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“建投晶硅光伏·晶硅物语”系列是中信建投期货晶硅光伏团队对于潜在上市期货品种多晶硅的系列前瞻报告，本篇为系列第二篇，主要简述多晶硅供应的特点、趋势与结构等内容。
多晶硅生产具有重资产、高壁垒、达产慢的特点。多晶硅主流工艺路线为改良西门子法，能耗较高，并且电力成本和硅耗是主要成本负担。此外，多晶硅属于重资产行业，产能投资中资本性开支占比达95%以上。也正是由于多晶硅重资产的特征，多晶硅产能达产时间相较光伏主材其他环节要更慢，平均多晶硅产能完全达产需要15-24个月。
全球视角来看，2021年及之前多晶硅供应增速总体稳定，2021年之后受中国产能大量扩产影响，全球产能快速增加。结构角度看，中国是全球最大的多晶硅供应国，原因是中国多晶硅产能具备成本优势，且中国也是全球最大的光伏装机需求国，此外中国光伏一体化产能建设完善，下游企业也存在向上布局多晶硅产能的动力。
海外市场方面，多晶硅生产企业主要包括德国Wacker、韩国OCI、美国Hemlock以及挪威REC Silicon等公司。自西方国家对中国光伏产业开展双反调查后，西方多晶硅企业经营便开始承压，2020年前后当中国产能快速扩张导致市场竞争更加激烈时，部分西方产能开始加大减产。
中国市场方面，2013年之前多晶硅因其高能耗的特征，产能扩张有限，2013年政府出台激励政策使得多晶硅产能重回增长。2020年受疫情影响，中国多晶硅产能一度出现下滑，不过随着光伏市场供需关系出现反转，利润驱动下中国多晶硅产能迎来大幅扩张，随后多晶硅供需又重新转向过剩。
进一步观察中国市场，由于多晶硅生产的能耗水平较高，因此产能多分布在低电价地区，目前中国已形成多晶硅生产集群，包括新疆乌鲁木齐、新疆石河子、新疆昌吉、内蒙古包头、四川乐山、青海西宁等地。此外，中国多晶硅产能集中度较高，截至2023年底，我国共有17家多晶硅生产企业，大量产能集中在头部企业，CR5高达71.29%。
改良西门子法为多晶硅主流工艺路线，硅烷流化床法占比不断提升。
在多晶硅期货前瞻第一篇文章《晶硅物语（一）|多晶硅产业概览》中，我们曾简单介绍了多晶硅的生产工艺。多晶硅生产工艺可初步划分为化学法和物理法，其中化学法中的改良西门子法是目前主流生产工艺，其产成品为棒状硅；而与此同时硅烷流化床法占比也在不断提升，其产品形态为颗粒硅。CPIA数据显示，2023年颗粒硅市场份额上升至17.3%，而棒状硅为82.7%。目前通过硅烷流化床法生产颗粒硅的企业主要是保利协鑫和天宏瑞科，其余绝大部分厂家仍是以改良西门子法为主。
改良西门子法工艺成熟，但能耗较高。
改良西门子法作为目前的主流技术路线，工艺十分成熟，产出的多晶硅品质稳定、质量较高，生产安全性也优于硅烷流化床法。然而，改良西门子法能耗较高，是工艺最明显的劣势之一，硅业分会数据显示改良西门子法能耗约60-70度/kg，而硅烷流化床法只需10-18度/kg。虽然两种工艺各有利弊，但随着技术进步不断推进，工艺劣势正在不断被克服。对于改良西门子法而言，随着改进型多对棒还原炉（目前主流设备为40对棒炉、48对棒炉、72对棒还原炉）技术的不断优化，预计到2030年改良西门子法全流程综合能耗将有望继续降低至52.5度/kg；而对于硅烷流化床法来说，氢跳、表面灰尘多、碳含量偏高等问题正在不断解决，虽然目前市场份额不高，但是已有企业实现了稳定的规模化生产。
能耗和硅耗是主要成本负担。
