隨著全球碳中和進(jìn)程不斷加速，疊加光伏發(fā)電成本持續(xù)下行，經(jīng)濟(jì)性不斷提升，光伏裝機(jī)需求高增長(zhǎng)確定性較強(qiáng)，本期文章我們主要針對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的上游原材料光伏硅料做個(gè)簡(jiǎn)單分析。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要分為主產(chǎn)業(yè)鏈和輔材產(chǎn)業(yè)鏈，主產(chǎn)業(yè)鏈中主要包括硅料、硅片、電池片、組件及光伏電站環(huán)節(jié)，輔材產(chǎn)業(yè)鏈中根據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)分類，主要包括硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)、電池片生產(chǎn)環(huán)節(jié)、組件封裝環(huán)節(jié)和電站發(fā)電環(huán)節(jié)。
光伏硅料是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最上游的原材料，由工業(yè)硅提純制成，工業(yè)硅和電力是光伏硅料的成本核心，該行業(yè)具備高門檻、高收益的特點(diǎn)。然而，相較于光伏產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)，其又具有重資產(chǎn)且底周轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。
市場(chǎng)目前出現(xiàn)了“擁硅為王”的現(xiàn)象，其主要原因是階段性供需錯(cuò)配。有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)多晶硅2000-2022年H1的歷史價(jià)格和供需情況做了復(fù)盤，發(fā)現(xiàn)歷史三次價(jià)格的大幅上漲都是由于硅料與其下游環(huán)節(jié)供需失衡所致。
當(dāng)前頭部硅料企業(yè)處于擴(kuò)產(chǎn)周期，新增產(chǎn)能有限，下游需求的持續(xù)高增引領(lǐng)硅料價(jià)格進(jìn)入新一輪的上升周期，硅料價(jià)格也因此一路持續(xù)上漲至近十年新高。
在全球碳中和進(jìn)程不斷加速的背景下，光伏裝機(jī)量持續(xù)提升驅(qū)動(dòng)硅料需求向好，預(yù)計(jì)2022年全球光伏硅料市場(chǎng)空間將達(dá)68.33萬(wàn)噸。
據(jù)IRENA預(yù)測(cè)，保守預(yù)期下，2022年全球光伏硅料市場(chǎng)空間將達(dá)64.88萬(wàn)噸，同比+45.10%。據(jù)預(yù)測(cè)，2022年國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)能將達(dá)到117.7萬(wàn)噸，2023年有望達(dá)到310.2萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)163.55%，占全球硅料產(chǎn)能的96.61%。
光伏硅料是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心原材料。光伏硅料，即太陽(yáng)能級(jí)多晶硅（SoG-Si），是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最上游的原材料，為帶有金屬光澤的灰黑色固體，具有熔點(diǎn)高（1410℃）、硬度大、有脆性、常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑等特性，且具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，被稱為光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的“黑金”。
第一，從光伏硅料的必要性來(lái)看，光伏發(fā)電的原理是光生伏特效應(yīng)和PN結(jié)，光伏電池片的基本構(gòu)造是由P型與N型半導(dǎo)體接合而成，而半導(dǎo)體最基本的材料便是硅元素，因此硅料是決定了光伏系統(tǒng)發(fā)電能力的核心原材料。
第二，從光伏硅料的重要性來(lái)看，硅在自然界中一般以硅酸鹽或二氧化硅的形式存在，自然界中幾乎不存在單體硅，多晶硅作為以工業(yè)硅為原料提純后達(dá)到一定純度的硅材料，起到了優(yōu)秀的中間品作用，有效推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)，2022年6月上旬國(guó)內(nèi)改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的成本結(jié)構(gòu)中原材料占比最大，達(dá)到41%，其中工業(yè)硅占總成本的39%，為光伏硅料的最大成本項(xiàng)，因此降低硅耗（生產(chǎn)單位多晶硅耗費(fèi)的硅量）可以有效降低光伏硅料的生產(chǎn)成本；
能源占總成本的32%，其中電力占總成本的30%，為光伏硅料第二大成本項(xiàng)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)電價(jià)和電耗水平也成為了光伏硅料企業(yè)重要的降本途徑之一。
