我國多晶硅行業(yè)歷盡千帆砥礪前行

0 引言

當(dāng)前，無論是為了能源安全供應(yīng)和環(huán)境保護，還是為了轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，以光伏為重要擔(dān)當(dāng)?shù)男履茉词聵I(yè)已經(jīng)成為解決能源危機、保護青山綠水、破解霧霾之困、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，具有重大的使命價值和意義。當(dāng)今，我國光伏產(chǎn)業(yè)走在了世界的前列，而多晶硅作為光伏制造最核心的原材料，十余年來取得了巨大的成就，為整個光伏產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展做出了重要貢獻，功不可沒。

1 十余載艱辛風(fēng)雨路

1.1 打破國外技術(shù)封鎖

新中國成立后近40年里，世界發(fā)達國家如美、德、日等多晶硅生產(chǎn)大國，對我國多晶硅行業(yè)實施了技術(shù)封鎖和市場壟斷，我國多晶硅行業(yè)發(fā)展緩慢，全國多晶硅年產(chǎn)量不到世界總年產(chǎn)量的0.5%，且技術(shù)水平低、生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品單位能耗高、生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致市場需求幾乎全部依賴進口。

20世紀(jì)80年代開始，我國企業(yè)意識到多晶硅及相關(guān)材料行業(yè)在國民經(jīng)濟中的特殊戰(zhàn)略意義，逐步加大了多晶硅技術(shù)的引進力度，力求能夠?qū)崿F(xiàn)多晶硅的規(guī)模化生產(chǎn)。2005年，我國首條300 t/年的多晶硅產(chǎn)業(yè)化示范線建成，標(biāo)志著多晶硅規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)體系的形成，打破了國外多年的技術(shù)封鎖。

隨著全球光伏產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展期，各國政府對新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策支撐刺激了多晶硅在太陽能光伏市場的需求大爆發(fā)，多晶硅價格從25美元/kg一路飆升至金融危機前的475美元/kg。在光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和高額利潤的驅(qū)動下，2007年國內(nèi)掀起了建設(shè)多晶硅項目的高潮，新建、擴建項目達20多個，在建規(guī)模達到2萬t以上，我國多晶硅行業(yè)發(fā)展之路自此打開。

1.2 跨越國外傾銷阻礙

在2008年美國次貸金融危機的大背景下，美國、歐盟對我國光伏實施了“雙反”貿(mào)易調(diào)查，限制、打壓我國光伏產(chǎn)品出口，多晶硅價格從塔尖瞬間坍塌，從2008年4月的475美元/kg跌至2010年4月的52美元/kg，跌幅高達89.1%。同期，美、韓及歐盟的多晶硅企業(yè)在國家政治、經(jīng)濟政策的支持下，利用此前簽訂的長單捆綁下游用戶，通過短單以遠低于成本的價格傾銷至我國市場，導(dǎo)致我國多晶硅行業(yè)全面虧損；直到2012年底，我國43家多晶硅工廠全部停產(chǎn)，無一幸免，多晶硅價格跌至15美元/kg，遠低于國內(nèi)外多晶硅企業(yè)生產(chǎn)成本。到2013年，在我國對美、韓及歐盟的“雙反”終裁等一系列利好政策支持下，多晶硅行業(yè)開始出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，具備投產(chǎn)條件的技術(shù)改造工程和新建工程開始重啟，江蘇中能、洛陽中硅、宜昌南玻、亞洲硅業(yè)等企業(yè)通過技術(shù)改造，消除瓶頸，先后恢復(fù)生產(chǎn)，在產(chǎn)企業(yè)達到16家。

1.3 解除國內(nèi)誤區(qū)羈絆

2009年發(fā)布的《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè) 引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》(國發(fā)[2009]38號)將多晶硅列為6大產(chǎn)能過剩行業(yè)之一，并冠以“高耗能、高污染、資源性產(chǎn)業(yè)”的頭銜。正是由于多晶硅行業(yè)帶著“兩高一資、產(chǎn)能過剩”的帽子，銀行貸款避之不及，項目建設(shè)難以推進，再加上國外傾銷壓制，在光伏產(chǎn)業(yè)遭遇金融危機打壓的背景下，多晶硅價格一路下跌，大量已建項目無力通過擴大規(guī)模和技術(shù)改造提升競爭力，在建項目也由于融資困難而被迫停工，國內(nèi)多晶硅企業(yè)面臨前所未有的生存困境。正是由于誤區(qū)羈絆、價格暴跌、信貸緊縮這三重致命利空疊加于剛剛起步的多晶硅行業(yè)，才使其深陷泥潭、寸步難行。

