专题报告—工业硅|一文带你读懂我国工业硅产业链基本格局

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专题报告—工业硅

一文带你读懂我国工业硅产业链基本格局

广州期货研究中心

投资咨询业务资格

证监许可【2012】1497号

分析师 李代

期货从业资格：F03086605

投资咨询资格：Z0016791

分析师 胡岸

期货从业资格：F03086901

投资咨询资格：Z0016570

摘要

工业硅又称金属硅，是由硅石和还原剂在矿热炉内冶炼而生成的一种硅单质（含量98%以上）产品。工业硅是下游光伏、有机硅、铝合金等多个领域的核心原材料。

从生产端来看，目前，我国工业硅有效产能约为510.3万吨，占全球总产能接近80%。受电力价格等因素影响，我国工业硅产能主要分布于新疆、云南、四川以及福建等地。同时，由于工业硅生产技术门槛不高，生产环节参与者众多，行业集中度相对较低，目前CR10=29.77%。头部企业包括合盛硅业、昌吉吉盛、宏盛锦盟等。

由于西南地区水电具有较强季节性，客观上导致我国工业硅产能开工率长期不高。2021年，国内工业硅产量为252.77万吨，开工率仅为49.53%。

从下游需求来看，有机硅、铝合金以及多晶硅行业是工业硅下游需求的三大核心板块，其需求分别占工业硅总需求的40.91%、28.27%以及27.0%。

从生产成本来看，工业硅生产成本主要由硅石、硅煤、石油焦、石墨电极以及电力构成，占比分别为8%、11%、14%、11%和36%。

一、工业硅产业链

工业硅又称金属硅，是由硅石和还原剂在矿热炉内冶炼而生成的一种硅单质（含量98%以上）产品。按照铁、铝、钙含量的不同，工业硅可划分为多种规格，常见的牌号包括553、441、411、2202、3303以及3305等。例如工业硅553代表铁元素含量<0.5%、铝元素含量<0.5%、钙元素含量<0.3%。

工业硅的生产环节，包括硅矿石的开采、精选，再到工业硅的初炼和精炼。在上游的冶炼环节中，硅煤、石油焦以及石墨电极是十分重要的还原剂耗材。与此同时，工业硅行业属于高耗能行业，生产1吨工业硅消耗大约 13000度电，电力成本在总生产成本中占比较高。

工业硅中游主要用于四个方向的应用，（1）铝合金，在铝合金铸造过程中加入硅可以提高合金的高温流动性和耐磨性，同时减少收缩率和热裂倾向；（2）有机硅，即有机硅化合物，兼备无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性等优异特性；（3）多晶硅，金属硅经过进一步提纯，可制备成为多晶硅。多晶硅是极为重要的光伏和半导体材料；（4）耐火材料等。

工业硅下游的应用领域十分广泛。其中，含硅铝合金可用于汽车发动机、建材、汽车轮毂等产品制造；有机硅广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业；多晶硅主要应用于光伏发电、半导体以及集成电路等领域；耐火材料普遍应用于钢铁、有色以及化工行业。

二、我国工业硅供需格局

（一）供给端

从全球范围内来看，中国、美国、巴西、挪威以及俄罗斯等是全国主要的工业硅生产国，2019年，全球工业硅产能合计620万吨。除中国以外，海外其他国家工业硅产能从2016年以来基本保持稳定，海外供给基本无增量。

从产能占比看，中国工业硅产能在数量上占据了绝对地位，2019年，国内工业硅产能达到482万吨，占全球比重接近80%，国内工业硅产能变化是影响全球工业硅供给的核心变量。

百川盈孚的最新数据显示，2021年，我国工业硅有效产能达到510.3万吨，2017年以来产能年复合增长率为-1.34%；同期，我国工业硅产量达到252.77万吨，2016年以来产量年复合增长率为4.48%。

近年来，我国工业硅产能与产量有所分化：一方面，由于工业硅生产能耗较高、污染严重，属于国家限制发展的产业，新增产能受到严格控制。同时，2021年出台的《关于确保完成“十四五”能耗双控目标若干保障措施》中明确指出，从2021年起不再审批无下游转化的多晶硅、单晶硅等新增产能项目。在“双碳”背景下，国内工业硅产能扩张的步伐将受到严格控制。2021年，国内工业硅产能同比下降1.13%。另一方面，受益于2020年以来下游有机硅以及光伏产业的蓬勃发展，工业硅需求端保持较快增速。2021年国内工业硅产量同比增长11.27%。

从产能分布来看，工业硅产能分布呈现出明显地域特征，新疆、云南、四川以及福建等省份由于电力价格相对有优势，其区域内工业硅产能较大。其中，新疆的火电成本较低，区域内工业硅产能达164.7万吨，占全国比重32.24%。云南、四川以及福建三省的水电成本有优势，区域内工业硅产能分为113.9万吨、87.8万吨以及27.2万吨，占全国比重分别为22.29%、18.76%以及5.61%。

