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高純多晶硅材料行業(yè)競爭新格局

2017-08-09 10:17:59 作者：嚴(yán)大洲李愛民萬燁楊永亮張升學(xué) 趙雄何偉湯來源：知網(wǎng) 分享至：

研究多晶硅生產(chǎn)的工藝技術(shù)、裝備、產(chǎn)品質(zhì)量、能耗、環(huán)保和成本等方面發(fā)生的巨大變化，提出維護(hù)高純多晶硅健康發(fā)展的建議。

1 高純多晶硅的戰(zhàn)略地位

高純多晶硅材料是信息產(chǎn)業(yè)和太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，世界多個(gè)發(fā)達(dá)國家將其列為戰(zhàn)略性材料，對其實(shí)施政策鼓勵(lì)與財(cái)政支持。10年前，世界高純多晶硅材料的生產(chǎn)主要集中在美國、德國和日本等發(fā)達(dá)國家的7家公司，對我國則實(shí)施技術(shù)封鎖和市場壟斷，國內(nèi)需求長期依賴進(jìn)口。

在國家一系列政策的引導(dǎo)和支持下，經(jīng)過多年的努力，2005年10月，洛陽中硅高科技有限公司依托中國恩菲工程技術(shù)有限公司建成的我國第一條產(chǎn)業(yè)化示范線順利投產(chǎn)，打破了美、德、日3國多年的技術(shù)封鎖和市場壟斷；經(jīng)過近幾年的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張，實(shí)現(xiàn)了高純多晶硅材料的規(guī)模化供應(yīng)，我國多晶硅產(chǎn)量也躍居世界第一位，解決了國內(nèi)多晶硅供應(yīng)的瓶頸問題，為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供了基礎(chǔ)原材料。最近，國內(nèi)外多家大型多晶硅公司停產(chǎn)、破產(chǎn)或股東變更，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)政策也有了新的調(diào)整意見[4]，為未來高純多晶硅發(fā)展帶來了新的變化因素。但光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、成本的大幅降低，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、二氧化碳減排和環(huán)境治理的效果初現(xiàn)，在充分的市場競爭過程中，產(chǎn)業(yè)鏈的源頭高純多晶硅材料生產(chǎn)與供應(yīng)如何適應(yīng)新的變化是本文研究的重點(diǎn)。

2 高純多晶硅的主流技術(shù)路線

高純多晶硅材料的生產(chǎn)方法有很多，如西門子法、三氯氫硅法、硅烷法、流化床法、冶金法、物理法等。生產(chǎn)方法的分類復(fù)雜，有按制備原料劃分的、有按設(shè)備劃分的、也有延用傳統(tǒng)稱號的，歷史成因復(fù)雜，給行業(yè)帶來許多混淆。經(jīng)征詢業(yè)內(nèi)專家意見，本文采用以高純多晶硅生產(chǎn)原料來劃分，可分為三氯氫硅法和硅烷法，兩種方法均可用化學(xué)氣相沉積（CVD）爐和流化床反應(yīng)器（FBR）分別生產(chǎn)棒狀多晶硅和粒狀多晶硅。而FBR只是一種生產(chǎn)設(shè)備，在三氯氫硅法和硅烷法中均已成功應(yīng)用，不宜作為一種方法。至于冶金法或物理法，受質(zhì)量穩(wěn)定性和實(shí)際成本競爭力所限，未見大批量商業(yè)化市場供應(yīng)，隨著光伏市場競爭對質(zhì)量要求的日益嚴(yán)苛及三氯氫硅法成本的大幅降低，該方法的研究日漸減少，本文暫不研究。

三氯氫硅法（俗稱：改良西門子法，后同）以生產(chǎn)棒狀多晶硅為主，而硅烷法以生產(chǎn)粒狀多晶硅為主，兩種多晶硅料在硅片制造的鑄錠或拉晶過程中配合使用，可增加裝料量，有利于降低硅片制造成本。

2015年全球多晶硅產(chǎn)能約47萬t/a，當(dāng)年產(chǎn)量約34.5萬t，較2014年增長14.2%，增量多晶硅主要集中用于光伏制造領(lǐng)域。2015年電子級多晶硅產(chǎn)量約為2.9萬t，約占世界多晶硅總產(chǎn)量的8%，生產(chǎn)主要集中在美國、德國和日本，我國僅有少量供應(yīng)，國產(chǎn)規(guī)模化供應(yīng)需要系統(tǒng)的全面提升。世界前10位多晶硅企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)能與產(chǎn)量見表1。

