机械设备行业周报：硅料价格下行，颗粒硅产业链设备逻辑重塑

技术驱动光伏投资成本持续下行，降本仍是主旋律 光伏产业链的核心发展因素仍然为降本，在光伏产业链整体呈现产能扩张的态势下，新技术方向成为投资重点。在硅料环节，具有成本优势的颗粒硅产业也将引来企业重点布局，协鑫科技和天宏瑞科等企业都抛出了扩产计划。 硅料供需逻辑反转，硅料价格近两周来大幅下跌，静待硅料价格底部 2022年12月以来，硅料价格年内高点均价307元/公斤下降到目前255元/公斤，硅片价格更是出现大幅下跌情况，近日隆基更新硅片报价：单晶硅片P型M6（150μm厚度，下同）厚度价格为4.54元，P型M10厚度价格报5.40元，对比前次（11月24日）价格，价格整体降幅超过27.2%。我们认为：（1）2022年4季度以来硅料产能投放较大，硅料供需逻辑发生反转，短期硅料价格预计进一步下跌；（2）硅料降价传导至组件价格进一步下跌，光伏投资额减少有望进一步刺激下游需求，平价之后光伏装机市场化更为明显。集邦咨询预测，2023年全球光伏装机量将在330-360GW之间。（3）硅料企业按照投产节奏2023年仍然是扩产大年，供需预计进一步博弈，根据各家扩产时间表，硅料价格大势仍然将以下跌为主。 颗粒硅优势凸显，渗透率持续提升 价格下行的大趋势下，硅料定价机制将由“需求”主导，转变为“成本”主导，拥有成本较低的硅料企业凸显优势。颗粒硅在经历2年的产业化之后，目前从品质和成本方面综合考量存在性价比，龙头企业协鑫科技规划产能达80万吨，2022年年底产能26万吨，2023颗粒硅出货量渗透率也将由2020年的3.5%提升至6%左右。 硅料产能落地高峰到来，硅料设备迎来布局时点，颗粒硅设备迎来新预期 传统硅料企业在2021和2022年赚取较高硅料利润之后，扩产能力和动力增强，据证券时报不完全统计，2022年硅料落地产能预计达120万吨，相对2021年的60万吨，产能几乎翻倍。较改良西门子法的主设备还原炉不同，颗粒硅的主反应器为流化床，之前以国外企业主导为主，目前协鑫科技和天宏瑞科都已实现成果转化，大规模商用化的流化床反应器设备预计将成为新的硅料设备增长点。 受益标的：科新机电、锡装股份、双良节能、东方电热 风险提示：硅料价格下跌超预期，光伏下游需求不及预期，颗粒硅产能释放不及预期。 机械设备 1、能源革命进行时，碳中和仍然是确定性赛道 人类利用能源的方式在继木柴向煤炭、煤炭向油气的转化己经基本完成，之后将经历油气向新能源的第三次重大转换。 习总书记提出“碳达峰”、“碳中和”的双碳目标将推动我国新能源革命和能源结构多元化进程，以光伏为中心的非化石能源将逐渐占据主体地位，电力和氢能的地位将显著提升，煤炭和石油的消费将明显下降。 近年来我国电力供应保障能力逐步夯实，2021年全国发电装机总量达23.8亿千瓦时，同比增长9.5%；发电量达8.4万亿千瓦时，同比增长4.0%。2022年1-10月我国用电量达71760亿千瓦时，同比增长3.8%，全社会用电量同比增速和全国GDP同比增速趋势保持一致。中电联研究显示，未来我国电力需求将保持中高速增长，2030年全社会用电量将达到11.3万亿千瓦时，“十四五”、“十五五”期间年均用电量增速为5.1%、4.3%。 图1：中国2013-2021年全社会用电量持续攀升 图2：全国GDP同比增速和用电量增速趋势保持一致 2020年9月习总书记在联合国大会宣布“中国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”，2022年党的二十大报告进一步强调积极稳妥推进碳达峰碳中和的重要性。 “十四五”规划明确提出到2025年非化石能源发电量比重增至39%左右，提高5.8个百分点，力争2025年常规水电装机容量达到3.8亿千瓦，核电运行装机容量达7000万千瓦，新能源汽车新车销量占比达20%。