工业硅介绍及供给需求情况

· 828次阅读 · 2022-12-15

工业硅是什么？

1、工业硅的一般性质及其组成

工业硅，又称金属硅、结晶硅，是由硅石(SiO2)经碳质还原剂(C)在矿热炉中通过还原反应所得，其名义硅含量不小于98.7%，其余成分多为铁、铝、钙及微量元素等。

物理性质：工业硅为固体形态时呈暗灰色，并具有金属光泽，质坚而脆，熔点1683℃，沸点2628℃，密度2330kg/m3。工业硅外表似金属，但在化学反应中又更多地表现出非金属性质，导电率介于金属和非金属之间，所以通常被称为半金属。工业硅在650℃以下不具有导电性，此时可以用作绝缘材料；超过650℃产生导电性，随着温度升高其导电性不断提高。

化学性质：工业硅在常温下化学性质不活泼，在高温下化学性质比较活泼，在高温下能与氧、氯、卤族元素等多种元素结合成化合物。工业硅不溶于水和任何浓度的硝酸、盐酸，但能溶于碱液、硝酸或盐酸与氢氟酸的混合液中，该特性可应用于工业硅的化学元素检测中，即先将工业硅样本中的硅以氟化物形式挥发，然后分析硅中残留的铁、铝、钙元素含量。

2、工业硅分类(国标)及交割标准

(1)工业硅分类

工业硅的牌号繁多，根据工业硅国家标准(GBT 2881-2014)，工业硅按其中的铁、铝、钙的含量差异，可分为Si5530、Si5210、Si4410、Si4210、Si4110、Si3303、Si2202、Si1101等不同的牌号。牌号的后四位数字依次分别代表产品中主要杂质元素铁、铝、钙的最高含量要求，比如Si4210中的“4”代表工业硅中的铁含量小于0.4%，“2”代表铝含量小于0.2%，“10”代表钙含量小于0.10%。

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(2)工业硅交割标准

达到国标GB/T 2881-2014中Si5530规格的工业硅为基准交割品；Si4210及以上规格的工业硅为替代交割品，升水2000元/吨。

即基准交割品：达到《中华人民共和国国家标准工业硅》(GB/T 2881-2014，以下简称《工业硅国标》)规定牌号为Si5530(名义硅含量≥98.7%、铁含量≤0.50%、铝含量≤0.50%、钙含量≤0.30%)，粒度为10~100mm的工业硅(其中，粒度偏差筛下物不大于5%，筛上物不大于5%)。

替代交割品：达到《工业硅国标》规定牌号为Si4210(名义硅含量≥99.3%、铁含量≤0.40%、铝含量≤0.20%、钙含量≤0.10%)，粒度为10~100mm的工业硅(其中，粒度偏差筛下物不大于5%，筛上物不大于5%)；升水2000元/吨。

(3)工业硅生产加工方式

工业硅冶炼是以硅石(主要成分SiO2≥99.2%，通常形态为石英石或鹅卵石)、碳质还原剂(石油焦、洗精煤、木炭等)以及疏松剂(木片、木块、玉米芯、松子球、椰子壳等)为原料，在矿热炉内连续进行电热化学反应的过程。化学反应式为：SiO2+2C=Si+2CO↑。

生产一吨工业硅需耗电约1.3万度，以火电为能源的工业硅单吨碳排放高达15.91吨二氧化碳当量，以水电为能源的工业硅单吨碳排放为5.32吨二氧化碳当量。

根据上述反应原理，硅石SiO2和碳质还原剂C是工业硅冶炼的两种主要原料：

1t硅=2.14t硅石+0.86t固碳剂+2t还原剂+0.1t电极

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(4)工业硅产品主要性能

从需求角度来看，工业硅的主要消费领域是有机硅、多晶硅和铝合金。得益于有机硅下游的不断渗透和多晶硅行业的高速发展，全球工业硅需求呈现快速上涨趋势。

在有机硅产业中，工业硅是生产有机硅，如硅树脂、硅油或硅橡胶的原材料，产成品主要应用于建筑装饰(约19.8%)、电子电器(约20.6%)、电力新能源(约16.7%)、纺织制造(约10.1%)、医疗护理(约8.8%)等方面。

在多晶硅产业中，工业硅是制造多晶硅的主要原料，通过将工业硅进行化学反应提纯为多晶硅，并进一步生产出光伏硅片(约95%)或芯片(约5%)，主要应用于光伏发电和半导体领域。

