樂山:“千億硅谷”是如何煉成的?
來源:投中網(wǎng)(ID:China-Venture) 作者:楊博宇
2009年的千億規(guī)劃,雖有延宕,但終成現(xiàn)實。
上世紀(jì)50年代,杰拉爾德·皮爾遜、卡爾文·富勒和達(dá)里爾·查賓,三名科學(xué)家合作開發(fā)出世界上第一塊以硅為原材料的太陽能電池,把轉(zhuǎn)換效率提升至6%。當(dāng)時《紐約時報》評論道,硅太陽能電池“可能標(biāo)志著新時代的開始,最終會實現(xiàn)人類最渴望的夢想之一,即幾乎無限量的太陽能應(yīng)用于人類文明。”?
10余年后,硅材料在四川樂山生根發(fā)芽。此后半個多世紀(jì),多晶硅產(chǎn)業(yè)幾經(jīng)沉浮,峨半廠、新光硅業(yè)、永祥股份等企業(yè)相繼登臺,樂山不斷“跌倒”又“爬起來”,逐漸成長為中國晶硅的生產(chǎn)中心。?
2021年,樂山多晶硅產(chǎn)量6.7萬噸,約占全國產(chǎn)量的13%。2022年1-3月,樂山硅料產(chǎn)量3.16萬噸,占全國產(chǎn)量的19%。?
此外,通威在樂山新建產(chǎn)能超過20萬噸。保利協(xié)鑫在樂山的顆粒硅項目整體規(guī)劃達(dá)到50萬噸。而在下游產(chǎn)業(yè)上,協(xié)鑫集成、京運通、晶科能源、高測股份,先后在單晶拉棒、切片、硅片、組件等環(huán)節(jié)加大投資。2022年,其產(chǎn)值規(guī)模將突破千億元,是全球單一區(qū)域最大產(chǎn)能。?
本文著重討論如下幾個問題:
樂山是如何崛起的?千億硅谷是如何形成的?
從技術(shù)的維度,樂山成為晶硅中心的過程中,付出了哪些學(xué)費?
從周期的維度,如何判斷產(chǎn)業(yè)周期?如何成為長期的“剩者”?
01 峨半廠,晶硅技術(shù)先驅(qū)
1958年,北京有色金屬研究院338研究室的科研工作者正在發(fā)愁。他們已經(jīng)通過鋅還原法研制出我國第一批多晶硅。但是如何提高多晶硅純度,并將其從實驗室?guī)У疆a(chǎn)業(yè)界,還是一個難題。?
當(dāng)時,我國已經(jīng)提出“向科學(xué)進(jìn)軍”的口號,在礦冶、通信、國防等13個方面提出57項重大科學(xué)攻堅任務(wù)。硅材料作為國防軍工、通訊技術(shù)等領(lǐng)域重要的原材料,一直受到科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。?
1964年,冶金工業(yè)部根據(jù)國家三線建設(shè)戰(zhàn)略,將338室內(nèi)遷到四川樂山峨眉縣,定名為“冶金工業(yè)部北京有色金屬研究院第一研究所”,代號739。一年時間,739廠建成多晶硅和單晶硅車間,并且全面投產(chǎn)。真正開啟了晶硅材料產(chǎn)業(yè)化的序幕。樂山也因此成為我國歷史最悠久的晶硅材料生產(chǎn)基地。?
到了七十年代,739廠更名為“峨眉半導(dǎo)體廠”(以下簡稱“峨半廠”),其多晶硅等產(chǎn)品主要供給國防部門,為導(dǎo)彈、通信衛(wèi)星的研發(fā)提供材料。1980年和1984年,峨半廠還先后兩次收到中央和國防科工委的感謝信,表彰其在洲際導(dǎo)彈和通信衛(wèi)星發(fā)射上的貢獻(xiàn)。?
