2022年,我國(guó)多晶硅產(chǎn)量達(dá)83萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2023年將突破140萬(wàn)噸。復(fù)盤(pán)多晶硅價(jià)格歷史走勢(shì),在產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張的背景下,新一輪硅料過(guò)剩已不可避免的來(lái)臨。
一、多晶硅生產(chǎn)概況
硅元素自1823年瑞士化學(xué)家貝采利烏斯發(fā)現(xiàn)以來(lái),一直到1947年晶體管發(fā)明后才得以被重視和賦予新的使命。1954年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制第一個(gè)硅晶體管和第一個(gè)單晶硅電池(效率約6%)。硅的半導(dǎo)體材料特性以及在地殼中豐富的含量奠定了其在半導(dǎo)體領(lǐng)域基石的地位。
自然界沒(méi)有游離態(tài)的硅,都是以氧化物形態(tài)存在。多晶硅的原材料為工業(yè)硅(Silicon metal),工業(yè)硅是從硅石礦制備而來(lái),硅石礦包括石英砂巖、石英巖、石英砂、脈石英和交代硅質(zhì)角巖等。
半導(dǎo)體材料對(duì)純度要求高,由于硅石礦中的硅含量較低,硅的提純是要先獲得普通純度的硅(工業(yè)硅),然后再進(jìn)一步提純制備超高純度的單質(zhì)硅,提取制備高純度單質(zhì)硅對(duì)工藝有極高的要求。
工業(yè)硅又名金屬硅、結(jié)晶硅,是由硅石(主要成分Si02≥99.2%,通常形態(tài)為石英石或鵝卵石)經(jīng)碳質(zhì)還原劑(洗精煤、石油焦、木炭等)在礦熱爐中通過(guò)還原反應(yīng)所得,其名義硅含量不小于98.7%。
單質(zhì)硅有晶體和無(wú)定形兩種類型,晶體硅包括單晶硅和多晶硅,結(jié)構(gòu)類似金剛石,是有金屬光澤的灰黑色固體。其中,多晶硅是硅原子以晶格形態(tài)排列成許多晶核,晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒,晶粒組合結(jié)晶成多晶硅。
根據(jù)用途,多晶硅可以分為太陽(yáng)能級(jí)多晶硅和半導(dǎo)體級(jí)多晶硅。多晶硅是拉制單晶硅的原材料,單晶硅具有更高的電子遷移率,同時(shí)具有良好的熱穩(wěn)定性,因而單晶硅電池較多晶硅電池?fù)碛懈叩霓D(zhuǎn)換效率。
19世紀(jì),硅的提取主要是以金屬熱還原法生產(chǎn)為主,生產(chǎn)成本高昂且產(chǎn)品價(jià)格昂貴。
進(jìn)入20世紀(jì),硅的提純工藝得到了廣泛研究,尤其是硅石礦和木炭的熱還原反應(yīng)研究促進(jìn)了工業(yè)硅行業(yè)的發(fā)展。1955年,德國(guó)西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)了在高溫的硅芯上用氫氣還原三氯氫硅的多晶硅沉積技術(shù)(第一代西門(mén)子法),但會(huì)產(chǎn)生SiHCl3(三氯硅烷)、SiCl4(氯化硅)、HCl(氯化氫)和H2(氫氣)這些副產(chǎn)品。
此后該技術(shù)經(jīng)過(guò)多次改良,其中,第一代西門(mén)子法則對(duì)SiHCl3和H2進(jìn)行了回收利用;第二代西門(mén)子法進(jìn)一步將SiCl4與硅、氫氣反應(yīng)生成SiHCl3再循環(huán)利用;第三代西門(mén)子法(稱為“改良西門(mén)子法”)已實(shí)現(xiàn)SiHCl4閉路循環(huán)生產(chǎn),較第二代進(jìn)一步回收HCl,參與制備SiHCl3。目前,國(guó)內(nèi)主流的多晶硅生產(chǎn)工藝為改良西門(mén)子法生產(chǎn)工藝(《多晶硅工廠設(shè)計(jì)規(guī)范GB 51034-2014》稱之為三氯氫硅氫還原法)。
除了改良西門(mén)子法生產(chǎn)工藝以外,國(guó)內(nèi)外部分企業(yè)還采用了硅烷法、流化床法。硅烷法是以硅烷為原材料,通過(guò)熱分解法來(lái)制備多晶硅;流化床法主要生產(chǎn)粒狀多晶硅。
