光伏產(chǎn)業(yè)，是具國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)對調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、推進能源生產(chǎn)和消費方式變革、促進生態(tài)文明建設(shè)具有重要作用。2012年12月19日，國務(wù)院常務(wù)會議，研究產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，提出了支持產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的五項措施，對行業(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容量32吉瓦，全球累計安裝量達到100吉瓦，德國安裝總量32吉瓦，居首位。2011年上半年，德國的可再生能源發(fā)電總量實現(xiàn)歷史突破，達到其電力需求的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，太陽能光伏發(fā)電成為最受關(guān)注的重點之一。2013年，全球安裝有望達到35吉瓦。光伏裝機容量在全球范圍的持續(xù)增長，標志著光伏發(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)和太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，多國都已將其列為戰(zhàn)略性材料，實施政策鼓勵與財政支持，而我國由于多晶硅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的缺乏，國內(nèi)需求長期依賴進口。直到2005年，洛陽中硅高科技有限公司依托中國恩菲工程技術(shù)有限公司，建成我國第一條產(chǎn)業(yè)化示范線，徹底打破了國外多年技術(shù)封鎖和市場壟斷。

    近幾年來，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，實現(xiàn)了規(guī)模化供應(yīng)。2011年，我國多晶硅產(chǎn)量達到8.2萬噸，居世界首位，初步解決了國內(nèi)多晶硅供應(yīng)瓶頸問題，奠定了光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。截至2012年底，我國多晶硅名義產(chǎn)能約18萬噸/年，2012年國內(nèi)消費14.3萬噸，如果下游企業(yè)產(chǎn)能全部釋放，將消耗多晶硅20余萬噸。

    光伏發(fā)電商業(yè)化應(yīng)用對多晶硅生產(chǎn)成本的持續(xù)降低將形成持久性壓力，在當前階段、在多晶硅技術(shù)還沒有取得革命性突破時，多晶硅企業(yè)能否生存下來的簡單而明確的判斷標準之一，便是生產(chǎn)成本與國際一流企業(yè)的差距。國際先進企業(yè)多晶硅成本分析見表1。

    在國外，多晶硅屬于產(chǎn)業(yè)集中度非常高的行業(yè)。30年來，國際上具一定規(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。而在國內(nèi)，多晶硅行業(yè)曾經(jīng)出現(xiàn)的“天價行情”，使在資本逐利性驅(qū)動下的許多企業(yè)，紛紛鋌而走險涉足多晶硅行業(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，大部分企業(yè)已處停產(chǎn)狀態(tài)。

    嚴酷的市場洗禮已經(jīng)淘汰、也必將淘汰大部分無規(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)的市場供應(yīng)能力、并且生產(chǎn)成本具國際競爭力的產(chǎn)量，目前我國該部分產(chǎn)能不足10萬噸/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，我國光伏用多晶硅50%以上依賴進口，電子級多晶硅100%依賴進口。目前，我國多晶硅行業(yè)深陷經(jīng)濟危機、貿(mào)易戰(zhàn)、貨幣戰(zhàn)的三重重壓，再加上國外媒體的誤導，中國多晶硅一直在“高能耗、高排放”的困擾下艱難前行：各項優(yōu)惠政策取消、電價優(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、財政補貼和高價長單捆綁中國下游客戶的背景下，大幅低價傾銷中國市場，給剛剛興起的中國多晶硅產(chǎn)業(yè)形成致命打擊。

    目前，我國80%多晶硅企業(yè)停產(chǎn)超過一年，2012年中國產(chǎn)能利用率僅三分之一；2013年一季度全國產(chǎn)量不足1萬噸，產(chǎn)能利用率不足25%。隨光伏行業(yè)鋼性需求的增加，我國多晶硅產(chǎn)品的供應(yīng)能力并未顯著增強，內(nèi)憂外患導致我國多晶硅行業(yè)的產(chǎn)業(yè)安全度降低。我國光伏行業(yè)產(chǎn)銷狀況見表2。

