主要结论:
目前光伏行业需求高速增长,多晶硅产业对工业硅需求量不断攀升,到2022年底多晶硅将有可能超越有机硅成为国内工业硅第一大需求领域,多晶硅产业链的供需情况变化对工业硅基本面研究有重要影响。本文将对多晶硅产业链各环节的供需、价格、利润等情况逐个拆解,总结多晶硅产业链特点,判断其价格走势,深化工业硅下游需求研究。
在多晶硅产业链,多晶硅硅料目前处于比较强势位置。硅料环节在市场竞争结构方面接近寡头竞争的格局,其上游原材料工业硅企业议价能力较弱;下游硅片环节虽然行业集中度高,但其当前产能远高于硅料产能,在硅料-硅片环节短期属于供不足需的情况。在供需和市场竞争结构两个因素的支撑下,当前多晶硅硅料生产处于暴利的状态。超高利润吸引生产企业大幅增加产能,后期硅料的新增产能将超过其他环节。
从整个产业链来看,当前国内光伏产业链产能供给相对于全球的装机需求已经开始过剩,终端组件价格上行已比较困难,生产利润被压缩。当前硅料价格高企,抬升了整个产业链的价格水平。到2023年随着多晶硅新增产能的不断释放,多晶硅价格将有可能从高位回调,从而带动光伏产业链价格下行。
而对于原材料工业硅来说,2023年多晶硅是下游需求增量最主要的来源。工业硅自身市场集中度较低,产品议价能力较弱,如果想要保持较好的利润水平,市场的供需情况是关键。虽然工业硅规划产能超过下游需求新增产能,但由于四川、云南工业硅生产受水电季节性影响较大,实际产量远低于规划产能。整体来看,2023年工业硅基本面仍然未走弱,在多晶硅需求的推动下,工业硅企业仍有望保持比较可观的利润水平。
随着我国有机硅、多晶硅技术的显著进步,市场规模大幅增长,到2021年有机硅占工业硅下游消费需求37.9%,多晶硅占31.3%。汽车行业由于基数增大,对铝合金需求增长放缓,工业硅需求增长将主要来自于有机硅、多晶硅。目前光伏行业需求高速增长,多晶硅产业对工业硅需求量不断攀升,到2022年底多晶硅将有可能超越有机硅成为国内工业硅第一大需求领域,多晶硅产业链的供需情况变化对工业硅基本面研究有重要影响。本文将对多晶硅产业链各环节的供需、价格、利润等情况逐个拆解,总结多晶硅产业链特点,判断其价格走势,深化工业硅下游需求研究。
01
多晶硅基本知识
多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,这些晶面取向不同的晶粒结合起来,就形成了多晶硅。多晶硅主要由工业硅、氯气和氢气制备而来,多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅,为了提高原料利用率和环境友好,在前者的基础上采用了闭环式生产工艺即改良西门子法。该工艺将工业硅粉与HCL反应,加工成SiHCl3 ,再让SiHCl3在H2气氛的还原炉中还原沉积得到多晶硅。还原炉排出的尾气H2、SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2 和HCl经过分离后再循环利用。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中,使硅烷裂解并在晶种上沉积,从而得到颗粒状多晶硅。
多晶硅的上游原材料主要为工业硅。多晶硅的直接下游环节是硅片,由多晶硅原料通过直拉法、区熔法生长的棒状硅单晶体称为硅棒,晶体形态为单晶。由多晶硅原料通过真空感应熔炼或定向凝固工艺生长成的锭状多晶硅体称为硅锭,晶体形态为多晶。由单晶硅棒或多晶硅锭切割形成的方片或八角形片称为硅片。将单晶硅棒切成片,一般片厚约0.3毫米。硅片经过抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片,然后在硅片上掺杂和扩散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行,这样就硅片上形成P>N结。再采用丝网印刷法,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源以防止大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。最终制成单晶硅太阳能电池的单体片。单体片经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳能电池组件(太阳能电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和材料进行封装。
02
多晶硅产业集中度对比
到2022年10月国内有200多家工业硅生产企业,总产能623万吨,合盛硅业在行业内一家独大,目前已建成产能115万吨,在国内产能18.46%。除了合盛硅业以外,其他产能分布非常分散,行业集中度较低。
多晶硅生产属于资本密集型的企业,每万吨多晶硅建设投资在7-9亿之间,进入高门槛限制了产能增速和企业数量。在2022年之前产能维持在50万吨左右。2021年之后光伏需求大爆发,多晶硅价格持续上行,行业利润暴涨,产能才在2022年得到高速增长,到2022年10月已建成产能达到111.15万吨。而在行业集中度方面,目前国内共有29家多晶硅生产企业,前5名企业市场占有率达到76.56%。
