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觀點小結(jié)

1 光伏裝機快速增長是多晶硅需求提升的保障

【資料圖】

（一）多晶硅分類

多晶硅按用途不同，可以分為太陽能級多晶硅和電子級多晶硅。太陽能級多晶硅應(yīng)用于光伏產(chǎn)業(yè)，硅含量要求在6N-9N之間，電子級多晶硅應(yīng)用于半導體行業(yè)，硅含量在9N要求以上，此外國標還對相關(guān)雜質(zhì)做出相應(yīng)的含量要求。

表1：太陽能級多晶硅技術(shù)指標

數(shù)據(jù)來源：《GB/T 25074-2017》；紫金天風期貨

表2：電子級多晶硅技術(shù)指標

數(shù)據(jù)來源：《GB/T 12963-2014》；紫金天風期貨

全球產(chǎn)出的多晶硅主要為太陽能級多晶硅，產(chǎn)量占比在90%以上。 根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2020、2021年全球太陽能級塊狀硅產(chǎn)量分別為47.7、58.4萬噸，占比分別為91%、91%，電子級多晶硅產(chǎn)量分別為3.5、3.7萬噸，占比分別為7%、6%。

圖1：2020年全球各類多晶硅產(chǎn)量占比

圖2：2021年全球各類多晶硅產(chǎn)量占比

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風期貨

在全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)中，中國均已實現(xiàn)主導。 據(jù)IEA 2021年的數(shù)據(jù)，中國多晶硅、硅片、電池片、組件的產(chǎn)能分別站占到全球的79%、97%、85%和75%， 可以說我國多晶硅產(chǎn)能、產(chǎn)量的整體擴張與全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接相關(guān)。

（二）全球能源轉(zhuǎn)型目標支撐光伏裝機需求

光伏在全球能源轉(zhuǎn)型過程中占據(jù)重要地位。全球凈零目標下， IEA預(yù)計到2050年太陽能將成為最大的能源來源，占能源供應(yīng)總量的五分之一，光伏累計裝機量將是2020年的20倍， 風能和太陽能光伏發(fā)電合計占近70%，其中 到2027年，太陽能發(fā)電有望超過燃煤發(fā)電。 中國在碳達峰、碳中和的遠景下，計劃至2030年實現(xiàn)風電、太陽能發(fā)電總裝機容量12億千瓦以上。長期來看，全球能源轉(zhuǎn)型目標支撐光伏裝機需求，而光伏裝機的快速增長是多晶硅需求提升的保障。

圖3：全球各能源累計發(fā)電量占比（%）

圖4：全球各能源累計裝機量（GW）

數(shù)據(jù)來源：IEA；紫金天風期貨

（三）當前硅料價格在產(chǎn)能過剩預(yù)期下持續(xù)回落

2020年至今，多晶硅料價格經(jīng)歷了較大波動。2020-2021年，全球多國確定能源轉(zhuǎn)型目標，可再生能源需求大增，帶動多晶硅料及光伏產(chǎn)業(yè)鏈其他主要環(huán)節(jié)的價格共同走高；2022年俄烏沖突推漲能源價格，光伏裝機需求短期內(nèi)爆發(fā)， 但由于產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的產(chǎn)能擴張周期差異不同，其中擴張周期最長的多晶硅料在供需錯配的沖擊下價格一度被推漲至30萬元/噸的高位。

2022年四季度起，隨著硅料原有產(chǎn)能的滿產(chǎn)以及新產(chǎn)能的落地，硅料供應(yīng)過剩預(yù)期逐漸增強，價格短期大幅下跌53%-62%；2023年春節(jié)前后硅料廠家惜售提價、下游拉棒環(huán)節(jié)稼動率提升，硅料價格再度回升； 當前來看，由于下游稼動率提升空間有限，而硅料再度累庫，價格開始持續(xù)回落。 截至4月13日，硅料價格為18.85-19.65元/噸，較2月的最高點已下跌10.9%-21.4%。

為了解多晶硅料產(chǎn)量相對裝機量而言的過剩程度，我們測算了終端光伏1GW裝機量對硅料的消耗量，基于此判斷2022-2025年光伏新增裝機的硅料需求情況。

圖5：多晶硅料價格走勢圖（元/千克）

數(shù)據(jù)來源：SMM；紫金天風期貨

表3：光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)擴產(chǎn)周期

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風期貨

圖6：光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)價格指數(shù)走勢圖

數(shù)據(jù)來源：Wind；紫金天風期貨

2 1GW光伏裝機的耗硅量測算

本文首先計算從硅料到硅片環(huán)節(jié)的質(zhì)量損耗率，再依據(jù)1GW光伏裝機對應(yīng)的組件功率倒推硅片總質(zhì)量，最后按照硅片總質(zhì)量/（1-質(zhì)量損耗率）計算得到1GW裝機對多晶硅料的消耗量。

（一）從多晶硅到硅片的質(zhì)量損耗率約34%-37%

多晶硅從拉棒到硅片，主要包括了截斷、滾磨、切片、磨片等環(huán)節(jié)，期間存在一定質(zhì)量損耗，因此需要計算硅料到硅片環(huán)節(jié)的損耗率。

