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前沿拓展：

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（報告出品方/作者：東亞前海證券，段小虎、柴夢婷）

1.引言

隨著全球碳中和進程不斷加速，疊加光伏發電成本持續下行，經濟性不斷提升，光伏裝機需求高增長確定性較強。我們將對光伏全產業鏈進行全面及深入的研究，旨在基于長期看好光伏產業鏈發展的情況下，作出深入研究并為投資者提供參考。光伏產業鏈主要分為主產業鏈和輔材產業鏈，主產業鏈中主要包括硅料、硅片、電池片、組件及光伏電站環節，輔材產業鏈中根據不同生產環節分類，主要包括1）硅片生產環節：熱場材料、金剛線；2）電池片生產環節：銀漿；3）組件封裝環節：光伏玻璃、膠膜、背板、邊框、接線盒等等；4）電站發電環節：逆變器、支架、匯流箱、電纜等等。本篇報告為光伏產業鏈系列報告第五篇，將聚焦于主產業鏈制造頂端的硅料環節。

2.光伏硅料簡介

2.1.定義：光伏發電產業鏈的核心原材料，生產工藝為工業硅提純

光伏硅料是光伏發電系統的核心原材料。光伏硅料，即太陽能級多晶硅（SoG-Si），是光伏產業鏈中最上游的原材料，為帶有金屬光澤的灰黑色固體，具有熔點高（1410℃）、硬度大、有脆性、常溫下化學性質不活潑等特性，且具有半導體性質，是極為重要的優良半導體材料，被稱為光伏產業鏈中的“黑金”。從光伏硅料的必要性來看，光伏發電的原理是光生伏特效應和 PN 結，光伏電池片的基本構造是由P 型與N型半導體接合而成，而半導體最基本的材料便是硅元素，因此硅料是決定了光伏系統發電能力的核心原材料；從光伏硅料的重要性來看，硅在自然界中一般以硅酸鹽或二氧化硅的形式存在，自然界中幾乎不存在單體硅，多晶硅作為以工業硅為原料提純后達到一定純度的硅材料，起到了優秀的中間品作用，有效推動了產業的快速發展。

多晶硅由工業硅提純制成，根據純度可分為冶金級、太陽能級和電子級。工業硅又稱金屬硅，是由石英和焦炭在電熱爐內冶煉成的產品，硅含量一般在 99%以上（2N），其余雜質為鐵、鋁、鈣等，是多晶硅的上游原材料。目前多晶硅的制備技術主要包括化學法和物理法，化學法為當前主流工藝，約占全球產量的 80%；物理法又稱為冶金法，類似于金屬冶煉提純過程。純度是多晶硅品質的主要評判指標，當前多晶硅按純度由低到高可以分為：1）冶金級多晶硅（MG-Si），一般含硅量為99.999%～99.9999%（5N-6N），主要應用包括航空、尖端技術、軍事技術部門的特種材料以及建筑、紡織、汽車、機械等領域；2）太陽能級多晶硅（SoG-Si），純度介于冶金級硅與電子級硅之間，一般在 99.9999%～99.9999999%（6N-9N）之間，主要應用為光伏晶硅電池；3）電子級多晶硅（SEG-Si），一般要求含硅量達到 99.9999999%以上（9N 以上），主要應用于半導體硅片的生產。

工業硅和電力是光伏硅料的成本核心。根據百川盈孚數據，2022年6月上旬國內改良西門子法生產多晶硅的成本結構中原材料占比最大，達到41%，其中工業硅占總成本的 39%，為光伏硅料的最大成本項，因此降低硅耗（生產單位多晶硅耗費的硅量）可以有效降低光伏硅料的生產成本；能源占總成本的 32%，其中電力占總成本的30%，為光伏硅料第二大成本項，進一步降低生產電價和電耗水平也成為了光伏硅料企業重要的降本途徑之一。

2.2.分類：根據產品形態可分為棒狀硅和顆粒硅，棒狀硅為當前行業主流

從產品形態來看，可將光伏硅料分為棒狀硅和顆粒硅兩類。當前主流的多晶硅生產技術主要有改良西門子法和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅，其中改良西門子法的生產工藝相對成熟，棒狀硅產品目前為行業主流，2021 年市占率達到 95.9%；2021 年硅烷法顆粒硅產能和產量小幅增加，市占率同比提升 1.3 pct 達到4.1%。從未來看，若顆粒硅的產能進一步擴張，且隨著生產工藝的改進和下游應用的拓展，其市場占比有望進一步提升。

從表面質量來看，棒狀硅加工后可以進一步分為致密料、菜花料、珊瑚料和復投料。棒狀硅需經過破碎加工形成塊狀硅供下游廠商使用，根據純度和表面質量不同，可細分為致密料、菜花料、珊瑚料和復投料：1）致密料顏色明亮、外表光滑，表面顆粒凹陷程度最低，小于5mm，無氧化夾層，價格最高，主要用于拉制單晶硅；2）菜花料顏色偏灰、表面粗糙，顆粒凹陷程度適中，為 5-20mm，斷面適中，價格中檔；3）珊瑚料表面凹陷較為嚴重，深度大于 20mm，斷面疏松，價格最低。菜花料、珊瑚料主要用于制作多晶硅片，部分企業選擇在致密料中摻雜不低于30%的菜花料來生產單晶硅，從而節約原料成本；4）復投料屬于致密料的一種，是拉晶產生的頭尾或邊皮料，一般品質較好，可以作為填充硅料二次循環使用。

