招期新能源多晶硅系列专题研究二：多晶硅产业链下游各环节解析

期货研究报告|商品研究 专题报告 招期新能源多晶硅系列专题研究二：多晶硅产业链下游各环节解析 2024年08月12日 新能源专题报告 多晶硅，作为光伏产业链的核心原料，正处于其市场的快速发展期。然而，现货市场价格的剧烈波动给行业参与者带来不小的风险管理挑战。在这种背景下，期货及衍生品等风险管理工具的推出显得尤为迫切。为此，本系列报告旨在深入剖析多晶硅市场的多个维度，以助于行业更好地准备迎接多晶硅期货的上市。本篇报告将重点关注多晶硅下游产业链情况。 多晶硅是光伏和半导体产业的关键原材料，光伏应用占其消费的95%以上。得益于国家政策的全方位支持，光伏产业链日趋成熟。从2013年到2023年，硅片和电池片的产量以及光伏装机容量均实现显著增长，复合年增长率分别高达34.70%、36.04%和40.79%。而在半导体产业链中，硅片以其市场规模最大的半导体原材料地位为行业发展提供基础支撑。 研究员：颜正野 联系电话：075582763240 邮箱：yanzhengye@cmschina.com.cn执业资格号：Z0018271 回顾光伏产业的技术演进：1）硅片正向大尺寸、薄片化方向发展，同时N型硅片市场份额增势强劲。2）电池片目前市场上主流技术包括P型PERC和N型TOPCon与HJT技术。PERC技术目前占据主导地位，但N型TOPCon电池技术预计在2024年显著增加市场份额。3）组件中晶硅组件以其高效的量产转换效率和成本效益，占据了光伏组件市场超过90%的份额。 国内光伏产业竞争加剧，头部企业通过垂直整合巩固市场地位。在硅片至电 池片的生产过程中，多数企业的盈利能力有所下降。目前组件部分业务盈利能力较稳，组件产能与需求均呈现逐步释放的态势。预计随着市场竞争深化和市场调整加速，盈利底部有望更快显现。与此同时，主要出口国积极推进本土光伏支持政策的同时筑起“绿色壁垒”，中东、非洲成中国光伏出海布局新焦点。 短期内我国多晶硅可能会面临供需不匹配的情况。从拉晶、切片、组件封装各个流程探究硅料与组件功率之间的对应关系：单位硅料硅棒产出率为 94.25%，每公斤硅棒可出硅片数为46~72片，经过组装1万吨硅料对应的组件功率为4.36~5.51GW。随着尺寸和转换效率的进一步优化，2024年这一数据可达4.80~5.89GW。据此，预计2024年中国光伏组件产量对应的多晶硅需求量为127.4至166.8万吨，而多晶硅产量预估为206万吨。 关注点：产业链各环节产量变化、光伏行业出新政 敬请阅读末页的重要声明 正文目录 一、下游产业链概述5 （一）光伏产业链：国家多维度政策扶持，光伏产业链日臻完善5 （二）半导体产业链：硅片是市场规模最大的半导体原材料8 二、技术路线演变9 （一）硅片：大尺寸、薄片化趋势明显，P型逐渐向N型过渡9 （二）晶硅电池片：2024年N型TOPCon电池加速产能爬坡9 （三）光伏组件：晶硅组件占比九成，薄膜组件蓄势待发12 （四）半导体硅片：大尺寸硅片成为主流，新型硅基材料涌现13 三、竞争格局分析14 （一）国内：产业垂直整合优势明显，企业端一体化进程加速14 （二）海外：主要出口国加强贸易壁垒，中东、非洲成出海布局新重点17 四、1万吨多晶硅能支撑多少GW光伏？20 （一）从硅料到硅棒：1kg硅料产出硅棒率为94.25%20 （二）从硅棒到硅片：1kg硅棒产出硅片数为46~72片20 （三）从硅片到组件：1万吨硅料支撑组件功率4.36~5.51GW22 图表目录 图1：光伏产业链概况5 图2：硅片、电池片产量和光伏装机容量快速增长6 图3：N型电池平均转换效率远优于P型7 图4：双面组件占市场主导地位8 图5：半片组件预计稳占市场8 图6：预计210mm方片与矩形片有望成为未来主流9 图7：预计N型硅片平均厚度将会持续减少9 图8：N型硅片市场份额将不断增加9 图9：N型硅片成本低于P型9 图10：晶硅电池技术迭代情况11 