圖 | 國(guó)內(nèi)改良西門子法多晶硅成本構(gòu)成
從產(chǎn)品形態(tài)來(lái)看，可將光伏硅料分為棒狀硅和顆粒硅兩類。
當(dāng)前主流的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)主要有改良西門子法和硅烷流化床法，產(chǎn)品形態(tài)分別為棒狀硅和顆粒硅，其中改良西門子法的生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟，棒狀硅產(chǎn)品目前為行業(yè)主流，2021年市占率達(dá)到95.9%；2021年硅烷法顆粒硅產(chǎn)能和產(chǎn)量小幅增加，市占率同比提升1.3pct達(dá)到4.1%。
從未來(lái)看，若顆粒硅的產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)張，且隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和下游應(yīng)用的拓展，其市場(chǎng)占比有望進(jìn)一步提升。
從表面質(zhì)量來(lái)看，棒狀硅加工后可以進(jìn)一步分為致密料、菜花料、珊瑚料和復(fù)投料。棒狀硅需經(jīng)過(guò)破碎加工形成塊狀硅供下游廠商使用，根據(jù)純度和表面質(zhì)量不同，可細(xì)分為致密料、菜花料、珊瑚料和復(fù)投料：
1）致密料顏色明亮、外表光滑，表面顆粒凹陷程度最低，小于5mm，無(wú)氧化夾層，價(jià)格最高，主要用于拉制單晶硅；
2）菜花料顏色偏灰、表面粗糙，顆粒凹陷程度適中，為5-20mm，斷面適中，價(jià)格中檔；
3）珊瑚料表面凹陷較為嚴(yán)重，深度大于20mm，斷面疏松，價(jià)格最低。菜花料、珊瑚料主要用于制作多晶硅片，部分企業(yè)選擇在致密料中摻雜不低于30%的菜花料來(lái)生產(chǎn)單晶硅，從而節(jié)約原料成本；
4）復(fù)投料屬于致密料的一種，是拉晶產(chǎn)生的頭尾或邊皮料，一般品質(zhì)較好，可以作為填充硅料二次循環(huán)使用。
光伏硅料行業(yè)較產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)具有重資產(chǎn)+低周轉(zhuǎn)+高ROE的特征。具體來(lái)看：
1、重資產(chǎn)：從資產(chǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)看，光伏硅料企業(yè)的流動(dòng)資產(chǎn)占比整體相對(duì)偏低，低于逆變器、膠膜、組件等環(huán)節(jié)，整體資產(chǎn)結(jié)構(gòu)較重，具備較高的準(zhǔn)入和退出門檻；
2、低周轉(zhuǎn)：從資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率來(lái)看，光伏硅料企業(yè)整體具有偏低的總資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率和固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率，低于膠膜、組件、逆變器等環(huán)節(jié)；
3、高ROE：從攤薄ROE來(lái)看，光伏硅料行業(yè)2021年ROE水平大幅領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)，近年來(lái)隨著硅料供給持續(xù)緊缺，光伏硅料環(huán)節(jié)的利潤(rùn)空間持續(xù)擴(kuò)張。
改良西門子法為當(dāng)前主流技術(shù)，流化床法更具成本優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了多晶硅生產(chǎn)的閉路循環(huán)。改良西門子法較西門子法具備多重優(yōu)勢(shì)，目前已成為行業(yè)主流生產(chǎn)技術(shù)。
此外，顆粒硅較棒狀硅的生產(chǎn)成本得到有效降低，且更適合自動(dòng)化生產(chǎn)。顆粒硅產(chǎn)品相較于棒狀硅的核心優(yōu)勢(shì)主要包括：
1）生產(chǎn)成本低；
2）無(wú)需破碎，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化；
硅料作為光伏產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)/資金壁壘最高、產(chǎn)能剛性且擴(kuò)產(chǎn)/爬產(chǎn)周期最長(zhǎng)的環(huán)節(jié)，疊加例行檢修、生產(chǎn)事故等增加供給不確定性的因素，相較于其他環(huán)節(jié)更易出現(xiàn)因供不應(yīng)求而導(dǎo)致漲價(jià)的情況。
我們復(fù)盤了多晶硅2000-2022年H1的歷史價(jià)格和供需情況，供需失衡導(dǎo)致光伏行業(yè)分別于2005-2008年、2010-2011年、2020-2022年出現(xiàn)“擁硅為王”的局面：
2005-2008年——需求暴增，產(chǎn)能受限，價(jià)格暴漲：受歐美補(bǔ)貼政策刺激，光伏需求井噴，因德日技術(shù)壟斷、擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)能有限，多晶硅價(jià)格由2005年初的28美元/kg左右一路暴漲至2008年中的241美元/kg左右；