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

    2012年，中國多晶硅產(chǎn)量占全世界四分之一。國內(nèi)多晶硅企業(yè)全線停產(chǎn)，將導致全球多晶硅供需失衡，中國光伏企業(yè)也必然面對原料供應(yīng)價格上漲，生產(chǎn)成本大幅提高的局面。可以說，正是有了多晶硅這塊“擋箭牌”，既平抑了國外多晶硅產(chǎn)品的進口價格，又為中國光伏行業(yè)提供了喘息和發(fā)展的“保護傘”。所以，中國多晶硅與中國光伏行業(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)電利用半導體界面的光生伏特效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ｋm然多晶硅在生產(chǎn)過程中需要耗能，但作為太陽能光伏發(fā)電的核心材料，卻能產(chǎn)生更多能源，所以以能量回報率或能源再生比來看，多晶硅和一般工業(yè)品有很大差異。

    據(jù)計算，光伏發(fā)電從硅石冶煉開始，經(jīng)過工業(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/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/千克；（2）“冶金硅——多晶硅”的能耗：120千瓦時/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/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瓦太陽電池；（4）“多晶硅片——多晶硅光伏電池”的能耗 0.2千瓦時/瓦，制造每瓦太陽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/瓦，（6）“光伏組件——光伏系統(tǒng)”的能耗 0.25千瓦時/瓦。

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

    依據(jù)國家發(fā)改委2013年2月《關(guān)于完善光伏發(fā)電價格政策通知》征求意見稿的地區(qū)分類，計算有代表意義地區(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)電小時數(shù)1400-2100小時，按年當量小時數(shù)1500小時計算，年均發(fā)電量1.5千瓦時；按照壽命25年計算，總發(fā)電量37.5千瓦時，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)計算，各類不同地區(qū)光伏發(fā)電的能量回收期，見表3：由表3可以看出，晶硅太陽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。可以預見，隨行業(yè)技術(shù)進步，各個環(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，國內(nèi)生產(chǎn)的晶硅太陽能組件的使用壽命為25年，在生產(chǎn)太陽能組件能耗回收后，幾乎不用再消耗能源即可發(fā)電，整個壽命期內(nèi)沒有任何污染物排放。事實上，即使25年之后，太陽能組件的發(fā)電效率大約相當于25年之前的80%，仍可使用很長一段時間，已有晶硅太陽能使用超過30年的案例。

    標煤消耗比較  據(jù)《中國電力減排研究》發(fā)布數(shù)據(jù)：2012年全國6000千萬以上火電機組平均供電標準煤耗平均為324克標準煤/千瓦時。光伏發(fā)電從硅石到系統(tǒng)的總能耗為1.60千瓦時/瓦，全部能耗折標煤為518.4克標準煤/Wp。晶硅太陽能電池壽命25年，基本免維護，壽命期內(nèi)（按年有效發(fā)電時間1500小時計算）平均發(fā)電量=37.5千瓦時，折標煤為13.82克標準煤/千瓦時，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，按2012年國內(nèi)產(chǎn)多晶硅6.4萬噸、每千克多晶硅耗電120千瓦時計算，多晶硅生產(chǎn)總電耗為76.8億千瓦時，僅占全國2012年總用電量49591億千瓦時的0.1548%，微不足道，“高能耗”名不副實。

    6.4萬噸多晶硅可制造10.83吉瓦太陽能電池，二類地區(qū)每年發(fā)電量162.5億千瓦小時，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)提升導致能耗下降（由120千瓦時/千克降低到100千瓦時/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。按測算結(jié)果，完全可以利用光伏發(fā)電來生產(chǎn)多晶硅等光伏產(chǎn)品，實現(xiàn)良性的、可永續(xù)發(fā)展的太陽能產(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)四氯化硅通過水解及貯存等簡單的處理方式，給行業(yè)帶來負面影響。

    伴隨產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大，簡單的副產(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  2007年，中國首次成為世界第一光伏產(chǎn)品生產(chǎn)大國，當年多晶硅產(chǎn)量1130噸，突破千噸大關(guān)，中硅高科當年產(chǎn)量506噸，約占全國50%，列首位，成為業(yè)內(nèi)外關(guān)注焦點。