經(jīng)歷了漫長的誤區(qū)解讀之路后，2013年10月，國務(wù)院出臺文件將多晶硅從產(chǎn)能過剩的行業(yè)中摘除，從側(cè)面反映了政府對這個新興產(chǎn)業(yè)的大力支持，給予了國內(nèi)多晶硅行業(yè)喘息之機。2013年之后，在國家光伏安裝政策和補貼調(diào)整等因素影響下，多晶硅價格理性回歸至11～23美元/kg，隨后價格根據(jù)市場需求上下震蕩波動。同時，我國多晶硅企業(yè)加快自主研發(fā)、提升技術(shù)與裝備、降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)能更加集中，到2017年底，有22家多晶硅企業(yè)在產(chǎn)，其中萬噸級企業(yè)達到10家，全國多晶硅產(chǎn)量達到24萬t，占全球總產(chǎn)量的54.7%，連續(xù)5年位居全球首位，我國多晶硅行業(yè)的綜合競爭力不斷增強。

圖1 2002～2017年多晶硅價格跌宕起伏

2 多晶硅行業(yè)規(guī)模顯著擴張

2.1 產(chǎn)能及產(chǎn)量增速明顯高于全球

從2005年打破技術(shù)封鎖開始，在國家科技計劃和產(chǎn)業(yè)政策的支持下，一大批科技成果先后鑒定，并于2007年逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

截至2017年底，我國多晶硅產(chǎn)能達到27.60萬t/年，與2007年的0.45萬t/年相比，年均增長率為50.9%；同期，全球產(chǎn)能從4.95萬t/年增至50.00萬t/年，年均增長率為26.0%。

產(chǎn)量方面，我國多晶硅產(chǎn)量從2007年的0.11萬t增至2017年的24.04萬t，年均增長率高達70.9%；同期，全球多晶硅產(chǎn)量從5.00萬t增至43.90萬t，年均增長率為24.3%。

可以看出，我國多晶硅產(chǎn)能、產(chǎn)量增速均明顯高于全球。

圖2 我國與全球的多晶硅產(chǎn)能及產(chǎn)量增速對比圖

2.2 市場份額躍居全球第一

2005年之前，國際多晶硅技術(shù)和市場被美、日、德3國的Hemlock、MEMC、OCI、Wacker、REC、德山、三菱這7家公司完全壟斷，我國多晶硅產(chǎn)能及產(chǎn)量全球占比都不到0.5%。

2007年開始，在全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動下，我國多晶硅企業(yè)抓住一切機遇加速擴張，依靠自主創(chuàng)新及引進技術(shù)再創(chuàng)新，逐步掌握了太陽能級多晶硅生產(chǎn)技術(shù)；到2013年底，我國多晶硅產(chǎn)量達到8.3萬t，在當(dāng)年全球總產(chǎn)量的占比達到32.7%，從此躍居全球產(chǎn)量第1位。

隨著近幾年內(nèi)蒙古、新疆等能源價格優(yōu)勢地區(qū)擴產(chǎn)或技術(shù)改造更加明顯，我國多晶行業(yè)借此提升技術(shù)和產(chǎn)能，降低物耗、能耗和成本，到2016年，我國多晶硅產(chǎn)量達到19.5萬t，較2013年大幅增加135%，占全球總產(chǎn)量的50.6%，首次占比超過一半以上。到2017年，多晶硅產(chǎn)量增至24.0萬t，在全球占比達到54.7%，穩(wěn)居全球最大多晶硅生產(chǎn)國之位。

圖3 我國多晶硅市場份額占比圖

2.3 自給率穩(wěn)步攀升

我國多晶硅行業(yè)在突破技術(shù)封鎖之前，市場需求幾乎全部依賴進口，2007年國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量在總消費量中的占比僅為10.9%；經(jīng)過國內(nèi)多晶硅行業(yè)加速擴張，供應(yīng)量顯著增加，2010年占比已經(jīng)達到了47.8%。

2011年開始，國際貿(mào)易糾紛不斷，其中美、韓及歐盟對我國多晶硅的低價傾銷是造成國內(nèi)近9成多晶硅生產(chǎn)企業(yè)虧損甚至停產(chǎn)、整個多晶硅行業(yè)陷入危局的致命因素；2012年底國內(nèi)企業(yè)全面停產(chǎn)，但即便如此，當(dāng)年多晶硅產(chǎn)量在總消費量中的占比也達到了43.2%。

