單晶 硅棒的金剛線母線直徑有望下降至 36 微米，我們假設(shè) 2022-25 年金剛線直徑分別為 40/37/36.5/36 微米；針對磨料損耗，由于金剛石顆粒磨損約 20 微米，我們假設(shè) 2022-25 年維持這一水平。 5）拉棒損耗：拉棒損耗主要來自清洗、破碎、切方環(huán)節(jié)，2021 年行業(yè)平均水平約 1.066 kg/kg，未來下降空間有限，根據(jù) CPIA 預(yù)測，通過降低鍋底料比例等方法，逐步改進(jìn)拉棒 與機加環(huán)節(jié)的工藝，拉棒損耗有望進(jìn)一步下降，我們假設(shè) 2022-25 年拉棒損耗分別為 1.058/1.053/1.051/1.049。
6）組件封裝損失：組件封裝損失（CTM）是指組件輸出功率占電池片功率總和的比 例，與電池產(chǎn)品的一致性與組件生產(chǎn)工藝有關(guān)。根據(jù) CPIA 預(yù)測，2021-25 年單晶電池組 件封裝損失有望從 98.5%小幅提升至 99%。我們假設(shè) 2022-25 年組件封裝損失分別為 98.7%/98.8%/98.9%/99.0%。敏感性分析：從技術(shù)趨勢來看，光伏產(chǎn)業(yè)為了實現(xiàn)降本的目的，硅片減薄、電池轉(zhuǎn)化 效率提升、金剛線直徑細(xì)化是未來發(fā)展的三大重要趨勢，均有助于組件硅耗下降，進(jìn)而抑 制多晶硅需求增速。因此保持其余假設(shè)不變，我們圍繞硅片厚度、金剛線直徑、電池轉(zhuǎn)換 效率這三個關(guān)鍵變量，兩兩進(jìn)行敏感性分析。
多晶硅供給：預(yù)計2022-25年CAGR為60%
光伏是多晶硅的重要下游，中國企業(yè)是多晶硅的主要生產(chǎn)者。根據(jù)中國有色金屬工業(yè) 協(xié)會硅業(yè)分會統(tǒng)計，2021 年全球多晶硅產(chǎn)量達(dá) 63.1 萬噸，同比增長 20.2%，其中光伏領(lǐng) 域消耗多晶硅 61.4 萬噸，占比 97.3%；中國多晶硅企 業(yè)產(chǎn)量達(dá) 49.0 萬噸，占比 77.7%， 同比增長 2.2pcts。雖然我國多晶硅產(chǎn)業(yè)相對海外起步較晚，2007 年才開始規(guī)模化生產(chǎn)， 但是憑借較低的能源和生產(chǎn)成本，以及持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，國內(nèi)企業(yè)競爭優(yōu)勢持續(xù)擴大，自 2011 年開始我國多晶硅產(chǎn)量位居全球首位。
2022-25 年全球光伏級多晶硅產(chǎn)能快速增長。根據(jù)各企業(yè)擴產(chǎn)規(guī)劃，我們統(tǒng)計得到， 2022/2025 年底全球多晶硅產(chǎn)能（滿產(chǎn)口徑）將分別達(dá)到 119.1 萬噸和 422.7 萬噸，CAGR 達(dá) 53%。受到近兩年多晶硅環(huán)節(jié)超額利潤吸引，企業(yè)擴產(chǎn)意愿強烈。由于多晶硅建設(shè)周期 約 12-18 個月，因此大批產(chǎn)能于 2023-24 年集中落地。目前未開工的規(guī)劃產(chǎn)能在后續(xù)落地 過程中存在不確定性，因此估算的多晶硅產(chǎn)能僅供參考。
光伏級多晶硅行業(yè)供過于求趨勢明顯。為了衡量 2022-25 年各年份有效產(chǎn)能，我們對 年初與年末產(chǎn)能取平均進(jìn)行簡單估算，并與上文測算所得多晶硅需求作比較，結(jié)果顯示 2022-25 年全球多晶硅有效產(chǎn)能 CAGR 為 60%，供需比從 125%上升至 302%，新進(jìn)產(chǎn)能 投入導(dǎo)致供需錯配走向另一個極端，多晶硅供過于求壓力上升。
顆粒硅供給：預(yù)計2025年占總需求48.7%-64.7%