2.3.特征：重資產+低周轉+高ROE，具備高門檻高收益

光伏硅料行業較產業鏈其他環節具有重資產+低周轉+高ROE的特征。我們選取光伏產業鏈各環節的龍頭代表公司與光伏硅料龍頭企業進行比較，具體來看： 1）重資產：從資產結構來看，光伏硅料企業的流動資產占比整體相對偏低，低于逆變器、膠膜、組件等環節，整體資產結構較重，具備較高的準入和退出門檻； 2）低周轉：從資產周轉率來看，光伏硅料企業整體具有偏低的總資產周轉率和固定資產周轉率，低于膠膜、組件、逆變器等環節；3）高 ROE：從攤薄 ROE 來看，光伏硅料行業2021 年ROE水平大幅領先產業鏈其他環節，近年來隨著硅料供給持續緊缺，光伏硅料環節的利潤空間持續擴張。

3.行業復盤

3.1.技術發展：改良西門子法為當前主流技術，流化床法更具成本優勢

3.1.1.改良西門子法（棒狀硅技術）——技術成熟穩定，業內主流的加工路線

改良西門子法由西門子法改進，實現了多晶硅生產的閉路循環。1955年，德國西門子公司開發出用氫氣還原高純TCS（三氯氫硅），在1100℃左右的硅芯上沉積多晶硅的生產工藝，并于1957 年開始用于工業化生產，這種多晶硅生產工藝也被外界稱為“西門子法”。由于西門子法存在生產轉化率低，且會產生大量的劇毒副產品 STC（四氯化硅），因此在西門子法基礎上增加了尾氣回收和 STC 氫化工藝的改良西門子法得以提出。改良西門子法實現了多晶硅生產流程的閉路循環，主要工藝流程包括：1）氯氣和氫氣合成氯化氫；2）工業硅粉與氯化氫在合成流化床中合成TCS氣體并分離回收尾氣；3）對 TCS 進行精餾/提純；4）將TCS 與高純氫氣送入還原爐并經化學氣相沉積反應生產高純多晶硅。生產的閉路循環主要體現在：1）將還原爐還原過程中產生的 STC 送到氫化反應環節將其轉化為TCS，并于尾氣中分離出來的 TCS 一起送入精餾提純系統循環利用；2）將尾氣中分離出的氫氣送回還原爐、氯化氫送回 TCS 合成裝置，進而實現閉路循環利用。

改良西門子法較西門子法具備多重優勢，目前已成為行業主流生產技術。相較于西門子法，改良西門子法主要具有以下優勢：1）節能：由于改良西門子法采用多對棒、大直徑還原爐，可有效降低還原爐消耗的電能；2）物耗降低：還原尾氣是從還原爐中排放出來的、經反應后的混合氣體，改良西門子法將尾氣中的各種組分全部進行回收利用，大幅降低了原料的消耗；3）污染減少：由于改良西門子法是一個閉路循環系統，多晶硅生產中的各種物料得到充分的利用，排出的廢料極少，相對傳統西門子法有效控制了廢料污染對環境的影響。隨著 CVD 技術改良、中間氣體生產技術進步和規模化效益的凸顯，改良西門子法已成為目前生產光伏多晶硅最為成熟、應用廣泛、擴展速度最快的生產技術。

3.1.2.流化床法（顆粒硅技術）——硅烷流化床技術已實現量產，僅部分公司掌握成熟技術

目前流化床還原技術有分別基于硅烷和TCS 的兩種技術路徑：硅烷流化床技術為第二大多晶硅制備工藝，使用硅烷進行還原。硅烷流化床法與改良西門子法的前半段工藝相同，都是通過工業硅氫化得到三氯氫硅并分離尾氣，但硅烷流化床法在后半段將三氯氫硅加氫制成硅烷，并將其通入流化床反應爐內進行連續熱分解，然后在流化床反應器內預制的硅籽晶上發生氣相沉積反應，生產顆粒狀的多晶硅產品。硅烷易與其他氯硅烷分離，本身分解溫度低，分解率高，副反應少，因此硅烷流化床法具備以下優勢：精餾、尾氣處理工序簡單，能耗和單體投資大大降低，反應轉化率接近 100%，流化床電耗僅為改良西門子法的10%~20%。

TCS 流化床技術直接使用 TCS 還原，但還原工藝難度增加。相較于硅烷流化床法，TCS 流化床法直接以 TCS 為原料，省去了將TCS歧化為硅烷的工藝流程，前段制氣工藝得到簡化，但后端還原工藝的難度有所增加，同時能耗和尾氣處理的難度也相應增加。因此目前以美國MEMC、挪威REC、協鑫科技、陜西天宏瑞科為代表的成功實現顆粒硅量產的企業使用的都是硅烷流化床技術。

3.1.3.對比：顆粒硅降本空間更大，但仍存在質量差距

顆粒硅較棒狀硅的生產成本得到有效降低，且更適合自動化生產。顆粒硅產品相較于棒狀硅的核心優勢主要包括：1）生產成本低：根據協鑫科技數據，截至 2022 年 8 月，資本性支出方面，硅烷流化床法的投資費用較改良西門子法低 34%，占地面積低 60%；運營成本方面，人員需求低60%，水消耗低 49%，氫消耗低 57%，電力消耗低78%，生產端降耗降碳接近80%；2）無需破碎，生產過程自動化：顆粒硅無需破碎，更利于生產過程自動化，可通過飲水機模式減少包裝與人工環節，實現加料自動化（FBR工廠—罐車運輸—除塵儲存—AGV 裝運—裝料）；同時可通過側加料模式，減少等待時間 3.6h，提升效率；3）下游客戶的單晶生產成本降低：根據協鑫科技數據，應用顆粒硅單晶成本為應用棒狀硅單晶硅成本的81%，在自動化/增加復投量/免破碎環節/減少復投異常/節省復投器/復投增量/初裝增量上可分別節省 3%/1%/9%/1%/1%/3%/1%的成本，合計可節省19%的單晶生產成本。