隨著我國商務(wù)部對歐、美、韓多晶硅產(chǎn)品傾銷啟動“雙反”制裁，國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)借機加速擴產(chǎn)與技術(shù)改造，截至2017年底，多晶硅產(chǎn)量在總消費量中的占比達到60.2%，市場需求徹底擺脫受制于人的局面。

圖4 我國多晶硅進口量及產(chǎn)量在總消費量中的占比圖

2.4 規(guī)模企業(yè)躋身全球一線

2007年，我國多晶硅剛步入產(chǎn)業(yè)化，更無在國際上立足一說；10年來我國多晶硅企業(yè)引進、吸收、自主創(chuàng)新，行業(yè)快速發(fā)展，綜合競爭力大幅提升，國內(nèi)多晶硅規(guī)模以上企業(yè)躋身全球一線行列，徹底改變了全球多晶硅行業(yè)格局。

截至2017年，全球超過萬噸級的企業(yè)已經(jīng)達到18家，其中我國有10家(江蘇中能、新特能源、洛陽中硅、四川永祥、亞洲硅業(yè)、新疆大全、東方希望、江西賽維、江蘇康博、內(nèi)蒙古盾安)、美國3家(HEMOLOCK、REC和WAKER)、韓國 3家 (OCI、Hawha和 Hankook)、歐洲 1家(WAKER)、馬來西亞1家(Tokuyama)。

國內(nèi)多晶硅在產(chǎn)企業(yè)為22家，其中7家位居全球一線，2017年這7家企業(yè)的產(chǎn)能及產(chǎn)量在全球的占比分別為38.6%和41.7%。其中，江蘇中能排名全球第一，新特能源有效產(chǎn)能已位列第四。

3 多晶硅技術(shù)突飛猛進

3.1 工藝技術(shù)創(chuàng)新改進

多晶硅生產(chǎn)主要有2條工藝路線，即改良西門子法(或稱三氯氫硅法)和硅烷法。2種方法分別生產(chǎn)棒狀和粒狀高純多晶硅，2種料在制造硅片的鑄錠或拉晶過程中配合使用，有利于降低成本。

10年來，多晶硅生產(chǎn)工藝技術(shù)的改進主要有以下3方面：

1) 2014年之前，國際上除美國公司REC和MEMC采用硅烷法生產(chǎn)多晶硅以外，其他均使用改良西門子法，直到國內(nèi)陜西天宏瑞科公司引進美國REC的技術(shù)和資金，建立了1.9萬t/年的硅烷流化床法多晶硅項目，才填補了國內(nèi)顆粒硅生產(chǎn)的技術(shù)空白。

2)國內(nèi)改良西門子法生產(chǎn)多晶硅用還原爐的爐型，從2007年主流的12對棒，研發(fā)改造為目前在產(chǎn)多晶硅企業(yè)的主流改進爐型24對棒、36對棒、48對棒等，大幅降低了電耗、能耗等各項指標(biāo)。

3)針對改良西門子法工藝副產(chǎn)物中的四氯化硅的污染物問題，國內(nèi)將熱氫化工藝創(chuàng)新改造為冷氫化，在徹底解決了副產(chǎn)物污染問題的同時，實現(xiàn)了整個生產(chǎn)線完全閉路循環(huán)，進一步降低了生產(chǎn)成本。目前，冷氫化工藝已成為處理副產(chǎn)物四氯化硅的主流技術(shù)，國內(nèi)在產(chǎn)的多晶硅企業(yè)已全部完成了冷氫化技術(shù)改造。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)不斷提升

從2011年開始，國內(nèi)多晶硅行業(yè)受到國外企業(yè)的傾銷，持續(xù)不斷的低價沖擊使國內(nèi)多晶硅市場價格斷崖式下跌，并遠低于大多數(shù)國內(nèi)多晶硅企業(yè)的生產(chǎn)成本，到2012年底，國內(nèi)全部多晶硅生產(chǎn)企業(yè)虧損致停產(chǎn)，整個多晶硅行業(yè)陷入危局。國內(nèi)多晶硅企業(yè)在困境中攻堅克難，通過各種途徑節(jié)能降耗、降本增效，使行業(yè)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)不斷提升。