目前僅有 3 家硅烷流化床法量產(chǎn)企業(yè)，技術(shù)壁壘高。分別是協(xié)鑫科技（收購 SunEdison 相關(guān)技術(shù)）、REC、天宏瑞科（全稱“陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司”）。其中， 協(xié)鑫科技現(xiàn)有江蘇徐州 6 萬噸硅烷流化床法顆粒硅產(chǎn)能，7m22 新投產(chǎn)樂山 10 萬噸項目， 已公告的擴產(chǎn)項目還包括包頭 30 萬噸與呼和浩特 10 萬噸；REC 入局較早，但其位于美 國摩西湖的 1.8 萬噸產(chǎn)能于 2019 年停產(chǎn)，現(xiàn)規(guī)劃于 4Q23 恢復(fù)生產(chǎn)、2024 年達(dá)到滿產(chǎn)； 天宏瑞科的技術(shù)來源于股東 REC，其現(xiàn)有榆林 1.8 萬噸產(chǎn)能，并規(guī)劃新建 8 萬噸。另外， 中來股份、亞洲硅業(yè)等企業(yè)也宣布布局研發(fā)硅烷流化床法技術(shù)路線。
預(yù)計 2025 年底全球顆粒硅產(chǎn)能達(dá) 73.1 萬噸，其中協(xié)鑫科技占 83%。根據(jù)各公司已 公告的顆粒硅擴產(chǎn)計劃，我們預(yù)計 2022-25 年全球顆粒硅產(chǎn)能 CAGR 達(dá) 74%，主要由量 產(chǎn)技術(shù)成熟的協(xié)鑫科技所貢獻(xiàn)。目前未開工的規(guī)劃產(chǎn)能在后續(xù)落地過程中存在不確定性， 因此估算的顆粒硅產(chǎn)能僅供參考。以上述分析作為中性預(yù)測，分別設(shè)立保守與樂觀場景，假設(shè)年有效產(chǎn)能為年初與年末 產(chǎn)能的平均值，測算 2022-25 年顆粒硅產(chǎn)量（有效產(chǎn)能）占多晶硅總需求的比： 保守場景：假設(shè)協(xié)鑫科技包頭二期與三期項目、天宏瑞科 8 萬噸項目建設(shè)進(jìn)度稍慢， 導(dǎo)致 2023-25 年顆粒硅有效產(chǎn)能較中性場景有所下降。
中性場景：根據(jù)現(xiàn)有顆粒硅企業(yè)已公布的擴產(chǎn)計劃測算。 樂觀場景：考慮到多晶硅建設(shè)周期約 12-18 個月（廠房基建周期造成部分差異），后 續(xù)顆粒硅企業(yè)仍有可能進(jìn)一步公告擴張，假設(shè)協(xié)鑫科技 2025 年底產(chǎn)能增加 20 萬噸、REC 與天宏瑞科分別增加 4 萬噸。
以上數(shù)據(jù)表明 2025 年顆粒硅產(chǎn)量占多晶硅需求的比達(dá) 48.7%-64.7%，在技術(shù)擴散有 限的前提下，顆粒硅企業(yè)享受技術(shù)進(jìn)步窗口期。從硅烷流化床法的發(fā)展歷史來看，為了實 現(xiàn)量產(chǎn)經(jīng)濟性與產(chǎn)品品質(zhì)提升，REC 用了 20 年以上，協(xié)鑫科技用了 10 年以上，雖在過 去面臨研發(fā)速度不及預(yù)期的質(zhì)疑，但協(xié)鑫科技徐州、樂山項目的相繼投產(chǎn)，及下游硅片客 戶紛紛試用后簽訂長單采購，已證明當(dāng)前硅烷流化床法的量產(chǎn)可行性與產(chǎn)品可用性，長期 的研發(fā)積累也為現(xiàn)有顆粒硅企業(yè)構(gòu)筑專利、Know-how 的技術(shù)護(hù)城河。
上述測算的前提是顆粒硅技術(shù)擴散有限，2025 年之前仍由現(xiàn)有企業(yè)主導(dǎo)，彼時顆粒 硅占多晶硅總需求的比僅為 48.7%-64.7%，針對市場關(guān)心的 P 型硅片向 N 型轉(zhuǎn)變趨勢下 顆粒硅應(yīng)用比例的上限問題，現(xiàn)存企業(yè)尚有較長的窗口期進(jìn)行品質(zhì)提升與市場驗證。在這 一階段內(nèi)，具備量產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)有望享受存量替代的巨大空間、市場擴容、以及低生產(chǎn)成 本帶來的超額利潤。