在合金产业的应用主要是通过加入工业硅来提高金属的流动性及韧性，目前主要以铝合金为主，具有成型性好、耐蚀性高的特点，常用作汽车(占铸造铝合金的消费比例60%以上)、航天、船舶等零部件。

二、工业硅供给

1、全球供给

全球工业硅生产国家较为集中。其中，中国是全球第一工业硅生产大国，2021年我国产能占全球产能约78%。2013-2021年，全球产能从533万吨增长到674万吨。其中，中国产能从400万吨增长到528万吨，占比在80%上下浮动。其他产能主要分布在巴西、美国、挪威等国家。从产量的角度来看，2013-2021年中国产量从145万吨增长到279万吨，2021年贡献全球工业硅产量的72%。从目前的情况来看，预计未来五年，工业硅产能增量仍主要来自中国，其他国家产能将保持相对稳定。

2、我国供给

2021年，我国工业硅产能约为528万吨，产量为278万吨，产能利用率近53%。我国工业硅的生产分布相对集中，因工业硅的生产属于高载能，所以主要在能源资源较丰富和电力成本较低的西北、西南地区。新疆地区工业硅产业快速发展依托于当地丰富的煤电资源，云南、四川两地工业硅产业的发展则主要依托于丰富的水电资源，未来内蒙地区产能发展潜力大。2021年，新疆、云南和四川工业硅产量分别为122万吨、51万吨和38万吨，占我国总产量的44%、18%和14%，其他产量主要集中在福建等地。从企业的角度来说，工业硅企业的行业集中度较低，从产能角度来说，前10占比仅为30%，合盛硅业以21%的份额位于第一，东方希望以4%的份额位居第二，随后宏盛锦盟、永昌硅业、鑫河电力、晶鑫硅业占比均在2%左右。

三、工业硅需求

1、全球需求

全球工业硅的消费持续维持较高速度的增长，但消费驱动力来源在不断变化发展。工业硅消费过去以铝合金消费为主，目前有机硅产业的需求占比超过铝合金，未来多晶硅需求将超越有机硅需求，成为工业硅第一大需求方。未来，受益于快速发展的光伏产业和稳健增长的有机硅行业，工业硅也将迎来需求快速增长阶段。随着全球达成碳中和的共识，以多晶硅需求为代表的光伏产业链对工业硅需求的提振作用最为显著。在光伏装机需求的带动下，2020-2021年多晶硅消费量增速达约30%。有机硅消费涉及生活的方方面面，国内有机硅需求同样保持增长。一方面很多有机硅材料的性能更加优异能够替代石油基材料，另一方面硅基材料相较碳基材料能够产生更少的碳排放，两方面共同拉动，市场前景广阔。

2、我国需求

工业硅的下游产业主要分为三个方面，有机硅、多晶硅和铝合金。我国在2021年工业硅消费量为283万吨，较上一年增加了45万吨。2021 年，我国有机硅、多晶硅和铝合金消耗工业硅占比分别为 28%、22% 和 19%。2021 年我国工业硅消费量为 283 万吨，同比小幅上涨 19%；其中有机硅行业工业硅消费量 78 万吨，同比增加 11%；多晶硅行业工业硅消费量 62 万吨，同比增长 30%；铝合金行业工业硅消费量 55 万吨，同比复苏 15%。三大领域共计消耗工业硅 195 万吨，占比约 69%。出口方面，2021 全年出口约78万吨，由于海外需求复苏，出口量超预期。

从工业硅消费量来看，有机硅是目前最重要的消费领域。202年我国有机硅消费工业硅78万吨，同比增长11%。其下游应用领域广泛，消费量处于稳定增长阶段，消费占比为28%。受益于快速发展的光伏产业，多晶硅产业迎来需求快速增长阶段，多晶硅的需求占比超过铝合金攀升至第二，未来需求将超过有机硅，达到工业硅需求第一。202年，多晶硅消费工业硅约62万吨，同比增长30%。而铝合金作为目前第三大消费领域，面临着增速放缓的情况。因为铝合金领域最大的下游应用是汽车行业，但由于近几年汽车消费增长缓慢，拖累铝合金耗硅量。2021年，铝合金耗硅约为55万吨，消费占比为19%。从行业集中度和企业分布的角度来看，有机硅和多晶硅企业的行业集中度较高，前5占比分别为69%和77%。合盛硅业在有机硅产业占比28%，居于第一。保利协鑫在多晶硅产业以26%的占比位居第一。

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