工业硅的生产是二氧化硅与碳质还原剂在高温下发生氧化还原反应的过程。在工业硅的实际生产中，不同地区、不同牌号的工艺略有差别，普遍情况下电力成本占据主导，原料成本其次。

　　电力：由于工业硅生产耗电量高，产能基本集中在低电价地区。川滇地区电力成本季节性特征明显，主因两地电力结构以水电为主；新疆地区电价运行稳定，自备电硅厂成本优势突出。短期来看，电力成本上移或具有不可逆性，不过长期展望，光伏等可再生能源发电装机值得期待，未来有望对电力系统形成有效补充，从而促进电价下行。

　　矿石：硅石是工业硅的最初级原料，由于硅石的品质不同，用途也有所不同。工业硅用硅石中SiO2的含量要求不低于99.0%，主要以石英岩及脉石英为主。全球硅石资源丰富，我国硅石供给充足，硅资源分布相对集中，硅石价格运行平稳。

　　还原剂：工业硅生产中，还原剂的主要作用是提供碳元素，理论可选范围较广，但实际生产需考虑诸多因素限制。常用还原剂为木炭、石油焦、硅煤、木块等，其中木炭为优质还原剂，但出于环保与成本的考量，近年来木炭的使用量减少，而硅煤、石油焦的使用则显著增加。

　　电极： 电极是矿热炉中的核心部分之一，主要作用是为矿热炉提供足够的加热物料。石墨电极在生产中使用较早，具有较强的导电性、导热性、化学稳定性、机械强度，且杂质含量低，但与炭素电极相比存在生产规格和生产成本的局限性。

　　第1章

　　工业硅工艺与成本概述

　　1.1.生产工艺

　　工业硅的生产是二氧化硅与还原剂C在高温下发生氧化还原反应的过程。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。

　　目前，电热还原法是世界上生产工业硅最常见的方法，适合于工业规模生产，即用一定比例的硅石、石油焦、木炭、煤等原料经过清洗干燥送入矿热炉反应炉内,在2000℃以上的高温下，经还原制得工业硅。

　　1.2.生产成本

　　在工业硅的成本组成中，电力成本占据主导，原料成本其次。通常1吨工业硅需要硅石3吨左右，还原剂2吨左右，以及0.06—0.13吨的电极。实际生产中，不同地区、不同牌号的工业硅生产工艺略有差别，对应的成本构成也有所不同。以云南Si4210的典型成本模型为例，单吨工业硅生产，约消耗12800度电力、3吨硅石、0.65吨石油焦、0.55吨洗精煤、0.5吨木炭、0.4吨木片、0.08吨电极。按22年12月初的数据推算，由于枯水期电价上涨，云南Si4210电力成本可达到可变成本的41%，还原剂约占31%，电极约占15%，硅石约占9%，在丰水期时，电力成本占比可降至35%以下，其他成本占比则相应提高。而从新疆Si5530的典型成本看，电力成本占可变成本的29%，还原剂约占54%，硅石约占11%。不过，无论产地或牌号有何种差异，电力成本通常是工业硅生产成本的主要组成，占比普遍在30%—40%之间。

　　第2章 电力成本

　　2.1.分布：产能基本集中在低电价地区

　　工业硅生产耗电量高，产能基本集中在低电价地区，其中新疆电价优势一枝独秀。在不考虑川滇地区电价丰、枯水期差异较大的情况下，对各工业硅产地2022年以来的电价进行平均，可以得到22年工业硅生产平均电价约在0.3—0.6元/度之间。不同地区差异较大，新疆以接近0.3元/度的平均电价彰显巨大电价优势，云南、四川地区全年平均电价约在0.4—0.5元/度之间，其余地区则大多集中在0.5—0.6元/度的年平均电价区间内。以工业硅单吨耗电13000度估算，0.1元/度的电价差距就将造成1300元/吨成本之差，因此对于今年价格重心在20000元/吨上下徘徊的工业硅（553#）而言，电价差距不容小觑。