短期多晶硅價格見頂，成本重要性提升
短期供需分析：關(guān)注電力供需和新增投產(chǎn)
1）電力供需
四川電力供需緊張，工業(yè)企業(yè)讓電于民。2022 年 8 月 14 日，四川省經(jīng)信廳和國網(wǎng)四 川省電力公司發(fā)布《關(guān)于擴大工業(yè)企業(yè)讓電于民實施范圍的緊急通知》，通知指出，從 8 月 15 日起取消主動錯避峰需求響應(yīng)，在全省(除攀枝花、涼山)的 19 個市(州)擴大工業(yè)企 業(yè)讓電于民實施范圍，對四川電網(wǎng)有序用電方案中所有工業(yè)電力用戶(含白名單重點保障企 業(yè))實施生產(chǎn)全停(保安負(fù)荷除外)，放高溫假，讓電于民，時間從 2022 年 8 月 15 日 00:00 至 20 日 24:00。
四川是我國工業(yè)硅和多晶硅的重要產(chǎn)地。工業(yè)硅是多晶硅生產(chǎn)的關(guān)鍵原材料。由于工 業(yè)硅和多晶硅生產(chǎn)依賴電力，其產(chǎn)業(yè)分布具有向低電價區(qū)域集中的特征，2021 年新疆、 云南、四川工業(yè)硅產(chǎn)量占全國的 44%/18%/14%，新疆、內(nèi)蒙、四川多晶硅產(chǎn)量占全國的55%/14%/11%。
工業(yè)硅成本受電力影響較大，多晶硅成本受電力和工業(yè)硅價格影響較大。針對工業(yè)硅， 根據(jù)合盛硅業(yè)環(huán)評書，工業(yè)硅生產(chǎn)電耗約 12kWh/kg-Si。根據(jù)廣州期貨交易所測算，2021 年工業(yè)硅生產(chǎn)成本中電力約占 35%。針對多晶硅，根據(jù)通威股份與協(xié)鑫科技公告，其改良 西門子法與硅烷流化床法生產(chǎn)多晶硅時電耗分別為 45 kWh/kg-Si 和 14.8 kWh/kg-Si，假 設(shè)不含稅電價為0.31元/ kWh ，我們測算得到電力成本分別為13.9元/kg-Si和4.6元/kg-Si， 占生產(chǎn)成本的比例分別為 31%和 13%；另外，按照 8 月 16 日工業(yè)硅含稅價 20.8 元/kg， 測算得到工業(yè)硅占生產(chǎn)成本的比例分別為 43%和 53%。
面對極端天氣與雙碳要求能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，預(yù)計長期內(nèi)電價中樞上移，建議關(guān)注電力成 本對多晶硅企業(yè)競爭的影響。回顧去年，2021 年 8-9 月，由于能耗雙控與煤炭短缺，云 南等地對工業(yè)企業(yè)采取“拉閘限電”，工業(yè)硅短期產(chǎn)量受限，導(dǎo)致價格從 1.5 萬元/噸沖高 至 6 萬元/噸；當(dāng)前，四川由于極端高溫天氣增加用電需求同時水電供給減少，拉開電力供 需矛盾序幕，后續(xù)演變或與氣溫變化有關(guān)。
向后展望，一方面，根據(jù) IPCC 報告，氣候變化導(dǎo)致全球范圍內(nèi)極端天氣事件發(fā)生頻 率增加，另一方面，雙碳目標(biāo)要求減少化石能源依賴，而風(fēng)光水等非化石能源在短期內(nèi)仍 面臨發(fā)電不穩(wěn)定的限制，因此電力供需在短期內(nèi)可能面臨“轉(zhuǎn)型陣痛期”。去年工業(yè)硅價 格異常波動后，政府已經(jīng)出臺一些政策，緩解地方考核目標(biāo)對工業(yè)企業(yè)用電及生產(chǎn)的影響； 但是從長期來看，新能源在電力結(jié)構(gòu)中占比提升，勢必將增加電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等成本，因此 在長期內(nèi)電價中樞有上移的趨勢。對于工業(yè)硅及多晶硅產(chǎn)業(yè)，電價上升將進(jìn)一步擴大不同 能耗水平企業(yè)之間的成本差異。
