光伏產(chǎn)業(yè)，是具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式變革、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要作用。2012年12月19日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，研究產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，提出了支持產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的五項(xiàng)措施，對(duì)行業(yè)生存與發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。

多晶硅產(chǎn)業(yè)背景

光伏發(fā)電的地位穩(wěn)步提高2012年全球新增光伏裝機(jī)容量32吉瓦，全球累計(jì)安裝量達(dá)到100吉瓦，德國(guó)安裝總量32吉瓦，居首位。2011年上半年，德國(guó)的可再生能源發(fā)電總量實(shí)現(xiàn)歷史突破，達(dá)到其電力需求的28%，光伏發(fā)電首次超越水電，占總電力需求的3.5%。伴隨日本福島核電事故的發(fā)生和我國(guó)今春大范圍霧霾加劇，人們尋找清潔高效的新能源的步伐日益加快。此間，太陽(yáng)能光伏發(fā)電成為最受關(guān)注的重點(diǎn)之一。2013年，全球安裝有望達(dá)到35吉瓦。光伏裝機(jī)容量在全球范圍的持續(xù)增長(zhǎng)，標(biāo)志著光伏發(fā)電的地位將穩(wěn)步提高。

多晶硅產(chǎn)業(yè)集中度提高多晶硅是信息產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，多國(guó)都已將其列為戰(zhàn)略性材料，實(shí)施政策鼓勵(lì)與財(cái)政支持，而我國(guó)由于多晶硅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的缺乏，國(guó)內(nèi)需求長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。直到2005年，洛陽(yáng)中硅高科技有限公司依托中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，建成我國(guó)第一條產(chǎn)業(yè)化示范線，徹底打破了國(guó)外多年技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷。

近幾年來(lái)，我國(guó)多晶硅產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；?yīng)。2011年，我國(guó)多晶硅產(chǎn)量達(dá)到8.2萬(wàn)噸，居世界首位，初步解決了國(guó)內(nèi)多晶硅供應(yīng)瓶頸問(wèn)題，奠定了光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。截至2012年底，我國(guó)多晶硅名義產(chǎn)能約18萬(wàn)噸/年，2012年國(guó)內(nèi)消費(fèi)14.3萬(wàn)噸，如果下游企業(yè)產(chǎn)能全部釋放，將消耗多晶硅20余萬(wàn)噸。

光伏發(fā)電商業(yè)化應(yīng)用對(duì)多晶硅生產(chǎn)成本的持續(xù)降低將形成持久性壓力，在當(dāng)前階段、在多晶硅技術(shù)還沒(méi)有取得革命性突破時(shí)，多晶硅企業(yè)能否生存下來(lái)的簡(jiǎn)單而明確的判斷標(biāo)準(zhǔn)之一，便是生產(chǎn)成本與國(guó)際一流企業(yè)的差距。國(guó)際先進(jìn)企業(yè)多晶硅成本分析見(jiàn)表1。

在國(guó)外，多晶硅屬于產(chǎn)業(yè)集中度非常高的行業(yè)。30年來(lái)，國(guó)際上具一定規(guī)模的多晶硅生產(chǎn)企業(yè)僅7家，旗下共10家工廠，集中在美日德。而在國(guó)內(nèi)，多晶硅行業(yè)曾經(jīng)出現(xiàn)的“天價(jià)行情”，使在資本逐利性驅(qū)動(dòng)下的許多企業(yè)，紛紛鋌而走險(xiǎn)涉足多晶硅行業(yè)。但是由于缺乏核心技術(shù)和管理提升能力，難以形成持續(xù)降本能力。2010年，部分企業(yè)曾經(jīng)間歇式生產(chǎn);2011年以來(lái)，大部分企業(yè)已處停產(chǎn)狀態(tài)。

