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概念看点：工业硅是硅产业链的核心，投资机会关注广交所工业硅期货，阶段性错配带来的做多机会和估值出现泡沫时的做空机会。

文：交易猿   富文本原文链接：💎【专题学习】工业硅专题研究 - 飞书云文档 (feishu.cn)

本文为作者学习研究资料汇总，为提高效率，内容主要是从参考文献中摘录，涉及标的不做投资建议。本文初稿完成于2023年2月20日，后期会修订和补充，若有疏漏，欢迎指正。

工业硅又称准金属硅，是二十世纪六十年代中期才出现的一个商品名称。工业硅（名义硅含量≥98.7%）作为一种化工及工业原料，由硅石经碳质还原剂在矿热炉中还原所得，是生产有机硅、多晶硅的重要原材料，也是生产铸造铝合金、变形铝合金的基础原料。

物理性质上来看，工业硅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，而超过 650℃则产生导电性，并且随着温度升高其导电性不断增加。 化学性质上来看，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，能与氧、氯、卤族元素等多种元素结合成化合物。

工业硅冶炼工艺本质上为用碳原子还原二氧化硅得到硅单质的过程，实际操作过程为将硅石（SiO2 含量≥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、玉米芯、松子球等）作为原料放入矿热炉内，在 2000 多度高温通电环境下发生氧化还原反应得到工业硅。

硅石原料配比方面，考虑硅石纯度、反应效率等因素，每生产 1 吨工业硅需要消耗约 2.7-3 吨的硅石。碳质还原剂以及电极方面，目前工业硅冶炼工艺中还原剂包括木炭、石油焦、洗精煤等，以木炭或者洗精煤为主，石油焦为辅。通常使用的电极为碳素电极或者石墨电极，两者使用率几无差别。每生产 1 吨工业硅需要消耗约 2 吨的碳质还原剂以及 0.08-0.10 吨的电极。

工业硅生产的主反应方程式为 SiO2+2C→Si+2CO，其中产生的一氧化碳再与氧气反应生成二氧化碳排放到空气中。实际生产中由于 SiC 和 SiO 的产生使二氧化硅的还原变得较为复杂，一般认为在工业硅冶炼过程中，应严格保持炉料中碳与 SiO2 的分子比等于 2 ，以避免出现剩余 SiC 和 SiO2 ，从而获得较高的硅产出率。一般工业硅生产的全厂工艺流程如下：

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工业硅冶炼成本中， 电力成本占比最高，其次为还原剂， 两者合计占比约为 65%。 电极成本目前已成为工业硅生产的第三大成本。 不同地区，不同工艺，不同时间（电价不同）工业硅的成本不一样，以云南421非枯水期的硅成本构成举例：

2014 年 12 月初，工业硅国家标准（GBT 2881-2014）发布，并于 2015 年 8 月 1 日起实行。国标对工业硅的成分要求、试验检验、包装运输等做了详细规定，并按照工业硅的化学成分含量，将工业硅分为 8个牌号， 其中 Si5530 是符合国标的最低牌号。该命名规则采用的是杂质命名法（国标） ，Si5530, 即表示Fe, Al, Ca三种主要 金属杂质的含量分别在0.5%, 0.5%,0.3%以下。

即牌号命名规则为硅元素符号和 4 位数字，其中 4 位数字依次代表产品中主要杂质元素铁、铝、钙的最高含量要求，其中铁含量和铝含量取小数点后的一位数字，钙含量取小数点后的两位数字。一般而言， Si 元素符号后面的数字加总越小，工业硅产品的纯度越高。

除此之外，金属硅的分类还要以用硅纯度法，分为99硅、 97硅、 等外硅。等外硅指达不到国标 Si5530 标准的工业硅，其包含 97 硅、 98 硅等。97 硅指名义硅含量在 97.0%左右的工业硅，其同样使用矿热炉冶炼，但还原剂主要使用兰炭，主要用于铝合金行业。再生硅则是指硅片切片环节中产生的硅泥，经中频炉回炉熔炼后得到的产品，其名义硅含量在99.0%左右，纯度比相同等级的工业硅更高，主要用于铝合金行业，少量用于多晶硅行业。 99 硅则是行业中习惯的称呼，指硅含量在 99.0%左右的工业硅，比如 Si5410、 Si5310、 Si6210 等，一般合计起来统一售价。