2）新增投產(chǎn)
本輪多晶硅價格上漲的主要原因是需求增長超預(yù)期。2020 年，多晶硅供給端受到 2018 年以來價格持續(xù)走低的影響，新增產(chǎn)能有限，而需求端則因 2020 年 9 月我國正式提出 “2030 年碳達(dá)峰、2060 年碳中和”的目標(biāo)而走強。2021 年，我國新增光伏裝機 54.93GW， 同比增長 14.0%，年底多晶硅價格上漲至 269 元/kg，裝機需求受到高價影響有所下滑， 而在 2022 年 1 月多晶硅價格回落至 230 元/kg 后再次啟動，1-6 月我國光伏新增裝機達(dá) 30.88GW，同比增長 137.4%。同時，2022 年 2 月俄烏沖突推高歐洲地區(qū)能源價格，加劇 全球能源危機，促進(jìn)海外光伏需求。國內(nèi)與海外需求共振，使得硅料價格持續(xù)上漲至 8 月 的 300 元/kg（含稅），創(chuàng)近兩年新高。
當(dāng)前多晶硅占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈 74%的利潤。從產(chǎn)業(yè)鏈利潤分配來看，由于上游多晶硅環(huán)節(jié)階 段性供給不足，導(dǎo)致該環(huán)節(jié)議價權(quán)顯著上升，根據(jù) 8 月 11 日價格測算，多晶硅占據(jù)產(chǎn)業(yè) 鏈 74%的利潤，單位毛利達(dá) 0.565 元/W，而下游硅片、電池、組件環(huán)節(jié)盈利空間受到壓 縮。
7 月國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量環(huán)降 5.0%，預(yù)計 8 月環(huán)增 12.8%。2022 年 7 月國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量 約 5.85 萬噸，環(huán)比下降 5.0%，導(dǎo)致供不應(yīng)求加劇。部分原因在于，6 月東方希望在新疆 準(zhǔn)東的多晶硅一期項目因氫化裝置泄露引發(fā)起火，提前進(jìn)入檢修期。根據(jù)中國有色金屬工 業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會統(tǒng)計，8 月至少有 5 家國內(nèi)多晶硅企業(yè)處于檢修狀態(tài)，但是協(xié)鑫科技樂山 項目、新特能源包頭項目、通威股份包頭項目等新增產(chǎn)能逐步釋放，帶動多晶硅有效供給 上升。中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會預(yù)計 8 月國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量有望達(dá)到 6.6 萬噸，同比 增長 12.8%。
3Q22 多晶硅企業(yè)集中投產(chǎn)，或?qū)_擊后市價格。根據(jù)各公司規(guī)劃，3Q22 至少有 6 家多晶硅企業(yè)投放新產(chǎn)能，預(yù)計滿產(chǎn)后將新增行業(yè)有效月產(chǎn)能 3.25 萬噸（年化產(chǎn)能 39 萬 噸），相當(dāng)于 7 月我國多晶硅產(chǎn)量的 55.6%。一般情況下，新產(chǎn)能自投產(chǎn)至滿產(chǎn)需 3-6 個 月時間，考慮到 3Q22 投產(chǎn)企業(yè)中，大部分企業(yè)屬于多晶硅行業(yè)頭部公司，僅有青海麗豪 為新玩家，因此產(chǎn)能落地進(jìn)程有望快于預(yù)期。我們預(yù)計多晶硅價格拐點可能在 2023 年到 來。 從后續(xù)投產(chǎn)節(jié)奏來看，預(yù)計 1Q23 與 2Q23 我國分別新增產(chǎn)能 2.08 萬噸/月（年化產(chǎn) 能 25 萬噸），4Q23 新增產(chǎn)能 5.86 萬噸/月（年化產(chǎn)能 25 萬噸），或?qū)⑦M(jìn)一步增加多晶硅 價格下行壓力。
