国盛证券:硅料行业迎来品质竞争时代,高品质硅料存在结构性短缺VIP专享VIP免费

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证券研究报告 | 业专题研究
2023 08 29
多晶硅料
硅料行业迎来品质竞争时代,高品质硅料存在结构性短缺
多晶硅是光伏产业链最上游环节,壁垒+资金密集,周期性强硅料行业具备高
载能、高技术壁垒、资金密集等特性,属于精细化工领域,具备强周属性,且周
期振幅与光伏整体需求直接相关。因此,要判断硅料行业价格周期,需要严密跟踪
整个光伏行业需求情况和硅料产能供给情况1)供给端看,不论是改良西门子法
还是硅烷流化床法,硅料都是光伏产业链内资金、技术壁垒最高的环节,名义硅料
产能的实际落地情况需要重点跟踪;2)需求端看,光伏行业自平价上网后进入
“需求爆发期”,对硅料原材料的需求上升趋势确定。而在光伏行业进入 N型时代
后,对硅料品质的要求成为了影响整体供需的 X因素。
供需判断一:硅料产能总体过剩情绪浓厚,但实际产出量可能低于预期。光伏装机
情绪高涨,需求刚性不改,我们认为全年光伏装机很有希望超 400GW,经过一系
列边际条件假设后测算得出 2023 整体近 140 万吨的硅料实际需求,略低于全年硅
料供给水平。同时,我们认为虽然硅料产能远大于实际需求,但因高品质 N型多晶
硅有效产出远低于市场预期,从而可能存在 N型硅料产品出现结构性产能错配情
况,N型硅料可能在未来出现供不应求的情况。
供需判断二:行业进入品质竞争时代,N硅料售价优势显著。我们预计 2024
N型电池片正式提升市占率并有望成为主流电池的一年,此后 N型有望逐步成为
电池片行业主流技术。在 N型需求逐步上升的情况下,无法满足 N型电池片/硅片
生产需求的硅料预计将在售价端承压。根据硅业分会数据,P-N 料价差已经突破 12
/kg。因此,我们判断虽然目前下游厂商还没有对 N型料有一个共识的标准,但
是高品质硅料可能还是相对短缺,而无法做到 N型电池需求的硅料将会面临较大价
差压力。
供需判断三:N型硅料生产壁垒高,需重点追踪致密率和金属杂质参数。1)致密
率:即改良西门子法生产出的棒状硅致密料的比例。如何提高气相沉积多晶硅致密
料的比例一直是多晶硅生产企业面临的一个共性问题,也是头部企业的主要壁垒。
N型渗透率逐步提升的当下,下游厂商的 N型硅片生产仍以高品质致密料为主,因
此硅料致密率高的企业将具备售价端优势。2)金属杂质参数:重金属杂质形成的
强复合中心会对电池片的电学性能产生致命的影响,多晶硅自身含有的金属杂质
前看是影响 N型电池片电化学性能的最关键因素,追求纯度更高、金属杂质浓度更
低的多晶硅产出是未来硅料生产企业重点攻坚。
投资建议:综合目前硅料品质、成本表现看,我们认为硅料头部企业在 2024 年硅
料统计端产能大幅过剩的情况下,具备保障自身产能先进性和盈利性的能力。因
此,我们重点推荐有望穿越此轮硅料周期的硅料行业龙头企业:通威股份、协鑫科
技、大全能源、新特能源。
风险提示:光伏新增装机需求不及预期的风险,硅料价格下跌速度超预期的风险,
硅料快速扩产下公司产销率不及预期的风险,供需测算假设失真风险。
增持(维持)
行业走势
作者
分析师 杨润思
执业证书编号:S0680520030005
邮箱:yangrunsi@gszq.com
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重点标的
股票 股票 投资 EPS
(元) P E
代码 名称 评级 2022A 2023E 2024E 2025E 2022A 2023E 2024E 2025E
600438.SH 通威股份 增持 5.71 3.73 2.97 4.28 5.53 8.47 10.64 7.38
688303.SH 大全能源 增持 8.95 2.52 1.42 1.43 4.49 15.96 28.33 28.13
03800.HK 协鑫科技 - 0.21 0.60 0.48 0.48 12.33 2.99 2.56 2.57
01799.HK 新特能源 买入 7.35 4.85 5.21 - 1.91 2.90 2.70 -
资料来源:Wind,其中新特能源为海外组覆盖标的,协鑫科技根据 Wind 一致预期,国盛证券研究所
-32%
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2022-08 2022-12 2023-04 2023-08
其他电源设备 沪深300
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内容目录
一、行业梳理:硅料行业壁垒高+资金密集,周期性强 .............................................................................................. 4
1.1 多晶硅是光伏产业链最上游环节,品质决定其应用范围 ................................................................................. 4
1.1.1 天然丰富、高能量转换效率、稳定性和低毒性使硅料成为光伏产业链的核心原料 ................................... 4
1.1.2 多晶硅品质持续进入上升通道,太阳能级硅料要求逐步上 ................................................................. 4
1.2 行业特性:行业壁垒高,属于高载能、高技术、资金密集产业 ....................................................................... 5
1.3 发展现状:硅料价格触底,率先步入产能周期底部 ........................................................................................ 6
1.3.1 CR4 在成本、品质端占据龙头地位,行业扩产格局稳定 ....................................................................... 6
1.3.2 硅料行业周期性强,周期振幅和光伏整体需求直接相关 ........................................................................ 7
1.3.3 超额利润吸引众多新玩家涌入行业,率先进入产能周期底 ................................................................. 8
二、工艺路线:仍以棒状硅为主,颗粒硅市占率逐步上 .......................................................................................... 9
2.1 改良西门子法棒状 ................................................................................................................................... 9
2.2 硅烷流化床法颗粒 ................................................................................................................................. 10
2.3 工艺对比:各具优势,颗粒硅技术具备成本潜力 ......................................................................................... 11
2.3.1 从技术发展历史来看,改良西门子法更为成熟,为目前主流生产技术 .................................................. 11
2.3.2 经过头部企业的多年探索,硅烷流化床技术取得进步 ......................................................................... 11
2.3.3 从生产工艺和流程上看,硅烷流化床法去除了改良西门子法的精馏、尾气处理、破碎等步骤 ................ 11
三、供需情况:硅料产能总体过剩预期情绪浓厚,但 N型趋势下高品质低成本产品短缺 ............................................ 14
3.1 光伏装机情绪高涨,需求刚性不改 ............................................................................................................. 14
3.1.1 技术路线变革,N型硅料是必然选择 ................................................................................................. 14
3.2 硅料产能远大于实际需求,但高品质多晶硅有效产出过剩幅度不大 .............................................................. 14
3.2.1 现状:硅料总体产能远大于整体需求 ................................................................................................ 14
3.2.2 思考:2023 全年实际产出情况是否过剩? ........................................................................................ 15
