多晶硅期货研报最新消息现货数据分析基本面研究（2024.12.4）
- 多晶硅概述：
• 多晶硅定义及性质：
￮ 高纯度硅材料：高纯度硅材料，即多晶硅，以纯度约99%的工业硅为原料，通过化学或物理方法提纯至99.9999%以上。其物理性质包括金属光泽、灰黑色固体，熔点1410℃，沸点2355℃，密度2.32-2.34g/cm³，并具有半导体属性。多晶硅根据外观形态分为块状硅和颗粒硅。期货研报&加一分开户（qihuohu)
￮ 半导体属性：多晶硅具有半导体属性，其导电能力较弱，需通过掺杂来增强。掺杂5价元素（如磷）形成N型半导体，掺杂3价元素（如硼）形成P型半导体。电子和空穴在半导体两端形成电流，实现导电。多晶硅在常温下化学性质稳定，但在高温下稳定性下降，具有较大的化学活泼性。
￮ 光伏应用特性：多晶硅作为光伏产业的核心材料，其应用特性基于“光生伏特效应”，通过在光照条件下产生电子-空穴对，实现光能转化为电能。多晶硅的导电能力较弱，需通过掺杂少量杂质来增强导电性，形成P型和N型半导体，进而形成P-N结。多晶硅产业链供需不平衡。
• 多晶硅的分类：
￮ 按纯度分类：多晶硅按纯度可分为太阳能级和电子级。太阳能级多晶硅纯度在6N-9N（硅含量99.9999%-99.9999999%），主要用于光伏电池生产，国标分为特级品、1级品、2级品、3级品。电子级多晶硅纯度在9N以上（硅含量99.9999999%以上），用于半导体硅片生产，国标分为特级品、电子1级、电子2级、电子3级。近年来，光伏用多晶硅纯度已接近电子级标准。
￮ 形态分类：多晶硅片的形态多样，主要包括单晶硅片、致密料、菜花料和珊瑚料。致密料外表光滑，颗粒凹陷小于5mm，无氧化夹层，主要用于拉制单晶硅，价格最高。菜花料颜色灰，颗粒凹陷5-20mm，价格中档。珊瑚料凹陷大于20mm，断面疏松，价格最低。此外，颗粒硅和块状硅也用于生产，前者易受污染，后者品质稳定。多晶硅通常采用袋装和箱装包装，运输时需注意污染和仓储条件。
￮ 工艺分类：多晶硅的工艺分类主要包括改良西门子法、硅烷流化床法和物理法。改良西门子法是市场主流，2019年全球产量中占比97.8%，2020年中国占比97.2%。该方法成熟且稳定。硅烷流化床法因流程简单、效率高，市占率在2023年底提升至14%。物理法因提纯限制逐渐被淘汰。颗粒硅在提升拉制效率上具优势，但易受氢气污染。
• 多晶硅的应用领域：
￮ 光伏行业：多晶硅在光伏行业中占据主导地位，其需求占比高达98%，远超半导体硅片的不到2%。随着光伏行业的快速发展，多晶硅已成为光伏产业链中最重要的上游原料。多晶硅片的生产主要通过改良西门子法和硅烷流化床法进行，其中改良西门子法市占率约为86%。 - 多晶硅生产技术：
• 改良西门子法：
￮ 工艺发展历程：19世纪60年代起，多晶硅生产技术逐步成熟，西门子法在20世纪50年代由西门子公司开发并实现工业化生产。尽管初期生产规模小且技术落后，但其在20世纪60年代被多家企业采用，逐步奠定了地位。西门子法存在转化效率低和副产品污染问题，随后的改良西门子法通过增加尾气回收和氢化工艺得以优化。
￮ 工艺步骤：改良西门子法的工艺步骤包括工业级硅料的冶炼与提纯、三氯氢硅的制备、精馏、还原、尾气回收、氢化和后处理。首先，将工业硅粉与氯化氢在高温下合成三氯氢硅；接着，通过精馏提纯高纯三氯氢硅；然后，将高纯三氯氢硅和氢气导入还原炉进行还原反应，生成高纯多晶硅；最后，回收尾气中的四氯化硅，通过热氢化或冷氢化重新制得三氯氢硅，实现闭路循环。该方法在节能、物耗降低和污染减少方面具有显著优势。
￮ 技术优势：改良西门子法具备工艺稳定性和成熟度，能够生产出高纯度、稳定品质的多晶硅，是市场主流。其颗粒硅在拉晶过程中适合连续直拉法，提升生产效率，但易受污染，纯度不及块状硅。
• 硅烷流化床法：