本节以主流路线改良西门子法为例，进一步探析多晶硅的成本构成。按照财务概念，成本可划分为现金成本、生产成本、完全成本、含税成本等，其中现金成本是指企业在短期内运营过程中发生的现金支出，而现金成本+折旧摊销则构成了生产成本，进一步地，在生产成本的基础上如果再考虑到期间费用，那么就是完全成本，当然还要把税收纳入考虑，最终就会得到含税成本。以2024年6月数据为测算依据，一个典型的改良西门子法含税成本模型如下图所示，可以发现在多晶硅的成本构成中，电耗是最大的成本负担项，占（含税成本）比约40%，其次是原材料硅耗（假设为99硅），占比近25%。
多晶硅是典型的重资产行业。
多晶硅生产设备包括还原炉及配套设施、精馏塔、提纯与尾气分离装置等，CPIA数据显示2023年万吨级的多晶硅产线投资成本为9亿元/万吨，其中尤以还原炉价值较高，据双良节能投资者调研纪要数据，1万吨硅料一般对应15-17台42对棒还原炉，价值总量约5000万元，若加上配套撬块，则1万吨硅料对应还原炉系统价值量能够达到8000万元。具体来看实际案例，据大全能源回上交所问询函，大全能源10万吨多晶硅项目总投资800334.86万元，其中资本性支出就达到774288.7万元，占比高达96.75%，折合每万吨多晶硅投资成本8亿元，资本性支出7.74亿元。此外多晶硅产能设备维护成本也较高，据《中国有色金属》，如果多晶硅产能停产3年以上，设备、管道就可能报废，因此企业在面对停产决策时往往会更加谨慎，即便停产也仍需面对高昂的维护成本。
多晶硅完全达产周期在15-24个月，显著长于主材其他环节。
由于多晶硅产业的重资产特征，其产能建设规模较大，投资所需时间往往也更长。多晶硅产能建设周期约为12-18个月，且投产后还有3-6个月的爬坡期，完全达产合计所需时间15-24个月，相较于光伏主材其他环节会更长。具体来看，据大全能源招股书，以大全能源年产35000吨多晶硅项目为例，其建设周期约为19个月，在项目规划上将大部分时间投入到了固定资产阶段，其中设计阶段耗费9个月、采购阶段耗费11个月、施工阶段耗费14个月。
二、
全球多晶硅供应：供应持续扩张，中国是最大产国
全球多晶硅产业的发展源自20世纪50年代，最初主要服务半导体产业。
1951年杜邦公司建设了全球首家多晶硅提纯工厂，主要供应美国的电子公司生产高频二极管。1957年西门子公司发明的西门子法实现了工业化生产，随后很快成为多晶硅生产的主流技术路线。在20世纪60年代日本半导体崛起的时代背景下，西门子法也逐渐被日本信越、大阪钛、室素电子等日本企业采用。进入21世纪后，全球太阳能光伏产业迎来井喷式发展，对原材料多晶硅的需求也在逐年增加，多晶硅的供应增长也因此迈入了新的阶段，光伏产业也成为多晶硅最主要的下游需求。
全球多晶硅产能与产量持续扩张。
2021年及之前，全球多晶硅供应总量增长较为稳定，而从2021年之后开始，随着双碳目标成为全球共识，光伏新增装机量逐年走高，全球多晶硅产能与产量增长步入高速发展阶段。2021-2023年全球多晶硅产能增长236.21%，复合增长率达到83.36%；产量增长153.09%，复合增长率达到59.09%。全球多晶硅供应大幅增长的主要原因是中国市场的扩产，双碳目标指引下潜在的新能源光伏装机需求需要更多晶硅原材料的承接，在此背景下有着技术优势以及成本优势的中国企业开启了扩产潮，并且行业超额利润的显现也驱动了许多新玩家入场，导致全球多晶硅供应呈现指数级增长。
从结构的角度来看，中国是全球最大的多晶硅生产国。
安泰科数据显示，2023年中国多晶硅产能210万吨，占比全球93.09%；产量147.1万吨，占比全球92.11%，是全球最大的多晶硅供应国家。中国之所以能成为全球最大的多晶硅生产国，有以下几点原因：①成本优势明显，尤其是较低的电价为中国多晶硅生产创造了良好的外部环境，CPIA数据显示海外多晶硅生产成本普遍高于7美元/kg，而我国多晶硅生产成本可以做到7美元/kg以下；②中国同样是全球最大的光伏装机需求国，2015年中国新增光伏装机规模首次超过德国位居全球第一，此后一直处于全球光伏装机市场的领先地位，使得多晶硅供应增长有着坚实的需求基础；③中国企业不断加强技术创新，产业链各环节配套齐备，一体化企业存在向上布局多晶硅产能的动力。