3.2.3 进一步思考:高品质 N型硅料可能在大环境仍过剩的情况下仍短缺..................................................... 16
3.3 2024 年供需判断重点在于硅料售价,影响售价关键点是品质 ....................................................................... 18
3.3.12024 硅料产能显著过剩,N型时代下硅料进入品质竞争时 ............................................................... 18
3.3.2 N 型硅料生产核心壁垒一:致密率 .................................................................................................... 19
3.3.3 N 型硅料生产核心壁垒二:金属杂质控制 .......................................................................................... 19
3.4 未来硅料周期判断重点在于生产成本,龙头企业优势显著 ............................................................................ 20
3.4.1 下行周期中成本控制将成为硅料企业盈利的最关键因素 ...................................................................... 20
四、投资建议:建议具备穿越周期能力的硅料企业 .................................................................................................. 21
4.1 品质端看,硅料龙头企业通威股份、协鑫科技、大全能源均具备生产“N型硅料”的能力,目前这四家企业
也是国内品质领先的硅料企业 ................................................................................................................... 21
4.2 成本端看,通威股份、协鑫科技处于行业成本曲线最左侧,在硅料价格进入底部区间后预计仍将维持合理毛
........................................................................................................................................................... 22
五、风险提示 ....................................................................................................................................................... 22
图表目录
图表 1:光伏产业链构成图一览,多晶硅料处于主产业链最上游环节
.......................................................................... 4
图表 2:改良西门子法经破碎处理后生产出的块状硅
................................................................................................. 5
图表 3:硅烷流化床法生产出的颗粒
..................................................................................................................... 5
图表 4:光伏主产业链各环节单 GW 投资对比(含厂房设备),硅料单位投资额最
.................................................... 6
图表 5:硅料 CR4 龙头企业在 2022-2023 末名义产能情况(含预测),单位:万
................................................... 7
图表 62007-2023E 全球年新增光伏装机量趋势(单位:GW
................................................................................ 7
图表 72011.07 2023.08 光伏级硅料价格走势图,单位:美元/kg
......................................................................... 8
图表 82021-2023 年第三轮硅料周期中光伏产业链各环节毛利情况,单位:元/W
..................................................... 9
2023 08 29
P.3 请仔细阅读本报告末页声明
图表 9:第一代西门子法,无法循坏利用重要副产物 SiCl4
....................................................................................... 10
图表 10:第三代改良西门子法,有效完成了 SiCl4 氢化,实现大幅降本
................................................................. 10
图表 11:硅烷流化床法颗粒硅工艺路线图
.............................................................................................................. 10
图表 12:改良西门子法和硅烷流化床法硅料生产原理对比
....................................................................................... 12
图表 13:改良西门子法核心设备:还原炉
.............................................................................................................. 12
图表 14:硅烷流化床法核心设备:流化床反应器
.................................................................................................... 12
图表 15:光伏装机量及装机实际所需硅料测算表
.................................................................................................... 14
图表 162023 年末硅料企业产能统计(预测值,单位:万吨)
............................................................................... 15
图表 17:中国光伏各环节 2018~2022 年产能利用率
............................................................................................... 16
图表 182023 年底 TOPCon 电池产能预计将达到 462.5GW
.................................................................................... 17
图表 192022 年开始 N型电池技术平均转换效率就已具备较大优势
........................................................................ 18
图表 202024 NTOPCon、异质结、XBC 电池市场占比将接近 50%
................................................................. 18
图表 212023.05 至今,N型硅料与单晶致密率价格走
........................................................................................ 18
图表 222023.05 至今,高品质硅料价格优势逐渐明显
........................................................................................... 18
图表 23U型棒状硅珊瑚、疏松料比例较大的情况
................................................................................................. 19
图表 24U型棒状硅致密率控制较好的情况
........................................................................................................... 19