顆粒硅使用仍尚存問題，目前多作為不超過30%占比的輔料摻雜使用。目前顆粒硅在使用過程中尚存一些問題：1）顆粒硅表面積大于棒狀硅，更容易吸附產生表面污染；2）顆粒硅在運輸過程中，容易相互摩擦形成硅粉，不利于后續投入生產；3）顆粒硅表面存在氫鍵，熔化時產生氫氣易引起跳料。因此目前顆粒硅多作為降低成本的輔料，與棒狀硅摻雜使用，根據協鑫科技數據，摻雜比例一般在 30%以下，在連續拉制過程中如果摻雜比例過高，可能會影響產品質量。顆粒硅現存問題的后續改進尚需進一步工藝改善，目前表面積大易吸附問題可通過抽真空除塵和雙層纏膜包裝方式避免雜質污染解決；針對硅粉較多的問題已有抽真空減少顆粒硅間的摩擦，以后過渡到大罐，并在用戶側建立，通過管道連接到單晶爐的解決方案；而加料跳料的問題則可通過添加加熱步驟，進一步下降含氫量從而有效解決。

3.2.歷史價格：階段性供需錯配開啟漲價周期，“擁硅為王”時代再現

硅料作為光伏產業鏈中技術/資金壁壘最高、產能剛性且擴產/爬產周期最長的環節，疊加例行檢修、生產事故等增加供給不確定性的因素，相較于其他環節更易出現因供不應求而導致漲價的情況。我們復盤了多晶硅2000-2022 年 H1 的歷史價格和供需情況，供需失衡導致光伏行業分別于2005-2008 年、2010-2011 年、2020-2022 年出現“擁硅為王”的局面：

2005-2008 年——需求暴增，產能受限，價格暴漲：受歐美補貼政策刺激，光伏需求井噴，因德日技術壟斷、擴產產能有限，多晶硅價格由2005 年初的 28 美元/kg 左右一路暴漲至2008 年中的241 美元/kg左右；

2008-2010 年——國內產能投放，供需平衡，價格回落：國內企業突破多晶硅生產技術，隨著產能投放、供需重新平衡，2010 年中硅料價格回落至 51 美元/kg 左右；

2010-2011 年——需求超預期，供不應求，價格上漲：2010年光伏需求超預期，硅料因 2009 年的價格暴跌導致實際擴產速度放緩，最終導致硅料出現短暫供不應求，2011 年 Q2 價格漲至75 美元/kg 左右；

2011-2012 年——產能增加，需求收縮，價格下滑：產能大幅增加疊加需求收縮導致硅料價格連續下滑，2012 年底硅料價格回落至20美元/kg左右；

2018-2019 年——需求減少，價格下滑，擴產放緩：2018年國內出臺531 光伏新政，明確降低光伏發電補貼幅度，當年光伏新增裝機量同比下降 18%，多晶硅需求量受到沖擊，價格一路下行至2019年末的8美元/kg 左右，硅料企業也紛紛放緩了擴產步伐；

2020 年至今——新增產能有限，需求火熱，價格上漲：2018-2021年多晶硅盈利狀況不佳，導致企業擴產熱情減退，新增產能有限，雙碳背景下全球光伏裝機需求迎來加速，供需緊張導致硅料價格持續上漲至近十年新高，“擁硅為王”時代再現。

4.需求端

4.1.碳中和背景+平價時代共同驅動光伏新增裝機需求，上游硅料同步受益

全球碳中和進程加速，清潔能源為未來大勢所趨。2015 年，聯合國氣候變化大會通過《巴黎協定》，提出各方將加強對氣候變化威脅的全球應對，把全球平均氣溫較工業化前水平升高控制在2 攝氏度之內，并為把升溫控制在 1.5 攝氏度之內努力。《巴黎協定》的簽署加速了全球碳中和進程，全球多個經濟體已承諾在 2050 年前實現碳中和目標。中國是《巴黎協定》第 23 個締約方，也是落實《巴黎協定》的積極踐行者。中國領導人在聯合國氣候雄心峰會上宣布：到 2030 年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比 2005 年下降 65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右（2020 年比重在 15%左右），風電、太陽能發電總裝機容量將達到 12 億千瓦以上。在全球碳中和大主題下，發展新能源是大勢所趨。

光伏發電成本不斷下降，經濟性驅動新增裝機需求。從全球范圍內來看，根據國際可再生能源組織（IRENA）發布的《2021 年可再生能源發電成本報告》，全球光伏平準化度電成本（LCOE）由2010 年的0.417美元/千瓦時下降到 2021 年的 0.048 美元/千瓦時，降幅達88.49%，成本不斷下降，經濟性大幅提升。從橫向對比來看，其他新能源發電方式如海上風電/陸上風電，2010-2021 年度電成本降幅分別為60.11%/67.65%，降本幅度較光伏具有較大差距。根據 IRENA 預測，2022 年全球光伏LCOE將降至0.04美元/千瓦時，將低于燃煤發電成本。從中國范圍內來看，中國光伏平準化度電成本（LCOE）由 2010 年的 0.305 美元/千瓦時下降到2021 年的0.034美元/千瓦時，降幅達 88.85%，且中國光伏度電成本低于全球水平，性價比更優。

全球光伏裝機量持續提升，預計 2025 年新增裝機量達270-330GW。根據 IRENA 數據，在全球碳中和加速的背景下，疊加光伏發電成本持續下探，經濟性不斷提升，全球光伏新增裝機量由2010 年的17.46GW提升至2021年的 132.81GW，CAGR 達到 20.26%。根據CPIA 預測，2025年全球新增光伏裝機量將達到 270-330GW。從全球裝機量分布來看，去中心化趨勢較為明顯，已逐漸由歐洲主導演變成中國、巴西、印度、美國等市場共同崛起的局面，根據 IEA 數據，2021 年至少有20 個國家的新增光伏裝機量超過了 1GW，15 個國家的累計裝機容量超過10GW，5 個國家的累計裝機容量超過 40GW。

