在上一篇系列专题《多晶硅-产业链中承上启下》中介绍到多晶硅上承工业硅产业，下启光伏产业。工业硅经过氢化、精馏、还原提纯可制备成为多晶硅，多晶硅又可通过单晶拉棒切片、多晶铸锭切片等中间加工环节光伏与半导体材料。2023年，多晶硅对工业硅的需求量占到工业硅总需求的约一半。工业硅产量达到374万吨，多晶硅产量达到143万吨，根据每吨多晶硅需求工业硅原料1.08吨比例，全年多晶硅对工业硅需求量高达154.44万吨，占到总产量的41.27%。本篇文章为投资者粗略地介绍多晶硅的生产技术及成本计算。

  改良西门子法工艺分为三个主要部分（见下图）。首先，用工业硅粉与氯化氢或四氯化硅以及氢气反应制备三氯氢硅。其次，反应尾气回收与三氯氢硅的分离提纯。最后，多晶硅气相沉积，即三氯氢硅和氢气在钟罩式的多晶硅还原炉内，于通电加热至1050-1150摄氏度的硅芯表明上进行沉积反应，从而生长成多晶硅棒。这种工艺的核心技术为大直径对棒节能型还原炉技术，导热油循环冷却还原炉技术。

  硅烷流化床法工艺分为两个主要部分（见下图）。即硅烷来源和多晶硅沉积反应器形式。硅烷可以由四氟化硅和四氯化硅得到; 多晶硅反应器包括流化床反应器( FBＲ)和化学气相沉积炉式( CVD)两种，前者产品为颗粒状多晶硅，后者产品为棒状多晶硅。

  当前硅烷的制备技术主要有以下两种路线。第一，Sun Edison的美国工厂以磷肥厂副产物四氟化硅为原料，与四氢化铝钠反应生成硅烷，将铝和钠以氟化铝、氟化钠的盐类形式回收，该方法随着Sun Edison的美国工厂和中国六九硅业停产被宣告停用。第二、江苏中能、陕西天宏瑞科、河南硅烷科技及其他在研究企业以四氯化硅为原料，采用现有三氯氢硅法的冷氢化技术，将三氯化硅转化为二氯二氢硅，再将二氯二氢硅接着来进行歧化反应制备出硅烷，此方法已成为硅烷生产的主流技术。目前，目前国内采用硅烷法技术生产多晶硅的企业仅有陕西天宏瑞科和保利协鑫两家，2023年保利协鑫多晶硅名义产能达42万吨（有效产能34万吨），全年生产多晶硅23.23万吨，同比增加122%。其中，颗粒硅产量达到20.36万吨，较2022年4.56万吨同比增长346%。海外采用硅烷法生产颗粒硅的主要企业为美国ＲEC，但部分产线年第二季度停产。

  硅烷和三氯氢硅在分子化学结构的差异导致两种工艺有三个主要差别。第一点，硅烷含硅量可达到87.5%，而三氯氢硅含硅量仅有20.7%，硅烷含硅量大约是三氯氢硅的4.2倍。第二点，硅烷分解后产生的尾气主要是氢气，所以硅烷法分解和尾气回收环节物料周转量少，较三氯氢硅法的尾气回收和利用更简单。第三点，硅烷分解温度低，在温度700℃下即可反应，因此还原电耗相对较低。

  由于利用硅烷法生产棒状多晶硅具有沉积速度慢、能耗高等问题，故硅烷法大多数都用在生产高纯度的区熔用高纯多晶硅，而采用流化床反应器生产颗粒多晶硅具有连续生产的优势，目前主要用来生产光伏级多晶硅。

  多晶硅生产线投资主要包含土建、设备、安装费用，其中设备投资成本占比 60%-70%。2023年投产的万吨级多晶硅生产线 年有小幅下降。随着生产装备技术的进步、单体规模的提高和工艺水平的提升，三氯氢硅法多晶硅生产线投资成本仍有下降空间，预计到2030年，千吨投资可下降至0.80亿元。

  三氯氢硅法在生产工艺及产品质量稳定性方面较为成熟，其产能产量占据较高比例。截至2023年，改良西门子法棒状硅产量占全国总产量的82.7%，颗粒硅产量占全国总产量的17.30%。随着N型单晶电池转化效率的逐步提升，未来对高质量硅料的需求趋势亦逐渐突显，三氯氢硅法仍将是主流工艺。通过近十年来对设备、生产工艺及自动化水平的不断完善提升，三氯氢硅法制造成本逐渐下降。

