多晶硅期货研报最新消息现货数据分析基本面研究（2024.12.25）

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2024 年 12 月 25 日

多晶硅概述：
• 多晶硅定义及性质：
￮多晶硅是单质硅的一种形态：多晶硅是单质硅的一种形态，通过将工业硅提纯至99.9999%以上制成，具有灰色金属光泽，密度2.32-2.34g/cm³，熔点1410℃，沸点2355℃。其形成过程是熔融硅在过冷条件下凝固，硅原子以金刚石晶格排列成多个晶核，晶粒取向不同则形成多晶硅，若取向相同则形成单晶硅。多晶硅不溶于水但溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，室温下质脆，加热至800℃以上有延性，1300℃时变形。
￮熔融硅凝固形成多晶或单晶：熔融硅凝固时，若硅原子以金刚石晶格排列形成晶核并长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅，具有有序的晶胞排列。若直接冷却则形成多晶硅，晶胞排列无序。多晶硅与单晶硅在化学活性上差异不大，但在力学、光学、热学和电学性质上，单晶硅表现更优，尤其是导电性。多晶硅和单晶硅可通过分析晶面方向、导电类型和电阻率等进行区分。
• 多晶硅的分类：
￮按纯度分类：多晶硅按纯度分为冶金级、太阳能级和电子级。冶金级硅含量为5N-6N，用于建筑、航空等领域；太阳能级硅含量为6N-9N，主要用于光伏电池生产，产量高；电子级硅含量达9N以上，用于半导体电子材料，纯度要求更高。
￮按形态分类：多晶硅按形态主要分为块状硅、颗粒硅、致密料、菜花料和珊瑚料。块状硅尺寸大、品质稳定，适合长期存储；颗粒硅形状接近绿豆，适合直接使用，减少损耗；致密料表面光滑，价格高，主要用于拉制单晶硅；菜花料和珊瑚料用于多晶硅片生产，菜花料可降低成本但降低效率。复投料是致密料的一种，用于二次循环使用，提高资源利用率。颗粒硅市场份额逐渐增加，棒状硅仍占主流。
￮按掺杂元素分类：多晶硅根据掺杂元素可分为N型和P型。N型多晶硅掺杂V族元素（如磷、砷、锑），以电子导电为主，导电性高且寿命长；P型多晶硅掺杂III族元素（如硼、铝、镓），以空穴导电为主，导电性较弱。N型硅料纯度高，对生产清洁度要求严格，市场占比逐步提升，一线大厂的N型硅料比例已超50%。
• 多晶硅的应用领域：
￮光伏产业：多晶硅在光伏产业中占据主导地位，2023年我国多晶硅消费量达134.73万吨，全球占比约95%，超90%用于光伏产业。光伏产业链从多晶硅料到光伏组件，多晶硅锭和单晶硅棒切割后制成硅片，成为电池核心。全球光伏新增装机量快速增长，中国贡献显著，2023年新增装机216.88GW，同比增长148.1%。光伏产业的快速发展推动多晶硅需求，预计未来将持续增长。
￮半导体产业：多晶硅在半导体产业中作为电子工业的基石，95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路由硅材料制造。然而，随着光伏行业对硅料需求的增长，多晶硅的市场重心逐渐转向光伏产业。尽管如此，多晶硅仍是半导体芯片制造的核心原料，广泛应用于计算机、通信、消费电子等多个领域。
多晶硅生产技术：
• 改良西门子法：
￮工艺成熟但能耗高：改良西门子法作为多晶硅生产的主流工艺，尽管技术成熟且产出稳定，但其能耗较高，约为60-70度/kg，显著高于硅烷流化床法的10-18度/kg。尽管如此，改良西门子法在电耗、硅耗等成本中仍占据主要部分，电耗占总成本的40%。尽管如此，通过技术改进，预计到2030年其综合能耗将降至52.5度/kg。