图表 25:电子级多晶硅等级及技术指标
................................................................................................................. 20
图表 262023 年硅料行业成本曲线情况
................................................................................................................ 21
请仔细阅读本报告末页声明证券研究报告行业专题研究2023年08月29日多晶硅料硅料行业迎来品质竞争时代,高品质硅料存在结构性短缺多晶硅是光伏产业链最上游环节,壁垒高+资金密集,周期性强。硅料行业具备高载能、高技术壁垒、资金密集等特性,属于精细化工领域,具备强周期属性,且周期振幅与光伏整体需求直接相关。因此,要判断硅料行业价格周期,需要严密跟踪整个光伏行业需求情况和硅料产能供给情况,1)供给端看,不论是改良西门子法还是硅烷流化床法,硅料都是光伏产业链内资金、技术壁垒最高的环节,名义硅料产能的实际落地情况需要重点跟踪;2)需求端看,光伏行业自平价上网后进入“需求爆发期”,对硅料原材料的需求上升趋势确定。而在光伏行业进入N型时代后,对硅料品质的要求成为了影响整体供需的X因素。供需判断一:硅料产能总体过剩情绪浓厚,但实际产出量可能低于预期。光伏装机情绪高涨,需求刚性不改,我们认为全年光伏装机很有希望超400GW,经过一系列边际条件假设后测算得出2023整体近140万吨的硅料实际需求,略低于全年硅料供给水平。同时,我们认为虽然硅料产能远大于实际需求,但因高品质N型多晶硅有效产出远低于市场预期,从而可能存在N型硅料产品出现结构性产能错配情况,N型硅料可能在未来出现供不应求的情况。供需判断二:行业进入品质竞争时代,N型硅料售价优势显著。我们预计2024年是N型电池片正式提升市占率并有望成为主流电池的一年,此后N型有望逐步成为电池片行业主流技术。在N型需求逐步上升的情况下,无法满足N型电池片/硅片生产需求的硅料预计将在售价端承压。根据硅业分会数据,P-N料价差已经突破12元/kg。因此,我们判断虽然目前下游厂商还没有对N型料有一个共识的标准,但是高品质硅料可能还是相对短缺,而无法做到N型电池需求的硅料将会面临较大价差压力。供需判断三:N型硅料生产壁垒高,需重点追踪致密率和金属杂质参数。1)致密率:即改良西门子法生产出的棒状硅致密料的比例。如何提高气相沉积多晶硅致密料的比例一直是多晶硅生产企业面临的一个共性问题,也是头部企业的主要壁垒。N型渗透率逐步提升的当下,下游厂商的N型硅片生产仍以高品质致密料为主,因此硅料致密率高的企业将具备售价端优势。2)金属杂质参数:重金属杂质形成的强复合中心会对电池片的电学性能产生致命的影响,多晶硅自身含有的金属杂质目前看是影响N型电池片电化学性能的最关键因素,追求纯度更高、金属杂质浓度更低的多晶硅产出是未来硅料生产企业重点攻坚。投资建议:综合目前硅料品质、成本表现看,我们认为硅料头部企业在2024年硅料统计端产能大幅过剩的情况下,具备保障自身产能先进性和盈利性的能力。因此,我们重点推荐有望穿越此轮硅料周期的硅料行业龙头企业:通威股份、协鑫科技、大全能源、新特能源。风险提示:光伏新增装机需求不及预期的风险,硅料价格下跌速度超预期的风险,硅料快速扩产下公司产销率不及预期的风险,供需测算假设失真风险。增持(维持)行业走势作者分析师杨润思执业证书编号:S0680520030005邮箱:yangrunsi@gszq.com相关研究重点标的股票股票投资EPS(元)PE代码名称评级2022A2023E2024E2025E2022A2023E2024E2025E600438.SH通威股份增持5.713.732.974.285.538.4710.647.38688303.SH大全能源增持8.952.521.421.434.4915.9628.3328.1303800.HK协鑫科技-0.210.600.480.4812.332.992.562.5701799.HK新特能源买入7.354.855.21-1.912.902.70-资料来源:Wind,其中新特能源为海外组覆盖标的,协鑫科技根据Wind一致预期,国盛证券研究所-32%-16%0%16%2022-082022-122023-042023-08其他电源设备沪深3002023年08月29日P.2请仔细阅读本报告末页声明内容目录一、行业梳理:硅料行业壁垒高+资金密集,周期性强..............................................................................................41.1多晶硅是光伏产业链最上游环节,品质决定其应用范围.................................................................................41.1.1天然丰富、高能量转换效率、稳定性和低毒性使硅料成为光伏产业链的核心原料...................................41.1.2多晶硅品质持续进入上升通道,太阳能级硅料要求逐步上升.................................................................41.2行业特性:行业壁垒高,属于高载能、高技术、资金密集产业.......................................................................51.3发展现状:硅料价格触底,率先步入产能周期底部........................................................................................61.3.1CR4在成本、品质端占据龙头地位,行业扩产格局稳定.......................................................................61.3.2硅料行业周期性强,周期振幅和光伏整体需求直接相关........................................................................71.3.3超额利润吸引众多新玩家涌入行业,率先进入产能周期底部.................................................................8二、工艺路线:仍以棒状硅为主,颗粒硅市占率逐步上升..........................................................................................92.1改良西门子法棒状硅...................................................................................................................................92.2硅烷流化床法颗粒硅.................................................................................................................................102.3工艺对比:各具优势,颗粒硅技术具备成本潜力.........................................................................................112.3.1从技术发展历史来看,改良西门子法更为成熟,为目前主流生产技术..................................................112.3.2经过头部企业的多年探索,硅烷流化床技术取得进步.........................................................................112.3.3从生产工艺和流程上看,硅烷流化床法去除了改良西门子法的精馏、尾气处理、破碎等步骤................11三、供需情况:硅料产能总体过剩预期情绪浓厚,但N型趋势下高品质低成本产品短缺............................................143.1光伏装机情绪高涨,需求刚性不改.............................................................................................................143.1.1技术路线变革,N型硅料是必然选择.................................................................................................143.2硅料产能远大于实际需求,但高品质多晶硅有效产出过剩幅度不大..............................................................143.2.1现状:硅料总体产能远大于整体需求................................................................................................143.2.2思考:2023全年实际产出情况是否过剩?........................................................................................153.2.3进一步思考:高品质N型硅料可能在大环境仍过剩的情况下仍短缺.....................................................163.32024