2015年世界總產(chǎn)能中，三氯氫硅法約占95%。世界前10的多晶硅企業(yè)2015年總產(chǎn)量為28.07萬t，約占世界總產(chǎn)量的81.37%，同比增長8.8%；產(chǎn)能集中度進(jìn)一步提高，世界前10的多晶硅企業(yè)產(chǎn)量中，我國占4位。

預(yù)計(jì)2016年世界多晶硅有效產(chǎn)能約49萬t/a，產(chǎn)量約38萬t，分別較2015年增加4.25%和10.1%；我國5家企業(yè)有望進(jìn)入世界前10。2016年硅烷法粒狀多晶硅產(chǎn)能和產(chǎn)量有望達(dá)到3萬t和1.8萬t，分別占世界份額的6.1%和4.7%。

硅烷法在業(yè)內(nèi)已有幾十年的歷史，2012年以來，業(yè)內(nèi)對硅烷法流化床粒狀多晶硅技術(shù)討論熱烈，將進(jìn)一步降低多晶硅成本的期望寄托于此。美國SunEdison（前MEMC，后同）在韓國的工廠已建成并試產(chǎn)，其在美國本地也有兩家企業(yè)分別投資建設(shè)硅烷法粒狀多晶硅項(xiàng)目。其中已進(jìn)入調(diào)試及投產(chǎn)的公司均遇到不同程度的困難，進(jìn)度均有延期，能否達(dá)到預(yù)期還需時(shí)間考驗(yàn)。當(dāng)然，項(xiàng)目的最終發(fā)展取決于該技術(shù)的安全、環(huán)保、大規(guī)模化、質(zhì)量和成本等因素，未來發(fā)展值得期待。

我國多晶硅產(chǎn)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)始于2005年，2007年實(shí)現(xiàn)千噸級產(chǎn)量規(guī)模化生產(chǎn)。2008年和2010年是多晶硅產(chǎn)業(yè)兩個(gè)大規(guī)模建設(shè)時(shí)間段，期間多晶硅價(jià)格的峰值分別達(dá)到450美元/kg和120美元/kg。由于資本的逐利性，導(dǎo)致許多企業(yè)鋌而走險(xiǎn)，涉足對其自身而言較陌生的多晶硅行業(yè)，我國先后建成多晶硅企業(yè)近50家，但由于大部分企業(yè)無技術(shù)和管理提升能力，不能形成持續(xù)降本能力，有些企業(yè)短期投產(chǎn)后就進(jìn)入停產(chǎn)狀態(tài)，有些企業(yè)還未投產(chǎn)即宣告停建或破產(chǎn)，嚴(yán)酷的市場洗禮已無情淘汰了這部分企業(yè)；即使有規(guī)模效應(yīng)的企業(yè)，其前期投入的部分落后產(chǎn)能也已被淘汰。受技術(shù)團(tuán)隊(duì)、資金實(shí)力、裝備水平、環(huán)保要求和能源價(jià)格等運(yùn)行條件所限，多家具備較大規(guī)模的企業(yè)失去市場競爭力，面臨或已完成重組、搬遷或破產(chǎn)，此部分產(chǎn)能也淪為無效產(chǎn)能。整個(gè)產(chǎn)業(yè)盲目發(fā)展，無序競爭，損失巨大，教訓(xùn)慘烈，其結(jié)果雖是市場發(fā)展所必須，但我國的損失尤其大。到2016年中期，國內(nèi)曾申報(bào)準(zhǔn)入的58家多晶硅企業(yè)只有17家在產(chǎn)，僅6家滿產(chǎn)，有效的多晶硅產(chǎn)能是能夠真正形成持續(xù)市場供應(yīng)能力的產(chǎn)量。1997～2015年我國多晶硅產(chǎn)量變化如圖1所示。

隨著歐、美對我國光伏產(chǎn)業(yè)“雙反”、多晶硅材料低價(jià)傾銷等貿(mào)易戰(zhàn)的演變，我國光伏產(chǎn)業(yè)在受到重創(chuàng)之時(shí)，積極主動自我完善與進(jìn)化，得到政府、媒體和社會的廣泛關(guān)注，國務(wù)院、各部委、各省市地方政府分別出臺了光伏產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃與政策20多項(xiàng)，全面推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級，促進(jìn)國內(nèi)光伏應(yīng)用。其中，《多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入條件》《光伏行業(yè)制造規(guī)范條件》和“領(lǐng)跑者計(jì)劃”先后出臺與實(shí)施，規(guī)范引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)健康發(fā)展。

