光伏产业专题报告：硅料、硅片的供需分析

1. 全球多晶硅产能产量快速增长

过去 10 年，全球多晶硅每年产能产量均实现快速增长，据 CPIA 数据，产能 由 2011 年 28.3 万吨，增至 2021 年 67.1 万吨，复合增速达 9%；产量由 2010 年 16 万吨年产量，增至 2021 年 63 万吨，复合增速达 13%。全球多晶硅产能产量的 快速增长更多受益于中国的增产，中国多晶硅产能由 2011 年 16 万吨增至 2021 年 51.9 万吨，复合增速达 12%；产量由 2010 年 5.2 万吨增至 2021 年 50.5 万吨， 复合增速达 23%，增速远高于传统行业。中国产量占比由 2010 年的 33%增至 2021 年的 80%，成为全球绝对意义的多晶硅主产国。 从开工率角度来看，中国产能产量在全球的份额逐步走高，全球开工率与中 国开工率愈发趋同。随着下游光伏产业的快速发展，近几年多晶硅开工率始终维 持较高位置，在双碳政策引导下，2021 年国内开工率升至 97%，多晶硅的紧俏程 度可见一斑。

2. 我国多晶硅产能产量主要集中在西北地区，且产业集中度高

从区域分布来看，截至 2021 年底，我国多晶硅产能主要分布在新疆、江苏、 内蒙和四川，分别占国内总产能的 47%、14%、12%和 11%，四省产能合计占比 84%。 我国多晶硅产量主要分布在新疆、内蒙、四川和江苏，分别占比 55%、14%、11 和 9%，四省合计产量占比 89%，呈现生产地域较集中的特点，主要原因是当地电价 较低，同时与其原料工业硅产地靠近。

我国多晶硅企业集中度极强，从企业分布来看，截至 2022 年 5 月，产能排名 前 9 的企业合计产能达国内总产能的 87%。但需要注意的是，多家公司开始涌入 多晶硅赛道，未来 4 年投产计划显示多晶硅供应将快速增加，行业集中度可能下 滑。常规来看，多晶硅产能建设周期约 12-18 个月，产能爬坡周期约 3-6 个月， 整体扩产周期长于下游环节，经调研显示，多晶硅生产有着极高的技术门槛，技 术人才的匮乏也是导致很多企业投产进度不及预期的重要原因之一，所以投产计 划的可落地性仍待进一步跟踪观测。（报告来源：未来智库）

3. 多晶硅生产工艺、冶炼成本及利润

目前多晶硅生产主要使用三氯氢硅法，也就是改良西门子工艺，其次是硅烷 流化床法。根据 CPIA 数据，我国 2020 年三氯氢硅法生产占比 98%，硅烷法生产 仅占比 2%。

目前流化床颗粒硅工艺有逐步普及的势头，根据 CPIA 数据，2021 年硅烷法 颗粒硅产能和产量小幅增加，颗粒硅市占率有所上涨，同比提升了 1.3 个百分点， 达到 4.1%，棒状硅占 95.9%，未来颗粒硅市场占有率将逐步提升。其主要优势是 电耗低，据硅业分会数据，硅烷流化床法直接电耗为西门子法的 10%，综合电耗 为西门子法的 1/3；其次颗粒硅无需破碎，可以直接拉晶使用，能填补硅块空隙， 提高坩埚装填量，进而提高拉晶产出；颗粒硅大小形状比较均匀，熔化时对拉晶 炉热场扰动小，是重复直拉单晶理想的复投，可以用机器自动加料或连续加料。 而缺点是硅料表面存在悬挂键，使得加料时易跳料，对炉壁寿命造成损伤；颗粒 硅比表面积大，易引入表面污染；硅烷生产存在安全隐患。随着技术发展，颗粒 硅的弊端有望进一步解决。

多晶硅生产环节包括电耗、水耗、蒸汽耗量、硅耗等。以西门子工艺为例， 据 CPIA 报告，2021 年单炉致密料占比维持 70%-80%，多晶硅平均还原电耗较 2020 年下降 6.1%，为 46kWh/kg-Si。未来随着气体配比的不断优化、大炉型的投用和 稳定生产、以及单晶厂家对于菜花料的试用，还原电耗仍将呈现持续下降趋势， 到 2030 年还原电耗有望下降至 42kWh/kg-Si。目前流化床法还原电耗仅 3kWh/kgSi。