￮ 工艺原理：硅烷流化床法通过高温高压条件下的连续热分解，将三氯氢硅转化为硅烷气，并在硅籽晶上进行气相沉积，生产颗粒状多晶硅。该工艺与改良西门子法在前半段工艺相同，但在后半段将三氯氢硅加氢制成硅烷，再进行热分解和气相沉积。协鑫科技和天宏瑞科是国内主要的颗粒硅生产企业，分别通过收购和技术引进实现量产。流化床法自20世纪50年代开始研究，至今仍在不断发展和应用。
￮ 工艺特点：硅烷流化床法具备高分解率、低能耗和高转化率的优势，电耗仅为改良西门子法的10%-20%。然而，由于安全性、炉壁沉积和流态化控制等问题，其大规模应用尚未实现。此外，该方法生产的颗粒硅在成本、能耗和碳排放上具有优势，但需解决微米尺度粉尘和高含氢量问题。通过工艺调整，这些问题正在逐步解决。
• 物理法：
￮ 工艺流程：酸洗作为预处理环节，通过溶解硅晶界处的杂质如钛和铁来去除杂质，尽管硅本身不溶于酸中。定向凝固则利用杂质元素在固相和液相的溶解度差异进行分凝提纯，并通过强制手段控制热流方向，使熔体结晶形成沿生长方向整齐排列的柱状晶组织。
￮ 技术特点：冶金法通过物理冶金技术提纯冶金级硅，不涉及化学反应，利用硅与杂质的物理性质差异进行提纯。氧化精炼通过加入熔点高于硅的精炼剂氧化杂质，有效去除硼和碳。真空精炼则利用高温真空条件使杂质元素挥发，去除磷、铝、钙等蒸汽压较大的元素。 - 多晶硅市场现状：
• 全球多晶硅产能及产量：
￮ 产能增长：截至2023年底，全球多晶硅产能达到约225.6万吨，同比增长71.6%，其中中国占据93%的产能，成为全球最大生产国。2010至2023年，中国多晶硅产能增长22倍以上，年均增幅27.6%。2024年产能增至336万吨，全球占比提升至95.2%。全球多晶硅产能和产量自2015年起年均复合增长率分别为18.8%和16.4%，太阳能级多晶硅为主导。
￮ 产量情况：在光伏装机高景气度的推动下，太阳能级多晶硅产能和产量将稳步增长，而电子级多晶硅因需求稳定，年产量维持在4万吨以下。
￮ 区域分布：海外多晶硅产能因多重因素受到影响，如美国Sun Edision破产、韩国OCI关闭本土产能等，导致产能占比下降。尽管国内企业如协鑫科技在海外建厂，但海外产能占比仍不超过10%。至2023年，德国、美国和马来西亚是主要的海外产能国，三者合计占海外总产能的85%。德国的产能由Waker提供，马来西亚的产能主要来自OCI的海外工厂，美国的产能则由Waker、Hemlock和REC提供。
• 中国多晶硅产能及产量：
￮ 产能规模：中国在全球多晶硅市场中占据主导地位，2023年产能达230万吨，占全球93%，产量147万吨，占全球92%。全球前五大多晶硅企业均在中国，前六家产能占国内总产能的79.1%。2024年产能将突破300万吨，2025年占全球比例将达94%。多晶硅产能的快速增长得益于原材料、电力及人工成本优势，以及下游需求的增加。未来，随着新产能的释放，市场集中度可能进一步提升。
￮ 区域分布：中国多晶硅产能主要集中在新疆、内蒙、四川和青海等西北与西南地区，这些地区电力资源充沛且电价低廉，为多晶硅生产提供了成本优势。2023年，新疆、内蒙和四川的产能占比分别为32%、29%和17%，合计79%。到2025年，内蒙和四川的产能占比将分别提升至27%和29%。多晶硅生产与下游硅片的区域分布重合度高，以就地消化为主，跨省份运输较少。
￮ 产能增长：至2025年，中国多晶硅产能达到400万吨，产量为210万吨，新增产能的投放将使在产企业数量增至21家。主流企业多为民营企业，具备内生动力和资金实力，融资手段多样。行业CR5可能有所降低。
• 多晶硅价格趋势：
￮ 价格波动：2010-2012年，多晶硅价格从74万元/吨跌至12万元/吨，跌幅83.8%。2012-2020年，受政策影响价格波动。2020-2022年，需求大增，价格创新高。2023年，价格从30.6万元/吨跌至5.83万元/吨，跌幅80.9%。2021年，受“双碳”战略影响，价格涨147.7%。2022年起，价格继续上涨，企业毛利率超70%。全球光伏装机增速显著，产能扩张迅速。2024年，多晶硅降本提质将继续深入，硅片产能外移将改变进出口格局，海外硅片产能将增至27GW。国内多晶硅产量在200万吨左右，而全球光伏装机需求在2025年和2030年分别达到650GW和1200GW，对应多晶硅需求为179万吨和302万吨。然而，当前供应增速大于需求，将加速行业优胜劣汰，推动产业布局优化。 - 多晶硅期货：