中國光伏裝機量快速增長，預計 2025 年新增裝機量達90-110GW。平價時代來臨之前，國家政策補貼大幅提升了對光伏電站的投資積極性，驅動了裝機量快速增加；平價時代來臨后，光伏發電經濟性提升，疊加雙碳系列政策加持，中國后續裝機的增長動力持續充足。根據國家能源局數據，中國新增光伏裝機量由 2010 年的 0.61GW提升至2021 年的54.88GW，CAGR 達 50.54%，2021 年中國新增光伏裝機量占比全球新增光伏裝機量約41.32%，是全球光伏裝機的主要推動者之一。在雙碳政策體系不斷完善的背景下，疊加大基地項目和整縣政策的積極推進，國內“十四五”期間裝機量有望迎來高增，根據 CPIA 預測，2025 年中國新增光伏裝機量將達到90-110GW。

4.2.硅料較主產業鏈其他環節產能較低，硅片企業長單帶動需求增長

硅料擴產周期較其他環節較長，較光伏裝機需求存在錯配。硅料行業具有擴產建設周期較長的特點，擴建周期約為18 個月，其下游環節硅片/電池片/組件產能擴張較快，分別為 12/9/6 個月，下游各環節全年產能大幅高于硅料產能，因此在某些階段可能出現硅料階段性供給緊缺。另一方面，硅料生產需要保持高開工率，因此季度產出處于較穩定水平，而光伏裝機需求存在淡旺季，季節波動性較大，故硅料的供給和光伏裝機需求存在一定錯配。

多晶硅的直接下游環節是硅片，硅片大規模擴產帶動硅料需求增長。光伏產業鏈中，與硅料環節綁定最密切的是其直接下游環節硅片端，近年來隨著單晶硅片加速完成對多晶硅片的替代，硅片的毛利率快速提升，從而吸引了各大硅片新老廠商大幅擴張產能規模，2021 年國內硅片產能達407GW，同比增長 69.67%，2017-2021 年的CAGR 高達40.31%。硅片產能的大規模投產進一步加大了對硅料的采購需求，硅片企業紛紛開始簽訂硅料采購長單以保障原材料供應，根據各公司公告信息（不完全統計），2022年頭部硅片企業鎖定硅料長單量達到 81.108 萬噸，與硅業分會預測的2022年硅料產量 81.0 萬噸相比，基本已經全額鎖定了全年的硅料產出。

4.3.市場空間測算：2022 年市場空間將達到64.88萬噸，同比+45.10%

我們假設： 1）光伏新增裝機容量：根據 CPIA 預測，在保守情況下2022/2023年全球光伏新增裝機容量分別為 205/220GW，樂觀情況下全球光伏新增裝機容量分別為 250/275GW； 2）組件容配比：從技術層面來看，根據古瑞瓦特公司，因為光照條件、安裝角度、線路損耗等各種因素，組件效率無法100%輸出，大部分時間只有70%額定功率左右，即便天氣非常好時只能達到90%的額定功率，故組件容配比不宜為 1:1。科學提高容配比可以增加系統收益，降低LCOE，實現整體效益的最大化。從政策層面來看，2020 年10 月，國家能源局發布的《光伏發電系統效能標準》中全面放開了容配比規定，容配比限制提高到最高1.8:1。古瑞瓦特公司推薦 I/II/III 類地區分別按1.1:1/1.2:1/1.3:1配置，我們選取平均值 1.2:1； 3）光伏組件每 GW 耗硅量：根據 OFweek 太陽能光伏網及CPIA數據，我們計算得出 2021 年每 GW 光伏組件耗硅量為0.28 萬噸，我們認為未來隨著硅片薄片化、金剛線線徑下降、以及 N 型電池普及化帶來的電池組件效率的提升，2022/2023 每 GW 光伏組件耗硅量有望分別下降6%/4%，分別對應 0.26/0.25 萬噸； 根據以上假設測算可得：保守預期下，2022 年全球光伏硅料市場空間將達 64.88 萬噸，同比+45.10%；2023 年全球光伏硅料市場空間將達66.84萬噸，2021-2023 年 CAGR 為 22.27%。

5.供給端

5.1.產能情況：技術及資金壁壘較高，國內產能引領全球產能增長

硅料生產具備高技術及資金壁壘，對企業要求較高。硅料行業化工屬性較為明顯，主要具有“兩高一長”的特征：高純度要求、高設備投資以及較長擴產周期。從純度要求來看，純度是衡量多晶硅產品質量的關鍵因素，根據《GB/T 25074-2017》太陽能級多晶硅國家標準技術指標，太陽能級多晶硅純度要求約在 6N-9N，對產品中氧、碳、各類金屬等雜質含量均制定了精確標準，雜質水平較高會對下游拉晶環節產生顯著影響，因此硅料企業在工藝流程、包裝及運輸過程均需具備較強的技術優化及管控能力；從設備投資額來看，據 CPIA 統計，2021 年改良西門子法萬噸級多晶硅生產線設備投資成本約在 10.3 億元/萬噸，處于較高水平，產線的重資產屬性也因此導致了硅料行業較長的擴產周期。