除了多晶硅擴產(chǎn)對價格造成向下壓力，下游企業(yè)擴產(chǎn)更甚，一定程度上支撐硅價。光 伏硅片行業(yè)長期由隆基綠能和 tcl 中環(huán)兩家龍頭企業(yè)引領(lǐng)，在本輪光伏行情中，不少二線 企業(yè)與新玩家意欲加入競爭。2021 年底，硅片行業(yè)總產(chǎn)能達(dá) 356.4GW，同比增長 68.4%。 2022 年初以來，僅國內(nèi)企業(yè)公告拉棒新增擴產(chǎn)計劃就超過 313.5GW、切片超過 310.5GW。 雖然市場普遍預(yù)期多晶硅產(chǎn)能擴張規(guī)模大于光伏裝機需求，但考慮到下游硅片擴產(chǎn)規(guī)模更 甚，電池、組件環(huán)節(jié)新建產(chǎn)能周期更短，使得短期內(nèi)多晶硅仍可能維持產(chǎn)業(yè)鏈中相對緊缺 的地位，我們預(yù)期未來硅料價格下跌速度可能不會過快。
價格中樞測算：未來成本影響擴大
本輪多晶硅漲價階段性緩解成本差異。多晶硅乃至光伏產(chǎn)業(yè)的競爭關(guān)鍵在于成本，但 是 2021 年至今多晶硅價格持續(xù)上探，導(dǎo)致部分在上一輪周期中幾近退出的產(chǎn)能又重新回 歸市場，例如 REC 計劃重啟的美國摩西湖工廠、南玻于 1Q22 復(fù)產(chǎn)的宜昌產(chǎn)能。 我們判斷多晶硅行業(yè)將先經(jīng)歷階梯式降價，后面臨全面供過于求。以下分情況探討多 晶硅價格中樞： 1）短期價格中樞：回顧歷史，2011 年和 2018 年多晶硅價格暴跌的主要原因是需求 端受補貼政策下調(diào)的負(fù)面影響，次要原因是供給端新增產(chǎn)能釋放。因此，展望后續(xù)多晶硅 價格走勢，如果不出現(xiàn)地緣政治突發(fā)因素對光伏需求的影響，當(dāng)前光伏下游需求彈性較大， 我們預(yù)期后續(xù)多晶硅價格在下行初期會經(jīng)歷階段性均衡，此時對價格中樞的判斷基于組件 價格和產(chǎn)業(yè)鏈下游利潤增厚水平。
假設(shè)組件含稅價 1.75 元/W、下游利潤增厚 0.12 元/W，預(yù)期多晶硅價格中樞為 162.3 元/kg。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會數(shù)據(jù)，8 月 3 日國內(nèi)多晶硅致密料價格（含稅） 達(dá) 300 元/kg，182mm 單晶 PERC 組件價格（含稅）為 1.97 元/W。為了測算短期多晶硅 價格中樞，我們假設(shè) 1.7-1.8 元/W 的組件價格（含稅）可以滿足電站投資方的收益率要求， 從而形成階段性均衡，該情形下產(chǎn)業(yè)鏈下游硅片、電池、組件環(huán)節(jié)利潤增厚 0.08-0.16 元 /W，測算結(jié)果顯示，中性場景下多晶硅價格中樞為 162.3 元/kg。
2）長期價格中樞：由于多晶硅項目啟停難度大，生產(chǎn)具有一定剛性，因此名義產(chǎn)能 擴張帶來的供過于求壓力較大，如果后續(xù)多晶硅產(chǎn)能超過下游光伏裝機趨勢已現(xiàn)，則多晶 硅價格可能回落至邊際最高成本，超出需求部分的落后產(chǎn)能面臨關(guān)停、淘汰。 多晶硅價格回落疊加能源成本上升，將導(dǎo)致成本差異凸顯。多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始終以 降本為主線，站在當(dāng)前時點，預(yù)計多晶硅價格即將迎來觸頂回落，同時海外能源價格大幅 上漲，國內(nèi)對高耗能企業(yè)用電相關(guān)政策亦有收縮趨勢，從雙碳目標(biāo)的發(fā)展邏輯來看，長期 用電成本上升或許是大勢所趨。屆時，預(yù)計在價格下行和成本上升兩方面因素的疊加影響 下，多晶硅行業(yè)利潤收窄，由于生產(chǎn)過程能耗和自動化、碳排放的差異，多晶硅企業(yè)間的 盈利分化可能加劇。