上世紀(jì)末,全球多晶硅的產(chǎn)量在1.6萬(wàn)噸左右,主要產(chǎn)地集中在美國(guó)、德國(guó)和日本,德國(guó)瓦克公司年產(chǎn)能達(dá)到了3000噸,是當(dāng)時(shí)全球最大的多晶硅生產(chǎn)企業(yè)。
國(guó)內(nèi)早期以傳統(tǒng)的西門(mén)子法生產(chǎn)為主,能耗高、污染重和成本高,經(jīng)營(yíng)難以為繼。1986年后自主研發(fā)多晶硅生產(chǎn)新技術(shù),1999年底才建成峨眉半導(dǎo)體材料廠100噸/年多晶硅改良西門(mén)子法工業(yè)化實(shí)驗(yàn)示范線,加上洛陽(yáng)硅單晶廠,合計(jì)產(chǎn)量?jī)H55噸,需求缺口大,進(jìn)口依賴性強(qiáng)。
2003年,國(guó)內(nèi)首條年產(chǎn)1000噸多晶硅生產(chǎn)線在四川樂(lè)山開(kāi)工,此時(shí)國(guó)內(nèi)進(jìn)口量已高達(dá)750噸,2007年1000噸級(jí)項(xiàng)目投產(chǎn),多晶硅正式步入規(guī)?;a(chǎn),國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)量首次突破1000噸,萬(wàn)噸級(jí)投資項(xiàng)目出現(xiàn),在建及擬建項(xiàng)目產(chǎn)能則超6萬(wàn)噸/年。
隨著產(chǎn)能的釋放,2011年我國(guó)多晶硅產(chǎn)量達(dá)到了8.4萬(wàn)噸,超過(guò)美國(guó)成為世界第一。2022年,我國(guó)多晶硅產(chǎn)量達(dá)83萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2023年將突破140萬(wàn)噸。
二、多晶硅價(jià)格的演變
2.1 2004-2008年:海外光伏裝機(jī)高速增長(zhǎng) 驅(qū)動(dòng)硅料大漲行情
改革開(kāi)放至2008年,國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)量低,存在較大的消費(fèi)缺口,主要依賴于進(jìn)口為主,因而多晶硅價(jià)格主要由國(guó)際市場(chǎng)(美國(guó)、德國(guó))定價(jià),進(jìn)口價(jià)格對(duì)國(guó)內(nèi)廠家銷售價(jià)格影響巨大。
上世紀(jì)70~90年代,國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)因生產(chǎn)成本高昂,市場(chǎng)開(kāi)放后無(wú)法與進(jìn)口硅料競(jìng)爭(zhēng),企業(yè)相繼關(guān)停,數(shù)量由當(dāng)時(shí)的20余家迅速降到了90年代末的兩家。1995年,進(jìn)口多晶硅價(jià)格在60萬(wàn)元/噸以上,隨著亞洲金融危機(jī)爆發(fā),半導(dǎo)體芯片需求下滑,國(guó)際硅料市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩,進(jìn)口硅料價(jià)格持續(xù)下挫,到2000年,國(guó)內(nèi)多晶硅價(jià)格已跌至25萬(wàn)元/噸左右。
2001-2003年期間,全球每年光伏裝機(jī)量穩(wěn)定在300~500MW/年,半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)恢復(fù),多晶硅價(jià)格相對(duì)平穩(wěn),波動(dòng)幅度在20-30萬(wàn)元/噸。
2004年,德國(guó)新修訂《可再生能源法》,上調(diào)上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼力度,西班牙、法國(guó)、意大利等歐洲國(guó)家也相繼出臺(tái)補(bǔ)貼政策,使得歐洲光伏裝機(jī)量呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng),帶動(dòng)了硅料需求,多晶硅價(jià)格也在2004年上漲至45萬(wàn)元/噸。2004年被稱為世界光伏元年,這一年全球光伏新增裝機(jī)量首次突破1GW,此后不斷創(chuàng)新高。
