光伏行业深度研究：自我救赎-屋顶光伏(bapv)开启国内市场20121018

1、0.14-20%0%研究报告 | 行业报告能源| 新能源推荐（首次）2012 年 10 月 15 日光伏行业深度研究自我救赎，屋顶光伏（BIPV）开启国内市场上证指数行业规模2104占比%本篇报告从金属硅冶炼出发，全方位剖析了目前全光伏产业链格局。全文以技术为导向，以成本为线索，通过分析各产业链环节竞争格局现状、形成内因及替代技术对行业竞争力提升驱动力，提出分布式屋顶光伏将是打开国内需求的突破口。股票家数（只）160.65总市值（亿元）619.80.25金属硅：设备升级引领成本下行 金属硅冶炼竞争格局相对稳定，市价主要受流通市值（亿元） 335.3行业指数有机硅及硅合金市场需求影响。与发达国家

2、比较，国产金属硅生产成本仍有28%下降空间，冶炼设备升级将打开金属硅生产成本下降通道。%绝对表现相对表现(%)40%20%1m-8.0-6.0光伏6m 12m-45.3 -50.3-36.3 -48.5沪深300多晶硅：正本清源，看好硅烷法 早期大量多晶硅生产新进入者的贸然进场注定了最终的悲惨结局。由于无法通过差异化路线突围，该环节只能是“剩者为王”。已达规模产能的企业可以通过升级技术路线，通过规模经济门槛阻绝后续进入者。目前 18 美元/公斤的价格已经是市价底线，未来盈利空间的打开依赖于硅烷流化床工艺。新工艺将使成本下限进一步下移至 13.6 美元/公斤。-40%-60%2011-10- 2

3、012-02- 2012-05- 2012-09-10 01 23 06资料来源：港澳资讯、招商证券汪刘anglscmschina S1090511040037研究助理：彭琪0755-8317472413510903349pengqicmschina 敬请阅读末页的重要说明铸锭：内外兼修，受益本土龙头 铸锭成本占比并不代表该环节在产业链中价值。鉴于硅料重熔对硅片质量的重要影响，铸锭质量及工艺是决定设备厂商存亡关键。国内铸锭设备技术发展迅速，工艺已逐渐向一线龙头靠拢，因此区域龙头将随国内电站市场启动而受益。硅片：更薄硅片，更少硅耗 硅片切割 57%的成本由硅料构成，

4、硅料用量直接决定生产成本。目前切割耗材价格已经很低，降成本只能寄望于采用更薄的硅片以及实现更低的锯缝损失。我们认为，新技术将在 1 到 2 年内驱使硅片价格从目前 1.21 美元/片降低至 0.77 美元/片，这一过程依赖于切割工艺及电池片处理技术的整体进步。组件：国产化缩减生产成本 我国拥有强大的人力成本优势及技术复制能力。组件生产属资金、劳动密集环节，虽然关键设备技术仍掌握在欧美制造商手中，我国依然会是生产地的不二选择。由于众多模仿进入者不自觉陷入同质化竞争的困境，目前突围只有两条路：耗材国产化削减原材料成本，同时设备逐步国产化降低折旧成本。我们认为，组件生产成本仍有 26%的压缩空间。屋

5、顶光伏（BAPV）：行业自救金钥匙，分布式触发国内市场 我国光伏能源分布属典型生产、消费端分离型情况。在欧美光伏需求萎缩的大环境下，拯救国内光伏产业的唯一出路只能是创造内生需求，使光伏电站产生盈利，从而形成产业增长自发动力。由于光伏屋顶发电（BAPV）同时享受前端设备补贴（7 元/Wp）以及较高售电价格，据我们测算，0.8 元/度的销售电价即可触发全国性的屋顶光伏市场（少数中部地区除外）。由于电力自发自用，仅对峰电、商业及工业用电进行部分替代，可最大程度避免并网阻力及上网电价问题。所以随组件价格进一步下降及补贴标准逐步下调，与地面电站、一体化光伏建筑（BIPV）比较，分布式屋顶光伏将成为最大受

6、益对象。行业研究正文目录一.金属硅冶炼：炉型升级触发成本下行 71.四大消费主体，多晶硅占比 23%72.金属硅生产，电价成本是关键 83.炉型升级触发成本下行 9二.多晶硅提纯，寄望硅烷法 121.30 美元/公斤：多晶硅价格的理性回归 122.20 美元/公斤：触及行业成本底线，引发工艺技术革新 143.市价下行触发行业工艺三级跳 154.GCL 成本下降通道分析 165.附：多晶硅生产工艺历史 18三.硅锭铸造，看好区域龙头 231.规模及格局：GTAT 树立行业标杆 232.成本与门槛 263.发展方向 27四. 硅片切割，成本仍有 1/3 下降空间 311.硅片成本仍有较大下降空间

7、312.零硅耗：无锯缝损失切割技术 363.多线锯切割工艺介绍 39五. 组件制造，刀片可以更薄 411.组件成本，积跬步以致千里 412.组件制造，60%定律 43六. 分布式电站：打开中国市场 471.光照资源分析 472.西部地面电站: 系统+上网电价，仍需依赖补贴 503.东部地面电站：前端补贴+并网电价，并网电价过低 524.上网电价或前端补贴情形电站投资收益测算 585.屋顶发电(BAPV)：前端补贴+销售电价，叩开国内市场需求 606.屋顶电站（前端补贴+销售电价）情形电站投资收益测算 65七.电池路线及能源结构 671.远景及现状 672.各国能源现状分析 70图表目录图 1：

