2021年起，颗粒硅越来越受到市场的关注。近日，保利协鑫联手硅片龙头中环股份，将投建10万吨颗粒硅。
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协鑫与中环开展多方合作
4月19日晚，保利协鑫能源控股有限公司(“保利协鑫能源”)发布公告，公司已完成于开曼群岛的名称变更，公司中文名称由“保利协鑫能源控股有限公司”更改为“协鑫科技控股有限公司”(“协鑫科技”)，变更已于2022年4月1日正式生效。
就在4月19日晚，协鑫科技发布公告，公司与协鑫集团、中环股份及TCL科技签订战略合作框架协议书，各方拟就在内蒙古呼和浩特市投资新建光伏级和电子级硅料项目展开深入合作。
根据合作协议，各方将在呼和浩特建设10万吨光伏级多晶硅、硅基材料综合利用的生产及下游应用领域研发项目以及1万吨电子级多晶硅项目。
其中，光伏级多晶硅项目总投资预计达90亿元，协鑫科技或其下属企业将持有项目合资公司60%的股权;电子级多晶硅项目总投资30亿元，协鑫科技的关联方持股60%。
公告称，各方构建战略合作伙伴关系，旨在通过密切合作，共同推动相关项目的合作，为各方创造更好的经济和社会效益。
需要特别留意的是，本次合作中的光伏级多晶硅项目明确采用颗粒硅技术路线。此前，保利协鑫曾表示，为充分聚焦硅材料科技主业，回归科技创新属性，董事会建议将公司名称更换为“协鑫科技控股有限公司”。
此前，中环股份2022年4月7日发布公告，称公司已与内蒙古自治区和呼和浩特市达成战略合作，拟在当地规划建设12万吨高纯多晶硅、半导体单晶硅材料及配套项目以及国家级硅材料研发中心项目。
中环股份提到，本次合作将有利于公司建设内蒙古中环产业城的进程，助力其成为全球最集中的、规模效益最好的光伏新能源材料基地，支撑公司高质量发展。
协鑫科技相关负责人表示：“协鑫科技10万吨光伏级多晶硅产能就是其中一部分，将全部建设FBR颗粒硅项目，这也是公司第二个和下游战略合作伙伴展开股权合作的颗粒硅项目，充分印证了颗粒硅在下游客户中的认可度。”
目前，协鑫科技已在江苏徐州、四川乐山以及内蒙古包头三大基地分别规划建设2个10万吨，1个30万吨级FBR颗粒硅生产基地。其中，包头颗粒硅项目为协鑫科技与上机数控合作投资建设。至此，加上呼和浩特新增10万吨产能，协鑫科技FBR颗粒硅总规划产能将达到60万吨。
协鑫科技FBR颗粒硅3万吨级产能目前已完全达产，徐州、乐山、包头三地年内均有新项目投产，预计今年底其所有硅料总产能将达36万吨，其中颗粒硅产能达30万吨。
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协鑫与中环业绩刷新历史纪录
协鑫2021年业绩创新高
2022年3月28日晚间，保利协鑫能源发布2021年年度报告。
2021年，保利协鑫能源实现营业收入196.98亿元，同比增长34.3%;实现毛利73.48亿元，同比增长95.8%;公司拥有人应占年内利润50.84亿元，上年同期亏损56.68亿元，实现有史以来最好的业绩表现。
2021年，保利协鑫能源光伏材料业务实现收入166.53亿元，同比增长80.5%，利润55.34亿元，实现归母净利润50.84亿元，为历史最好业绩。其中FBR颗粒硅贡献突出，综合电耗已稳定控制在14.8kWh/kg以下，综合蒸汽单耗为15.3kg/kg，成本大幅走低，毛利率显著高于棒状硅15个百分点以上。
为优化颗粒硅各项技术指标，2021年保利协鑫能源研发投入达10.41亿元，同比上涨97%，研发团队、专利授权、科研转化等指标直线提升，公司科技属性增强。并且公司承诺2022年的研发投入还会不低于5%，以今年超两百亿的营收规模预测，这一数字还会继续远超10亿元。