￮生产过程四步：改良西门子法的生产过程包括四个主要步骤：首先，通过工业硅粉与氯化氢反应制备三氯氢硅；接着，对三氯氢硅进行分离和精馏提纯；然后，将提纯后的三氯氢硅与氢气进行氢化还原反应，生成高纯多晶硅；最后，对尾气进行干法回收，分离出的气体循环利用，实现生产闭路循环。该方法通过原料循环利用和副产物回收技术，有效降低了生产成本。
• 硅烷流化床法：
￮高效但安全性差：硅烷流化床法具有高转化率、低能耗和连续生产等优势，但因安全性差、炉壁沉积和流态化控制等问题，难以大规模应用。颗粒硅生产危险性更高，易受污染，影响产品性能。硅粉摩擦和易燃易爆特性增加了安全挑战。尽管如此，协鑫科技和天宏瑞科等企业仍在积极推进颗粒硅生产，协鑫科技已实现2万吨规模化投产，天宏瑞科规划8万吨电子级颗粒硅项目。
￮工艺特点：硅烷流化床法通过高温高压下的氢化和歧化反应，将三氯氢硅转化为二氯二氢硅，再生成硅烷气。硅烷气在流化床内分解，沉积在硅籽晶上形成颗粒状多晶硅。该工艺具有连续生产、高效率、低能耗、减少设备腐蚀等优点，但存在硅沉积影响传热效率的问题。与改良西门子法相比，硅烷流化床法使用大表面积的硅籽晶，提高了沉积速度和生产效率，降低了成本。
• 生产工艺及设备：
￮设备投资高：多晶硅生产企业的设备投资高主要体现在对生产规模和资本金比例的要求上，新建项目投资中最低资本金比例不得低于30%。设备投资成本因技术进步和规模扩张而有所下降，2023年万吨级多晶硅产线投资成本为9亿元/万吨。还原炉是关键设备，价值高且占投资成本的显著比例。多晶硅行业属于重资产行业，资本性支出占比超过95%，产能建设周期长，达产时间需15-24个月。设备维护成本也较高，停产3年以上可能导致报废。
￮技术壁垒高：多晶硅生产技术复杂，涉及高纯度要求和严格工艺控制，新进入者难以迅速掌握。
多晶硅市场格局：
• 全球产能及产量：
￮全球产能快速增长：自2021年双碳目标确立以来，全球多晶硅产能迅速增长，2021-2023年产能增长236.21%，产量增长153.09%。中国是主要推动力，产能从2022年的116.3万吨增至2023年的210万吨，占全球93.09%。尽管产能扩张带来供需失衡，政策限制未来增长节奏。海外主要产地包括德国、美国和马来西亚，合计占85%。
￮中国占主导地位：中国在全球多晶硅市场中占据主导地位，2023年产量达147万吨，占全球89%，产能244万吨，占全球94%。政策支持、需求增长和技术进步推动了中国成为主要生产国，产能自2010年增长22倍，年均增幅27.6%。中国凭借成本优势、光伏装机需求和技术创新，成为全球最大多晶硅供应国，预计2025年产能将达400万吨。
• 中国市场主导地位：
￮产能集中度高：中国多晶硅产能集中度高，主要集中在新疆、内蒙、江苏、四川等地区，2018-2021年占比达92%。2022年起，产能布局向清洁能源地区转移，内蒙产能将超新疆。前五大企业产能占比66.80%，预计将进一步提升。内蒙古因政策支持和低电力成本成为重要产区，2023年产能占比29%。青海和云南新增产能将达20%，成为新五大聚集地。四川因水电成本高增长速度低于其他地区。
￮头部企业主导：中国多晶硅市场由头部企业主导，前六家企业包括永祥股份、协鑫科技、新特能源、大全能源、东方希望和亚洲硅业，2023年CR5达71.29%。这些企业凭借规模、技术及成本控制优势，2025年总产能预计达336.5万吨，占行业60.3%。光伏行业的“马太效应”使头部企业进一步巩固市场地位，通过垂直整合扩大业务范围，预计2024年年产能将增至240万吨。