截至2016年9月底，我國多晶硅有效產(chǎn)能為22萬t，全部采用三氯氫硅法，實(shí)際產(chǎn)量為14.5萬t[7]，同比增長30%；產(chǎn)能利用率大幅提升，達(dá)到84.6%。我國前10家企業(yè)的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的91%，其中7家產(chǎn)能超過萬噸；前5家占比達(dá)到77%，行業(yè)集中度進(jìn)一步提高，產(chǎn)品競爭力不斷增強(qiáng)。預(yù)計(jì)2016年全年產(chǎn)量為19萬t，已具備實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代的基礎(chǔ)。2016年國家強(qiáng)基工程還支持了洛陽中硅高科技有限公司和江蘇鑫華半導(dǎo)體材料有限公司發(fā)展電子級多晶硅，引導(dǎo)行業(yè)提升整體競爭能力。我國前10家多晶硅企業(yè)產(chǎn)能、產(chǎn)量見表2。

表2我國前10家多晶硅企業(yè)的產(chǎn)能與產(chǎn)量

備注：2016年產(chǎn)量和產(chǎn)能數(shù)據(jù)采集截至2016年9月

2015年國內(nèi)多晶硅消費(fèi)量約27.5萬t，除自產(chǎn)的16.98萬t以外，還從美國、德國及韓國等國進(jìn)口10.52萬t；三氯氫硅法生產(chǎn)的產(chǎn)品是當(dāng)今市場的主流產(chǎn)品，占比90%以上。

3 高純多晶硅生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步

國際上，高純多晶硅材料的生產(chǎn)仍以美、德、日、韓4國為主，在政府政策鼓勵(lì)和大量財(cái)政援助下，依靠自備電廠、優(yōu)惠電價(jià)、財(cái)稅補(bǔ)貼等政策支持，技術(shù)提升與產(chǎn)能擴(kuò)張并重。傳統(tǒng)的7家公司中，德國瓦克、美國海姆羅克、挪威REC、日本德山曹達(dá)等企業(yè)擁有雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)模效應(yīng)和品牌號召力等優(yōu)勢明顯，在市場競爭中顯得游刃有余，他們依靠長單高價(jià)捆綁我國光伏產(chǎn)業(yè)硅片、電池片制造等下游客戶，同時(shí)低價(jià)傾銷搶領(lǐng)現(xiàn)貨市場，絞殺我國多晶硅產(chǎn)業(yè)。

國際多晶硅的生產(chǎn)除REC和SunEdison（MEMC）采用硅烷法外，其他均為三氯氫硅法。REC用硅烷法CVD爐生產(chǎn)棒狀電子級超高純多晶硅，用FBR生產(chǎn)粒狀太陽能級多晶硅；而SunEdison用FBR生產(chǎn)的粒狀多晶硅可同時(shí)滿足太陽能級和電子級要求。以上兩家企業(yè)分別在我國和韓國建立合資企業(yè)，推廣轉(zhuǎn)讓硅烷流化床粒狀多晶硅技術(shù)。REC與陜西天宏在榆林合資建設(shè)1.8萬t/a生產(chǎn)線，項(xiàng)目正在實(shí)施過程中；SunEdison與韓國三星精細(xì)化工合資在韓國建設(shè)1萬t/a硅烷流化床粒狀多晶硅生產(chǎn)線，2011年開始建設(shè)，原計(jì)劃2014年投產(chǎn)，因市場變化和技術(shù)困難而推遲，2015年的調(diào)試運(yùn)行也遇到很大困難，據(jù)報(bào)道，項(xiàng)目投產(chǎn)后實(shí)際產(chǎn)能可達(dá)1.35萬t/a。我國的徐州中能也已完成年產(chǎn)1.2萬t硅烷流化床項(xiàng)目建設(shè)，正在調(diào)試過程中。

據(jù)ITRPV預(yù)測，未來硅烷流化床粒狀多晶硅的市場份額會有所增加，預(yù)計(jì)2018年有望占全球市場份額的20%[8]，但以三氯氫硅法為主的格局在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)不會有大變化，且今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)改良西門子法仍具有其生命力。新工藝、新方法從試驗(yàn)研究到工業(yè)化生產(chǎn)，仍需市場的檢驗(yàn)與認(rèn)可，但最終能否生存、能否成為革命性的方法，主要集中體現(xiàn)在安全、環(huán)保、質(zhì)量、大規(guī)模化和成本5大要素上。近年來，三氯氫硅法和硅烷法的技術(shù)都得到持續(xù)提升，在我國的提升尤為顯著，行業(yè)技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1三氯氫硅法的技術(shù)進(jìn)步

