全球太阳能级多晶硅发展情况

产品供应情况太阳能级多晶硅主要应用于制备晶体硅电池。晶体硅电池最早于1955年由美国贝尔实验室研制成功，当时报道的转换效率约为4.5%，此后，在研发人员的不懈努力下，单晶电池转换效率在1960年就提升至14%以上，并且开始在卫星设备中应用。20世纪70年代开始，受石油能源的危机影响，美国和日本等国家开始寻找替代性能源，对太阳能光伏发电的重视力度逐渐加大，支持企业开发低成本光伏生产技术，包括Hemlock、UCC等在内的一批企业也在研发低成本的多晶硅生产技术，在政府的支持政策下，晶体硅电池市场开始逐渐扩大。但由于当时的太阳能电池主要以解决偏远地区用电为主，市场规模总体偏小，20世纪80年代全球晶体硅电池生产规模仅为几十兆瓦，直到1996年才突破百兆瓦。按当时每瓦耗硅量18～20g计算，全球对多晶硅的需求也仅在百吨量级。而当时电子级多晶硅生产过程中不满足电子级多晶硅的产品（占产能5%～10%）和单晶硅棒中的头尾料（占15%～20%）供应量在数百吨以上，完全可满足晶体硅电池生产需求。表为1977年～1984年太阳能级多晶硅市场需求及废弃硅料供应情况。1996年以后，太阳能电池产量快速上涨，至2003年产量达到近750MW。图为1996年～2004年全球电池产量情况。此时，单晶和多晶太阳能电池转换效率分别在16%和14%左右，按每瓦耗硅量13g计算，全球对多晶硅的需求量约为9750吨。由于21世纪初半导体市场不景气，电子级多晶硅的需求量大幅下滑，所以部分闲置的电子级多晶硅产能可用于供应太阳能级多晶硅，因此，太阳能级多晶硅的市场供需基本保持在平衡状态。2001年～2003年，世界范围内电子级多晶硅原材料的销售价格平均为40美元/千克，太阳能级多晶硅原材料的价格保持在25美元/千克的水平。这一阶段，传统电子级多晶硅工厂开始逐渐重视太阳能级多晶硅产品的生产。德国Wacker自2000年开始研发颗粒硅并建设中试生产线，专门制造太阳能光伏用的颗粒硅产品。美国REC公司2002年在摩西湖（MosesLake）周边建立多晶硅工厂，并将公司更名为SolarGradeSiliconLLC（SGS），太阳能级多晶硅为其主要产品，当时产能约为2000吨，这也是全球首家致力于太阳能级硅料生产的企业。2003年以后，由于德国EEG法案的实施，对光伏上网电价的补贴力度加大。在利好政策的刺激下，市场对光伏产品的需求骤然增加，加之半导体行业的市场行情逐步回暖，多晶硅原材料的供应越来越紧缺。按照2004年全世界太阳能电池产量1195MW以及多晶硅消耗量12吨/兆瓦计算，2004年太阳能电池对多晶硅的总需求量为1.43万吨，多晶硅厂商可直接供应1万吨左右的产品，光伏产业可重新利用的半导体生产废弃硅约为0.3万吨（按应用于半导体行业1.5万吨的20%计算），市场供需大抵相持平；但2004年多晶硅供应开始出现巨大缺口，只能由历年的库存来弥补。由于供求关系紧张，2004年以后太阳能级多晶硅价格持续上涨，2005年世界市场价格超过50美元/千克，而黑市价格则超过100美元/千克，并且呈持续上涨趋势。这轮价格上涨主要是由于全球多晶硅原材料的先进生产技术主要掌握在七大多晶硅厂商手中，而生产商对光伏产业能否保持稳定需求的疑虑，以及出于技术和市场垄断的需要，再加上多晶硅扩产的滞后性等原因，导致多晶硅原材料生产量的增长远远落后于光伏产业需求量的增长，并导致2004年以来世界范围内多晶硅原材料的持续紧缺局面。2005年以后，多晶硅市场需求供不应求，进入“拥硅为王”的时代。传统多晶硅企业也开始通过长单方式锁定太阳能级客户。在长单基础上，这些多晶硅厂商开始加大太阳能级多晶硅的生产规模。传统的几大多晶硅厂商，包括美国Hemlock、德国Wacker在内开始大规模扩产、Tokuyama、MEMC和REC等都开始实施不同程度的扩产计划。