• 主要生产国及企业：
￮中国为最大生产国：中国凭借成本优势和技术创新成为全球最大多晶硅生产国，产能和产量均居首位。
￮全球主要企业：全球多晶硅市场中，中国企业数量从2010年的4家增至2021年的8家，显示出强劲的增长势头。德国Wacker和韩国OCI是主要企业，Wacker在全球拥有8万吨产能，计划到2025年提升50%以上。OCI在马来西亚的产能将从3.5万吨增至5.66万吨。美国Hemlock是美国最大的多晶硅生产商。受欧美政策影响，海外产能增速较慢。
多晶硅价格及市场趋势：
• 价格波动及影响因素：
￮价格波动大：多晶硅价格受供需错配、进出口政策及产业政策等多因素影响，存在显著波动。
￮熊市周期影响：多晶硅价格在熊市周期中表现出显著波动，主要受供需错配、产能释放及市场环境变化影响。2023年价格经历先升后降的震荡，反映出产能过剩和需求变化。历史数据显示，熊市周期持续时间长，如2008年至2020年，而当前周期仅持续26个月。价格波动快速，企业面临盈利风险，可能导致项目延期。政策调整如2009年“国发38号文”也影响行业发展。
• 供需错配及库存：
￮供需错配原因：下游需求的快速增长导致硅料产能投放速度滞后，供给短缺引发多晶硅价格上涨。然而，当需求回落时，供给的滞后性导致供给过剩，供需逆转使硅料价格迅速下跌。此外，重大贸易和产业政策的出台也会导致供给变化滞后，进而引发价格快速反转。
￮库存压力：多晶硅行业面临严峻的库存压力，尽管2024年全球多晶硅产能预计接近300万吨，但实际需求仅为168万吨，导致供应过剩。光伏产业从供需紧张转向供给宽松，价格跌破成本线，部分企业减产和去库存。全年产量预计为190万吨，但装机预期仅为240GW，供需失衡明显，价格预计在4-8万元/吨之间波动。
• 期货市场及套期保值：
￮期货工具需求：多晶硅期货的推出将为生产及下游消费企业提供有效的风险管理工具，帮助锁定销售、加工利润及原材料成本。企业需根据自身风险敞口和战略选择，合理利用期货市场进行套期保值，规避价格波动带来的不利影响。期货市场本身并无好坏，关键在于正确使用，以实现主动定价和风险规避。多晶硅期货的上市将有助于应对现货市场波动，推动光伏产业的健康发展。
￮套期保值策略：企业通过买入或卖出套保策略降低经营风险，需综合考量自身情况设计方案。套期保值的基础在于准确判断商品价格走势，以趋势研判优化套期效果。常见应用场景包括销售/采购合同保值及库存管理，涉及买入期货替代现货补库、卖出套保库存价格下跌等。企业需根据自身风险偏好和目的建立完整操作体系，避免简单复制现货头寸。
多晶硅在光伏产业的应用：
• 光伏硅片生产：
￮硅片大尺寸化趋势：随着光伏产业的发展，硅片呈现出大尺寸化趋势，推动了市场对182mm和210mm尺寸硅片的需求增长。大尺寸硅片不仅提高了转换效率，还降低了BOS成本。金刚线切割技术的进步使得硅片切割损耗减少，进一步推动了硅片薄片化的发展。预计到2028年，182mm和微矩形硅片将淡出市场，而210mm方片将成为主流。随着技术的不断进步，硅片的尺寸和效率将进一步优化，预计2024年硅片产量将超过935GW。
￮ N型硅片崛起：N型硅片凭借其高光电转换效率和市场竞争力，正在迅速崛起。2024年，N型硅片市场占有率已达到80%，取代传统P型电池。N型电池的产能扩张迅速，龙头企业加大投资力度，推动N型电池产能占比超过50%。N型技术在TOPCon和HJT等高效率电池中的应用显著提高了产品性能。N型硅料需求增长，价格溢价从2500元/吨上升至8000元/吨，招标量显著增加，显示出市场对N型硅料的强烈需求。