2022年10月26日《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》指出：在“十五五”期间，产业结构调整要持续重大进展，2030年非化石能源消费比重达到25%左右，风能、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。 图3：我国2013-2021年风电发电量持续攀升 图4：我国2013-2021年太阳能发电量持续攀升 国家能源局2022年1月25日发布的2021年全国电力工业统计数据显示，截至2021年12月底，风电装机容量约3.3亿千瓦，同比增长16.6%；太阳能发电装机容量约3.1亿千瓦，同比增长20.9%。2021年，我国风电和光伏发电新增装机规模达到1.01亿千瓦，其中风电新增4757万千瓦，光伏发电新增5297万千瓦，首批约1亿千瓦大型风电光伏基地项目建设稳步推进，目前已开工约9500万千瓦。 2、技术驱动光伏投资成本持续下行 2009-2019年期间，光伏组件价格下跌了约90%，2019年组件成本在0.21-0.38美元/之间，2020年以来，随着玻璃等原材料价格上涨，组件价格略有上涨。目前在硅料价格下跌和光伏电池片由P型转向N型的环节下，整体组件价格预计在2023年亦将呈现下跌趋势。 自2012年以来，复盘光伏发展的历史，经历了由单晶到多晶，由BSF到PERC再到目前的N型电池，电池片的理论转换效率也由20%上升到的28.7%，隆基的实验电池片转换效率更是创下了26.81%的新高度。每一次技术进步都带来了光伏成本的下降；按照1%的效率提升，将带来7%的光伏全成本下降。光伏产业链的核心发展因素仍然为降本，在光伏产业链整体呈现产能扩张的态势下，新技术方向成为投资重点。据集邦网预测，N型电池片2023年产能将达到180GW,截至目前TOPCon已建产能达34.8GW，2022年在建产能约67.3GW；从目前公布的项目来看，2023年产能可达100GW，占N型总产能的56%。在硅料环节，具有成本优势的颗粒硅产业也将引来企业重点布局，协鑫科技和天宏瑞科等企业都抛出了扩产计划。 3、硅料供需逻辑反转，硅料价格近两周来大幅下跌，静待硅 料价格底部 从历史的硅料价格来看，2012年硅料价格由高点的约260元/公斤在年内下降到约110元/公斤；2018年由高点的约150元/公斤降到了约80元/公斤。硅料2021年产能开始紧张，价格从约90元/公斤上涨至272元/公斤。2022年12以来，硅料价格从年内高点均价307元/公斤下降到目前255元/公斤；由于硅料全成本目前仍然远离硅料均价线，2023年硅料价格高位难以支撑。 图5：历年硅料价格走势维持震荡 从供需关系来看，2023年硅料产能将进一步集中释放。根据集邦咨询预测，2023年硅料全年供给约134.1万吨，投产时间集中在2022年底-2023年上半年，实际增量贡献将集中2023H2。假设按硅耗2.5g/W、容配比1.25计算，2023年硅料可支撑装机量约429GW。 从市场格局来看，市场玩家众多且有分散迹象，除了传统的通威股份、大全新能源、新特能源扩产外，协鑫科技、东方希望也扩产较多；且行业内出现了新的玩家，比如合盛硅业和青海丽豪等。分散的市场使得市场化机制更为明显，竞争更加激烈。 4、颗粒硅优势凸显，渗透率持续提升 硅料产业由蓝海迅速转向红海市场，在价格逼近成本线的状态下，企业将由过去重视如何出货“量”转向如何降本“质”。并且硅料企业在2021年和2022年行业上行阶段赚够了足够现金，有能力去做产线改造升级和扩产。老旧产能的替换或技改将推动企业进一步提质增效，这是硅料企业目前面临最为迫切的事情。 