年供需判断重点在于硅料售价,影响售价关键点是品质.......................................................................183.3.12024硅料产能显著过剩,N型时代下硅料进入品质竞争时代...............................................................183.3.2N型硅料生产核心壁垒一:致密率....................................................................................................193.3.3N型硅料生产核心壁垒二:金属杂质控制..........................................................................................193.4未来硅料周期判断重点在于生产成本,龙头企业优势显著............................................................................203.4.1下行周期中成本控制将成为硅料企业盈利的最关键因素......................................................................20四、投资建议:建议具备穿越周期能力的硅料企业..................................................................................................214.1品质端看,硅料龙头企业通威股份、协鑫科技、大全能源均具备生产“N型硅料”的能力,目前这四家企业也是国内品质领先的硅料企业...................................................................................................................214.2成本端看,通威股份、协鑫科技处于行业成本曲线最左侧,在硅料价格进入底部区间后预计仍将维持合理毛利...........................................................................................................................................................22五、风险提示.......................................................................................................................................................22图表目录图表1:光伏产业链构成图一览,多晶硅料处于主产业链最上游环节..........................................................................4图表2:改良西门子法经破碎处理后生产出的块状硅.................................................................................................5图表3:硅烷流化床法生产出的颗粒硅.....................................................................................................................5图表4:光伏主产业链各环节单GW投资对比(含厂房设备),硅料单位投资额最高....................................................6图表5:硅料CR4龙头企业在2022-2023年末名义产能情况(含预测),单位:万吨...................................................7图表6:2007-2023E全球年新增光伏装机量趋势(单位:GW)................................................................................7图表7:2011.07至2023.08光伏级硅料价格走势图,单位:美元/kg.........................................................................8图表8:2021-2023年第三轮硅料周期中光伏产业链各环节毛利情况,单位:元/W.....................................................92023年08月29日P.3请仔细阅读本报告末页声明图表9:第一代西门子法,无法循坏利用重要副产物SiCl4.......................................................................................10图表10:第三代改良西门子法,有效完成了SiCl4的氢化,实现大幅降本.................................................................10图表11:硅烷流化床法颗粒硅工艺路线图..............................................................................................................10图表12:改良西门子法和硅烷流化床法硅料生产原理对比.......................................................................................12图表13:改良西门子法核心设备:还原炉..............................................................................................................12图表14:硅烷流化床法核心设备:流化床反应器....................................................................................................12图表15:光伏装机量及装机实际所需硅料测算表....................................................................................................14图表16:2023年末硅料企业产能统计(预测值,单位:万吨)...............................................................................15图表17:中国光伏各环节2018~2022年产能利用率...............................................................................................16图表18:2023年底TOPCon电池产能预计将达到462.5GW....................................................................................17图表19:2022年开始N型电池技术平均转换效率就已具备较大优势........................................................................18图表20:2024年N型TOPCon、异质结、XBC电池市场占比将接近50%.................................................................18图表21:2023.05至今,N型硅料与单晶致密率价格走势........................................................................................18图表22:2023.05至今,高品质硅料价格优势逐渐明显...........................................................................................18图表23:U型棒状硅珊瑚、疏松料比例较大的情况.................................................................................................19图表24:U型棒状硅致密率控制较好的情况...........................................................................................................19图表25:电子级多晶硅等级及技术指标.................................................................................................................20图表26:2023年硅料行业成本曲线情况................................................................................................................212023年08月29日P.4请仔细阅读本报告末页声明一、行业梳理:硅料行业壁垒高+资金密集,周期性强1.1多晶硅是光伏产业链最上游环节,品质决定其应用范围1.1.1天然丰富、高能量转换效率、稳定性和低毒性使硅料成为光伏产业链的核心原料多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。