硅料行业迎来品质竞争时代，高品质硅料存在结构性短缺

多晶硅是光伏产业链最上游环节，壁垒高+资金密集，周期性强。硅料行业具备高载能、高技术壁垒、资金密集等特性，属于精细化工领域，具备强周期属性，且周期振幅与光伏整体需求直接相关。因此，要判断硅料行业价格周期，需要严密跟踪整个光伏行业需求情况和硅料产能供给情况，1）供给端看，不论是改良西门子法还是硅烷流化床法，硅料都是光伏产业链内资金、技术壁垒最高的环节，名义硅料产能的实际落地情况需要重点跟踪；2）需求端看，光伏行业自平价上网后进入“需求爆发期”，对硅料原材料的需求上升趋势确定。而在光伏行业进入N型时代后，对硅料品质的要求成为了影响整体供需的X因素。 增持（维持） 行业走势 其他电源设备 16% 0% 供需判断一：硅料产能总体过剩情绪浓厚，但实际产出量可能低于预期。光伏装机情绪高涨，需求刚性不改，我们认为全年光伏装机很有希望超400GW，经过一系列边际条件假设后测算得出2023整体近140万吨的硅料实际需求，略低于全年硅料供给水平。同时，我们认为虽然硅料产能远大于实际需求，但因高品质N型多晶硅有效产出远低于市场预期，从而可能存在N型硅料产品出现结构性产能错配情况，N型硅料可能在未来出现供不应求的情况。 -16% -32% 2022-08 2022-12 2023-04 供需判断二：行业进入品质竞争时代，N型硅料售价优势显著。我们预计2024年是N型电池片正式提升市占率并有望成为主流电池的一年，此后N型有望逐步成为电池片行业主流技术。在N型需求逐步上升的情况下，无法满足N型电池片/硅片生产需求的硅料预计将在售价端承压。根据硅业分会数据，P-N料价差已经突破12元/kg。因此，我们判断虽然目前下游厂商还没有对N型料有一个共识的标准，但是高品质硅料可能还是相对短缺，而无法做到N型电池需求的硅料将会面临较大价差压力。 作者 分析师杨润思 执业证书编号：S0680520030005 邮箱：yangrunsi@gszq.com 相关研究 供需判断三：N型硅料生产壁垒高，需重点追踪致密率和金属杂质参数。1）致密率：即改良西门子法生产出的棒状硅致密料的比例。如何提高气相沉积多晶硅致密料的比例一直是多晶硅生产企业面临的一个共性问题，也是头部企业的主要壁垒。 N型渗透率逐步提升的当下，下游厂商的N型硅片生产仍以高品质致密料为主，因此硅料致密率高的企业将具备售价端优势。2）金属杂质参数：重金属杂质形成的强复合中心会对电池片的电学性能产生致命的影响，多晶硅自身含有的金属杂质目前看是影响N型电池片电化学性能的最关键因素，追求纯度更高、金属杂质浓度更低的多晶硅产出是未来硅料生产企业重点攻坚。 投资建议：综合目前硅料品质、成本表现看，我们认为硅料头部企业在2024年硅料统计端产能大幅过剩的情况下，具备保障自身产能先进性和盈利性的能力。因此，我们重点推荐有望穿越此轮硅料周期的硅料行业龙头企业：通威股份、协鑫科技、大全能源、新特能源。 风险提示：光伏新增装机需求不及预期的风险，硅料价格下跌速度超预期的风险，硅料快速扩产下公司产销率不及预期的风险，供需测算假设失真风险。 重点标的 股票代码 一、行业梳理：硅料行业壁垒高+资金密集，周期性强 1.1多晶硅是光伏产业链最上游环节，品质决定其应用范围 1.1.1天然丰富、高能量转换效率、稳定性和低毒性使硅料成为光伏产业链的核心原料 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，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。随着光伏行业的繁荣，多晶硅被用于全球约90%的光伏装置，约占硅太阳能电池成本的一半，而能在太阳能电池上的广泛应用来自于其1）天然丰富，地表含量高不属于贵金属。2）高能量转换效率、稳定性和低毒性，使多晶硅成为目前主流晶硅路线太阳能电池的重要原料。 