基础化工行业深度研究：光伏需求驱动，三氯氢硅开启景气周期

行业观点 三氯氢硅的核心下游是多晶硅，为其生产中的必备原料。三氯氢硅位于硅基材料产业链中游，通过金属硅粉和氯化氢反应合成，主要用于制造多晶硅和硅烷偶联剂。从多晶硅的生产工艺来看，改良西门子法技术成熟且具备规模优势，预计在未来很长一段时间内仍会是主流工艺，三氯氢硅作为反应过程中不可或缺的原料，对保障多晶硅企业的顺利扩张和投产具备重要意义。 碳中和背景下国内多晶硅企业快速扩张，光伏级三氯氢硅需求迎来爆发期。 目前国内已公告的多晶硅新增产能总规划超过300万吨，预计2022-2024年我国多晶硅产能可达到72、125、175万吨，假设多晶硅供需平衡，测算出2022-2024年对光伏级三氯氢硅的需求量分别为14.9、21.6、23.8万吨，除掉自供部分行业需要外采的三氯氢硅分别为9.7、15.7、16.8万吨，3年复合增速为29%。考虑到新投产的多晶硅企业对三氯氢硅外购需求量更多，根据多晶硅的投产节奏，我们认为今年下半年到明年年初光伏级三氯氢硅的供应会愈发紧张。 光伏级三氯氢硅有效供应增量有限，行业供需持续紧张。2021年我国共有55.1万吨三氯氢硅产能，全年产能利用率为62.8%，生产企业大多将其作为中间产品进行下一步加工，目前可外售光伏级三氯氢硅的企业共4家，合计可用于生产光伏级产品的产能为19万吨。虽然今年有17.5万吨新增光伏级产能将投放，但除掉自用生产部分可外售的供应增量有限，预计2022-2024年光伏级产品外售量分别为9.7、15.4、16.7万吨，行业供需缺口分别为0、-0.3、-0.1万吨。 供需错配下行业高景气状态至少可延续到明年，具备光伏级产能的企业将持续受益。复盘三氯氢硅的历史价格，可以发现这一轮涨价的核心驱动力已经从过去的成本支撑正式切换为供需错配，当前普通级和光伏级的产品价格已经分别涨至21000元/吨和27000元/吨。根据当前的产品价格和成本进行测算，单吨三氯氢硅价格每涨1万元，多晶硅的毛利率仅下降0.9%，对多晶硅企业的盈利影响很小，考虑到当前多晶硅行业利润极为丰厚，以及外购光伏级三氯氢硅对新产能顺利投产的必要性，预计下游企业对三氯氢硅涨价的容忍度较高，光伏级产品价格仍有一定的上探空间。目前原料工业硅的价格已经回落至合理区间，后续随着产品价差的继续扩大，具备光伏级三氯氢硅产能的企业盈利能力将继续提升。 投资建议 我们认为光伏级三氯氢硅的供需错配中短期较难缓解，在行业持续高景气的状态下，具备光伏级三氯氢硅产能的企业将充分受益。建议重点关注具备光伏级三氯氢硅产能且可实现外售的三孚股份（现有产能6.5万吨，在建产能5万吨）、宏柏新材（在建产能5万吨）和新安股份（技改后拥有光伏级产能2.5万吨）。 风险提示 多晶硅产能扩张不及预期、硅烷硫化床技术推广加速、硅烷偶联剂消费不及预期、光伏级三氯氢硅供给超预期、原料价格大幅波动 一、下游快速扩张，光伏级三氯氢硅需求同步高增 1.1产业链基础较好，多晶硅为核心下游 三氯氢硅（SiHCl3）是卤硅烷系列化合物中最重要的一种产品，通过金属硅粉和氯化氢反应合成，主要用于制造多晶硅及硅烷偶联剂。其中多晶硅应用领域为太阳能电池、半导体和金属陶瓷等；硅烷偶联剂主要应用于表面处理剂、无机填充塑料、增粘剂、密封剂、特种橡胶粘合促进剂等领域。 多晶硅为三氯氢硅最主要的下游应用领域，2021年消费量占比为32%，硅烷偶联剂消费占比为25%。 图表1：三氯氢硅产业链图 图表2：2021年我国三氯氢硅消费结构 1.2三氯氢硅仍为生产多晶硅的必备原料 改良西门子法为生产多晶硅的主流工艺，技术路线成熟且具备规模优势。 多晶硅的制备方法主要有改良西门子法和硅烷流化床法这两种，目前改良西门子法为全球最成熟、应用最广的方法，自2019年以来全球采用改良西门子法生产的多晶硅产量占比维持一直在98%。这一技术是以氢气为载气，通过三氯氢硅气体在还原炉内的高温硅棒表面发生气相沉积反应生成多晶硅，当前从技术到设备均已全面实现国产化。