2021 年，冷氢化平均电耗在 4.7kWh/kg-Si 左右，同比下降 11.3%，到 2030 年有望下降至 4.1kWh/kg-Si 以下。技术进步的手段包括反应催化剂的开发、提 高工艺环节中热能回收利用率、提高反应效率等。 2021 年，多晶硅平均综合电耗已降至 63kWh/kg-Si，同比下降 5.3%。未来随 着生产装备技术提升、系统优化能力提高、生产规模增大等，预计至 2030 年有 望下降至 55kWh/kg-Si。目前硅烷流化床法颗粒硅综合电耗较三氯氢硅法棒状硅 低 40%-50%。预计到 2030 年，通过余热利用降低蒸发量，精馏塔排出的物料再回 收利用降低残液处理水耗等措施，可将耗水量控制在 0.09t/kg-Si 的水平。

2021 年，多晶硅平均水耗在 0.1t/kg-Si 的水平，同比下降 16.7%。新疆地 区气候干燥，蒸发量大，水耗较行业平均值高。 2021 年企业蒸汽耗量均值为 18.4kg/kg-Si 左右，同比下降 20%，在新疆等 寒冷地区蒸汽耗量较其他地区高。随着企业还原余热利用率提升、提纯、精馏系 统优化等，2030 年企业蒸汽耗量将降至 8.8kg/kg-Si。因为西门子法还原温度高， 利用热能可生成较多蒸汽，外采蒸汽需求较低，目前甚至部分企业不需要外采蒸 汽，而硅烷流化床法蒸汽消耗约 20kg/kg-Si。 2021 年，硅耗在 1.09kg/kg-Si 水平，基本与 2020 年持平，且近 5 年变化 幅度不大。随着氢化水平的提升，副产物回收利用率的增强，预计到 2030 年将 降低到 1.07kg/kg-Si。

百川盈孚数据，2022 年 5 月中旬，多晶硅总生产成本约为 6 万元/吨，成本 受工业硅价格和电价影响权重较大，其中工业硅占比 43%，电费占比 28%，三氯氢硅用来模拟计算氯气成本。但也要注意多晶硅行业生产利润率达到 80%，这也是 驱动企业增产扩产的主要动力。

4. 多晶硅以进口为主，但近年对外依存度下降

我国多晶硅以进口为主，可以看到近年随着国内多晶硅产能不断提升，2021 年中国多晶硅进口 10.7 万吨，同比增加 12.7%，2017 年-2021 年进口复合增速为 -9.3%。目前国内进口占表观消费比例已降至 20%以下。

1. 多晶硅消费量持续增长

2021 年中国多晶硅表观消费量为 61.9 万吨，同比增长 25%。 2018 年受下游 光伏行业“531”政策影响，光伏装机下滑至 44.26GW，使得当年多晶硅表观消费 有所下降，但近年来随着光伏组件成本下降，补贴退坡影响减弱，双碳背景下新 增光伏装机量不断走高，带动多晶硅消费维持高增速。

2. 多晶硅消费以光伏为主

根据 CPIA 数据，2020 年太阳能级多晶硅消费占比 91%，故下游消费以光伏 行业为主。在多晶硅直接下游硅片生产中，因单晶硅片纯度更高，转化效率更高， 消费占比不断走高，至 2020 年，单晶硅片占比已达 90%的水平。

3. 中性/乐观情景下，2030 年全球多晶硅光伏需求或达到 67/113 万吨

2021 年全球光伏新增 183GW，根据 BP 预测，全球光伏在 2030 年有望增加至2500-3300GW。2021 年中国光伏新增 54.88GW，中国光伏 在 2030 年有望增加至 1025-1200GW。 在乐观条件下，全球和中国在 2025 年光伏新增装机量分别为 254GW、93GW，2030 年光伏新增装机量分别为 329GW、121GW；在中性条件下，全球和中国在 2025 年 光伏新增装机量分别为165GW、77GW，2030年光伏新增装机量分别为194GW、91GW。 根据光伏装机量与光伏组件容配比 1.2 和每万吨硅料对应 3.5GW 光伏组件计 算，2025 年全球光伏多晶硅在乐观和中性条件下分别需求 87 万吨和 57 万吨， 2030 年光伏多晶硅在乐观和中性条件下分别需求 113 万吨和 67 万吨。