8、金属硅下游需求拆分 7图 2：2011 及 2012 上半年金属硅分地区产量 7图 3：2011 及 2012 上半年金属硅下游需求拆分 7图 4：2012 年 6 月底国内金属硅产地到厂电价水平比较（单位：元/度） 8图 5：中国玻璃硅质原料（石英岩、石英砂岩、石英砂、脉石英）资源地域分布 8图 6：2011 年全球主要金属硅生产企业成本分布情况（单位：美元/吨） 9图 7：2011-2012 年国内金属硅出口量（单位：吨） 10图 8：2011-2012 国内金属硅主要下游关联产品均价变化 10图 9：运行中电弧炉 10敬请阅读末页的重要说明Page 2行业研究图 10：国内 6300KV

9、A 电弧炉电耗占比情况 10图 11：国内金属硅均价走势（单位：人民币/吨） 11图 12：2011-2012 欧洲金属硅价格（单位：欧元/吨） 11图 13：2011-2012 美国金属硅价格（单位：欧元/吨） 11图 14：多晶硅提纯工艺时间轴 12图 15：硅料纯度地图 13图 16：重要多晶硅技术专利申请时间轴及主要内容划分 13图 17：1995-2008 年光伏及半导体级多晶硅现货价格走势（单位：美元/公斤） 14图 18：2002-2012 年多晶硅现货价格走势（单位：美元/公斤） 14图 19：2011 年全球主要多晶硅生产公司生产成本分布（单位：美元/公斤） 14图 20：挪

10、威 REC 季度不同工艺多晶硅产量及 EBITDA Margin 15图 21：REC 公司硅烷流化床工艺发展路线图 16图 22：GCL 多晶硅成产成本拆分（单位：美元/公斤） 16图 23：GCL 自给率及成本变化情况 17图 24：GCL 电耗及电费变化（单位：kWh/kg） 17图 25：GT 公司还原炉产品产能/电耗指标 17图 26：多晶硅生产成本下降通道 17图 27：GCL 季度多晶硅产能及产量（单位：吨） 18图 28：GCL 季度多晶硅平均成本/售价及毛利 18图 29：基于 TCS 的西门子工艺流程 19图 30：基于硅烷的西门子或者 FBR 工艺流程 19图 31：一代

11、西门子工艺流程（SiCl4 无循环） 19图 32：二代西门子工艺流程（SiCl4 闭环生产） 19图 33：三代西门子工艺流程（HCl 闭环生产） 20图 34：四代工艺-西门子与硅烷法的角逐 20图 35：不同反应压强、硅棒数对应产量（西门子法） 20图 36：不同压强、硅棒数对应电耗（西门子法） 20图 37：不同氢摩尔配比下 TCS 收率 21图 38：TCS 还原炉径向温度分布（18 对棒炉） 21图 39：全球铸锭炉厂家 2011 年行业格局（按毛利及对应产量划分） 23图 40：铸锭炉生产商产量分布（单位：吨/年） 24图 41：铸锭炉生产商铸锭炉售价与产量关系 24图 42：全

12、球铸锭炉厂家市场售价-产能格局 24图 43：2011 年全球铸锭炉厂家平均成本-产能分布 25图 44： 多晶硅不同重量硅锭体积比较 26图 45： G5 及 G6 标准石墨加热器 26图 46：硅锭可用于切割部分 27图 47：55 及 66 多晶硅方锭内部区域 27图 48：300 kg 炉容铸锭炉产量（单位：台） 28图 49：400-500 kg 炉容铸锭炉产量（单位：台） 28图 50：600 kg 以上炉容产量（单位：台） 28图 51：铸锭炉生产商产能分布（单位：吨/年） 29图 52：铸锭炉生产商市场份额 29图 53：不同线径切割钢丝、金钢线机械性能比较 32图 54：切割

13、过程名词解释 32图 55：硅片厚度及硅耗变化情况 33敬请阅读末页的重要说明Page 3行业研究图 56： GCL2011 年底硅片切割成本构成 33图 57：150、50、20 微米厚度硅片图 33图 58：薄膜及晶硅电池效率/厚度分布 33图 59：切割刃料切割前后形态对比 34图 60：切割砂浆回收工艺示意图 34图 61：切割刃料切割一次前后粒径分布变化 34图 62：SiC 磨料粒径分布下降 34图 63：GCL 季度硅片产能及产量（单位：吨） 35图 64：GCL 季度多晶硅平均成本、售价及毛利 35图 65：日本光伏产品占比（1981-2010） 36图 66：日本光伏能源下游

14、使用占比（1981-2010） 36图 67：日本光伏屋顶实例 36图 68：日本光伏系统成本拆分（2009 年补助政策变更前后） 36图 69：超薄硅片与普通硅片效率相差不大 37图 70：50 微米 PolyMax 超薄单晶硅片 37图 71：IMEC 无锯缝切割工艺 37图 72：钢线切割过程示意图 39图 73：结构化切割线、金刚线切割示意图 39图 74：HCT B5 硅片厚度分布（全载荷，190m） 39图 75：HCT B5 硅片厚度分布（半载荷，190m） 39图 76：硅片电池片组件生产标准工艺流程图 41图 77：产业链各环节可能出现新工艺分布情况 42图 78：2011