图表1：光伏产业链构成图一览，多晶硅料处于主产业链最上游环节 1.1.2多晶硅品质持续进入上升通道，太阳能级硅料要求逐步上升 根据纯度和工业应用，多晶硅可分为3个等级，分别是：1）冶金级硅（MG-Si，纯度99%，业内统称为2N级水平），多用于冶金、机械行业；2）太阳能级硅（SOG-Si，纯度99.9999%，6N级水平），多用于光伏晶硅电池片的制作；3）电子级硅（EG-Si，纯度99.999999%，9N级水平），主要用于半导体芯片制造。为满足光伏产业对多晶硅原材料的强大需求，大力开发太阳能用高纯多晶硅的低成本生产技术成为了全球光伏产业竞争的焦点。在晶硅路线成为光伏主流路线后，产业链在商业化进展中认知到了多晶硅纯度对太阳能电池的能量转换效率有非常重要的影响。随着N型太阳能电池逐步成为主流技术路线的大趋势到来，我们也看到了9N级水平纯度的电子级多晶硅应用于光伏电池制造，品质空间在逐步收窄。 1.2行业特性：行业壁垒高，属于高载能、高技术、资金密集产业 1）高载能：从整个光伏制造产业链看，生产太阳能电池板的过程中每消耗1度电，全生命周期内将产生30度电。多晶硅环节占比达60%左右，硅料电力成本占比达35%-40%。因此，我们认为多晶硅生产属于行业内“高载能”环节，硅料端的降本增效尝试不断在进行中，各龙头企业在“降耗降本”的路径摸索中均取得了成效，并成功将其转化为行业壁垒的一部分。该壁垒反应到现实，便是在“能耗双控”的背景下，多晶硅生产基地是否能够顺利拿到“能评、环评”路条的问题，而能耗指标也是目前多晶硅料产能落地的关键。例如，建设一条年产2万吨多晶硅生产线，生产线主体设施包括制氢、冷氢化、精馏岐化、粒状硅、后处理/包装，配套建设渣浆处理、废气处理、脱盐水站、空分站、循环水站、冷冻站、给水站、污水处理等公辅设施，项目建设所需一次水、电力、蒸汽由园区供应，能耗覆盖范围极大，获取难度高。 我们认为，在此轮硅料产能大扩张的情况下，多晶硅料因其“高载能”的特性，对产能建设地区的电网造成较大负担（假设1个年产10万吨的硅料产能满负荷生产，硅料单位电耗在60kWh/kg，则一年所需电力60亿kWh，而青海省2022年全年城乡居民生活用电量也仅43.69亿kWh），从而导致多晶硅基地能耗指标的获取难度较大，具备相对资源特性和限制条件。 2）高技术：多晶硅生产属于精细化工行业，产品品质将直接受工艺路线、设备调整、厂房环境等多个因素影响。虽然整体产能建设已经不存在核心“保密”环节，但因其繁多的工艺点和精细化工生产特性，新进入者很难快速掌握成熟工艺将硅料品质和成本提升至一线水平。因此，从2017-2021年的5年时间内，行业仅一家新进入企业切入硅料环节。行业技术工艺形成了以改良西门子法为主，硅烷流化床法为辅的技术格局。改良西门子法作为摸索多年的成熟工艺，也经历了由热氢化转为冷氢化、9-12对棒还原炉改良为36-48对棒的技术迭代，硅烷流化床法作为新技术，成功降低生产电耗瓶颈并实现了商业化量产。两项技术同步发展，不仅各项生产技术指标得到了大幅提升，成本也实现了大幅下降。 图表2：改良西门子法经破碎处理后生产出的块状硅 图表3：硅烷流化床法生产出的颗粒硅 3）资金密集：光伏主产业链的其他环节符合典型制造业特性，相比之下多晶硅生产具备化工行业特性，“投产周期长、产能弹性小、安全风险大、资金投入大”。对于多晶硅生产企业而言： 投产周期长：从项目新建到产能投产一般需要12-18个月，远高于下游光伏环节的周期。而随着领先企业在产能建设中逐步积累经验，投产周期也成为了行业“壁垒”之一，头部企业与二线及新进企业产能投放速度或存在较大差异。 产能弹性小：硅料生产中，只有满负荷生产才能实现生产成本最低，频繁的检修停产不仅会造成成本的提升，也会导致产品质量波动，甚至安全隐患。 安全风险大：多晶硅生产企业既需要抓好日常的职业安全工作，更重要的是要严密做好工艺过程安全管理。即便是国外某些老牌多晶硅企业，他们的扩产项目近几年也陆续出现安全生产事故同样面临安全生产的挑战。 