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推进自主创新是我国硅产业“十三五”核心议题

时间:2015-01-13 10:51来源:新材料在线 作者:chenweisong 点击:
我国硅产业在快速发展二十多年后也将进入一个关键时期,如何适应新常态,在国内外形式发生深刻变革的新环境下自我调整,实现产业转型升级,从而真正成为世界硅材料强国,是摆
我国硅产业经过多年高速发展,已基本形成以有机硅、高纯硅、纳米硅材料、金属硅、高纯石英为主要产业支柱的完整产业体系,主要产品生产、消费和出口规模均占世界前茅,我国也已成为全球首屈一指的硅材料生产、消费大国和基础原料出口大国;当前,国际国内宏观形势正在发生深刻变化,我国硅产业在快速发展二十多年后也将进入一个关键时期,如何适应新常态,在国内外形式发生深刻变革的新环境下自我调整,实现产业转型升级,从而真正成为世界硅材料强国,是摆在硅产业面前的最核心议题。对此,笔者通过分析硅材料产业发展现状,研究产业发展趋势,并提出有关政策建议,旨在抛砖引玉,推动这方面的深入研究。
1、我国硅产业发展成就
截至2013年,我国共有规模以上硅材料企业600余家,从业人员约15万人,剔除行业内部销售后的整体对外销售收入约为800亿元,分别较2010年增长约200家,3万人和约250亿元。
截至2013年底,我国硅产业规模以上生产企业数量达到约600家(包含外资在华生产基地和合资企业和中资在国外生产企业)。其中销售收入超过100亿元左右1家,20亿-50亿元2家,10亿-20亿元约30家,5亿-10亿元约60家,1亿-5亿元约100家,2000万-1亿元企业约400家。
1.1 产业规模进一步扩大
近年来,我国硅硅材料主要产品的在全球市场比重不断提高。金属硅行业近几年出口复苏,同比大幅增长,继续在国际市场占据主要地位;多晶硅行业合理运用反倾销等贸易政策工具,推进冷氢化等大规模技改,产量和行业开工率稳步提高,开始扭转进口量连续增加的态势;有机硅行业经过阶段性调整,产量继续增加,产品结构有所改善,有望在2015年成为净出口国;气相二氧化硅、沉淀二氧化硅和硅烷等行业在产量方面已基本满足国内高速增长的需求,其中气相二氧化硅方面我国已逆转成为净出口国,硅烷和沉淀二氧化硅行业则继续保持净出口国地位。
截至2013年,全球金属硅、有机硅(折纯硅氧烷)、多晶硅、气相二氧化硅产量分别约为231万吨、162万吨、26.6万吨和23.5万吨,我国对应产量分别达到148.8万吨、64.1万吨、8.2万吨和5.5万吨,分别占世界总产量的64.4%、39.6%、30.8%和23.4%,可见我国硅产业在世界市场已经占据举足轻重的地位。
1.2 关键技术持续突破
金属硅大功率金属硅冶炼炉逐步开始国产化,新建装置普遍采用25500KW以上炉型,基本实现尾气回收,部分厂商开始采用余热发电装置,能耗物耗继续下降,微硅粉回收率显著提高,低灰份煤批量使用,减少了对环境的污染。
有机硅单体合成装置单套能力持续扩大,逐步掌握15万吨/年及以上单套装置设计、运行技术,在流化床设计、催化剂、硅粉和周期控制方面取得一定进步,能耗、收率及选择性等显著改善,少数大型企业自主完成装置改扩建,取得了良好运行效果,部分国内装置成本水平接近外资在华同类装置。
西门子法多晶硅能耗物耗水平显著降低,冷氢化技术基本实现普及;硅烷流化床多晶硅生产技术实现自主突破,已经建成5000吨级装置并实现开车,高纯单硅烷生产规模迅速扩大,自给率显著提高。
