工业硅合成工艺、产能、成本及供需格局分析

行业产能趋势稳定，供给格局不断优化。

1、工业硅合成工艺及种类

工业硅由硅石和还原剂在电弧炉中通过冶炼获得，是多晶硅、有机硅和硅铝合 金的主要原料。工业硅又称金属硅或结晶硅，是指以含氧化硅的硅石和碳质还原剂 等为主要原料按一定的配比称量，通过石墨电极及电弧热将炉料加热到 2000℃以上， 二氧化硅被碳还原剂还原生成工业硅液体，在硅水包底部通入氧气、空气混合气体， 以除去钙、铝等其他杂质。工业硅作为硅化工的主要原材料，下游应用于多晶硅、 有机硅和硅铝合金中。

工业硅中硅元素的含量在 98%左右，其余杂质为铁、铝、钙等，根据杂质含量 及用途不同把工业硅分为化学级与冶金级工业硅。冶金级工业硅主要作为铝合金的 添加剂以增加合金强度和韧性，主要牌号有 553、521、441 和 3303 等。而化学级 工业硅主要应用于有机硅与多晶硅的生产，有机硅所用牌号为 421、411、 521 及 2202，多晶硅主要使用 421、521 等，由于晶体硅提纯技术进步与企业降本增效， 部分多晶硅的原料也可采用 553、441。

2、工业硅行业产能稳定，供给结构不断改善

工业硅属于高能耗项目，在合成工艺过程中，每吨工业硅需要消耗 12000-13000 度电，同时产生二氧化硫、氮氧化物等污染废气，工业硅新建或已建项目必须配套 脱硫脱硝余热利用设备，环保节能方面的投资约占到整体项目的投资的 25~30%。 国内工业硅产业目前存在产能过剩、能源消耗高等问题，国家近年提高行业准入门 槛、淘汰落后产能并推出相关政策限制工业硅新增项目，其中云南、新疆等工业硅 产能大省对总产能上限均有严格限制，未来新疆、云南等地工业硅新建项目将更加 难拿到审批。

全球工业硅产能稳定，中国是全球最大的工业硅生产国，对全球工业硅产业结 构具有重要作用。2017 年至 2021 年间，全球工业硅产能整体稳定在 600-700 万吨， 海外产能稳定在 130-135 万吨。海外产能中，巴西和美国拥有高品质硅矿石资源， 挪威拥有丰富的水电资源，占据海外主要产能。与国外相比，国内在硅石、煤炭资源以及电力成本等方面具有优势，是全球工业硅产能最大主要贡献国家。近些年受 低碳环保影响，低功率电炉以及没有环保设施的小企业逐步淘汰，国内产能从 2017 年的 544 万吨逐步下降到 498 万吨。2021 年，全球工业硅产能国家中，中国占比 76%，巴西占比 7%，挪威占比 7%，美国占比 4%，法国占比 3%。

工业硅行业高能耗以及资源属性的特点使得工业硅具有明显的地域属性，行业 集中度较低。工业硅成本以电力和原材料成本为主，国内工业硅产能分布中，新疆 具有丰富的硅石和电力成本优势，西南地区具有廉价的水电资源，新疆、云南、四 川也成为我国工业硅主要产地。新疆工业硅产能为 211.2 万吨，约占全国总产能的 35.03%；云南产能为 112.9 万吨，约占全国产能的 18.73%，四川产能为 81.5 万吨， 约占全国产能的 13.52%。

工业硅企业以民企为主，国内工业硅产能前五名企业分别 为合盛硅业、东方希望、宏盛锦盟、鑫河电力与永昌硅业，行业产能 CR5 为 28.30%，行业集中度处于较低水平。目前工业硅行业在环保及能耗指标双重压力下，电炉工 率低的小企业未能按时安装除硝除硫环保设施而逐步淘汰，硅化工一体化头部企业 为加强自身竞争力纷纷扩产，合盛硅业、东方希望、协鑫能源、特变电工、大全新 能源等企业纷纷对工业硅进行扩产，未来国内工业硅行业集中度有望继续提升。

3.工业硅下游需求以光伏、有机硅为主，未来供需相对平衡

工业硅下游应用主要集中在有机硅、多晶硅以及硅铝合金中。截止 2021 年， 有机硅消费占比 38.03%，多晶硅消费占比 30.28%，硅铝合金消费占比 26.82%， 其他应用占比 4.88%。随着光伏新增装机量的持续高增长，多晶硅占比预计持续提 升，而硅铝合金下游需求相对稳定，未来市场占比仍会下降。从全球范围看，工业 硅消费地区主要集中在中国，欧盟，美国和日本，占比分别达到 57%，15%，7%和 5%。中国作为全球光伏组件生成大国以及未来消费升级的持续进行，对将持续拉动 对工业硅的高消费需求。

硅铝合金受益于汽车轻量化的升级替代，在汽车总产量保持稳定的情况下，硅 铝合金对工业硅的需求未来有望保持 2%左右的稳定增长。硅铝合金是常见的铝合 金之一，通常硅含量为 4%～13%，其铸造性能最佳，裂纹倾向性极小，收缩率低， 有很好的耐蚀性和气密性以及足够的力学性能和焊接性能，按照成分和加工方法可 以分为铸造铝合金和变形铝合金，下游主要集中在汽车和建筑两大领域。从铸造铝 合金方面来看，2020 年，汽车、摩托车和电动车等交通运输领域占比超 70%，成为 最大的需求领域，其中汽车领域占比为 63%，摩托车和电动车领域占比为 10%。接 下来依次为机械制造和电动工具领域，占比 8%，家用电器和建筑五金领域均占比 7%，电子信息领域占比最小，占比为 5%。

近年来，受行业景气度和贸易摩擦影响，汽车产量总体呈现下滑趋势。随着新 能源汽车的崛起及汽车行业的回暖， 2021 年我国汽车产量达到 2608.2 万辆，同比 增长 3.45%。此外，受益于汽车轻量化持续推进，铝合金的需求量随之增加，我国 铝合金产量逐年递增。2017 年，我国铝合金产量为 792 万吨，2021 年铝合金产量 达到 1068 万吨，CAGR 达到 7.7%；2022 年上半年，受国内疫情影响，铝合金产 量环比开始下滑，进入 2022 年 8 月以后，铝合金产量环比出现正增长，未来硅铝 合金需求量呈稳定趋势，硅铝合金对工业硅的需求预计保持 2%增速。

工业硅需求持续高增长，未来供需维持紧平衡。工业硅新产能持续投产，2022、 2023、2024 年产量有望达到 326.56、380.43、469.98 万吨，多晶硅和有机硅需求 端受益于光伏新装机量及国内消费升级， 2022、2023、2024 年国内消费量有望达 到 260.50、338.65、382.68 万吨，预计 2023、2024 年工业硅处于平衡阶段。