目前硅烷硫化床法实现工业化生产的企业极少，国内仅有保利协鑫建成了规模化生产装臵。 图表3：2016-2021年全球多晶硅不同生产技术产量预测（万吨） 图表4：多晶硅制备工艺对比 硅烷流化床法虽然具备一定的优势，但在中短期仍难动摇改良西门子法的主流地位。对比两种工艺可以发现硅烷硫化床法的生产流程符合大化工概念，适宜规模化生产，且在装臵运行的连续性和能耗降低方面都具备优势，但由于其生产稳定性和产品纯度等方面仍然存在技术问题，还需要时间去解决和完善当前的工艺。同时考虑到国内仅有保利协鑫一家企业掌握了颗粒硅的工业硅技术，独家的技术壁垒也限制了技术的进一步普及优化，因此我们预计未来很长一段时间内多晶硅生产的主流工艺仍是改良西门子法。 图表5：硅烷法重点需攻克的技术瓶颈 三氯氢硅在多晶硅的生产反应过程中不可或缺。参考大全能源的多晶硅生产流程：公司的生产工艺包含制氢、氯化氢合成、三氯氢硅精馏提纯、还原、产品破碎整理、尾气回收和冷氢化这8个工序，可以看出除了前期的制氢、氯化氢合成和中间的产品破碎整理外其他的生产流程均和三氯氢硅密切相关。此外，三氯氢硅的纯度对产出的多晶硅的品质也有直接影响，因此三氯氢硅在多晶硅生产中的重要性较高。 图表6：高纯多晶硅工艺流程图（改良西门子法） 1.3多晶硅扩产潮已至，带动光伏级三氯氢硅需求高增 碳中和背景下多晶硅领域的消费量极具增长潜力。根据中国光伏行业协会给出的预测数据显示2022-2024年在乐观预测下全球光伏装机量分别为240、275、300GW，保守预测下全球光伏装机量分别为195、220、245GW。考虑到硅片环节我国已经基本实现国产化，国内产量占比在96%以上，多晶硅作为光伏上游的重要原料消费量也会实现同步高速增长，按照中性条件下进行预测，未来3年多晶硅需求端的复合增速为16%，2022-2024年的理论需求量为86、96、105万吨。 图表7：2015-2024E全球光伏新增装机量预测（GW） 图表8：2015-2024E我国多晶硅消费量（万吨） 国内多晶硅厂家投产高峰期来临，对三氯氢硅的需求量预计出现阶段性爆发。在双碳背景下，国内多晶硅企业纷纷抓住机遇快速扩张，目前国内已公告的多晶硅新增产能总规划高达322.3万吨，并且未来3年累计将有125.8万吨产能分批投放。预计2022-2024年我国多晶硅产能可达到72、125、175万吨，能够释放出的产量分别为66、115、156万吨。假设多晶硅供需平衡，预计2022-2024年对光伏级三氯氢硅的需求量分别为14.9、21.6、23.8万吨，3年复合增速为29%。考虑到新投产的多晶硅企业对三氯氢硅单耗需求更高，根据多晶硅的投产节奏，我们认为今年下半年到明年年初光伏级三氯氢硅的供应最为紧张。 图表9：我国多晶硅厂家扩产计划和未来3年产能释放预测（万吨） 图表10：光伏级三氯氢硅需求测算 1.4硅烷偶联剂消费稳步向上，对整体需求增长具备支撑 硅烷偶联剂属于功能性硅烷，产品具备独特的性能与显著的改性效果因而应用领域持续扩大。从我国的功能性硅烷生产结构来看，2021年硅烷偶联剂的产量占比为64%，是最主要的硅烷品种，具备品种多、结构复杂、用量少而效果显著、用途广泛等特点。硅烷偶联剂是有机硅材料的四大门类（硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂）之一，常见的硅烷偶联剂有含硫硅烷、氨基硅烷、乙烯基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。从产品结构来看，硅烷偶联剂是一种同时具有亲水性和疏水性官能团的物质，亲水性官能团可以在无机物表面发生化学反应，疏水性官能团可以与有机物发生化学反应。偶联剂可以通过这种“桥接”作用改善无机物和有机物之间的界面结合力，进一步提升材料的各方面性能。 图表11：2021年我国功能性硅烷生产结构 图表12：2021年全球功能性硅烷消费结构 图表13：2012-2025E国内功能性硅烷消费结构 橡胶和复合材料为主要应用，共同推动硅烷需求稳步增长。