当全球经济放缓时,以硅材料为主要原料的光伏产业是典型的朝阳产业,蓬勃发展。工业硅工业(SiliconMetal)主要用于生产多晶硅、有机硅、铝合金产品。
工业硅,又称金属硅,由硅(主要成分)制成SiO2≥99.2%通常由碳还原剂(洗精煤、石油焦、木炭等)在矿热炉中还原而成,其名称硅含量不低于98.7%;化学反应类型如下:SiO2+2C=Si+2CO↑。
根据《广州期货交易所工业硅期货合同(草案)》、《广州期货交易所工业硅期(草案)、广州期货交易所工业硅期货、期权业务规则(草案)等文件,符合中华人民共和国国家标准工业硅(GB/T2881-2014Si5530,粒度为10—100mm工业硅(其中,粒度偏差筛下物不超过5%,筛上物不超过5%);符合《工业硅国标》规定的品牌号为Si4210,粒度为10—100mm工业硅(其中,粒度偏差筛下物不超过5%,筛上物不超过5%),升水2000元/吨。
简单来说,基准交割和替代交割的区别主要在于品牌号(硅含量和杂质含量不同)的要求,符合《工业硅国标》Si5530要求的工业硅可交割,达到要求Si4210及以上要求的工业硅用2000元/吨的水代替交付产品。对是否通氧和微量元素没有要求。如果该批产品的厂家已经发现了微量元素(磷、硼、碳、钛、镍)等信息,可以在质量证明中一并注明。
Si5530和Si4210分别代表什么?根据《工业硅国家标准》,工业硅按化学成分主要分为8个品牌,工业硅品牌由硅元素符号和4位数字表示。四位数分别表示铁、铝和钙的最高含量要求,其中铁和铝含量为小数点后的一位数,钙含量为小数点后的两位数。Si5530名义硅含量≥98.7%,铁含量≤0.50%,铝含量≤0.50%,钙含量≤0.30%;Si4210名义硅含量≥99.3%,铁含量≤0.40%,铝含量≤0.20%,钙含量≤0.10%。
近10年来,工业硅产业链发展迅速,消费结构和产能分布都在发生变化。
从消费结构的角度来看,工业硅的发展主要分为三个阶段:铝合金行业的早期消费;中期硅消费超过铝合金成为工业硅的主要消费端;随着光伏产业链的快速发展,多晶硅需求将超过硅需求,成为工业硅的最大需求方。
2018年以前,工业硅的最大需求是铝合金行业,因此当时也被称为金属硅,主要是通过在铝产品中添加工业硅来提高金属的流动性和韧性。加入工业硅的铝合金产品具有成型性好、耐腐蚀性高的特点,常用于汽车、航天、船舶等部件,特别是在促进汽车工业发展方面发挥着重要作用。
随着有机硅产业的快速发展,有机硅对工业硅的需求从2013年开始接近铝合金,2018年超过铝合金,成为工业硅的最大需求。数据显示,2021年中国工业硅下游消费中,铝合金占国内消费总额的23.49%,有机硅占国内消费总额的41.34%,多晶硅占国内消费总额的31.61%。
硅的制造是将工业硅粉与甲烷气体混合,生成硅单体,然后加工成硅橡胶、硅油和硅树脂来生产其他化学品的过程。硅材料具有聚合物易于设计加工和无机材料的高稳定性,广泛应用于建筑、汽车、纺织、医疗、电子、国防、技术等领域。
未来,绿色低碳发展已成为全球大趋势和国际社会的共识。随着我国的发展,绿色低碳已成为全球大趋势。“双碳”随着目标的推进和光伏产业链的快速发展,在光伏装机需求的推动下,预计2021-2025年我国多晶硅产业对工业硅的需求增长率将超过30%,对工业硅的需求增长将起到主导作用。虽然2021年多晶硅消费比例不如出口,但预计多晶硅需求将超过有机硅需求,成为工业硅最大需求方。
从产业链布局的角度来看,工业硅生产企业主要分布在资源丰富、电力优势大的地区。中国目前是世界上最大的工业硅生产国、消费国和贸易国,未来该行业的主要增长也将来自中国。
我国工业硅产能主要分布在电力资源丰富的西北和西南地区,主要集中在新疆、云南和四川。但新增产能主要分布在内蒙古、新疆、甘肃、青海、宁夏、云南等资源丰富的地区,主要集成规划产能。
2015年以前,国内工业硅生产主要集中在具有水电优势的云南和四川,但由于两个地区工业硅发展主要依靠较低的水电成本,水电受降雨影响,一般水电价格低,企业开工率高,枯水期平均电价上涨,企业倾向于停止生产维护,现阶段工业硅生产季节性差异大,淡季明显。
2015-2021年,新疆工业硅产能快速增长,主要利用当地丰富的煤炭资源发电。一是利用低电价优势,二是全年供应稳定,不受降雨影响,成本进一步降低,产量季节性波动降低。据调查,新疆还可以根据丰水期和枯水期调整产量,进一步降低丰水期和枯水期引起的产量和价格波动。2021年,新疆是中国最大的工业硅产区,占全国总产量的44%。
未来,工业硅产能将向资源丰富的地区发展,新产能主要分布在内蒙古、新疆、甘肃、青海、宁夏、云南等资源丰富的地区。内蒙古有望成为工业硅的第三大生产基地。目前,计划项目产能达到85万吨,晶体硅光伏产业链发展迅速。随着晶体硅光伏产业链的发展和上下游一体化的扩张,未来的发展趋势是提高可再生能源比例、多能源互补性和源网储存一体化,即除了传统的火电和水电外,光伏发电也可用于生产工业硅。
从市场结构来看,今年光伏装机带动多晶硅行业需求旺盛,但有机硅和铝合金需求相对较低。因此,多晶硅行业利润高,新产能投产增加了对工业硅的需求。预计多晶硅需求份额将进一步上升,占据部分有机硅份额。
从价差结构来看,以往Si5530与Si4210价差在2000元/吨左右波动,但自今年二季度以来,Si5530与Si4210价差明显缩小。主要原因是多晶硅需求旺盛,利润高,对原材料价格敏感度低,而硅需求疲软,处于盈亏平衡衡边缘,部分企业甚至亏损,原材料价格相应较弱。
从上游生产来看,由于多晶硅需求的增加,相对价格较高,账期较短,部分工业硅生产企业增加了多晶硅使用品牌的生产比例,如Si5210等。
从下游需求来看,据企业介绍,多晶硅企业需要通过改进生产工艺和技术水平来使用Si目前主要使用99硅(硅含量可达99%以上),对微量元素磷、硼、碳有要求;有机硅企业仍主要使用Si4210,对钛、镍、铅等微量元素有要求,云南地区不宜使用高钛Si4210。
从生产工艺的角度来看,根据碳还原剂的不同使用,工业硅的生产可分为全煤工艺、半煤半焦工艺等。全煤工艺采用洗精煤作为碳还原剂,半煤半焦将采用木炭、烟煤、石油焦作为还原剂。虽然木炭还原性好,但不环保,所以未来的发展方向主要是全煤。
从新增产能的角度来看,未来新增大型产能主要集成在上下游,新增产能主要受环境承载能力和能耗指标的限制。目前,非一体化新增产能主要来自现有指标项目,新炉也有3.3万台kVA左右大炉为主。
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