國內多晶硅產能持續提升，引領全球產能增長。隨著國內低成本的多晶硅產能大規模投產，國外較高成本的多晶硅產能逐漸退出市場，根據國際太陽能光伏網統計及預測，2022 年國內硅料產能將達到117.7萬噸，同比增長 88.92%，約占全球硅料產能的 91.52%；全球硅料產能將達到128.6萬噸，同比增長 66.15%。2023 年國內硅料產能有望達到310.2萬噸，同比增長 163.55%，占全球硅料產能的 96.61%；全球硅料產能有望達到321.1萬噸，同比增長 149.69%。到 2024 年，國內硅料產能有望達到369.2萬噸，2021-2024 年的 CAGR 為 80.96％；全球硅料產能有望達到380.1萬噸，2021-2024 年的 CAGR 為 69.98%。

5.2.競爭格局：市場向中國頭部企業集中，CR6產量占比77%

全球多晶硅產能產量逐年增加，逐漸向國內企業集中。2018-2021年，全球多晶硅年產量從 44.6 萬噸增長至 64.2 萬噸，期間CAGR為12.91%，其中 2021 年增長最快，增速達 23.20%。同期全球多晶硅生產逐漸向國內集中，國內多晶硅產量占比從 2017 年的 58.07%上升至2021 年的78.82%。截至 2021 年全球多晶硅產能前十名企業中中國企業數量高達8 家，國內硅料企業市場份額大規模領先，主要由于：1）國內多晶硅企業在原材料、電力及人工成本方面具備顯著優勢，且未來隨著技術進步生產成本有望持續下降；2）國內多晶硅產品質量不斷提升，個別先進企業在純度要求更高的電子級多晶硅生產技術方面取得突破，逐漸迎來國產電子級多晶硅對進口的替代；3）國內下游硅片制造環節快速擴張產生大量多晶硅需求，近年來國內硅片產量迅速增長，國內多晶硅自給率逐步提升，海外多晶硅企業的市場份額迅速縮小。

國內多晶硅產量穩步提升，占全球產能比重進一步擴大。產能方面，國內多晶硅產能總體呈上升趨勢，2021 年達到62.3 萬噸，同比增長36.32%，2018-2021 年的 CAGR 為 17.20%，其中 2020 年由于國內部分生產廠商停產，產能小幅下降；產量方面，2021 年，國內多晶硅產量達50.6 萬噸，同比增長 27.78%，2018-2021 年的 CAGR 為 25.01%，占全球產量的比重由58.07%提升至 78.82%。此外，國內多晶硅企業的產能利用率自2018 年起連續提升，2021 年產能利用率達 81.22%。

國內多晶硅行業 CR6 占比高達 77%，低電價地區為企業首選。分企業來看，截至 2021 年，通威股份市場份額最大，達15%，大全能源/新特能源/江蘇中能/東方希望/協鑫科技市場份額分別為14%/14%/13%/13%/8%，CR6合計占據了 77%的市場份額。多晶硅生產屬于高資金、高技術壁壘的行業，項目建設、投產周期通常長達兩年及以上，新廠商進入該行業較為困難，行業巨頭廠商憑借自身技術、規模等優勢持續擴張產能，壟斷地位將繼續上升。分省份來看，2021 年國內多晶硅產量主要集中在新疆、內蒙古、四川等電價低廉地區，其中新疆產量為 27.04 萬噸，在國內總產量中占比過半。

5.3.發展趨勢：N 型技術引領高品質硅料需求，棒狀硅降本空間可期地位穩固

N 型時代引領高品質多晶硅需求，改良西門子法前景光明。2021年PERC 電池片市占率為 91.2%，N 型電池相對成本較高，量產規模仍較少，目前市場占比約在 3%。2021 年 N 型 TOPCon 電池平均轉換效率達到24.0%，HJT 電池平均轉換效率達到 24.2%，兩者較2019 年均有較大提升。未來隨著生產成本的降低及良率的提升，N 型電池勢將成為光伏電池技術的主要發展方向。N 型硅片對硅料純度要求更高，隨著下游電池及硅片產品邁向N型時代，對多晶硅品質要求也逐漸由太陽能級多晶硅向電子級多晶硅趨近。目前通威股份、天宏瑞科等企業使用改良西門子法生產的部分多晶硅產品已經可以滿足電子級多晶硅要求，可供 N 型單晶硅片使用，而流化床法生產的顆粒硅產品純度在 6-9N，仍只能滿足太陽能級產品要求，未來是否能夠滿足 N 型硅片的使用仍有待驗證。改良西門子法能夠匹配N型硅片需求，且生產工藝相對成熟，未來仍將是主流生產工藝，根據CPIA預測，2030年改良西門子法的市場占有率仍有望維持在90%以上。

未來改良西門子技術成本仍有較大下降空間，仍將占據行業主流地位。1）投資成本：隨著生產裝備技術進步、單體規模提高和工藝水平提升，改良西門子法多晶硅生產線設備投資成本逐年下降，根據CPIA數據，2021年投產的萬噸級改良西門子法多晶硅生產線設備投資成本在10.3億元/萬噸的水平，預計到 2030 年萬噸投資成本可下降至9.5 億元，較2021年下降7.77%； 2）還原電耗：主要包括硅芯預熱、沉積、保溫、結束換氣等工藝過程中的電力消耗，而菜花料的使用、還原爐的大型化和棒數增加能有效降低還原電耗。目前 40 對棒還原爐為行業主流爐型，未來隨著72 對棒等大爐型的投用和穩定生產、單晶廠家對于菜花料的試用、以及氣體配比的不斷優化，還原電耗有望進一步持續下降，根據 CPIA 預測，到2030 年多晶硅生產平均還原電耗有望下降至 42kWh/kg-Si，相較2021 年降低8.70%；3）冷氫化電耗：主要包括物料供應、氫化反應系統、冷凝分離系統和初餾系統的電力消耗。反應催化劑的開發、工藝環節中熱能回收利用率的提高、以及反應效率的提高，都可以有效降低冷氫化電耗水平。根據CPIA預測，2030 年多晶硅生產冷氫化電耗有望下降至4.1kWh/kg-Si 以下，較2021年下降 12.77%； 4）綜合電耗：是指多晶硅產品所耗用的全部電力，包括合成、電解制氫、精餾、還原、尾氣回收和氫化等環節的電力消耗。根據CPIA預測，未來隨著多晶硅企業生產裝備技術提升、系統優化能力提高、以及生產規模增大，2030 年多晶硅生產綜合電耗有望下降至 55kWh/kg-Si，較2021年的節省幅度達到 12.70%。

