前言：
众所周知，21s加快发展可再生能源已逐渐成为全球统一意志，在国家大力推行“双碳政策”的背景下，工业硅作为硅基产业链的源头，有望成为国内首个新能源版块上市的金属期货品种，备受市场关注，然硅基产业链繁冗复杂，Mysteel团队深耕于各环节调研，及时获取产业最真实准确的数据信息，整理撰写《硅基产业链之各品种详解》专题系列，为更好服务于广大Mysteel客户群体，以便进一步了解硅基产业链各品种。
硅基产业链源头-工业硅详解（上、下）篇则是对该品种展开全面介绍，将围绕工业硅的简介、供应、需求、政策、展望五大章节展开详细讨论。本文就工业硅分类、产业链、生产情况、交易标准、国内外产能分布等方面进行阐述，可供近期及长期密切关注工业硅及硅基行业的社会各界人士参考。
一、介绍
1、工业硅定义：
工业硅又名金属硅或结晶硅，英文名Silicon Metal ，是由硅石(SiO2≥99.2%，通常为石英石或鹅卵石)和碳质还原剂(石油焦、洗精煤、木炭等还原剂)在矿热炉内经高温反应冶炼形成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右，其余杂质为铁、铝、钙等。性质与锗、铅、锡相近，可用于半导体等。
2、工业硅产业链
随着科技的蓬勃发展，工业硅用途越发广泛，目前可用于生产有机硅、多晶硅和铝合金等化学电子工业方面，同时下游应用领域已经渗透国防军工、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的地位，是新能源、新材料产业发展不可或缺的重要材料，行业前景广阔。
3、工业硅规格分类
(1)常规元素含量
工业硅按国家标准(GBT2881-2014)分为8个牌号，牌号按照硅元素符号与4位数字相结合的形式表示，可把准金属硅分为5530#、5210#、4410#、4210#、4110#、3303#、2202#、1101#等不同的牌号。其中Si4210需求量最大，Si5530应用更为广泛。
4位数字依次分别表示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。(如4210#工业硅指的是铁含量<=0.4%，铝含量<=0.2%，钙含量<=0.1%。)
(2)微量元素含量
根据具体用途对微量元素的要求，还分为化学用硅和冶金用硅。一般来说,工业硅在有机硅和硅合金市场上的应用没有那么严格，纯度达到98.5%即可。但是多晶硅和单晶硅产品作为太阳能光伏行业的原材料要求更高的纯度，需要将工业硅进行进一步的提纯，使之达到太阳级硅(SoG-Si)的要求。
多晶硅规定Ti、P、B、C
有机硅规定Al、Ni、Ti
冶金硅规定Ca、Pb、Cd、Hg、Cr6+
中国标准还规定了多晶用硅和有机用硅的微量杂质元素所含高精级和普精级控制指标，
如图所示：
(3)其他规格
等外硅：国标之外
2017年后开始出现：97硅：兰炭作还原剂，多用于铝合金；再生硅（99%）：回收、废料，中频炉回炉，多用于铝合金，少量在多晶硅。
二、生产
1、流程
工业硅是以硅石(石英砂)为原料，以碳质材料为还原剂，通过在矿热炉中熔炼获得。
具体操作：
硅石及还原剂按一定的配比称量自动加到矿热炉内，将炉料加热到2000摄氏度以上，二氧化硅被碳还原剂还原生成了工业硅液体和一氧化碳(CO)气体，CO气体通过料层逸出，并将炉料预热。
在硅水包底部通入氧气、空气混合气体，以除去钙、铝等其他杂质。通过电动包车将硅水包运到浇铸间浇铸成硅锭。
硅锭冷却后进行破碎、分级、称量、包装、入库得到成品硅块。
烟气经炉口烟罩进入烟道，经空冷器、风机进入布袋除尘器除尘等环保设施处理后，达到国家规定排放标准排放。
2、原料
硅石
①目前我国硅石资源主要分布在石英岩中,我国石英矿资源丰富，石英矿保有矿石储量超过40亿吨，但是高品质的脉石英仅占我国石英矿资源的0.93%，主要集中在湖北、云南、广西等地。
②用于生产优级工业硅的硅石，其氧化物杂质含量应达到:FezO3小于0.15%AlzO3小于0.20%CaO小于0.15%。如果生产超优质工业硅，对氧化物杂质的控制更严格,并对硅石中硼(B)磷(P)还有严格要求，Fe2O3小于0.1%AlzO3小于0.15%CaO小于0.10%.
