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董霁旋王炙鹿：工业硅供需异步释放，价格先涨后跌

2022年12月22日，工业硅期货正式登陆广州期货交易所[1]。工业硅，又名金属硅，含硅量一般在98%左右，常见杂质包括铁、铝、钙。工业硅是硅产业链中承上启下的环节，通常由硅石在通电条件下由碳质还原剂还原而成，并主要应用于多晶硅、有机硅与硅铝合金等行业。

国家规定的标准牌号工业硅主要包括Si5530、Si4210等不同牌号。Si是第14位元素硅的化学符号，“5530”四位数字代表了工业硅中杂质的含量—前两位分别代表了铁和铝含量的上限，后两位代表了钙含量的上限。因此5530的含义为工业硅中铁含量≤0.50%、铝含量≤0.50%以及钙含量≤0.30%。

广期所工业硅期货合约的基准交割品为Si5530，替代交割品的规定牌号为Si4210，较标准品升水2000元/吨[2]。从下游应用看，Si5530主要用于生产多晶硅，Si4210则更多应用于有机硅生产。但随着下游加工技艺的提升，市场也出现了低于国家标准的工业硅品种，如97硅（硅含量98%左右）、再生硅（硅含量99%左右）等，对于标准牌号的工业硅有一定替代作用。

我们认为，工业硅期货上市正当其时，这与近年来工业硅在供需两端的快速增长密不可分。工业硅自身所蕴含的“绿色属性”与碳达峰碳中和目标相互强化，中国在工业硅产业链中的主导地位也呼应了对产业链供应链安全的诉求。我们将在本篇报告中，围绕“绿色低碳”与“中国主导”两大特点，对工业硅产业链上下游作简要梳理，并对2023年工业硅的供需格局与价格走势作出展望。

图表：工业硅产业链上下游示意图

资料来源：中金公司研究部

图表：工业硅国家标准牌号

资料来源：国家标准化管理委员会，中金公司研究部

图表：2022年华东地区工业硅价格

资料来源：SMM，中金公司研究部

光伏装机景气度彰显工业硅“绿色属性”

工业硅的绿色属性主要体现在以光伏为应用场景的多晶硅需求。从下游需求看，工业硅主要应用于有机硅、多晶硅制造以及硅铝合金冶炼等领域，有机硅是当前存量需求占比中最大的领域，约32%。多晶硅占比约1/4，但是增量需求中的最主要来源。

在光伏装机需求高景气的驱动下，我们预计未来工业硅消费增长点将集中于多晶硅。多晶硅需求占比的提升将进一步凸显工业硅的绿色属性。2010-2021年期间中国光伏装机量年复合增长率约53%，与此同时中国多晶硅产量年均增长率高达24%，2021年达到48.7万吨。根据中金电新组，2023年中国光伏装机有望达到130GW，同比装机增长约30%-40%或30GW-40GW。

工业硅与多晶硅的生产过程耗能较高，但远不及下游光伏系统可以贡献的巨大能量。根据硅业协会，每千克工业硅、多晶硅生产过程分别需耗电13千瓦时、50千瓦时，叠加其他环节耗电量，生产1千克光伏系统用高纯晶硅共需耗电100千瓦时左右。每千瓦光伏系统需要3千克的高纯晶硅，据此可得每千瓦光伏系统用高纯晶硅的生产耗电在300千瓦时左右。根据国家能源局公布的2022年前三季度我国光伏利用小时数968小时[3]折算，仅需4个月光伏系统便可以收回其生产过程中的耗电量，实现能耗的收支平衡，而光伏发电系统设计寿命往往可达25年或更长。

中国主导全球工业硅供需，凸显“国产属性”

全球范围来看，中国是工业硅最大的生产国与消费国。2021年中国工业硅消费量约为236万吨，占全球消费的56%，中国工业硅产量约为321万吨（含97硅与再生硅），占全球供应的76%左右。中国是工业硅的净出口国，国产工业硅除满足内需外，亦有相当一部分用于出口，2021年净出口工业硅77.4万吨，约为总产量的24%。从当前的产能规划来看，我们预计2022和2023年国产工业硅在供给侧的领先地位或将得到进一步强化。