1. 供应端预测：2030 年中国/全球多晶硅产量或达到 360/373 万吨

根据投产计划能够正常投产落地、年新增产能对应半年产量和已存产能维持 90%的高开工率假设，预计至 2025 年，中国年产量达 318.4 万吨，海外产能预期 不变，则全球年产量达 331.4 万吨。2025 年-2030 年，在产能过剩的背景下，假 定无新增产能产量，而开工率维持不变，则中国年产量将达 360 万吨，全球年产 量将达 373 万吨。 基于原料工业硅行业的快速投产，预期 2025 年工业硅产能可达 650 万吨， 另外 2021 年工业硅行业开工率仅为 65%，仍有提升空间，多晶硅的预期产出完全 可实现。预计多晶硅在工业硅消费中的占比将从当前的 28%提升至 2025 年的 52%， 光伏对于工业硅定价的边际影响力增强。

在国内快速扩产的背景下，多晶硅进口将集中在高纯度的电子级多晶硅，数量较小，可忽略不计。基于假设，在海外此前能够保持出口的沿革下，光伏级多 晶硅没有进口需求，而是以下游硅片进口需求代替。所以进出口影响对多晶硅供 需影响将极少。

2. 基于终端的需求预测：中性/乐观情景，2030 年多晶硅消费量或达到 74/121 万吨

从终端光伏装机和半导体行业来看，多晶硅行业已经进入产能过剩周期。根 据我们对于未来光伏新增装机的预测，以及基于 FortuneBusiness 预测未来半导 体行业的复合增长率 8.6%来计算： 乐观情境下，至 2025 年，全球和中国消费量将分别增至 92 万吨和 32 万吨， 至 2030 年，全球和中国消费量将分别增至 121 万吨和 42 万吨。 中性情境下，至 2025 年，全球和中国消费量将分别增至 62 万吨和 26 万吨， 至 2030 年，全球和中国消费量将分别增至 74 万吨和 31 万吨。

3. 基于硅片的需求预测：2023 年开始全球和中国多晶硅均过剩

2021 年至今，多晶硅仍表现供不应求，其真正原因是下游硅片产能的高速扩 张所带来的阶段性需求。我们以预测的一种硅片产量发展的情景进行分析，即下 文硅片中的第二种假设情况，若 2022 年硅片产量 475GW，产量过剩 210GW；2023 年硅片产量减产至 100GW，基本可以抵消 2022 年过剩产量；2024 年产量恢复至 310GW，以后每年产量递增 10GW，至 2030 年硅片产量 370GW，每 GW 硅片需 0.3 万 吨多晶硅计算，2023 年开始全球和中国多晶硅均过剩。（报告来源：未来智库）

1. 全球硅片产能急剧扩张

光伏行业快速增长，带动全球硅片产能的急剧扩张，国内硅片产能占全球产 能比例逐年提高，由 2017 年国内硅片产能占比 87%提升至 2020 年 97%；全球硅 片产能逐步扩张，由 2017 年 120GW 扩张至 2020 年 260GW 左右。市场普遍预测， 2021-2022 年国内硅片产能占全球比例仍在 97%以上，按 97%保守计算，2022 年 全球产能在 620GW 左右。

2. 我国硅片产能集中度高，产量已达到 227GW

2021 年我国硅片产量 227GW，硅片产能 400GW(CPIA)。2022 年国内产能将进 一步扩张，隆重咨询预计产能将扩充至 600GW 以上。最近五年，硅片产能以 31% 的年复合增长率扩张，硅片产量以 20%的年复合增长出货，主要受多晶硅原料供 给的影响，硅片厂设备产能没有充分利用，硅片厂实际产能利用率由2018年71%， 递减至 2021 年的 57%，平均产能利用率 67%。 国内硅片产能较为集中，2018 至 2020 年 CR5 由 68.6%逐年递增至 88.1%，受 下游组件厂与硅片辅材厂产业链延伸的影响，2021 年硅片行业 CR5 回落至 84%， 隆基、中环在硅片行业产能排名前二。

