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      改良西門子法VS流化床法,多晶硅兩大技術路線的世紀之爭

      2021-11-19 11:32
      錦緞
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      本文系基于公開資料撰寫,僅作為信息交流之用,不構成任何投資建議。

      隨著光伏裝機成本的持續下降,光伏裝機量迎來快速增長。由此帶來多晶硅再度供不應求,年內漲幅超200%,多晶硅的供需失衡甚至已經影響到了下游的裝機量。

      國內硅料企業紛紛開啟新一輪的擴產大潮。對于多晶硅生產的兩大技術路線,市場出現兩級分化。改良西門子法還是流化床法,又一次成為爭論的焦點。由于多晶硅的重要性,技術路線選擇,這次路線之爭無不牽動廣大新能源投資者的神經。

      早在上世紀五六十年代,多晶硅生產的兩大技術路線相繼問世,其中西門子法通過多次技術迭代一直引領行業前行,成為世界的主流路線,而流化床法作為第二技術路線也在持續進步。

      在“雙碳目標”的背景下,光伏成為可再生能源的主力,這場跨越世紀之爭的答案也越發清晰可見。

      01

      為什么多晶硅的技術路線如此重要?

      【1】多晶硅的行業地位

      能源革命的浪潮之下,光伏的重要性目前已再無分歧;從產業鏈的視角來看,多晶硅作為光伏產業的上游原材料,其在整個光伏產業中占有舉足輕重的地位。同時多晶硅也是集成電路最為關鍵的基礎原材料。

      圖1:光伏產業鏈示意圖,資料來源:新疆大全招股說明書

      首先,多晶硅的成本與光伏發電系統的成本直接掛鉤。早在2014年,國家發改委能源研究所等研究機構發布的《中國可再生能源發展路線圖2050》就提出,2025年光伏要能實現全面平價上網,那成本下降就成了光伏產業進步的不竭動力,而其中的大頭就是硅料。發展初期,多晶硅的成本曾一度占太陽電池的近50%。

      回溯光伏過去十余年的發展,光伏成本從50元/W下降到了4元/W左右,多晶硅環節的持續降本為光伏平價上網做出了巨大的歷史貢獻。

      圖2:產業鏈各環節價格(元/W、元/kg),資料來源:中國有色金屬工業協會硅業分會,國信證券

      根據BP發布的2020年能源展望數據,到2050年,光伏發電的成本較2018年還能下降70%。這必然要求光伏產業鏈各個環節共同努力,多晶硅最為材料源頭,將長期擔當降本增效的重任。

      圖3:未來30年光伏成本下降曲線,資料來源:BP Energy

      其次,多晶硅的質量的提升促進光伏的技術進步和國產替代。自2018年初開始,單晶硅片產能規?焖贁U張,成為行業主流,為滿足下游需求,國內多晶硅企業在積極擴張的同時,也加速了光伏級硅料品質的提升。目前通威股份、新疆大全的特級料占比均超過90%。

      與此同時,我國多晶硅料品質的提升,對于硅料進口依賴的下降功不可沒,根據硅業分會的數據,硅料進口占比已經從2016年的42.1%下降至2020年的20.2%。2021年1月,通威股份已實現N型硅料的批量生產。

      時至今日,我國多晶硅產業已取得了長足進步,從產業化早期的幾乎完全依靠進口到目前產量已占全球的三分之二,國內的產銷規模已經位居全球首位。但在太陽能光伏平價上網的倒逼下,多晶硅降本增量之路還在繼續。

      第三,終端光伏裝機需求帶來多晶硅的增長

      多晶硅也是一將功臣萬骨枯的行業,打的頭破血流,最終呈現強者恒強,兩極分化的局面。頭部企業憑借技術和成本優勢維持較高水平的產能利用率。如通威股份,2017-2019 年產能利用率分別為93.70%、96.38%、92.46%,2020年上半年達到了116%。而中小企業產能利用率較低,部分企業由于投產較早、設備陳舊、規模較小,已逐步停產。

      據《中國能源報》統計,國內在產高純晶硅企業數量由2018年初的24家,減少至2019年初的18家,再縮減至2019年底的12家。

      圖4:2008-2019年中國多晶硅產量及占全球產量的比重,資料來源:中國光伏行業協會,新疆大全招股書

      【2】多晶硅的生產是門技術活

      跟鋰電池行業的上游原材料不同,多晶硅料具有高載能、重資產、擴產周期長、技術壁壘高的多重特點。所以多晶硅看似工業標準品,實際上更多的屬性是化工品。正因為此,多晶硅的技術能力是衡量多晶硅企業的硬核能力之一。

      按純度要求及用途不同,可以將多晶硅分為太陽能級多晶硅和電子級多晶硅,太陽能級多晶硅主要用于太陽能電池的生產制造,而電子級多晶硅作為主要的半導體電子材料,廣泛應用于電子信息領域。

      太陽能級多晶硅對雜質有嚴格的要求,通常要求其中雜質總含量低于10-6,即多晶硅的純度需達到99.9999%以上。而電子級多晶硅可以說是技術巔峰,其純度要求高達99.999999999%(不用數了,小數點后面是9個9),相當于1000噸的電子級多晶硅中總的雜質含量不到一;ㄉ字亓康1%。所以世界范圍內能夠生產電子級多晶硅產品的企業屈指可數,電子級多晶硅成為行業高地。

      總的來說,高純多晶硅的生產不是煤炭那種簡單粗暴只拼產能的行業,它是光伏產業鏈中技術含量較高的環節,加上投資大,風險高。目前國內隆基、中環等垂直一體化的企業也沒有直接下場,而是采取參股的方式參與到多晶硅生產。

      圖5:下游企業通過參股方式綁定頭部多晶硅企業(萬噸),資料來源:各公司公告,國金證券

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