而外围企业看到多晶硅的超高额利润，以及部分光伏中游企业为确保原材料供应，也开始布局太阳能级多晶硅市场，其中包括中国、韩国、日本、欧洲和美国的企业。但由于扩产周期的客观存在，2005年～2007年间多晶硅新增投产产能并不多，如图所示，多晶硅产品市场远跟不上太阳能电池市场需求，产品价格一路上涨，这又进一步加剧了多晶硅工厂的扩产步伐，使多晶硅供应在2007年以后快速扩大，扩产的产能基本上都用于太阳能级多晶硅生产。随着多晶硅工厂产能在2007年以后陆续投产，多晶硅市场规模逐年快速扩大，太阳能级多晶硅市场需求也在2006年～2007年超过电子级多晶硅，成为主导多晶硅产业发展的主要力量，每年以超过30%的复合增长率增长。2009年后多晶硅产能开始集中释放，从2008年的近10.5万吨增长至2009年的近19.8万吨，至2011年则进一步增长至35万吨。由于供给的快速增长，全球多晶硅市场格局开始反转，出现全球范围内供过于求的局面，太阳能级多晶硅产品价格开始急速下跌。由于传统多晶硅工厂与客户签有订购合约，且合约价格调整灵活性比现货市场小，传统多晶硅工厂因此仍能保持一定利润，但对新进入多晶硅行业的企业打击则比较大，一些企业在2011年下半年开始由于亏损而停产，并继而退出多晶硅业务领域。虽然此后多晶硅生产规模由于部分企业的技术改进等仍在扩大，但增速已经明显放缓，2011年～2014年多晶硅产能增幅在4万吨左右。由于2013年～2014年间光伏市场需求再次增大，产品价格开始回升，部分企业开始实施瓶颈产能扩张计划，2015年全球多晶硅产能提升至47万吨，同比2014年的39万吨增加约8万吨，增加的产能主要来自韩国、中国和德国的部分企业产能扩张。2015年全球多晶硅产量达到34.5万吨，与2014年的30.2万吨相比，增长了14.2%。其中电子级多晶硅产量约为2.8万吨、太阳能级块状硅约为29.7万吨、颗粒硅约为2万吨。2007年～2015年多晶硅产量如图3-3所示。虽然2015年韩国、中国的硅烷流化床、Wacker的美国工厂等原定投产计划推迟，但中国多晶硅企业节能技改、去瓶颈新增产能增加明显，带动了全球多晶硅的产能增长。随着下游应用市场的不断扩大和新兴市场的兴起，2017年多晶硅市场需求也在提高，全球新增产能投产和复工产能利用率逐步提升，如Wacker在美国田纳西州的2万吨工厂、中国新希望集团在新疆新增的1.5万吨产能、陕西天合与RFC合资的2万吨产能、赛维LDK的扩产、以及中国GCL新增的万吨级颗粒硅产能等均会投放市场，此外还有现有多晶硅企业的技改、去瓶颈扩大产能等对产能增长的带动作用。全球主要国家多晶硅发展情况2015年，我国以16.5万吨的多晶硅产量位居全球首位，韩国以6.3万吨位居次席，德国5.5万吨产量位居第三，美国以4.3万吨位居第四，日本和马来西亚的多晶硅产量约为9200吨和8000吨。2014年～2015年全球主要国家多晶硅产能和产量如图3-4所示，其中我国和韩国主要生产太阳能级多晶硅，日本主要供应电子级多晶硅，美国和德国则兼而有之。在2015年开工产能或有效产能方面，我国以19万吨的产能居全球第一，韩国则在三星化学、韩华集团等工厂投产带动下，以9.2万吨有效产能继续位居全球第二，而美国以近7.5万吨的产能位居第三，德国和日本约为5.8万吨和3.3万吨。与2014年相比，全球多晶硅产能呈现稳中有升的发展局面，其中韩国增速尤为迅速，其生产和应用的重心也转移到中国。2016年，由于美国REC、Sunedison等工厂相继停产，Hemlock产能利用率也不足，美国多晶硅产量进一步降低到3万吨以下；而韩国多晶硅产量快速填补此空缺，全年产量增长至7万吨以上；德国多晶硅则保持稳中有升的态势，全年也增长至6万吨以上。