余熱利用率有望明顯提升，降低多晶硅生產綜合能耗。余熱利用率是回收利用還原工藝中熱量占還原工藝能耗比，2021 年多晶硅還原余熱利用率平均水平為 81%。隨著大爐型的使用以及節能技術的進步，多晶硅還原過程中的余熱利用率有望進一步提升，CPIA 預計2030 年多晶硅生產還原余熱利用率將達到 83%，較 2021 年提升2pct，同時余熱利用率的提升還將進一步降低生產能耗： 1）水耗：多晶硅生產的水耗主要發生于蒸發、清洗等工藝環節，余熱利用率的提升可以有效降低蒸發量，同時疊加精餾塔排出的物料再回收利用降低殘液處理水耗等措施，根據 CPIA 推測，2030 年多晶硅生產水耗有望控制在 0.09t/kg-Si 的水平，較 2021 年下降10%；2）蒸汽耗量：是指生產多晶硅過程中除還原爐余熱利用所產生的蒸汽外的外購蒸汽量。主要用于精餾、冷氫化、尾氣回收等環節。根據CPIA預測，隨著還原余熱利用率的提升、以及提純、精餾系統優化等工藝進步，2030年多晶硅生產蒸汽耗量有望降至 8.8kg/kg- Si，較2021 年的節省空間達到52.17%； 3）綜合能耗：綜合天然氣、煤炭、電力、蒸汽、水等能耗來看，生產技術的進步和能源的綜合利用將為多晶硅生產打開降本空間，根據CPIA預測，到 2030 年多晶硅生產綜合能耗預計可降至7.6kgce/kg-Si，較2021年降幅達到 20%。

6.重點公司分析

6.1.通威股份

6.1.1.全球多晶硅龍頭，市占率穩居全球第一

通威股份前身四川通威飼料有限公司成立于1992 年，并于2004年3月 2 日在上海證券交易所成功上市。公司起家于飼料加工業的水產飼料領域，高速成長于光伏行業多晶硅業務與電池片業務。同年，通威集團收購永祥樹脂 50%股份，2006 年，永祥樹脂成立永祥硅業，進入多晶硅產業。在新能源主業方面，公司已成為擁有從上游高純晶硅生產、中游高效太陽能電池片生產、到終端光伏電站建設的垂直一體化光伏企業，截至2021年末，公司已形成多晶硅年產能 18 萬噸，市占率位居全球第一。

截至 2022 年 H1，公司控股股東為通威集團，持股43.85%。公司實際控制人為董事長劉漢元先生、管亞梅女士，分別持有通威集團80%、20%股份。涉及光伏行業的全資子公司分別是四川永祥、通威太陽能（合肥）、通威新能源，其中四川永祥負責多晶硅及化工業務；通威太陽能（合肥）負責電池及組件業務；通威新能源負責光伏電站業務。

6.1.2.業績維持高速增長，現金流大幅增加

公司營收及歸母凈利潤快速增長，太陽能電池及組件銷量持續增長。2017-2021 年，公司營收增長迅速，CAGR 達24.90%；同期歸母凈利潤CAGR為 42.12%。公司 2021 年實現營業收入 634.91 億元，同比+43.64%，營收高速增長，主要受益于光伏行業高景氣，公司多晶硅及電池片產品銷量穩步上升；2021 年公司歸屬母公司凈利潤 82.08 億元，同比+127.50%，2021年公司電池及組件銷量達到 34.93GW，同比+57.61%。2022 年H1，公司實現營收 603.39 億元，同比+127.16%；實現歸母凈利潤122.24 億元，同比+312.17%，主要系硅料供不應求，公司硅料產品量利齊升，助力業績高增。

公司盈利能力大幅提升，費用管控能力良好。2021 年度，公司整體銷售毛利率 27.68%，同比+10.59pct；凈利率13.77%，同比+5.37pct，主要系受產業鏈供需錯配影響，高純晶硅產品供不應求，市場價格同比上漲，公司高純晶硅業務盈利能力大幅提升。2017-2021 年，公司費用管控能力良好，期間費用率總體持平，由 2017 年的 9.73%小幅增長至2021 年的10.30%。其 中 ， 公 司 2021 年 銷 售 / 管 理 / 研發/ 財務費用率分別為1.45%/4.64%/3.21%/1.00%，分別同比-0.31pct/+0.55pct/+0.86pct/-0.53pct，研發費用的上升主要系報告期內公司成立光伏技術中心，加大光伏技術研發力度，研發人員數量大幅增加所致。2022 年H1，公司銷售毛利率為35.06%，同比+10.82pct；銷售凈利率為 23.59%，同比+11.74pct；公司期間費用率為5.46%，同比-4.14pct，主要系管理費用率大幅下降所致。

公司經營性凈現金流大幅增長。2017-2021 年，公司經營活動產生的現金流量凈額從 29.16 億元增長至 76.18 億元，凈現比從1.43 降低為0.87。2021年，公司經營性活動產生的現金流量凈額為76.18 億元，同比+151.83%。2022年 H1 受行業高景氣度影響，公司經營性活動產生的現金流量凈額為134.36億元，去年同期為 30.80 億元，同比增長336.23%。