目前，主流多晶硅企業(yè)硅耗已從2007年的1.35 kg/kg降低到2017年的1.1 kg/kg以下，降幅達到18.5%；且先進企業(yè)硅耗可控制在1 kg/kg以內(nèi)。還原電耗從180 kWh/kg降低到45 kWh/kg以下，降幅達到75%；先進企業(yè)的多晶硅還原電耗在42 kWh/kg左右。綜合電耗從350 kWh/kg降低到72 kWh/kg以下，降幅達到79.4%；先進企業(yè)的多晶硅生產(chǎn)綜合電耗可低至62 kWh/kg左右。隨著現(xiàn)有工藝的進一步優(yōu)化，改良西門子法全流程的綜合電耗和綜合能耗仍有下降空間。

3.3 生產(chǎn)成本大幅降低

2005年以前，多晶硅生產(chǎn)的主要技術(shù)全部掌握在國外多晶硅生產(chǎn)企業(yè)手中，技術(shù)封鎖極其嚴(yán)重，國際先進大型多晶硅企業(yè)多數(shù)具備規(guī)模、能源、技術(shù)、資源綜合利用等多方面優(yōu)勢，平均生產(chǎn)成本控制在30美元/kg左右；而彼時我國多晶硅行業(yè)剛進入起步階段，生產(chǎn)成本高達70美元/kg。多晶硅生產(chǎn)成本因各公司情況不同，導(dǎo)致差異巨大，在光伏需求快速增加的大背景下，國內(nèi)多晶硅企業(yè)加緊復(fù)產(chǎn)、擴產(chǎn)，多晶硅價格呈現(xiàn)總體下滑走勢。多晶硅生產(chǎn)成本不僅關(guān)乎企業(yè)的市場份額，更直接決定其生死存亡。國內(nèi)企業(yè)經(jīng)歷漫長的蟄伏，通過技術(shù)改造、降本增效，到2017年，其平均生產(chǎn)成本已降至11.5美元/kg，先進企業(yè)生產(chǎn)成本甚至達到10美元/kg以下，在全球同類企業(yè)中保持絕對領(lǐng)先地位。

表1 2007～2017年多晶硅主流能耗指標(biāo)

雖然目前多晶硅生產(chǎn)中采用更為先進的冷氫化工藝和大還原爐，在能耗、物耗方面的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)趨近極限，這兩方面繼續(xù)減少成本的潛力已經(jīng)很小，但由于各企業(yè)的電價及投資水平不同，各企業(yè)的電耗成本和折舊成本仍相差較大。例如新疆地區(qū)，電價僅為0.2元/t，加之投資較晚，大部分采用國產(chǎn)設(shè)備，因此折舊成本也較低，并且隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新完善，成本還有繼續(xù)降低的潛力。

4 多晶硅行業(yè)功勛卓著

4.1 保障產(chǎn)業(yè)鏈原料供應(yīng)

從整個全球產(chǎn)業(yè)鏈原料供應(yīng)保障角度來看，2007年是我國多晶硅行業(yè)元年，當(dāng)年產(chǎn)量為1130 t，僅可提供國內(nèi)總需求量的10.9%；經(jīng)過10余年的發(fā)展，國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量快速增加至24萬t，年均增幅為70.9%，可保障國內(nèi)60.2%的需求量。

目前，我國多晶硅產(chǎn)量和質(zhì)量可以保障國內(nèi)50 GW的光伏安裝量的原料供應(yīng)，已占到目前全球?qū)嶋H安裝量的52.6%；待國內(nèi)硅片金剛線切割技術(shù)全部改造完成之后，多晶硅擴張后的產(chǎn)能可以滿足國內(nèi)70～80 GW的需求量，原料保障力度日漸增強。

4.2 推動下游光伏應(yīng)用

從全產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，10年來下游光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，與多晶硅環(huán)節(jié)成本和價格的大幅下滑密不可分。2007～2017年，多晶硅價格從最高點的475美元/kg降至最低的11美元/kg，最大降幅高達97.7%，多晶硅占光伏組件的成本由30%快速下滑至5%左右。硅料成本的大幅下降，無疑刺激了國內(nèi)消費，推動了下游光伏應(yīng)用的發(fā)展。

以上這些數(shù)據(jù)都證明了：國內(nèi)多晶硅企業(yè)通過技術(shù)改造降低成本，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)業(yè)的競爭力不斷提升，為國內(nèi)光伏應(yīng)用奠定了扎實的基礎(chǔ)；國內(nèi)多晶硅行業(yè)這10余載的飛速發(fā)展對該行業(yè)甚至整個多晶硅光伏產(chǎn)業(yè)鏈的卓著功勛無可替代、不可磨滅。國內(nèi)多晶硅行業(yè)在歷盡千帆過后，仍無所畏懼、砥礪前行！