2022年4月20日，更名后的协鑫科技披露2022年一季度快报，公司实现营业收入69.9亿元，归母净利润30.3亿元。这一业绩相当于其2021年全年净利润的近60%。
协鑫科技指出，公司净利润显著增长主要受益于光伏材料业务的表现改善。2022年第一季度，光伏材料业务收益约为人民币66.8亿元，综合毛利率约46.0%。
截至第一季度，协鑫科技棒状硅年产能为45,000公吨，颗粒硅年产能为30,000公吨， 硅片年产能为50GW。产量方面，第一季度，多晶硅产量为18,628公吨，硅片产量为11.6GW。
中环股份创上市以来最好年度业绩
中环股份产能加速提升，产品结构优化升级，单位产品硅料消耗率同比下降明显。2021年，该公司的产销规模和产品质量显著提升。
2021 年，中环股份围绕“半导体光伏材料全球领先战略，半导体材料追赶超越战略”推进。该公司发布的业绩快报显示，报告期末，该公司总资产790.02亿元，较上年期末增长34.54%;归属于上市公司股东的所有者权益316.62亿元，较上年期末增长64.85%。
2021年，中环股份实现营业总收入410.25亿元，较上年同期增长115.28%;2021年抛出百亿硅片扩产计划，使其硅料需求量大增，公司全年实现归母净利润40.20亿元，同比增长269.14%，创上市以来最好年度业绩。
2022年4月14日，中环股份发布2022年第一季度业绩预告，公司预计实现营业收入128-138亿元，同比增长71.52%-84.92%;实现归母净利润12.6-13.6亿元，同比增长132.71%-151.18%;实现基本每股收益0.3918-0.4229元/股，去年同期为0.1785元/股。
除业绩外，中环股份的市场动作更为果敢。去年年初抛出史上最大扩产订单，今年又豪掷206亿扩产，且正式布局硅料环节，押注当前非主流颗粒硅技术。项目量产能否成功，还需时间验证。
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当前多晶硅两大技术路线之争
光伏企业对最新技术的掌握程度，将决定其未来市场地位。
现阶段多晶硅的生产技术主要分为两种，分别是改良西门子法和硅烷流化床法(FBR)。
西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅。硅烷流化床法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。因此，两种生产技术所产生的硅料产品，通常被称之为“棒状硅”与“颗粒硅”。
表面上看，颗粒硅与传统硅料最大的不同在于外形，实际却代表了硅料行业两条技术路线的斗争。
改良西门子法技术较成熟、纯度高、投入成本低、易扩建，成为当前硅料制备的主流工艺。根据《中国光伏产业发展路线图》(2020年版)，我国在2020年由改良西门子法生产的多晶硅占97.2%以上的市场份额，而硅烷流化床法颗粒硅占比仅2.8%。
具体来看，改良西门子法主要分为合成、提纯、还原、尾气回收、冷氢化、后处理六大工序。此工艺具有成熟稳定、过程简单、设备标准化高等特点，生产出的硅料各方面质量均比较高。
西门子法工艺流程
然而，改良西门子法仍存在高耗能、工艺流程繁杂等缺点。根据中国光伏行业协会数据，能源消耗将占到改良西门子法生产成本的31%～42%。具体来看，改良西门子法主要存在以下两个缺陷：
一是耗电量高，电费成本占总成本的30%以上。还原过程中，炉体内化学反应所需的温度需要达到1000度以上。
二是硅棒在用于生产硅片时，需要破碎后才可以使用，生产无法实现连续性。
而与改良西门子法生产的多晶硅相比，硅烷流化床法生产的颗粒硅体积更小，仅有绿豆般大小。不仅生产工序简单，还具备低耗能、低成本、连续生产、无需破碎等优势，因此，在当前“双碳”要求背景下，颗粒硅无疑将是更为理想的多晶硅料工艺。