15、年下游组件产量及成本结构（纵轴：美元/瓦，横轴：MW） 43图 79：2011 中期至 2012 年 9 月各环节加工成本估计 43图 80：各环节关系图 43图 81：电池片及组件生产的原料 60%定律 44图 82：2011 中期至 2012 年 9 月各环节加工成本估算 44图 83：2011 中期至 2012 年 9 月价格走势 44图 84：2011 中期至 2012 年 9 月价格走势（以 2011 年中期价格为基准） 44图 85：2011 年组件成本拆分（单位：美元/瓦） 46图 86：2011、目前及未来 2-3 年年组件成本拆分（单位：美元/瓦） 46图 87：2011 年

16、各国电价及对应太阳能辐射资源（单位：美元/兆瓦时） 47图 88：电站系统效率影响因素及电站系统总效率估算 48图 89：2011-2016 全球各地区装机容量估计 49图 90：2011 年金太阳项目各省分布情况（千瓦） 49图 91：2011 年金太阳项目集中连片装机占比分布（桔色区域：独立电站项目） 49图 92：欧洲气候交易所 CER 历史结算价格 49图 93：Suntech 不同组件单位面积功率（单位：Wp/m2） 49图 94：光伏电站盈亏平衡地域界限（黑、蓝及红色虚线范围分别表示 2011 年初、目前及采用新技术后电站盈亏平衡地域界限）及对应年均日照分布（单位：kWh/m2天）

17、 50图 95：光伏发电项目报批流程及涉及审批部门 51图 96：享受前端补贴电站在不同并网电价水平下（0.3-0.9 元/kWh）电站盈亏平衡界限变化（区域边界颜色由深到浅分别对应 0.3 至 0.9 元/kWh 电价水平） 52图 97：全国各地脱硫燃煤机组标杆上网电价（单位：元/kWh） 53图 98：德国 FiT 历史补贴总量情况（1991-2010） 53敬请阅读末页的重要说明Page 4行业研究图 99：德国光伏系统发电及常规电力成本预测（单位：欧分/kWh） 54图 100：德国小型屋顶光伏系统发电成本及居民用电价格（单位：欧元/kWh） 54图 101：美国光伏电站投资回报年限

18、（包含补贴） 55图 102：美国光伏电站投资回报年限（不包含补贴） 55图 103：发电边际成本示意图 55图 104：德国周实时电网负载情况（2011 年 5 月 2 日至 5 月 8 日） 56图 105：中国各地终端电力销售价格（单位：元/千瓦时） 56图 106：中国已实行峰谷电价地区峰值电价分布 （单位：元/千瓦时） 57图 107：0.8 元/度（黑色虚线）及 1.2 元/度（红色）销售电价下屋顶电站（无补贴、消费侧替代情况测算）对应盈亏平衡边界 57图 108：0.8 元/度与 1.2 元/度销售电价下下屋顶电站（无补贴、消费侧替代情况测算）对应日照强度盈亏平衡日照强度 58图

19、 109：不同项目总投资（单位：万元）及日照水平（对应图 94）下投资回报年限 58图 110：不同项目总投资（单位：万元）及日照水平（对应图 94）下资本金内部收益率（IRR） 59图 111：不同并网电价及日照水平（对应图 96）下投资回报年限 59图 112：不同并网电价及日照水平（对应图 96）下资本金内部收益率（IRR） 60图 113：十二五期间各地光伏发展重点任务 61图 114：不同销售电价下 BAPV（屋顶电站，前端补贴）对应盈亏平衡边界 63图 115：分布式户用光伏系统 64图 116：分布式厂房屋顶并网电站 64图 117：中国各地终端电力销售价格（单位：元/千瓦时）

20、64图 118：不同并网电价及日照水平（对应图 113）下投资回报年限 65图 119：不同并网电价及日照水平（对应图 113）下投资回报年限 65图 120：不同并网电价及日照水平（对应图 113）下下资本金内部收益率（IRR） 66图 121：不同并网电价及日照水平（对应图 113）下下资本金内部收益率（IRR） 66图 122：薄膜及晶硅光伏电池实验室转换效率记录（单位：%） 67图 123：新型光伏电池实验室转换效率记录（单位：%） 68图 124：GaAs 三结电池示意图（太阳光谱三段分段吸收） 68图 125：CIGS 及 CdTe 电池结构 69图 126：非晶硅电池结构 69图

21、 127：中国能源结构（1957-2009） 70图 128：中国电力平衡（1980-2008） 70图 129：中国能源下游（1957-2009） 70图 130：中国电力下游（1980-2008） 70图 131：美国能源结构（1960-2010） 71图 132：美国可再生能源结构（2000-2010） 71图 133：美国化石能源出口占比（1950-2010） 71图 134：美国能源下游（1960-2010） 71图 135：澳洲能源消费总量结构（1973-2009） 72图 136：澳洲电力能源结构（1989-2009） 72图 137：澳洲能源自给情况（消耗量：生产量） 72图

22、138：澳洲电力能源结构（1989-2009） 72图 139：欧洲各国可再生能源占总量比（2006-2009）及 2020 年预期目标 73图 140：欧洲能源结构（1990-2010） 73图 141：欧洲电力能源结构（1990-2010） 73敬请阅读末页的重要说明Page 5图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图表表表表表表表表表表表表表表表表表行业研究142：德国能源结构（1990-2010） 74143：德国电力能源结构及预测（1990-2020） 74144：德国可再生能源结构（1990-2010） 74145：德国太阳辐照分布 74146：法国能源结构（1990-2010）

