深度剖析：伴隨光伏行業(yè)發(fā)展的“硅產(chǎn)業(yè)鏈”全貌

作者：admin2018-02-25 11:37 熱度：26608

自硅晶體的半導(dǎo)體特性被發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用之后，幾乎改變了人類的思維方式，一是光伏的發(fā)明將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，二是制成各種集成電路。前者拓展了清潔能源的邊界，而后者的發(fā)明更是為現(xiàn)代信息奠定基礎(chǔ)。

近年來，由于受分布式光伏發(fā)展強(qiáng)勁帶動(dòng)，國(guó)內(nèi)硅晶體需求旺盛。我國(guó)多晶硅產(chǎn)能快速提升，2017年底產(chǎn)能接近35萬噸；自2014年開始，我國(guó)產(chǎn)能利用率極高，接近滿產(chǎn)；2016年全球多晶硅料產(chǎn)量為37萬噸，我國(guó)的產(chǎn)量占全球的52.43%為19.5萬噸，但仍進(jìn)口14了萬噸。硅片產(chǎn)量63GW，占全球總產(chǎn)量的91.30%；太陽能電池產(chǎn)量49GW，占全球總產(chǎn)量69GW 的71.01%；電池組件產(chǎn)量達(dá)到53GW，占全球總產(chǎn)量72GW 的73.61%。

引言：在上海自然博物館入口的一面墻上有這么一句話：“如果宇宙是答案，那么什么是問題？”不同世紀(jì)的巖層、多樣的生物以及人類走出非洲后的全球遷徙，原來我們花了100萬年才進(jìn)入青銅時(shí)代，而現(xiàn)代科技的發(fā)展卻是加速度的幾何倍增長(zhǎng)，我們就這樣從碳基時(shí)代悄無聲息的切換到了硅基時(shí)代。碳，驅(qū)動(dòng)世界萬物生長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)；硅，驅(qū)動(dòng)著能源與計(jì)算，驅(qū)動(dòng)高階進(jìn)化。如果有一天，硅基文明將能源和計(jì)算合為一體，如果人類將被取代，那么，是否現(xiàn)在就該問問“什么是答案“。

1、硅產(chǎn)業(yè)鏈

人類走過石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代、蒸汽時(shí)代、電氣時(shí)代，在聚集和相互融合的過程中是一場(chǎng)曠日持久的信息積累與交互，聚集能量塑造文明。而人類的文明應(yīng)該以什么來定義？也許有人認(rèn)為是科技進(jìn)步，或是科技進(jìn)步后的經(jīng)濟(jì)水平，從物質(zhì)的角度來看，我覺得或許可以是材料。如果以工業(yè)革命來劃分，前兩次是煤炭與石油的應(yīng)用，第三次人類社會(huì)的變革便是計(jì)算機(jī)，相對(duì)應(yīng)的便是“碳時(shí)代”與“硅時(shí)代”。

來源：撲克財(cái)經(jīng)

無論是光伏還是半導(dǎo)體，原料都離不開硅。地球上存在的硅是極為常見的一種元素，廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中，不過它極少以單質(zhì)的形式在自然界出現(xiàn)，而是以復(fù)雜的硅酸鹽或二氧化硅的形式存在。硅在宇宙中的儲(chǔ)量排在第八位，在地殼中它是第二豐富的元素，構(gòu)成地殼總質(zhì)量的26.4%，僅次于第一位的氧（49.4%），因此硅元素的取得并不難。

工業(yè)硅又稱金屬硅，是由硅石和碳質(zhì)還原劑在礦熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品，是制作多晶硅的原料。我國(guó)的工業(yè)硅在產(chǎn)能與產(chǎn)量方面都是全球第一，世界占比逾50%，且繼續(xù)呈上升趨勢(shì)。2016年我國(guó)的工業(yè)硅產(chǎn)能達(dá)到460萬噸，產(chǎn)能連續(xù)擴(kuò)張，然而2016年產(chǎn)量?jī)H為210萬噸，產(chǎn)能利用率低。此外，我國(guó)的工業(yè)硅生產(chǎn)集中程度不高，前10家工業(yè)硅企業(yè)產(chǎn)量只占到全國(guó)產(chǎn)量的34%左右。