2021年全球硅产能为632万吨， 其中499万吨产能集中在中国，占比79%，其他133万吨主要分布在巴西、挪威、美国、法国等国家。

2021年全球工业硅总产量 412 万吨； 我国产量达到 321 万吨， 占比 77.93%。

从全球产量分布看， 集中在中国、巴西、挪威、美国等国家， 其中： 巴西和美国拥有高品质硅矿石资源， 2020 年产量占比 7.3% 和 4.3%； 挪威拥有丰富的水电资源， 2020 年产量占比 6.6%。2020 年海外市场（不含中国） 前七家企业产量占比 77%，呈现集中度高的特点。

从中国产量分布看， 集中在新疆、云南、四川等地，这些地区电力成本优势突出，拥有生产工业硅的上游资源。 2021 年我国工业硅产量占比前三的省份为新疆、云南和四川，分别为 46%（核对口径）、19% 和 13%。 2021 年合盛硅业工业硅产量 79 万吨、 国内产量占比 30%， 为全球产量最大的工业硅企业。中国前十大工业硅企业国内产量占比 53%，行业集中度偏低。

国内工业硅企业主要分布于西北、西南等电力资源充裕的地区， 2021 年我国前三大工业硅主产地为新疆、云南以及四川，三者产能占比分别为 34%（核对口径，产量/产能）、 22%以及 16%。云南、四川地区依靠着当地丰富的水电资源以及丰水期低廉的电价政策，吸引了大量的工业硅企业投资设厂。而新疆地区则是凭借自身低廉的电价成本以及丰富的矿石资源，吸引国内龙头企业在当地投资。

截止2023年1月，中国工业硅产能已超过600万吨。据百川盈孚数据，截止 2 月 9 日，我国金属硅开工炉数 317 台，整体开炉率 44.59%，环比增加 13 台。

截止2023年2月17日开工率情况如下：

全国工业硅开工率近些年来持续处于 30%-50%之间，低开工率的原因包括两点，其一为西南地区枯水期水力发电短缺的限制，其二为国内大多数矿热炉实际生产天数与设计生产天数间仍存较大差异。

关于金属硅产能的问题，远川颜值担当小桃老师的一期就专门取名“僵尸产能”。

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展望 2023 年， 在需求持续增长的背景下， 我国工业硅产能和产量也会继续增加。 根据百川盈孚数据显示， 2023 年工业硅仍有大规模的产能扩产计划， 加上 2022 年投产但未能释放产量的部分， 合计约有近 200 万吨产能释放， 但多数实际投产预计会在下半年， 上半年增产主要由2022 年未释放产能贡献。 结合现有产能及新增产能预期， 预计 2023 年全年总产量将会超过 400万吨， 其中下半年产量增加较多。 工业硅的扩建、 新建项目多与多晶硅、 有机硅等下游产业链相互一体延伸有关， 由于光伏产业属于新能源支持行业， 或可豁免能耗双控， 过往产能控制总量难以贯彻执行的不确定性较高。 因此， 有专家预测到近两三年国内工业硅产能、 产量整体延续增长态势， 产能、 产量峰值预计在 2023 年至 2024 年期间， 随后增速放缓。

分地区来看，中国消费占据全球最大的绝对体量。 从需求端来看， 全球工业硅需求和消费上升， 中国消费比重最大。 2013 年到 2021 年， 受益于有机硅和多晶硅的高速发展， 全球工业硅需求上涨强劲， 从 244 万吨上涨至418 万吨。 虽然 2020 年因疫情影响， 全球工业硅消费需求下滑； 但预计从 2022 年至 2025 年， 全球工业硅的消费需求仍将快速上升， 至 2025年将达到 666 万吨， 年均增长率约 12%。 全球需求增长动力主要来自中国高速发展的光伏产业及稳健增长的有机硅行业。

从区域看， 最大的消费地是华东， 工业硅三大下游产品有机硅、 多晶硅、 铝合金均有分布； 华北其次， 主要来自于出口港天津港、 内蒙古、 河北等省份的有机硅和铝合金消费；华南第三， 消费主要来自于第一大出口港黄埔港， 及广东本省的铝合金消费。 从省份角度来看， 国内消费量占比较大的省份分别为广东、 江苏、 新疆、 浙江等， 前五大省份占比合计约 60%。

