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储能材料
等静压石墨紧缺影响单晶扩张,单晶龙头优势将更突出
2017-09-26 09:12:10 来源:招商电力设备与新能源 作者: 【 】 浏览:52次 评论:0

可再生能源网讯:1. 等静压石墨是单晶生长炉热场的重要原材料,国产水平较低:等静压石墨是单晶生长炉热场系统的主要原材料,且无法用其他较低品质的石墨制品代替。目前国内供应较少,以进口为主,每年进口约2万吨。虽然等静压石墨成本占比并不高,约5%,但不可或缺。

2. 行业低谷引起价格下跌且持续疲软,造成等静压石墨产能萎缩:海外名义产能约6-7万吨,而从2012年开始,由于光伏行业需求疲软,等静压石墨价格从12-15万元/吨下跌至6-7万元,企业处于盈亏平衡线上,企业对部分落后产能进行了淘汰。同时国内由于污染整治也导致一部分企业减产。

3. 光伏行业需求旺盛,供给或持续紧张:上半年由于国内乃至全球光伏市场需求旺盛,同时单晶占比逐渐增加,等静压石价格开始上涨,目前已上涨至约10-12万元/吨左右,供给呈现紧张局面。未来一方面国内外光伏装机需求持续旺盛,同时单晶替代趋势明显,未来供给局面或持续紧张。同时半导体领域等静压石墨需求也在快速上升,预计全球需求将从3万吨上升至5万吨。

4.等静压石墨或影响单晶扩产,龙头企业提前布局,锁定供应确保扩产:等静压石墨热场有替代产品(如碳碳热场,国产和进口等静压石墨混合),但是需要对工艺进行一定的调整,且供应商数量更少,将会影响成本和生产效率。目前龙头企业开始锁定等静压石墨热场供应,同时议价能力较强,产能扩张受将不受影响。

1.   等静压石墨是单晶硅片生产的重要耗材

1.1等静压石墨是单晶石墨热场原材料

单晶炉系统包括基座、坩埚提升旋转机构、主炉室(下炉室)、翻板阀、副炉室(上炉室)、晶体提升旋转机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩气系统及水冷系统,另外还有电气部分,控制柜、加热系统等。其中主炉室是单晶炉的心脏部位,热场系统安装在内,由于热场的原材料主要是石墨,因此热场石墨又称为石墨热场。

热场主要由加热器、保温桶、石墨坩埚、导流筒、石英坩埚等主要部件和一些其他小规格配件构成。其中主要部件除石英坩埚、保温毡外,几乎全部用等静压石墨制成。

单晶热场石墨配件的原材料等静压石墨不可用其他石墨材料替换:从下表可以看出,单晶长晶热场的坩埚、加热器、保温筒等主要配件无法用其他较低品质的石墨制品代替,而多晶热场的加热器、定向块虽然也需要等静压石墨,但也可也能够挤压或震动成型石墨这些石墨代替。

对等静压石墨性能要求更高:等静压石墨根据不同的纯度、规格可进行等级划分。而单晶长晶采用直拉法对设备配件提出很高的要求,除了要求设备具备耐热性和较长的使用寿命外,也要求配件具备极高的耐腐蚀性和极高的材料纯度;另一方面随着目前对高效电池片和组件的需求,对单晶硅片要求也越来越高,这更加要求热场配件中石墨的高纯度。因此单晶石墨热场需要高品质、高纯度、高规格的等静压石墨。

1.2 以进口为主,国产化水平低

等静压成型指将待压物料经过密封后置于高压容器中,利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对物料进行均匀加压,采用上述方法使粉料致密成坯体的方法称为等静压成型,用该方式制得的石墨制品为等静压石墨。

等静压石墨生产主要有磨粉、冷却、二次磨粉、等静压成型、焙烧、石墨化等过程,其中等静压环节最为重要,该环节直接决定成型后石墨的密度和环节;同时前面的磨粉等环节也决定了最后成型等静压的灰分、颗粒度等指标。

国内等静压石墨起步晚,产量小:在高品质等静压石墨生产的过程中,对生产技术、操作工人的熟练程度都有较高的要求。我国等静压石墨生产起步于上世纪90年代后期,相对较晚,生产成本较高;另外国外主流企业等静压石墨产能超过60000吨,但

