编辑：宁证期货房俊
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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-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)、十甲基环五硅氧烷 (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。

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