光伏产业最上游工业硅

　　工业硅   Silicon
　　广州期货交易所首个品种工业硅期货的报批进入了实质性阶段，计划在年内推出工业硅期货。不少工业硅产业链上中下游企业反馈将做好入市套保交易的准备。工业硅是光伏最上游的环节，而我国正处于光伏产业高速发展时期。广期所预计我国工业硅需求缺口将不断走高。预计在未来几年，产能仍会有较大的缺口。目前，在国内已上市的商品期货中，工业硅与有色金属以及硅铁、锰硅等品种存在一定联系。
　　工业硅现货基本属性
　　工业硅  又称  金属硅  ，无毒、无味。晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色。晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，是典型的半导体。在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。在高温下能与氧气等多种元素化合。具有硬度高、不吸水、耐热、耐酸、耐磨和耐老化等特点。工业硅的主要成分为硅元素，含量在 98%以上，其余杂质为铁、铝、钙等。
　　01   工业硅的制作方法   硅是自然界中分布最广的元素之一，地壳中约含26.3%，仅次于氧元素。工业硅的上游原料是  硅矿石  ，自然界的石英岩、石英砂、石英砂岩、脉石英等硅质原料统称为硅矿石，生产工业硅的原材料主要是石英岩。从中国硅矿石资源类型看，石英岩查明资源储量23.1亿吨，占比 49%，主要分布在青海和陕西。用Si02含量大约为95%的  硅石  和灰分少的  焦炭  混合，加热到1900℃左右进行还原。此方法制得的硅纯度为97%～98%，被称作金属硅。再将金属硅融化后进行重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7%～99.8%的金属硅。如要将它做成半导体用硅，还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式，再经蒸馏、分解过程得到多晶硅，如需得到高纯度的硅，则需要进行进一步的提纯处理。
　　02   工业硅的主要用途
　　工业硅主要用于光伏、半导体、合金、有机硅高分子材料。在光伏行业中，工业硅是制造多晶硅等材料的主要原料；作为有机硅的最主要原料，工业硅用于生产硅烷、硅酮、硅油等产品；在合金行业中，工业硅主要是作为非铁基合金的添加剂，将硅加入到某些有色金属中时，能提高基体金属的强度、硬度和耐磨性，有时还能增强基体的铸造性能和焊接性能；工业硅作为脱氧剂可除去金属熔体中的溶氧；硅单质作合金剂可提高钢和某些合金的强度和耐蚀性，在铸铁中添加适量硅以制造高硅铁合金，可显著増强铸铁对多种化学试剂的抗腐蚀能力；将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，耐高温，富韧性，可以切割，集合了金属和陶瓷的优点，是金属陶瓷、宇宙航行的重要材料；纯二氧化硅制得的高透明度的玻璃纤维，光纤通信容量高，且不受电、磁干扰，并具有高度的保密性，可用于光导纤维通信。工业硅下游——硅铝合金、有机硅、多晶硅三大领域2021年消费占比分别为24%、41%、32%。现今，工业硅已然成为硅基新材料产业链的主要上游产品。随着近年来绿色能源改革，太阳能光伏产业大力推行，对硅的需求和质量提出了更高的要求，我国的工业硅产能也表现为持续、快速、稳定发展的特点。
　　03   工业硅的成本构成
　　直接材料和能源动力是工业硅主要的成本构成。直接材料包括：硅矿石、石油焦、硅煤、石墨电极等；能源动力包括：煤炭、电力。以新疆工业硅企业为例，按照最新的原材料价格测算每吨成本在16000~25000元之间，成本构成为石英砂占比11%、硅煤占比 23%、石墨电极 20%、电力占比27%，电力占比最高，因而工业硅与电力价格相关性较高。我国火电占比较高，动力煤价格对电力成本影响较大，因此工业硅价格与动力煤价格存在一定相关性与比价关系。两者整体上呈现出同涨同跌倾向，但由于工业硅的需求供给弹性要远高于动力煤，所以价格上涨过程中比价会快速扩大。
　　04   工业硅产能产量分布   中国是全球主要的工业硅供应国。工业硅生产需大量消耗矿石资源和能源。全球工业硅产量分布集中在中国、巴西、挪威、美国等，其中巴西和美国拥有高品质硅矿石资源，2020年产量占全球的7.3%和4.3%；挪威拥有丰富的水电资源，2020年产量占全球的6.6%。2020年海外市场前七家企业产量占比77%，呈现出高集中度的特点。2012至2021年中国工业硅产量占全球的比重从58%增至77%，全球工业硅新增产能集中在中国。2018年后，受国内各地对高耗能产业政策调整影响，中国工业硅产能增速放缓，即便如此，由于我国工业硅产能利用率的提升导致产量仍处于增长中。2021年中国工业硅产量261万吨，同比增长24%。我国工业硅生产集中在新疆、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%、19% 和 13%。2021年行业龙头公司合盛硅业的工业硅产量达79万吨，国内产量占比30%，为全球产量最大的工业硅企业。我国前十大工业硅企业的产量之和占全国产量的53%，行业集中度偏低。
