中国工业硅产业链及发展前景分析

(报告出品方/分析师:宏源期货研究所曾德谦、王文虎、吴金恒)

硅产业是我国有色金属行业的重要组成部分。工业硅作为有机硅、多晶硅、硅合金的基础原材料,其下游应用已经渗透到国防军工、信息产业、新能源等相关行业中,在我国经济社会发展中具有重要地位。

一、工业硅定义及产业链

工业硅又称准金属硅,是上世纪六十年代中期出现的一个商品名称。金属硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年来,含Si量99.99%的也列在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。

工业硅生产是以硅矿石为原料,碳材料为还原剂在电炉容器中进行冶炼的。主要成本构成为原材料、辅料及电力能源。下游产品主要为有机硅、硅铝合金、多晶硅(可以进一步冶炼为单晶硅)、碳化硅等。

工业硅的终端需求为化工原料制造业,主要包括硅块、热电、还原剂、石油焦等,行业下游主要为电子器件、日化产品、光伏、半导体、汽车制造、房地产等。

工业硅冶炼过程化学反应方程式为:SiO2+2C→Si+2CO,其中硅石SiO2和碳质还原剂C是工业硅冶炼的两种主要原料;

生产1吨工业硅需要2.7-3吨硅石,2吨左右还原剂(种类包括木炭、石油焦、兰炭、低灰分烟煤等)以及0.1-0.13吨电极。

工业硅冶炼成本中,电力成本占比最高,其次为还原剂,两者合计占比超过60%。

二、中国工业硅产业发展现状

-年全球工业硅产能与产量增长缓慢,绝大部分增长来自中国工业硅产能与产量的扩张,产能占比由77.4%升至78.96%,产量占比由67%提升至78%。-年,我国工业硅每年产能从万吨增加至万吨,同期产量(含97硅、再生硅)从万吨增加至万吨,产能、产量年均增长率分别为7.4%和8.6%。

根据中国有色金属工业协会硅业分会的统计数据显示,年全球工业硅生产量为万吨,消费量万吨,全球呈现供应紧缺态势。在消费方面,中国万吨,海外万吨,中国全球占比为54.87%,成为消费大国。分领域来看:铝合金消费万吨,有机硅消费万吨,多晶硅消费工业硅77万吨,是三个主要消领域。

年中国工业硅下游总消费量为万吨。其中,铝合金行业全年消费工业硅43.7万吨,同比下降2.89%,占国内消费总量的23.49%;有机硅行业全年消费工业硅76.9万吨,同比增长16.51%%,占国内消费总量的41.34%;多晶硅行业全年消费工业硅58.8万吨,同比增长20%,占国内消费总量的31.61%。

(一)多晶硅

多晶硅是单质硅的一种形态。多晶硅有灰色金属光泽,密度2.32~2.34g/cm3。熔点℃。沸点℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。加热至℃以上即有延性,0℃时显出明显变形。常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,几乎能与任何材料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。

多晶硅作为光伏产品制造的基础原材料,其有着产能投资金额大、技术工艺复杂、投产周期长等特点,且具备较高的进入壁垒以及行业附加值较高。近年来,国内多晶硅生产成本逐渐走高,特别是电价成本,使多晶硅领军企业纷纷涌向低电价区域,例如新疆、四川和内蒙古等地。

随着科技不断进步,多晶硅的使用范围逐渐扩大,不仅成为信息产业中不可缺少的基础材料,也成为太阳能转化为光能的理想介质。根据中国光伏行业协会的数据显示,-年中国多晶硅产量在不断增加,年中国多晶硅产量为50.5万吨,同比增涨28.83%;年中国多晶硅产量为39.2万吨,较年的34.2万吨同比增长14.62%。

(二)有机硅

有机硅即有机硅化合物,是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物,习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中,以硅氧键(-Si-O-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷,是有机硅化合物中为数最多,研究最深、应用最广的一类,约占总用量的90%以上。

有机硅的独特结构兼具有机材料性能,不但具有低或粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质,而且具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性,广泛应用于电子、电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业,其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长,应用领域不断拓宽,形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系,许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。

近几年来我国有机硅产品需求较为旺盛,需求量保持快速增长。根据全国硅产业绿色发展战略联盟的数据显示,年全年有机硅(聚硅氧烷,DMC)累计产量万吨,同比增长11.5%业开工率约80.0%。年中国有机硅(聚硅氧烷,DMC)产量万吨,同比增长5.2%;有机硅(聚硅氧烷,DMC)表观需求量为.8万吨,同比下降6.5%。

有机硅中间体主要为二甲基环硅氧烷混合环体(DMC)、硅醚(MM)、六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)等硅氧烷系列产品。其中,硅氧烷是有机硅的重要中间体,其产销情况最能表征有机硅产业的发展。1吨甲基氯硅烷约能生产0.45吨硅氧烷,国内统计中一般用DMC进行折算。

年我国有机硅细分产品中,室温胶占整体市场最多,达41.7%;其次为高温胶,占比为30.4%;硅油、液体胶、硅树脂及其他产品占比分别为22.0%、3.2%、2.7%。

截止年3月,合盛硅业的有机硅产能占比最多,达21%;其次分别为山东东岳、蓝星星火、新安、陶氏(张家港)、湖北兴发,产能占比分别为13%、11%、11%、9%、7%。

(三)合金硅

在合金行业中,工业硅主要是作为非铁基合金的添加剂。硅与其他金属可以制成合金,以此来提升其金属性能。硅制成的合金主要包括:硅铝合金、硅铜合金、硅铁合金、硅锰合金等。其中,硅铝合金为合金硅行业的主要产品。

中国政府对工业节能减排的绿色发展愈发重视,对环保监督的力度逐步加大。随着环保政策的日益严苛,外加政府对新能源汽车发展的政策扶持,汽车轻量化将成为未来汽车制造业的主流发展趋势。铝合金凭借其密度低、轻质化、成形好等优异的性能特点,成为汽车轻量化发展方案中的首选制造材料。

新能源汽车作为近几年政府主要扶持的重点领域之一,对铝合金材料的需求日益增加。续航里程为新能源汽车用户较为

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