1）CVD爐技術(shù)依靠精細(xì)化設(shè)計(jì)，綜合利用熱能，裝置大型化，提升了單爐產(chǎn)量，顯著降低電耗。通過計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，優(yōu)化進(jìn)料口分布，設(shè)計(jì)各種進(jìn)氣噴嘴，滿足還原爐內(nèi)熱場、流場、物料濃度分布均勻，在降低電耗、物耗的條件下，更有助于生長出硅棒表面平整、直徑均勻、致密的優(yōu)質(zhì)多晶硅。目前我國多晶硅CVD爐運(yùn)行的主流設(shè)備為改進(jìn)型24對棒、36對棒、40對棒、48對棒等爐型，單爐產(chǎn)量7～12t；多晶硅還原電耗從2009年的120kWh/kg-Si降至55kWh/kg-Si以下，先進(jìn)技術(shù)的多晶硅還原電耗達(dá)到40kWh/kg-Si，且還原電耗以熱的形式加以回收利用，行業(yè)的利用率已達(dá)到75%以上[9]；多晶硅生產(chǎn)全流程綜合電耗從2009年的200kWh/kg-Si降至約85kWh/kg-Si，降幅超過50%，扣去還原電耗75%轉(zhuǎn)化為熱而回收利用的部分，實(shí)際多晶硅綜合電耗只有43.75kWh/kg-Si，達(dá)到國際先進(jìn)水平。隨著現(xiàn)有工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，三氯氫硅法全流程的綜合電耗有望在70kWh/kg-Si以下。

2）冷氫化普遍應(yīng)用，高效回收副產(chǎn)物。國內(nèi)在產(chǎn)多晶硅企業(yè)中，幾乎無一例外的實(shí)施了冷氫化技改，以此處理副產(chǎn)物SiCl4。近3年來，在產(chǎn)多晶硅企業(yè)技改新增總冷氫化能力達(dá)到年產(chǎn)SiHCl3145萬t，單套裝置最大氫化能力達(dá)到15萬t/a。氫化生產(chǎn)SiHCl3電耗約0.5kWh/kg-TCS，與熱氫化電耗2～3kWh/kg-TCS比較，氫化環(huán)節(jié)節(jié)約能耗70%以上。按照多晶硅與SiCl4產(chǎn)出比1∶20計(jì)算，折合為多晶硅電耗30～50kWh/kg-Si。冷氫化單套系統(tǒng)規(guī)模大、操作穩(wěn)定、能耗低，有效促進(jìn)了多晶硅綜合能耗和成本的降低。

3）副產(chǎn)物綜合利用。三氯氫硅法工藝中，副產(chǎn)物包括SiCl4、SiH2Cl2和HCl等。SiCl4主要采用氫化技術(shù)將其變成SiHCl3原料，經(jīng)提純后返回系統(tǒng)使用；多數(shù)公司將副產(chǎn)物SiH2Cl2與SiCl4在催化劑條件下反歧化生產(chǎn)SiHCl3，經(jīng)提純后返回系統(tǒng)使用；HCl送SiHCl3合成或直接送冷氫化，與硅反應(yīng)，參與多晶硅的原料制備，借此措施大幅降低多晶硅原料消耗，按硅計(jì)算，硅耗已從1.35kg/kg-Si降低到1.2kg/kg-Si以下，降低幅度10%以上。

4）提純系統(tǒng)優(yōu)化與綜合節(jié)能。借助吸附除雜、SiHCl3高效篩板與填料組合的加壓精餾提純，以及提純耦合技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，大幅降低多晶硅能耗。典型企業(yè)的蒸汽消耗從2009年的200t/t-Si降低到目前的30t/t-Si以下，蒸汽消耗降低70%以上，加壓耦合提純技術(shù)還取消或減少了塔頂循環(huán)水消耗，降低幅度為45%～70%[11]。

5）安全與環(huán)保。多晶硅生產(chǎn)曾被認(rèn)為是一個(gè)“高污染”的行業(yè)，起因于多晶硅生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物SiCl4，每產(chǎn)1t多晶硅副產(chǎn)SiCl4約10～20t。早期我國多晶硅生產(chǎn)技術(shù)較為落后，若處理不善，可能會導(dǎo)致環(huán)境污染或安全事故，所以SiCl4被“妖魔化”。SiCl4可以做為多晶硅的原料，利用氫化技術(shù)，可將其低成本轉(zhuǎn)化為SiHCl3，返回系統(tǒng)使用；也可用于生產(chǎn)國家鼓勵(lì)發(fā)展的高科技產(chǎn)品氣相白炭黑、有機(jī)硅等，都是降低多晶硅生產(chǎn)成本的有效手段。這些年，國內(nèi)企業(yè)提升技術(shù)、強(qiáng)化管理，環(huán)保部門常態(tài)化在線監(jiān)測，民眾的環(huán)保意識也逐漸加強(qiáng)。