　　2.2.川滇电价：丰枯水期差异明显

　　分地区来看，川滇季节性特征明显，主因两地电力结构以水电为主。据SMM数据，22年丰水期，云南电价在0.39元/度附近，四川电价在0.37元/度附近；而枯水期，云南电价涨至0.5元/度以上，四川电价更是涨至0.6元/度以上。据国家统计局数据，22年1-10月，云南水力发电占比达82%，四川水力发电占比达80%，丰、枯水期周期性变化导致两地水电发电量也具备了较强的季节性。丰水期，降雨、融雪量增多，水力发电通常较为充足，因此电价相对低廉；枯水期则需由以火电为主的其他电力进行补充，而火力发电在云南、四川成本不低，因此电价上调。

　　2.3.新疆电价：自备电硅厂成本优势突出

　　新疆电价运行稳定，自备电硅厂成本优势突出。据SMM数据，工业硅于新疆的三个主产地伊利、石河子、吐鲁番的电价在近两年来基本保持在0.2元/度-0.4元/度的区间内，三地的平均电价在2021年后有所上涨，目前基本稳定在0.32元/度附近。

　　新疆自备电硅厂成本优势突出，优势空间与煤价波动密切相关。根据钢联数据，新疆哈密6300大卡动力煤坑口价21年以前基本在400元/吨以下，21年以来由于双碳政策以及全球能源通胀问题，价格重心上移至800元/吨附近，据此推算可得，21年以前，忽略运费和国家基金支出，新疆自备电厂电力成本可控制在0.15元/度附近，即使在如今煤价上涨之后，自备电成本也在0.26元附近，处于全国工业硅电力成本最下沿。实际生产中也确实如此，以合盛硅业为例，据中诚信国际提供的合盛硅业债券跟踪评级，合盛硅业凭借较高的电力自给率，较新疆其他依赖外购电力硅厂具有明显成本优势，其中2021年自备电厂单吨成本优势为865元/吨，22年一季度在煤价走高背景下自备电优势受限。

　　2.4.电价展望：电力成本上移短期难改

　　短期来看，电力成本上移或具有不可逆性，不过长期展望，光伏等可再生能源发电装机值得期待，未来有望对电力系统形成有效补充，从而促进电价下行。首先，从我国整体的电力结构看，火力发电仍是绝对主力，而对于水电为主的地区，火力发电是水电不足时期的首选补充，因此化石能源价格的上行是造成电力成本上移的底层原因。造成化石能源价格上行的原因较为复杂，既有实现碳中和目标带来的阵痛，也有当前全球能源通胀问题的周期性影响，上述种种均无法在朝夕之间得到解决。

　　其次，政策方面的约束也促进了电价的上移。据不完全统计，21年以来，多地电力市场成交价实现基准价向上20%顶格上浮，云南、内蒙等地取消优惠电价。22年11月，中电联在2022年会上更是建议将煤电基准价调整到0.4335元/千瓦时，煤电基准电价不仅是煤电中长期交易定价锚点，也是风光平价上网、外送水电及核电的定价基础，基准价调整牵一发而动全身，预计落地有难度，但也一定程度传递出电价上移信号。

　　长期来看，电价的回落还需等待光伏等可再生能源发电装机的补充，根据各省规划以及CPIA统计，预计“十四五”期间全国新增光伏装机规模接近400GW，单从新疆、云南、四川三地来看，“十四五”期间新能源装机也有较大增长空间，长期电力降本可期。

　　第3章 原料成本

　　3.1.矿石：资源丰沛，供给充足

　　硅石是工业硅的最初级原料，由于硅石的品质不同，用途也有所不同。根据《中华人民共和国黑色冶金行业标准》，耐火材料用硅石中SiO2的含量要求不低于96.0%，铁合金用硅石中SiO2的含量要求不低于97.0%，工业硅用硅石中SiO2的含量要求不低于99.0%。此外，用于铁合金和工业硅生产的硅石抗爆率要大于75%。从矿床类型来看，地壳中硅石可分为石英岩、石英砂、石英砂岩、脉石英等。工业硅生产主要以石英岩及脉石英为主，而纯度相对较高的脉石英可用作有机硅及多晶硅的生产。