6.1.3.產能擴張龍頭地位穩固，長單鎖定保證公司業績

硅料產業鏈戰略地位凸顯，長單鎖定公司業績。2022 年初至今公司與美科硅能源、雙良硅材料、云南宇澤、青海高景、隆基綠能簽訂硅料長單，合計105.94萬噸，鎖單時間持續至2027年，公司2022-2023年產能已經100%被鎖定，當前硅料緊平衡時間超出市場預期，2022 年硅料價格預計維持高位，公司全年硅料業績有望保持亮眼。 公布 2024-2026 年規劃，進一步擴張產能。公司2020 年2月披露2020-2023 年發展規劃，計劃 2023 年實現硅料產能22-29 萬噸、電池片產能 80-100GW。2022 年 4 月公司提出 2024-2026 年規劃，計劃實現硅料產能80-100 萬噸、電池片產能 130-150GW，公司包頭二期5 萬噸、樂山三期12萬噸分別計劃 2022、2023 年投產，2022/2023 年底產能將達到23/35萬噸，穩居行業第一。

6.2.大全能源

6.2.1.高純多晶硅產品領軍者，產能位居行業前列

新疆大全新能源股份有限公司成立于2011 年2 月，由紐交所上市的大全新能源公司在新疆石河子投資建設，后于2021 年在科創板上市。公司主營業務為高純多晶硅的研發、制造與銷售。公司引進行業先進設備和生產工藝，并通過持續的自主創新，實現閉環式運行制備高純多晶硅。目前公司單晶硅片用料占比處于國內先進水平。

截至 2022 年 H1，大全新能源有限公司直接持有公司71.66%的股份，為公司的控股股東，徐廣福、徐翔父子合計持有公司24.37%的股份，為公司的共同實際控制人，徐廣福擔任公司董事長職位，徐翔擔任公司副董事長職位。公司擁有新疆大全投資有限公司、新疆大全國地硅材料科技有限公司、新疆大全綠創環保科技有限公司、內蒙古大全新能源有限公司、內蒙古大全新材料有限公司五家全資子公司。

6.2.2.業績維持高速增長，新增產能持續釋放

公司營收及歸母凈利潤保持增長，多晶硅產能穩健擴張。2017-2021年，公司營收增長迅速，CAGR 達 48.94%；同期歸母凈利潤CAGR為70.90%。公司 2021 年實現營業收入 108.32 億元，同比+132.25%，營收表現亮眼主要得益于多晶硅產品量價齊升，公司 2021 年度多晶硅產量達8.66萬噸，超過預計產量 8.30-8.50 萬噸，較上年度增產12.03%，占全國多晶硅產量的17.75%。 2021 年公司歸屬母公司凈利潤57.24 億元，同比+448.80%。2022年 H1，公司實現營收 163.40 億元，同比+262.16%；實現歸母凈利潤95.25億元，同比+340.81%。2022H1 營收表現亮眼主要得益于光伏下游擴產需求，多晶硅行業保持高景氣度。

公司盈利能力改善，銷售毛利增加。2017-2021 年，公司銷售毛利率伴隨行業周期得到顯著改善，由 2017 年的45.66%大幅增長至2021年的65.65%，凈利率由 2017 年的 30.47%大幅增長至2021 年的52.84%，主要系光伏產業對于上游原材料需求井噴式增長，市場對于多晶硅供求關系失衡致使公司毛利顯著增長。2017-2021 年，公司費用管控能力良好，期間費用率總體呈下降趨勢，由 2017 年的 10.36%下降至2021 年的3.20%。其中，公司 2021 年銷售/管理/研發/財務費用率分別為0.04%/1.35%/0.38%/1.43%，分別同比-0.04pct/-1.46pct/-0.64pct/-2.56pct，公司營業收入的快速增長降低了各項支出占總營業收入的比重。2022 年H1，公司銷售毛利率為70.47%，同比+9.55pct；銷售凈利率為 58.29%，同比+10.40pct；公司期間費用率為0.91%，同比-2.76pct。

公司經營性凈現金流邊際改善。2017-2021 年，公司經營活動產生的現金 流 量 凈 額 分 別 為 4.03/-4.16/-7.58/4.16/26.44 億元，同期凈現比為0.60/-1.03/-3.07/0.40/0.46。2021 年，公司經營性活動產生的現金流量凈額為26.44 億元，同比+535.57%，經營性凈現金流邊際改善，主要系行業高景氣帶動多晶硅實現量價齊升。2022 年 H1，公司經營性活動產生的現金流量凈額為 68.23 億元，去年同期為 15.85 億元，同比巨增330.47%。

6.2.3.產能穩步提升，完善產業布局三輪驅動未來可期

完善產業布局，打造光伏硅+有機硅+半導體硅三輪驅動。公司2021年底與包頭市政府簽約，擬投資 332.5 億元建設“30 萬噸/年高純工業硅項目+20 萬噸/年有機硅項目+20 萬噸/年高純多晶硅項目+2.1 萬噸/年半導體多晶硅項目”，發揮在光伏硅料長期積累的產品品質+成本優勢，加快業務拓展，1）將加快高純多晶硅擴產，鞏固和擴大公司在光伏硅料業務的市場份額；2）向上游垂直一體化延伸將進一步保障公司工業硅原料供應，優化成本控制能力；3）橫向業務拓展有利于優化公司主營業務結構，減小對光伏硅單一主業的過度依賴和行業波動對整體盈利水平的影響，實現產品結構多元化，提升綜合競爭優勢和盈利能力，逐步達成光伏硅、有機硅和半導體硅的三輪驅動。 產能和市場份額穩步提升，強化公司核心競爭力。根據硅業分會數據，2021 年度國內多晶硅產量約 48.8 萬噸，公司對應期間的多晶硅產量為8.66萬噸，占國內多晶硅產量的 17.75%，規模在業內處于第一梯隊。此外，公司依托其持續的研發投入和技術創新，產品質量穩定、各項技術指標達到國際先進水平，單晶硅片用料占比處于國內先進水平。目前公司多晶硅產品產銷情況良好，產品質量享譽全球，隨著未來公司擴產計劃的不斷落地、生產技術的持續革新，公司行業地位有望進一步提升。公司產品生產過程中電力、水等能源，以及硅粉等材料的單位耗用均遠優于中國光伏行業協會統計的行業平均水平，較低的電力消耗和較低的原材料消耗使公司具備一定的成本優勢。