拥有成本较低的硅料企业凸显优势。颗粒硅在经历2年的产业化之后，目前从品质和成本方面综合考量存在性价比，龙头企业协鑫科技规划产能达80万吨。 4.1、颗粒硅流化床法与改良西门子法的比较 流化床颗粒硅技术之前被国外的REC和MEMC掌握，国内协鑫科技和陕西天宏瑞科在引进sunEdison、REC的基础上，历经多年研发，终于推出了量产国产颗粒硅产品。 西门子法和流化床法主反应存在较大区别，改良西门子法的工艺流程为：氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢)；工业硅粉与氯化氢在合成流化床中合成TCS气体；将TCS与高纯氢气送入还原炉中，经化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。改良西门子法的闭路循环体现在：将还原炉还原过程中产生的污染副产品四氯化硅送到氢化反应环节将其转化为TCS，进而实现循环利用。颗粒硅的主反应以硅烷裂解为主。 图6：改良西门子法与流化床法核心设备差异明显 依据流化床颗粒硅和西门子法的主要反应原理，两者最主要的差别在于生产温度和生产效率的差异，这使得颗粒硅流化床法较西门子法存在能耗和人力方面的节省，使得该种生产方法更具经济性，但在杂质含量（碳含量）方面，较改良西门子法还存在差异。 表1：流化床和改良西门子法工艺优劣明显 流化床法经过近2年的工艺优化，依据最新协鑫科技的最新2022年半年报披露，颗粒硅已经将每公斤的生产电耗降低到14.8kwh以下，相较改良西门子法电耗降低近四分之三，综合蒸汽单耗降低至15.3kg以下；在品质方面，根据公司徐州5GW颗粒硅拉晶示范项目中，已经实现100%的投料比，且在头部少子寿命、引放成活率及单产率三项指标中，颗粒硅表现优异，与行业头部棒状硅企业无明显差异。颗粒硅流化床法预计较改良西门子法毛成本低40元/公斤以上。 4.2、硅料产能落地高峰到来，硅料设备迎来布局时点，颗粒硅设备迎来新预期 传统硅料企业在2021和2022年赚取较高硅料利润之后，扩产能力和动力增强，据证券时报不完全统计，2022年硅料落地产能预计达120万吨，相对2021年的60万吨，产能几乎翻倍。较改良西门子法的主设备还原炉不同，颗粒硅的主反应器为流化床。之前流化床法产线以国外企业主导为主，目前协鑫和天宏都已实现成果转化，大规模商用化的流化床反应器设备预计将成为新的硅料设备增长点。 根据《中国光伏产业发展路线图》（2020年版）显示，2020年改良西门子法制备的多晶硅占比达到97.2%；自2021年9月保利协鑫能源新增2万吨颗粒硅项目，产能达到了3万吨，2022年保利协鑫在四川乐山、徐州均有产能投产，预计在2022年底形成26万吨产能。公司规划产能达80万吨。预计颗粒硅出货量渗透率由20203.5%提升至2023年6%以上。 表2：协鑫科技颗粒硅扩产步伐加快 根据流化床颗粒硅生产工艺，主反应包括TCS合成、冷氢化和硅烷分解；颗粒硅主要设备包括：流化床反应器、冷氢化设备、还原炉、塔器和换热器；目前流化床反应器设备以国外企业为主，国内协鑫科技和天宏瑞科以自制为主，其他设备的供应厂家有科新机电、锡装股份、双良节能和东方电热。随着硅料产能和颗粒硅整体渗透率提升，我们预计硅料设备在2023年引来扩产高峰，相关硅料设备企业将充分受益。 图7：颗粒硅流化床法生产硅烷气体 5、小结 2022年12月以来的硅料下跌浪潮使得硅料企业进入新的发展周期，在光伏降本的大背景下，拥有成本优势的颗粒硅性价比明显，其渗透率将快速提升。下游颗粒硅企业协鑫科技、天宏瑞科积极扩产，相关上游颗粒硅设备将充分受益。 6、风险提示 硅料价格下跌超预期，光伏下游需求不及预期，颗粒硅产能释放不及预期。