随着光伏行业的繁荣,多晶硅被用于全球约90%的光伏装置,约占硅太阳能电池成本的一半,而能在太阳能电池上的广泛应用来自于其1)天然丰富,地表含量高不属于贵金属。2)高能量转换效率、稳定性和低毒性,使多晶硅成为目前主流晶硅路线太阳能电池的重要原料。图表1:光伏产业链构成图一览,多晶硅料处于主产业链最上游环节资料来源:CPIA,国盛证券研究所1.1.2多晶硅品质持续进入上升通道,太阳能级硅料要求逐步上升根据纯度和工业应用,多晶硅可分为3个等级,分别是:1)冶金级硅(MG-Si,纯度99%,业内统称为2N级水平),多用于冶金、机械行业;2)太阳能级硅(SOG-Si,纯度99.9999%,6N级水平),多用于光伏晶硅电池片的制作;3)电子级硅(EG-Si,纯度99.999999%,9N级水平),主要用于半导体芯片制造。为满足光伏产业对多晶硅原材料的强大需求,大力开发太阳能用高纯多晶硅的低成本生产技术成为了全球光伏产业竞争的焦点。在晶硅路线成为光伏主流路线后,产业链在商业化进展中认知到了多晶硅纯度对太阳能电池的能量转换效率有非常重要的影响。随着N型太阳能电池逐步成为主流技术路线的大趋势到来,我们也看到了9N级水平纯度的电子级多晶硅应用于光伏电池制造,品质空间在逐步收窄。2023年08月29日P.5请仔细阅读本报告末页声明1.2行业特性:行业壁垒高,属于高载能、高技术、资金密集产业1)高载能:从整个光伏制造产业链看,生产太阳能电池板的过程中每消耗1度电,全生命周期内将产生30度电。多晶硅环节占比达60%左右,硅料电力成本占比达35%-40%。因此,我们认为多晶硅生产属于行业内“高载能”环节,硅料端的降本增效尝试不断在进行中,各龙头企业在“降耗降本”的路径摸索中均取得了成效,并成功将其转化为行业壁垒的一部分。该壁垒反应到现实,便是在“能耗双控”的背景下,多晶硅生产基地是否能够顺利拿到“能评、环评”路条的问题,而能耗指标也是目前多晶硅料产能落地的关键。例如,建设一条年产2万吨多晶硅生产线,生产线主体设施包括制氢、冷氢化、精馏岐化、粒状硅、后处理/包装,配套建设渣浆处理、废气处理、脱盐水站、空分站、循环水站、冷冻站、给水站、污水处理等公辅设施,项目建设所需一次水、电力、蒸汽由园区供应,能耗覆盖范围极大,获取难度高。我们认为,在此轮硅料产能大扩张的情况下,多晶硅料因其“高载能”的特性,对产能建设地区的电网造成较大负担(假设1个年产10万吨的硅料产能满负荷生产,硅料单位电耗在60kWh/kg,则一年所需电力60亿kWh,而青海省2022年全年城乡居民生活用电量也仅43.69亿kWh),从而导致多晶硅基地能耗指标的获取难度较大,具备相对资源特性和限制条件。2)高技术:多晶硅生产属于精细化工行业,产品品质将直接受工艺路线、设备调整、厂房环境等多个因素影响。虽然整体产能建设已经不存在核心“保密”环节,但因其繁多的工艺点和精细化工生产特性,新进入者很难快速掌握成熟工艺将硅料品质和成本提升至一线水平。因此,从2017-2021年的5年时间内,行业仅一家新进入企业切入硅料环节。行业技术工艺形成了以改良西门子法为主,硅烷流化床法为辅的技术格局。改良西门子法作为摸索多年的成熟工艺,也经历了由热氢化转为冷氢化、9-12对棒还原炉改良为36-48对棒的技术迭代,硅烷流化床法作为新技术,成功降低生产电耗瓶颈并实现了商业化量产。两项技术同步发展,不仅各项生产技术指标得到了大幅提升,成本也实现了大幅下降。图表2:改良西门子法经破碎处理后生产出的块状硅图表3:硅烷流化床法生产出的颗粒硅资料来源:协鑫科技2021年中期业绩报告,国盛证券研究所资料来源:协鑫科技2021年中期业绩报告,国盛证券研究所3)资金密集:光伏主产业链的其他环节符合典型制造业特性,相比之下多晶硅生产具备化工行业特性,“投产周期长、产能弹性小、安全风险大、资金投入大”。对于多晶硅生产企业而言:➢投产周期长:从项目新建到产能投产一般需要12-18个月,远高于下游光伏环节的周期。而随着领先企业在产能建设中逐步积累经验,投产周期也成为了行业“壁垒”之一,头部企业与二线及新进企业产能投放速度或存在较大差异。2023年08月29日P.6请仔细阅读本报告末页声明➢产能弹性小:硅料生产中,只有满负荷生产才能实现生产成本最低,频繁的检修停产不仅会造成成本的提升,也会导致产品质量波动,甚至安全隐患。➢安全风险大:多晶硅生产企业既需要抓好日常的职业安全工作,更重要的是要严密做好工艺过程安全管理。即便是国外某些老牌多晶硅企业,他们的扩产项目近几年也陆续出现安全生产事故同样面临安全生产的挑战。➢资金投入大:虽然多晶硅工艺和装备已经实现国产化,其单位投资成本已由此前万吨100亿元降低至万吨10亿元以下,但是从整个产业链来看,硅料环节仍是光伏制造端资金投入最大的环节。图表4:光伏主产业链各环节单GW投资对比(含厂房设备),硅料单位投资额最高资料来源:北极星太阳能光伏网,国盛证券研究所进入新一轮上升周期后,硅料价格从2020年底的8万元/吨最高于2022年涨到30万元/吨以上,高企的硅料价格拉动了火热的投资热情,新进厂商从不同环节、不同行业纷纷切人多晶硅制造。但根据我们对硅料行业的判断,其行业壁垒体现在载能端具备“降本提质”,在资金端的长周期投入,在技术端降本摸索,在生产端的稳定运行和安全保障。因此,虽然多晶硅产业的新进产能较多,但是从各个方面的行业壁垒考虑,头部企业优势仍然很大。1.3发展现状:硅料价格触底,率先步入产能周期底部1.3.1CR4在成本、品质端占据龙头地位,行业扩产格局稳定由于多晶硅行业壁垒较高,市场参与者数量较少且行业高度集中。全球光伏用多晶硅的生产基本集中于中国,根据新特能源首次公开发行股票并在沪市主板上市申请文件的审核问询函之回复,截至2022年底,国内五家头部企业的多晶硅产能,约占国内多晶硅总产能的85%-90%。从品质、成本这两个重要维度来看,通威股份、协鑫科技、大全能源、新特能源四家与其他二线产能及新玩家差距较大,CR4均在行业内深耕多年,无论是在手资金、成本控制、产品品质等方面均筑起了较高的壁垒。未来,全球光伏用多晶硅供给的大部分仍将来源于我国的头部企业。00.511.522.533.544.5硅料拉晶切片电池组件光伏产业链各环节单GW投资额(单位:亿元)2023年08月29日P.7请仔细阅读本报告末页声明图表5:硅料CR4龙头企业在2022-2023年末名义产能情况(含预测),单位:万吨资料来源:通威股份2022年报,大全能源2022年报,协鑫科技2022年报推介材料,新特能源首次公开发行股票并在沪市主板上市申请文件的审核问询函之回复,国盛证券研究所1.3.2硅料行业周期性强,周期振幅和光伏整体需求直接相关2020-2023年价格经历了完整的周期高点后,超额的利润吸引了众多光伏其他环节企业,具备化工生产基础的企业及其他制造业企业切入硅料生产。深度剖析自2012年中国硅料企业崛起并打破海外成本垄断后的硅料价格走势,判断硅料周期主要受光伏终端需求周期的影响,较长的投产周期和硅料长协机制则加剧了波动幅度,从而造成了各周期振幅不同,需求端从2012年起行业进入“逐步成长期”和“需求爆发期”,两个阶段直接影响了硅料价格。图表6:2007-2023E全球年新增光伏装机量趋势(单位:GW)资料来源:BNEF,PVTech,中国清洁机制发展基金,嘉兴市光伏行业协会,ChinaPower,国盛证券研究所整理2618.510.520384030.530051015202530354045通威股份协鑫科技大全能源新特能源20222023E2023年08月29日P.8请仔细阅读本报告末页声明在全球光伏装机进入不同阶段的情况下,硅料价格也经历了三个主要周期。而装机“逐步成长期”内的两个周期内,硅料价格受需求和出海政策限制并没有表现出显著的周期性,而光伏需求爆发后的从2020年开始的第三轮硅料周期,价格振幅远大于前两轮,主要原因是:1.晶硅路线需求爆发:平价上网时代来临,光伏需求急速上升,以中国为主的全球光伏装机市场项目大规模推进,带来了对原材料端极大的需求。2.产能清退后供给不足:上一轮硅料周期顶点还是在2018年初,此后产业链经历了近3年的调整和产能清退,因此在产业链意识到2021年硅料实际产出额无法满足新增的光伏装机需求后,硅料价格水涨船高,实现了此前两轮周期均未达到过的周期高点。图表7:2011.07至2023.08光伏级硅料价格走势图,单位:美元/kg资料来源:Wind,国家电网报,国盛证券研究所1.3.3超额利润吸引众多新玩家涌入行业,率先进入产能周期底部第三轮硅料周期的爆发使之前产能清退潮中生存下来的龙头企业获得了超额收益,根据Infolink产业链价格数据追踪来看,硅料环节在此轮周期中获得了绝大多数的产业链利润,而这也吸引了大多数新玩家从其他环节甚至其他行业进入多晶硅制造,希望在产业链利润中分一杯羹。根据国际太阳能光伏网统计,计划在2023年底前完成产能投放的厂商就已高达12家,而新玩家的进入也让曾经格局稳定的硅料行业,在此轮下行周期中的格局变化中成为了最大的不确定因素。新进入厂商的品质、成本是否能够达到先进水平,后续产能是否会继续扩产,均成为了产业链需要重点追踪的数据。2023年08月29日P.9请仔细阅读本报告末页声明图表8:2021-2023年第三轮硅料周期中光伏产业链各环节毛利情况,单位:元/W资料来源:Infolink,国盛证券研究所二、工艺路线:仍以棒状硅为主,颗粒硅市占率逐步上升2.1改良西门子法棒状硅1955年德国西门子公司开发了在高温的硅芯上用氢气(H2)还原三氯氢硅(SiHCl3,TCS)的多晶硅沉积技术,即最初的西门子工艺。第一代西门子法中有大量的四氯化硅(SiCl4)、氯化氢(HCl)和氢气(H2)等副产物。经过多年的发展,第三代西门子多晶硅生产工艺已实现四氯化硅(SiCl4,STC)闭路循环生产,即“改良西门子工艺”。改良西门子工艺成熟,是目前生产多晶硅的主流工艺。改良西门子法工艺优势:➢规模化生产:完全闭路的循环工艺,H2、SiHCl3、SiCl4和HCl均循环利用。