嚴(yán)酷的市場(chǎng)洗禮已經(jīng)淘汰、也必將淘汰大部分無(wú)規(guī)模效應(yīng)的企業(yè)和有規(guī)模效應(yīng)企業(yè)的部分落后產(chǎn)能，必將使產(chǎn)業(yè)集中度大幅度提高。有效的多晶硅產(chǎn)能，是能夠真正形成持續(xù)的市場(chǎng)供應(yīng)能力、并且生產(chǎn)成本具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)量，目前我國(guó)該部分產(chǎn)能不足10萬(wàn)噸/年，能夠提供有效產(chǎn)能的企業(yè)數(shù)量約3—8家。

多晶硅產(chǎn)業(yè)安全度降低多年來(lái)，我國(guó)光伏用多晶硅50%以上依賴進(jìn)口，電子級(jí)多晶硅100%依賴進(jìn)口。目前，我國(guó)多晶硅行業(yè)深陷經(jīng)濟(jì)危機(jī)、貿(mào)易戰(zhàn)、貨幣戰(zhàn)的三重重壓，再加上國(guó)外媒體的誤導(dǎo)，中國(guó)多晶硅一直在“高能耗、高排放”的困擾下艱難前行：各項(xiàng)優(yōu)惠政策取消、電價(jià)優(yōu)惠難以獲得、融資渠道阻塞。而美歐多晶硅企業(yè)，在政府政策扶持、財(cái)政補(bǔ)貼和高價(jià)長(zhǎng)單捆綁中國(guó)下游客戶的背景下，大幅低價(jià)傾銷中國(guó)市場(chǎng)，給剛剛興起的中國(guó)多晶硅產(chǎn)業(yè)形成致命打擊。

目前，我國(guó)80%多晶硅企業(yè)停產(chǎn)超過(guò)一年，2012年中國(guó)產(chǎn)能利用率僅三分之一;2013年一季度全國(guó)產(chǎn)量不足1萬(wàn)噸，產(chǎn)能利用率不足25%。隨光伏行業(yè)鋼性需求的增加，我國(guó)多晶硅產(chǎn)品的供應(yīng)能力并未顯著增強(qiáng)，內(nèi)憂外患導(dǎo)致我國(guó)多晶硅行業(yè)的產(chǎn)業(yè)安全度降低。我國(guó)光伏行業(yè)產(chǎn)銷狀況見(jiàn)表2。

2009年以來(lái)，我國(guó)多晶硅產(chǎn)品的對(duì)外依存度一直維持在50%左右且居高不下。依靠大量多晶硅進(jìn)口支撐了中國(guó)光伏和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2012年，中國(guó)多晶硅產(chǎn)量占全世界四分之一。國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)全線停產(chǎn)，將導(dǎo)致全球多晶硅供需失衡，中國(guó)光伏企業(yè)也必然面對(duì)原料供應(yīng)價(jià)格上漲，生產(chǎn)成本大幅提高的局面?？梢哉f(shuō)，正是有了多晶硅這塊“擋箭牌”，既平抑了國(guó)外多晶硅產(chǎn)品的進(jìn)口價(jià)格，又為中國(guó)光伏行業(yè)提供了喘息和發(fā)展的“保護(hù)傘”。所以，中國(guó)多晶硅與中國(guó)光伏行業(yè)榮辱與共，產(chǎn)業(yè)鏈任何不同環(huán)節(jié)之間發(fā)生的兄弟鬩墻行為，都不利于中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

多晶硅能耗解析

光伏發(fā)電能量回收期和火電廠用煤發(fā)電不同，光伏發(fā)電利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。雖然多晶硅在生產(chǎn)過(guò)程中需要耗能，但作為太陽(yáng)能光伏發(fā)電的核心材料，卻能產(chǎn)生更多能源，所以以能量回報(bào)率或能源再生比來(lái)看，多晶硅和一般工業(yè)品有很大差異。

據(jù)計(jì)算，光伏發(fā)電從硅石冶煉開(kāi)始，經(jīng)過(guò)工業(yè)硅、多晶硅、鑄錠(拉晶)切片、電池片制造、光伏組件生產(chǎn)到光伏系統(tǒng)安裝完畢，全產(chǎn)業(yè)鏈的總能耗為1.60千瓦時(shí)/瓦。