3.2硅烷法的技術(shù)進(jìn)步

由于硅烷含硅87.5%，而SiHCl3含硅僅20.7%，硅烷易分解，分解產(chǎn)生的尾氣主要是H2，在同等規(guī)模的多晶硅工廠中，多晶硅生產(chǎn)工序和尾氣回收工序的物料周轉(zhuǎn)量少，硅烷分解溫度低、電耗低，便于采用FBR連續(xù)生產(chǎn)，為高電價(jià)地區(qū)尋求更低成本的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)造條件。硅烷法雖然也有幾十年的產(chǎn)業(yè)化歷史，但其易燃、易爆的突出特點(diǎn)和安全隱憂，限制了其被廣泛地推廣應(yīng)用，硅烷制備前的工序仍需能源與成本，需要綜合考慮。

3.2.1硅烷來源

1）美國REC、中國徐州中能、陜西天宏引進(jìn)的技術(shù)及其他在研究的企業(yè)都以SiCl4為原料，采用現(xiàn)有三氯氫硅法工藝中的冷氫化技術(shù)將SiCl4轉(zhuǎn)化為SiHCl3，再將SiHCl3歧化生產(chǎn)硅烷，歧化過程中產(chǎn)生的SiCl4返回冷氫化系統(tǒng)，循環(huán)使用。

2）美國SunEdison工廠以磷肥廠副產(chǎn)物SiF4為原料，與NaAlH4反應(yīng)生成硅烷，Al和Na以AlF3、NaF的鹽類回收，現(xiàn)已停產(chǎn)。SunEdison在韓國新建工廠已改用SiCl4冷氫化制備SiHCl3，再用SiHCl3歧化工藝制備硅烷。

在韓國新建工廠已改用SiCl4冷氫化制備SiHCl3，再用SiHCl3歧化工藝制備硅烷。

3.2.2多晶硅反應(yīng)器

1）FBR。FBR用來生產(chǎn)粒狀多晶硅，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，采用晶種，不用硅芯，世界硅烷法粒狀多晶硅的反應(yīng)器情況見表3。

表3世界硅烷法粒狀多晶硅的FBR裝置情況

由表3可知，新建工程的FBR均有不同程度放大，美國REC與陜西天宏合資采用FBR設(shè)備，其綜合電耗40kWh/kg-Si；徐州中能也是新設(shè)計(jì)加壓反應(yīng)器；SunEdison在韓國的合資企業(yè)采用高壓FBR，其穩(wěn)定運(yùn)行情況有待實(shí)踐的檢驗(yàn)。

2）硅烷法CVD爐主要用來生產(chǎn)超高純（11～13N）多晶硅，用做區(qū)熔（FZ）原料，僅美國REC工廠在產(chǎn)，多晶硅CVD爐直接電耗100～120kWh/kg。另外，據(jù)德國SST的宣傳資料，其硅烷法CVD爐生產(chǎn)多晶硅直接電耗可達(dá)40kWh/kg以下。

4 高純多晶硅的成本

在滿足多晶硅質(zhì)量、安全和環(huán)保的前提下，產(chǎn)品競爭最終體現(xiàn)在成本。多晶硅成本項(xiàng)目包括：能源消耗、原材料、人力、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、折舊、研發(fā)費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用、管理費(fèi)用等，三氯氫硅法和硅烷法的分類一樣，只是比例不同。以三氯氫硅法為例的成本內(nèi)容及比例見表4。

表4三氯氫硅法多晶硅成本內(nèi)容和比例

其中，現(xiàn)金成本=項(xiàng)1+項(xiàng)2+項(xiàng)3+項(xiàng)4+項(xiàng)5+項(xiàng)7+項(xiàng)8+項(xiàng)9；生產(chǎn)成本=項(xiàng)1+項(xiàng)2+項(xiàng)3+項(xiàng)4+項(xiàng)5+項(xiàng)6；綜合成本=生產(chǎn)成本+項(xiàng)7+項(xiàng)8+項(xiàng)9，或綜合成本=現(xiàn)金成本+項(xiàng)6。