图11：2023年PERC电池片出货量占比达80%11 图12：国内新产线多投向N型电池片，其产能逐步扩大并释放11 图13：2024各企业产业垂直整合情况（GW）14 图14：硅片行业2023年市占率14 图15：预计未来单晶硅片市场集中度略有下降14 图16：硅片价格自24年初以来跌幅超40%（元/w）15 图17：硅片平均利润底部震荡（元/w）15 图18：国内硅片产量24年3月后开始减产（GW）15 图19：头部企业硅片毛利率略有下滑15 图20：N型/P型电池产能布局情况（GW）16 图21：各企业电池产能增长趋势（GW）16 图22：电池片单位价格走势下降（元/W）16 图23：近一年头部企业电池片业务毛利率有所下降16 图24：组件行业企业市占率17 图25：组件总成本近一年下滑明显（元/W）17 图26：组件价格自24年初以来跌幅超20%（元/W）17 图27：光伏组件平均利润略有回升（元/W）17 图28：龙头企业组件业务盈利能力稳定17 图29：2024上半年我国光伏组件主要出口市场18 图30：非洲及中东地区光伏装机量变化（MW）19 图31：2024年8月海内外主要市场光伏组件价格（元/瓦）19 图32：2023-2030年拉棒耗硅量变化趋势（kg/kg）20 图33：2023-2030年金刚线母线直径变化趋势（μm）21 图34：2023-2030年硅片厚度变化趋势（μm）21 图35：2023-2030年每公斤方棒在金刚线切割下的出片量变化趋势（片）22 图36：2019-2024H1多晶硅产量变化趋势（万吨）23 图37：2019-2024H1硅片产量变化趋势（GW）23 图38：2019-2024H1电池片产量变化趋势（GW）23 图39：2019-2024H1光伏组件产量变化趋势（GW）23 表1：光伏产业扶持政策5 表2：半导体硅片分类8 表3：半导体硅片与光伏硅片区别8 表4：主流技术路线电池片对比11 表5：薄膜电池理论转换效率优于晶硅电池13 表6：部分海外经济体光伏贸易及本土支持政策18 表7：单位硅棒切片过程计算21 表8：万吨硅料支撑组件功率计算22 表9：2023-2030年各种电池技术平均转换效率变化趋势22 一、下游产业链概述 多晶硅是光伏和半导体产业链的上游原材料。其中，光伏领域应用占多晶硅总消费的比例已超过95%，且仍有望进一步提升。 （一）光伏产业链：国家多维度政策扶持，光伏产业链日臻完善 光伏产业链层次分明、覆盖广泛，各环节紧密合作。上游聚焦于高纯度硅料的提炼与深加工，硅棒、硅锭的精确制造与硅片的精细切割；中游专注于电池片的高效制造；下游涵盖光伏组件封装、系统集成及应用系统的全面规划与建设，包括分布式与集中式光伏电站。 图1：光伏产业链概况 资料来源：Wind、招商期货 国家多维度政策扶持，光伏产业链日臻完善。我国光伏产业起步阶段，主要集中于光伏组件生产，上游面临制造工艺的空缺，下游缺乏成熟的电站技术，整个产业高度依赖外 部资源。后得益于国家财政补贴的有力支持，光伏产业开始焕发活力。国内企业成功攻克了晶硅电池的核心技术难关，实现产业链上中下游全面国产化。我国光伏市场迅速发展，硅片、电池片产量及光伏装机容量持续攀升，2013-2023年复合增长率（CAGR）分别达到34.70%、36.04%和40.79%。 时间部门政策名称主要内容 表1：光伏产业扶持政策 2005.2全国人大常委会《中华人民共和国可再生能源法》国家积极倡导并支持个人及组织安装并 应用太阳能光伏发电系统等装置 财2007.8发改委《可再生能源中长期发展规划》建设若干个太阳能光伏发电示范电站和 政太阳能热发电示范电站 补2009.7财政部、科技部、 贴国家能源局 《金太阳示范工程财政补助资金管 理暂行办法》 国家对并网光伏发电项目，按总投资的 50％给予补助 时2011.8发改委《关于完善太阳能光伏发电上网电 期价政策的通知》 2013.8发改委《关于发挥价格杠杆作用促进光伏 