颗粒硅的低碳和低耗能使其具备一定的成本优势，同等条件下，颗粒硅的生产成本比棒状硅低约30%。相比传统工艺，FBR不仅生产技术流程更短、后处理工序更少，生产电耗较低，项目人员需求更少。
颗粒硅是采用硅烷流化床法生产出来的颗粒状硅料，该种方法所需要的化学反应温度只有700度左右，能耗更小，同等产量下颗粒硅的电耗比棒状硅下降70%。
传统多晶硅需要破碎、清洗后才能用于拉单晶，而颗粒硅本身体积较小，减少了破碎环节，可以直接投料拉单晶，因此也省去了破碎成本(破碎成本 1～3 元/公斤)。
颗粒硅填充性好，加料桶可以多装 15-20%的颗粒硅，可避免大块料堵塞的问题。
另外，颗粒硅具有球形外貌，流动性更好，便于加料。相比于传统多晶硅更适合新一代连续投料直拉工艺，是大规模CCZ技术(终极直拉单晶技术)应用的必要条件，相较于传统的RCZ单晶复投法，拉晶效率更高。
2010年开始，保利协鑫子公司中能硅业就开始自主研发颗粒硅技术，并通过收购海外资产，最终实现颗粒硅量产。2021年2月，保利协鑫宣布，已完全掌握颗粒硅各项成熟工艺和量产技术，正式迈入万吨级别规模。
多晶硅两大技术路线之争，一时难有定论。产业下游最终选择使用何种技术，会从成本、品质等多方面进行综合考量，这里也不能简单谈及颗粒硅和棒状硅中哪种产品会被市场淘汰，大概率这两种技术将长期并存。
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颗粒硅发展过程中的问题
尽管具备诸多优势，颗粒硅的一些问题还是需要一些时间去解决的。
颗粒硅运用到实际中，由于“氢跳”、颗粒硅撞击器壁等问题，会造成生产工序的中断，同时由于生产工艺中粉末比例较高使成品率偏低，从而产生较大的额外成本。随着后续生产工艺的改进，颗粒硅生产的问题有望得以解决。
目前市场对颗粒硅主要的质疑点之一是，其质量能否胜任更高品质硅片需求?
相对棒状硅，颗粒硅的杂质含量略高(金属、碳、氢含量均高于改良西门子法)，而且其填料密度高。为避免大块料堵塞，目前企业对颗粒硅的用量用法都是掺杂的，用一部分金属硅，再用一部分颗粒硅。另外，颗粒硅在转化过程中还会产生很多粉料，运输过程中也会有粉料产生，产品有被污染的风险。
正由于颗粒硅的杂质含量较高，将在一定程度上影响其在N型硅片上的大规模使用。因此，颗粒硅能否满足下一代光伏技术N型硅片、电池片的使用，仍有待验证。
颗粒硅产品在质量上已获得一些进步，杂质不断减少，其与传统硅片的差距也正在不断缩小。
针对颗粒硅在使用中出现的问题，协鑫科技也在不断改进中。协鑫科技的颗粒硅采用独创的硅烷流化床法制造，单程转化率可达99%，减少了尾气回收和精馏环节，反应温度也只有改良西门子法的60%，可以连续化生产，能耗和成本都大大降低。
根据其公布的数据，协鑫科技的颗粒硅在多项杂质浓度指标上都已达到明显优于国标特级太阳能硅料的标准要求。
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结 语
为淘汰落后光伏产能，工信部已明确提出“光伏制造企业应采用工艺先进、节能环保、产品质量好、生产成本低的生产技术和设备”。
硅料制造环节是光伏产业链中能耗最高的，能耗占比高达45%。2020年5月，工信部发布《光伏制造行业规范条件(2020年本》(征求意见稿)规定，新/扩建多晶硅综合电耗不大于70千瓦时/千克。通过权威认证，协鑫科技每生产1KG颗粒硅的碳足迹数值为37KG二氧化碳当量，远低于德国瓦克创造的每功能单位57.559KG二氧化碳当量的记录。
更低的碳足迹、更低的能耗意味着更低的成本与政策支持，颗粒硅技术能很好地降低光伏全产业链中的能耗水平，是未来需要重点布局的主流技术方向。
