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觀點(diǎn)小結(jié)

1 光伏裝機(jī)快速增長是多晶硅需求提升的保障

【資料圖】

（一）多晶硅分類

多晶硅按用途不同，可以分為太陽能級多晶硅和電子級多晶硅。太陽能級多晶硅應(yīng)用于光伏產(chǎn)業(yè)，硅含量要求在6N-9N之間，電子級多晶硅應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)，硅含量在9N要求以上，此外國標(biāo)還對相關(guān)雜質(zhì)做出相應(yīng)的含量要求。

表1：太陽能級多晶硅技術(shù)指標(biāo)

數(shù)據(jù)來源：《GB/T 25074-2017》；紫金天風(fēng)期貨

表2：電子級多晶硅技術(shù)指標(biāo)

數(shù)據(jù)來源：《GB/T 12963-2014》；紫金天風(fēng)期貨

全球產(chǎn)出的多晶硅主要為太陽能級多晶硅，產(chǎn)量占比在90%以上。 根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2020、2021年全球太陽能級塊狀硅產(chǎn)量分別為47.7、58.4萬噸，占比分別為91%、91%，電子級多晶硅產(chǎn)量分別為3.5、3.7萬噸，占比分別為7%、6%。

圖1：2020年全球各類多晶硅產(chǎn)量占比

圖2：2021年全球各類多晶硅產(chǎn)量占比

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風(fēng)期貨

在全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)中，中國均已實(shí)現(xiàn)主導(dǎo)。 據(jù)IEA 2021年的數(shù)據(jù)，中國多晶硅、硅片、電池片、組件的產(chǎn)能分別站占到全球的79%、97%、85%和75%， 可以說我國多晶硅產(chǎn)能、產(chǎn)量的整體擴(kuò)張與全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接相關(guān)。

（二）全球能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)支撐光伏裝機(jī)需求

光伏在全球能源轉(zhuǎn)型過程中占據(jù)重要地位。全球凈零目標(biāo)下， IEA預(yù)計(jì)到2050年太陽能將成為最大的能源來源，占能源供應(yīng)總量的五分之一，光伏累計(jì)裝機(jī)量將是2020年的20倍， 風(fēng)能和太陽能光伏發(fā)電合計(jì)占近70%，其中 到2027年，太陽能發(fā)電有望超過燃煤發(fā)電。 中國在碳達(dá)峰、碳中和的遠(yuǎn)景下，計(jì)劃至2030年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量12億千瓦以上。長期來看，全球能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)支撐光伏裝機(jī)需求，而光伏裝機(jī)的快速增長是多晶硅需求提升的保障。

圖3：全球各能源累計(jì)發(fā)電量占比（%）

圖4：全球各能源累計(jì)裝機(jī)量（GW）

數(shù)據(jù)來源：IEA；紫金天風(fēng)期貨

（三）當(dāng)前硅料價(jià)格在產(chǎn)能過剩預(yù)期下持續(xù)回落

2020年至今，多晶硅料價(jià)格經(jīng)歷了較大波動(dòng)。2020-2021年，全球多國確定能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)，可再生能源需求大增，帶動(dòng)多晶硅料及光伏產(chǎn)業(yè)鏈其他主要環(huán)節(jié)的價(jià)格共同走高；2022年俄烏沖突推漲能源價(jià)格，光伏裝機(jī)需求短期內(nèi)爆發(fā)， 但由于產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的產(chǎn)能擴(kuò)張周期差異不同，其中擴(kuò)張周期最長的多晶硅料在供需錯(cuò)配的沖擊下價(jià)格一度被推漲至30萬元/噸的高位。