投資分析
光伏產(chǎn)業(yè)競爭的關(guān)鍵已從單一成本維度拓展至自動化、低碳化，在未來地緣政治因素 更加復(fù)雜的背景下，將共同決定一家光伏企業(yè)的盈利能力和綜合實力。針對多晶硅環(huán)節(jié)， 我們建議從以下幾方面把握行業(yè)發(fā)展主線： 1）從市場空間來看，預(yù)計 2025 年全球光伏級多晶硅需求有望達(dá)到 125.4 萬噸，可支 撐 420GW 光伏裝機，2022-25 年 CAGR 約 19%，行業(yè)維持景氣； 2）從技術(shù)路線來看，改良西門子法 2021 年市占率達(dá) 96.2%，而由協(xié)鑫科技推動的硅 烷流化床法憑借工藝優(yōu)勢，實現(xiàn)顯著更低的電耗和生產(chǎn)成本，是值得關(guān)注的下一代技術(shù)， 我們預(yù)計 2025 年底硅烷流化床法顆粒硅產(chǎn)能有望達(dá)到 73.1 萬噸，2022-25 年 CAGR 約 74%；
3）從價格趨勢來看，短期內(nèi)多晶硅生產(chǎn)成本受到電力供需偏緊的影響，此外預(yù)計 3Q22 國內(nèi)產(chǎn)能新增投放 3.25 萬噸/月，價格下行壓力增加，而 2023 年起趨勢更甚，考慮到下游 產(chǎn)能擴張與全球光伏需求支撐，我們預(yù)計多晶硅行業(yè)可能先經(jīng)歷階梯式降價，后面臨全面 供過于求，預(yù)計 2025 年供需比 302%； 4）從后續(xù)競爭來看，硅烷流化床法具有自動化優(yōu)勢（生產(chǎn)過程連續(xù)、顆粒硅流動性 好）和碳排放優(yōu)勢（生產(chǎn)電耗低、轉(zhuǎn)化效率高、反應(yīng)溫度低、原料易處理），在能源價格 和碳排放成本上升的大趨勢下，硅烷流化床法有望提前鎖定未來綜合成本優(yōu)勢。
根據(jù)我們的測算，中性情形下預(yù)計 2025 年全球顆粒硅產(chǎn)量占多晶硅總需求的比例僅 54.3%，說明顆粒硅技術(shù)在壁壘高、擴散慢的前提下，現(xiàn)有量產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)具備至少 3 年 以上的窗口期進(jìn)行市場驗證與品質(zhì)提升，并且在這一階段內(nèi)有望享受存量替代的巨大空間 以及低生產(chǎn)成本帶來的超額利潤。
顆粒硅可幫助下游硅片企業(yè)降本提效，積極布局、采購、應(yīng)用顆粒硅的硅片企業(yè)有望 占據(jù)先機。在拉棒過程中應(yīng)用顆粒硅可縮短裝料與化料時間、增加單爐熔料量，從而提高 拉棒效率，是未來硅片企業(yè)降低非硅成本、提高自動化水平的重要途徑之一。目前，下游 客戶中 TCL 科技（TCL 中環(huán)的大股東）與上機數(shù)控已參股協(xié)鑫科技的顆粒硅產(chǎn)能，TCL 中環(huán)、隆基綠能分別與協(xié)鑫科技簽訂較大規(guī)模采購長單。我們預(yù)計 2023 年協(xié)鑫科技多晶 硅總產(chǎn)量中顆粒硅占比約 69.5%，預(yù)計長單客戶銷售結(jié)構(gòu)也將以顆粒硅為主。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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