1、光伏发电产业价值链分析与投资价值评估光伏发电产业价值链分析与投资价值评估 LAC 江苏代表处 龚大兴 （二七年三月二十七日） 一、光伏发电产业发展动力与主要影响因素 能源是全球化的问题，能源问题早已上升至政治层面。 化石能源的极度开采与使用，造成生态破坏以及环境污染；化石能源储量的有限性越来越引起世界的广发关注；出于对越来越猖獗的恐怖主义袭击的担忧，无核化能源机制的逐渐建立也是国际上发达国家考虑大规模发展可再生能源的原因之一。而太阳能作为一种清洁的、可再生的能源得到广泛关注，很多国家都制定了相应的政策与规划，如日本宣布至 2010 年光伏发电安装总容量达 7,600MWp，2000 年德国制定
2、了可再生能源法 ，于 2003 年再次修订以及美国近期通过的加州百万屋顶计划等。 2005 年 2 月 16 日， 京都协议书生效，成为国际上推动新能源发展主要契机，将各个国家的发展新能源规划推进到一个新的阶段。2006 年 1 月 1 日，中华人民共和国可再生能源法正式生效，标志着我国的新能源推广计划正式进入实施阶段。能源、科技、农业是现代中国发展必须面临的三大问题。我国是一个能源需求大国，但是在石油等化石能源储量上较少，积极发展可再生能源成为当务之急。随着生产太阳能电池原材料在今后几年内慢慢充实，导致光伏发电系统的下降，预计会推出一系列的关于发展光伏发电应用的政策与补贴措施。 图 1、世界
3、能源储量 1有理由认为，短期内石油的价格对太阳能光伏发电相关资产价格以及上市公司估值水平有一定影响，但影响较小，可以从最近原油价格大幅下跌而相关公司所受影响不大而得到验证。从长期来看，石油价格的变动并不是主要原因。煤炭与石油价格短期内的降低或者上升并不能改变化石能源储量日渐减少的事实，这才是左右行业发展前景的根本要素，也是我们应该看好整个行业前景的重要依据。 二、光伏发电行业发展前瞻与现状 实际上，整个行业初具规模发展阶段是以 2002 年为起点，以 2010 年年底为调整期的开始，以 20132014年上升到成熟期，在 20152025 年期间内步入一个持续高速发展的阳光时代。 对于整个行业
4、的发展，可以推定在接下来的 45 年时间内，整个市场的规模将呈现出几何倍数增长的势态，特别是在企业的发展速度上，在 2010 年年底至2011 年初企业的数量将达到一个最高的水平。考虑到目前多晶硅厂商的扩建计划以及新技术的推动，我们预计原材料的供应在 2007.29 亿$（其中用于光伏 1.56 亿$） ，较 2004 年的 2.66 亿$取得较高的增长。企业的投资规模也逐渐加大，预计在未来的 15-20 年间，整个行业的投资额将超过 1000 亿美元。企业数量、从业人数在急剧上升，特别是在下游产业的投入上涌现出越来越多的企业，并且吸引了大量的人才。企业与资金的大量投入，保证了整个光伏发电的技
5、术获得更大的并且是持续的进步，这一点对整个产业的发展非常有利，人才的引入以及新技术的发展也同样刺激着整个行业高速发展。 与下游相比，在硅原料的供应上，2003 年、2004 年以来，虽然光伏产业连续几年取得较高幅度的增长（超过 40%） ，但是在原料尚够支撑产业的情况下并未引起原料厂家重视，而且太阳能级晶体硅的来源主要是生产电子级高纯硅厂家的等外品。对于一个电子级原料生产企业来说，很难有较大的说服力来促使他在当时的情况下去投产一个等外品，与此同时，半导体产业只是维持一个稳定增长的局面，并未有爆发式增长的预期，因此，大部分多晶硅企业并不认同 PV 市场的需求是他们潜在客户的观点，甚至有些企业曾说
6、过：请 PV 工业不要再愚弄硅材料生产企业。对于产业发展前景存在一定疑惑成为当时企业不愿意及时扩产的主要原因之一，另外担心其他低成本制造太阳能级晶体硅新工艺的出现也是这些厂家迟疑不决的另外一个主要原因。但随着 05 年以来光伏市场需求的继续扩大，原料供应紧缺程度更加严重，高纯硅厂家在太阳能产业盈利上的充分体现，使得大多数的厂家转变观念与做法，纷纷制定了一些庞大的扩产计划。可以说，硅原料厂开始针对太阳能级硅原料来扩建事情的本身、低成本新技术开发资金的投入，对于太阳能光伏产业的大规模发展来说已经是迈出了具有决定性的一步，虽然这些扩产短期内只 4能看到一个预期，并且扩建的产量在未来 3-4 年内也不