产业健康发展的通知》 对非招标太阳能光伏发电项目实行全国 统一的标杆上网电价 规定度电补贴政策，利用价格政策引导光伏投资 2015.12发改委《关于完善陆上风电光伏发电上网执行2016年上网标杆电价，宣告“630” 标杆电价政策的通知》诞生 2017.5国家能源局《关于报送可再生能源“十三🖂”发 展规划年度建设规模方案的通知》 2019.1发改委、能源局《关于积极推进风电、光伏发电无补 贴平价上网有关工作的通知》 《关于完善光伏发电上网电价机制 提到“分布式光伏发电不受各地区年度新增建设规模限制” 提出关于推进光伏发电无补贴平价上网的系列促进政策 明确将标杆上网电价改为指导价、补贴最 2019.4发改委 平2021.12工信部、国家能源 价局等�部门 有关问题的通知》 《智能光伏产业创新发展行动计划 （2021-2025年）》 高标准，要求符合条件的项目通过竞价方 式确定电价 旨在推动光伏产业与新一代信息技术深度融合 网 局等九部门 分，得到重点支持和发展 时 国家发展改革委、 《关于做好可再生能源绿色电力证 规范绿证核发，对全国太阳能发电等可再 期2023.7 财政部、国家能源 书全覆盖工作促进可再生能源电力 生能源发电项目所生产的全部电量核发 局 消费的通知》 绿证 加快建设以沙漠、戈壁、荒漠为重点的大 型风电光伏基地， 2024.5 国务院 《2024—2025年节能降碳行动方案》 提升可再生能源消纳能力，加快建设大型风电光伏基地外送通道，加 快配电网改造等 上2022.6发改委、国家能源《“十四🖂”可再生能源发展规划》光伏发电作为可再生能源的重要组成部 资料来源：招商期货 图2：硅片、电池片产量和光伏装机容量快速增长 硅片产量（GW）电池片产量（GW）光伏装机容量（GW） 700 600 500 400 300 200 100 0 20102011201220132014201520162017201820192020202120222023 资料来源：Wind、招商期货 1.硅片：我国硅片市场全球领先，大尺寸薄片化趋势明显 多晶硅原料经直拉法或区熔法生长成单晶硅棒，或经真空感应熔炼/定向凝固转化为多晶硅锭，硅棒与硅锭再经切割成方片或八角形片状，统称硅片。相较于多晶硅片，单晶硅片具备较高的光电转换效率与较低的成本，占市场主导地位。据CPIA数据显示，2023年单晶硅片市场占比已高达99%，而多晶产品市场份额由2022年的2.5%缩减至0.8%，且主要集中于小众细分市场。 我国硅片市场全球领先，大尺寸薄片化趋势明显，N型硅片逐渐代替P型。截至2023 年底，国内硅片产量达到622GW，同比增长67.5%；硅片产能达905.8GW，同比增长39%， 产能产量均占全球比重90%以上。根据CPIA预测，2024年全国硅片产量将超过935GW。硅片总体需求保持高增，2023年需求量达593.81GW。由于切割技术进步和成本因素，硅片大尺寸和薄片化趋势明显；同时基于转换效率和单位成本原因，硅片逐渐由P型转向N型。 2.电池片：产量增长势头强劲，N型对P型或将迭代 光伏电池片是光伏发电的核心部件，其主要以硅片为原材料，辅以银浆、铝浆和化学试剂等，并通过特定的技术路线和工艺加工处理，使原本不导电的硅片转变为具有发电能力的电池片。电池片一般为矩形，尺寸虽小但正趋向大尺寸发展，以182mm以及210mm为代表。电池片之间可以通过串联方式紧密排列，组成包含64或72片电池的电池板，以提升整体发电效率。 2023年，全国电池片产量达545GW，同比增长64.9%。根据CPIA预测，2024年全国电池片产量将突破820GW，展现出持续扩张的强劲势头。电池片按照材料分类可以分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池。其中，单晶硅电池凭借其快速的发展势头和出色的 光电转换效率，成为当前市场上的佼佼者。按照硅料掺入杂质及导电类型的不同，电