• 多晶硅期货合约设计：
￮ 合约单位：多晶硅期货合约采用实物交割，交割单位为30吨（净重），生产日期在90天以内（含当日）的多晶硅可申请注册标准仓单，仓单有效期为6个月。交易单位为3吨/手，最小变动价位为5元/吨，交易时间为日盘，暂不开放夜盘。涨跌停板为上一交易日结算价的±4%，最低交易保证金为合约价值的5%。
￮ 交易保证金：多晶硅期货合约的交易保证金采用三段制梯度设置，分别为挂牌至交割月前一月第10个交易日前、交割月前一月第10个交易日至交割月前一月最后一个交易日、交割月期间，最低交易保证金分别为合约价值的5％、10％和20％。若按现货价格约4万元/吨计算，1手最低交易保证金约6000元/吨，考虑价格波动，保证金占用约12000元/吨，处于国内期货中等水平，既促进市场参与，又防范风险。
￮ 交易时间：多晶硅期货将于广期所上市，交易时间为日盘，暂无夜盘。每日价格涨跌停板为上一交易日结算价±4％，交割月份的涨跌停板为上一交易日结算价的±6％。初期涨跌停板幅度可能扩大，需关注交易所公告。
• 多晶硅期货交割品级：
￮ 基准品：多晶硅期货基准品为N型料，以块状硅为基础，符合国家标准《电子级多晶硅》（GB/T12963-2022）的电子2级标准，放宽施主杂质和碳含量要求。N型料在市场中占比快速提升，2024年底将超70%。品牌交割制度要求交割品为注册品牌，符合质量标准可免检。不同品牌间无升贴水，现货报价最低品牌为基准品中最便宜可交割品。
￮ 替代品：交易所将P型多晶硅纳入替代品交割，允许符合《电子级国标》电子3级标准且碳含量符合下游需求的块状硅参与交割。替代品可混装致密料和菜花料，最便宜的交割品为P型菜花料。虽然市场担忧交割资源不足，但生产灵活且成本影响有限。N型和P型多晶硅在生产流程上相似，但掺杂物不同，影响导电类型。
￮ 贴水设计：多晶硅期货的贴水设计设定基准品为N型块状硅致密料，替代品为P型块状硅（致密料或菜花料），替代品较基准品贴水12000元/吨。这一设计适应了光伏行业由P型向N型的转型趋势，确保N型料的基准品地位。当前N型料与P型菜花料的价差通常低于12000元/吨，因此交割主要以基准品为主。然而，若未来N型料结构性紧缺导致价差超过12000元/吨，替代品可作为补充交割资源。
• 多晶硅期货对行业的影响：
￮ 市场定价：多晶硅期货的上市将改变市场定价机制，新型贸易商和产业外资金的参与增加了市场定价的复杂性。期货价格将反映市场对光伏行业的整体感知，而多晶硅价格作为光伏产业链的核心锚点，将显著影响整条产业链的价格波动。此外，期货市场可能提前交易供给出清预期，但也可能延缓产能出清，企业可通过期货套保锁定利润。
￮ 产业链影响：多晶硅期货的上市为产业链带来了显著影响。上游企业通过拓宽销售渠道和注册品牌制度，增加了套期保值和现货销售的灵活性。下游企业则通过增加采购渠道，丰富了选择。然而，交割设计偏卖交割，导致仓单积累和近月合约下跌。工业硅期货的参与模式为多晶硅期货提供了参考，进一步提升了市场参与度和采购渠道的多样性。
￮ 套期保值：多晶硅期货的套期保值需要通过期现商或贸易商的参与来实现，因为硅片厂通常只采购特定品牌或生产基地的产品，难以直接从盘面上接货。期现商根据硅片厂的品牌需求进行仓单分销，但需确保仓单价格较现货有较大贴水，以吸引硅片厂使用。这种参与可能改变现货市场的交易模式，减少点对点的长协采购比例。 - 多晶硅产业链：
• 上游原材料：
￮ 主要原料：多晶硅生产的主要原料是工业硅，约占生产成本的48%。硅片生产中的坩埚成本是仅次于硅料成本的第二大成本项，占比约12%。单晶炉每消耗一个坩埚可拉制7-8根单晶硅棒，使用寿命约400-500小时，单根单晶硅棒约消耗坩埚0.12-0.14个，对应每MW需消耗坩埚0.8-0.9个。非硅成本中，拉棒成本占48%，切片成本占35%。工业硅和电力是多晶硅生产的两大关键原料，影响生产成本和质量。