來源：產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)

在工業(yè)硅的下游需求中，出口占到很重要的一部分，占比約30%，但由于西方國(guó)家對(duì)我國(guó)實(shí)行反傾銷，我國(guó)的工業(yè)硅出口效益低；其次鋁合金、有機(jī)硅和多晶硅是我國(guó)工業(yè)硅的主要下游應(yīng)用。2014年時(shí)我國(guó)工業(yè)硅產(chǎn)量和需求量基本保持平衡，不過自2015年以來出現(xiàn)了供大于需的情形。

鋁合金和有機(jī)硅都是工業(yè)硅的下游應(yīng)用，在這篇文章中我們主要闡述多晶硅這一分支。多晶硅的生產(chǎn)工藝其實(shí)就是硅的提純工藝，多晶硅料可分為電子級(jí)多晶硅料和光伏級(jí)多晶硅料，顧名思義前者進(jìn)而生產(chǎn)集成電路而后者主要生產(chǎn)光伏材料。兩者的區(qū)別就在于電子級(jí)和光伏級(jí)的純度不同，且兩種硅料都有一二三級(jí)之分，第三級(jí)的純度高。通常來說光伏級(jí)多晶硅純度為6-11N,電子級(jí)多晶硅為9-12N，N可以簡(jiǎn)單理解為純度的表示。從純度上來說，光伏級(jí)多晶硅料是低于電子級(jí)的多晶硅料的，半導(dǎo)體工業(yè)用硅必須進(jìn)行高度提純。半導(dǎo)體多晶硅一直以來都是高新技術(shù)材料，制造難度高，我國(guó)技術(shù)很難達(dá)到，因此被歐美日所壟斷。而歐美又用幾十年的電子級(jí)多晶硅提純技術(shù)來發(fā)展太陽能級(jí)多晶硅，比我們具有先天的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。2016年全球的多晶硅產(chǎn)量為37萬噸，中國(guó)占比52.7%為19.5萬噸，而國(guó)內(nèi)的硅片產(chǎn)能占全球的70%，因此仍有40%左右的硅料需要通過進(jìn)口來補(bǔ)充。

多晶硅料通過鑄錠形成多晶硅錠，或者通過拉晶形成單晶硅棒，然后切片制作成硅片。硅產(chǎn)業(yè)鏈比較復(fù)雜，可以簡(jiǎn)單的理解為多晶硅片和單晶硅片是平行關(guān)系，不過單晶硅片的性能要遠(yuǎn)優(yōu)于多晶硅片，兩者的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯；在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著；單晶硅片被稱為“世界上最純凈的物質(zhì)”。

中國(guó)的多晶硅工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代，60年代中期實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，到70年代，生產(chǎn)廠家曾經(jīng)發(fā)展到20多家。但由于工藝技術(shù)落后，環(huán)境污染嚴(yán)重，消耗大，成本高等原因，絕大部分企業(yè)虧損而相繼停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。到目前為止，國(guó)內(nèi)有多晶硅生產(chǎn)條件的單位有洛陽中硅高科技有限公司、峨嵋半導(dǎo)體材料廠（所）、四川新光硅業(yè)科技有限責(zé)任公司、亞洲硅業(yè)（青海）有限公司4家企業(yè)。

2、光伏行業(yè)里的硅

2.1 全球光伏行業(yè)的發(fā)展畫片

早在1990年德國(guó)就提出了“2000個(gè)光伏屋頂計(jì)劃”，德國(guó)擁有世界上最成熟的光伏市場(chǎng)，2009年光伏裝機(jī)總量為全球第一。全球光伏發(fā)展更上一個(gè)臺(tái)階則是在2000年，全球光伏安裝總量為1000MW，標(biāo)志著太陽能時(shí)代的開始。