7、能完全满足需求，但是其意义对于产业发展来说显而易见。 2000-2003 年之间，太阳能级晶体硅的价格在 20-30 $/Kg，这段时期内组件的价格一直呈下降趋势，2003 年最高价位接近 40 元/Wp；而整个原料市场发展到现在，国内零售市场的价格已经高达 260$/Kg，硅片价格超过 2500 元/Kg，而组件的价格仍然维持在 37-39 元/Wp。在这个从 30 $/Kg 上涨至 260$/Kg 过程中，可以看到整个产业在技术上的明显进步，但同时也可以发现由于原料价格上涨，这些成本的下降所产生的利润被原料厂商或者代理商所侵蚀，从中我们可以看出整个光伏发电安装设备以及光伏电价来说，还有很大
8、的下降空间。整个光伏发电产业一旦在原料供应上突破瓶颈，成本下降将会导致需求市场的持续扩大。据此我们判断，光伏发电产业目前所遇见的困难只是短时期内的，而对于整个产业规模化的发展来说，目前仅仅处于一个高速发展的开始阶段。在经历这个困难之后，光伏产业发展将步入龙卷风的发展阶段，最终在光伏电价与传统电力电价有一定竞争能力的时候，进入成熟期，而整个光伏发电设备的市场将会成为一个自由市场，完全摆脱对政府政策以及补贴的依赖。 对于国内来说，市场的发展推进速度远远落后于整个国内相关产业的发展。目前光伏发电系统的应用除了在边远地区如送电下乡工程，以及一些发达地区的示范工程以外，相关的政府补贴政策实际上还没有具体
9、推出。国内企业目前面对的市场与机会主要是在海外，特别是在欧洲地区。其中德国市场需求的变化，对国内企业来说至关重要。目前国内电池片厂家超过 15 家，电池组件以及系统厂家超过 100 多家，产业队伍发展速度非常快。另外，由于原料受制于人，也有部分厂家进入或者准备进入高纯硅的生产环节、而一部分厂家在非晶硅、带硅等领域的生产上开始进行投入，以解决短期内产业发展的瓶颈问题。 就行业经营的特色来说，分布于产业链上的企业，由于整个市场处于供不应求的局面，经营管理费用相对于其他行业来说比较少，毛利转换为净利润非常高，市场营销费用所占比例非常少。以国内知名企业无锡尚德来说， 5尽管也同样面对原材料供应不足、价
10、格上涨等困难，但从8 月 15 日公布的中期报表看来，2006 年上半年毛利 36.12 百万美元，毛利率 28.18%，而净利润 26.536 百万美元，净利润率高达 20.7%；从另一家国际知名公司 REC 8月 4 日公布的中期报表可以看出其净利润率高达 27%。整个行业虽然面临比较大的困难，但是有原料供应的企业相对来说还是维持者一个非常高的收益率，财富的效应（中国的首富，台湾的股王等等）在这里放大，比如去年国内某企业 4 月份开始建厂，引进一条 25MWp 生产线，包括厂房建设在内共花费 1 亿元，2006 年的净利润超过 7000 万元。如此巨大的财富效应，导致了更多企业的加入，企业
11、数目的增加更加导致了原材料供应的紧张，在积极寻求原料供应的同时，企业也在积极提高原料的利用率，在竞争中推动着整个产业技术上的突破、发展与更新。 图 3、国内企业生产各环节毛利率分析 下游企业处境尴尬而艰难，目前在原材料有价无市的局面下，企业的毛利率已经被压缩到一个相对较低的水平，继续下降的空间非常小。整个市场发展的空间巨大，生产制造厂家遍及全球，随着原材料的供应紧张程度减缓，对于优势企业来说，生产电池片以及组件的毛利率将会有得到一定程度的提升。 三、产业价值链以及国内公司经营模式 晶体硅太阳能光伏发电产业价值链由两条工艺路线构成，其中单晶太阳 6能电池加工环节包括高纯硅的生产、拉单晶、单晶硅切
12、片、电池片生产、组件封装、系统应用；多晶硅太阳能电池加工包括高纯硅的生产、多晶硅铸锭、多晶硅破锭、切片、电池片生产、组件封装、系统应用。 图 4、单晶体硅太阳能电池产业价值链 图 5、多晶硅太阳能电池产业价值链 太阳能产业示意图 数据来源：新材料在线，2005.10 7对于高纯硅的生产来说，存在一条产业价值链，即硅矿石 金属硅 高纯多晶硅。首先将 SiO2 含量较高的硅矿石提炼成 Si 含量在 99%以上的金属硅( 或称工业硅)，再经由改良西门子法等一些晶体硅提纯工艺提炼出 9-11N 的高纯硅。由于硅矿石在地球上含量丰富，从这一点上说，晶体硅光伏发电产业是一个非资源限制的产业。国内高品质的硅
13、矿石储量非常丰富而且分布广泛，主要分布在四川、湖北、宁夏、安徽、云南等地，硅矿石价格便宜，根据不同地区售价基本在 50-120 元/吨。我国是世界上主要的金属硅生产出口国度之一，2005 年全国总产量在 50 万吨左右，而全球高纯硅的产量仅 3 万多吨。金属硅的生产属于冶金行业，是一个高耗能、高污染的产业。电力在金属硅生产成本中大约占 68-70%，生产每公斤金属硅大致需要消耗 13KWh 电力，因此大多数金属硅生产厂家基本上都建在水电丰富、或者电价相对便宜的地区。虽然金属硅的提炼进入门槛较低，但由于其属高污染、高能耗的行业，国家已颁布政策开始对相关行业企业进行整合整顿，已经关闭了一些小规模的