由表4可知，生產(chǎn)成本中，能源（電力、蒸汽、水等）、原料（Si、SiHCl3、SiCl4等）和折舊是多晶硅生產(chǎn)中比例最大的3項(xiàng)成本，分別占總成本的39%～46%、21%～19%、19%～12%；排在第4位的是設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)，占8%～10%，剩下是人力成本和其他費(fèi)用。當(dāng)然，決定成本的關(guān)鍵還是對應(yīng)項(xiàng)目的消耗量和對應(yīng)項(xiàng)的價(jià)格，直接影響成本和比例；降低多晶硅生產(chǎn)成本的關(guān)鍵還是控制多晶硅的能源成本、原料成本和折舊。某代表企業(yè)采用三氯氫硅法生產(chǎn)多晶硅的能源消耗變化見表5。

由表5可知，基于三氯氫硅法的多晶硅生產(chǎn)能源消耗降低明顯，2009年的綜合能耗為40.06kgce/kg，2015年的綜合能耗低于12.99kgce/kg，約降低了67.6%。未來降低能耗仍是多晶硅成本降低的有效手段。

表5多晶硅生產(chǎn)能源消耗變化

除了降低能耗外，更多的企業(yè)降低多晶硅成本的方法是尋找能源豐富且價(jià)格低廉的地區(qū)建廠。如日本三菱、德國瓦克在美國建廠，可享受2美分/kWh的優(yōu)惠電價(jià)；日本德山在馬來西亞的工廠也可享受優(yōu)惠的水電電價(jià)；在我國新疆、內(nèi)蒙古等地建廠也可享受0.20～0.38元/kWh的較低電價(jià)。從國家層面上，更應(yīng)鼓勵(lì)技術(shù)先進(jìn)、能耗低的企業(yè)健康發(fā)展。

對于原料消耗，Si、SiHCl3、SiCl4等原料消耗最終集中體現(xiàn)在硅耗上。目前先進(jìn)企業(yè)的指標(biāo)已達(dá)到1.2kg硅粉/kg-Si以下，降低空間極為有限。

折舊是對生產(chǎn)成本影響較大的一項(xiàng)，折舊=固定資產(chǎn)投資/（折舊年限×產(chǎn)量），與設(shè)備和建筑物的折舊年限、每個(gè)時(shí)間段的產(chǎn)量直接相關(guān)。

隨著技術(shù)進(jìn)步和裝備大型化，高純多晶硅的投資大幅降低。以年產(chǎn)10000t多晶硅、固定投資15億元為例計(jì)算，固定投資中，設(shè)備占75%、建筑物占25%，年實(shí)際產(chǎn)量為8000t，根據(jù)不同折舊年限條件計(jì)算折舊如表6所示。

表6折舊年限取值對成本的影響

由表6可知，折舊年限與產(chǎn)量決定了多晶硅的折舊成本，最大差2倍以上；還有企業(yè)部分固定資產(chǎn)采用租賃方式，將租賃費(fèi)用計(jì)入財(cái)務(wù)費(fèi)用，由此帶來的結(jié)果是企業(yè)毛利率高。所以，企業(yè)在對外報(bào)生產(chǎn)成本時(shí)，明示對應(yīng)條件很重要，最終還需看綜合成本。

多晶硅的綜合成本受企業(yè)的技術(shù)研發(fā)投入、銀行貸款（財(cái)務(wù)費(fèi)用）和管理費(fèi)用影響，有些企業(yè)貸款額度很大，財(cái)務(wù)費(fèi)用就高，但各企業(yè)間差異很大，不具備系統(tǒng)比較的條件。

對于增值稅影響方面，通常成本中不含增值稅，但市場銷售價(jià)格一般含稅，增值稅稅率一般為17%。如某企業(yè)的生產(chǎn)成本為12美元/kg、綜合成本為16.5美元/kg，市場售價(jià)為18美元/kg時(shí)依然虧損，只有在銷售價(jià)格為19.31美元/kg時(shí)盈虧平衡。雖是常識，但選擇性宣傳容易引起行業(yè)外或政府的誤解或誤導(dǎo)。

據(jù)報(bào)道，2016年第3季度REC多晶硅產(chǎn)量為3900Mt，流化床多晶硅現(xiàn)金成本為12美元/kg[13]，據(jù)此前報(bào)道的該公司折舊約為5.5美元/kg推算，綜合成本為17.5美元/kg。大全新能源表示，其第4季度多晶硅平均生產(chǎn)成本已降至9.74美元/kg[14]；四川永祥多晶硅也曾報(bào)道多晶硅的生產(chǎn)成本已降至8萬元/t[15]。這些報(bào)道，難以判斷其綜合成本。國外某公司近期的宣傳材料中，對兩種方法的成本作了詳細(xì)對比分析[16]，可供參考（見圖2）。