是我国企业的产能仅有10000吨以上,同时部分企业在生产过程中中还存在成品率较低、品质较差等问题,所以实际销售量应该远低于10,000吨。

国外各主流企业早已布局国内市场,在国内设厂(除新日本碳素外),目前我国每年须从国外企业购买约2万吨的高品质等静压石墨。

单晶生长对热场的规格、品质等要求越来越高:国内等静压石墨接近60%用于单晶生长炉热场,一般来说石英坩埚的尺寸是对应硅棒尺寸的2.5~3倍,而石墨坩埚、加热器、保温筒是按顺序包围在石英坩埚外层的,因此这些石墨热场大配件需要是对应硅棒尺寸的3倍,目前国内主流单晶硅棒为6英寸和8英寸,且未来朝着12英寸或更大方向发展,而目前对应的热场规格都在26英寸和28英寸(600-800mm),需要的等静压石墨配件规格越来越大。

另外随着对高效电池的要求,对电池基底材料硅片的要求也越来越高,而单晶石墨热场材料的纯度、强度等指标直接影响硅棒的质量进而影响硅片的性质。

单晶石墨热场用等静压石墨主要依靠进口:目前国内等静压石墨的品质无论是从规格还是性能上都不及国外企业,虽然近年来国内企业多以单晶热场用石墨的标准生产等静压石墨,但符合光伏行业(主要是单晶石墨热场)应用的高品质、大规格等静压石墨生产量仍较小,预计每年仅有1000-4000吨产量,大量的单晶热场用等静压石墨主要依靠进口。

2.      等静压石墨价格疲软导致产能萎缩

等静压石墨用途丰富:等静压石墨是上世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料,具有一系列优异的性能。其一,耐热性好,在惰性气氛下,随着温度的升高其机械强度不但不降低,反而升高,在2500℃左右时达到最高值;其二,与普通石墨相比,结构精细致密、均匀性好;其三,热膨胀系数很低,具有优异的抗热震性能;其四,耐化学腐蚀性强,导热性能和导电性能良好,具有优异的机械加工性能。

由于具有以上一系列的优异性能,等静压石墨在冶金、化学、电气、航空宇宙及原子能工业等领域得到广泛应用。

光伏行业应用(主要是单晶石墨热场)需求最大:从下表的历史数据来看,国内的等静压石墨分行业需求,光伏行业需求一直占比在50%以上,而根据调研信息,近年随着光伏行业的快速发展以及单晶需求的增加,光伏行业用等静压石墨需求占比已经达到60%左右;同时从全球等静压石墨需求来看,光伏行业的需求占比最高、增长最快,占比已经超过50%。

由于光伏行业需求不及预期,产能扩张迅速,导致等静压石墨产业能过剩,等静压石墨价格从12-15万元/吨开始一路下跌,由于生产成本在7万元/吨左右,价格跌至成本线6-7万元/吨左右保持一定的稳定,之后并未出现复苏的迹象,这种颓势一直保持到2016年年底。

迫于盈利压力国外企业等静压石墨产能或有所萎缩:价格持续疲软在成本线徘徊,直接导致主要等静压石墨企业利润下滑甚至为负,为防止损失进一步扩大,据调研信息,各企业在减少落后产能。

国内环境整治也导致扩产艰难:而从国内情况来看,一方面需求不足导致供给有所过剩造成盈利能力下降,另一方面环境污染整治,等静压石墨扩产艰难。

由于需求增长导致价格上涨,我们推测目前实际产能应该在4-5万吨。

等静压石墨企业开工复产缓慢,供给短期恐难以跟上:受需求影响各企业等静压石墨生产纷纷开工,但由于等静压石墨生产工序较为复杂,生产周期通常为4~6个月的时间,时间较长,因此开工后增产较为缓慢,产能复苏难;另一方面国内环保整治力度加大,许多企业开工缓慢甚至难以开工。综合来看,等静压石墨短期供给恐难跟上。

3.  单晶扩张导致等静压石墨供应紧张

3.1需求旺盛、单晶扩张,短期供给紧张局面或持续

全球其他国家光伏装机需求持续增加:全球光伏装机历史数据显示,过去几年中国、美国、日本、印度、欧洲的德国、英国等国家新增装机占全球比超过80%以上,是光伏装机的主要需求来源。未来虽然部分小国需求会崛起,但是大国装机需求也将占据全球的70%以上。美国未来部分州市场启动,光伏装机稳步上升;日本市场补贴下调可能会有小幅下滑;印度市场远未达到指引量,未来将大幅上升;欧洲土耳其等小国需求出现,未来装机稳步增长;智利等小国实现平价,内生性需求出现。