14、、环保措施不到位的企业。目前金属硅售价根据其纯度、颗粒大小等基本在800-990$/ 吨。 根据资料显示，太阳能级电池生产用高纯硅要求含量在 6N 以上，但是到目前为止统一的标准并没有制定，包括其中杂质含量的量化标准等。太阳能电池生产用原料主要来源包括三种： 1、高纯硅生产过程中达不到电子级要求的等外品；2、电子级硅材料加工过程中产生的锅底料、头尾料、边角料； 3、废弃电子级硅片的重复利用。 如 2006 年8 月8 日成功登陆伦敦交易所 AIM 市场的浙江昱辉阳光能源公司（SOLA.UK）主营业务就是利用废硅片再加工成太阳能级硅片。在这个供应来源中，前两种构成了主要来源。目前，专门用于太阳能
15、级原料硅的生产还不多见，但是这种技术在研发设计当中，将来有可能大大降低整个太阳能级硅原料的成本。 对于国内的企业，短期内面临着原材料、市场两头在外的局面，但这种局面有可能随着 2007 年新光硅业、洛阳中硅、峨嵋半导体厂晶体硅的产出发生一定的改变。目前国内企业经营的模式如下图。 8图 6、国内企业生产经营模式 2005 年，国内太阳能晶体硅的使用量大约为 1,400 吨，其中超过 94%需要从国外进口，在国内进行拉单晶以及多晶铸锭再进行硅片的生产，另外，也有部分硅片直接从国外采购。国内电池片以及组件生产企业主要的业务模式包括： 1、采购硅片，生产自有品牌的电池片、电池组件投放市场； 2、OEM
16、 模式，从硅片加工到电池组件，收取一定加工费用；3、采购电池片，生产自有品牌组件或其他应用系统投放市场； 4、OEM 模式，从电池片加工到组件，收取一定加工费用。 四、市场需求分析 太阳能光伏发电最早在日本推广，1994 年日本开始实施“朝日计划” ，1997 年宣布“阳光屋顶计划” ，计划中 2010 年安装总容量高达 7.6 GW，同年通过新能源法，采用“补贴法”来推进屋顶发电计划（首年补贴 50%，逐年递减的方法） 。至 2004年补贴已经降为 5%，而 2005 年补贴取消，但是这并没有影响日本的光伏市场健康发展，在零补贴的状况下，2005 年日本新增的安装用户高达 7 万户，继续维持
17、一个增长的态势，年度总装机容量为 292MWp，这标志着一个成功的光伏发电市场培育成功。 1990 年德国议会批准“电力购买法” ，2000 年议会通过“可再生能源法” ，2004 年“可再生能源法”得到修订，在法律中明确规定了高价收购光伏发电量，正是这种政府政策指导与 9财政上的补贴，导致了自 2004 年以来，德国光伏发电市场需求规模急剧放大，同时在产业上也取得重大的发展。从目前的德国国情与实际状况来看，包括 2005 年德国总统换届，新能源政策的有效执行 20 年的制度以及相关就业人数的增加等事件与因素，我们判断德国大力发展可再生能源的政策很难在短期内改变。2006 年8 月 31 日，
18、德国最大的光伏企业之一 Solar World AG 与Degussa AG 的合资公司 Joint Solar Silicon GmbH Co. KG (JSSi)宣布开始 2008 年年产850 吨太阳能级晶体硅生产线建设；Isofoton 与 Endesa 公司将会出资 2.5 亿欧元，投建西班牙首个硅工厂，产能设计 2,500 吨，预计 09年完全达产；在亚洲范围内，日本的硅片生产商 M. Setek 规划目标是建立年产12,000 吨的多晶硅厂，韩国的 DC 化工计划启动年产 3,000 吨工厂建设；而德国 Wacker 公司的计划再次被修改，2009 年达到 14,500 年产能的
19、设计，这些近期市场前沿庞大的扩建以及投产计划更加坚定了我们对于整个光伏市场发展前景看好的信心。在此期间，德国在光伏市场的推广成功成为周边欧洲国家效仿的对象，西班牙、意大利、法国以及葡萄牙等国家纷纷推出类似于德国的电价收购政策，积极培育与发展市场，快速启动了这些国家的光伏发电计划，进一步降低了单一买方市场的风险。 1978 年美国通过“公共电力公司管理法”支持可再生能源的发展；1992 年制定“能源政策法”进一步促进可再生能源的发展；2001 年 7 月实施美国各州的税收和补贴政策，对并网光伏市场的高速增长也起到了至关重要的作用。2002 年 7 月，美国 39 个州，另外还有Washingto