从行业上看，工业硅的需求可以分成有机硅、多晶硅、铝合金及出口四个方面。本文将简述情况，后期对有机硅和多晶硅做专题研究。

有机硅是工业硅最大的需求端，但2023年将让位于多晶硅。有机硅是对含硅有机化合物的统称，包括有机硅单体、有机硅中间体以及有机硅产品。

按照有机硅终端领域分类，我国有机硅下游主要包括建筑、电子电器、电力/新能源、纺织、医疗/个护等领域，其中前五大消费终端合计占比约 71.9%。 具体到聚硅氧烷的不同产品结构中，室温胶、高温胶、硅油等均有不同的终端应用领域，比如室温胶主要用于建筑与电子领域，高温胶主要用于电子、电线电缆领域，而硅油则主要用于纺织、日化、机械等行业。

有机硅产品消费除了在国内各终端领域的应用之外，还包括海外的出口消费。 据统计，我国聚硅氧烷产品（初级形态）自 2014 年起逐步摆脱了近十几年来依赖进口的局面，目前我国聚硅氧烷出口占比逐年抬升， 2021 年出口比例达到了 14%，净出口量为 24 万吨。

多晶硅，又称为高纯硅，是将工业硅为原料经一系列物理化学反应提纯后达到一定纯度的非金属材料。按照纯度的不同，可将多晶硅分为冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅以及电子级多晶硅。太阳能级多晶硅经过融化铸锭或者拉晶切片后，可制成多晶硅片和单晶硅片，并用于制备电池片以及组件等。

目前中国是全球多晶硅产能与产量的第一大国，而且产能产量占比均呈继续上升趋势。据中国有色金属工业协会硅业分会数据显示， 2021 年我国多晶硅产量为 48.7 万吨，占全球总产量 77.7%； 国内多晶硅产能为 55.65 万吨/年，全球占比 77.3%。

从在产产能来看， 2022 年多晶硅产能投放较多， 协鑫徐州 3 万吨产能和乐山 6 万吨颗粒硅项目已达产，新特能源 10 万吨项目投产也预计达产， 青海丽豪5 万吨产能正在爬坡， 亚洲硅业 4 万吨光伏级产能预计 12 月达产，通威在内蒙包头二期 5 万吨项目预计已达产， 协鑫包头 10 万吨颗粒硅项目将投产， 多晶硅2022 年新增产能约 60 万吨。

工业硅在配制合金领域亦有广泛应用，包括铝基合金、铜基合金及其他合金、制作冷轧硅钢片等。 其中，铝硅合金为工业硅合金类产品中品种最多、用量最大的合金。工业硅作为添加剂加入铝合金后，能有效改善合金的铸造性能，提高合金硬度、强度，并增加抗氧化和耐腐蚀的能力。

按下游用途划分，铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金，铸造铝合金中硅含量较高，一般在 4.5%-13%之间，变形铝合金中硅含量偏低，一般在 0.2%-0.6%之间。因此，工业硅主要用于铸造铝合金中。而铸造铝合金又可分为再生铝合金（占比 70%）以及原生铝合金（占比 30%）两类，硅含量分别在 4.5%-13%与6.5%-7.5%之间。再生铝合金因原料废铝中已含有一定比例的硅，因此其主要合金牌号中硅含量约为 5.0%。

从铸造铝合金的终端领域来看，汽车、摩托车和电动车等交通工具占主导地位，消费占比约为 73%。而变形铝合金的终端领域来看，占比最大的为建筑与结构领域，与地产周期关联性较大。

我国为全球工业硅第一大出口国，近年来年度出口数量均为 70-80 万吨，不过出口消费占比由 2015 年的 40%降至了 2021 年的 24.7%，主要原因则在于国内对工业硅内需的快速增长。从工业硅出口国分布来看，近十年工业硅的出口国保持相对稳定，主要为日本、韩国、泰国以及其他东南亚及中东国家，其中日本、韩国两国合计占比约 35%-40%。 美国对中国工业硅设有高额反倾销税率，因此工业硅几无出口至美国。欧盟地区对进口自中国的工业硅亦设有高额“双反” 税率， 但由于当地主要消费企业享有进口配额，因此综合来看工业硅出口至欧盟并未受到贸易壁垒的影响。

出口国家不同统计口径或略有差异：

展望2023年，需要注意的是，工业硅出口可能不佳，主要原因是全球主要国家经济衰退。国家工业硅主要用于有机硅和硅合金。

总的来说，2023年工业硅小幅过剩，但可能会阶段性错配。

工业硅是硅产业链的核心，投资机会关注广交所工业硅期货，阶段性错配带来的做多机会和估值出现泡沫时的做空机会。

参考文献：略

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