编辑：宁证期货房俊
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(一)我国工业硅的总体消费情况

近年来我国工业硅消费量保持稳步增长，2010-2021年消费规模由135万吨快速增长至312万吨，复合年均消费增长率为8%。终端下游已经渗透到国防军工、信息产业、新能源等相关行业中，在我国经济社会发展中具有特殊地位,是新能源和新材料产业发展不可或缺的重要材料。

出口贸易和铝合金早期是我国工业硅的主要消费需求。近几年随着国内有机硅、多晶硅技术的快速迭代，以及市场需求和规模的大幅扩张，我国工业硅消费表现出“内需替代出口、化工超越冶金"的趋势。2021年我国国内工业硅消费结构中，有机硅消耗工业硅90万吨，占比28.7%; 铝合金消耗工业硅65万吨，占比20.7%; 多晶硅消耗工业硅62万吨,占比19.9%;耐火材料等其他产品消耗工业硅19万吨，占比6.0%。 考虑2021年出口量77万吨，则我国工业硅消费排序为:有机硅消费占比28.7%，出口消费占比24.7%,铝合金消费占比20.7%，多晶硅消耗占比19.9%，耐火材料等其他产品消费占比6.0%。

工业硅的消费结构也随着中下游产业发展而发生改变。2010年，按消费量排序依次为:出口、铝合金、有机硅、多晶硅。经过十多年的发展，2021年消费量排序变为有机硅第一，出口、铝合金、多晶硅次之。当前在"碳中和、碳达峰”的政策指引下，预计至2023年，多晶硅贡献的光伏产业消费将超越铝合金和出口，成为我国工业硅第一大消费下游。

(二)我国工业硅消费区域分析

华东是我国工业硅最大的消费区域，2020年消费占比达到42%，有机硅、铝合金、多晶硅三大下游在该区域均有分布。华北消费占比17%，排名第二，主要消费贡献来自北方第一大出口港天津以及内蒙古、河北等省份的有机硅、铝合金消费。华南消费占比15%，排名第三，主要消费贡献来自第-大出口港黄埔港以及广东本省的铝合金消费。近年来，西北地区尤其是新疆的多晶硅、有机硅消费逐渐增加，2020年西北消费占比14%，排名第四。

随着有机硅、多晶硅的快速发展，我国逐渐形成了具有明显区域特征的小型消费市场，新疆、四川、云南等主要产区均表现出此特征。上述产地的外销占比下降，本地消化比例呈逐年增加趋势，该现象与新疆、云南政府施行的"煤电硅"、“水 电硅”产业链一体化的政策息息相关。

(三)我国工业硅下游消费结构

工业硅优质的物理和化学属性，使其广泛应用于工业生产的各个环节，三大主要下游消费领域有铝合金、有机硅、多晶硅，在电子、新能源、新材料领域做出巨大贡献。此外，高纯度合金硅还是生产光纤的主要原料，工业硅已经成为信息时代的基础支柱原料产业。

1.铝合金

工业硅作为非铁基合金的添加剂，广泛应用于硅铝合金、硅铜合金、硅铁合金、硅锰合金等，常作为铝合金的添加剂使用，能够改善其铸造性能，提高合金的硬度、强度，并使其抗氧化和耐腐蚀能力增加。其中，硅铝合金为工业硅合金类最主要的产品。

铝合金企业所用工业硅牌号较多，5系至2系等牌号的工业硅可应用于不同的铝合金类别。铸造铝合金使用工业硅数量最多，分为再生铝合金和原生铝合金两类,硅含量分别在4.5%-13.0%与6.5%-7.5%之间。再生铝合金因主要原料废铝中已含有一定比例的硅，其主要合金牌号中添加工业硅的比例一般在5.0%左右。此外，为减少铸造过程中烧损及减少能耗而存在的中间合金中，需要添加18%-26%的工业硅。

铝合金最主要的应用终端为汽车及摩托车行业，因此，汽车工业的发展状况直接影响硅铝合金的需求变化。再生铝合金的典型牌号ADC12主要应用于发动机的缸体与缸盖;原生铝合金A356.2主要应用于铝车轮制造。此外，工业硅还应用于变形铝合金中的铝棒、铝板带、铝门窗及航空航天等领域。

铝合金中工业硅的消费结构也随中下游产业的发展而发生了改变。2010年,我国铝合金用硅量为37.2万吨，占当年工业硅消费总量的28%。依靠劳动力和资源优势,中国逐渐成为全球铝合金产品生产大国,产品远销海外;过高的集中度和行业优势,多次受到其他国家反垄断限制。近年来,海外制裁、地产后端需求放缓、汽车消费增速放缓,铝合金用硅量也逐渐步入稳定期。至2021年,铝合金用硅量为64.9万吨,较2010年增长74.3%,但由于有机硅和多晶硅消费量激增,铝合金用硅消费占比下滑至20.7%,呈逐年递减趋势。预计2021-2025年,铝合金用硅量的复合年均增长率仅为6.6%,呈中低速增长态势,主要增量将来自汽车轻量化。

2.有机硅

有机硅产品众多，在其初级加工品一有机硅单体的制造环节需用到工业硅作为主要原料。有机硅，全称有机硅化合物，指含有Si-C键、且至少与一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，通常也将通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物称为有机硅。有机硅中间体主要为二甲基环硅氧烷混合环体(DMC)、硅醚(MM)、六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4) 、+甲基环五硅氧烷(D5) 等硅氧烷系列产品。其中硅氧烷是有机硅的重要中间体，其产销情况最能表征有机硅产业的发展。1吨甲基氯硅烷能生产0.45吨硅氧烷，国内统计中一般用DMC进行折算。