20、n DC 已贯彻实施了 PV 发电的资费标准。2004 年 9 月，美国 PV 行业公布了到 2030 年的前景规划：到 2025 年，太阳能发电能占全国发电量的一半。2004 年，美国 PV 产量在经过了 2003 年的低谷后再次增长。2005 年 7 月 29 日，美国参议院通过了 2005 能源法案，2005 年8 月8 日布什总统签署了这项法案。2006 年 1 月 1 日，美国加州太阳能计划开始实施，这项计划将历时 11 年，总投资 32 亿美元，仅此一项计划就需要 3GWp，2006 年8 月份，Florid 州制定相关法律通过 1 亿美元新能源计划，第一年启动资金 2.5 百万美
21、元。 10表 1、最新全球产量以及收入预计 （资料来源：Photon International ） 国内实际发展的情况是：市场的发展远远落后于产业的发展。国内相关主要政策是 2006 年 1 月 1 日起开始实施的中华人民共和国可再生能源法以及“十一五”期间各地方政府制定的一些新能源发展政策，如上海市政府的2005-2007 本市太阳能行动计划 。虽然太阳能的发展已被渐渐接受，但是过高的成本导致整个市场大规模发展的启动显得相对缓慢。2006 年除了一些示范工程外，可以具体实施的大项目并没有被制定，整个政策面也缺少具体的、有力的支持，我们预计 2006 年全国的安装容量仅在 10-20MWp
22、之间。受人瞩目的上海市十万屋顶计划目前处在一个示范过程中，其中 06-07 年的示范工程总安装量为 5MWp，将在两年内完成。但是整个国内的市场潜力巨大，包括一些跨国的大公司已经进入国内市场，如 BP 公司将总部设立在阳光最充足地区的重要城市西安，以西安为中心，通过资助、捐献太阳能系统给边远地区以及一些示范单位，开始进行品牌上的推广。 尽管目前系统价格处于高位，但相关国家部门应该开始进行充分的前期准备工作，一旦系统价格开始下降，能迅速推出相应的、具体的发展政策，避免被动的局面出现，在解决国家能源问题上作出一定的贡献。这些措施包括在经济较发达的地区如长三角以及珠三角大力推动光伏发电示范工程，改变
23、国内最穷的地方使用最贵的太阳能发电的局面。在推动产业发展上，特别是对于相关公司上市的问题上，集节能、环保、可再生能源等概念于一体的 11太阳能光伏产业公司，应该给予更多的支持，以防止这些优质的资产目前大举进军国外上市的局面继续维持。另外，对于部分专家提出的成本加一定利润收购光伏电价，然后再在全网分摊的做法，我们认为这是目前推广光伏产业最好的政策措施之一，因为就目前实际情况来说光伏发电量较小，分摊到全网对整个电力价格影响不大，另外由于太阳能发电使用范围广的特殊性，具有更为广阔的应用前景，更具有推广的价值，一旦在规模上取得突破，光伏发电的成本必然下降。 五、太阳能电池主要技术介绍 业内专家认为：
24、晶体硅作为光伏发电主要原料 10 年之内难以改变。 从材料角度上来看，目前太阳能电池主要分为晶体硅材料电池（单晶、多晶） 、非晶硅（a-Si） 、-V 族（砷化镓GaAs，磷化铟 InP，磷化镓） 、-V 族（碲化铬 CdTe，铜铟化硒 CuInSe2）等。从技术的角度可以划分为晶体硅、非晶硅以及合金薄膜涂层技术等，另外带硅技术也是近年来所发展的一种技术，在这些技术中应用最广泛、最成熟的仍然是以晶体硅为材料的太阳能电池。合金薄膜涂层电池主要包括含镓的铜铟电池，砷化镓电池、碲化镉电池等。除上述主要类型外，GaAs 多结电池、多晶体硅薄膜、硅纳米材料电池、二氧化钛纳米电池等技术都在积极开发研制中。
25、 太阳能电池技术从大规模应用发展到现在，晶体硅是作为电池的主要原料。根据目前其他相关技术的发展状况以及晶体硅电池技术的成熟程度，我们认为 10 年之内，虽然由于原料短缺，其他类型的电池可能占到 10-20%的市场份额，但是晶体硅太阳能电池作为光伏发电主要材料的局面难以被扭转。如何提高晶体硅太阳能电池加工工艺水平、提高光电转换率效率，成为大多数电池片生产企业的重要任务。预计至 2010 年全球太阳能电池产量为 10GWp，非晶硅占 1-2GWp。 目前量产最为成熟的技术是晶体硅太阳能电池的生产。包括单晶硅太阳能电池以及多晶硅太阳能电池。在实验室的转换效率上，单晶硅电池最高的转换效率高达24.7%