光伏發(fā)電商業(yè)化應(yīng)用對多晶硅生產(chǎn)成本的持續(xù)降低將形成持久性的壓力。在當(dāng)前階段，多晶硅技術(shù)還未取得革命性突破時(shí)，多晶硅企業(yè)能否生存下來，其成本與國際一流企業(yè)的差距是一個(gè)簡單而明確的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

圖2國外某公司測算的成本

5 高純多晶硅產(chǎn)業(yè)競爭新格局

5.1產(chǎn)業(yè)前景廣闊

新能源應(yīng)用將引發(fā)新的工業(yè)革命，世界主要發(fā)達(dá)國家都把光伏發(fā)電作為新能源應(yīng)用的重點(diǎn)，美國也將其作為制造業(yè)回歸的重要支撐產(chǎn)業(yè)。我國在光伏行業(yè)強(qiáng)勁發(fā)展的背景下，2015年宣布《強(qiáng)化應(yīng)對氣候變化行動——中國國家自主貢獻(xiàn)》，計(jì)劃2030年CO2排放達(dá)到峰值且將努力早日達(dá)峰、一次能源消費(fèi)下降到42億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（2015年消費(fèi)39.65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占世界50%）、非化石能源占一次能源消費(fèi)比重提高到20%左右，為《巴黎協(xié)定》得到世界主要國家認(rèn)同起到表率作用；現(xiàn)已有73個(gè)國家正式批準(zhǔn)了氣候變化《巴黎協(xié)定》，這些國家的溫室氣體排放量占全球總量的58%以上，使《巴黎協(xié)定》跨過了生效所需的兩道門檻，并將于2016年11月4日正式生效[16]。

我國為達(dá)到上述非化石能源占一次能源消費(fèi)比重20%這一目標(biāo)，2020年我國光伏總裝機(jī)至少要達(dá)到150GW，即2015～2020年平均年裝機(jī)20GW；到2030年我國光伏總裝機(jī)達(dá)到400GW，即2021～2030年平均年裝機(jī)25GW；到2050年，我國光伏總裝機(jī)2000GW，即2031～2050年平均年裝機(jī)80GW。根據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，到2050年，太陽能或?qū)⒊蔀槿蜃畲蟮碾娏碓矗急?7%，其中光伏和光熱分別占總電力16%和11%，年減排CO260億t。我國當(dāng)前的環(huán)境壓力、霧霾困擾，增強(qiáng)了以上計(jì)劃實(shí)施的動力[17]。

5.2多晶硅長單接近尾聲，市場競爭趨向公平

近10年間，多晶硅在2008年和2010年間分別出現(xiàn)嚴(yán)重供不應(yīng)求的局面，多晶硅價(jià)格最高達(dá)到450美元/kg，全球的硅片及晶硅電池廠商紛紛與多晶硅企業(yè)簽訂5年、8年、10年等多晶硅供應(yīng)長單，且多為以40～90美元/kg的長單“優(yōu)惠價(jià)格”預(yù)定大量多晶硅；隨著歐美的經(jīng)濟(jì)危機(jī)和債務(wù)危機(jī)蔓延，這些國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷，對光伏產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼和支持大幅減少，導(dǎo)致全球光伏產(chǎn)能出現(xiàn)階段性過剩，短期供求關(guān)系發(fā)生變化，再加上多晶硅技術(shù)進(jìn)步帶來成本的大幅降低，使多晶硅市場價(jià)格迅速下滑，2016年初下降至20美元/kg以下，期間有些訂單通過支付高額違約金解除合同[18,19]，也有大部分5年、8年期合同執(zhí)行到期，僅剩少量長單。過去歐、美、韓、日等國的多晶硅企業(yè)依靠長單鎖定利潤、捆綁下游客戶，同時(shí)低價(jià)傾銷搶占我國現(xiàn)貨市場，打擊我國新生多晶硅企業(yè)；目前為止，長單執(zhí)行接近尾聲，多晶硅市場迎來相對公平時(shí)期。

受價(jià)格持續(xù)低迷、盈利能力降低的影響，多晶硅產(chǎn)業(yè)結(jié)束了前幾年的高利潤增長期，逐漸步入薄利期；多晶硅企業(yè)也在調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，將快速擴(kuò)張轉(zhuǎn)為精細(xì)化管理，部分企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃也被暫停或擱置。美國的多晶硅企業(yè)首次愿意把多晶硅技術(shù)轉(zhuǎn)讓給中國，如REC公司先關(guān)停了其在美國的三氯氫硅法多晶硅工廠（該工廠產(chǎn)能約為2400t），2016年又宣布關(guān)閉部分美國硅烷法流化床粒狀硅生產(chǎn)線，轉(zhuǎn)而積極推銷技術(shù)，與中國企業(yè)合資新建多晶硅工廠。近期還有國外多晶硅企業(yè)的停產(chǎn)、破產(chǎn)或股權(quán)轉(zhuǎn)讓消息，高純多晶硅迎來競爭新格局。