各環(huán)節(jié)具體用電量為：(1)“硅砂——冶金硅”的能耗：13千瓦時(shí)/千克;(2)“冶金硅——多晶硅”的能耗：120千瓦時(shí)/千克，蒸汽消耗50千克/千克—硅;每生產(chǎn)1千克高純多晶硅消耗1.35千克冶金硅;(3)“多晶硅——多晶硅片”的能耗30千瓦時(shí)/千克;1千克硅錠/硅棒需要1.1千克高純多晶硅，1千克硅棒或硅錠可以切46片156×156毫米硅片，每片平均制造4.2瓦太陽(yáng)電池;(4)“多晶硅片——多晶硅光伏電池”的能耗0.2千瓦時(shí)/瓦，制造每瓦太陽(yáng)電池需要的高純多晶硅5.7克/瓦;(5)“光伏電池——光伏組件”的能耗0.15千瓦時(shí)/瓦，(6)“光伏組件——光伏系統(tǒng)”的能耗0.25千瓦時(shí)/瓦。

以上系數(shù)計(jì)算，全部能量消耗結(jié)果為：1.55千瓦時(shí)/瓦，太陽(yáng)電池組件產(chǎn)率=97%(即封裝成品率)，全部能量消耗：1.55/0.97=1.60千瓦時(shí)/瓦。

依據(jù)國(guó)家發(fā)改委2013年2月《關(guān)于完善光伏發(fā)電價(jià)格政策通知》征求意見(jiàn)稿的地區(qū)分類，計(jì)算有代表意義地區(qū)的發(fā)電量和能量回收期：

二類地區(qū)：1瓦電池安裝在西北部地區(qū)，年均有效發(fā)電小時(shí)數(shù)1400-2100小時(shí)，按年當(dāng)量小時(shí)數(shù)1500小時(shí)計(jì)算，年均發(fā)電量1.5千瓦時(shí);按照壽命25年計(jì)算，總發(fā)電量37.5千瓦時(shí)，能源再生比37.5/1.6=23.4，即耗1度電可再生23.4度電;能量回收期為1.07年(=耗電/年產(chǎn)電)。

經(jīng)計(jì)算，各類不同地區(qū)光伏發(fā)電的能量回收期，見(jiàn)表3：由表3可以看出，晶硅太陽(yáng)能電池的能量回收期介于1.07—1.6年之間，平均能量回收期為1.3年。可以預(yù)見(jiàn)，隨行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，各個(gè)環(huán)節(jié)能耗仍將下降，光伏發(fā)電能量回收期將縮短至1年以內(nèi)。

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的晶硅太陽(yáng)能組件的使用壽命為25年，在生產(chǎn)太陽(yáng)能組件能耗回收后，幾乎不用再消耗能源即可發(fā)電，整個(gè)壽命期內(nèi)沒(méi)有任何污染物排放。事實(shí)上，即使25年之后，太陽(yáng)能組件的發(fā)電效率大約相當(dāng)于25年之前的80%，仍可使用很長(zhǎng)一段時(shí)間，已有晶硅太陽(yáng)能使用超過(guò)30年的案例。

標(biāo)煤消耗比較據(jù)《中國(guó)電力減排研究》發(fā)布數(shù)據(jù)：2012年全國(guó)6000千萬(wàn)以上火電機(jī)組平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗平均為324克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)。光伏發(fā)電從硅石到系統(tǒng)的總能耗為1.60千瓦時(shí)/瓦，全部能耗折標(biāo)煤為518.4克標(biāo)準(zhǔn)煤/Wp。晶硅太陽(yáng)能電池壽命25年，基本免維護(hù)，壽命期內(nèi)(按年有效發(fā)電時(shí)間1500小時(shí)計(jì)算)平均發(fā)電量=37.5千瓦時(shí)，折標(biāo)煤為13.82克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)，僅為煤電消耗的4%，盡管發(fā)電密度低，但確屬優(yōu)質(zhì)能源。