2022年四季度起，隨著硅料原有產(chǎn)能的滿產(chǎn)以及新產(chǎn)能的落地，硅料供應(yīng)過剩預(yù)期逐漸增強(qiáng)，價(jià)格短期大幅下跌53%-62%；2023年春節(jié)前后硅料廠家惜售提價(jià)、下游拉棒環(huán)節(jié)稼動(dòng)率提升，硅料價(jià)格再度回升； 當(dāng)前來看，由于下游稼動(dòng)率提升空間有限，而硅料再度累庫，價(jià)格開始持續(xù)回落。 截至4月13日，硅料價(jià)格為18.85-19.65元/噸，較2月的最高點(diǎn)已下跌10.9%-21.4%。

為了解多晶硅料產(chǎn)量相對裝機(jī)量而言的過剩程度，我們測算了終端光伏1GW裝機(jī)量對硅料的消耗量，基于此判斷2022-2025年光伏新增裝機(jī)的硅料需求情況。

圖5：多晶硅料價(jià)格走勢圖（元/千克）

數(shù)據(jù)來源：SMM；紫金天風(fēng)期貨

表3：光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)擴(kuò)產(chǎn)周期

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風(fēng)期貨

圖6：光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)價(jià)格指數(shù)走勢圖

數(shù)據(jù)來源：Wind；紫金天風(fēng)期貨

2 1GW光伏裝機(jī)的耗硅量測算

本文首先計(jì)算從硅料到硅片環(huán)節(jié)的質(zhì)量損耗率，再依據(jù)1GW光伏裝機(jī)對應(yīng)的組件功率倒推硅片總質(zhì)量，最后按照硅片總質(zhì)量/（1-質(zhì)量損耗率）計(jì)算得到1GW裝機(jī)對多晶硅料的消耗量。

（一）從多晶硅到硅片的質(zhì)量損耗率約34%-37%

多晶硅從拉棒到硅片，主要包括了截?cái)唷L磨、切片、磨片等環(huán)節(jié)，期間存在一定質(zhì)量損耗，因此需要計(jì)算硅料到硅片環(huán)節(jié)的損耗率。

我們首先以硅片單片質(zhì)量乘上每公斤方棒出片數(shù)，得到每公斤方棒產(chǎn)出的硅片總質(zhì)量，再根據(jù)每公斤方棒消耗的多晶硅料的質(zhì)量，來計(jì)算從硅料到硅片環(huán)節(jié)的多晶硅料質(zhì)量損耗率。其中，單片硅片質(zhì)量=硅片面積*硅片厚度*硅密度，2022年生產(chǎn)每公斤方棒所消耗的多晶硅料1.06公斤。

由于硅片存在尺寸和厚度的差異，因此我們進(jìn)一步計(jì)算了硅片在不同尺寸及厚度下的損耗率， 得到每公斤硅料切片的質(zhì)量損耗率為34%-37%。

表4：從硅料到硅片環(huán)節(jié)的質(zhì)量損耗率測算

注：1.每公斤方棒實(shí)際出片數(shù)量已考慮了硅片良率；2.尺寸、厚度、出片數(shù)等數(shù)據(jù)均采用2022年數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風(fēng)期貨

圖7：M6硅片尺寸示例

圖8：M10硅片尺寸示例

注：G12（210mm）硅片計(jì)算全方片面積。

數(shù)據(jù)來源：隆基綠能官網(wǎng)；紫金天風(fēng)期貨

（二）1GW光伏裝機(jī)量消耗多晶硅料0.25-0.3萬噸

1GW裝機(jī)耗硅量計(jì)算方面：首先用硅片面積乘上電池片轉(zhuǎn)換效率得到單片電池片功率；再以1GW光伏裝機(jī)對應(yīng)的組件總出貨量，除以單片電池片功率得到電池片總數(shù)量和硅片總數(shù)量；最后通過硅片總數(shù)量*硅片單片質(zhì)量/（1-質(zhì)量損耗率）得到1GW裝機(jī)對多晶硅料的消耗量。

計(jì)算得到在不同電池技術(shù)路線和硅片尺寸下，1GW光伏裝機(jī)量消耗多晶硅料約0.25-0.3萬噸。

表5：2022年1GW裝機(jī)量的耗硅量測算

注：轉(zhuǎn)換效率等采用2022年數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風(fēng)期貨