而且作為當(dāng)時國內(nèi)在晶硅領(lǐng)域技術(shù)最先進(jìn)的企業(yè),峨半廠不僅向羅馬尼亞等國提供援助性的晶硅產(chǎn)品,還承擔(dān)起為羅馬尼亞等國培養(yǎng)相關(guān)領(lǐng)域科研人員的重任。足見其在當(dāng)時產(chǎn)業(yè)界的地位。?
但就在國內(nèi)企業(yè)平穩(wěn)發(fā)展的同時,國際市場卻風(fēng)云變幻。?
一方面,國外企業(yè)正在積極開展改良西門子法的技術(shù)攻堅,試圖大幅度降低多晶硅生產(chǎn)過程中的能耗和污染物,提升多晶硅品質(zhì)和產(chǎn)量。?
另一方面,光伏太陽能正在加速從實驗室走向產(chǎn)業(yè)界。1977年,美國總統(tǒng)吉米·卡特發(fā)布了針對太陽能光伏的激勵政策。美國石油企業(yè)紛紛響應(yīng),大西洋里奇菲爾德公司投資2億美元,于1980年建起了全球第一家年產(chǎn)超過1MW的太陽能工廠。?
這些現(xiàn)象表明,晶硅產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生深刻變革——太陽能級多晶硅產(chǎn)品即將迎來大爆發(fā)。?
到了90年代,變化更為劇烈。1990年,美國政府出臺了《清潔空氣法案》。1993年,德國推出“10萬屋頂光伏計劃”。同年,日本推出“新陽光工程”。美、德、日等國都積極通過財政補貼等手段來推進(jìn)光伏應(yīng)用,直接帶動了全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推高了太陽能級多晶硅的產(chǎn)量。?
國內(nèi)企業(yè)大受觸動。1995年,在一次職工大會上,峨半廠廠長張惠國激動地說,“眼下市場變化帶來的發(fā)展機遇稍縱即逝,我們必須加快技改,主動參與市場競爭,進(jìn)行二次創(chuàng)業(yè),再等下去只有死路一條!”?
此言不虛。國際市場變化給企業(yè)帶來機遇,但同時也帶來了強悍的競爭對手。90年代,全球1000噸以上產(chǎn)能的企業(yè)全部集中在美德日三國,而國內(nèi)企業(yè)的總產(chǎn)量還不足百噸。當(dāng)時,德國Wacker,美國Hemlock,日本德山集團(tuán)等,依靠優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和低廉的價格,將國內(nèi)企業(yè)打的潰不成軍。?
技改勢在必行。峨半廠自1995年開始了改良西門子法的技術(shù)探索,經(jīng)過不懈努力,先后掌握了4大關(guān)鍵技術(shù),突破了外國企業(yè)的技術(shù)封鎖。并且在1997年計劃建設(shè)年產(chǎn)100噸多晶硅國家重點工業(yè)性試驗項目。這是當(dāng)時我國第一條以改良西門子法為主要技術(shù)路線的多晶硅生產(chǎn)線。?
但留給中國隊的時間不多了。?
國外巨頭長驅(qū)直入,讓國內(nèi)多晶硅價格一路走低。2000年,峨半廠新的生產(chǎn)線剛剛試產(chǎn)。多晶硅價格就跌到9美元/公斤(后穩(wěn)定在20-25美元/公斤)。原本就苦苦支撐的中國企業(yè)紛紛倒閉。在80年代,全國有14家多晶硅生產(chǎn)企業(yè),而到了20世紀(jì)末只剩下了峨半廠和洛陽單晶硅廠在風(fēng)雨中飄搖。?
可以毫不夸張地說,中國企業(yè)在第一輪產(chǎn)業(yè)周期中全線潰敗。?
不過,當(dāng)時的樂山依靠悠久的產(chǎn)業(yè)歷史和較為先進(jìn)的技術(shù)水平,保留了復(fù)興的火種。為中國多晶硅產(chǎn)業(yè)復(fù)興和光伏產(chǎn)業(yè)崛起埋下了伏筆。?
02 鍍金時代,劍指千億
21世紀(jì)初,硅料價格的暴跌,給下游組件企業(yè)帶來了更高的利潤空間。同時受國際市場的影響,我國也誕生了第一批光伏太陽能企業(yè)。?