  多晶硅生产成本主要构成要素包括1综合电力消耗、2硅粉消耗、3蒸汽消耗、4人力成本、5折旧和其他费用：

  第一，综合电单耗是指生产单位多晶硅产品所耗用的全部电力。据统计，2019年全国多晶硅平均综合电单耗已降70kWh/kg，2022年,综合电单耗逐渐降58kWh/kg,2023综合电单耗为57kWh/kg，同比下降5%，未来随着生产装备技术提升、系统优化能力提高、生产规模增大等，预计2030年有望下降至52.5kWh/kg。具体来看，还原电单耗38kWh/kg、干法电单耗4.5kWh/kg、提纯电单耗1.5kWh/kg、冷氢化电单耗5kWh/kg、公用工程电单耗2kWh/kg、综合能耗6kWh/kg。

  第二，硅单耗指生产单位高纯硅产品所耗费的硅量，主要包括合成、三氯氢化工序，外购硅粉、四氯化硅等含硅物料全部折成纯硅计算，外售氯硅烷等按含硅比折成纯硅计算，从总量中扣除。2023年，硅单耗在1.08kg/kg水平，同比下降0.92%，且未来5年内变化幅度不大。随着氢化水平的提升，副产物回收利用率的增强，预计到2030年将降低到1.07kg/kg。

  第三，水耗是指生产单位多晶硅产品所需要补充的水量，水的消耗主要包括蒸发、清洗等。2023多晶硅平均水耗在0.08t/kg的水平，同比下降11%。新疆地区气候干燥，蒸发量大，水耗较行业平均值高，数据综合青海、内蒙、四川、新疆等各大产区的数据。预计到2026年，通过余热利用降低蒸发量，精馏塔排出的物料再回收利用降低残液处理水耗等措施，可将耗水量控制在0.07t/kg的水平并维持到2030年。

  第四，蒸汽耗量是指生产单位多晶硅产品外购蒸汽量，不考虑还原炉余热利用所产生的蒸汽（该能量已通过电力的形式计入）。蒸汽的补充大多数都用在精馏、冷氢化、尾气回收等环节。2023年企业蒸汽耗量均值为9.1kg/kg左右，同比下降39.3%。在新疆等寒冷地区蒸汽耗量较其他地区高。随着企业还原余热利用率提升、提纯、精馏系统优化等，2030年企业蒸汽耗量将降至5.1kg/kg

  简单计算，在不考虑人工、折旧和其他费用的情况下，单吨工业硅生产所带来的成本=电力成本（0.4*57000）+硅消耗（1300008）+水耗（80*2.1）+蒸汽耗量（9.1*230），即39101元/吨。生产所带来的成本变化可以根据不同企业和不同生产地灵活变化，并且需要重点强调的是硅石、工业硅、多晶硅和电池片等单个品种正逐步被光伏企业进行产业链内部化，单一品种的短期盈亏不能对市场和企业做出简单地定性判断。除此之外，我们根据上市公司2023年年报为投资者整理各多晶硅上市企业的产能及成本，详情见下表。

  多晶硅价格持续下跌至成本线年初开始，多晶硅价格一路下跌。截止5月23日，根据硅业分会统计，n型棒状硅成交均价为4.30万元/吨，p型致密料成交均价为3.73万元/吨，n/p棒状硅价差为0.44万元/吨，n型颗粒硅成交均价为3.75万元/吨。根据百川统计，单吨多晶硅平均生产所带来的成本47232元/吨，单吨多晶硅毛利润为-7752元/吨，简单来看全行业都面临亏损局面。

  检修装置增加，增产趋势或将打破。主要生产企业都有不同程度降负荷生产或停产检修，新增装置暂无投产预期兑现。根据硅业分会统计，国内多晶硅生产企业共计17家，检修公司数依旧维持在5家。根据百川统计，大全、新特、新疆晶诺、内蒙古东立、鄂尔多斯多晶硅业、亚洲硅业、天宏瑞科、甘肃宝丰硅材料和宁夏润阳等企业都有不同程度检修和降负荷运行。因此，本月多晶硅产量将在4月18.90万吨的基础上继续显而易见地下降。总的来看，多晶硅成本控制的边际空间已经比较有限，但终端需求短期内暂时无法充分消化本轮新增投产装置导致多晶硅从挤出超额利润到进入全行业亏损局面，中期还将面临新增产能的继续施压，目前来看多晶硅价格在成本线附近徘徊将成为现阶段主逻辑。

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