硅片是资本和技术双密集型行业,要求企业及时跟进最新的电池制造技术以提升电池效率,因此在硅片环节,行业集中度要高于多晶硅领域。截止到2022年10月份国内有29家多晶硅生产企业,而硅片生产企业只有17家。在硅片行业,隆基股份、TCL中环两家合计产能接近200GW,市场份额占比超过46%。另外,协鑫集成科技、上机数控产能占比也10%以上,整体硅片行业呈现两超多强的格局。
硅片环节再往下延伸就是电池片和组件。2022年下游电池片515.97GW,在产企业有26家,相比多晶硅、硅片行业,电池片产能在行业分布相对平均,产能最大的两家企业通威、隆基只占25.2%市场份额,整体行业集中度不及多晶硅、硅片。2022年组件企业产能为465.8GW,从企业产能分布来看,集中度高于电池片企业。但主要的组件企业基本上也同时是电池片的主要生产商,说明组件产能有不少是作为电池片配套产能建设的。
行业内部结构影响对上下游的议价能力。越接近完全竞争市场,企业议价能力越弱;越接近垄断市场,企业议价能力越强。在“工业硅-多晶硅-硅片-电池片-光伏组件”这一产业链中工业硅的行业集中度最低,除了合盛硅业之外,其他200多家企业几乎接近于完全竞争的状态,在没有外在因素限制供给的情况下,工业硅环节企业议价能力最弱,利润率最容易被压缩。多晶硅、硅片由于资本和技术门槛限制,目前行业集中度最高,从企业规划产能来看,集中度有进一步提高的趋势,在产业中属于议价能力较强两个环节。而多晶硅企业与硅片企业之间的价格博弈则取决于产品的供需情况。下游电池片、组件相对多晶硅、硅片环节,市场集中度较低,议价能力减弱。而电池片-组件的一体化产能较多,另外也有部分产能上延至硅片环节。
03
产业链各环节供给情况对比
根据光伏机构国际能源署光伏电力系统项目(IEA PVPS)的估计,2021年全球新增光伏系统装机容量为173.5GW,而2022年的全球光伏装机量可能会上升至260GW。在不考虑开工率的情况下,可以看到当前国内光伏产业链各环节产能都已经远远超出了全球光伏装机量,产能过剩已经是趋势,只是因为不少项目在2022年才建成,爬产需要时间,所以短期的供需失衡情况并不严重。在产业链内部,2022年多晶硅建成产能为111.15万吨,按照每GW消耗0.312万吨(生产消耗每GW 0.26万吨,容配比1.2)的硅料计算,多晶硅产能为356.25GW,是产能最少的环节。
根据各企业公布的产能投放计划,2023年多晶硅产能将会翻倍式增长,增加117万吨,折合约375GW。而下游硅片、电池片产能未来3年内至少增加370GW,组件2023年将增加230GW产能。总体来看多晶硅的产能增速可能要高于下游。
04
各环节价格、利润对比
从价格走势来看,整体硅产业链价格呈上行趋势,多晶硅、硅片价格走势基本一致。电池片内部略有分化,大尺寸电池片价格上行趋势更加明显,而传统16mm电池片价格上行速度放缓。而在组件环节,2022年下半年组件价格几乎没有太大变化,在上游价格持续上行的情况下,组件生产利润被压缩。
2022年多晶硅生产毛利率持续上行,当前毛利率高达78%,堪称暴利。造成多晶硅利润率高企的重要原因在于其产能相对下游不足,短期供需失衡严重。而多晶硅新投项目建成需要1-1.5年,爬产周期0.5年,虽然今年多晶硅产能高速增长,但产量全部释放需要到2023年,所以多晶硅价格短期维持在高位,毛利率高企。下游其他环节利润情况缺少数据统计,通过整理行业、企业信息可知当前硅片生产毛利率在19%左右,电池片和组件企业利润在3%-10%左右。从利润率情况可以观察到越接近终端需求,利润率越低。在国内光伏产业链产能逐步走向过剩的情况下,利润率将进一步被压缩,并逐步传导至上游硅料环节。
在多晶硅上游原材料工业硅环节,2022年工业硅毛利率在8%-31%之间波动,虽然利润率波动区间较大,但对于市场集中度较低的行业来说,该利润水平相对可观。工业硅成本受电力、原材料价格波动影响较大,而价格则主要由供需主导。工业硅未来规划新增产能大幅增加,在下游最重要需求增量就来源于多晶硅,尤其是2023年。从产能角度来看多晶硅产能扩张超过了下游需求,但是工业硅开工率受四川、云南水电的季节性影响,实际产量不超过规划产能的7成。2023年多晶硅新增产能翻倍式增长,且当前多晶硅生产处于暴利状态,企业开工率均在80%以上,叠加有机硅的新增产能,2023年工业硅的基本面仍未走弱。多晶硅需求的高速增长将是2023年工业硅价格、利润的重要支撑点。
05
总结
在多晶硅产业链,多晶硅硅料目前处于比较强势位置。硅料环节在市场竞争结构方面接近寡头竞争的格局,其上游原材料工业硅企业议价能力较弱;下游硅片环节虽然行业集中度高,但其当前产能远高于硅料产能,在硅料-硅片环节短期属于供不足需的情况。在供需和市场竞争结构两个因素的支撑下,当前多晶硅硅料生产处于暴利的状态。超高利润吸引生产企业大幅增加产能,后期硅料的新增产能将超过其他环节。
从整个产业链来看,当前国内光伏产业链产能供给相对于全球的装机需求已经开始过剩,终端组件价格上行已比较困难,生产利润被压缩。当前硅料价格高企,抬升了整个产业链的价格水平。到2023年随着多晶硅新增产能的不断释放,多晶硅价格将有可能从高位回调,从而带动光伏产业链价格下行。
而对于原材料工业硅来说,2023年多晶硅是下游需求增量最主要的来源。工业硅自身市场集中度较低,产品议价能力较弱,如果想要保持较好的利润水平,市场的供需情况是关键。虽然工业硅规划产能超过下游需求新增产能,但由于四川、云南工业硅生产受水电季节性影响较大,实际产量远低于规划产能。整体来看,2023年工业硅基本面仍然未走弱,在多晶硅需求的推动下,工业硅企业仍有望保持比较可观的利润水平。