③硅石粒度是冶炼生产的另一个重要工艺条件。我国目前小型工业硅电炉硅石的入炉粒度为20~60mm，中型电炉的硅石入炉粒度为30~80mm，大型电炉硅石入炉粒度为40~100mm。
工业硅用石英矿石：石英岩
还原剂：工业硅生产对还原剂的基本要求:有一定的粒度和机械强度、灰分低、化学反应性强、固定碳高、比电阻高、挥发分适中工业硅常用的还原剂有：兰炭木炭烟煤石油焦，工业硅生产中通过选用不同种类的还原剂，并调整它们之间的配比来控制工业硅的质量和炉况。
3、冶炼设备
电弧炉是利用电极之间产生的电弧的热量来熔炼金属的一种电炉，是电热法制备工业硅的重要设备，主要类型有:黄磷炉、电石炉、铁合金炉、冰铜炉。
4、工业硅成本构成：
我国工业硅每吨成本在16000—25000元之间，电力占比最高，硅石对质量影响大。
生产1吨工业硅需要2.7-3吨硅石，2吨碳质还原剂（种类包括木炭、石油焦、低灰分烟煤等），0.1-0.13吨电极；用电成本占比最大（约30%），每吨工业硅冶炼电耗在11000-14000度，硅石和还原剂成本构成了另外一大类成本，合计占比在40%左右。
新疆553#工业硅成本模型：
5、工业硅交易标准
外观：工业硅以块状或粒状供货，其表面和断面应洁净，不允许有夹渣、粉状硅粘结以及其他异物。
粒度指标：
①多晶硅直接向硅粉厂定制采购硅粉，硅粉厂负责将工业硅硅块加工成硅粉，所以多晶硅行业对工业硅粒度没有特殊要求。
②有机硅采购硅块后自己根据需求来加工成硅粉，国内有机硅企业一般按照国标采购，国外有机硅企业要求的粒度偏小。
③铝合金企业受冶炼炉和冶炼工艺限制对硅块有粒度要求，不同大小冶炼炉需求不同，但10mm-100mm是比较典型的粒度需求。
包装、运输、贮存：工业硅包装物应能防潮，一般用塑料编织袋包装，每件净重宜为1000kg.如需其他形式包装时，可由供需双方协商确定后在订货单(或合同)中具体注明。产品在运输贮存过程中应防止雨淋或受潮。
三、供应
1、全球分布情况
全球工业硅产量自2013年至2018年一路上涨，年均增速9%左右，至2018年后由于需求走弱、疫情影响等原因，产量连续两年下行，2021年由于需求提振价格高企，全球产量大幅增长，其中中国产量增速24%，是全球产量主要增长来源。
全球工业硅供给—中国产能产量占据绝对地位，中国2021年产量占比由67%提升至77%，剩下的则少量来源于巴西、美国、挪威等地。
2、国内情况
（1）区域集中度高
工业硅生产区域集中在西北、西南，除新疆开工率保持全年基本稳定以外，云南和四川具有明显的季节性，6-10月为丰水期，开工率一般能达到高位，而11月-5月为枯水期，开工率较低。
2021年我国工业硅产量261万吨，其中新疆、云南和四川产量占比分别为48%、19.4%和10.3%，三区占比达到62.8%，同时，由于多晶硅新增产能的投放，以硅泥为原料的再生硅产量也逐步增加，再生硅补充大概14.5万吨。
（2）三大工业硅产区优劣势：
①新疆：硅石和电力优势明显，火电全年稳定；但运输成本略高，生产技术管理劣势突出。
②云南：硅石和电力优势明显，运输成本较低；但水电受季节影响大。企业规模较小。
③四川：电力优势明显，运输成本中等；但水电受季节影响大，缺乏矿石资源。
（3）中国工业硅产业布局调整
“十二五”期间：工业硅产业分布在云南、四川最主要的原因是水电。
1、丰水期富裕的水电供应
2、当地的硅石资源和木炭资源
“十三五”期间：工业硅产业转移到新疆，最主要的原因是资源和能源。
1、煤+自备电+孤网运行的优势十分明显
2、新疆的煤可以满足工业硅大炉型全煤工艺生产
3、当地硅石资源丰富
十四五期间：
（4）牌号分布特点
工业硅主要生产规格Si4210产量67万吨占比31%，通氧Si5530产量43万吨占比19%，不通氧Si5530（97硅）产量7万吨，占比3%；满足Si4210标准一定满足Si5530标准。因矿石质量和冶炼工艺的不同，工业硅不同产区有着各自不同的主产规格。不同规格产量随着生产技术的进步、原材料的变化而改变，就长期趋势而言，随着优质硅石资源的减少，高品位工业硅的产量在逐年减少。
（5）产能利用率提升：
中国工业硅产能利用率大幅提升。2021年，中国工业硅产能500万吨，较2020年仅小幅提升，但对应产量261万吨，同比增长24.3%，产能利用率从2020年的44%大幅提升至52%。
（6）行业集中度高
从排名前十家硅业企业来看，行业前10厂家产量占比全国总量50%，其中合盛硅业一家独大，2021年产量占比达30%，为该行业的龙头企业，且尚有大量产能待投。
3、中国未来新建产能
展望未来，我国国内工业硅产能将持续新增，几大龙头企业在努力健全完善自身工业硅产业链建设，各类资本也纷纷进驻工业硅市场。以下为Mysteel统计的2022-2023年国内部分新建产能：
总体来说，当前国内工业硅产量基本能满足市场的需求，而全球经济向低碳可再生能源转型已是大势所趋，预计在光伏新能源等产业带动下，未来两年工业硅需求还将进一步扩大，那么市场需求几何以及国家相关政策导向和未来的产业发展等也将在下篇继续跟大家分享，敬请期待！
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