三、
海外多晶硅生产概览：前期增长稳定，2020年开始减产
海外多晶硅扩产有限，近年出现减产。
海外多晶硅产能整体增长较为稳定，不过由于中国是主要的光伏消费市场，因此当西方国家启动对中国光伏产业的限制性关贸措施后，海外多晶硅企业经营开始承压，此后的扩产动力不足。此外，海外产能相较中国产能并不具备成本优势，因此在2020年前后中国产能大量崛起时，激烈的竞争环境下多数海外产能开始扩大减产。
海外多晶硅生产企业主要包括德国Wacker、韩国OCI、美国Hemlock以及挪威REC Silicon等公司。
德国Wacker：
德国Wacker成立于1904年，总部位于德国慕尼黑。Wacker自1959年起开始工业化生产超纯多晶硅，2000年初开始加大面向光伏产业的生产力度，2005年开始Wacker投资超20亿欧元扩建德国博格豪森与农特里茨基地，以生产光伏多晶硅，2015年又在美国建设生产基地，进一步提升产能。Wacker的多晶硅纯度较高，为12N，主要供给芯片板块。目前，Wacker在德国博格豪森、美国田纳西州查尔斯顿、德国农特里茨设有生产基地，多晶硅总产能达到8万吨，其中德国产能6万吨，美国产能2万吨，其产品主要销售亚洲市场。2023年6月12日，Wacker宣布计划扩大其半导体多晶硅产能，计划到2025年在博格豪森建立一条全新产线，以使产能提高50%以上。从财务数据看，除了2023年受多晶硅行情下跌影响外，其余年份Wacker总体的收入与盈利能力仍是增长为主。
韩国OCI：
OCI是韩国化工领域的知名企业，成立于1959年，业务板块包括太阳能发电、储能系统、热电联产、城市开发以及医疗生物等多方面。OCI于2006年开始推进多晶硅业务板块，2008年实现商业化生产，目前OCI的工厂包括韩国群山工厂（主产半导体级多晶硅）以及马来西亚沙玛拉如工厂（主产太阳能级多晶硅），其中太阳能级多晶硅纯度为10N，半导体级多晶硅纯度为11N，其产品主要销往中国大陆、中国台湾、欧洲、美国、日本以及韩国。韩国群山工厂在2020年之前具备太阳能级多晶硅产能，不过受2020年多晶硅行情低迷影响，当年OCI宣布韩国境内的太阳能级多晶硅产能全部退出，韩国P1产线改为年产5000吨半导体级多晶硅，而太阳能级多晶硅仅保留马来西亚工厂。马来西亚方面，2021年OCI马来西亚产能由2.7万吨扩至3万吨，2022年再新增产能5000吨，目前马来西亚沙玛拉如工厂的多晶硅产能为3.5万吨。2024年OCI宣布将投资6.179亿美元，使马来西亚产能在2027年由现在的3.5万吨进一步提升至5.66万吨。
美国Hemlock：
Hemlock是美国最大的多晶硅生产商。1960年，Hemlock的多晶硅工厂在美国密歇根州开始建设，1961年投产。1979年Hemlock成为道康宁的全资子公司，1984年成为道康宁、信越半导体、三菱材料的合资公司。2010年，Hemlock多晶硅产能达到3.6万吨，2012年通过技改其产能升至4.4万吨。不过受美国政府针对中国光伏产业开展双反调查影响，Hemlock的经营开始承压，其原定2013年投产的田纳西州工厂被无限期搁置，密西根州工厂产能也经历数轮减产，2019年至今，Hemlock的多晶硅产能维持在1.8万吨。
挪威REC Silicon：