• 中游生产环节：
￮ 长晶工艺：长晶工艺是将多晶硅原料转化为单晶硅棒或锭的关键环节，主要分为直拉法和区熔法。直拉法成熟且成本低，适用于大尺寸单晶硅棒生产，而区熔法则以高纯度和快速生长速度著称，但设备成本较高。在长晶过程中，需精准控制温度、拉速等参数，以保证晶体质量和纯度。单晶硅棒在市场中占据主导地位，产能占比达99%。
￮ 切片工艺：切片工艺在多晶硅生产中至关重要，主要采用金刚线切割技术，因其能降低线耗成本、提高切割速度和效率，并减少硅耗。金刚线直径和研磨介质粒度影响切割质量，金刚线切割逐步替代砂浆切割成为主流。N型硅片因参数优势更易减薄，HJT电池片厚度减薄幅度较大。2023年，P型182mm尺寸每公斤单晶方棒出片量约为61片，N型182mm尺寸TOPCon每公斤单晶方棒出片量约为69片。
• 下游应用领域：
￮ 光伏电池：多晶硅通过直拉法或铸锭法形成单晶硅棒或锭，再切片成硅片，最终加工为电池片和组件，应用于光伏领域。多晶硅片因光电转换效率较低，已被单晶技术淘汰，2023年市占率仅0.8%。 - 多晶硅生产成本：
• 工业硅成本：
￮ 成本占比：2022年6月上旬，国内改良西门子法生产多晶硅的成本中，原材料占比最大，为41%，其中工业硅占总成本的39%，是最大的成本项。电力成本占总成本的30%。降低硅耗、生产电价和电耗水平是降低成本的关键。多晶硅生产涉及对工业硅的再提纯，使用553及其他牌号的工业硅混合后的硅粉。
• 电力成本：
￮ 成本占比：电力成本在多晶硅生产成本中占据重要地位，7月底硅片总成本中电力成本占比约为8%。不同生产工艺导致综合电耗差异，改良西门子法中电力成本占比高达35%。海外电价较高，如德国、美国等国在0.1-0.29美元/千瓦时，而我国四川、新疆电价仅为0.049美元/千瓦时，这使得国内企业生产成本更具优势。
• 固定资产及人力成本：
￮ 固定资产：多晶硅生产线的固定资产投资包括土建、设备和安装费用。2023年投产的万吨级生产线投资成本约为9亿元/万吨。随着技术进步、单体规模和工艺水平的提升，投资成本仍有下降空间。2023年，多晶硅生产线的人均产出量达到60吨/（人·年）。 - 多晶硅贸易格局：
• 中国多晶硅进口及自给率：
￮ 进口情况：中国多晶硅进口主要来自德国、马来西亚和美国，2023年进口量为6.29万吨，同比减少28.46%。进口依赖度从2010年的52.2%下降至2023年的4.3%，2024年进口量将维持在6万吨，占比3.4%。国内产能扩张显著降低了进口依赖，2017年后进口量逐年减少，2023年主要进口来自德国和马来西亚。
• 多晶硅主要进口国：
￮ 德国：德国是中国多晶硅的主要进口国之一，具有较高的市场份额。马来西亚也是中国多晶硅的重要进口国，具有较好的地理位置优势。美国、韩国等国家也对中国多晶硅进口有一定贡献。
• 多晶硅主要出口国：
￮ 中国：我国多晶硅出口量历年较少，但2024年因国内价格大幅下跌，出口量有所增加，显示出一定的性价比。
￮ 东亚国家：东亚国家中，中国、日本和韩国均为净进口国。中国主要从德国、马来西亚和美国进口多晶硅，日本主要从德国和美国进口，而韩国则主要依赖美国进口。此外，越南因国内硅片企业出海建厂，成为东南亚主要净进口国，进口来源国为美国和德国。
￮ 欧美国家：至2023年，欧美国家的多晶硅产能占据全球主导地位，德国、美国和马来西亚合计占海外总产能的85%。德国的产能主要由Waker提供，产品涵盖太阳能级和电子级。美国的产能由Waker、Hemlock和REC主导，产品多样。受限电政策和高电力成本影响，欧美产能增速较慢，多晶硅主要流向东亚地区。
财醒来
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