2001年,光伏太陽能專家施正榮博士回國創(chuàng)辦了無錫尚德。2005年,彭小峰創(chuàng)辦了江西賽維LDK。隨后,隆基、漢能、晶科、英利等企業(yè)相繼進(jìn)入光伏產(chǎn)業(yè)。?
與此同時,歐洲各國紛紛效仿德國,砸下真金白銀補貼光伏發(fā)電。以西班牙為例,度電補貼高達(dá)58美分,2007-2008年其太陽能新裝機量占到全球近一半份額。?
需求端的刺激,又帶動了上游多晶硅價格回暖。2005年多晶硅價格上漲到100萬元/噸,一年之后飆升到300元/噸。樂山的硅產(chǎn)業(yè)迎來復(fù)興。?
2000年,繼承峨半廠的技術(shù)與設(shè)備的新光硅業(yè)注冊成立,年產(chǎn)1260噸多晶硅項目于2007年2月投產(chǎn)。2005年,樂山電力與天威保變合資成立樂電天威,投資22億在樂山建設(shè)3000噸/年的多晶硅項目。2006年,東方電氣入主峨半廠,成立東氣峨半,進(jìn)軍多晶硅市場。同年,通威集團(tuán)與樂山市人民政府簽訂1萬噸多晶硅項目投資協(xié)議……?
樂山市政府更是積極謀劃。2009年,樂山在《川南經(jīng)濟(jì)區(qū)(樂山)發(fā)展規(guī)劃思路(2009年-2020年)》中規(guī)劃:到2020年,累計投資650億(自2009年起),年產(chǎn)35000噸多晶硅,硅材料及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)銷售收入超過1100億元,硅材料及綜合利用相關(guān)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)銷售收入2300億元。?
樂山的硅材料產(chǎn)業(yè)高歌猛進(jìn)、劍指千億,一躍跨進(jìn)鍍金時代。?
但鍍金并非真金。當(dāng)時的光伏產(chǎn)業(yè)“命不由己”:核心技術(shù)在外,主要市場在外,核心材料在外(包括多晶硅在內(nèi)的主要原材料依然靠進(jìn)口),時稱“三頭在外”。?
大廈建于流沙之上,崩潰就比想象中來得更快。?
2008年美國金融危機席卷全球,歐美各國經(jīng)濟(jì)受到重創(chuàng)。財政無力繼續(xù)補貼消費者安裝光伏組件,終端市場迅速萎縮。?
而上游硅料在全球市場已經(jīng)過剩。其實早在2008年時,硅料價格就開始下行,但多晶硅的投入周期長達(dá)18-24個月。2008年大舉擴張要等到2010年之后產(chǎn)能才會爆發(fā),這種滯后性在一定程度上干擾了企業(yè)對于未來的判斷。?
需求端和供給短的利空疊加,直接反應(yīng)在多晶硅的價格走勢上。在金融危機之前,多晶硅價格最高突破500美元/千克。但是到了2011年,多晶硅價格暴跌至30美元/千克。?
國內(nèi)多晶硅企業(yè)瞬間傻眼。?
然而,一波未平一波又起。2011年、2012年,美國和歐盟先后對我國光伏企業(yè)征收高昂的反傾銷稅。其中美國征收的稅率高達(dá)249.96%。整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈雪上加霜。據(jù)統(tǒng)計,到了2013年,中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)破產(chǎn)了350多家,市值縮水了99%。?
在上游硅料環(huán)節(jié),樂山的東氣峨半、新光硅業(yè)、樂電天威等企業(yè)相繼停產(chǎn)。據(jù)此前的媒體報道,新光硅業(yè)2011年虧損3752.73萬元,2013年前三季度虧損1.85億元。樂電天威從2011年開始虧損,到2013年債務(wù)總額高達(dá)21億。東方電氣在2012年關(guān)閉了投資18.33元的多晶硅項目,并隨后宣布退出多晶硅產(chǎn)業(yè)。?