26、，多晶硅电池的转换效率为 20.3%。就理论上而言，单晶硅太阳能电池转换效率可以高达 29%。传统的单晶硅电池量产的转换效率最 12高可以达到 17%以上，多晶硅电池的转换效率 15%左右，新技术 Sunpower的背接触单晶硅电池转换效率在 20-21.5%，而德国 ISFH 研制的背连接微孔电池转换效率也可以达到 21%，从工艺与理论角度上来说，晶体硅太阳能电池转换效率还有不小的提升空间。无锡尚德在 2006 年 1 季度报表中提出，至 2008年单晶硅电池转换效率提高到 20%，多晶硅电池转换效率提高到 18%，较目前的量产水平，将光电转换效率分别提高了 17.65%和 20%。 由于晶
27、体硅电池和非晶硅电池是目前量产较多的两种技术，在这里我们将就两类电池作出一个具体的比较。晶体硅电池相对与非晶硅或者其他薄膜涂层技术的电池，具有使用寿命长（可以无障碍使用 20-25 年而维持一个较合理的光电转换效率） 、转换效率相对稳定等特征。另外，其在工艺上还具有一定提升的空间，在生产装备的投资上也具有较大的成本优势。 以一条 25-30MWp 线的投资计算，在设备采购上完全进口需要投资 7,000-8,000 万元，装备上国产化更具有一定成本优势，如上海太阳能科技有限公司计划明年扩建两条生产线，在装备上以自行开发为主实现国产化，每条生产线预计的投资金额在 3,000-4,000 万元，比目
28、前完全从国外进口低 50%的成本。相比目前具有一定量产能力的非晶硅电池来说，晶体硅在成本上具有一定的优势。而投产 1MWp 非晶硅生产线，投资额度在 2400 万元左右，初期在固定设备上的投资显得昂贵许多。另外，从工艺的角度来说，晶体硅太阳能电池的生产上相对更加成熟，而非晶硅电池生产制作工艺繁杂，相对于传统的晶体硅电池生产来说，难度要超过 4 倍。 晶体硅与非晶硅相比，硅原子排列相对要整齐、规则。非晶硅由于原子排列不规则，与光子相互作用的机会要大，所以，在光线的吸收上要比晶体硅要强，对于光线的要求没有晶体硅那么严格，弱光响应要好，在阴雨天气一样工作。非晶硅具有在某些领域应用上的优势，比如衬底可
29、以选用柔性材料，适合大面积的生产，在建筑一体化上有一定优势，适合长途运输与安装等。但是制备非晶硅电池现有的技术水平也有其不可避免的缺点，即光电转换效率仍然低下。另外，非晶硅电池还有光电转换效率不稳定特性，在阳光暴晒下会产生 SWE（Stabler-Wronski Effect）效应，影响 10%左右电力的输出， 13在阳光下暴晒一年左右的时间光电转换效率才能稳定下来，较好的仅能维持在8%左右，转换效率低下以及不稳定性决定了其目前在光伏发电应用中很难占据主要地位。 表 2、国际上生产非晶硅太阳能电池的厂家 国内的非晶硅厂家主要包括天津津能，深圳创益，深圳拓日，深圳日月环等公司，产能分别为 7.5
30、MWp、5MWp、35MWp（包括晶体硅） 、2MWp。另外有不少上市公司打算进入该领域，如衫衫股份有限公司首期准备投产 20MWp 生产线，二期工程扩大到40MWp；G 安泰 A 与德国公司合作开发铜基合金薄膜柔性电池，据公司介绍德国工厂投资 1 亿元建设 4MWp 的生产线，预计年底能投产，公司将根据投产状况以及盈利水平再规划在国内以资金介入的方式进行生产线的建设。 六、晶体硅生产状况与技术发展方向 目前多晶硅的价格处于高位，存在着更进一步涨价的可能。如何向市场提供低成本太阳能级晶体硅成为各大厂商的战略目标，更关系到整个产业发展的速度与空间。 提纯多晶硅的技术主要包括改良西门子法，流化床法
31、以及冶金物理提纯法等。目前国际上生产高纯度多晶硅的生产工艺主要还是以三氯氢硅氢还原改良西门子法以及硅烷热分解法为主，其中，采用改良西门子法生产的产品占据市场份额80%左右。从技术目前发展的状况来说，改良西 14门子法仍然是最为成熟、投资风险最少、扩张最为容易的方法。提纯高纯硅的工艺基本上处于全球 7 大厂家的垄断控制中，主要分布在德国、日本、德国、意大利以及挪威等国家。美国的公司主要有 Hemlock Semiconductor Co.，MEMC Electronic Materials；挪威的公司主要有 Renewable Energy Co.(包括 Solar Grade Silicon