3. 硅片产能建设周期 2 年以内，投资成本持续下降

硅片环节资本密集，技术含量相比光伏电池低，新入场企业可直接采用现有 技术和装备，大大缩短产线建设周期。据隆重咨询调研，某公司建设年产 50GW 大 尺寸单晶硅片项目，从项目立项-采购设备-签订建筑外包合同-首期点火投产，仅 用四个月左右时间。其次，新建硅片厂若需场地平整、厂房建设，整个流程形成 有效产能需要 1.5-2 年。 2020 年投资单晶硅片产能投资额：单晶炉约 1.4 亿元/GW，切片设备约 0.4 亿元/GW，机器加工设备 0.3 亿元/GW，其他设备约 0.2 亿元/GW，合计设备投资 2.3 亿元/GW。其中，单晶炉价值占比 60%，切片设备价值占比 13%。

硅片投资成本下降。随着单晶市场份额增加以及生产技术的进步，单晶设备 投资成本呈现下降趋势；切片环节设备成本也呈现逐年下降趋势。2021 年拉棒环 节（主要生产单晶硅）、铸锭环节（主要生产多晶硅）单位产能设备投资额分别为 5.3 万元/吨和 2.0 万元/吨，较 2020 年均有小幅下降。随着单晶拉棒技术进步与 设备智能化的提高，设备投资呈现逐年降低的趋势，CPIA 预计 2025 年、2030 年 拉棒环节单位产能设备投资较 2021 年分别降低 21%、28%；铸锭设备由于其产品多晶硅片市场需求急剧降低，企业技改动力不足，预计 2021-2030 年设备投资成 本维持在 2 万元/吨。2021 年切片环节设备投资额 20.3 万元/百万片，随着自动 化金刚丝切片设备技术的进步，CPIA 预计 2025 年、2030 年切片环节设备投资较 2021 年分别降低 20%、24%。

4. 我国硅片出口在全球占据主导地位

我国硅片在全球范围内占据主导地位，硅片出口大于硅片进口量，进口依赖 度较低。2021 年单晶硅片出口 51071 吨，进口 5010 吨，净出口 46061 吨；多晶 硅片 2021 年市场占有率低于 7%，占比较小。从单月出口结构可以看出，近三年 一季度单晶硅片出口较高，而近五年同期四月份开始单月单晶硅片出口呈现逐月 递增，主要受下游需求的旺盛的影响。整体来看，近五年单晶硅片累计出口 17 万 吨，受国内光伏电池、组件需求增长的影响，近三年单晶硅硅片出口增速回落， 19 年出口增速 79.6%，2020 年下降至 21.6%，2021 年增速回落至 4.7%。

5. 硅片生产过程、生产成本及利润

在硅片生产中，直拉法主要生产单晶硅棒，加工制备单晶硅片；铸锭法主要 生产多晶硅锭，加工制备多晶硅片。

单晶硅市场份额持续提升：2018 年以前多晶硅片生产成本相比单晶硅生产成 本低，市场硅片主要以多晶硅片为主（占比 50%以上）。2019 年开始，随着单晶硅 片（技术+成本优势）光电转换效率比多晶硅片高，且单晶硅片生产成本不断下降， 单晶硅片市场份额占比不断提高。预计2025年单晶硅片市场份额占比将到达97%， 2030 年单晶硅片市场份额占比有望提升至 98%以上。

晶拉棒电耗：直拉法生产单位合规单晶硅棒所消耗电量，企业通过生产技术 改进电耗水平呈现下降态势。据中国光伏协会统计，2020 年平均电耗 26.2kWh/kg， 2021 年将至 23.9kWh/kg，预计 2025 年将至 20.9kWh/kg，相比 2021 年降幅 12.5%； 2030 年有望将至 19.5kWh/kg，相比 2021 年降幅 18.4%。

铸锭电耗：通过定向凝固生产硅锭所消耗的电量。由于多晶硅片市场份额占 比大幅减小，企业对于多晶锭生产技术改进动力减弱，2021 年铸锭电耗 6.5 kWh/kg，相比 2020 年微幅下降，预计至 2025 铸锭电耗将至 6.3kWh/kg 左右，相 比 2021 年降幅 3%；2030 年铸锭电耗 6.2kWh/kg 左右，相比 2021 年降幅 4.6%。