美国是最早发起光伏“双反”贸易的国家，但其国内多晶硅产业受光伏贸易纠纷冲击较大，AEpolysilicon和Hoku公司已先后破产；SunEdison和REC则在2016年相继关闭其美国工厂；Hemlock公司已无限期搁置其在田纳西州新建的工厂，其在密歇根州的老工厂裁员减产；Wacker公司在美国的多晶硅工厂投产日期也被推迟，直至2016年才能实现达产。美国REC和SunEdison已将硅烷流化床粒状多晶硅技术转移至亚洲地区，谋求合资建设新工厂。其中，REC与中国陕西天宏合资建设的1.8万吨工厂，已完成设备订货；SunEdison与韩国三星精密化学新建的SMP（硅烷FBR）万吨工厂已于2015年投产，但运行并不顺利，生产系统的稳定性和产品质量受困于新设计的流化床设备故障。韩国多晶硅产业发展主要受益于中国光伏产业的发展，尤其受益于全球光伏贸易政策。由于我国对韩国主要多晶硅企业裁定的反倾销、反补贴税率仅为2%～3%，并且暂时停止多晶硅加工贸易进口，使韩国多晶硅产业大为受益，盈利情况也大为改善。韩国最大的多晶硅企业OCI公司借机扩大生产规模，2015年多晶硅出货量同比增长17%，产量的增加主要源自其P3技改项目在三季度的建成投产，使其产量达到近4.5万吨左右。三星与Sunedison合资建设的颗粒多晶硅工厂在2015年下半年投产，已经开始小批量生产。韩国HKSilicon公司和韩华集团1.5万吨和1万吨的生产工厂运行也较为顺利，2015年产量也接近万吨规模。但是KCC、KAM、熊津等多晶硅企业则受制于生产成本等问题，继续处于停产状态。总体而言，韩国多晶硅工厂技术水平与中国相差不大，但由于韩国人力成本、原材料如硅粉等采购成本相对中国为高，且投资也较大，因此韩国在太阳能级多晶硅的竞争力方面略显逊色。韩国生产的多晶硅主要出口至中国，2015年向中国大陆出口多晶硅5.25万吨，占中国大陆多晶硅总进口量的43.8%,2016年对中国大陆出口量进一步增大至7万吨，占中国大陆总进口量的49.7%。除了直接出口产品，部分韩国多晶硅企业也开始输出技术，谋求与国外企业合资新建多晶硅工厂，如韩国OCI正在与我国某家多晶硅企业协商在华合资建厂事宜，韩国第二大硅料厂与我国赛维LDK开展合作等。欧洲太阳能级多晶硅产品的供应主要集中于德国Wacker公司，该公司充分利用多晶硅短缺期的长单，以及与中国商务部达成的价格承诺，大量向中国大陆出口多晶硅产品。该公司2015年出货量达到5.6万吨，与2014年的5.1万吨相比增加9.8%，由于2015年多晶硅价格持续降低，2015年其多晶硅总收入为10.6亿欧元，同比仅增加1.92%。Wacker公司过去几年的盈利主要依赖于长单违约赔款等，2015年Wacker公司收到多晶硅的预付款和赔款等特殊收益达1.376亿欧元。2015年底，Wacker启动总投资额达25亿美元的美国田纳西州查尔斯顿年产2万吨多晶硅工厂，较原计划推迟了半年，加上其德国博格豪森和农特里茨工厂成本降低和生产改进，预计2017年底Wacker年产能有望达到8万吨。欧洲其他多晶硅企业，包括PVCrystalox公司、SunEdison（MEMC）在欧洲的工厂、JSS等多晶硅工厂一直处在停产状态。但是Solarworld与卡塔尔基金合资在卡塔尔新成立的8000吨工厂已于2015年上半年投产，当年产量约2000吨。日本多晶硅企业主要以生产电子级硅料为主，受光伏市场影响较小，其主要的太阳能级多晶硅供应商M.Setek公司在2011年遭受日本海啸影响后，于2012年开始复产，但受制于日本本土高额的能源成本，M.Setek的多晶硅产品没有任何竞争力，其产能利用率一直不高，2015年该公司宣布破产重整；Tokuyama公司也在削减其在日本工厂的太阳能级多晶硅产量，转