REC是挪威奥斯陆证券交易所上市公司，其多晶硅分部是REC Silicon。2002年，REC与日本Komatsu成立合资公司，Komatsu旗下的摩西湖工厂被改组为SGS，开始生产太阳能级多晶硅，2005年REC又收购了ASiMI于美国蒙大拿州布特的多晶硅产能以及SGS的剩余股权，从而成立REC Silicon。2006年，REC Silicon在摩西湖启动多晶硅三期工程，技术路线为硅烷流化床法（FBR），项目于2009年投产。截至2023年，REC Silicon在摩西湖拥有2.4万吨硅烷产能，主要用于生产1.6万吨太阳能级多晶硅；在布特拥有7.4万吨硅烷产能，一部分外售，一部分用于生产电子级多晶硅。REC Silicon的相当一部分业务面向中国市场，但其产能却主要位于美国，因此在美国政府对中国光伏产业开展双反调查后，REC Silicon的经营状况就不断恶化，2018年REC Silicon将其位于摩西湖的工厂产能利用率下调至25%，2019Q2摩西湖颗粒硅产能全部停产，不过随后REC Silicon又计划于2023年11月正式重启摩西湖产能，预计2024Q1至Q2期间交付首批货物，2024年底实现满产。
4.1、中国多晶硅产能产量变化趋势
2021年及以前我国多晶硅供应总体保持稳定增长，2021年之后多晶硅生产则迎来爆发式增长。
2013年之前，受多晶硅“高能耗、高污染”的特点影响，多晶硅企业融资较为困难，产能扩张一度放缓，而在2013年国务院出台《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，激励政策让多晶硅产能重回增长的通道。2020年，受疫情影响，终端需求有所放缓，订单推延也导致部分多晶硅企业经营承压，当年产能出现缩减。随后中国政府提出双碳目标，光伏需求爆发导致多晶硅供需转向紧缺，一度导致行业利润大幅抬升，在2022年-2023年利润驱动下多晶硅产能迎来大幅扩张，中国多晶硅产能由2022年底的116.33万吨增至2023年底的210万吨，2023年中国多晶硅产量147.1万吨，同比增幅高达81.4%。不过产能大幅扩张导致多晶硅供需关系重新转向过剩，2024年国务院印发《2024－2025年节能降碳行动方案》，要求新建多晶硅产能的能效水平必须达到行业先进水平，政策端重新开始对多晶硅供应进行一定限制。从产能规划看我国在2024-2025年仍有大量多晶硅产能待投放，但新的能耗政策限制下，未来多晶硅产能投产节奏可能再度生变。
4.2、中国多晶硅主产地为新疆、内蒙、四川及青海，已形成多个晶硅生产集群
我国多晶硅目前主产区为新疆、内蒙、四川以及青海，期间曾经历生产重心转移。
我国多晶硅产能曾经历生产重心转移的过程，体现在主产地由江苏逐步转变为新疆、内蒙、四川和青海。在本文第一章中我们曾介绍，多晶硅生产是个高能耗的过程，其中电力成本占比较高，而西北地区电价较为低廉，因此将新增产能布局在新疆及内蒙等地有助于降低生产成本。此外，西北地区以及四川地区也是工业硅的主产地，多晶硅产能在此布局亦有助于实现上下游产能的配套。此外，生产重心转移的另一个趋势是，新疆产能占比在近年来有所下降、而内蒙产能不断提升，背后原因是欧美国家贸易政策对新疆并不友好，因此为了降低贸易风险，西北地区的新增产能已很少选择布局新疆。
进一步来看，由于我国多晶硅产地较为集中，因此目前已形成多个多晶硅生产集群，包括新疆乌鲁木齐、新疆石河子、新疆昌吉、内蒙古包头、四川乐山、青海西宁等地。
新疆乌鲁木齐：
2022年乌鲁木齐光伏行业产值228.9亿元，截至2023年6月底乌鲁木齐已形成20万吨多晶硅产能。乌鲁木齐拥有以多晶硅生产服务为主体，光伏产品研发、半导体材料学研究为发展方向的无机痕量级实验室。
新疆石河子：