　　05   产业政策导致主产区新增产能受限
　　国家对工业硅采取了限制新增产能和淘汰落后产能的政策，新疆和云南两个工业硅主产区都出台了限制新增产能的政策。政策的变化导致行业内新增产能主要是有机硅和多晶硅企业向上游拓展工业硅产能。2017年7月新疆发布《着力推进硅基新材料产业健康发展实施意见的通知》严格施行行业 准入，各地(州、市)不得以任何名义、方式审批、核准、备案新增工业硅项目。重点打造 准东和鄯善两大基地，准东开发区重点发展多晶硅、单晶硅、切片及组件、铝硅合金新材料、 碳化硅及下游新材料等；鄯善工业园区重点发展含硅合金、有机硅、多晶硅新材料等。疆内产能置换，必须在两个基地内实行等量或减量置换。2017年12月云南发布《关于推动水电硅材加工一体化产业发展的实施意见》前5大企业产能产量提高到50%以上，产业布局更加优化，工艺技术装备和节能减排水平进一步提高。新(改、扩)建工业硅项目，一律实施产能减量置换，产能减量置换方案报经省行业主管部 门确认并经州、市人民政府公示后，完善有关手续方可建设。新增产能项目建设周期短，且投产时间存在不确定性，因此目前仅能确定短期计划新增的产能。2022年新增产能主要是合盛鄯善新增40万吨(6月)、合盛云南新增40万吨(12月)、新安股份盐津1期项目新增4万吨(1期4万吨22年下半年投产)。2023年新增产能主要是东方希望宁夏项目新增14.5万吨(6月试生产)、新安股份盐津2期项目新增4万吨(2期4万吨23年投产)。由于全产业链发展对资金的需求大，同时龙头企业资金充裕，未来工业硅行业集中度有望提升。
　　工业硅期货即将上市，助力产业链发展
　　1. 工业硅需求端发展情况    ❂
　　工业硅的三大用途分别是生产有机硅、晶体硅和硅铝合金。有机硅企业行业集中度较高，2020年全球硅消费量排名前5位的有机硅企业共消耗96万吨工业硅，占全球有机硅消费量的72%。晶体硅产品主要包括太阳能电池片、芯片，主要用于光伏和半导体产业；多晶硅企业大部分在中国，行业集中度较高；2020年，全球硅消费量前5位的多晶硅企业大部分来自中国，消费量总计42万吨，占全球多晶硅消费量的68%。铝合金企业数量众多，行业集中度极低；2020年全球硅消费量前5位的铝合金企业均分布于海外，消费量总计17万吨，仅占全球合金硅消费量的14%。
　　2013至2021年，得益于下游有机硅和多晶硅（光伏产业）的高速发展，全球工业硅需求量呈现上涨趋势，从2013年的244万吨增加至2021年的418万吨。预计2022至2025年，全球工业硅需求将快速上升。至2025年，全球需求量将达到666万吨，年均增长率为12%，或将产生42万吨的工业硅缺口。
　　❂    2. 工业硅与其他期货品种的关系
　　工业硅作为新能源材料，在目前国内已上市的商品期货中，工业硅与有色金属（包括铜、铝、铅、锌、镍、锡）以及硅铁、锰硅等品种存在一定联系。
　　从价格相关角度来看，可将9个商品品种分成两个体系：铜、铅、锌、镍、锡、铝等构成了有色金属体系，硅铁、锰硅、工业硅构成了硅体系。每个体系内部的相关性较高，而两个体系外部的相关性较低。特别注意的是，铝同时与两个体系都存在一定联系，这可能与铝硅合金工艺的发展有关。
　　从价格波动角度来看，工业硅价格的年化波动率在9个品种中排第四，低于镍、锰硅和硅铁。工业硅在绝大多数市场行情中，价格较为稳定，但是在极端行情中，工业硅的价格波动甚至超过镍。也正是因为如此，更要将工业硅列为期货品种，提供给产业链企业做套期保值。
　　拟在广州期货交易所上市的工业硅期货锚定于＂硅能源＂。＂硅能源＂不仅包括以光伏概念为主导的多晶硅，还包括以硅基材料替代传统能源材料为代表的有机硅。而Si4210、Si5530分别是有机硅和多晶硅的原材料代表。因此，工业硅期货参考国标Si5530制定工业硅期货交割质量标准，凡是达到Si5530标准的，均可以参与工业硅期货交割，达到Si4210标准的给予升水。
　　有机硅与多晶硅作为成品，其价格与作为原料的工业硅走势较为接近。从定性来看，成品价格的常规波动性强于工业硅，但在极端行情下，工业硅价格的波动也很强，甚至在单位时间内的震荡幅度更大。从定量来看，多晶硅、有机硅分别具有时间长短不等的领先性，多晶硅产业链较长，为多晶硅→硅片→电池片→组件→光伏终端；有机硅产业链较短，为有机硅→硅橡胶→电子电器。因此，使用工业硅进行交易，绝大多数情况下，能够达成既定的对于硅产业链的投资目标。
　　待工业硅期货上市后，关注并研究工业硅期货的基差、期限结构、期权隐含波动率等衍生品特有指标，能够在现有的现货价格、供需等角度外，提供更丰富的投资视角。