23、75147：法国电力能源结构（1990-2010） 75148：法国可再生能源结构 75149：法国太阳辐照分布 75150：英国能源结构（1990-2010） 76151：英国电力能源结构（1990-2010） 76152：英国可再生能源结构 76153：英国太阳辐照分布 76154：西班牙能源结构（1990-2010） 77155：西班牙电力能源结构（1990-2010） 77156：西班牙可再生能源上游结构 77157：西班牙电力能源结构（1990-2010） 77158：意大利能源结构（1990-2010） 78159：意大利电力能源结构（1990-2010） 78160：意大利可再生

24、能源上游结构 78161：意大利太阳辐照分布 781：国内 6300KVA 电弧炉的热平衡 102：国内 12500KVA 冶炼电阻炉热平衡 113：美国多晶硅生产工艺年表 184：还原炉尾气 SiCl4（STC）处理技术 215：多晶硅制取工艺 226：主要多晶硅铸锭工艺及代表公司 257：主要多晶硅铸锭炉生产企业最新产品比较 298：主要多晶硅铸锭炉生产企业最新产品比较 309：钢线、结构线、金钢线及无锯缝损失技术硅片成本比较（156mm 硅片） 3110：不同砂浆循环利用比率对砂浆成本降低的贡献 3411：钢线、结构线及金钢线性能比较 3512：超薄硅片加工工艺比较 3813：主要线锯生

25、产厂家线锯产品及参数 4014： 不同线径金钢线与普通钢线 硅料损失 及 硅片厚度 切割测试结果对比 4015：上下游环节技术门槛比较 4216：组件成本拆分及预测 4517：各环节替代工艺对组件成本下降贡献 46敬请阅读末页的重要说明Page 6行业研究一.金属硅冶炼：炉型升级触发成本下行1.四大消费主体，多晶硅占比 23%主要受有机硅及铝合金市场影响：从下游供需情况分析（图 2），金属硅的主要下游消费市场是有机硅（41%（2011），37%（2012）及铝合金铸件制造（34%（2011），33%（2012） ，多晶硅生产用金属硅占比不到 25%（2011：19%；2012：23%）。所以目

26、前金属硅价格主要受前两者市场供需情况影响，多晶硅生产需求对其影响不大。多晶硅用金属硅需求下降 从国内多晶硅需求分析，2011 至 2012 年多晶硅生产用金属硅需求持续下降。主要原因是金属硅消耗比（金属硅：多晶硅）较高的中小多晶硅企业陆续停产，产能转而由消耗比较低的规模化多晶硅大厂替代。所以虽然总产能变化不大，但实际需求反而下滑 14.7%。图 1：金属硅下游需求拆分医疗用品硅橡胶 耐高温垫圈有机硅（40%化学级金属硅）绝缘漆硅树脂 高温涂料高级润滑剂金属硅下游硅油上光剂流体弹簧 介电液体硅铝合金硅合金（35%） 硅铜合金硅钢片中小多晶硅企业（3%）（金属硅消耗比：1：2.4）多晶硅（20%）

27、 规模化多晶硅企业（17%）（金属硅消耗比：1：1.3）数据来源：根据网络资料整理图 2：2011 及 2012 上半年金属硅分地区产量75图 3：2011 及 2012 上半年金属硅下游需求拆分406045其他福建30耐火材料湖南20多晶硅30贵州有机硅1502012上半年产量（万吨）2011上半年产量（万吨）四川云南1002012上半年产量（万吨）2011上半年产量（万吨）铝合金铸件资料来源：硅业协会敬请阅读末页的重要说明资料来源：硅业协会Page 7德昌阿坝和茂县冕宁石棉德宏保山六库牡丹江鸡西鹤岗伊春绥化黑河吉林桂东怀化炎陵行业研究2.金属硅生产，电价成本是关键云、贵、川三省产量占比 5

28、6% 从全球金属硅产能分布分析，金属硅生产厂家主要分布在美国、巴西及挪威。我国金属硅生产企业则主要分布在云贵川、福建、贵州及东三省（图 2）。从产量上看，2012 年上半年全国金属硅总产量共计 55 万吨，其中云贵川三地产量占比 56%，三省分省占比分别为 27%、13%及 16%。生产端向低电价地区聚集 由于金属硅生产属高能耗产业，低电价可以有效的降低金属硅生产成本。云贵川地区拥有丰富的水能资源，发电成本低，所以长期来看，金属硅生产会逐步退出高电价地区（黑龙江部分地区、湖南部分地区），转而倾向于分布在低电价地区。硅石矿分布为产业布局次要因素 从矿藏地域分布来说，中国中、东部地区都有丰富的石英

29、原料资源（图 2）。全国 26 个省，189 个矿区共有保有储量 38 亿吨。主矿区为青海大通、河北滦县雷庄、内蒙古甘族卡、辽宁本溪、河南渑池、福建东山、广西北海、海南文昌等。由于我国的高品位硅石矿分布比较广泛，所以冶炼厂选址选择较多，因此原料矿藏分布比较于电价影响而言为次重要因素。图 4：2012 年 6 月底国内金属硅产地到厂电价水平比较（单位：元/度）0.70.60.50.40.30.20.1图 5：中国玻璃硅质原料（石英岩、石英砂岩、石英砂、脉石英）资源地域分布云南黑龙江内新青湖安蒙疆 海 北 徽四川重贵 湖南 广江福庆 州西 西 建古资料来源：wind 资讯敬请阅读末页的重要说明资料