图表：2021年全球工业硅产量分国别

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：全球工业硅产量

资料来源：SMM，中金公司研究部

从供给分布看，国内工业硅生产主要位于新疆、云南、四川等地，2021年三省区产能占比达70%以上，且集中度仍有上升趋势。电力是工业硅冶炼成本的大头，电力成本约占工业硅生产成本的30%-40%。考虑到工业硅生产过程中的高耗能，中国的工业硅产能多集中于能源条件有优势的区域。新疆硅厂电力、矿石、煤炭等资源优势较强，电力成本相对较低，占生产成本30%左右，生产也相对稳定。四川、云南地区硅厂对水电依赖度较高，夏秋丰水期与冬春枯水期的电价有明显差异，导致了生产季节性较强，三、四季度的开工率往往高于一、二季度。今年2022年8月电力偏紧状况对工业硅产量影响有限，但水电的不稳定性可能仍是未来供给端的一大风险因素。

图表：2021年国内工业硅产量分省份

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：中国工业硅产量

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：云南、四川、新疆工业硅月度产量

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：中国工业硅开工率

资料来源：SMM，中金公司研究部

中国在工业硅供需两端的主导地位为工业硅期货品种的上市提供了土壤。据我们测算，2022年国内工业硅的市场规模（年均价×年消费量）约为700亿元。从规模上看与铅（~700亿元）相当，但与铜（~9000亿元）、铝（~9000亿元）、锌（~3300亿元）等有色金属相比仍有不小差距。我们预计工业硅期货市场的规模与流动性或将随工业硅供需的快速增长而稳步提升。

图表：2022年中国有色金属市场规模

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：2022年中国有色金属成交量和持仓量

资料来源：SMM，中金公司研究部

注：铜、铝、锌、铅选择上期所主力合约，工业硅选择SI2308

工业硅供需两旺的格局仍将延续

在追求绿色低碳与产业链安全的大背景下，我们认为工业硅“绿色低碳”与“中国主导”两大特点或将进一步凸显，工业硅可能将维持供需两旺的趋势。

供给侧：国内产能扩张带动全球产量上升

从产能与产量的角度看，除中国外，海外工业硅的主要生产国包括巴西、挪威、美国与法国等。近年来，海外工业硅产量维持在100万吨附近，但国产工业硅产量一直处于上升通道。可以看出，全球工业硅产量增长主要是由国内产能扩张所推动的，国产工业硅产量在全球的占比在逐年上升。

国内方面，虽然受疫情反复以及电力供应偏紧的影响，2022年西南地区工业硅企业的开工率有较大程度下降，但2022年新疆等地新增了53.5万吨产能，带动全年工业硅产量保持了高速增长，我们预计2022年中国工业硅产量同比增幅约为19.8%至385万吨。

展望2023年，考虑到一方面疫情政策优化有利于企业复产与运输，我们预计工业硅企业开工率或有提升。另一方面，根据SMM统计，2023年新增工业硅产能约116.5万吨，主要集中在新疆、内蒙古、宁夏、甘肃、云南等地。我们判断2023年产能投放可能大多在下半年，譬如云南地区的20万吨产能可能在下半年丰水期投产。因此我们预计2023年中国工业硅产量同比增长20.5%至464万吨，全球占比有望提升至80%左右。

图表：工业硅2022、2023年规划新增产能

资料来源：SMM，中金公司研究部

电力供给的不确定性或是工业硅供应端的一大风险。从工业硅冶炼成本的角度看，电力是工业硅冶炼成本的大头，每吨工业硅生产耗电12,000-12,500千瓦时，电力成本占总成本约30%-40%。其次是原材料，每吨工业硅消耗硅石2.7-3吨，占比10%左右。另外每吨工业硅生产还需2-2.5吨还原剂（石油焦、硅煤、木炭等）和0.08-0.13吨电极。