全行業(yè)能量平衡分析據(jù)統(tǒng)計(jì)，按2012年國(guó)內(nèi)產(chǎn)多晶硅6.4萬(wàn)噸、每千克多晶硅耗電120千瓦時(shí)計(jì)算，多晶硅生產(chǎn)總電耗為76.8億千瓦時(shí)，僅占全國(guó)2012年總用電量49591億千瓦時(shí)的0.1548%，微不足道，“高能耗”名不副實(shí)。

6.4萬(wàn)噸多晶硅可制造10.83吉瓦太陽(yáng)能電池，二類地區(qū)每年發(fā)電量162.5億千瓦小時(shí)，一年發(fā)電量的48%足以償還多晶硅電能消耗。隨著多晶硅技術(shù)提升導(dǎo)致能耗下降(由120千瓦時(shí)/千克降低到100千瓦時(shí)/千克以下)、光伏電池效率繼續(xù)提高(17.5—22%)、基片繼續(xù)減薄等技術(shù)發(fā)展，晶體硅光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量再生比有可能更高。按測(cè)算結(jié)果，完全可以利用光伏發(fā)電來(lái)生產(chǎn)多晶硅等光伏產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)良性的、可永續(xù)發(fā)展的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)。

多晶硅清潔生產(chǎn)路線圖

多晶硅工藝提高后，完全能夠?qū)崿F(xiàn)清潔生產(chǎn)。產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，生產(chǎn)規(guī)模小，副產(chǎn)物處理技術(shù)不完善，部分副產(chǎn)四氯化硅通過(guò)水解及貯存等簡(jiǎn)單的處理方式，給行業(yè)帶來(lái)負(fù)面影響。

伴隨產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，簡(jiǎn)單的副產(chǎn)物處理方式已不能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)需要，為降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保生產(chǎn)，以中硅高科為代表的企業(yè)深入研究四氯化硅氫化技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化為原料三氯氫硅，實(shí)現(xiàn)了多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)的閉路循環(huán)，以此降低多晶硅生產(chǎn)成本。

輿論誤導(dǎo)2007年，中國(guó)首次成為世界第一光伏產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)，當(dāng)年多晶硅產(chǎn)量1130噸，突破千噸大關(guān)，中硅高科當(dāng)年產(chǎn)量506噸，約占全國(guó)50%，列首位，成為業(yè)內(nèi)外關(guān)注焦點(diǎn)。

2007年8月，國(guó)內(nèi)某期刊發(fā)表《太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)真相》，2008年3月9日，美國(guó)某知名媒體援引該文的主要觀點(diǎn)，發(fā)表題為《中國(guó)太陽(yáng)能生產(chǎn)廠家將工業(yè)垃圾傾倒在廠后》的報(bào)道，大肆渲染中硅高科300噸生產(chǎn)線調(diào)試過(guò)程中的一次偶發(fā)閥門(mén)泄漏事件，引發(fā)不了解多晶硅行業(yè)內(nèi)情的相關(guān)人士的誤解，“聲討多晶硅”之聲不絕于耳。此報(bào)道到目前仍成為證明多晶硅污染的“依據(jù)”之一。

針對(duì)此報(bào)道，國(guó)家環(huán)保部曾多次、隨機(jī)地到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)也進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)2周的現(xiàn)場(chǎng)突擊檢測(cè)，最終得出“中硅高科‘三廢’全部達(dá)標(biāo)排放”的重要結(jié)論。2009年，中硅高科獲得國(guó)家“環(huán)境保護(hù)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”，2010年獲“全國(guó)環(huán)保優(yōu)秀品牌企業(yè)”。

嚴(yán)格的核查及客觀的結(jié)論，已經(jīng)為中國(guó)多晶硅企業(yè)正名，正是在此基礎(chǔ)上，2012年“多晶硅節(jié)能環(huán)保新技術(shù)、裝備及產(chǎn)業(yè)化”榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，這一目前行業(yè)最高獎(jiǎng)項(xiàng)，成為行業(yè)發(fā)展的標(biāo)志性事件。