30、来源：中国非金属矿网Page 8而行业研究3.炉型升级触发成本下行生产成本仍有较 30%空间 从 2011 年全球主要金属硅生产企业的成本分布情况（图4）分析，成本最低企业比最高企业低 30%。由于金属硅冶炼技术门槛相对较低，主要成本为电耗成本，所以成本的差别主要源自于冶炼炉体的电耗水平。不考虑原材料及其他成本，炉型升级前国内的电耗成本占比在 45-55%之间，以平均值 50%计算，通过炉型改造（表 1，表 2），电耗成本可以降低 46%左右，仅此一项对于总成本下降的贡献就达到 23%，因此我国金属硅成本仍然会有较大的下降空间。我国炉型较为落后，升级潜力较大 全球金属硅生产厂家主要分布在美国、

31、巴西及挪威三国。目前主流生产厂家冶炼炉变压器容量基本分布在 1-4 万 KVA 之间，少数大型企业达到了 48000 kVA 的容量级别。国际通用炉型容量为 3 万 KVA，已基本停用 1 万 KVA 以下容量的电炉。而据工信部统计数据，我国目前金属硅生产的主要炉型仍停留在 6300、8000 及 12500 kVA 三种容量级别。截止到 2010 年末，我国淘汰型矿热炉占总炉数的 5%，限制型矿热炉占总炉数的 42%。炉容大于 6300 kVA 且小于 10000 kVA 矿热炉占总炉数的 20%， 12500 kVA 及以上的矿热炉仅占总量的 33%。2012 年前我国已全面淘汰 6300

32、KVA 及以下的炉型，目前仅批准 12500 kVA 及以上的新建矿热炉项目。由于低功率炉能耗高，所以随着我国炉型升级，金属硅生产成本仍有较大下降潜力。炉型升级触发成本下降 不考虑原材料及其他成本，炉型升级前国内的电耗成本占比在 45-55%之间，以平均值 50%计算，通过炉型改造（表 1，表 2），电耗成本可以降低 46%左右，仅此一项对于总成本下降的贡献就达到 23%。图 6：2011 年全球主要金属硅生产企业成本分布情况（单位：美元/吨）运营成本（美元/吨）平均值最高值最低值3,0002,5002,0001,5001,0005000Alloy Selma NiagaraCEGIJLNPR

33、WVAL Falls,NY数据来源：Globe specialty metals 公司资料（图中平均值、最高值及最低值的计算根据国内 2011年#3303 号金属硅市场价格统计得到）敬请阅读末页的重要说明Page 9Nov-11Dec-11Jun-11Feb-12Feb-11Jul-11Sep-11Apr-11Oct-11Mar-11Aug-11May-11Mar-12Apr-12Jan-11Jan-12行业研究附图：金属硅价格变化及相关冶炼炉参数图 7：2011-2012 年国内金属硅出口量（单位：吨） 图 8：2011-2012 国内金属硅主要下游关联产品均价变化8000060000400

34、00200000出口量（吨）100%80%60%40%20%0%2011年上半年2012年上半年工业硅多晶硅三氯氢硅有机硅DMC硅铝合金资料来源：海关数据图 9：运行中电弧炉资料来源：硅业分会、招商证券图 10：国内 6300KVA 电弧炉电耗占比情况4%6%6%7%17%1%18%41%氧化物还原逸出气体带走热冷却水带走热短网热损失金属硅带走热炉面散热炉体散热其他资料来源：招商证券表 1：国内 6300KVA 电弧炉的热平衡资料来源：上海有色金属网热收入项电热能电极氧化热还原剂反应放热电耗硅石木炭油焦木块电极热量（千卡/小时）43249401006808052012000-13000kWh2

35、700-3000kg900-950kg700-750kg200-280kg120-150k占比（%）95.982.2341.78热支出项氧化物还原耗热金属硅带走热逸出气体带走热炉面散热炉体散热短网热损失冷却水带走热其他合计热量（千卡/小时）1834462269456826633269333166448336738750000533704506140占比（%）40.715.9818.355.973.697.4716.461.19100数据来源：中国硅业网敬请阅读末页的重要说明Page 10Jun-11Jul-11Aug-11Sep-11Oct-11Nov-11Dec-11Jan-12Feb-12

36、Mar-12Apr-12May-12Jun-11Jul-11Aug-11Sep-11Oct-11Nov-11Dec-11Jan-12Feb-12Mar-12Apr-12May-120行业研究表 2：国内 12500KVA 冶炼电阻炉热平衡热收入项电热能电极氧化热还原剂反应放热电耗硅石粉末煤或木炭、油焦粉末电极热量（千卡/小时）4324940100680805205600-6800kWh2150-2300kg600-700kg0kg占比（%）971.78热支出项氧化物还原耗热金属硅带走热逸出气体带走热炉面散热炉体散热短网热损失冷却水带走热热量（千卡/小时）10074832928873537651

37、1475199869180315320960占比（%）41.3212.0114.514.704.097.3913.02与表 1 热支出比较22.366.507.852.542.214.007.04其他合计7175824417872.9641.321.6054.11数据来源：中国硅业网图 11：国内金属硅均价走势（单位：人民币/吨）长江有色市场平均价:553#-2202#金属硅3303#:云南,福建金属硅2202#:云南,福建180001600014000120001000007-10 08-04 08-10 09-04 09-10 10-04 10-10 11-04 11-10 12-04数据

38、来源：上海有色金属网图 12：2011-2012 欧洲金属硅价格（单位：欧元/吨）250024002300图 13：2011-2012 美国金属硅价格（单位：欧元/吨）18017016022002100低价高价150低价高价200019001800资料来源：硅业协会敬请阅读末页的重要说明140130120资料来源：硅业协会Page 11Ethyl-UCC-RECFBRFBRUCC-ASMI50%JCSchumacher-NASA-UCC-MEMC-FBRFBR-TCSFBRTCSFBRASIMI()(VLD)生 给行业研究二.多晶硅提纯，寄望硅烷法1.30 美元/公斤：多晶硅价格的理性回归冷氢