将工业硅磨粉后与氯甲烷反应制得有机硅单体，进而制成聚硅氧烷(如DMC、 D4)等其他中间体，再得到硅油、硅橡胶、硅树脂、偶联剂、白炭黑等下游产品。有机硅单体消耗工业硅的比例为1:0.26。

近年来，有机硅在工业硅消费中的占比增长迅速，2018年跃升至我国工业硅消费第一的下游领域，其中初级形态的聚硅氧烷也从2014年初起摆脱了近几十年来依赖进口的局面。有机硅下游产品广泛用于建筑、家电及电子、电力、医疗个护、纺织等行业，近年来于新兴产业(如5G基站)中也有相关应用，因应用领域众多,有机硅需求与宏观经济景气度密切相关。由于有机硅在绝缘、散热、密封等性能上表现优异,拥有优异的耐高温、耐高压、耐辐射以及良好导电性，新基建、新能源、智能装备等新兴产业领域的迅猛发展将带动有机硅消费的快速增长。

2010年，我国有机硅领域中工业硅的消费量仅19万吨，占工业硅总消费的14%。至2021年,有机硅对工业硅消费量跃升至89.7万吨，较2010年增长373%,消费占比增至28.4%。2021-2025年,有机硅对工业硅消费量复合年均增长率为11%,继续保持中高速增长。

3.多晶硅

多晶硅又称高纯硅,硅纯度在6N-11N之间(N指“9” ，数字代表百分数里小数点前后所有“9”的个数)，生产技术主要为改良西门子法和硅烷法;根据下游应用的不同,分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅两类。其中太阳能级多晶硅用于拉制单晶硅的原料,占比超过95%，且我国已经实现完全自给,且质量品控、成本优势已处于世界领先水平。2020年我国多晶硅使用工业硅粉的比例在1.08-1.15不等,随着工艺的优化，该比例在逐年降低。

太阳能级多晶硅作为光伏制造的基础原料，建设投资金额大、周期长，近年来技术门槛有所降低，但仍然拥有行业“护城河”，产品附加值较高，行业利润较为丰厚。早在2005年，我国为促进光伏和电子信息工程的发展，发改委将6英寸以上单晶硅、多晶硅和晶片列为国家重点鼓励发展产业项目，开启硅材产业发展的“中国速度”，以基础原材料的优势基础，造就现在中国光伏领域的全球优势。近年来，由于电价在多晶硅生产成本中占比快速推升，致使产能由长三角技术和金融优势区域，向西北、西南电力优势区域转移。

2010年我国多晶硅产量仅有4.5万吨，对应工业硅用量仅10.1万吨，占比8%，2009年，光伏开启平价上网新纪元，多晶硅也迎来高速增长期。2020年，中国提出3060目标计划、美国重返巴黎气候协议，全球能源产业的第三次转型依然是大势所趋，新能源行业井喷式发展，太阳能多晶硅收获确定性红利;在疫情的影响下，依然迎来较大增长。在双碳目标以及行业政策的指引下，我国光伏装机发展迅猛。据中国光伏协会统计，2021年我国光伏新增装机量约54.88GW,同比增加13.9%。国内累计光伏装机自2015年的43.2GW增加至2021年的307.4GW，复合年均增长率为38.7%。2021年多晶硅对工业硅消费量快速上涨至62.3万吨，占比达19.9%。 预计至2025年，我国光伏新增装机量保守估计能达到90GW，乐观预测能达到110GW,据此综合推算多晶硅对工业硅消费量将增至196万吨左右，占比将. 上升至41%。随着多晶硅企业技改及新产能陆续释放，2021-2025年多 晶硅对工业硅消费量复合年均增长率为33%。

4.不同消费领域工业硅产品品质要求及差异

从下游应用上将工业硅划分为冶金级、化学级两个类别，下面将分别从不同应用领域分析其需求。

(1)冶金级工业硅。再生铸造铝合金典型牌号ADC12主要使用553#工业硅及等外硅，原生铸造铝合金A356.2主要使用441#及3303#硅。其他一些杂质含量更少的工业硅规格2502#、2202#等用于变形铝合金。铸造铝合金用硅主要考虑铁、钙2种金属杂质,而由于除铁剂价格较低，通常情况下元素钙的含量更为关键。少量变形铝合金中的工业硅也会对其磷等微量元素有要求。

(2)化学级工业硅。有机硅主要使用工业硅的牌号有421#、411#、521#等，相比铝合金来说有机硅使用的工业硅对铝含量要求较严，一般在0.2%以下，因此通常将铝含量在0.2%以内的工业硅成为化学级工业硅。除了对工业硅主要金属杂质铁、铝、钙的要求外，有机硅对钛、磷、硼等微量元素也有要求，根据各家企业工艺的不同对微量元素的要求也不尽相同。而另一下游多 晶硅的制备过程本质上是硅的提纯，因此对于原料工业硅的牌号没有严格的界限要求，影响光电装换效率的硼以及其他微量元素比如碳的含量更为关键。

随着我国多晶硅工艺水平的提升，其使用的工业硅也在发生变化，由最开始使用421#、411#，演变成以421#为主，521#、441#、553#以及硅含量在99%左右的99硅也成为多晶硅采购的规格。