➢沉积效率高:钟罩式反应器的设计完善使高沉积率得以实现。反应器体积大,硅芯根数多,气流能保证多硅棒均匀迅速生长。➢品质稳定:生产的多晶硅质量较高,在稳定运行、参数配比良好的情况下产品能达到电子级硅料水平(9~11N)。改良西门子法工艺劣势:➢单次转换效率低,副反应多:还原反应中会有大量SiCl4、HCl等副产物产生,需要在后续工艺中进行处理,增加了工艺流程。➢设备要求高:涉及氯硅烷的生产以及在相当高的反应温度下与盐酸的反应,这些化合物除了有毒还具有腐蚀性,对生产设备的要求苛刻,需要合金等特殊材质。➢生产能耗高:棒状硅是在钟罩式反应器中通过加热硅棒表面上沉积来生产的,由于该方法是一种间歇过程,需在反应器夹套中加入水或导热油冷却反应器,带走大量的热。因此,改良西门子法的生产能耗较高,其中主要以电耗为主。2023年08月29日P.10请仔细阅读本报告末页声明图表9:第一代西门子法,无法循坏利用重要副产物SiCl4图表10:第三代改良西门子法,有效完成了SiCl4的氢化,实现大幅降本资料来源:Ofweek,国盛证券研究所资料来源:Ofweek,国盛证券研究所2.2硅烷流化床法颗粒硅硅烷流化床法自研发至今已有50余年历史,是利用硅烷热解并结合流化床技术来生产粒状多晶硅的一种工艺。生产过程中,硅烷与氢气以一定速度从流化床反应器底部通入,将从反应器上部加入的作为沉积载体的高纯硅颗粒(籽晶,直径为0.2~0.6mm)导引至流化状态。在反应器外部加热器的作用下,硅烷在高纯硅颗粒表面发生化学气相沉积反应,使高纯晶种逐渐长大,从流化床底部取出大尺寸的颗粒产品,同时从上部源源不断的补充硅晶种,以此可实现生产的连续化。因此,从工艺角度看,硅烷流化床法颗粒硅主要经过冷氢化、歧化反应(硅烷制备)、流化床反应等3个环节,相比改良西门子法在工艺步骤上更简洁、高效。图表11:硅烷流化床法颗粒硅工艺路线图资料来源:中国粉体网,国盛证券研究所2023年08月29日P.11请仔细阅读本报告末页声明硅烷流化床法工艺优势:➢流程简单耗能更低:整个工艺流程仅3步,追求单次转化效率。流程中所需温度低,因此生产电耗仅为14.8度电/kg。➢成本更低:电耗优势、人工优势、厂房面积等优势带来了单位成本优势,同时因为减少了破碎环节,助力应用端成本降低19%。➢自动化优势:颗粒状硅料具备非常强的流动性,加速应用端智能化升级,并为配合后续CCZ侧加料工艺提供原料匹配。➢碳足迹优势:能耗更低的硅料工艺具备更低的生产端排碳量,在未来碳足迹认证中具备先发优势。硅烷流化床法工艺劣势:➢应用端导入仍需过程:目前主流拉晶厂商仍以棒状硅为原料,而在应用颗粒硅拉晶时需要调整相关生产参数,从而造成潜在的应用风险,如单产率降低及断线率提高等。同时,颗粒硅拉晶应用时会遇到氢跳、挂灰等技术瓶颈,目前行业内已通过改变单晶炉尺寸、改进拉棒方式等途径缓解。➢工艺渗透率存在瓶颈:不论是硅料龙头企业还是2023年底前计划投产的新进企业,选择的工艺基本都是改良西门子法棒状硅,而目前实现大规模商业化量产的颗粒硅企业仍较少。因此,颗粒硅渗透率的提升存在局限性,短期内颗粒硅市占率取代棒状硅成为主流路线的概率不大。2.3工艺对比:各具优势,颗粒硅技术具备成本潜力2.3.1从技术发展历史来看,改良西门子法更为成熟,为目前主流生产技术两种生产技术早在上世纪就已经问世。生产棒状硅的改良西门子法经过多次技术迭代,成为主流的产品,目前国内大部分硅料企业采用改良西门子法作为主要生产技术。2021年棒状硅市占率为95.9%。而颗粒硅由于产品质量等问题常年受到质疑,国内深耕硅烷流化床法研究的头部硅料企业为协鑫科技。2.3.2经过头部企业的多年探索,硅烷流化床技术取得进步杂质方面,如今的颗粒硅总金属杂质含量从最初的40ppbw已经下降到1ppbw,总金属含量≤1ppbw的硅料特级比例已达75%,完全满足棒状硅特技硅料的生产标准。领军企业的试验数据显示,在不影响晶棒少子寿命等主要参数的前提下,颗粒硅已经可以实现100%纯投方式。2.3.3从生产工艺和流程上看,硅烷流化床法去除了改良西门子法的精馏、尾气处理、破碎等步骤硅烷流化床法生产主要经过冷氢化、歧化反应(硅烷制备)、流化床反应等3个环节,改良西门子法主要经过冷氢化、精馏、还原炉氢化、破碎包装等4个环节。冷氢气化部分,两种工艺差异不大,都是将工业硅氯氢化为SiHCl3的工艺,主要的区别还是在后端的精馏+还原炉体系和歧化+流化床体系,工艺上改良西门子法各环节已进化到几乎极致水平,而硅烷流化床法仍存在进一步优化空间。2023年08月29日P.12请仔细阅读本报告末页声明图表12:改良西门子法和硅烷流化床法硅料生产原理对比资料来源:协鑫科技2022年中期业绩报告,国盛证券研究所分拆看各工艺环节后,我们认为颗粒硅主要优势在于成本,而棒状硅因多年的工艺knowhow积累,品质端数据依然优异。(1)主要反应物的制备:硅烷比三氯氢硅更易分离,不需要复杂的精馏系统便可得到纯净反应物。二者的冷氢化环节相差不大,冷氢化环节之后,改良西门子法需要经过多次精馏才能够得到纯净的三氯氢硅,这主要是因为三氯氢硅的沸点是31.8℃,在生产过程中有大量杂质掺杂其中,想要得到纯净的三氯氢硅需要比较庞大的精馏系统。硅烷流化床法的硅烷制备则可以通过歧化反应直接得到纯净的硅烷,这主要是因为硅烷的沸点是-112℃,其他反应产物很容易与其分离。(2)核心反应环节:硅烷流化床法能耗更低,改良西门子法热能回收技术应用中。改良西门子法是在还原炉里,加热硅芯,还原三氯氢硅,最后让高纯度的硅沉积在硅芯上,其反应温度高达1100℃左右,由于是高温反应带来的气相沉积效应,因此可以在还原环节进行相应的热能回收从而降低部分能耗。而硅烷流化床是在流化床反应器里从上面加入晶种,还原硅烷,最后让高纯度的硅附着在晶种上,长到一定大小后,就从下方的出口流出,其发生反应的温度在600℃左右,能耗远低于改良西门子法。图表13:改良西门子法核心设备:还原炉图表14:硅烷流化床法核心设备:流化床反应器资料来源:OFweek、国盛证券研究所资料来源:OFweek、国盛证券研究所2023年08月29日P.13请仔细阅读本报告末页声明(3)反应后环节:硅烷流化床法不需要人工破碎即可包装。西门子法生产出的硅棒大约有3米多长,在还原炉中取出之后,需要破碎成块状硅才能够销售,在这个过程中不仅容易引入杂质,而且还提高了人工成本。而硅烷流化床法生产出的颗粒硅本身就是具备投入硅片制造生产的良好形态,无需人工破碎即可洁净包装。根据协鑫科技公司公告,相较棒状硅,颗粒硅生产所需人力能够下降60%。(4)尾气回收处理:硅烷流化床法反应转化率超过90%,无需进行尾气回收处理。改良西门子法反应的转化率约为10%-20%,反应后剩下80%以上还是原材料,需要进行尾气处理并循环使用,因此尾气回收处理也是改良西门子法的重要环节。(5)反应连续性:硅烷流化床法反应连续性高,能够提高生产效率。流化床中,颗粒硅生长到一定大小后,就从下方的出口流出,不影响后续的反应。而改良西门子法为批次生产,一次反应完成后,需要进行拆、装炉。从金刚线切割技术对硅片环节市场格局的颠覆上就能够看出,光伏产业链中,在产品满足下游生产要求的前提下,谁抓住“成本”,谁就是市场之王,这一结论放到未来也不会变。但未来不同的是,除了“成本”以外,在全球越来越重视气候问题和碳排放的背景下,“环保”成为另一个核心主题。因此,我们认为颗粒硅兼具成本低与环保友好两大特性,未来发展潜力巨大。2023年08月29日P.14请仔细阅读本报告末页声明三、供需情况:硅料产能总体过剩预期情绪浓厚,但N型趋势下高品质低成本产品短缺3.1光伏装机情绪高涨,需求刚性不改梳理全球光伏发展历史,我们可以将全球光伏发展历程总结为2007-2012的“政策补贴期”,2013-2018的“逐步成长期”与2019至今平价上网实现后的“需求爆发期”三个阶段。根据BNEF最新预测数据,2023年全球光伏新增装机量中观数据将超350GW。而根据今年中国地面电站项目加速启动、欧洲光伏需求维持高景气状态、美国IRA细则落地进一步刺激光伏电站项目落地等全球市场多点开花的态势判断,我们认为2023年光伏市场将会比更乐观,我们认为全年光伏装机将较BNEF中观预测的350GW上仍存在15%的上调空间,很有希望超400GW。而随着光伏装机加速带来的电网消纳等问题、后续国内光伏发展增速将放缓。因此,总体维持对光伏行业需求端的看好情绪,我们假设2023全年光伏装机400GW,此后以25%的CAGR增速的情况下,以1:1.26的装机容配比,2023/2024/2025分别按单瓦2.5/2.4/2.3g的硅耗,10%的光伏产业链周转库存进行模拟测算,得出2023整体近140万吨的硅料实际需求。图表15:光伏装机量及装机实际所需硅料测算表测算项目(单位)2020202120222023E2024E2025E新增装机(GW)145182249400480576容配比1.31.31.31.261.261.26所需硅片(GW)188.5236.6323.7504604.8725.76硅耗(g/w)2.82.72.52.52.42.3装机名义所需硅料预计(万吨)536481126145167产业链周转库存10%10%10%10%10%10%装机实际所需硅料预计(万吨)587089139160184资料来源:BNEF,PVTech,国盛证券研究所3.1.1技术路线变革,N型硅料是必然选择光伏行业目前正在经历从P型Perc电池向N型电池过度的技术变革时代,更高转换效率的N型电池产品,尤其是TOPCon技术路线,对硅片、硅料的品质提出了更高的要求。复盘Perc电池在其市占率迅速提升阶段时,电池厂商在摸索对P型单晶电池/硅片的生产中,会尽量选用优质的硅料产品,控制这个原材料端的“变量”以排查出影响效率、良率的工艺步骤。同理,2023年开始N型电池快速量产,在TOPCon/HJT/XBC各路线工艺还未完全成熟的情况下,电池厂会倾向用硅料品质最好的“N型硅料”作为其控制原材料变量的手段。因此,我们认为未来三年都会是N型电池片快速提升市占率的阶段,高品质N型硅料将成为中短期内电池/硅片厂商的必然选择。3.2硅料产能远大于实际需求,但高品质多晶硅有效产出过剩幅度不大3.2.1现状:硅料总体产能远大于整体需求由于硅料投产具有较长的产能投放周期及爬坡期,因此进入2023年下半年后,我们已经可以根据公开市场信息对全年硅料产能产量做一个大致的判断。