多晶硅副產(chǎn)物的處理措施有關(guān)多晶硅污染的報(bào)道，主要集中在四氯化硅的處理上。美國(guó)媒體發(fā)出“四氯化硅倒在地里會(huì)寸草不生”的言論。可實(shí)際上，四氯化硅既是多晶硅生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物，也是多晶硅生產(chǎn)原料的主要來(lái)源之一。近幾年，隨著四氯化硅冷氫化等技術(shù)研發(fā)與推廣，實(shí)現(xiàn)了將多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的95%的副產(chǎn)物四氯化硅氫化轉(zhuǎn)化為三氯氫硅原料，剩余約5%含雜質(zhì)四氯化硅經(jīng)提純后用于生產(chǎn)氣相白炭黑或其他有機(jī)硅產(chǎn)品，真正做到物料閉式循環(huán)利用，既有效解決了副產(chǎn)物處理難題，也降低了生產(chǎn)成本，消除了四氯化硅的污染隱患。

多晶硅“三廢”處理措施

事實(shí)上，多晶硅生產(chǎn)的“三廢”成分簡(jiǎn)單，處理容易。多晶硅還原尾氣主要含有氫氣、氯化氫、三氯氫硅、四氯化硅等成分;廢水為廢氣淋洗水、純水制備排水等,含鹽酸，呈酸性;廢渣為硅粉、二氧化硅、石灰石渣等，無(wú)害、不溶，屬一般固體廢物。

通過(guò)用水或堿性水對(duì)廢氣進(jìn)行淋洗，利用氯硅烷極易水解和酸堿中和的原理，將廢氣中的主要成分水解成二氧化硅和鹽酸，鹽酸與堿反應(yīng)形成中性水，進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放;二氧化硅通過(guò)壓濾固化后運(yùn)至政府指定垃圾場(chǎng)或填坑鋪路。

氫化技術(shù)取得突破是形成多晶硅生產(chǎn)過(guò)程物料封閉循環(huán)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分千噸級(jí)規(guī)模的工廠都有“尾氣干法回收”系統(tǒng)，環(huán)境影響評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完善，不存在“高排放”。

多晶硅生產(chǎn)工藝比較分析

目前，國(guó)際流行且可量產(chǎn)的多晶硅生產(chǎn)工藝主要分為兩類，即改良西門(mén)子法和硅烷法，改良西門(mén)子法因其應(yīng)用基礎(chǔ)廣泛，在本輪多晶硅產(chǎn)能擴(kuò)張中占據(jù)了主要地位。近年來(lái)，全行業(yè)遇到困境之時(shí)，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)紛紛將目光轉(zhuǎn)向更加陌生的硅烷法多晶硅生產(chǎn)工藝，西門(mén)子法或硅烷法究竟孰優(yōu)孰劣?

歷史起源1955年，德國(guó)西門(mén)子開(kāi)發(fā)出以氫氣還原高純度三氯氫硅，在加熱到1100℃左右的硅芯上沉積多晶硅的生產(chǎn)工藝;1957年，這種多晶硅生產(chǎn)工藝開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，被稱為“西門(mén)子法”。此后，各企業(yè)根據(jù)自己的特點(diǎn)，對(duì)西門(mén)子法進(jìn)行改良，形成了各自的改良西門(mén)子工藝。

硅烷法制造多晶硅也是一種化學(xué)方法，核心工藝是利用高純度硅烷在反應(yīng)器中熱分解為高純度硅，可生產(chǎn)棒狀和粒狀兩種形態(tài)產(chǎn)品。目前，美國(guó)MEMC公司和挪威REC公司采用硅烷法生產(chǎn)多晶硅。

歷史表現(xiàn)近年來(lái)多晶硅不同方法生產(chǎn)的產(chǎn)量與份額見(jiàn)表4：由表4可看出，硅烷法多晶硅產(chǎn)量份額在11%左右。自2007年開(kāi)始，中國(guó)共4家企業(yè)開(kāi)展硅烷法多晶硅技術(shù)引進(jìn)、研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，投資最多的是23億元，年產(chǎn)3000噸多晶硅，至今沒(méi)有產(chǎn)品上市。