32、LLC 以及 Advanced Silicon Materials LLC.)和 Elken；德国的公司主要有 Wacker-Chemie，Joint Solar Silicon GmbH；日本的公司主要有 Tokuyama Co.，Sumitomo Mitisubish Silicon Co.，Mitsubishi 等。 从市场需求的发展来说，晶体硅生产厂商所要考虑的不单是纯度与产量的问题，如何向市场提供低成本的太阳能级多晶硅才是重点。如挪威的 ELKEN 公司是最大的金属硅生产商，该公司旗下 Elken Solar 在金属硅的提纯上只需 3 个简单的工序就可以生产传统产品 1/5 能源消耗
33、的金属硅，技术的推广能大大降低生产高纯硅前期的成本。在高纯硅的提炼上，各大厂家都展开了低成本技术的研究，如 Hemlock 将开设实验性颗粒硅生产线来降低硅的成本，Wacker 致力于研究粒状多晶硅流体化反应器技术，Takuyama 太阳能硅研究气-液沉淀法（VLD） ，REC 使用流化反应器的新工厂 2008 年年底产量将达到 6,000 吨/年。这些技术大部分仍然处在一个建设阶段，部分已经解决了技术上的瓶颈。近期，Dow Corning 公司宣布8 月底在巴西投产了 1,000 吨采用混合方式的太阳能级冶金硅（ MG-Si）的生产线，其投资成本低于传统工艺改良西门子法的 2/3，另外荷兰玻
34、璃和 PV 公司 Scheuten 打算从外部购买技术进行冶金方法的提纯。由于硅原料占电池片总成本 70%左右，因此，低成本太阳能级高纯硅提炼技术的开发，将会大大降低整个光伏发电系统的成本，对于推动整个产业的健康发展来说意义重大。 美国 Hemlock 公司是目前世界上最大的多晶硅生产商，占全球市场份额 25%，2004 年年产 7,000 吨，05 年年底启动50%产能扩建项目，主要产品是硅化学产品以及多晶硅，公司未来达产后形成更大经济规模效应，成本可望下降 20%。德国 Wacker 公司多晶硅厂 2005 年宣布扩产 3,500 吨，已经开发出生产太阳能级的流化床工艺，适用于连续的结晶生
35、长工艺。挪威 REC 公司旗下有两家公司美国 ASIMI 以及 SGS 从事晶体硅的生产，是世界最大的硅材 15料、硅片制造厂商之一。日本 Tokuyama 材料事业部 2005 年产能 5,200 吨，将会采用新工艺 VLD 进行生产，整体生产成本有望下降 25%，2010 年达产后生产厂本将不超过 25$/Kg。美国 MEMC 公司是世界主要半导体硅片供应商，生产工艺采用粒状多晶硅，主要生产基地在美国德州 Pasedena 和意大利 Merano。日本 Mitsubishi 公司在 Yokkaichi 以及美国拉巴马州 Theodore 都有多晶硅生产线。日本的 Sumitomo-Ti 公
36、司位于 Hyogo，以生产钛和多晶硅为主。 2004年以前，大约 1/3 左右的高纯硅用于太阳能电池的生产，而 2005 年，用于太阳能电池生产的高纯硅约占到 48%的总产量，也正是这种需求的高速增长，导致了大多数的厂家在晶体硅生产上都有较大规模的扩产计划，PV 工业已经成长为硅原料厂的主要客户。目前这些企业的扩建资金，大多数来自于与下游企业长期合同的预付款，因此，在继续扩建上，晶体硅生产企业的顾虑已经变得很少。这种产业上的合作模式下，在 2008 年产能集体释放的时候，扩建的产量基本被大的厂家锁定，也就意味着对于那些实力单薄的下游企业，在 2008 年原料仍然很难得到稳定的供应。我们判断原材
37、料的供应在 2008 年仍然是处于供不应求的局面，而且这种状况将延续至 2009 年，甚至是 2010 年。我们认为多晶硅供应平衡的拐点将出现在 09 年下半年或者 10 年上半年。 16按照目前的企业规划，至 2010 年，Mitsubishi 多晶硅累计产量将达到54,000 吨，REC 多晶硅累计产量将达到 70,000 吨，Hemlock 累计产量达到72,000 吨，行业年产量将会高达85,000 万吨（乐观预计为 110,000 吨） 。其中用于电子级大概 2 万吨，用于太阳能行业 6.5 万吨。据可统计的数据，至少有4 家企业在 2010 年年产量将超过 10,000 吨。至 2