（三）硅片大尺寸、薄片化及電池技術(shù)路線迭代將影響耗硅量

由于硅片質(zhì)量=硅片面積*硅片厚度*硅密度、電池片功率=硅片面積*電池片轉(zhuǎn)換效率，因此硅片厚度、尺寸，以及電池轉(zhuǎn)換效率的變動(dòng)都將影響最終耗硅量。

根據(jù)本文的計(jì)算結(jié)果， 以單晶PERC182mm為基準(zhǔn)，若采用不同規(guī)格的硅片，耗硅量存在0.4%-15.8%的差距。 其中單晶PERC166mm、210mm對應(yīng)的耗硅量較PERC182mm高出1.5%、0.4%左右。而TOPCon、HJT、XBC對應(yīng)的耗硅量較PREC182mm分別減少9.2%-9.5%、16%、13%。 按2022年各硅片尺寸、電池技術(shù)的市場占比計(jì)算單位裝機(jī)量對應(yīng)的耗硅量，得到單位裝機(jī)量的平均耗硅量為2641噸。

考慮到硅片尺寸、厚度及電池技術(shù)路線未來將有快速迭代，我們進(jìn)一步計(jì)算得到2023/2024/2025年單位裝機(jī)平均耗硅量分別為2480/2398/2389噸，環(huán)比分別-6.1%/-3.31%/-0.35%。

圖9：全球不同尺寸硅片市場占比

圖10：全球不同電池技術(shù)路線市場占比

數(shù)據(jù)來源：Infolink；紫金天風(fēng)期貨

表6：2022-2030年各種電池技術(shù)平均轉(zhuǎn)換效率變化趨勢

注：均只記正面效率。

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風(fēng)期貨

這與當(dāng)前硅片大尺寸、薄片化，N型晶硅電池加速發(fā)展的大趨勢下，單位光伏裝機(jī)的耗硅量下降的預(yù)期一致。 此外，近年來電池轉(zhuǎn)換效率快速提升、且還未達(dá)效率上限的鈣鈦礦電池也開始有小試線與中試線的建設(shè)，未來隨著其產(chǎn)能的擴(kuò)張，也將對多晶硅料的需求量產(chǎn)生一定擾動(dòng)。

圖11：隨著大尺寸、薄片化、電池轉(zhuǎn)換效率提升，單位裝機(jī)耗硅量表現(xiàn)為下降趨勢

數(shù)據(jù)來源：紫金天風(fēng)期貨

圖12：各類型電池最佳轉(zhuǎn)換效率迭代圖

數(shù)據(jù)來源：NREL；紫金天風(fēng)期貨

3 多晶硅料進(jìn)入過剩周期

結(jié)合各國或地區(qū)對光伏新增裝機(jī)量的規(guī)劃，以及CPIA預(yù)測數(shù)，得到 2022/2023/2024/2025全球光伏新增裝機(jī)分別為230/338/360/386GW，其中2023-2025年為樂觀估計(jì)下的數(shù)據(jù)，則2022/2023/2024/2025新增裝機(jī)對多晶硅料的需求分別為60.7/83.8/86.3/92.2萬噸。

我國2022多晶硅料產(chǎn)量為77萬噸，僅國內(nèi)產(chǎn)量相對于當(dāng)年全球新增裝機(jī)的需求量就已出現(xiàn)過剩。若2023年計(jì)劃新投產(chǎn)能落地，則國內(nèi)年產(chǎn)量將達(dá)到162.7萬噸，遠(yuǎn)高于全球2023-2025的年需求量。因此從終端裝機(jī)對多晶硅料的需求量來看，2023年起硅料就已進(jìn)入過剩周期。

表6：2022-2025全球新增光伏裝機(jī)量及對應(yīng)耗硅量

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風(fēng)期貨

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