作为工业硅冶炼环节中的关键一环，电力对工业硅生产的潜在影响不容小觑。在四川、云南等水电占比较高的地区，工业硅作为用电大户，其生产往往受到电力供给、电价以及能耗政策的影响。以云南省为例，工业硅用电量占全省工业用电约5%，因而在2021年云南省“能耗双控”期间，工业硅行业首当其冲[4]，9-12月工业硅平均产量相比8月下降了6%。水电的波动性与不确定均较大，丰水期水电占比可至9成，而在枯水期可能回落至7成左右。我们看到2022年中来水不及预期也对当地电力供给造成较大压力，进而导致了工业硅产量的下滑。因此，尽管我们预计2023年下半年云南可能有20万吨的新增产能，但电力供给政策的不确定性，叠加水电的不稳定性，云南省的工业硅供给仍有不及预期的可能性。

图表：中国金属硅主产区电价

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：云南省工业用电比例

资料来源：Wind，中金公司研究部

图表：中国工业硅生产利润和成本

资料来源：百川盈孚，中金公司研究部

图表：2022年工业硅成本构成

资料来源：百川盈孚，中金公司研究部

需求端：多晶硅产能释放支撑用硅增量，但传统需求可能放缓

工业硅在有机硅、多晶硅以及铝合金冶炼方面具有广泛应用。

► 工业硅与氯甲烷在催化剂的作用下，生成有机硅单体，进而制造出硅胶、硅油、硅树脂等化工产品，在纺织、医疗、日化等领域有重要应用；

► 工业硅与氯化氢反应生成三氯氢硅，在氢气的还原作用下生成多晶硅，多晶硅是光伏、半导体的重要原料；

► 硅是铝合金中的主要元素，硅铝合金加工形成铝棒、铝板等材料，广泛应用于交通、建筑领域。

有机硅和铝合金是较为传统的工业硅需求来源。2018年两者合计占总需求的比重约74%。过去几年多晶硅需求受光伏景气度的带动增长强劲，但有机硅与铝合金增速则受制于疫情冲击、地产疲软、宏观周期走弱等因素。#553（主要应用于多晶硅）和#421（主要应用于有机硅）的价差可以在一定程度上表征两者需求的相对强弱关系，可以看出今年以来价差一路收窄，多晶硅需求相对有机硅明显更加旺盛。我们预计有机硅和铝合金合计需求比重在2022年将回落至60%。

有机硅：是目前工业硅需求占比最高的品种，约38%。有机硅材料按形态的不同，可分为硅烷偶联剂、硅油、硅树脂等，在建筑、纺织、汽车、日化等各个领域应用广泛。建筑行业是有机硅最主要的下游应用领域。2021年，我国有机硅产量达到345.2万吨，2022年下游需求虽然偏弱，但有机硅产能大幅投产，我们预计有机硅产量将达到425万吨，同比增长约23.1%。

2022年421硅与有机硅DMC倒挂，有机硅利润承压。自2021年下半年起国内地产行业进入下行周期，我们看到2022年前11月房屋新开工面积同比下降39%，房地产投资累计下滑了9.8%，叠加疫情对消费等领域的拖累，有机硅需求承担了较大压力。但与此同时，据我们统计2022年约有80万吨有机硅投产，带动产量迅速增长。下游消费因此难以匹配新增产能，有机硅出现过剩。我们看到从三季度开始作为有机硅主要原材料的421工业硅与有机合成中间体DMC价格出现倒挂，且价差逐步拉大。

展望2023年，地产缓复苏叠加疫情政策优化，宏观经济压力可能有所减弱。但我们判断有机硅过剩可能难以得到有效扭转，压力或将逐步向上游传导，因此2023年有机硅产量增速或将明显回落，我们预计有机硅用硅量增长将放缓至6.4%（117.5万吨）。