38、008 年，全球光伏产业需求量保守预计为8 GWp，从目前的扩建计划来看，仅能提供 5 GWp 左右的材料；至 2010 年，市场需求保守预计在 10GWp 左右，仅能提供8GWp 的硅原料，供需平衡处于缓和的趋势，但是在短期内要完全解决几乎不可能。对于国内企业在晶体硅的投资上，我们认为如果能够较好地解决技术上的问题，还是有很好的发展前景。以下是全球晶体硅的生产以及扩建状况，其中当前产量为 2006 年预计产量。 图 7、全球多晶硅生产状况与扩建计划（资料来源： 相关新闻、财务报表） 据业内专家分析，改良西门子法仍然是目前最为成熟、应用最广泛、扩产速度最快的技术，但反应转换效率低于 20%，工
39、艺流程长，因此成本下降的空间还很大。从晶体硅提纯技术长期发展来看，专门用于太阳能级多晶硅生产的改良西门子法与其他新开发工艺之间的竞争是一个长期的、反复的过程，面对其他新工艺的冲击，也是各大厂家必须面临的共同问题，因此在这里我们将对改良西门子法作出详细的介绍。 改良西门子法是在西门子法工艺基础上，增加还原尾气干法回收系统、SiCl4 氢化工艺，实现闭路循环，通过 17采用大型还原炉，降低了单位产品的能耗；采用 SiCl4 氢化和尾气干法回收工艺，明显降低原辅材料的消耗，所生产的多晶硅占当今世界生产总量的80%。专家进一步分析认为：改良西门子法生产包括 5 个主要环节，即 SiHCl3 合成、Si
40、HCl3 精馏提成、SiHCl3 的氢还原、尾气的回收以及 SiCl4 的氢化等。改良西门子法是一个集化工、冶金、机械设计制造于一体的复杂的综合性的工艺，是一个资金密集型、技术密集型的产业，其难度在于对工艺上的有效控制，如何控制尾气的回收对于生产成本的影响较大。对于整个工艺来说，不可能由某个专家独立完成，而是需要一个非常专业化的团队。生产线在建设上基本按照产能规划的大小进行独立开发设计与制作，主要设备包括合成塔、还原炉、精馏塔等，90%以上的设备属于专用设备。多晶硅在产能上的放大不是一个简单数字上的叠加，由于没有标准化设备可供采购，因此在工厂建设时对于专用设备的研发制造力量也有很高的要求。按照
41、目前行业发展的经验，大规模化的生产才能有效降低单位耗能，业内公认 1,000 吨级别的生产线基本上能取得一个经济规模的效应，但如果要达到一个更理想化的经济规模效应，在单模块设计上至少需要达到 2,500 吨以上的年产量。Photon International 预测，在未来 15-20 年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过 1,000 亿美元，至 11年，基本上能维持供需平衡。 除了考虑扩大生产产生的规模经济效应外，还需要考虑其纵向产业链以及横向产业链的培育，只有两个产业链同时健康发展，整个晶体硅生产才能取得一个很好的成本优势。国外生产多晶硅的企业由于基本上都从事复合的化工生产，在
42、这两个产业上的发展相对比较均衡。改良西门子法主要产品除高纯晶体硅外，对生产过程中产生的大量副产品 SiCl4 以及SiHCl3 的重复利用也至关重要。其中，副产品 SiCl4 可以用于气相白炭黑以及光纤预制棒的生产，而 SiHCl3 可以用于有机硅的生产，如何形成完善的晶体硅产业体系对于提升晶体硅企业的盈利能力非常重要。 专家认为：规模偏小与配套产业链发展不完善，是目前国内厂家成本普遍高于国外企业的主要原因。 18图8、晶体硅纵向产业链 图 9、晶体硅横向产业链 图 10、改良西门子法生产流程（资料来源：2006 年硅太阳电池会议） 改良西门子法生产多晶硅属于高耗能的产业，电力约占总成本的 7
43、0%左右。改良西门子法生产高纯度晶体硅的主要原材料为金属硅、氯气以及氢气，工厂附近必须要有丰富的水资源与相对便宜的电力，年产千吨高纯度晶体硅大概需要液氯 1,000 吨（目前国内售价 1,000 元/吨） ，金属硅 1,500 吨，氢气 200 万 M3。大约 70%变动成本来自电力的消耗，年产千吨需要消耗电力 191.9-2.3 亿 KWh。千吨级投产周期 18-24 个月，投料首年大概达到半产水平，完全达产需要 5 年左右的时间，较成熟的技术基础上投资金额约为8 亿元，其中产品纯度以及尾气的回收循环利用是整个生产技术上的关键要素。 图11、生产各环节电力消耗统计（KWh/Kg） 目前国内已
44、经投产、在建企业以及准备投产的企业基本上采用或拟采用改良西门子法。已经投产的企业在技术上还达不到国际领先水平，而在量产的规模化上也存在一定的差距，因此在生产成本上要高于国外公司。国内百吨级别的多晶硅生产提纯技术已经掌握，在千吨级别晶体硅生产上处于一个学习与摸索的阶段。但是随着国内资金、人才以及技术方面的大量投入，并且市场供不应求的局面给国内企业带来一定的缓冲时间与发展空间，我们认为在 1-3 年之内，千吨级别上技术的难题可以得到有效解决，而 1-3 年之后，国内将会有超过 5 家左右千吨级晶体硅生产企业。由于晶体硅价格的暴涨，行业利润丰厚，导致国内企业对多晶硅生产上减少顾虑而进行大规模的投入，
