工业硅系列专题二：工业硅篇

工业硅系列专题2023年4月21日 工业硅系列专题二：工业硅篇 报告摘要： 产业链：工业硅的原料包括硅石、碳质还原剂和电极，通过在矿热炉中持续电热化反应得到，下游主要是多晶硅、有机硅和硅铝合金三个方向，终端消费包括光伏、半导体、建材、电子、建筑、交通制造等行业。 成本与分类：工业硅的生产冶炼主要是在矿热炉中进行，电力是其生产成本占比最大的一部分，通过使用不同品质的硅石和还原剂，可以得到不同牌号的工业硅，工业硅主要以其所含铁、铝、钙杂质 分析师：曾德谦 从业资格证号：F3021262投资咨询证号：Z0013703研究所 金属期货（期权）研究室 TEL：010-82295006 Email：zengdeqian@swhysc.com 含量进行命名，不同下游、不同企业根据自身生产需求，选择不同 杂质含量的工业硅牌号。 工业硅生产格局：2013年以来，全球工业硅产量小幅增长，中国是全球工业硅第一生产大国，产能产量占全球78%以上，其次是巴西和挪威。在终端光伏产业快速发展的带动下，我国工业硅产能不断提升，预计未来全球工业硅产能将进一步向我国转移。但是从产能利用率来看，我国的产能利用率始终低于海外，这与我国的生产分布相关，新疆、云南和四川是我国工业硅主产地，但是由于云南和四川采用水电生产，因此在枯水期开工较低。 相关图表 工业硅消费格局：2013年以来，中国消费带动全球工业硅消费稳步 增长，我国既是工业硅第一生产大国，也是第一消费大国，国内消费主要流向有机硅、多晶硅和硅铝合金三大板块，当前占比最大的是有机硅行业，但是随着光伏产业的快速发展，预计多晶硅将超越有机硅，成为我国工业硅消费的第一大板块。 工业硅贸易格局：全球范围来看，中国、挪威和巴西是全球工业硅主要出口国，欧盟、日本、美国和韩国则为主要进口国，受欧美“双反政策”影响，我国工业硅主要出口至日本、韩国等东亚及东南亚地区。从我国贸易流向来看，主要以西南-华南、西南-华东、西北-华东及西北-华北为主。 行情展望及投资策略：工业硅库存持续高位震荡，需求疲软，仅多晶硅持续景气；生产端，四川地区开炉较少且复产预期不高，云南地区干旱延续，新疆地区因硅价走弱、电价调整等因素减产意愿增强，预计短期硅价将筑底反弹，可轻仓做多。 风险提示：宏观风险；云南干旱；供给端减停产。 相关报告： 《工业硅系列专题一：硅石篇20230315》 期货（期权）研究报告 目录 报告摘要：1 一、工业硅产业链：生产链条清晰，终端广泛5 二、分类：以杂质含量命名，流向不同下游行业6 三、成本：因地而异，电力稳居核心地位8 四、供给：独占鳌头，差异分布12 （一）全球供给：小幅增长，中国遥遥领先12 （二）中国供给：西南转向西北，地域供给差异明显13 五、需求：稳步增长，一枝独秀16 （一）全球需求：中国带动整体消费16 （二）中国需求：三足鼎立，地域分散17 六、进出口：出口平稳，提供海外工业硅主要来源18 七、工业硅期货期权合约19 图表目录 图表1：工业硅生产流程5 图表2：工业硅用硅石指标5 图表3：工业硅产业链图6 图表4：8种常见工业硅牌号化学成分7 图表5：15种其他常见工业硅牌号化学成分7 图表6：工业硅微量元素要求8 图表7：工业硅用矿热炉市场情况9 图表8：新疆地区工业硅生产成本分布9 图表9：云南地区工业硅生产成本分布9 图表10：四川地区工业硅生产成本分布9 图表11：新疆地区电价9 图表12：云南地区电价9 图表13：四川地区电价10 图表14：硅石价格走势10 图表15：电极价格走势10 图表16：两种生产工艺成本对比10 图表17：木炭、煤、石油焦性质对比11 图表18：421#工业硅生产成本11 图表19：553#工业硅生产成本11 图表20：2013年-2021年全球工业硅产能12 图表21：2013年-2022年全球工业硅产量12 图表22：2021年全球工业硅供给格局13 图表23：2013年-2021年工业硅产能利用率13 