受需求拉动上半年价格上涨,企业陆续开工,收入增加:上半年国内光伏装机大超预期,同时由于“领跑者”等计划的推动使得单晶占比持续上升,单晶组件需求增加,推动用于单晶长晶炉的进口等静压石墨从去年同期的7-8万元/吨左右上涨至目前的10-12万元/吨左右,国内外企业的等静压石墨开工率开始提升,如国内等静压石墨生产企业成都炭素同比收入大幅增加;德国企业西格里石墨材料分部收入实现小幅增长,其中来自光伏市场特种石墨的收入从2015年的不到10%上升至2016年的11%。

国内文件上调装机指引,需求有望超预期。根据国家能源局《关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》,给定各省份(除北京、天津、上海、福建、重庆、西藏、海南)未来4年的光伏电站新增建设指引装机量共86.5GW,到2020年累计光伏装机目标比此前上调56%。同时《指导意见》规划指引并不包含分布式,对分布式项目建设不设限。2017年到7月底分布式新增装机量高达13GW,远超行业预期,预计2017全年分布式将突破15GW,2018-2020年分布式有望保持10-12GW的装机量,行业将持续发展。

单晶组件未来将是趋势。海外单晶性价比有待提升,未来占比将上升:海外市场的单多晶组件价差保持在6-10美分/W左右波动保持动态平衡,随着BOS(非组件成本)的下降,单晶组件性价比优势不明显。随着像隆基股份这样有成本优势的企业的海外战略的推进,单多晶组件价差将会缩小至6美分以下,单晶的性价比将凸显,海外占比将上升。

国内价差缩小,推动单晶渗透率不断提升:国内装机2014年开始应用单晶组件,2015年与2016年由于隆基股份单晶硅片成本迅速下降,单晶组件价格仅高于多晶组件0.1元/瓦,所以单晶组件在国内占比迅速由5%上升至27%,预计今年国内单晶组件占比将上升至35%。

单晶性价比未来将持续提升且高于单晶:单晶硅片在高效电池和薄片化领域有明显的应用优势。国内领先企业单晶硅片厚度年内可从190-200μm的水平逐步下降到180μm,未来有望降至150μm。而多晶硅片的易碎,不易弯折,在薄片化的应用上有先天的劣势。

在高效电池的应用上,目前所有已知的高效电池技术均已经成功应用于单晶硅片,高效记录保持者IBC和HIT技术均是采用单晶硅片,而多晶硅片由于晶体的不规则,所以导致了应用上确实存在难度。

单晶硅片强势扩产,等静压石墨需求将进一步增加:单晶替代趋势不减,国内单晶占比从2014年的5%迅速提升至2016年的27%,今年预计可达到35%,单晶的旺盛需求使各下游企业纷纷进行单晶硅片产能扩张,预计今年全年单晶硅片产能将由去年的20GW增加到40GW,只单晶生长环节的等静压石墨需求将至少增加一倍,经测算约为1.5万吨,而等静压石墨生产企业扩产缓慢,预计下半年供给局面将会更为紧张。

3.2 其他领域的等静压石墨需求也在不断提高

等静压石墨在半导体、LED行业中的应用于其在光伏行业中的应用类似,主要是拉晶过程中的坩埚、加热器、保温筒等配件的原材料。

上半年半导体价格上涨带动企业营收上涨:由于上半年半导体产品价格普遍上扬,如快闪储存器价格从2016年下半年起上涨达11.6%、PCDRAM合约均价从2016年一季度至今涨幅逼近40%,因此半导体各企业的营收相比此前有较大幅度上升,就统计主要企业的营收来看同比增速达到15%,环比增速也达到2%。

半导体企业的资本支出增加,等静压石墨的需求将增加:在价格进一步上涨的刺激下,台积电等主要半导体企业增加资本支出,欲进一步扩大产能,到2017年二季度,半导体资本支出同比增长超过100%,环比增长达到34%。

随着半导体行业发展的持续扩大,各企业的扩张与资本支出的增加,该行业需求的等静压石墨量也将随之较快增长,这将会加剧供给的紧张局面。

3.3 等静压石墨或影响单晶扩产

等静压石墨目前是单晶应用主流热场,虽然有替代热场(如碳碳热场,国产和进口等静压石墨混合),但是需要对工艺进行一定的调整,而且付款条件和供应商数量更少,从而影响了成本和生产效率。

龙头企业如隆基、中环开始对2018年等静压石墨通过提高预付比例的形式将价格和总量进行锁定,而中小企业尚未对此有所察觉及反应。

根据对供应商的调研,目前等静压石墨预计明年大厂的供应将整体平衡,小厂将有获取订单的优势,进而影响单晶的扩产。预计明显小厂的等静压石墨的采购成本将会较大厂高至少30-40%,即15-17万元/吨。


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