    2007年8月，國內(nèi)某期刊發(fā)表《太陽能產(chǎn)業(yè)真相》，2008年3月9日，美國某知名媒體援引該文的主要觀點，發(fā)表題為《中國太陽能生產(chǎn)廠家將工業(yè)垃圾傾倒在廠后》的報道，大肆渲染中硅高科300噸生產(chǎn)線調(diào)試過程中的一次偶發(fā)閥門泄漏事件，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。此報道到目前仍成為證明多晶硅污染的“依據(jù)”之一。

    針對此報道，國家環(huán)保部曾多次、隨機地到現(xiàn)場調(diào)查，當?shù)丨h(huán)保部門也進行了長達2周的現(xiàn)場突擊檢測，最終得出“中硅高科‘三廢’全部達標排放”的重要結(jié)論。2009年，中硅高科獲得國家“環(huán)境保護突出貢獻獎”，2010年獲“全國環(huán)保優(yōu)秀品牌企業(yè)”。

    嚴格的核查及客觀的結(jié)論，已經(jīng)為中國多晶硅企業(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”榮獲國家科技進步二等獎，這一目前行業(yè)最高獎項，成為行業(yè)發(fā)展的標志性事件。

    多晶硅副產(chǎn)物的處理措施  有關(guān)多晶硅污染的報道，主要集中在四氯化硅的處理上。美國媒體發(fā)出“四氯化硅倒在地里會寸草不生”的言論。可實際上，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，實現(xiàn)了將多晶硅生產(chǎn)過程中產(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  事實上，多晶硅生產(chǎn)的“三廢”成分簡單，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，無害、不溶，屬一般固體廢物。

    通過用水或堿性水對廢氣進行淋洗，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，進一步處理后達標排放；二氧化硅通過壓濾固化后運至政府指定垃圾場或填坑鋪路。

    氫化技術(shù)取得突破是形成多晶硅生產(chǎn)過程物料封閉循環(huán)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在國內(nèi)大部分千噸級規(guī)模的工廠都有“尾氣干法回收”系統(tǒng)，環(huán)境影響評價和監(jiān)測系統(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，即改良西門子法和硅烷法，改良西門子法因其應(yīng)用基礎(chǔ)廣泛，在本輪多晶硅產(chǎn)能擴張中占據(jù)了主要地位。近年來，全行業(yè)遇到困境之時，國內(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，西門子法或硅烷法究竟孰優(yōu)孰劣？

    歷史起源  1955年，德國西門子開發(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)工藝開始應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，被稱為“西門子法”。此后，各企業(yè)根據(jù)自己的特點，對西門子法進行改良，形成了各自的改良西門子工藝。

    硅烷法制造多晶硅也是一種化學方法，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)  近年來多晶硅不同方法生產(chǎn)的產(chǎn)量與份額見表4：由表4可看出，硅烷法多晶硅產(chǎn)量份額在11%左右。自2007年開始，中國共4家企業(yè)開展硅烷法多晶硅技術(shù)引進、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，至今沒有產(chǎn)品上市。

    國外多晶硅產(chǎn)業(yè)政策

    美國多晶硅政策  多年來，美國美國的多晶硅產(chǎn)量一直位居世界前列，政府將多晶硅產(chǎn)業(yè)納入清潔能源和制造業(yè)回歸范疇，通過投資補貼、財稅支持、基礎(chǔ)措施建設(shè)補貼、電價補貼、土地優(yōu)惠等多項政策，支持并補貼多晶硅企業(yè)，僅2010年美國政府提供給多晶硅企業(yè)的“投資補貼”一項政策支持就高達4.62億美元；Hemlock公司2008—2011年獲得美國政府補貼總金額高達7.46億美元，約占Hemlock公司2008—2011年總收入的5%。

    德國多晶硅政策  德國政府為多晶硅企業(yè)提供各種形式的資金支持，截至2011年底，德國政府機構(gòu)提供的各項投資補貼為瓦克公司節(jié)省了4.47億歐元的成本。