曾經(jīng)“歌舞升平”的樂山硅產(chǎn)業(yè),在短短三年后,就只剩下通威旗下的永祥股份苦苦支撐。其原計劃2012年9月底建成的6000噸/年的多晶硅項目也不得不宣告暫停。?
“第一財經(jīng)”在相關(guān)報道中描述了當(dāng)時產(chǎn)業(yè)的蕭條景象:“(樂電天威)警務(wù)室里無人值守,工廠大門緊閉,鐵柵欄的另一側(cè)間隔數(shù)米就有一條狗,似是防盜,對著路過的行人狂吠。”而在新光硅業(yè)的廠區(qū)內(nèi)“已經(jīng)長起齊人高的草”。?
產(chǎn)業(yè)周期的重錘,再次把樂山的“硅谷夢”砸得粉碎。?
03 創(chuàng)新與救贖
如果說10年前的行業(yè)低谷只是擊碎了峨半廠的光榮與夢想。那么這一次卻在整個樂山的產(chǎn)業(yè)上撕開了一條血口。不僅是天量的投資打了水漂,更嚴(yán)重的是數(shù)千名工人失去了工作崗位。?
當(dāng)時的樂山部分媒體被稱為“光伏業(yè)悲催樣本”。其雄心勃勃的千億規(guī)劃也淪為笑柄。?
那么為什么樂山的硅料企業(yè)如此不禁打?這不僅是樂山的疑問,更是全國的疑問。?
在反思產(chǎn)業(yè)困境時,樂山政府人士就坦言,“企業(yè)成本太高,高于市場價格3萬元—5萬元/噸。”歸根到底,在一個比拼成本的行業(yè)里,只有足夠的低價才能贏得市場。?
那又是什么決定了成本?答案是:技術(shù)。?
多晶硅的生產(chǎn)能耗非常高,其能源成本占到了總成本30%以上。如果按照傳統(tǒng)西門子法生產(chǎn)1千克多晶硅,耗電量高達(dá)200-400kw·h。這相當(dāng)于一盞10W的LED燈泡持續(xù)照明2-4年。?
所以對于企業(yè)而言,降成本的核心就是降能耗。而降能耗的核心就是技術(shù)改革。?
通威旗下的永祥股份是當(dāng)時樂山仍然在維持生產(chǎn)企業(yè),也是較早進(jìn)行技術(shù)改革的企業(yè)。從2009年開始,永祥股份先后進(jìn)行了4次技術(shù)改革:第一次是提升熱氫化技術(shù)、第二次是四氯化硅自循環(huán)技術(shù)、第三次是小型冷氫化技術(shù)、第四次是冷氫化大型化技術(shù)。?
其中,冷氫化大型化技術(shù)最為關(guān)鍵。?
氫化,是多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的一步。這一環(huán)節(jié)可以將多晶硅的副產(chǎn)物四氯化硅氫化生成原料三氯氫硅。按照傳統(tǒng)熱氫化的技術(shù)工藝,需要將四氯化硅汽化氣體與氫氣按照一定比例混合,在1250℃以上的高溫下發(fā)生反應(yīng)。要維持這么高的溫度,能耗巨大。?
而冷氫化技術(shù)就是在550℃的反應(yīng)條件下實現(xiàn)三氯氫硅的制取,其能耗大大降低。?
但難點也十分明顯:冷氫化需要在反應(yīng)過程中持續(xù)輸送干燥的硅粉,其操作系統(tǒng)更為復(fù)雜;硅粉的加入讓冷氫化過程變?yōu)楣虤饬骰磻?yīng),需要構(gòu)建一個高壓環(huán)境,對設(shè)備的要求更高;硅粉的加入也會帶入少量雜質(zhì),對后期提純要求更高。?
據(jù)《創(chuàng)變者的邏輯》一書披露,當(dāng)時永祥冷氫化技改,需要一次投入6億元。負(fù)責(zé)技術(shù)的甘居富在和通威管理層交底時,也不得不坦誠成功概率只有“70%-80%”。?