　　全球硅石资源丰富，我国硅石供给充足。硅在地壳中含量仅次于氧，丰度达到27.72%。巴西是世界上拥有硅石和石英资源最多的国家之一，也是主要的开采国。我国硅石资源也相当丰富，国内工业硅冶炼基本以国产矿自给自足为主。据自然资源部数据，21年我国石英岩资源储量为107326.12万吨，脉石英资源储量为7927.7万吨，合计115253.82万吨，其中冶金用合计资源储量为44580.03万吨。不考虑其他一些也可用作工业硅冶炼的硅石矿，如石英砂岩、天然石英砂等，按SMM口径统计的21年国内硅产量（包含97硅等等外硅）320万吨估算，假设生产1吨硅需开采3吨硅石，仅考虑已知的冶金用石英岩、冶金用脉石英储量，保守估算得到的我国2021年硅矿静态储采比也在46年以上，远高于铜、铝、锌等有色金属的静态储采比。

　　我国硅资源分布相对集中，硅石价格运行平稳。按中国有色金属工业协会硅业分会统计，我国硅资源主要分布在江西、辽宁、安徽、湖北、陕西、河南、四川和内蒙古等地，上述8省硅石的基础储量约占全国总量的90%。不过可大范围用于工业硅生产的硅石主要分布在湖北、四川、甘肃、新疆、云南、内蒙古等地。从价格上看，硅石价格较为稳定，地区间价差并不明显，近年来各地价格基本保持在400-500元/吨左右，其中湖北矿石因品质优异，具有一定报价优势。

　　3.2.还原剂：配比多样，硅煤占比提高

　　工业硅生产中，还原剂的主要作用是提供碳元素，理论可选范围较广，但实际生产需考虑诸多因素限制。每生产1吨工业硅需要消耗大约2吨碳质还原剂。理论上可用的碳质还原剂有木炭、石油焦、半焦（低温焦）、沥青焦、低灰分褐煤、烟煤、部分农产品加废弃物（如木块、玉米芯等）。一般选择时可以从其化学成分、电阻率、反应活性、粒度组成和机械强度等几方面考虑。常用还原剂为木炭、石油焦、硅煤、木块等，木炭为优质还原剂；低分烟煤因机械强度差，常与木块、玉米芯搭配；石油焦高温易石墨化，一般搭配烟煤一起使用。

　　按照还原剂的选择，可分为全煤工艺和非全煤工艺，近年来硅煤还原剂使用占比提高。全煤工艺还原剂基本仅采用低灰煤与木块，而非全煤工艺的还原剂则需要加入木炭、石油焦等其他物质。早年生产中基本为非全煤工艺，还原剂以木炭为主，但随着森林砍伐受限，木炭成本抬高，出于环保与成本的考量，个别企业也摸索出了全部采用优质低灰煤作为还原剂的全煤工艺。从产业整体发展看，近年来木炭的使用量减少，而硅煤、石油焦的使用则显著增加。据安泰科数据，2010-2021年，中国硅煤还原剂占比从1%上涨至45%。

　　3.1.电极：石墨质优，炭素价廉

　　电极是矿热炉中的核心部分之一，主要作用是为矿热炉提供足够的加热物料。通常，每吨工业硅将消耗0.6—0.13吨电极。实际生产中对电极要求比电阻低、熔点高、膨胀系数小、机械度好、杂质少生产材料来源广等。目前市面上电极大致可分为石墨电极、炭素电极和自备电极三种。石墨电极在生产中使用较早，由石油焦和沥青焦先制成炭素电极再石墨化得到，具有更强的导电性、导热性、化学稳定性、机械强度，且杂质含量低。不过石墨电极存在成本较高的劣势，炭素电极的价格明显低于石墨电极，尤其是22年以来，石墨电极均价接近30000元/吨，而炭素电极价格仅在16500元/吨附近。此外，石墨电极在生产规格上有所限制，与之相比炭素电极的直径更大，电耗低、熔炼效果更高，因此炭素电极被广泛应用于电炉熔炼。自焙电极因会造成产品含铁量增加的缺陷，在实际生产中使用较少。（作者：南华期货 夏莹莹、梅怡雯）

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