拉棒单炉投料：单只干锅用于多次拉棒生产的总投料量，在干锅单价和使用 时间一定的条件下，单炉投料数量越大，越有利于降低成本。2021 年拉棒单炉投 料量 2800kg，较 2020 年提升 47%。随着单晶硅片市场份额扩大，厂家通过提升拉 棒设备和工艺，单炉投料有望进一步增加，CPIA 预计 2025 年单炉投料 4000k 左 右，2030 年有望达到 4600kg 左右。耗硅料（单位硅棒所需多晶硅原料）方面， 拉棒耗硅料维持在 1.06，未来随着工艺技术的进步，该工艺耗硅料仍在 1.05-1.06 之间变化。

铸锭投料：单只干锅最大装料量。2020-2021 年铸锭单炉平均投料量维持在 1100kg 左右，主要因为目前铸锭炉仍以 1100-1200kg，未来随着低端产能的淘汰， 铸锭炉有望以 1500kg 左右主流投料量为主。铸锭耗硅料基本维持在 1.1 左右， 相比拉棒工艺多余 0.4 左右。

耗水量：切片工艺耗水主要集中于脱胶、清洗、切片等设备，2021 年切片环 节耗水量 910t/百万片，随着行业降本增效，2025 年和 2030 年耗水量相较于 2021 年有望分别降低 13%、18%。

出片量：2021 年每公斤单晶方棒出 P 型 166mm 尺寸硅片 64 片（P 型 158mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量 70 片，P 型 182mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量 53 片， P 型 210mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量 40 片），多晶方锭每公斤出片 59 片。随着 切片用金刚线直径降低，硅片厚度下降，单位质量出片数增加，加之单晶硅片市 场占有份额逐步提高，预计 2025 年、2030 年相比 2021 年每公斤单晶方棒出 P 型 166mm 尺寸硅片分别增加 12.5%、22%。；方锭出片量由于多晶硅片市场占有率降 低，基本无变化。

拉棒/铸锭环节人均产出率：2021 年拉棒/铸锭环节人均产出率 23.8t/年/人， 切片人均产出率 1.7 百万片/年/人，随着生产设备智能化、切片效率提高，CPIA 预计 2025 年、2030 年拉棒/铸锭环节人均产出率较 2021 年分别提高 68%、101%， 预计 2025 年、2030 年切片人均产出率较 2021 年分别提高 64%、117%。

硅片毛利及成本：2021 年硅片行业毛利率 16.95%，相比 2020 年行业毛利上 涨 41%。硅片成本中：硅料成本占比超过 50%，其次是设备等固定资产折旧占比 12%，随着硅料产能扩张，以及上述各类非硅成本的下降，预计未来几年硅片制造 成本也将逐年递减，硅片行业毛利预计将维持在相对稳定的范围。

化硅片占比提升 1. 中性/乐观情景下，2030 年全球硅片需求或达到 233/395GW 2021 年全球光伏新增 183GW，根据 BP 预测，全球光伏在 2030 年有望增加至 2500-3300GW。2021 年中国光伏新增 54.88GW，中国光伏 在 2030 年有望增加至 1025-1200GW。 在乐观条件下，推测出全球和中国在2025年光伏新增装机量分别为254GW、93GW， 2030 年光伏新增装机量分别为 329GW、121GW；在中性条件下，推测出全球和中国 在 2025 年光伏新增装机量分别为 165GW、77GW，2030 年光伏新增装机量分别为 194GW、91GW。 根据光伏装机量与光伏组件容配比 1.2 计算，全球光伏硅片在乐观/中性条 件下，2025 年需求为 305GW/198GW，2030 年需求为 395GW/233GW；中国光伏硅片 在乐观/中性条件下，2025 年需求 112GW/93GW，2030 年需求 145GW/109GW。（报告来源：未来智库）

2. 硅片尺寸和厚度需求变化

2.1. 大尺寸硅片占比提高

大尺寸硅片占比提高。当前光伏硅片主流尺寸有 5 种，分别为 156.75（M2）、 158.75（G1）、166mm（M6）、182mm(M10)、210mm(G12)。根据 PVinfolink 预测， 2022-2025 年 182mm 硅片占比分别达到 38%、41%、37%、30%；210mm 硅片占比分 别达到 32%、43%、58%、60%，未来逐步形成 182mm 和 210mm 的占比格局。光伏硅 片尺寸变大，不仅能大幅降低硅材料的制造费用，也能够全面地带来切片、电池组件的单位面价制造成本，对减低硅片、电池的制造成本，提升产能、材料利用 率和生产效率有重要意义。