2005年光伏電池對(duì)多晶硅的需求缺口繼續(xù)不斷擴(kuò)大,使得2004-2008年期間硅料價(jià)格出現(xiàn)了一輪大幅上漲,最高超過(guò)300萬(wàn)元/噸。來(lái)自光伏領(lǐng)域需求的增長(zhǎng)是重要的因素,而產(chǎn)能擴(kuò)張不足也是造成這輪硅料價(jià)格暴漲的原因之一。
2.2 2009-2019年:內(nèi)外多重因素 致硅料價(jià)格跌破10萬(wàn)元/噸
2008年全球金融危機(jī)爆發(fā)加之歐洲光伏補(bǔ)貼退坡,全球光伏新增裝機(jī)量增速大幅放緩,同時(shí)國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)能在2008-2011年陸續(xù)投產(chǎn),行業(yè)產(chǎn)能利用率大幅下行,硅料價(jià)格持續(xù)走跌,2009年年均價(jià)由2008年的250元/噸跌至55萬(wàn)元/噸,大幅下跌78%。2009-2019年期間,多晶硅價(jià)格雖在個(gè)別年份有所反彈,但總體呈現(xiàn)下行的走勢(shì),2019年均價(jià)僅有7.6萬(wàn)元/噸。
2009-2019年,全球光伏裝機(jī)量由22.8GW提升至584.7GW,增長(zhǎng)2464%,國(guó)內(nèi)也增長(zhǎng)了49129%。需求的增長(zhǎng)背景下,硅料價(jià)格卻持續(xù)下行。我們分析認(rèn)為主要原因是市場(chǎng)過(guò)剩、進(jìn)口沖擊和后期技術(shù)進(jìn)步,部分年份中間價(jià)格的反彈主要受光伏補(bǔ)貼政策驅(qū)動(dòng)裝機(jī)需求提升的影響。
2008~2013年,我國(guó)多晶硅產(chǎn)能不斷釋放,產(chǎn)能利用率多數(shù)年份在50%以下,產(chǎn)能過(guò)剩矛盾突出。在此期間,我國(guó)光伏市場(chǎng)對(duì)外依存度極高,2011年光伏組件90%以上出口海外。金融危機(jī)影響及2011年以來(lái)歐美國(guó)家針對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)品的“雙反”調(diào)查及征收高額“雙反”稅大大打擊了我國(guó)的光伏產(chǎn)品出口貿(mào)易。
2012年,我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品進(jìn)出口總額289.5億美元,同比下降32%,其中出口額233億美元,同比下降35%,出口數(shù)量同比下降8.1%,出口價(jià)格同比下降29.2%,出口市場(chǎng)量?jī)r(jià)齊跌。
2013年出口繼續(xù)下滑,尤其對(duì)歐洲市場(chǎng)光伏電池及組件出口額大幅下滑62%。在此期間,韓國(guó)、美國(guó)出口至中國(guó)的多晶硅以極低的價(jià)格銷售,進(jìn)一步加速國(guó)內(nèi)硅料價(jià)格下跌。
2014-2018年,多晶硅價(jià)格總體圍繞在10萬(wàn)元/噸~15萬(wàn)元/噸作區(qū)間震蕩,國(guó)內(nèi)光伏補(bǔ)貼政策驅(qū)動(dòng)硅料價(jià)格階段性上漲,同時(shí)硅料生產(chǎn)成本的下降對(duì)價(jià)格反彈幅度有所制約。
2013年,國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)國(guó)發(fā)〔2013〕24號(hào)》,國(guó)內(nèi)光伏應(yīng)用市場(chǎng)逐漸啟動(dòng),光伏凈增裝機(jī)量首次突破10GW,同時(shí)對(duì)美國(guó)韓國(guó)進(jìn)口多晶硅征收反傾銷稅,多晶硅價(jià)格企穩(wěn)回升,從低位的多晶硅致密料從11萬(wàn)元/噸回升至2014年的15-17萬(wàn)元/噸。由于國(guó)內(nèi)硅料生產(chǎn)成本高,2013-2014年多數(shù)多晶硅企業(yè)依然存在虧損。2015年,進(jìn)口低價(jià)壓制下,國(guó)內(nèi)多晶硅價(jià)格重回跌勢(shì),年末跌至金融危機(jī)以來(lái)新低。