从功能性硅烷的消费结构来看，全球及我国最核心的下游消费领域均为橡胶和复合材料，2021年橡胶和复合材料领域在全球的消费量占比分别为34%和19%，国内的消费占比分别为30%和17%。未来随着新能源汽车、复合材料和表面处理等新兴市场需求的逐渐成熟，将驱动整体硅烷市场的消费量持续增长，我们预计未来几年的复合增速在10%左右，2022-2024年的需求量分别为24、28、30万吨。 我国为功能性硅烷的主要产地，供给端能较好满足下游消费的持续增长。 过去十年全球功能性硅烷产业一直稳步增长，全球产能从2010年的35.6万吨扩张至2021年的76.5万吨，整体行业开工率一直维持在60%-70%。 随着有机硅产业链在国内的快速发展成熟，我国也逐渐成为最大的功能性硅烷生产国，2021年中国共有40多家功能性硅烷企业，产能为55.8万吨，占全球产能的73%，全年共生产32.3万吨产品，占全球产量的68%。考虑到国内多家龙头企业未来2年均有产能扩张规划，随着产能的释放预计后续的行业供应能够得到保障。 图表14：2010-2021年全球功能性硅烷生产情况 图表15：我国功能性硅烷产能产量的全球占比 图表16：2010-2021年我国功能性硅烷生产情况 图表17：我国硅烷偶联剂对三氯氢硅的需求预测 硅烷偶联剂产量将同步增长，推动对三氯氢硅的消费量稳步向上。我国硅烷偶联剂产量约占功能性硅烷总产量的60%-70%，产品本身具备优异的性能，已经广泛运用于胶黏剂、涂料和油墨、橡胶、玻璃纤维、电缆、和表面处理等行业，并且应用领域还在在持续扩大。同时考虑到国内多家龙头企业如三孚股份、宏柏新材等均有扩产规划，预计产量将随整体行业实现同步增长，进一步带动对三氯氢硅的需求向上，我们预测2022-2024年该领域对三氯氢硅的消费量分别为10、11、12万吨。 二、光伏级产品供需错配，行业高景气有望延续 2.1光伏级产品标准较高，可供应厂家数量有限 我国三氯氢硅整体产能稳中有降，生产企业大多具备一体化布局。近两年随着部分企业产能关停，我国三氯氢硅产能呈现出小幅回落的态势，2021年我国共有55.1万吨三氯氢硅产能，全年产量为34.6万吨，整体产能利用率达到62.8%，相比过去几年有所回升。从产能的具体分布企业来看，纯外售型的企业数量不多，主要的头部企业均有相应的下游布局，例如：新安股份、晨光新材和宏柏新材的三氯氢硅均以自用生产有机硅深加工产品为主，新疆大全则是自用生产多晶硅。 图表18：我国三氯氢硅产能产量情况（万吨） 图表19：2021年我国三氯氢硅产能分布情况 图表20：国家标准GB/T28654-2018«工业三氯氢硅»相关产品技术要求 光伏级三氯氢硅的品质要求更高，国内外售厂家数量少且可外售光伏级产能有限。从国家标准来看，对用于生产多晶硅和硅烷偶联剂的三氯氢硅技术要求存在明显差异，各项指标都更加严格，这也为光伏级三氯氢硅的生产筑起了一定的壁垒。从产能结构上来看，尽管国内厂家众多但可生产光伏级三氯氢硅的并不多，其中还有部分多晶硅企业产品仅自用不外售，因此当前我国可外售光伏级三氯氢硅的厂家仅有三孚股份、宁夏福泰、河南尚宇和新安股份，合计可用于生产光伏级产品的产能为19万吨。 图表21：当前国内可供应光伏级三氯氢硅的产能情况（万吨） 2.2可外售的产能增量有限，整体供应偏紧 虽然部分企业开始布局和扩产光伏级三氯氢硅，但仍以一体化布局的自用产能居多。根据各家企业的公告显示，目前有规划建设光伏级三氯氢硅产能的仅有三孚股份、宏柏新材和东方希望三家企业，其中三孚股份的5万吨产能预计今年3季度投产，一半产能需要用于生产偶联剂；宏柏新材的5万吨新增产能中预计也只有一半能够实现外售；东方希望的7.5万吨产能基本用于自供生产多晶硅；因此可外售的光伏级三氯氢硅增量仍较为有限。 图表22：光伏级三氯氢硅供需测算（万吨） 供需错配局面中短期较难改善，长期供需预计维持紧平衡。从需求端来看，目前有通威股