逆境投資需要勇氣,但“再不動工永祥沒有未來”。?
2013年,樂山明確要求在電價優(yōu)惠、銀行融資和專項政策上大力支持永祥技改。企業(yè)和當(dāng)?shù)卣枷M@顆獨苗能夠盡快走出困境。?
2014年,永祥股份冷氫化技術(shù)取得階段性成功。其還原電耗降到了45kw·h/千克以下(技改前55kw·h/千克),動力電耗降到了20kw·h/千克(原35kw·h/千克),蒸汽消耗降到了35千克/千克(原63千克/千克)。原本永祥股份的多晶硅生產(chǎn)成本在20多萬元/噸,通過技術(shù)改革逐漸降為11萬元/噸(2020年下降為3.65萬元/噸)。?
永祥股份的技改成功,不僅讓其躋身全球多晶硅企業(yè)第一梯隊,更帶領(lǐng)了樂山地區(qū)多晶硅企業(yè)的復(fù)蘇。?
與此同時,國家也出臺《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》等政策,積極鼓勵開拓國內(nèi)市場,推動企業(yè)兼并重組,同時開啟度電補貼時代。終端市場的需求也逐漸被激活。?
2015年后,樂山的硅料企業(yè)不僅走出了低谷,而且與全國光伏產(chǎn)業(yè)的上下游公司一起吹響了反攻的號角。在隨后數(shù)年與國際巨頭的殘酷競爭中,逐漸占據(jù)上風(fēng)。?
2011年,全球前十大多晶硅企業(yè),美德日韓占據(jù)6席。而到2020年,十大多晶硅企業(yè)中國占據(jù)七席,其產(chǎn)量也占到全球76%的份額。?
2021年,樂山多晶硅產(chǎn)量6.7萬噸,約占全國產(chǎn)量的13%。2022樂山全年多晶硅產(chǎn)量預(yù)計達(dá)到12萬噸,硅材料及下游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模突破1000億元,將成為全球單一區(qū)域最大產(chǎn)能。?
2009年的千億規(guī)劃,雖有延宕,但終成現(xiàn)實。?
04 穿越綠色周期
劉漢元在《重構(gòu)大格局·能源革命:中國引領(lǐng)世界》一書中總結(jié)了四川(樂山)能夠成為綠色硅谷的原因:?
四川是中國多晶硅的發(fā)源地,國內(nèi)改良西門法技術(shù)的生產(chǎn)線都是峨半廠、新光硅業(yè)技術(shù)的“繁殖”。該產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員很多都是從峨半廠、新光硅業(yè)出去的。?
四川是水電大省。不僅能夠供給低價電能,而且多晶硅生產(chǎn)所消費的電力碳排放相對少。具備綠色能源生產(chǎn)綠色能源的優(yōu)勢。?
四川礦產(chǎn)豐富,涼山州和樂山擁有豐富硅資源,阿壩州、甘孜州擁有豐富鋰礦資源,樂山擁有豐富磷礦資源,這些都是光伏產(chǎn)業(yè)鏈及延生的儲能產(chǎn)業(yè)鏈必不可少的礦產(chǎn)。同時,四川豐富的天然氣資源又給多晶硅提純工藝提供了保障。?
歷史、技術(shù)和資源,三大因素的疊加奠定了樂山多晶硅發(fā)展的基礎(chǔ)。2020年,樂山被中國有色金屬工業(yè)協(xié)會授予“綠色硅谷”稱號,是全國唯一擁有這個頭銜的城市。?
而在同一年,我國提出“30·60”雙碳目標(biāo)。此后,光伏產(chǎn)業(yè)開啟了新一輪增長周期。多晶硅價格更是一騎絕塵,持續(xù)上漲兩年時間。終于在今年11月底出現(xiàn)下跌。國內(nèi)硅料最新報價為300元/千克,進(jìn)口硅料最新報價為297元/千克。而據(jù)《光伏資訊》披露,“市場上250元/千克的多晶硅致密料已經(jīng)無人問津”。?