39、化工艺老酒装新瓶 从多晶硅生产工艺历史演变（图 14）看，西门子法从首次申请专利（1954 年）至今已有 58 年历史。而国内目前正逐步推行的冷氢化或氯氢化循环工艺从首次专利申请（1980 年）距今也已有 30 多年历史。由于早期西方国家对我国的技术封锁，加上 TCS 冷氢化技术的专利保护，我国多晶硅生产采取的是先生产，再环保策略，后来由于规模化生产需要才逐步采用闭环工艺生产。而实际上冷、热氢化工艺都是发达国家成熟多晶硅闭环生产工艺的一部分，所以多晶硅生产过程不环保纯属误解。而之前 30 美元/公斤的市价也只能说是采用成熟闭环工艺生产的正常值，所以多晶硅价格从近 460 美元/公斤回归至 30

40、 美元/公斤只能说是价格的理性回归。西门子法强虏之末 历史上，西门子法就是因为传统冶炼工艺无法逾越 6-9N 的硅料纯度天花板而被开发的。其在纯度、成本及规模化三方面的均衡具有其他方法所不具备的优势。这也是为什么目前依然有 85%的多晶硅生产企业仍在使用这样一种延续了近 60 年的工艺。但从技术层面考虑，西门子法存在不可避免的软肋：不能连续生产以及是冷壁过程。所以当还原电耗降低至 35 kWh/kg 左右时便难以继续下降。因此，尽管西门子法生产稳定、短时间内还没有在能耗、纯度及成本三方面都更优秀的技术，但从全球七大多晶硅老厂的技术路线看，由于太阳能电池对于硅料纯度要求不高，硅烷 FBR 法已经

41、逐渐从实验性生产进入量产阶段。虽然目前工艺尚处完善阶段，但长期来看必将逐步代替西门子法生产光伏级多晶硅。图 14：多晶硅提纯工艺时间轴林 杜德 邦气 公体 司首 锌次 还开 原发 法冷氢化技术英 林国 德标 气准 体电 基讯 于硅 冷烷 氢热 化解 工法 艺西门子法日本石冢开发出硅烷法杜邦公司申请基于的法专利德国西门子西门子法工业化生产德州仪器开发基于的工艺第一次石油危机爆发开发低成本太阳能技术开发新硅开 烷发 法三溴氢硅工艺获得冷氢化专利硅烷法技术转让至中国将开 硅 开始 烷 发用 法 出工方 厂 工法 卖 艺产粒状多 日晶 本硅股份卖给日本川崎制铁开发出冶金法日本德山开发出气液沉积法德国瓦

42、克开始开发工艺冷氢化工艺专利过期德国瓦克建立扩大化生产线19451950195519601965197019751980198519901995200020052010数据来源：招商证券敬请阅读末页的重要说明Page 12行业研究图 15：硅料纯度地图数据来源：Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 1, February, 2008, pp. 37-49图 16：重要多晶硅技术专利申请时间轴及主要内容划分其他FBR工西门子工艺FBR工艺工艺艺细节 192019301940195019601970198019902000数据来源：招商证券冶金法：5 6N 的纯

43、度上限硅烷法：工艺难度较高西门子法()：能耗达到极限其他方法：不适用于规模化生产 硅烷 CVD 法？ 硅烷 FBR 法现状：85%企业产能采用 TCS 西门子法欧美硅烷 FBR 法：低成本对国内企业成本构成压力硅烷 CVD 法：能耗进一步达到极限敬请阅读末页的重要说明Page 13。0行业研究图 17：1995-2008 年光伏及半导体级多晶硅现货价格走势（单位：美元/公斤）图 18：2002-2012 年多晶硅现货价格走势（单位：美元/公斤）光伏级半导体级平均历史多晶硅价格500400400300200100030020010001995199719992001200320052007Dec

44、-02Dec-04Dec-06Dec-08Dec-10资料来源：MEMC 公司资料、招商证券资料来源： GCL 公司资料2.20 美元/公斤：触及行业成本底线，引发工艺技术革新内部学习降成本 从 2011 年的行业竞争格局（图 19）分析，去年仅 REC 及 GCL的生产成本做到了 20 美元/公斤以下，其他排名前五的多晶硅大厂（冷氢化工艺）成本均分布在 20-25 美元/公斤。然而，众多采用热氢化（DC）工艺的新进入厂商成本则基本分布在 30 美元/公斤以上。结合今年初的情况分析，众多没有实现闭环工艺的厂商基本已被淘汰，而成功实现闭环生产的企业则进入到黄色区域（图 19）硅烷 FBR 法推动

45、成本继续下行 Hemlock、REC、MEMC、Tokuyama 在 2000 年以后纷纷开始着手实现硅烷 FBR、VLD 等新工艺量产。由于目前还原炉+冷氢化工艺的电耗难以继续大幅下降，成本下限在 15 美元/公斤，为拓展利润空间，在基于TCS 西门子还原炉工艺基础上改进为基于硅烷的西门子还原炉工艺，之后再彻底新建基于硅烷的流化床（FBR）工艺将会是众多位于黄色区域生产商的必经之路。图 19：2011 年全球主要多晶硅生产公司生产成本分布（单位：美元/公斤）多晶硅生产价格（美元/公斤）45直接氢化工艺及其他30西门子冷氢化及硅烷西门子工艺区间FBR1505000010000015000020