在统计了通威股份、协鑫科技、大全能源、新特能源、东方希望、亚洲硅业等9家老硅料企业及青海丽豪、2023年08月29日P.15请仔细阅读本报告末页声明江苏润阳等6家预计将于2023年底前投产的硅料新玩家的产能后,国内全年名义产能达到了216.5万吨,计算海外产能后预计超230万吨,远高于上文我们预计的2023年实际硅料需求。因此,从2022年开始,虽然当时硅料价格仍在持续上涨,但是市场普遍认为硅料产能将从2023年后供需逆转,对硅料整体走势持悲观态度。图表16:2023年末硅料企业产能统计(预测值,单位:万吨)地区硅料企业是否新进厂商2023年末产能(万吨)国内通威股份否38国内协鑫科技否40国内大全能源否30.5国内新特能源否30国内二线厂商产能合计否42.5国内青海丽豪是15国内江苏润阳是5国内其余新进产能是25国内合计226海外Wacker否8海外OCI否4海外REC否1.8海外Hemlock否1.8全球总计241.6资料来源:立鼎产业研究网,北极星太阳能光伏网,新浪财经,CBC金属网,国际太阳能光伏网,北极星电力网,宁夏广电新闻中心,内蒙古太阳能行业协会,同花顺,西宁市生态环境局,中国电力网,青海日报,数字能源网,各公司公告,国盛证券研究所3.2.2思考:2023全年实际产出情况是否过剩?虽然全年产能已超240万吨,但如上文所述,硅料行业是壁垒较高的精细化工行业,新投产能需要一般需要3-6个月进行产能爬坡,爬坡过程中产出的硅料品质有很大概率也是品质无法达标的等外品。因此,对实际产出,或者说能够进入光伏供应链体系中的多晶硅生产量的计算,是我们判断全年硅料是否过剩的重要依据。2023年08月29日P.16请仔细阅读本报告末页声明图表17:中国光伏各环节2018~2022年产能利用率资料来源:CPIA,财经十一人,国盛证券研究所根据CPIA数据显示,硅料产能利用率一般在70-85%之间,而我们判断2023年产能大概率无法达到70%,因为:1)有6家企业是新进产能,多数产能年底前无法稳定运行正常出货;2)2023年预计仍存在限电影响,将会影响部分满产运行的硅料厂产出;3)年内硅料价格下行速度较快,部分新投产能适当性放慢了投产节奏,以待价格略有回升后再开启产能。因此,我们假设海外产能以正常75%的产能利用率出货,国内产能利用率65%的情况下,全年硅料有效供给量在158万吨。对比此前测算的2023年全年装机需求139万吨的硅料需求,158万吨的实际硅料产量并没有市场预期的那么过剩,在计算“等外品及废料”等无法进入产业链的硅料比例后,我们认为硅料环节过剩程度是行业完全可以接受的。目前硅料价格已回落至部分厂商成本线上下,库存情况良好。因此基于上述假设,我们判断2023年硅料过剩情况并没有市场预期的那么悲观。3.2.3进一步思考:高品质N型硅料可能在大环境仍过剩的情况下仍短缺在此前的现状分析和思考中,为便于计算,我们的假设都是“生产出的硅料均可以应用至组件生产中”。然而正如上文中提到的,N型时代下电池片厂商在现阶段对硅料品质要求逐步提升,高品质“N型硅料”可以应用于P型和N型的电池片生产,但品质较低的致密料及珊瑚疏松料则不一定能进入电池片/硅片厂商的供应链系统中。即使可能部分拉晶工艺水平较高的硅片厂商可以应用品质较低的硅料进行N型硅片生产,但是大部分厂商在目前工艺尚未成熟阶段,仍更青睐品质更好的高品质N型硅料。因此,在此大趋势下我们认为会出现两种情况:1)高品质N型硅料进入结构性短缺,无法生产高品质硅料的产能产品竞争力将持续下行,并最将被淘汰清退。2)硅料售价按品质区分出现价差,且随着N型电池产能逐步落地,价差将拉开。2023年08月29日P.17请仔细阅读本报告末页声明图表18:2023年底TOPCon电池产能预计将达到462.5GW资料来源:SMM,国盛证券研究所根据SMM统计的数据,2023年底N型TOPCon产能乐观预计下将超460GW,而存量的Perc产能预计明年开始将出现小尺寸产能清退、大尺寸老产线逐步减值计提。因此,我们合理预计明年Perc电池有效产能将小于300GW,与TOPCon产能形成4:6的比例,这也意味着在不计算N型HJT和XBC路线的产能情况下,2024年高品质N型硅料需求有望达到全市场硅料供应链的60%,这对硅料企业在品质控制上是一大挑战。明年硅料的实际供给格局中,有相当一部分的增量产能都是新进产能,产能投建和产量/成本爬坡是第一需要攻坚的难关,而品质爬坡则更是需要经历一段时间的磨合才能达到的。基于上述情况,我们合理假设2023年末产能中:1)国内一线CR4厂商和海外厂商具备60%的N型产能输出能力;2)二线厂商具备40%的N型产能输出能力;3)新进厂商具备20%的N型产能输出能力。在此假设下,2023年末全球的241.6万吨产能中,仅118万吨产能具备N型生产能力,占总产能比例49%,无法达到N型60%的产能结构需求。因此,虽然从产能总量上看,2023年下半年开始将进入全面的硅料过剩状态。但是其中,仅有不到50%的产能具备生产N型硅料的能力。另外,从产能到产量的过程中,还会遭遇:1)经历电力供给不足导致的限电问题造成的产能无法稳定满产运行;2)生产过程中潜在的安全问题造成的产能被迫停工检修;3)产能扩张速度过快导致的操作工/熟练工短缺问题造成的产能无法按既定设计运行。上述问题并非凭空想象,而是曾经和目前都发生过的现实问题。因此,我们判断,在50%不到的N型硅料产能下有效的N型硅料产出将会更少,高品质N型硅料有望成为未来光伏产业链供给的“软瓶颈”,从而导致在硅料总产能过剩的情况下,高品质N型硅料存在出现结构性紧缺情况的概率。2023年08月29日P.18请仔细阅读本报告末页声明3.32024年供需判断重点在于硅料售价,影响售价关键点是品质3.3.12024硅料产能显著过剩,N型时代下硅料进入品质竞争时代进入2024年后,从数据上看过剩情况将加剧,已公布的可见产能可能远超乐观预期下明年装机所需的硅料产出。因此,2024年若各家硅料厂商都按规划产能进行产能建设、投料、稳定运行,硅料供给是数据端过剩的。但2024年N型时代正式提升市占率的一年,如果说2023年是N型量产元年,那么2024年在N型电池片产能逐步落地的情况下,有望成为主流电池路线。根据CPIA最新统计,N型电池量产转换效率目前已实现了24%-25%,形成了对Perc电池1.3pct左右的效率优势,并将在近两年实现超2pct的效率领先。因此,预计以TOPCon及HJT为主的N型电池路线将逐步提升其市场渗透率,成为未来主流的光伏电池技术路线。而N型电池路线中的主流路线TOPCon电池对硅料要求高于Perc单晶电池要求。因此,在硅料产能整体过剩的2024年,我们认为硅料有效产能的概念发生了变化,“能稳定批量供应N型电池”的硅料基地才是有效的硅料产能。图表19:2022年开始N型电池技术平均转换效率就已具备较大优势图表20:2024年N型TOPCon、异质结、XBC电池市场占比将接近50%资料来源:CPIA,国盛证券研究所资料来源:CPIA,国盛证券研究所2023年5月后,许多硅料新产能投放/爬坡,硅料价格进入下行通道。但由于许多产能爬坡过程中产出的硅料品质不稳定,叠加稳定生产的产能因限电及人员短缺等因素影响,市场上流通的硅料品质参差不齐。根据硅业分会数据,P-N料价差已经突破12元/kg。因此,我们判断在2024年硅料产能远超需求的阶段,虽然目前下游厂商还没有对N型料有一个共识的标准,但是高品质硅料可能还是相对短缺,而无法做到N型电池需求的硅料将会面临较大价差压力。图表21:2023.05至今,N型硅料与单晶致密率价格走势图表22:2023.05至今,高品质硅料价格优势逐渐明显资料来源:硅业分会,国盛证券研究所资料来源:硅业分会,国盛证券研究所21.1%21.3%23.2%23.3%23.4%23.5%23.6%23.7%24.5%24.9%25.2%25.4%25.7%26.0%24.6%25.0%25.4%25.7%25.9%26.1%20%21%22%23%24%25%26%27%202220232024202520272030P型多晶PercP型单晶PercN型TOPConN型异质结72.470.480.583.260801001201401602023/5/102023/5/312023/6/212023/7/122023/8/2单晶硅致密料(元/kg)N型料(元/kg)7.87.07.49.38.08.17.58.08.58.88.610.610.212.8678910111213142023/5/102023/5/312023/6/212023/7/122023/8/2P-N型料价差(元/kg)P-N型料价差(元/kg)2023年08月29日P.19请仔细阅读本报告末页声明3.3.2N型硅料生产核心壁垒一:致密率目前,国内采用改良西门子法生产多晶硅还原工艺主要以大型还原炉为主,大型还原炉具有产量高,能耗低的优势,但大型还原炉内热场较小型还原炉更加复杂和难以控制,生产出来的多晶硅产品表观质量以菜花料珊瑚料仍占据一定比例,而目前下游N型硅片普遍还是使用致密料较多,以致密料为主的N型硅料的价格也要高于其它两种料。因此,提高气相沉积多晶硅致密料的比例,是多晶硅生产企业面临的一个共性问题,也是头部企业的主要壁垒。影响硅料生产致密率的方面,主要体现在:1)温度控制。还原炉运行前期,炉内热场相对简单,不会发生雾化。为使硅棒尽快有一个较大的沉积表面积,加快沉积速率,通常会将温度控制偏高,使硅棒生长较快。后期为防止雾化,温度控制降低,沉积速度减慢,前后温差的变化导致硅棒内部形成空洞、裂纹,从而降低致密料的比例。因此,控制好整个沉积周期的温度均匀性,以及对硅棒实际温度进行有效预估是控制温度温度的关键knowhow。2)进料气体分布以及操作得当性。进料喷嘴的作用是将混合物料均匀的喷至炉内硅棒表面,利用硅棒提供的热量快速升温达到反应温度,在硅棒表面发生反应生成多晶硅。通过增加喷嘴高度、减少喷嘴数量,减小喷嘴直径,将更多的低温混合物料送至硅棒中上部,从而均衡热场,提升致密率。3)混合物料配比。在化学气相沉积反应控制过程中,混合物料配比对还原反应影响较大。配比的大小直接关乎沉积质量和沉积速率。在炉内温度要保持均匀的前提下,切忌配比大幅快速调整,影响炉内温度场、气场分布,最终影响沉积质量。因此,氢气和三氯氢硅的摩尔比控制成为了提升致密率的关键点。