图表24：2010年-2022年中国工业硅产能产量情况14 图表25：2022年中国工业硅产能分地区分布14 图表26：新疆地区工业硅产量14 图表27：云南地区工业硅产量14 图表28：四川地区工业硅产量14 图表29：全国工业硅产量情况14 图表30：2021年中国工业硅分地区分规格供应15 图表31：2016年中国工业硅产量分企业分布16 图表32：2021年中国工业硅产量分企业分布16 图表33：2023年中国工业硅新增产能16 图表34：2013年-2021年全球工业硅消费量17 图表35：2021年全球工业硅消费格局17 图表36：2010年-2022年中国工业硅消费量17 图表37：2010年-2022年中国工业硅消费格局17 图表38：2021年中国工业硅分省份分布情况18 图表39：中国工业硅主要贸易流向18 图表40：2013年-2022年中国工业硅进口情况19 图表41：2013年-2022年中国工业硅出口情况19 图表42：2022年中国工业硅出口格局19 图表43：2013年-2022年中国工业硅出口变动19 图表44：工业硅期货合约20 图表45：工业硅期权合约20 一、工业硅产业链：生产链条清晰，终端广泛 工业硅的原料包括硅石、碳质还原剂和电极，通过在矿热炉中持续电热化反应得到，生产过程包括称重、配料、冶炼、铸锭、破碎、筛分、称重包装和入库等环节，最终生产出来的工业硅为块状或颗粒状。在工业硅的生产冶炼过程中，液相线在1410℃以上，炼制需要达到1800摄氏度以上的高温，生产出来的工业硅中硅的含量不低于98.7%，含少量铁、铝、钙和微量元素，工业硅对硅石品质有较高的要求，工业硅用硅石要求二氧化硅含量不低于99%。 工业硅终端消费广泛。工业硅的下游领域主要包括多晶硅、有机硅和硅铝合金三大方向，多晶硅方向包括多晶硅和单晶硅，多晶硅锭通过切片等环节制作成多晶硅片，应用于多晶电池，终端为光伏市场，单晶硅棒可用来制造光伏单晶硅片和晶圆，光伏单晶硅片的应用与多晶硅片一致，最终应用于光伏系统，晶圆则用于电子器件，最终流向半导体行业；有机硅包括有机硅单体、有机硅中间体及有机硅产品，终端市场主要是建材、电子、纺织及医学等行业；硅铝合金则应用于建材、建筑、交通制造等行业。 图表1：工业硅生产流程 资料来源：硅业分会，宏源期货研究所 图表2：工业硅用硅石指标 化学成分（质量分数）/% 牌号 不低于不高于 GSG99A 99.5 0.20 0.15 0.15 0.02 - 0.003 工业硅 GSG99B 99.0 0.25 0.15 0.15 0.02 - 0.003 资料来源：《中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T5268-2014》,宏源期货研究所 图表3：工业硅产业链图 资料来源：宏源期货研究所 二、分类：以杂质含量命名，流向不同下游行业 工业硅又称金属硅，其性质与锗、铅、锡相近，具有半导体性质，是具有灰色金属光泽的晶体，溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸，具有硬度高、不吸水、耐热、耐酸、耐磨和耐老化等特点。 根据杂质含量，工业硅主要分为8个牌号。国标以工业硅中杂质含量为基准进行分类，工业硅主要包括SI1101、SI2202、SI3303、SI4110、SI4210、SI4410、SI5210、SI5530共8个牌号， “SI”后面的四位数字表示工业硅中铁、铝、钙杂质的含量，以“SI1101”为例，铁杂质和铝杂质的含量取小数点后一位数字，“SI1101”中“SI”后面的第一位数字“1”表示工业硅中铁含量不高于0.10%，“SI1101”中“SI”后面的第二位数字“1”表示工业硅中铝含量不高于0.10%，钙杂质的含量取小数点后两位数字，“SI1101”中“SI”后面的最后两位数字“01”表示工业硅中钙含量不高于0.01%，国标要求，工业硅中名义硅含量应不低于100%减去铁、铝、钙元素含量总和的值，通过计算可以得到，“SI1101”中硅含量不低于99.79%。