于是,擺在樂山面前的又是那個熟悉的問題:新一輪產(chǎn)能過剩是否已經(jīng)形成??
2021年,清華大學(xué)能源轉(zhuǎn)型與社會發(fā)展研究中心的何繼江教授曾做過計算,若要在2060年之前實現(xiàn)碳中和,我國人均光伏裝機量約在6.6kW。那么裝機總量約為9240GW(截至8月底國內(nèi)光伏累計裝機349.9 GW)。?
1GW光伏裝機量大約需要3000噸多晶硅,這也意味著在未來38年時間內(nèi),我國至少需要約2667萬噸多晶硅。?
而在2021-2030這十年間,光伏裝機速度一定會大大超過后30年。從中長期看,碳中和目標(biāo)擴大了多晶硅需求量,拉長了增長期。?
所以,通威永祥、保利協(xié)鑫、大全新能源、東方希望、新特能源、內(nèi)蒙古東立、亞洲硅業(yè)、東方日升、合盛硅業(yè)等企業(yè)無一不在加緊擴產(chǎn),甚至連寶豐集團(tuán)(煤化工)、其亞集團(tuán)(鋁業(yè))等跨界玩家都開始入局多晶硅。產(chǎn)業(yè)界對未來十分篤定。?
但短期內(nèi)供需不匹配的矛盾無法避免。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會預(yù)測2023年全國多晶硅產(chǎn)量約130萬噸,需求量121萬噸,硅料價格或?qū)⒋蠓碌τ谄髽I(yè)而言,競爭必然加劇。?
城市亦然。從地域上看,除四川外,云南、內(nèi)蒙古、新疆都依靠當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢和低廉電價,大力發(fā)展多晶硅產(chǎn)業(yè),硅都之間的競爭也必然加劇。?
那么樂山如何穿越周期??
2021年至今,樂山市先后引進(jìn)了協(xié)鑫集成10GW光伏電池生產(chǎn)基地項目;京運通24GW單晶拉晶、切片項目;晶科能源建設(shè)25GW單晶拉棒和切方項目;高測股份20GW光伏大硅片及配套項目。打通上下游,讓“百花齊放”推動城市繁榮,才是真正的王道。?
同時,追求規(guī)模十分重要,但技術(shù)才是核心。從上世紀(jì)90年代到2015年,樂山穿越兩大周期,皆因技術(shù)落后而受到重創(chuàng),又因技術(shù)突破而復(fù)興超越。以光伏為代表的新能源產(chǎn)業(yè)日新月異,或許只有關(guān)注技術(shù)的創(chuàng)新和落地才能真正掌握主動權(quán)。?
參考資料:
《未來:碳中和與人類能源第一主角》,通威傳媒、考拉看看,人民大學(xué)出版社。
《創(chuàng)變者邏輯》,白勇,北京大學(xué)出版社。
《重構(gòu)大格局·能源革命:中國引領(lǐng)世界》,劉漢元、劉建生,中國言實出版社。
《光伏的世界:全球行業(yè)領(lǐng)袖為您講述光伏的故事》,帕爾茨、秦海巖譯,湖南科技出版社。
《多晶硅料:“碳中和”下的烏亮黃金》,國信證券。
《多晶硅重鎮(zhèn)的救贖》,第一財經(jīng)日報。
《樂山千億光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)劃“殘局”》,第一財經(jīng)日報。
《多晶硅調(diào)研報告--中國多晶硅及東氣峨半的發(fā)展史》,世紀(jì)新能源。
《樂山:旅游的面子,工業(yè)的里子》,和一研究。
《樂山“綠色硅谷”:光伏產(chǎn)業(yè)突圍的小城樣本》,中國證券報。
《清華大學(xué)何繼江:實現(xiàn)“碳中和”人均光伏裝機需5千瓦以上》,中國經(jīng)營報。
《樂山:千億“中國綠色硅谷”的崛起與騰飛》,四川經(jīng)濟(jì)網(wǎng)。