对于硅烷流化床法生产的颗粒硅而言,不存在致密率的担忧。相对而言,只需要对其粉尘的比率进行控制即可。图表23:U型棒状硅珊瑚、疏松料比例较大的情况图表24:U型棒状硅致密率控制较好的情况资料来源:《影响化学气相沉积多晶硅致密料比例的因素-王世松》.国盛证券研究所资料来源:《影响化学气相沉积多晶硅致密料比例的因素-王世松》,国盛证券研究所3.3.3N型硅料生产核心壁垒二:金属杂质控制重金属杂质形成的强复合中心会对电池片的电学性能产生致命的影响,多晶硅自身含有的金属杂质不可忽视。随着检测方法的研制与改进,作为唯一一项不用区熔拉晶而可以直接检测的内在评判指标,多晶硅的体金属和表金属杂质含量几乎成为各个使用方的关注焦点。➢体金属:多晶硅生长原料是多晶硅体金属杂质的最主要来源,因为氢气中引入金属杂质的机率并不高,并且其检测成本过于昂贵,一般不作为监测对象,其最主要的来源是原料三氯氢硅,从纯理论上推算,原料三氯氢硅与多晶硅体金属含量2023年08月29日P.20请仔细阅读本报告末页声明存在对应关系。➢表金属:表金属的引入主要来自多晶硅棒的破碎、包装过程以及环境等,而碱金属更是在自然界和人体中广泛存在,其只能通过良好的过程控制去改善,不能完全避免。取样过程本身也是一个二次污染的过程,表金属分布的均匀性和取样的代表性也难以量化的控制。目前,随着各大厂商对硅料品质提升的多年摸索,叠加更高转换效率的电池工艺对硅料品质要求逐步提高,龙头硅料厂纷纷表示目前其生产的硅料金属杂质已达到电子级。而根据《中华人民共和国电子级多晶硅国家标准GB/T12963-2022》,电子1/2/3级品的6种金属的体金属杂质含量均需小于0.3/0.5/2.0ppbw,而表金属杂质含量则均需小于0.5/1.0/7.0ppbw,从纯度上看是非常高的,因为ppbw这个单位代表了“十亿分之一”的精度,这也是多晶硅行业属于精细化工的最关键原因。控制金属杂质已成为行业核心壁垒程序,未来硅料纯度要求持续提升,具备高品质低金属的先进产能优势将进一步放大。图表25:电子级多晶硅等级及技术指标资料来源:《中华人民共和国电子级多晶硅国家标准GB/T12963-2022》,国盛证券研究所3.4未来硅料周期判断重点在于生产成本,龙头企业优势显著3.4.1下行周期中成本控制将成为硅料企业盈利的最关键因素硅料行业品质是基础,成本是核心:品质直接影响产品售价,决定了下行周期中产品的竞争力。成本直接影响产能是否属于先进产能,决定了硅料企业在产能过剩的2024年能否保障其生产基地盈利。如果硅料价格跌至其全成本线,则该硅料企业净利润为负,硅料生产仅能保障其对冲折旧、费用成本。如果硅料价格跌至其生产成本(部分企业计算单位成本)线,则该硅料企业毛利润为负,未投产产能会考虑是否无限期延后启动产能。如果硅料价格跌至其现金成本线,此时该硅料企业将承受非常大的损失,将被动关停产能,甚至于被动出现产能清退现象。2023年08月29日P.21请仔细阅读本报告末页声明图表26:2023年硅料行业成本曲线情况资料来源:BNEF,国盛证券研究所四、投资建议:建议具备穿越周期能力的硅料企业综合目前品质、成本表现看,我们认为硅料头部企业在2024年硅料统计端产能大幅过剩的情况下,具备保障自身产能先进性和盈利性的能力。因此,我们重点推荐四家硅料行业龙头企业:通威股份、协鑫科技、大全能源、新特能源。4.1品质端看,硅料龙头企业通威股份、协鑫科技、大全能源均具备生产“N型硅料”的能力,目前这四家企业也是国内品质领先的硅料企业➢通威股份:硅料产品质量受下游拉晶客户广泛认可,单晶率持续稳定在99%以上,实现对下游主要N型料客户的长期稳定供货,2023年全年N型料供货量同比大幅增长。➢协鑫科技:颗粒硅正在进行N型硅片的导入验证阶段,但从N型硅片最重要的参数金属杂质看,2023Q1末,75%的颗粒硅产品已实现了总金属杂质小于1ppbw,96%的颗粒硅产品已实现了总金属杂质小于3ppbw。预计N型导入完成后,颗粒硅也将成为未来N型硅料的重要成员。➢大全能源:公司99%以上的产品能满足下游单晶硅片需求,99%以上的产品超过光伏一级达到电子三级标准以上;90%以上的产品在电子一级标准以上。公司内蒙产线可100%生产N型料,新疆产线在不做技术改造的前提下,N型料产量可达60%-70%。➢新特能源:2023年上半年,公司电子1级多晶硅占比较上年提升约24个百分点,少子寿命提升49%,体、表金属含量分别下降56%及61%。2023年08月29日P.22请仔细阅读本报告末页声明4.2成本端看,通威股份、协鑫科技处于行业成本曲线最左侧,在硅料价格进入底部区间后预计仍将维持合理毛利➢通威股份:改良西门子法技术成本创新先驱,2022年公司新一代永祥法在单位硅耗、综合电耗、蒸汽消耗分别同比下降2.7%、10.7%、72%,将改良西门子法的能耗回收发挥到了极致。目前成本数据行业领先,后续二十万吨级的产能将进一步发挥规模化优势,成本有望进一步降低。➢协鑫科技:颗粒硅生产在投资费用、工厂占地、人力、水耗、氢耗以及硅料生产过程中最重要的电力消耗均较棒状硅平均水平实现了较大突破。单位电耗由63kWh/kg下降至13.8kWh/kg,实现了80%左右的大幅降耗,成本数据随着乐山、包头、呼和浩特三个产能逐步满产而达到最佳,是在成本端最具潜力的差异化硅料产品。五、风险提示光伏新增装机需求不及预期的风险。全球光伏新增装机影响因素众多,不仅受到上游原材料价格的影响,各国能源相关政策、其他能源价格波动都可能会对光伏装机需求产生影响。我们预计2022-2024年全球光伏新增装机量高速增长,倘若实际装机需求不及预期,可能一定程度影响硅料企业销售收入。硅料价格下跌速度超预期的风险。明年和后年随着硅料产能逐步释放,价格将逐渐趋于合理。倘若其价格下跌速度超过我们预期,则会一定程度影响硅料公司销售收入和盈利能力。硅料快速扩产下公司产销率不及预期的风险。基于明后年硅料市场供过于求、各硅料公司产能大规模释放的预期,倘若硅料扩产速度快于预期,可能会影响规划行业整体营业收入。测算假设失真风险。报告中硅料供需判断是基于多项假设的基础上,假设存在失真风险。2023年08月29日P.23请仔细阅读本报告末页声明免责声明国盛证券有限责任公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。本报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。本报告的信息均来源于本公司认为可信的公开资料,但本公司及其研究人员对该等信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的资料、意见及预测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,可能会随时调整。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息及资料保持在最新状态,对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本公司力求报告内容客观、公正,但本报告所载的资料、工具、意见、信息及推测只提供给客户作参考之用,不构成任何投资、法律、会计或税务的最终操作建议,本公司不就报告中的内容对最终操作建议做出任何担保。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。投资者应当充分考虑自身特定状况,并完整理解和使用本报告内容,不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。投资者应注意,在法律许可的情况下,本公司及其本公司的关联机构可能会持有本报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易,也可能为这些公司正在提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。本报告版权归“国盛证券有限责任公司”所有。未经事先本公司书面授权,任何机构或个人不得对本报告进行任何形式的发布、复制。任何机构或个人如引用、刊发本报告,需注明出处为“国盛证券研究所”,且不得对本报告进行有悖原意的删节或修改。分析师声明本报告署名分析师在此声明:我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,本报告所表述的任何观点均精准地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法,结论不受任何第三方的授意或影响。我们所得报酬的任何部分无论是在过去、现在及将来均不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。投资评级说明投资建议的评级标准评级说明评级标准为报告发布日后的6个月内公司股价(或行业指数)相对同期基准指数的相对市场表现。其中A股市场以沪深300指数为基准;新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以摩根士丹利中国指数为基准,美股市场以标普500指数或纳斯达克综合指数为基准。股票评级买入相对同期基准指数涨幅在15%以上增持相对同期基准指数涨幅在5%~15%之间持有相对同期基准指数涨幅在-5%~+5%之间减持相对同期基准指数跌幅在5%以上行业评级增持相对同期基准指数涨幅在10%以上中性相对同期基准指数涨幅在-10%~+10%之间减持相对同期基准指数跌幅在10%以上国盛证券研究所北京上海地址:北京市东城区永定门西滨河路8号院7楼中海地产广场东塔7层邮编:100077邮箱:gsresearch@gszq.com地址:上海市浦明路868号保利One561号楼10层邮编:200120电话:021-38124100邮箱:gsresearch@gszq.com南昌深圳地址:南昌市红谷滩新区凤凰中大道1115号北京银行大厦邮编:330038传真:0791-86281485邮箱:gsresearch@gszq.com地址:深圳市福田区福华三路100号鼎和大厦24楼邮编:518033邮箱:gsresearch@gszq.com

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