6.3.協鑫科技

6.3.1.全球領先的多晶硅供應商，另辟蹊徑的顆粒硅龍頭

協鑫科技控股有限公司成立于 2006 年，公司總部位于蘇州，在香港、徐州、樂山、包頭、寧夏等地設有子公司和研發中心，2007 年于香港上市。公司自成立以來一直致力于推動太陽能全球的普及應用，經過數年的開拓與發展，已經成為全球最大的光伏材料供應商之一，公司在國內最先研發的改良西門子法（GCL 法）超大規模多晶硅生產工藝榮獲國家專利獎；硅烷流化床法（FBR）技術方面，公司擁有自主知識產權，并榮獲中國、法國光伏原材料領域的首張碳足跡證書，創下國內外最低的硅料碳足跡紀錄。

截至 2022 年 H1，公司實際控制人為協鑫集團有限公司創始人、董事長朱共山先生，朱氏家族信托持有公司 23.59%的股份。公司下設環宇光伏電力控股有限公司、杰泰環球有限公司、Elite Time Global Limited三家全資子公司，以及 SA Equity Holdco S.à r.l.、GHC Investment Management Limited、MIT GCL Investment Limited三家控股子公司。

6.3.2.業績取得高速突破，凈利潤大幅改善

公司營收保持平穩，歸母凈利潤大幅改善，多晶硅銷量持續增長。2017-2021 年，公司營收保持平穩，CAGR 達-1.20%；同期歸母凈利潤CAGR為 32.97%。公司 2021 年實現營業收入 201.65 億元，同比+35.28%，營收保持穩定，主要歸集于光伏行業高景氣，公司多晶硅及電池片產品銷量穩步上升，但公司其他主營業務收入受疫情影響降幅顯著；2021 年公司歸屬母公司凈利潤 45.38 億元，同比+182.01%，2021 年公司多晶硅銷量達59.65億元，同比+57.61%，主要系多晶硅料供不應求，公司多晶硅料產品量利齊升，助力業績高增。2022 年 H1，公司實現營收158.50 億元，同比+75.22%；實現歸母凈利潤 68.81 億元，同比+203.10%。

公司盈利能力有所改善，費用管控能力長期穩定。2021 年度，公司整體銷售毛利率 37.30%，同比+11.98pct；凈利率23.31%，同比+65.38pct，主要系受產業鏈供需錯配影響，多晶硅顆粒料產品供不應求，市場價格同比上漲，公司多晶硅顆粒料業務盈利能力大幅提升。2017-2021 年，公司費用管控能力保持穩定，期間費用率總體持平，由2017 年的22.47%小幅增長至2021 年的 25.18%。其中，公司 2021 年銷售/管理/研發/財務費用率分別為0.49%/10.09%/5.16%/9.44%，分別同比-0.14pct/-2.08pct/+1.61pct/-11.73pct，財務費用的大幅下降主要系報告期內公司產品銷量大幅提升，應付賬款回籠周期較過去五年有所改善。2022 年 H1，公司銷售毛利率為47.86%，同比+6.86pct；銷售凈利率為 42.20%，同比+14.28pct；公司期間費用率為13.57%，同比-13.49pct。

公司經營性凈現金流大幅降低。2017-2021 年，公司經營活動產生的現金流量凈額從 89.55 億元下降至 18.82 億元，凈現比從0.97 降低為0.20。2021年，公司經營性活動產生的現金流量凈額為18.82 億元，同比+18.43%。經營性凈現金流較 5 年前大幅下降的原因在于公司高速擴張多晶硅產能。2021年伴隨著產量落地，經營性凈現金流得到改善。

6.3.3.顆粒硅產品差異化競爭，產能加速迎來放量

顆粒硅產品多項指標數據優秀，摻雜使用比例有望進一步提升。公司的顆粒硅產品在多項關鍵指標上持續不斷突破，金屬雜質方面，公司已可以生產出對標國內電子級標準的產品，總金屬含量可控制在1ppbw以內（量產水平基本控制在 3ppbw 左右）；含碳量方面，公司已可穩定將碳含量控制在 0.3ppma 以內；含粉率方面，通過新型除塵工藝，在無明顯成本增加下，公司已經突破該問題，含粉率由 8mg/g 下降至1mg/g；氫跳問題方面，公司目前通過投料方式、熱場控制、氣流控制、設備大型化、脫氫等工藝調整，已基本解決氫跳問題，未來顆粒硅的摻雜使用比例有望得到進一步提高，公司作為顆粒硅領軍者將同步受益。戰略性布局多個十萬噸顆粒硅基地，模塊化產能穩步投產。公司目前已規劃江蘇徐州、四川樂山、內蒙古包頭及呼和浩特共4 個十萬噸級顆粒硅基地，通過徐州 2 萬噸萬噸模塊的建設和運營管理經驗，模塊化復制快速放量投產，其中，徐州新增 3 萬噸顆粒硅產能于2022 年6 月提前投產：樂山單體 10 萬噸顆粒硅產能于 2022 年 7 月順利投產，預計到2022年底公司名義顆粒硅產能將達到 26 萬噸，2023 年底有望達40 萬噸。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。系統發生錯誤

拓展知識：