2008-2010年——國(guó)內(nèi)產(chǎn)能投放，供需平衡，價(jià)格回落：國(guó)內(nèi)企業(yè)突破多晶硅生產(chǎn)技術(shù)，隨著產(chǎn)能投放、供需重新平衡，2010年中硅料價(jià)格回落至51美元/kg左右；
2010-2011年——需求超預(yù)期，供不應(yīng)求，價(jià)格上漲：2010年光伏需求超預(yù)期，硅料因2009年的價(jià)格暴跌導(dǎo)致實(shí)際擴(kuò)產(chǎn)速度放緩，最終導(dǎo)致硅料出現(xiàn)短暫供不應(yīng)求，2011年Q2價(jià)格漲至75美元/kg左右；
2011-2012年——產(chǎn)能增加，需求收縮，價(jià)格下滑：產(chǎn)能大幅增加疊加需求收縮導(dǎo)致硅料價(jià)格連續(xù)下滑，2012年底硅料價(jià)格回落至20美元/kg左右；
2018-2019年——需求減少，價(jià)格下滑，擴(kuò)產(chǎn)放緩：2018年國(guó)內(nèi)出臺(tái)531光伏新政，明確降低光伏發(fā)電補(bǔ)貼幅度，當(dāng)年光伏新增裝機(jī)量同比下降18%，多晶硅需求量受到?jīng)_擊，價(jià)格一路下行至2019年末的8美元/kg左右，硅料企業(yè)也紛紛放緩了擴(kuò)產(chǎn)步伐；
2020年至今——新增產(chǎn)能有限，需求火熱，價(jià)格上漲：2018-2021年多晶硅盈利狀況不佳，導(dǎo)致企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)熱情減退，新增產(chǎn)能有限，雙碳背景下全球光伏裝機(jī)需求迎來(lái)加速，供需緊張導(dǎo)致硅料價(jià)格持續(xù)上漲至近十年新高，“擁硅為王”時(shí)代再現(xiàn)。
圖 | 2000年1月-2022年7月進(jìn)口/國(guó)產(chǎn)多晶硅價(jià)格走勢(shì)（美元/kg）
1）碳中和背景+平價(jià)時(shí)代共同驅(qū)動(dòng)光伏新增裝機(jī)需求，上游硅料同步受益。
主要驅(qū)動(dòng)因素有三，一是全球碳中和進(jìn)程加速，清潔能源為未來(lái)大勢(shì)所趨；二是光伏發(fā)電成本不斷下降，經(jīng)濟(jì)性驅(qū)動(dòng)新增裝機(jī)需求；三是光伏發(fā)電成本不斷下降，經(jīng)濟(jì)性驅(qū)動(dòng)新增裝機(jī)需求。
2）硅料較主產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)產(chǎn)能較低，硅片企業(yè)長(zhǎng)單帶動(dòng)需求增長(zhǎng)。
主要驅(qū)動(dòng)因素有二，一是硅料擴(kuò)產(chǎn)周期較其他環(huán)節(jié)較長(zhǎng)，較光伏裝機(jī)需求存在錯(cuò)配，硅料生產(chǎn)需要保持高開工率，因此季度產(chǎn)出處于較穩(wěn)定水平，而光伏裝機(jī)需求存在淡旺季，季節(jié)波動(dòng)性較大；二是多晶硅的直接下游環(huán)節(jié)是硅片，硅片大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)帶動(dòng)硅料需求增長(zhǎng)，根據(jù)各公司公告信息（不完全統(tǒng)計(jì)），2022年頭部硅片企業(yè)鎖定硅料長(zhǎng)單量達(dá)到81.108萬(wàn)噸，與硅業(yè)分會(huì)預(yù)測(cè)的2022年硅料產(chǎn)量81.0萬(wàn)噸相比，基本已經(jīng)全額鎖定了全年的硅料產(chǎn)出。
保守測(cè)算，2022年全球光伏硅料市場(chǎng)空間將達(dá)64.88萬(wàn)噸，同比+45.10%；2023年全球光伏硅料市場(chǎng)空間將達(dá)66.84萬(wàn)噸，2021-2023年CAGR為22.27%。
1）產(chǎn)能情況：技術(shù)及資金壁壘較高，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能引領(lǐng)全球產(chǎn)能增長(zhǎng)。
硅料行業(yè)化工屬性較為明顯，主要具有“兩高一長(zhǎng)”的特征：高純度要求、高設(shè)備投資以及較長(zhǎng)擴(kuò)產(chǎn)周期。從純度要求來(lái)看，純度是衡量多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
從設(shè)備投資額來(lái)看，據(jù)CPIA統(tǒng)計(jì)，2021年改良西門子法萬(wàn)噸級(jí)多晶硅生產(chǎn)線設(shè)備投資成本約在10.3億元/萬(wàn)噸，處于較高水平，產(chǎn)線的重資產(chǎn)屬性也因此導(dǎo)致了硅料行業(yè)較長(zhǎng)的擴(kuò)產(chǎn)周期。
2）國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)能持續(xù)提升，引領(lǐng)全球產(chǎn)能增長(zhǎng)。