我們首先以硅片單片質(zhì)量乘上每公斤方棒出片數(shù)，得到每公斤方棒產(chǎn)出的硅片總質(zhì)量，再根據(jù)每公斤方棒消耗的多晶硅料的質(zhì)量，來計算從硅料到硅片環(huán)節(jié)的多晶硅料質(zhì)量損耗率。其中，單片硅片質(zhì)量=硅片面積*硅片厚度*硅密度，2022年生產(chǎn)每公斤方棒所消耗的多晶硅料1.06公斤。

由于硅片存在尺寸和厚度的差異，因此我們進一步計算了硅片在不同尺寸及厚度下的損耗率， 得到每公斤硅料切片的質(zhì)量損耗率為34%-37%。

表4：從硅料到硅片環(huán)節(jié)的質(zhì)量損耗率測算

注：1.每公斤方棒實際出片數(shù)量已考慮了硅片良率；2.尺寸、厚度、出片數(shù)等數(shù)據(jù)均采用2022年數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風期貨

圖7：M6硅片尺寸示例

圖8：M10硅片尺寸示例

注：G12（210mm）硅片計算全方片面積。

數(shù)據(jù)來源：隆基綠能官網(wǎng)；紫金天風期貨

（二）1GW光伏裝機量消耗多晶硅料0.25-0.3萬噸

1GW裝機耗硅量計算方面：首先用硅片面積乘上電池片轉(zhuǎn)換效率得到單片電池片功率；再以1GW光伏裝機對應(yīng)的組件總出貨量，除以單片電池片功率得到電池片總數(shù)量和硅片總數(shù)量；最后通過硅片總數(shù)量*硅片單片質(zhì)量/（1-質(zhì)量損耗率）得到1GW裝機對多晶硅料的消耗量。

計算得到在不同電池技術(shù)路線和硅片尺寸下，1GW光伏裝機量消耗多晶硅料約0.25-0.3萬噸。

表5：2022年1GW裝機量的耗硅量測算

注：轉(zhuǎn)換效率等采用2022年數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風期貨

（三）硅片大尺寸、薄片化及電池技術(shù)路線迭代將影響耗硅量

由于硅片質(zhì)量=硅片面積*硅片厚度*硅密度、電池片功率=硅片面積*電池片轉(zhuǎn)換效率，因此硅片厚度、尺寸，以及電池轉(zhuǎn)換效率的變動都將影響最終耗硅量。

根據(jù)本文的計算結(jié)果， 以單晶PERC182mm為基準，若采用不同規(guī)格的硅片，耗硅量存在0.4%-15.8%的差距。 其中單晶PERC166mm、210mm對應(yīng)的耗硅量較PERC182mm高出1.5%、0.4%左右。而TOPCon、HJT、XBC對應(yīng)的耗硅量較PREC182mm分別減少9.2%-9.5%、16%、13%。 按2022年各硅片尺寸、電池技術(shù)的市場占比計算單位裝機量對應(yīng)的耗硅量，得到單位裝機量的平均耗硅量為2641噸。

考慮到硅片尺寸、厚度及電池技術(shù)路線未來將有快速迭代，我們進一步計算得到2023/2024/2025年單位裝機平均耗硅量分別為2480/2398/2389噸，環(huán)比分別-6.1%/-3.31%/-0.35%。

圖9：全球不同尺寸硅片市場占比

圖10：全球不同電池技術(shù)路線市場占比

數(shù)據(jù)來源：Infolink；紫金天風期貨

表6：2022-2030年各種電池技術(shù)平均轉(zhuǎn)換效率變化趨勢

注：均只記正面效率。

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風期貨

這與當前硅片大尺寸、薄片化，N型晶硅電池加速發(fā)展的大趨勢下，單位光伏裝機的耗硅量下降的預(yù)期一致。 此外，近年來電池轉(zhuǎn)換效率快速提升、且還未達效率上限的鈣鈦礦電池也開始有小試線與中試線的建設(shè)，未來隨著其產(chǎn)能的擴張，也將對多晶硅料的需求量產(chǎn)生一定擾動。

圖11：隨著大尺寸、薄片化、電池轉(zhuǎn)換效率提升，單位裝機耗硅量表現(xiàn)為下降趨勢

數(shù)據(jù)來源：紫金天風期貨

圖12：各類型電池最佳轉(zhuǎn)換效率迭代圖

數(shù)據(jù)來源：NREL；紫金天風期貨

3 多晶硅料進入過剩周期

結(jié)合各國或地區(qū)對光伏新增裝機量的規(guī)劃，以及CPIA預(yù)測數(shù)，得到 2022/2023/2024/2025全球光伏新增裝機分別為230/338/360/386GW，其中2023-2025年為樂觀估計下的數(shù)據(jù)，則2022/2023/2024/2025新增裝機對多晶硅料的需求分別為60.7/83.8/86.3/92.2萬噸。

我國2022多晶硅料產(chǎn)量為77萬噸，僅國內(nèi)產(chǎn)量相對于當年全球新增裝機的需求量就已出現(xiàn)過剩。若2023年計劃新投產(chǎn)能落地，則國內(nèi)年產(chǎn)量將達到162.7萬噸，遠高于全球2023-2025的年需求量。因此從終端裝機對多晶硅料的需求量來看，2023年起硅料就已進入過剩周期。

表6：2022-2025全球新增光伏裝機量及對應(yīng)耗硅量

數(shù)據(jù)來源：CPIA；紫金天風期貨

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