铝合金：工业硅是铝合金的添加剂，硅铝合金具有重量轻、导热性好、耐蚀性好等优点，在电子封装、汽车配件以及建筑方面具有重要应用。近年来铝合金对工业硅的需求占比逐年递减，2021年我国铝合金对工业硅的需求为65万吨，占比22%。

汽车及建筑行业的表现是铝合金需求的主要影响因素。除建筑端的疲弱外，近年来疫情也持续压制国内汽车消费市场，2019-2022年间汽车产量的年均复合增长率仅为1.5%。我们预计2022年铝合金用硅需求增速仅为0.2%。

新能源汽车或成为铝合金需求增长的亮点。近来新能源汽车渗透率增长较快，据SMM预测，2022年新能源汽车产量或达到680万辆，较2021年近乎增长一倍。铝硅系合金具有硬度高、耐腐蚀的特点，适用于一体化压铸的新能源汽车制造，新能源汽车增长可能会对铝合金用硅量形成一定带动。宏观经济企稳叠加新能源汽车产量的快速增长，我们预计2023年铝合金用硅量增速有望回升至4.5%（68万吨）。

图表：工业硅下游需求占比

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：有机硅DMC与工业硅421价格

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：中国汽车产量

资料来源：中汽协，中金公司研究部

图表：中国房屋新开工面积

资料来源：Wind，中金公司研究部

图表：华东工业硅价差（421#和553#）

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：中国铝合金产量

资料来源：SMM，中金公司研究部

多晶硅：另一方面，在传统工业硅需求承压的同时，以光伏、半导体为主要应用场景的多晶硅在需求端的占比近年来却持续上升。以多晶硅为原料的单晶硅片与多晶硅片，经过熔铸形成电池片，是光伏电站的重要组件。由多晶硅制成的单晶硅也是构成半导体芯片的重要材料。

2019年以来，我国光伏新增装机量逐年上升，带动多晶硅需求与产量上行。数据显示，2022年1-10月，我国多晶硅产量62.6万吨，同比增长58%。疫情与高温限电的因素对供给造成一定扰动，从供需平衡上看仍存一定缺口，带动多晶硅价格持续走强。临近年底，得益于四季度多晶硅产能逐渐恢复与新增项目建成投产，供不应求的局面有所缓解，多晶硅供需也由短缺逐步转向过剩，价格有所回落。

展望2023年，多晶硅产能或将进一步释放，并有力提振工业硅的消费量。据SMM统计，2023年多晶硅企业投产计划贯穿全年，我们预计全年产量或将达到130万吨，带动工业硅需求量同比大幅增长65.8%至162万吨，多晶硅或将一跃成为最大的工业硅需求领域。

2023年多晶硅的产能释放速度或快于光伏新增装机，硅料平衡可能趋于过剩。根据多晶硅投产计划与下游光伏新增装机量的预测，我们预计2023年多晶硅产能增速高达101%，快于光伏新增装机40%的增速，硅料环节平衡可能趋于过剩，多晶硅价格或将承压。在光伏制造环节，硅料利润率远高于硅片、电池片等部分，但在产能压力下今年硅料企业的超额利润可能难以维持，硅料环节可能通过压缩企业利润与降低产能利用率来实现新的平衡。但下游光伏等需求尚处在快速增长的阶段，我们预计硅料企业的利润可能仍将维持在比较可观的区间，工业硅的需求增量也仍有相当保障。

图表：光伏制造业各环节利润

资料来源：Solarzoom，中金公司研究部

图表：中国光伏装机量、多晶硅产量和工业硅用量

资料来源：Wind，SMM，中金公司研究部

图表：多晶硅2022、2023年规划新增产能

资料来源：SMM，中金公司研究部

工业硅出口：中国是工业硅的净出口国，主要流向日本、韩国、欧洲等地。2021年中国出口工业硅77.8万吨，占中国工业硅产量的27%。海外流动性收紧，经济增速承压也拖累了工业硅出口表现。2022年7月以来工业硅出口同比跌幅持续走阔，前三季度累计出口量同比下降15%至51万吨。