资金投入大：虽然多晶硅工艺和装备已经实现国产化，其单位投资成本已由此前万吨100亿元降低至万吨10亿元以下，但是从整个产业链来看，硅料环节仍是光伏制造端资金投入最大的环节。 图表4：光伏主产业链各环节单GW投资对比（含厂房设备），硅料单位投资额最高 进入新一轮上升周期后，硅料价格从2020年底的8万元/吨最高于2022年涨到30万元/吨以上，高企的硅料价格拉动了火热的投资热情，新进厂商从不同环节、不同行业纷纷切人多晶硅制造。但根据我们对硅料行业的判断，其行业壁垒体现在载能端具备“降本提质”，在资金端的长周期投入，在技术端降本摸索，在生产端的稳定运行和安全保障。因此，虽然多晶硅产业的新进产能较多，但是从各个方面的行业壁垒考虑，头部企业优势仍然很大。 1.3发展现状：硅料价格触底，率先步入产能周期底部 1.3.1CR4在成本、品质端占据龙头地位，行业扩产格局稳定 由于多晶硅行业壁垒较高，市场参与者数量较少且行业高度集中。全球光伏用多晶硅的生产基本集中于中国，根据新特能源首次公开发行股票并在沪市主板上市申请文件的审核问询函之回复，截至2022年底，国内五家头部企业的多晶硅产能，约占国内多晶硅总产能的85%-90%。从品质、成本这两个重要维度来看，通威股份、协鑫科技、大全能源、新特能源四家与其他二线产能及新玩家差距较大，CR4均在行业内深耕多年，无论是在手资金、成本控制、产品品质等方面均筑起了较高的壁垒。未来，全球光伏用多晶硅供给的大部分仍将来源于我国的头部企业。 图表5：硅料CR4龙头企业在2022-2023年末名义产能情况（含预测），单位：万吨 1.3.2硅料行业周期性强，周期振幅和光伏整体需求直接相关 2020-2023年价格经历了完整的周期高点后，超额的利润吸引了众多光伏其他环节企业，具备化工生产基础的企业及其他制造业企业切入硅料生产。深度剖析自2012年中国硅料企业崛起并打破海外成本垄断后的硅料价格走势，判断硅料周期主要受光伏终端需求周期的影响，较长的投产周期和硅料长协机制则加剧了波动幅度，从而造成了各周期振幅不同，需求端从2012年起行业进入“逐步成长期”和“需求爆发期”，两个阶段直接影响了硅料价格。 图表6：2007-2023E全球年新增光伏装机量趋势（单位：GW） 在全球光伏装机进入不同阶段的情况下，硅料价格也经历了三个主要周期。而装机“逐步成长期”内的两个周期内，硅料价格受需求和出海政策限制并没有表现出显著的周期性，而光伏需求爆发后的从2020年开始的第三轮硅料周期，价格振幅远大于前两轮，主要原因是： 1.晶硅路线需求爆发：平价上网时代来临，光伏需求急速上升，以中国为主的全球光伏装机市场项目大规模推进，带来了对原材料端极大的需求。 2.产能清退后供给不足：上一轮硅料周期顶点还是在2018年初，此后产业链经历了近3年的调整和产能清退，因此在产业链意识到2021年硅料实际产出额无法满足新增的光伏装机需求后，硅料价格水涨船高，实现了此前两轮周期均未达到过的周期高点。 图表7：2011.07至2023.08光伏级硅料价格走势图，单位：美元/kg 1.3.3超额利润吸引众多新玩家涌入行业，率先进入产能周期底部 第三轮硅料周期的爆发使之前产能清退潮中生存下来的龙头企业获得了超额收益，根据Infolink产业链价格数据追踪来看，硅料环节在此轮周期中获得了绝大多数的产业链利润，而这也吸引了大多数新玩家从其他环节甚至其他行业进入多晶硅制造，希望在产业链利润中分一杯羹。根据国际太阳能光伏网统计，计划在2023年底前完成产能投放的厂商就已高达12家，而新玩家的进入也让曾经格局稳定的硅料行业，在此轮下行周期中的格局变化中成为了最大的不确定因素。新进入厂商的品质、成本是否能够达到先进水平，后续产能是否会继续扩产，均成为了产业链需要重点追踪的数据。 图表8：2021-2023年第三轮硅料周期中光伏产业链各环节毛利情况，单位：元/W 二、工艺路线：仍以棒状硅为主，颗