• 光伏电池技术：
￮技术迭代：多晶硅在光伏电池技术中的应用经历了多次技术迭代，从早期的BSF电池到后来的PERC电池，再到N型TOPCon和HJT技术的兴起。PERC技术通过钝化膜优化提升了电池效率，而TOPCon技术凭借高转换效率和低衰减率被视为未来主流。随着生产技术的进步，电池片的硅成本和银浆消耗量逐步降低，推动了光伏产业的持续发展。预计未来光电转换效率将继续快速增长，推动光伏技术的进一步进步。
￮新型电池技术：TOPCon、HJT、MWT、IBC、HBC、TBC等新型电池技术在光伏产业中展现出各自的优势和潜力。TOPCon和HJT电池具有高转换效率和稳定性，MWT技术则在组件柔韧性上表现出色。IBC和HBC结合了多种技术优势，TBC结合了TOPCon和IBC的优点，尽管尚未产业化。此外，CdTe与钙钛矿电池因成本优势和定制化潜力，可能对晶硅市场产生影响。
• 光伏组件及电站：
￮组件市场主导：多晶硅在光伏组件市场中占据主导地位，晶硅组件凭借高效量产和成本效益，市场份额超过90%。随着技术进步，双面和半片组件逐渐成为市场主流，而薄膜组件因成本和技术限制占比下降。2023年组件产量达499GW，预计2024年将超750GW。多晶硅需求随之增长，预计2024年需求量为127.4至166.8万吨。市场竞争激烈，价格承压，行业正经历洗牌。
￮光伏电站分布：光伏电站根据装机规模和入网电压分为集中式和分布式。集中式电站规模大，需占用土地，通过高压输电接入电网，主要分布在内蒙古、新疆等地，2024年一季度占新增装机的48%。分布式电站规模小，可分散建设，适用于城市和农村，2024年一季度占新增装机的52%，其中工商业和户用分别占37%和15%。2023年全国新增光伏装机量约217GW，全球约390GW，预计2024年全球装机量为390GW至430GW。
多晶硅在半导体产业的应用：
• 半导体硅片生产：
￮纯度要求高：半导体硅片在制造过程中需严格控制纯度，以确保其在集成电路、分立器件及传感器等核心部件中的应用。硅片纯度要求高于光伏硅片，因其需满足更高的性能和质量标准。随着技术进步，硅片尺寸逐渐增大，12英寸硅片已成为市场主流，18英寸/450mm等更大尺寸正在研发中。化学机械抛光、高分辨率薄膜沉积和腐蚀技术等先进工艺被广泛应用于提升制造效率和降低成本。
多晶硅行业的挑战与前景：
• 行业集中度及竞争格局：
￮集中度高：多晶硅行业因技术与资金密集，竞争格局稳定，集中度高。2023年底，前六家企业产能占比76.2%，2024年预计降至69.6%。CR5从2018年的74%增至2021年的85%。2022年全球需求激增，企业加速扩张，影响了集中度。
￮竞争激烈：光伏行业协会于2024年10月探讨遏制多晶硅行业的恶性竞争，目前行业出清仍在进行中。预计到2025年后，多晶硅企业的供应过剩问题将得到实质性缓解。
• 碳中和目标及市场前景：
￮碳中和推动：碳中和目标的推进使光伏产业前景广阔，全球光伏装机量持续增加，多晶硅需求潜力巨大。我国光伏新增装机规模在2020年达到48.2GW，同比增长60%。终端需求强劲导致多晶硅供应紧张，价格上涨。2021年光伏制造环节总投资规模超过7200亿元，是2020年的两倍。

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