46、0000250000300000350000数据来源：根据各公司成本结构分析统计敬请阅读末页的重要说明Page 14吨行业研究3.市价下行触发行业工艺三级跳从成本、工艺的区域划分分析，根据各企业的工艺水平成熟度不同，我们认为市价下行至不同临界点时将催生行业内拥有较高成本企业通过自我学习进行工艺改造：3020 看闭环，2015 看硅烷西门子，1510 看硅烷流化床（FBR） 30 美元/公斤：新进入者进行冷氢化改造 当市价从 60 美元/公斤下行至 30 美元/公斤时，DC 工艺因为成本过高会被 HC 工艺淘汰。过去半年多晶硅企业的开工率水平也证明确实如此。然而对于已达规模产能、闭环工艺成熟、能

47、耗控制水平较高的企业而言，30 美元/公斤的市价仍然能盈利，所以 30 美元/公斤的市价并不能触发图 19 中位于黄色区域厂商大规模向硅烷法转变。 20 美元/公斤： 主流厂家开始尝试硅烷法生产 这是最终向硅烷 FBR 法转变的过渡阶段。当市价从 30 下行至 20 美元/公斤时，即使成本控制最好的采用 HC 工艺厂家也将无利可图，但由于现阶段 85%以上的厂商均采用西门子工艺生产，大规模停线全部转为硅烷 FBR 法需要较长时间及较大资金投入。所以作为过渡工艺，由于硅烷沉积温度比 TCS 沉积低近 300，不但生产可以继续在原生产线进行，还原电耗还可以进一步从 30 kWh/kg 下降至 10

48、 -15 kWh/kg 的水平。这一转变在折旧费用小幅增加的前提下，成本下限也将由 15 美元/公斤下行至 13 美元/公斤的水平（原材料 4.4+能耗 1+人力 0.9+维护/保养/其他 3.3+折旧 3.8）。 18 美元/公斤以下：存活企业全面采用硅烷 FBR 法：这一替代需要 2-3 年时间，因为替代过程涉及工艺的全面革新。从 1991 年 MEMC 开发出流化床工艺开始，REC就着手 FBR 工艺的工业化生产，然而直到近两年才达到了 85%左右的替代水平。业界从西门子工艺大规模升级至硅烷 FBR 工艺至少需要 2-3 年的学习时间。所以硅烷 FBR 工艺的逐步普及将成为未来 1-2

49、年成本下降的主要驱动力。图 20：挪威 REC 季度不同工艺多晶硅产量及 EBITDA Margin60004500300015000Siemens工艺FBR工艺光伏及电子级占比EBITDA Margin100%75%50%25%0%2009Q4 2010Q1 2010Q2 2010Q3 2010Q4 2011Q1 2011Q2 2011Q3 2011Q4 2012Q1数据来源：招商证券敬请阅读末页的重要说明Page 15行业研究图 21：REC 公司硅烷流化床工艺发展路线图数据来源：REC 公司推介资料4.GCL 成本下降通道分析工艺推进动力逻辑链硅片单位用硅量 硅片品质提升 多晶硅纯度 6

50、N总装机量增速 大厂市占率 限制提纯工艺欧美市场行业保护 消费端向亚洲地区转移中国装机量 市价 成本 新工艺国内电价水平较低TCS 西门子法(CVD)已接近成本极限图 22：GCL 多晶硅成产成本拆分（单位：美元/公斤）40.030.020.010.00.0TCS（三氯氢硅）蒸汽总生产成本电费人工折旧其他40.030.020.010.00.02009Q42010Q22010Q42011Q22011Q42012Q2数据来源：GCL 公司资料，公司年报敬请阅读末页的重要说明Page 16。行业研究闭环生产催生成本降低 保利协鑫（GCL）历史多晶硅生产成本（图 22）下降最快的时间区间在 2010

51、年 Q2 至 Q4 之间。快速下降主要有两个原因：三氯氢硅（TCS）自给率的不断上升及氯氢化、还原电耗的不断下降。现阶段工艺成本下限：15.4 美元/公斤 通过比较 GCL 最新的成本结构及 GTAT 公布的还原炉最佳成本结构（图 26），我们发现 TCS 原料成本基本完全相同，能耗部分仍有一定下降空间（目前：还原 40+氯氢化 14+其他 4，单位：kWh/kg）。若按照 GT 能耗数据结合 GCL 用电成本计算，目前 GCL 的生产成本下限应该在 15.4 美元/公斤（原材料 4.4+能耗 3.5+人力 0.9+维护/保养/其他 3.3+折旧 3.3）。由于 GCL 目前已经实现 TCS的

52、 100%自给和闭环生产，属于国内业界技术最优化企业。所以其 15.4 美元/公斤的生产成本对于所有采用改良西门子工艺的企业也是一个合理的成本下限估计。还原炉电耗下降空间减小：目前，约有 60%的多晶硅生产企业采用 GT 公司的 CVD 还原炉，其还原炉电耗及折旧水平对于多晶硅成本下限有很大影响。从其早期的 SDR100到 SDR400 的推出顺序分析，2010 年前电耗下降速度基本保持在 15 kWh/年，但之后耗时近 2 年才从 45 kWh/kg（SDR400）降低至 40 kWh/kg（SDR500）。所以现阶段还原炉能耗下降空间已经很小，我们估计该下限在 30 kWh/kg 的水平（

53、图 25）图 23：GCL 自给率及成本变化情况图 24：GCL 电耗及电费变化（单位：kWh/kg）美元/公斤1210TCS（三氯氢硅）TCS自给率105%100%95%度/公斤10080氯氢化电耗其他电耗还原电耗电费141290%108642资料来源： GCL 公司资料图 25：GT 公司还原炉产品产能/电耗指标85%80%75%70%65%60%6040200资料来源：GCL 公司资料图 26：多晶硅生产成本下降通道86420单炉产能（kg）炉容（千克）原材料能耗人力折旧维护/保养其他70025600硅烷20.6500400法电耗区间SDR500(12)SDR400(10)201518.