45、一旦产品质量过关，受惠的不单是光伏产业，国内半导体企业也将会摆脱原材料完全需要进口的不利局面，取得半导体以及 PV 产业的双赢。 目前已经投产的企业包括四川峨嵋半导体厂以及河南洛阳中硅高科，在建的公司仅有四川新光硅业。处于招商引资阶段以及规划中的项目比较多，主要包括宁夏石嘴山，湖北宜昌、荆州，云南曲靖，重庆，河南方城，江苏 20徐州，安徽蚌埠等地。涉及到的上市公司主要包括 G 南玻 A，G 苏阳光等等。对于准备投产的公司，有关专家的建议是分期建设，首期的目标定位在电子级多晶硅的生产上，设计的标准要求要高，尽管投入相对要多，但是考虑到在半导体行业的布局以及技术的培养上，还是非常具有价值；另外半导
46、体级别在工艺上很容易改回太阳能级别的生产。一旦在技术上取得一定进展，再进行大规模的太阳能级的生产线建设。在政策面上，有关专家建议政府应该加大产业发展支持力度，包括从相关企业的用电、税收上，给予一定的优惠，在目前大规模支持国内光伏系统安装市场不太现实的情况下，支持瓶颈产业的发展更为有效。 四川峨嵋半导体厂（739 厂）是 1965 年由中国有色金属总院为首开始建设的具有国家战略性规划的企业。主要定位于电子级多晶硅的开发、直拉单晶棒以及切片，是中国最早进入多晶硅生产的企业，设备近 90%均实现国产化，太阳能级多晶硅技改扩产工程的设备安装与调试，基本由峨嵋半导体自主完成。峨嵋半导体厂的改良西门子法是
47、经过将近 40 年时间的开发，拥有自主知识产权。2005 年全年产能设计为 100 吨，实际产量 60 多吨，2006 年由无锡尚德支付预定金 500 万美元再建 100 吨年产量的生产线，上半年已经点火试车目前正常生产，产品完全能够满足太阳能级电池片生产的需要。截止 2006 年8 月份，实际产量为 60 吨，2006 年 9 月份产量预计为 17 吨，2006 年全年实际产量将超过120 吨。2006 年年底完成总产能 300 吨的设计，2007 年将陆续启动 500 吨+1,500 吨（可能调整为 3,000 吨）/年两个工厂的建设，开始向千吨级进发，预计 08 年总产能为 2,300（
48、3,800）吨/年。目前大股东东汽首期注入 6 亿元资金，结合峨嵋半导体本身的技术以及地理优势，开始启动多晶硅、单晶硅、硅片等相关项目的建设。 该公司目前有 27（9+18）对多晶硅生长棒，单晶炉 20 台，单晶拉制能力为 150 吨/年，出售产品主要以单晶硅片为主，硅片售价为 2,400-2,500 元/公斤（以 5 寸片为主，52-53 元/片） ，包括多晶硅生产，拉直单晶以及硅片切割等环节，毛利率高达 72%，净利润率超过 36%，预计全年净利润超过8,000 万元。公司生产线从 30 吨年产量调整到目前的 200 吨，在生产成本上已经取 21得不小的降幅，由于技术改善、继续扩大规模等因
49、素，成本还有进一步降低的空间。500 吨产量生产线预计投资金额 4 亿元，建设在原峨嵋半导体厂内，目前处于地质勘测与工厂规划阶段，乐山 1,500 或 3,000 吨生产线建设较峨嵋500 吨在时间上会有所滞后。 洛阳中硅高科是国家有色研究总院建立的 740工厂，目前实际控制人为有研总院，主要定位于多晶硅、拉单晶棒及切片的开发与生产，技术基本上自主开发，拥有多晶硅生产的自主知识产权，掌握了 24对棒多晶硅大还原炉技术，工艺采用改良西门子法，基本由北京有色金属工程部完成设计并实施厂房建设。目前 300 吨年产量生产线在尾气回收上有一定的设计缺陷，基本上不回收处理，而是直接卖给相关厂家，06 年上半年产能设计为 300 吨（总投资 2.4 亿元） ，实际产出 70 多吨，另外，在积极调试改进 300吨生产线的同时，二期年产 700 吨的设计处于设备调试阶段，今年年底将完成工厂建设并点火联动试车。2007 年洛硅的产能设计为 1,000 吨，我们预计 2007年实际产出 550 吨，达到半产的状况。目前，生产出来的晶体硅在质量上完全能够满足太阳能电池片的生产，而且 1,000 吨的产量至目前为止，已经被预订一空，其中包括无锡尚德、洛阳单晶厂以及阿特司公司。三期工程 3,000 吨年产能的设计将在 1,000 吨级完