2.2. 薄片化硅片占比提高

未来几年硅片厚度往薄片方向发展。2021 年，多晶硅片平均厚度 178μm，P 型单晶硅片平均厚度在 170μm，N 型硅片平均厚度 160μm，相比于 2020 年，对 多晶硅片平均厚度降低 2μm，P 型单晶硅片平均厚度降低 5μm，N 型硅片平均厚 度降低 8μm。根据相关公司公布的《技术创新和产品规格创新降低硅料成本倡议 书》可知，N 型电池对超薄片的适应性更高，相关机构预测 2025 年 N 型硅片厚度 将降低至 150μm 左右，有望达到 148 微米，2030 年 N 型硅片厚度有望降低至 130 μm 左右，硅片厚度每降低 10μm，硅片成本降低约 3%。因此，未来几年硅片厚 度往薄片方向发展，不仅可以提高电池对硅片的适用性，而且对降低硅片成本有 重要意义。

1. 硅片供需平衡：到 2030 年，全球硅片供需缺口逐步收窄 全球硅片产量从 2022 年开始逐渐宽松。全球硅片在 2017、2018 年存在供需 缺口，供给不足；2019 至 2021 年处于供需紧平衡状态。2022 年随着国内硅片原 料企业的扩产（多晶硅），以及国内硅片企业的扩产，全球硅片产量预计开始边际 宽松，供给端扩产的计划预计在 2023 年出现停滞。

关于 2023-2030 年供需平衡推演： 第一种情况，2023 年供给仍过剩，但后期过剩逐步缓解。按供给 2023 年多 晶硅产量供给 142 万吨，产能 600GW，预计产量 475GW，若 2023-2030 年全球硅片 每年产量保持 2023 年预计的硅片产量 475GW，则全球硅片供给仍将过剩，但随着 下游光伏装机需求的增加，供给过剩量在 2023 年以后将出现递减。 第一种情况下：国内硅片产量大于硅片消耗量，从最近五年和未来几年硅片 产量推算出，国内硅片除用于国内光伏电站装机以外，剩余一部分可用于硅片出 口，以及用于组件生产、出口。

第二种情况，2023-2030 年供需基本平衡。若 2022 年硅片产量 475GW，产量 过剩 210GW；2023 年硅片产量减产至 100GW，基本可以抵消 2022 年过剩产量； 2024 年产量恢复至 310GW，以后每年产量递增 10GW，至 2030 年硅片产量 370GW， 则 2022-2030 年全球硅片供需处于相对平衡的状态。 第二种情况下：国内硅片产量仍大于硅片消耗量，国内硅片除用于国内光伏 电站装机以外，还能剩余一部分，用于硅片出口，以及用于组件生产、出口。

第三种情况，2023-2030 年供需缺口收窄，甚至可转为供不应求。若 2023- 2030 年全球硅片平均每年产量保持 325GW，全球硅片在乐观状态装机下，2023- 2030 年基本可以处于供需紧平衡状态；在中性状态装机需求下，硅片产量将过剩。 第三种情况下：国内硅片产量仍大于硅片消耗量，国内硅片除用于国内光伏 电站装机以外，还能剩余一部分，用于硅片出口，以及用于组件生产、出口。

2. 硅片价格：2023 年价格重心下移

2022 年 1 月至 5 月单晶硅片价出现微幅上周，210 单晶硅片上涨 18.5%、182 单晶硅片上涨 16.9%、166 单晶硅硅片上涨 15.8%，210 年硅片因制备难度和产能 等原因影响，产量有限，同期相比 182、166 单晶硅片价格涨幅较高。同期，多晶 硅片涨幅 50.5%，主要受多晶硅片产量减少的影响。其次，从全球硅片供需平衡 可知，2022 年全球硅片供需开始由 2021 年供需紧平衡，向供需宽松开始转变； 2023 年全球硅片将出现大幅过剩，预计硅片价格重心将逐步下移。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）