在國(guó)內(nèi)，2001年推出了“光明工程計(jì)劃”，2009年開展“金太陽”工程，2010年啟動(dòng)了國(guó)內(nèi)太陽能發(fā)電市場(chǎng)。這一系列的進(jìn)步是我國(guó)光伏行業(yè)的第二次跳躍，主要是受到國(guó)際大環(huán)境的影響、政府項(xiàng)目的拉動(dòng)，而第一次跳躍是在20世紀(jì)80年代以引進(jìn)多條太陽能電池生產(chǎn)線為標(biāo)志。不過，在中央財(cái)政撥付了大量資金用于節(jié)能降耗和推動(dòng)可再生能源的發(fā)展的同時(shí)，光伏行業(yè)出現(xiàn)了嚴(yán)重的騙補(bǔ)問題。“金太陽”工程補(bǔ)貼給“項(xiàng)目投資者”一筆達(dá)到項(xiàng)目總投資50%的資金，而這50%的資金在項(xiàng)目投建前一般就會(huì)預(yù)支其中的70%，剩余30%在完工后支付。這一優(yōu)厚的待遇就造成了“項(xiàng)目投資者”實(shí)際建設(shè)的電站規(guī)模與申報(bào)規(guī)模根本不符，或是在建設(shè)上以次充好，甚至不去考慮以后并網(wǎng)發(fā)電是否可行，一切所謂的光伏項(xiàng)目?jī)H僅都是為了套取補(bǔ)貼。

在2006年，歐洲國(guó)家就有3.2GW的光伏裝機(jī)容量，明顯高于同期美國(guó)的0.4GW和日本的1.6GW。由于歐洲的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，從2008至2013年間，歐洲國(guó)家的光伏裝機(jī)總量的全球占比始終維持在60%左右，直至2012年歐洲的光伏行業(yè)一直維持著高技術(shù)、高增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2012年之后，全球的光伏市場(chǎng)格局改變，老牌光伏強(qiáng)國(guó)新裝機(jī)量出現(xiàn)低增長(zhǎng)，但依然在累計(jì)裝機(jī)量上保持優(yōu)勢(shì)。新興光伏國(guó)家在2012年后開始蓄力，2016年我國(guó)的新增光伏裝機(jī)量達(dá)到了34.54GW，同比增長(zhǎng)126.31%;美國(guó)也在2012年出現(xiàn)爆發(fā)增長(zhǎng)，當(dāng)年的新增裝機(jī)量同比為135%，而后趨于穩(wěn)定，2106年為同比增加80%。

2.2 我國(guó)為什么要發(fā)展光伏

我國(guó)光伏行業(yè)出現(xiàn)了“騙補(bǔ)”的惡劣行為，但是國(guó)家依然對(duì)光伏行業(yè)進(jìn)行扶持，光伏裝機(jī)也在近兩年大幅增長(zhǎng)，我國(guó)為何要提倡光伏發(fā)展，尤其是分布式光伏？

首先，為了順應(yīng)能源結(jié)構(gòu)的改變。發(fā)展清潔能源是保護(hù)環(huán)節(jié)的必要手段，我國(guó)正在由以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)向多種能源并存的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，其中清潔能源比例逐漸提升。除此之外，能源結(jié)構(gòu)多元化有利于國(guó)家能源安全。

其次，分布式電源并網(wǎng)有利于電網(wǎng)的進(jìn)一步完善。分布式電源主要是接入配電網(wǎng)，而分布式電源的并網(wǎng)，一定會(huì)要求配電網(wǎng)做出一定的改變，以保證將電能可以經(jīng)濟(jì)安全地供給負(fù)荷工作，從而對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造，這無疑對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)堅(jiān)強(qiáng)可靠性的提高有著很重要的助推作用。

最后，推動(dòng)儲(chǔ)能模式的改變。電網(wǎng)是只有輸電功能而沒有儲(chǔ)電功能的，多余的發(fā)電量沒有足量使用的話就會(huì)出現(xiàn)“棄電”。而分布式的家庭光伏會(huì)是儲(chǔ)能發(fā)展的良好模式，在發(fā)電高峰時(shí)將富裕電量充入電池，發(fā)電低谷時(shí)釋放供應(yīng)負(fù)載，起到削峰填谷的作用。其實(shí)特斯拉的powerwall就是一個(gè)很好的太陽能+儲(chǔ)能的例子。

2.3 中國(guó)光伏行業(yè)的發(fā)展?jié)摿?/p>

經(jīng)過前期調(diào)整，目前行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入復(fù)蘇周期。而從光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來看，分布式光伏發(fā)電將會(huì)成為光伏行業(yè)的重點(diǎn)方向，相對(duì)于集中式光伏電站，分布式光伏電站的資源利用率更高、棄光率低、建設(shè)更為容易。