从开工率来看，国内不同地区的工业硅生产开工率差异较大。具体而言，西南地区开工率季节性强，云南、四川、贵州等地的工业硅企业通常在枯水期（12月至次年5月）由于缺电而暂时停产，丰水期（6月至11月）恢复生产，开工率具有明显的季节性。而西北地区的煤炭成本远低于全国均价，火电成本优势明显，开工率稳定保持高位。

从行业集中度来看，工业硅行业集中度仍然较低，CR10仅为29.77%。合盛硅业是国内最大的工业硅生产企业，产能占比14.8%，其次昌吉吉盛、宏盛锦盟产能分别占比4.84%和2.24%。除前十大主要生产企业外，小产能合计占比超过六成，行业集中度仍然较低。未来工业硅新增产能主要包括：合盛硅业在云南规划建设的“水电硅”循环经济项目80万吨/年产能、新安股份规划新建10万吨/年产能以及新疆晶和源10万吨/年项目，未来国内工业硅行业集中度将进一步提高，龙头企业市场话语权将增强。

（二）需求端

总体来看，近三年来，我国工业硅表观消费量稳步增长。由于国内新冠疫情控制得力，生产恢复，同时，下游光伏及有机硅产业需求旺盛，2021年中国工业硅表观消费量为182.38万吨，同比增长23.50%。除此之外，随着海外生产逐步从疫情中恢复，2021年我国工业硅出口71.46万吨，同比增长16.40%。

工业硅下游需求主要分为三大部分，分别是铝合金、多晶硅以及有机硅。2021年，我国有机硅产业消耗工业硅78万吨，占比40.91%；铝合金和多晶硅分别消耗工业硅53.9万吨和53.0万吨，占比分别为28.27%和27.80%。

有机硅

有机硅是对含硅有机化合物的统称，产品种类众多、应用领域广泛，其中又以聚硅氧烷应用最为广泛，约占有机硅产品总用量的90%以上。有机硅产业链上游基础原料为硅粉和氯甲烷，主要单体为甲基氯硅烷，约占整个有机硅单体总量的90%以上；下游为硅树脂、硅橡胶、硅油、硅烷偶联剂等四大类深加工产品。

有机硅产品兼具有机物与无机物的特性和功能，具有耐高低温、耐气候老化性、耐腐蚀、电气绝缘、无毒无味等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、医疗等国民经济的各个领域。从下游分布来看，建筑业、电子电器和纺织业的消费量分别占据有机硅下游消费的32%、31%和11%。

据百川盈孚统计，目前国内前五大有机硅生产企业合计产能270万吨/年，约占行业总产能73.2%，市场集中度较高。

多晶硅

多晶硅是单质硅的一种形态，是工业硅三大应用领域之一，主要用于光伏领域。其中，光伏领域用的太阳能级硅应用占比约95%，而电子级多晶硅主要用作半导体电子材料，对纯度要求极高，产量较少。在光伏领域，多晶硅料经过融化铸锭可分别做成多晶硅片，进而用于制造晶硅电池；电池片经排列、封装并与其它辅材组合构成太阳能电池板。

工业硅粉是多晶硅的核心原材料，多晶硅制备主要采用改良西门子法加冷氢化生产工艺，以工业硅粉为主要原材料，经过三氯氢硅合成、精馏提纯、还原、产品破碎整理、尾气回收、冷氢化等流程生产高纯多晶硅。

当前，全球光伏产业处于高速发展阶段，新增装机容量持续创新高。2020年全球光伏新增装机容量超过130GW，同比增长13.04%，2007年以来年均复合增长率达33.87%。值得一提的是，近年我国光伏产业进入加速发展期，中国光伏行业协会预计2021年国内光伏新增装机容量为45-55 GW，同时，在国内光伏发电项目储备的推动下，2022年光伏新增装机可增至75 GW以上。光伏装机容量新增1GW，对应工业硅消耗量约0.385万吨，预计2023年全球光伏新增装机容量达250GW，对应全球工业硅需求96.25万吨。

铝合金

工业硅主要作为非铁基合金的添加剂，工业硅与其他金属制成合金以提升性能。铝合金是合金硅行业的主要产品，含硅量为7-12%，硅元素能有效改善合金的耐腐蚀性能和机加工性能。铝合金主要用于制造低中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等。由于铝合金质量轻、力学性能良好，被广泛应用于汽车工业及机器制造业。

2020年中国铝合金产量964万吨，同比增长2.3%，自2015年以来均年复合增速达8.89%。2021年我国铝合金领域的工业硅消费量约53.9万吨，自2015年以来年均复合增长率为7.65%。

三、工业硅生产成本构成

工业硅生产原材料包括硅石、石油焦、硅煤、石墨电极，同时消耗大量的电能。以工业硅传统生产工艺为例，将原料硅石经过洗选、筛分并干燥后，根据所用还原剂的种类，分别按不同的比例配料，用计算机程序控制各料比例，分别从料仓汇集到输送皮带上，混匀后进入电炉内；在石墨电极上通电流加热炉内的原料，达到1800℃以上的高温，硅在炉内被还原出来。

图表13给出了国内工业硅生产成本构成，硅石、石油焦、硅煤、石墨电极以及电力成本分别占比8%、14%、11%、11%以及36%。当然，不同的工艺水平下，上述成本构成占比存在一定的变化。

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