2015年底,國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于完善陸上風(fēng)電光伏發(fā)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)政策的通知》,對(duì)光伏發(fā)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)進(jìn)行下調(diào),引發(fā)2016年上半年的光伏“搶裝潮”,推動(dòng)了多晶硅的需求和價(jià)格,上半年累計(jì)上漲40%左右,隨著“搶裝潮”結(jié)束,硅料價(jià)格下半年重新下跌,9月跌破10萬(wàn)元/噸,隨后又受硅料企業(yè)停產(chǎn)檢修、光伏補(bǔ)貼新政策等影響再度反彈至13萬(wàn)元/噸以上。
2017年金剛線切割技術(shù)全面取代砂漿切割技術(shù),單晶硅片和多晶硅硅片成本差距縮小,同時(shí)硅片企業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題加大,與硅料企業(yè)博弈增加,3-4月硅料價(jià)格下跌,硅料企業(yè)停產(chǎn)及單晶硅片組件產(chǎn)能擴(kuò)張推動(dòng)價(jià)格又重新上漲。
2018年,單晶硅片和多晶硅片市場(chǎng)之爭(zhēng)進(jìn)一步升溫,硅片價(jià)格繼續(xù)下挫,企業(yè)利潤(rùn)進(jìn)一步下滑,5月31日《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項(xiàng)的通知》(“531新政”)明確暫不安排2018年普通光伏電站建設(shè)規(guī)模,補(bǔ)貼進(jìn)一步退坡,導(dǎo)致硅料價(jià)格加速回落,重新跌破10萬(wàn)元/噸關(guān)口。
降本方面,2015年國(guó)內(nèi)陸續(xù)進(jìn)行了冷氫化技術(shù)使用,電耗大幅下降。2018-2019年,國(guó)內(nèi)更低成本的多晶硅產(chǎn)能陸續(xù)釋放,多晶硅綜合電耗降至70kWh/kg以下,2019年新增裝機(jī)量下滑,產(chǎn)能利用率下降,硅料價(jià)格進(jìn)一步走低。價(jià)格下跌,硅料產(chǎn)能擴(kuò)張步伐放緩,同時(shí)部分舊的高成本產(chǎn)能被迫退出市場(chǎng)。
2.3 2020-2022年:供給不足 需求旺盛推動(dòng)硅料價(jià)格暴漲
2020年,全國(guó)多晶硅產(chǎn)能達(dá)45.72萬(wàn)噸,較2019年略有下降,而2020年下半疫情有所控制經(jīng)濟(jì)恢復(fù),光伏新增裝機(jī)量大幅增長(zhǎng),多晶硅價(jià)格全年呈現(xiàn)先低后高走勢(shì),從谷底6萬(wàn)元/噸回升至9月份的9.4萬(wàn)元/噸。
2021年中國(guó)從疫情中率先復(fù)蘇,海外光伏訂單增長(zhǎng)強(qiáng)勁疊加國(guó)內(nèi)新增裝機(jī)量進(jìn)一步增長(zhǎng),多晶硅供不應(yīng)求,價(jià)格大幅上漲,由年初的8萬(wàn)元/噸左右漲至26萬(wàn)元/噸以上。這一年,光伏產(chǎn)業(yè)鏈從工業(yè)硅到組件整個(gè)環(huán)節(jié)均出現(xiàn)了大幅上漲,主要由需求短期大幅提升推動(dòng)。
由于多晶硅供應(yīng)不足,進(jìn)而影響下游組件裝機(jī)進(jìn)度。隨著2022年硅料新增產(chǎn)能的釋放,產(chǎn)能同比倍增,四季度產(chǎn)量同比增長(zhǎng)90%以上,供需關(guān)系趨緩,年底硅料價(jià)格快速?gòu)母呶换芈洹?br />
盡管當(dāng)前光伏組件需求增長(zhǎng)依然強(qiáng)勁,在產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張的背景下,新一輪硅料過(guò)剩已不可避免的來(lái)臨。
原標(biāo)題:新一輪硅料過(guò)剩已經(jīng)來(lái)臨!