2016年11月我國(guó)推出的“太陽能發(fā)電發(fā)展?十三五?規(guī)劃”指出到2020年太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到1.1億千瓦以上，其中分布式光伏6000萬千瓦以上，而目前截至2017年末最寬泛口徑統(tǒng)計(jì)下的分布式光伏項(xiàng)目?jī)H為10GW，我國(guó)的光伏發(fā)展有巨大的空間。

2016年底，發(fā)改委分資源區(qū)降低了2017年光伏電站的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，同時(shí)明確，光伏標(biāo)桿電價(jià)根據(jù)成本變化情況每年調(diào)整一次。按規(guī)定，2017年1月1日前備案并納入2016年財(cái)政補(bǔ)貼規(guī)模管理的光伏發(fā)電項(xiàng)目，于6月30日前裝機(jī)并網(wǎng)，執(zhí)行2016年光伏發(fā)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)和補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。各光伏企業(yè)為了享受2015年的光伏上網(wǎng)電價(jià)，爭(zhēng)先在6月底前建成光伏電站并網(wǎng)。受此帶動(dòng)，光伏企業(yè)迎來一波“搶裝潮”。

2017年上半年，光伏行業(yè)由于“6.30”搶裝，上半年新增裝機(jī)24.4GW，同比增長(zhǎng)9%，其中分布式光伏7.11GW，同比增長(zhǎng)2.9倍。而三季度搶裝結(jié)束后，光伏裝機(jī)熱度不減，截至三季度末，中國(guó)光伏新增裝機(jī)容量達(dá)43GW，已超過去年全年裝機(jī)容量。其中光伏電站27.7GW，同比增加3%；分布式光伏15.3GW，同比增長(zhǎng)近4倍。2017全年新增裝機(jī)53.06WG，繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)勢(shì)頭。

在光伏的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的各環(huán)節(jié)，我國(guó)的產(chǎn)量基本都達(dá)到了全球產(chǎn)量占比的一半，是名副其實(shí)的光伏生產(chǎn)國(guó)。由于受分布式光伏發(fā)展強(qiáng)勁帶動(dòng)，國(guó)內(nèi)硅晶體需求旺盛。我國(guó)多晶硅產(chǎn)能快速提升，2017年底產(chǎn)能接近35萬噸；自2014年開始，我國(guó)產(chǎn)能利用率極高，接近滿產(chǎn)；2016年全球多晶硅料產(chǎn)量為37萬噸，我國(guó)的產(chǎn)量占全球的52.43%為19.5萬噸，但仍進(jìn)口14了萬噸。硅片產(chǎn)量63GW，占全球總產(chǎn)量的91.30%；太陽能電池產(chǎn)量49GW，占全球總產(chǎn)量69GW的71.01%；電池組件產(chǎn)量達(dá)到53GW，占全球總產(chǎn)量72GW的73.61%。

然而，在上述數(shù)據(jù)中還是可以發(fā)現(xiàn)，在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，我國(guó)多晶硅料的自給率相較于其他環(huán)節(jié)較低，整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)“兩頭大，中間小”的特點(diǎn)。值得欣慰的是中國(guó)光伏“兩頭在外”的局面已經(jīng)得到大幅度的改善，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)生產(chǎn)規(guī)模全球占比均超過50%，繼續(xù)位居全球首位。近年來我國(guó)的多晶硅自給率也逐漸上升，2016年自給率超過50%，光伏電池組件出口約21.3GW，國(guó)內(nèi)新增光伏裝機(jī)容量約34.54GW，光伏電池組件產(chǎn)量的自我消化率已經(jīng)超過50%。

2.4 光伏行業(yè)的前景：硅片成本降低，經(jīng)濟(jì)效益逐漸顯現(xiàn)

在政策從上至下的推動(dòng)光伏行業(yè)前進(jìn)的同時(shí)，光伏級(jí)硅片的成本也在下降，經(jīng)濟(jì)效益逐漸體現(xiàn)也自下而上的推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

我國(guó)是世界上主要的硅片生產(chǎn)國(guó)，在全球的前十大硅片生產(chǎn)商中，中國(guó)的生產(chǎn)商占據(jù)優(yōu)勢(shì)，2016年其全球硅片的全球占比為73.4%。