隨著國(guó)內(nèi)低成本的多晶硅產(chǎn)能大規(guī)模投產(chǎn)，國(guó)外較高成本的多晶硅產(chǎn)能逐漸退出市場(chǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)，2023年國(guó)內(nèi)硅料產(chǎn)能有望達(dá)到310.2萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)163.55%，占全球硅料產(chǎn)能的96.61%；全球硅料產(chǎn)能有望達(dá)到321.1萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)149.69%。
3、從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看：市場(chǎng)向中國(guó)頭部企業(yè)集中
2018-2021年，全球多晶硅年產(chǎn)量從44.6萬(wàn)噸增長(zhǎng)至64.2萬(wàn)噸，期間CAGR為12.91%，其中2021年增長(zhǎng)最快，增速達(dá)23.20%。同期全球多晶硅生產(chǎn)逐漸向國(guó)內(nèi)集中，國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)量占比從2017年的58.07%上升至2021年的78.82%。
截至2021年全球多晶硅產(chǎn)能前十名企業(yè)中中國(guó)企業(yè)數(shù)量高達(dá)8家，國(guó)內(nèi)硅料企業(yè)市場(chǎng)份額大規(guī)模領(lǐng)先，主要由于：
1）國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)在原材料、電力及人工成本方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，且未來(lái)隨著技術(shù)進(jìn)步生產(chǎn)成本有望持續(xù)下降；
2）國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，個(gè)別先進(jìn)企業(yè)在純度要求更高的電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)方面取得突破，逐漸迎來(lái)國(guó)產(chǎn)電子級(jí)多晶硅對(duì)進(jìn)口的替代；
3）國(guó)內(nèi)下游硅片制造環(huán)節(jié)快速擴(kuò)張產(chǎn)生大量多晶硅需求，近年來(lái)國(guó)內(nèi)硅片產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)多晶硅自給率逐步提升，海外多晶硅企業(yè)的市場(chǎng)份額迅速縮小。
2021年P(guān)ERC電池片市占率為91.2%，N型電池相對(duì)成本較高，量產(chǎn)規(guī)模仍較少，目前市場(chǎng)占比約在3%。2021年N型TOPCon電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.0%，HJT電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.2%，兩者較2019年均有較大提升。
未來(lái)隨著生產(chǎn)成本的降低及良率的提升，N型電池勢(shì)將成為光伏電池技術(shù)的主要發(fā)展方向。N型硅片對(duì)硅料純度要求更高，隨著下游電池及硅片產(chǎn)品邁向N型時(shí)代，對(duì)多晶硅品質(zhì)要求也逐漸由太陽(yáng)能級(jí)多晶硅向電子級(jí)多晶硅趨近。
改良西門子法可匹配N型硅片需求，且生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟，未來(lái)仍將是主流生產(chǎn)工藝，根據(jù)CPIA預(yù)測(cè)，2030年改良西門子法的市場(chǎng)占有率仍有望維持在90%以上。
圖 | 2021-2030E 全球各類光伏電池技術(shù)市場(chǎng)占比變化趨勢(shì)；2021-2030E 全球顆粒硅及棒狀硅市場(chǎng)占比變化趨勢(shì)
未來(lái)改良西門子技術(shù)成本仍有較大下降空間，仍將占據(jù)行業(yè)主流地位。分別在投資成本、還原電耗、冷氫化電耗、綜合電耗方面體現(xiàn)。
余熱利用率有望明顯提升，降低多晶硅生產(chǎn)綜合能耗。余熱利用率是回收利用還原工藝中熱量占還原工藝能耗比，2021年多晶硅還原余熱利用率平均水平為81%。
隨著大爐型的使用以及節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步，多晶硅還原過(guò)程中的余熱利用率有望進(jìn)一步提升，CPIA預(yù)計(jì)2030年多晶硅生產(chǎn)還原余熱利用率將達(dá)到83%，較2021年提升2pct，同時(shí)余熱利用率的提升還將進(jìn)一步降低生產(chǎn)能耗。后續(xù)源起基金將關(guān)注更多光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的商業(yè)進(jìn)展。
艾邦建有“光伏產(chǎn)業(yè)交流群”，群友有光伏電站、BIPV、光伏組件，電池片、背板，封裝膠膜，接線盒、接插件、光伏邊框、光伏支架、逆變器、光伏玻璃等零部件以及EVA、POE、PVDF、PPO、PA、硅PC、PET膜、氟材料、光伏銀漿、焊帶、粘接劑等材料以及相關(guān)生產(chǎn)、檢測(cè)設(shè)備的上下游企業(yè)。歡迎掃碼加入探討。
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