5.3技術(shù)進(jìn)步確保安全環(huán)保，高純多晶硅滿足國內(nèi)市場需求

在嚴(yán)峻的形勢下，我國的多晶硅企業(yè)依靠技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)開展技術(shù)改造，提升技術(shù)水平和裝備能力，綜合利用系統(tǒng)能量，循環(huán)利用系統(tǒng)物料，降低能源和物料消耗，提高質(zhì)量、降低成本，不斷提升多晶硅產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，保證國家戰(zhàn)略性材料的產(chǎn)業(yè)安全。

隨著多晶硅技術(shù)進(jìn)步，能源消耗和環(huán)境影響有了更大改觀，國內(nèi)主流研究機(jī)構(gòu)也全面研究了光伏產(chǎn)業(yè)的環(huán)境影響問題，從第三方的角度剖析了整個(gè)產(chǎn)業(yè)全生命周期[20]污染物的排放情況，明確了晶體硅太陽電池生命周期內(nèi)污染物的排放量、種類、治理途徑及達(dá)標(biāo)排放情況等；通過對行業(yè)各環(huán)節(jié)的詳細(xì)調(diào)查研究，明確了早期西方媒體輿論誤導(dǎo)的真實(shí)目的，給中央及各級地方政府決策提供了權(quán)威依據(jù)，光伏也成為國家領(lǐng)導(dǎo)人向世界推薦的名片產(chǎn)品，成為中國向世界莊嚴(yán)承諾減排溫室氣體的有利支撐。

6 結(jié)論與建議

多晶硅產(chǎn)業(yè)興起僅10年的時(shí)間，雖成就巨大，但也損失慘重。我國幾百億的投資產(chǎn)能隨風(fēng)而去，國際市場化的競爭凸現(xiàn)出我們的盲目與稚嫩；在行業(yè)最困難時(shí)期，三氯氫硅法技術(shù)進(jìn)步加快，能耗、物耗和成本顯著降低，硅烷法流化床技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化也初見成效。

行業(yè)微利、競爭激烈已成多晶硅產(chǎn)業(yè)的新常態(tài)，圍繞優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、低耗、環(huán)保、安全等任務(wù)還有持續(xù)研發(fā)的必要，全世界產(chǎn)能過剩的局面依然存在，在逆境中成長、在逆境中堅(jiān)持、在逆勢中謀變是歷史前進(jìn)的必然。隨著市場的變化，有些省份、有些企業(yè)還在大舉擴(kuò)張，以大求存，實(shí)則有違市場規(guī)律，需要政府嚴(yán)格管理，控制產(chǎn)能擴(kuò)張，避免陷于“越做越大、越做越虧”的境地。畢竟，行業(yè)不盈利是不可持續(xù)的。

金融危機(jī)是暫時(shí)的，能源、環(huán)境危機(jī)是長久的，日本核電危機(jī)、我國霧霾加重后，推廣安全、清潔、可持續(xù)發(fā)展的能源，太陽能是最佳選擇。多晶硅是人類清潔利用太陽能的基礎(chǔ)材料，目前還有企業(yè)家正在努力將多晶硅工廠建在新疆等電價(jià)低廉的地區(qū)，或采用煤炭坑口電站、孤網(wǎng)運(yùn)行，以降低能源價(jià)格，利用業(yè)內(nèi)已有的技術(shù)成就和人才，低成本建設(shè)，并期望低成本運(yùn)行，有可能帶來新一輪的激烈競爭與淘汰。

為減少國家損失，建議國家電網(wǎng)公司參照歐美政策，給中原地區(qū)等內(nèi)地多晶硅企業(yè)以優(yōu)惠的電價(jià)，支持擁有先進(jìn)技術(shù)和低能耗、低物耗的多晶硅企業(yè)發(fā)展高純多晶硅這個(gè)“高載能”材料，或允許這些多晶硅企業(yè)跨地區(qū)購買新能源電力用于生產(chǎn)高純多晶硅，化解我國新能源界“棄風(fēng)棄光”的困局；同時(shí)利用多晶硅材料制備技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室平臺，進(jìn)一步研究新技術(shù)，提質(zhì)、降耗、降本，使我國高純多晶硅行業(yè)的競爭力提升到新境界。