2022年石河子光伏行业产值312.3亿元，截至2023年6月底拥有10.5万吨多晶硅产能。根据《八师石河子市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》，石河子市将以大全能源股份高品质多晶硅为龙头，打造“多晶硅-太阳能级单晶硅/电子级单晶硅-电池片及组件/半导体芯片”产业链，重点引进太阳能光伏组件、太阳能光伏玻璃、光伏变电站及配套项目。
新疆昌吉：
2022年昌吉光伏行业产值约251.4亿元，截至2023年6月底具备31万吨多晶硅产能。昌吉以准东为圆心辐射发展新疆“硅谷”，着力完善从高纯硅料、多晶硅到单（多）晶硅片、太阳能电池、光伏发电、电子级硅片的系统完善产业链。
内蒙古包头：
2022年包头光伏行业产值1000亿元左右，主要产能包括多晶硅（30万吨）、电子级多晶硅（5000吨）、单晶硅（103.75GW）、切片（46GW）、组件（8GW）。包头市光伏企业共有12家，包括通威、协鑫、大全、新特等头部企业。包头市晶硅企业用电成本平均为0.32元，低于全国平均水平，包风1号、2号两条500kV输变电通道建成后电价可降至0.27-0.29元。
四川乐山：
乐山市光伏企业包括通威永祥、协鑫、晶科能源、隆基以及天合光能，全市已形成高纯晶硅-拉棒切方-切片-电池片的产业链，具备36万吨多晶硅产能。乐山市致力于打造“中国硅谷”，先后制定印发《支持乐山建成“中国绿色硅谷”十五条措施》、“光伏二十五条”“税十二条”等100余条配套政策。乐山当地工业用电价格低于0.5元，属全省领先，预计至2025年乐山将形成50万吨高纯晶硅产能。
青海西宁：
2022年西宁光伏制造工业总产值408.9亿元，占全市比重19.5%。西宁已打造“多晶硅-单晶硅-切片-太阳能电池-电池组件”完整的光伏产业链，形成了14.53万吨的多晶硅产能。
我国多晶硅生产集中度较高。
硅业分会数据显示，截至2023年底，我国共有17家多晶硅生产企业，不过大量产能集中在头部企业，2023年中国多晶硅产能TOP5分别是永祥股份（44万吨）、协鑫科技（33万吨）、新特能源（30万吨）、新疆大全（22万吨）以及东方希望（15万吨），CR5高达71.29%。从趋势上看，2021年开始多晶硅产能CR5逐步滑落，原因可能是行业利润显现时，大量新玩家入局，导致竞争格局有所分散。
通威股份：
通威主营业务包括农业板块以及新能源板块，其中新能源板块业务包括高纯晶硅、太阳能电池以及组件等产品的研发、生产与销售。通威的多晶硅业务由旗下永祥股份主营，永祥股份拥有四川乐山、内蒙古包头以及云南保山三大生产基地，2023年通威多晶硅产能45万吨（公司公告口径，硅业分会统计为44万吨），产量38.9万吨（yoy+45.75%），平均生产成本在4.2万元/吨以下。2023年多晶硅出货38.72万吨（yoy+50.79%），全球市占率超25%，主要客户为下游硅片企业。
协鑫科技：
协鑫为香港联交所上市公司，主营业务包括多晶硅、硅片的制造与销售，以及光伏电站的开发建设与管理，子公司协鑫光电主营钙钛矿电池。协鑫是全球颗粒硅生产龙头企业，2023年正式退出棒状硅市场，专注颗粒硅领域发展。公告显示2023年名义多晶硅产能42万吨，有效产能34万吨（硅业分会口径有效产能33万吨），2023年协鑫多晶硅产量23.23万吨（yoy+122%），其中颗粒硅产量20.36万吨（yoy+346%）。2023年，协鑫多晶硅出货量22.61万吨（其中内售1.85万吨），颗粒硅平均售价76.8元/kg。
新特能源：