工业硅中除了铁、铝、钙，还含有钛、硼、碳、汞等微量元素，不同下游用途和不同企业对工业硅中的微量元素要求不一，行业对微量元素暂无详细统一要求，仅对部分元素有一定的限制。除了常见的8种牌号，国标还给出了SI1501、SI2101、SI3103、SI3205、SI3203、SI3210、SI3305、SI3310、SI4105、SI4305、 SI4405、SI5510、SI6210、SI6630、SI7750共15种其他常见牌号及化学成分要求。 根据流向不同，工业硅可以分为冶金级和化学级两种。冶金级的工业硅主要应用于硅铝合金，常用牌号是SI5530、SI5510、SI4410和SI3303，作用是增加合金的硬度和韧性；化学级的工业硅则主要应用于有机硅和多晶硅行业，其中，有机硅行业主要使用SI4210、SI4110、SI5210和SI2202，多晶硅主要使用SI4210和SI5210，考虑经本增效的原因，部分多晶硅企业也会使用SI5530和SI4410。 图表4：8种常见工业硅牌号化学成分 牌号 名义硅含量，不低于 化学成分（质量分数）/% 主要杂志含量，不大于 FeAl Ga SI1101 99.79 0.10 0.10 0.01 SI2202 99.58 0.20 0.20 0.02 SI3303 99.37 0.30 0.30 0.03 SI4110 99.40 0.40 0.10 0.10 SI4210 99.30 0.40 0.20 0.10 SI4410 99.10 0.40 0.40 0.10 SI5210 99.20 0.50 0.20 0.10 SI5530 98.70 0.50 0.50 0.30 资料来源：《工业硅》（GB/T2881-2014），宏源期货研究所 图表5：15种其他常见工业硅牌号化学成分 牌号 名义硅含量，不低于 化学成分（质量分数）/% 主要杂志含量，不大于 FeAl Ga SI1501 99.39 0.10 0.50 0.01 SI2101 99.69 0.20 0.10 0.01 SI3103 99.57 0.30 0.10 0.03 SI3205 99.45 0.30 0.20 0.05 SI3203 99.47 0.30 0.20 0.03 SI3210 99.40 0.30 0.20 0.10 SI3305 99.35 0.30 0.30 0.05 SI3310 99.30 0.30 0.30 0.10 SI4105 99.45 0.40 0.10 0.05 SI4305 99.25 0.40 0.30 0.05 SI4405 99.15 0.40 0.40 0.05 SI5510 98.90 0.50 0.50 0.10 SI6210 99.10 0.60 0.20 0.10 SI6630 98.50 0.60 0.60 0.30 SI7750 98.10 0.70 0.70 0.50 资料来源：《工业硅》（GB/T2881-2014），宏源期货研究所 图表6：工业硅微量元素要求 微量元素含量（质量分数），不大于， 用途类别 NiTiPBCPbCdHg 高精级 - 400 50 30 400 - - - - 多晶用硅 普精级 - 600 80 60 600 - - - - 化学用硅 高精级 100 400 - - - - - - - 有机用硅 普精级 150 500 - - - - - - - 冶金用硅 - - - - - - 1000 100 1000 1000 资料来源：《工业硅》（GB/T2881-2014），宏源期货研究所 三、成本：因地而异，电力稳居核心地位 工业硅的生产冶炼主要是在矿热炉中进行，我国常用的矿热炉型号包括12500kva、25000kva、33000kva三个型号，百川盈孚数据显示，12500kv