工業硅合成工藝、產能、成本及供需格局分析

行業產能趨勢穩定，供給格局不斷優化。

1、工業硅合成工藝及種類

工業硅由硅石和還原劑在電弧爐中通過冶煉獲得，是多晶硅、有機硅和硅鋁合 金的主要原料。工業硅又稱金屬硅或結晶硅，是指以含氧化硅的硅石和碳質還原劑 等為主要原料按一定的配比稱量，通過石墨電極及電弧熱將爐料加熱到 2000℃以上， 二氧化硅被碳還原劑還原生成工業硅液體，在硅水包底部通入氧氣、空氣混合氣體， 以除去鈣、鋁等其他雜質。工業硅作為硅化工的主要原材料，下游應用于多晶硅、 有機硅和硅鋁合金中。

工業硅中硅元素的含量在 98%左右，其余雜質為鐵、鋁、鈣等，根據雜質含量 及用途不同把工業硅分為化學級與冶金級工業硅。冶金級工業硅主要作為鋁合金的 添加劑以增加合金強度和韌性，主要牌號有 553、521、441 和 3303 等。而化學級 工業硅主要應用于有機硅與多晶硅的生產，有機硅所用牌號為 421、411、 521 及 2202，多晶硅主要使用 421、521 等，由于晶體硅提純技術進步與企業降本增效， 部分多晶硅的原料也可采用 553、441。

2、工業硅行業產能穩定，供給結構不斷改善

工業硅屬于高能耗項目，在合成工藝過程中，每噸工業硅需要消耗 12000-13000 度電，同時產生二氧化硫、氮氧化物等污染廢氣，工業硅新建或已建項目必須配套 脫硫脫硝余熱利用設備，環保節能方面的投資約占到整體項目的投資的 25~30%。 國內工業硅產業目前存在產能過剩、能源消耗高等問題，國家近年提高行業準入門 檻、淘汰落后產能并推出相關政策限制工業硅新增項目，其中云南、新疆等工業硅 產能大省對總產能上限均有嚴格限制，未來新疆、云南等地工業硅新建項目將更加 難拿到審批。

全球工業硅產能穩定，中國是全球最大的工業硅生產國，對全球工業硅產業結 構具有重要作用。2017 年至 2021 年間，全球工業硅產能整體穩定在 600-700 萬噸， 海外產能穩定在 130-135 萬噸。海外產能中，巴西和美國擁有高品質硅礦石資源， 挪威擁有豐富的水電資源，占據海外主要產能。與國外相比，國內在硅石、煤炭資源以及電力成本等方面具有優勢，是全球工業硅產能最大主要貢獻國家。近些年受 低碳環保影響，低功率電爐以及沒有環保設施的小企業逐步淘汰，國內產能從 2017 年的 544 萬噸逐步下降到 498 萬噸。2021 年，全球工業硅產能國家中，中國占比 76%，巴西占比 7%，挪威占比 7%，美國占比 4%，法國占比 3%。

工業硅行業高能耗以及資源屬性的特點使得工業硅具有明顯的地域屬性，行業 集中度較低。工業硅成本以電力和原材料成本為主，國內工業硅產能分布中，新疆 具有豐富的硅石和電力成本優勢，西南地區具有廉價的水電資源，新疆、云南、四 川也成為我國工業硅主要產地。新疆工業硅產能為 211.2 萬噸，約占全國總產能的 35.03%；云南產能為 112.9 萬噸，約占全國產能的 18.73%，四川產能為 81.5 萬噸， 約占全國產能的 13.52%。

工業硅企業以民企為主，國內工業硅產能前五名企業分別 為合盛硅業、東方希望、宏盛錦盟、鑫河電力與永昌硅業，行業產能 CR5 為 28.30%，行業集中度處于較低水平。目前工業硅行業在環保及能耗指標雙重壓力下，電爐工 率低的小企業未能按時安裝除硝除硫環保設施而逐步淘汰，硅化工一體化頭部企業 為加強自身競爭力紛紛擴產，合盛硅業、東方希望、協鑫能源、特變電工、大全新 能源等企業紛紛對工業硅進行擴產，未來國內工業硅行業集中度有望繼續提升。

3.工業硅下游需求以光伏、有機硅為主，未來供需相對平衡

工業硅下游應用主要集中在有機硅、多晶硅以及硅鋁合金中。截止 2021 年， 有機硅消費占比 38.03%，多晶硅消費占比 30.28%，硅鋁合金消費占比 26.82%， 其他應用占比 4.88%。隨著光伏新增裝機量的持續高增長，多晶硅占比預計持續提 升，而硅鋁合金下游需求相對穩定，未來市場占比仍會下降。從全球范圍看，工業 硅消費地區主要集中在中國，歐盟，美國和日本，占比分別達到 57%，15%，7%和 5%。中國作為全球光伏組件生成大國以及未來消費升級的持續進行，對將持續拉動 對工業硅的高消費需求。

硅鋁合金受益于汽車輕量化的升級替代，在汽車總產量保持穩定的情況下，硅 鋁合金對工業硅的需求未來有望保持 2%左右的穩定增長。硅鋁合金是常見的鋁合 金之一，通常硅含量為 4%～13%，其鑄造性能最佳，裂紋傾向性極小，收縮率低， 有很好的耐蝕性和氣密性以及足夠的力學性能和焊接性能，按照成分和加工方法可 以分為鑄造鋁合金和變形鋁合金，下游主要集中在汽車和建筑兩大領域。從鑄造鋁 合金方面來看，2020 年，汽車、摩托車和電動車等交通運輸領域占比超 70%，成為 最大的需求領域，其中汽車領域占比為 63%，摩托車和電動車領域占比為 10%。接 下來依次為機械制造和電動工具領域，占比 8%，家用電器和建筑五金領域均占比 7%，電子信息領域占比最小，占比為 5%。

近年來，受行業景氣度和貿易摩擦影響，汽車產量總體呈現下滑趨勢。隨著新 能源汽車的崛起及汽車行業的回暖， 2021 年我國汽車產量達到 2608.2 萬輛，同比 增長 3.45%。此外，受益于汽車輕量化持續推進，鋁合金的需求量隨之增加，我國 鋁合金產量逐年遞增。2017 年，我國鋁合金產量為 792 萬噸，2021 年鋁合金產量 達到 1068 萬噸，CAGR 達到 7.7%；2022 年上半年，受國內疫情影響，鋁合金產 量環比開始下滑，進入 2022 年 8 月以后，鋁合金產量環比出現正增長，未來硅鋁 合金需求量呈穩定趨勢，硅鋁合金對工業硅的需求預計保持 2%增速。

工業硅需求持續高增長，未來供需維持緊平衡。工業硅新產能持續投產，2022、 2023、2024 年產量有望達到 326.56、380.43、469.98 萬噸，多晶硅和有機硅需求 端受益于光伏新裝機量及國內消費升級， 2022、2023、2024 年國內消費量有望達 到 260.50、338.65、382.68 萬噸，預計 2023、2024 年工業硅處于平衡階段。