    在新能源產(chǎn)業(yè)興起，從而導致多晶硅需求劇增的情況下，國外多晶硅企業(yè)在2005—2007年罕見擴產(chǎn)的舉動。2008年以后，國外多晶硅企業(yè)的產(chǎn)能擴張與取得政府巨額補貼幾乎同步進行，可以說正是由于政府的扶持，才導致了國外多晶硅企業(yè)的競爭優(yōu)勢，在一定程度上，該種優(yōu)勢形成了對我國多晶硅企業(yè)的現(xiàn)實壓力。

    多晶硅行業(yè)的政策建言

    根據(jù)國家能源局規(guī)劃，到2050年，中國總用電量113000億千瓦時，可再生能源比例達到62%，太陽能光伏所占比例為12.4%，光伏安裝總量將達到1000GW。面對如此廣闊的內(nèi)需市場，從政策層面保護多晶硅行業(yè)的穩(wěn)定和發(fā)展，有利于推進中國光伏行業(yè)的健康發(fā)展。

    扶優(yōu)扶強，支持先進多晶硅企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品  多晶硅政策要適應(yīng)客觀變化，鼓勵優(yōu)勢企業(yè)節(jié)能技改，進一步提升競爭力。國家科技部在“十五”期間支持了24對棒節(jié)能還原爐研究，“十一五、十二五”支持了冷氫化、熱氫化、節(jié)能高效提純技術(shù)和副產(chǎn)物綜合利用技術(shù)，這些技術(shù)對多晶硅行業(yè)起到巨大的推動作用，但與德國瓦克所擁有的5000多種多晶硅產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)和產(chǎn)品相比，中國多晶硅企業(yè)產(chǎn)品單一、抗風險能力差，需要國家進一步支持、加大科技投入，提升技術(shù)水平，提高質(zhì)量、穩(wěn)定質(zhì)量，降低消耗，提高綜合利用能力，實施產(chǎn)品多元發(fā)展（如有機硅、光纖四氯化硅、硅烷等），以確保產(chǎn)業(yè)安全。

    開放光伏發(fā)電市場，實現(xiàn)光伏發(fā)電的直接交易試點  光伏發(fā)電屬黃金電力，其發(fā)電季節(jié)和發(fā)電時段與用電高峰基本吻合。目前，我國光伏發(fā)電的成本已經(jīng)具備一定的商業(yè)化應(yīng)用基礎(chǔ)，成本在1元/千瓦時左右，全國不同地區(qū)，高峰電價不同，見表5。

    光伏發(fā)電在與高峰用電基本匹配的條件下，將有利于電網(wǎng)調(diào)峰，如果在這些地區(qū)開放光伏發(fā)電市場，允許一般工商企業(yè)與光伏發(fā)電的直接交易，將有效促進光伏發(fā)電應(yīng)用。

    營造公平的競爭環(huán)境  在當前全球經(jīng)濟低迷、貿(mào)易保護盛行時期，多晶硅及光伏已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點，各國政府均伸出“有形之手”，采取多種措施對本土企業(yè)進行保護：美國多晶硅企業(yè)用電價格2—3美分/千瓦時，日本德山曹達、德國瓦克擁有自備電站，韓國多晶硅企業(yè)電價折合人民幣0.41元/千瓦時。

    而中國多晶硅企業(yè)基本使用全球同行最高電價，為避免中國多晶硅企業(yè)“餓死在開飯前”，并鑒于全行業(yè)總用量占全社會總用電量微小，應(yīng)給予多晶硅企業(yè)直購電、自備電站等政策，為多晶硅企業(yè)參與國際競爭創(chuàng)造平等條件。

    目前，中國光伏行業(yè)因“雙反”而引人注目，多晶硅是光伏行業(yè)的基礎(chǔ)。通過近十年的努力，多晶硅產(chǎn)學研用等各個方面均取得歷史性突破，同時也帶動了光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)低谷時期，我們應(yīng)以堅韌不撥的實干精神，克服暫時的困難，用更好的業(yè)績迎接光伏的美好明天。

    （嚴大洲系多晶硅材料制備技術(shù)國家工程實驗室主任，宗紹興系多晶硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長）