來源：新時(shí)代證券

3、2018年光伏硅片的供需情況

硅業(yè)分會(huì)認(rèn)為2018年國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)能擴(kuò)張將達(dá)到新的高點(diǎn)，新增產(chǎn)能約12-13萬噸/年，達(dá)到40萬噸/年，同比大幅增長(zhǎng)45%，但是絕大部分產(chǎn)能可能要到下半年才會(huì)釋放。因此預(yù)計(jì)2018年國(guó)內(nèi)產(chǎn)量大約在26-28萬噸，進(jìn)口量將維持在13-15萬噸左右，故2018年國(guó)內(nèi)總供應(yīng)量約39-43萬噸。需求方面，硅業(yè)分會(huì)預(yù)計(jì)2018年全球裝機(jī)量可能呈現(xiàn)低速增長(zhǎng)。其中，國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)容量在經(jīng)歷歷史高點(diǎn)后將于2018年可能略有縮減，預(yù)計(jì)2018年全球100-110GW、國(guó)內(nèi)50-55GW的裝機(jī)量，硅片電池片等將進(jìn)入重建庫(kù)存階段，預(yù)計(jì)2018年國(guó)內(nèi)硅片產(chǎn)量在90-100GW，多晶硅消耗量在36-40萬噸。預(yù)計(jì)2018全年基本上供需平衡，特別是上半年，而下半年出現(xiàn)供大于求的失衡狀態(tài)。但從產(chǎn)品線來看會(huì)出現(xiàn)分化，單晶硅或緊張，產(chǎn)品價(jià)格出現(xiàn)明顯差距。

來源：硅業(yè)分會(huì)

光伏的技術(shù)路線開始轉(zhuǎn)變，單晶硅比例提高；硅片成本下降，平價(jià)上網(wǎng)正在加速實(shí)現(xiàn)。在光伏產(chǎn)業(yè)的主要制造環(huán)節(jié)中，上游的多晶硅、硅片毛利率仍處于較高水平，因此多晶硅和硅片的國(guó)產(chǎn)化水平需快速提高。從對(duì)重點(diǎn)公司的毛利率統(tǒng)計(jì)來看，光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游的多晶硅料、硅片環(huán)節(jié)，平均毛利率在40~50%左右，中下游的電池片、組件的平均毛利率在8~15%左右。

來源：華創(chuàng)證券

過去光伏多使用多晶硅片，因?yàn)槎嗑Ч杵膬r(jià)格比單晶硅片的價(jià)格更具有優(yōu)勢(shì)，不過從轉(zhuǎn)換效率上來看，常規(guī)多晶量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率在18.8%，而常規(guī)單晶效率在20-20.2%。單晶環(huán)節(jié)可以通過提高拉速、連續(xù)投料等技術(shù)提高單位產(chǎn)出降低單位成本，多晶則由于金剛線切片需在電池片環(huán)節(jié)解決制絨問題，目前尚未完全應(yīng)用。

根據(jù)中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院預(yù)測(cè)，2025年單晶硅片的市場(chǎng)份額將達(dá)到50%。2015年以來，單晶由于硅片端金剛線切片的導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)了成本的快速下降，因而市場(chǎng)滲透率在不斷攀升，2016年光伏單晶滲透率27%，2017上半年光伏單晶滲透率就達(dá)到了35%。2017年，單晶硅片的產(chǎn)銷率基本為100%。從需求與供給來看，2017年單晶硅片需求為35億片，而2017年單晶硅片產(chǎn)能為36億片。單晶硅片產(chǎn)品搶手，尚未完全擺脫供不應(yīng)求的局面。但單晶硅片產(chǎn)能擴(kuò)張迅猛，2018年底，單晶硅片產(chǎn)能達(dá)64.6-68.6億片，產(chǎn)能將不再是限制單晶硅片發(fā)展的因素。單晶硅片與多晶硅片的競(jìng)爭(zhēng)以及單晶硅片產(chǎn)商之間的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)加劇，單晶硅片的高毛利率將難以維持。但與此同時(shí)，擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)的企業(yè)將會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中處于主動(dòng)地位。