54、515.413.6300SDR300(09)200100SDR200(08)SDR100(07)1050020406080 100单位电耗（kWh/kg）0GT-BestGCL2012Q2目前工艺下限硅烷法资料来源：GT 公司资料敬请阅读末页的重要说明资料来源：GT 公司资料及测算Page 17200720082008200820082009200920092009201020102010201020112011201120112012201219481956195719711973197719781980行业研究图 27：GCL 季度多晶硅产能及产量（单位：吨）图 28：GCL 季度多晶硅平

55、均成本/售价及毛利15000产能(季度产能）产量100平均成本平均售价毛利率100.0%120009000600030000资料来源：GCL 公司资料7550250资料来源：GCL 公司资料75.0%50.0%25.0%0.0%5.附：多晶硅生产工艺历史众多国际巨头参与早期角逐 历史上，联合碳化合物公司 UCC、孟山都（MEMC）、德国西门子、杜邦（DuPont）等众多跨国巨头开创了早期多晶硅提纯技术的蓝图。硅烷 FBR 法的复辟 从工艺发展时间轴（图 16）分析，60-70 年代是西门子法与冷氢化工艺的萌芽-成熟期；80 年代则是新硅烷法工艺萌芽期；随后 90 年代诞生了一大批新型多晶硅生产

56、工艺。然而 2000 年以后，硅烷流化床工艺由于其低电耗、能够连续化生产的特点，从众多工艺中脱颖而出，不约而同的成为各大厂商重点发展的对象。其中以挪威的 REC、美国的 MEMC 及 Hemlock 为代表（日本德山转而发展 VLD 法，逐渐退出前十产能角逐）。从历史看，该三家公司基本与多晶硅生产工艺发展同步，所以硅烷 FBR 法代表了业界的工艺发展方向。表 3：美国多晶硅生产工艺年表年代19531954195919611965工艺路线联合碳素 UCC 分公司（林德气体）首次开发出冷氢化技术Wacker 开始采用西门子工艺生产高纯硅德国西门子公司发明并申请西门子法专利英国标准电讯实验室开发出硅

57、烷（SiH4 ）热分解法，西门子公司获得西门子法专利林德公司（UCC）在西维吉尼亚建立第一条采用冷氢化技术生产 TCS 的生产线日本石冢研究所开发出硅烷法DuPont 申请基于 TCS 的 FBR 工艺专利德国西门子公司实现西门子法工业化生产Texas Instruments 申请基于 TCS 的 FBR 工艺专利备注用于转化金属硅到三氯氢硅（TCS）同期发现合成法（Si+HCl）制备 TCS合成电子级多晶硅后因 C 污染严重，放弃技术第一次石油危机爆发。由美国政府牵头，寻找替代能源1971 年开发的硅烷法及冷氢化工艺美国总统卡特授权 NASA 开发低成本太阳能电池生产技术被挑选作为备选工艺，

58、目标开发价格低于14 美元/kg 的多晶硅生产工艺。JC Schumacher 公司开发出三溴氢硅流化床过程70 年代记事多晶硅采用硅烷法实现工业化生产；提出冷氢化工艺197919811982UCC 建立 100 吨（硅烷法）中试厂（Washougal）UCC 开发新硅烷法（申请冷氢化专利）UCC 获得冷氢化专利生产出电阻率 104 m 的多晶硅采用 TCS 歧化法制备硅烷在研发硅烷法工艺过程中开发，同期Mitsubishi Metals, Osaka Titanium,Shin-Etsu Chemical 申请专利敬请阅读末页的重要说明Page 18198319861988198919911

59、993199619992007行业研究美总统里根抽调 NASA 用于研究低成本太阳能利用技术资金硅烷法（TCS 还原法）技术转让至中国Ethyl 公司开始使用 FBR 法工业化生产颗粒多晶硅UCC83 年建设的 1000 吨（硅烷法）多晶硅扩大化工厂卖给日本企业 ASIMI美国太阳能产业进入冷冻期原材料 TCS 采用外购方式获得后将技术转让给 MEMC80 年代记事TCS 冷氢化工艺工业化，硅烷法开始工业化生产MEMC Pasadena 开发出工业化流化床（FBR）工艺ASMI 将 50%股份卖给 REC，REC 开始涉足多晶硅领域日本川崎制铁（Kawasaki Steel）开发冶金法（MG-

60、Si）日本德山（Tokuyama）开发气液沉积法（VLD）中国从俄罗斯买入改良西门子法工艺（四川峨嵋半导体厂）利用 FBR 方法生产粒状多晶硅REC 借由 ASIMI 进入多晶硅领域采用等离子体法+定向凝固工艺限于百吨级产能，能耗约 200-300kWh/kg90 年代记事200020022004针对电子级多晶硅纯度需求开发高温低压 STC 氢化工艺德国 Wacker 开始开发 FBR 工艺冷氢化工艺专利过期德国 Wacker 建立产能 100T 的 FBR 中试场德国 Wacker 开始建立 650 吨 FBR 扩大化生产线洛阳中硅建立千吨产能生产线Wacker 电耗水平约为 20-40kW