新特主要从事多晶硅的研发、生产和销售，为A股拟上市公司，2024年6月显示IPO状态为中止审查。硅业分会数据显示，2023年新特多晶硅产能30万吨。新特的上游原材料中，硅粉、工业硅、煤炭等大宗原材料以分期定价采购的形式进行，其中部分硅粉会委托外协厂商加工并支付加工费，其余原材料按需采购。新特多晶硅销售以直销模式进行，主要客户包括隆基、晶澳、晶科、中环、高景等，对于重要客户会签订2-5年期限的合作协议，定价模式为月度议价。
大全能源：
大全能源主营多晶硅研发、制造与销售，2023年多晶硅产能20.5万吨（硅业分会口径为22万吨），2023年产量19.78万吨（yoy+47.84%），销量20万吨（yoy+50.48%），2023年公司多晶硅单位售价为8.11万元/吨，单位成本为4.87万元/吨，单位现金成本为4.27万元/吨。原材料采购方面，对于工业硅粉、石墨夹头、包装物等主要采购物资，通常与主要合格供应商签订年度采购合同。销售方面，针对多晶硅主要客户，公司通常与其签订锁量不锁价的长期供货协议，协议期限通常在1至5年不等，具体每月的供货数量和产品单价一般以双方签订的销售合同/订单为准。
东方希望：
东方希望为非上市公司，东方希望集团创立于1982年，实体经济业务范围包括矿山、发电、铝业、硅业、水泥、化工、农业等多个板块。2013年，东方希望开始进入光伏行业，2019年年产12万吨多晶硅项目实现全流程贯通。截至2023年，东方希望工业硅产能超60万吨，多晶硅规划产能近50万吨
。
多晶硅生产具有重资产、高壁垒、达产慢的特点。目前多晶硅主流工艺路线为改良西门子法。改良西门子法能耗较高，硅业分会数据显示改良西门子法能耗约60-70度/kg，相较而言硅烷流化床法只需10-18度/kg。进一步来看，在改良西门子法中，电力成本和硅耗是主要成本负担，二者占含税成本比例分别为40%和24%（2024年6月数据）。此外，多晶硅属于重资产行业，产能投资中资本性开支占比达95%以上，其中还原炉的投资成本占比较高。也正是由于多晶硅重资产的特征，多晶硅产能达产时间相较光伏主材其他环节要更慢，平均多晶硅产能完全达产需要15-24个月（产能建设周期约为12-18个月，产能爬坡期约3-6个月），而下游其他环节达产时间在半年到1年不等。
全球视角来看，2021年及之前多晶硅供应增速总体稳定，2021年之后受中国产能大量扩产影响，全球产能快速增加，2021-2023年全球多晶硅产能增长236.21%，复合增长率达到83.36%；产量增长153.09%，复合增长率达到59.09%。结构角度看，中国是全球最大的多晶硅供应国，原因是中国多晶硅产能具备成本优势，且中国也是全球最大的光伏装机需求国，此外中国光伏一体化产能建设完善，下游企业也存在向上布局多晶硅产能的动力，2023年中国多晶硅产能210万吨，占比全球93.09%，产量147.1万吨，占比全球92.11%。
海外市场方面，多晶硅生产企业主要包括德国Wacker、韩国OCI、美国Hemlock以及挪威REC Silicon等公司。自西方国家对中国光伏产业开展双反调查后，西方多晶硅企业经营便开始承压，并且相较于中国产能，西方产能并不具备成本优势，因此2020年前后当中国产能快速扩张导致市场竞争更加激烈时，部分西方产能开始加大减产。
中国市场方面，2013年之前多晶硅因其高能耗的特征，难以在金融市场上顺利融资，导致产能扩张有限，2013年国务院出台《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，激励政策使得多晶硅产能重回增长。2020年受疫情影响，终端需求走弱叠加订单延期，中国多晶硅产能一度出现下滑，不过随着双碳政策出台，光伏市场供需关系出现反转，利润驱动下中国多晶硅产能迎来大幅扩张，多晶硅供需又重新转向过剩。2024年，政府部门再出台能耗政策，对多晶硅能效水平予以要求，未来多晶硅产能投放节奏或将再度发生变化。