另一影响工业硅出口的趋势是多晶硅产业的重心进一步向国内倾斜。海外工业硅进口需求大多集中于多晶硅，但根据中国光伏业协会统计，2017年以来，海外多晶硅产量逐年下降，与此同时国内多晶硅产量占比稳步提升。2021年中国多晶硅产量占全球比重已增长至79%，且这一趋势仍在延续。我们预计2023年中国工业硅出口或将下降7%至64万吨。

图表：2021年中国工业硅出口

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：中国工业硅月度出口

资料来源：SMM，中金公司研究部

图表：全球多晶硅产能

资料来源：CPIA，中金公司研究部

图表：全球多晶硅产量

资料来源：CPIA，中金公司研究部

2023年，工业硅供需或将由紧及松，价格先涨后跌

2022年，在宏观预期、疫情演变、原料成本、电力供给、下游开工的共同作用下，工业硅价格大幅波动。2月，硅石及石英砂价格上涨，原料端带动硅价上行。3月东北、上海相继爆发疫情，下游加工企业生产受到影响，铝合金、有机硅等终端需求疲软[5]，需求乏力导致工业硅价格走低。进入二季度，美联储加息导致海外经济增速承压，工业硅出口下降。四川、云南逐渐进入水电供应旺季，工业硅开工率明显上升，供给增长叠加需求回落压制硅价进一步下行。6月，上海疫情得到控制，汽车企业复工复产[6]，铝合金需求回升带动硅价反弹。8月，四川高温限电，新疆疫情导致运输受限，供给面临压力，硅价呈上涨趋势。四季度，价格主要受多晶硅产能释放拉动，呈现震荡上行趋势。总体来看，2022年工业硅供需有小幅过剩，553#年均价由2021年的20016元/吨回落至19678元/吨，421#年均价由2021年的21982元/吨回落至20543元/吨。

展望2023年，工业硅处于高位的开工率或将延续，叠加2022-2023年产能释放，以及疫情防控政策优化下生产约束的放松，我们预计2023年工业硅供给或将进入快速增长期，产量有望同比增长20.5%至464万吨。

需求侧，新老需求表现仍将有所分化，工业硅的绿色需求属性将得到进一步强化。我们预计以多晶硅为代表的绿色需求将大幅增长，对工业硅需求的增量贡献或在40%以上。国内宏观周期企稳或对有机硅和铝合金用硅需求带来一些利好，但有机硅过剩压力可能延续，用硅需求的高增速难以延续。我们预计2023年工业硅国内需求增长25%达到367万吨。出口方面，海外经济压力仍将掣肘工业硅出口增长，我们预计净出口量同比下滑5.3%至63万吨。

就年内而言，工业硅与多晶硅新产能的错位释放或导致工业硅供需平衡先紧后松。多晶硅的投产计划贯穿全年，但工业硅投产主要集中在下半年。根据项目投产计划推演，上半年有65万吨多晶硅可能投产，但同期工业硅投产仅31万吨，供需平衡因此可能收紧。

下半年以后工业硅产能开始释放，根据计划新增产能或将达到85万吨，但与此同时多晶硅在产能快速投产的情况下，硅料环节的供给压力或将逐步显现，多晶硅产能利用率可能受到压制，而有机硅与铝合金亦难以承接住工业硅的供给释放，工业硅的供需平衡或将向过剩一端倾斜。

因此2023年工业硅或将在上下游投产的节奏异步中寻求新的平衡。我们预计全年价格区间在18000-23000元/吨之间，多晶硅产能释放有望在上半年带动价格上升至23000元/吨左右，但工业硅产能释放或拖累下半年价格回落至18000元/吨左右。但我们提示投产节奏的推演是基于当前信息的判断，后期仍存一定不确定性，企业投产节奏与电力供应仍是值得关注的风险。

图表：国内工业硅供需平衡表