此外,我国成功建成并运行万吨级硅醇直接法烷氧基硅烷生产装置,实现无氯生产硅烷原料;高纯石英原料纯度取得突破性进展,逐步替代进口原料成功应用于石英坩埚及高纯石英管,产品质量接近国外先进水平;纳米硅材料产业规模逐渐扩大,高纯硅溶胶、超细纳米沉淀二氧化硅等中高端产品逐渐规模化,附加值稳步提高。
1.3 安全、环保水平进一步提升
金属硅、多晶硅、有机硅副产物综合治理水平大幅提高,循环经济模式基本建立,实现了四氯化硅、一甲基三氯硅烷产品的全面综合利用,刺激了企业副产物回用的积极性;有机硅、多晶硅和氯硅烷生产系统HCl回收率稳步提高,2013年达到75%以上,逐步接近国外90%的水平,从根源上减少了环境事故发生的风险;各级政府环保执法力度不断加强,通过严打环境危害事故,基本杜绝了偷排现象。
截至2013年,我国西门子法多晶硅生产平均还原能耗已基本接近国外水平,较2010年将低50%左右,三氯氢硅等原材料消耗较2010年降低60%以上;新建金属硅项目的炉型和装机数量均持续扩大,副产物和余热回收技术大规模推广,还原剂和硅石消耗降低,生产电耗较2010年平均下降约1200-1500度/吨,有10%以上产能单位能耗接近欧美先进水平;有机硅单体合成阶段平均能耗持续下降,通过对流化床和生产工艺进行改造,开车水平都有明显提高,使蒸汽消耗、电耗水平持续下降,与世界巨头水平的差距不断缩小。
1.4 产业政策体系迅速完善
本世纪初以来,硅材料作为能源新材料、碳基替代材料产业,对缓解我国化石资源紧缺状况的加剧并满足我国半导体电子工业发展需要的重要意义日益凸现,国家多方面鼓励硅材料行业引进先进技术和装置,促进资源合理开发和公平贸易,先后出台一系列相关政策。2009年以来,国务院常务会议多次讨论如何引导多晶硅光伏产业健康发展,扶持光伏新能源产业,大力促进我国光伏装机发展,并从国家层面积极协调我光伏出口遭遇的多起贸易争端。这些举措,都使硅产业的重要性大幅上升。
2、我国硅产业竞争力分析
硅产业不是资源性行业,也不存在政策性垄断,属于已经充分市场化,主要通过技术和服务手段竞争的行业。2013年,SAGSI对主要国家硅产业发展的历史、现状、特点和竞争特点进行了分析,结论认为:自2005年之后,中国已由单纯的硅资源大国的身份转变为硅市场大国,并于2009年之后一跃成为硅产业大国,但距离发展成为硅产业强国仍有相当距离。
2.1 成本仍是我国硅产业核心优势
我国硅产业在国际产业格局中的主要竞争优势主要体现在较低的资源(能源)价格、环境成本和资金成本以及较为充足的人力资源储备,主要劣势则主要体现在技术和服务方面,具体包括企业竞争力总体偏弱,尚无世界级品牌,国际市场影响力不足;尚未掌握核心技术,无科技储备;环境安全与健康理念落后,历史欠账过多。
硅产业联盟同时对硅材料主要分支行业进行了细分分析,认为各分支行业均属于技术密集型产业,核心竞争要素在于技术水平,金属硅和多晶硅产业同时属于能源密集型产业,核心竞争要素也包括能源价格。以上行业我国均处于市场大国、产业大国阶段,未来均面临转型升级的挑战,其中局部地区金属硅行业面临向低成本地区转移或退出的问题。
2.2 不同类型企业在本土市场的竞争优势分析
2013年,硅产业联盟对硅材料主干行业的的市场竞争格局进行了分析。结论认为:跨国巨头在我国市场的主要竞争优势在于其品牌/口碑、健全的产品系列和技术know-HOW,其劣势在于运营成本和HSE投入高,公共关系;本土龙头企业的最大优势则往往在于公共关系,其次是较为完整的产业链深度,其在HSE投入、管理成本方面低于跨国公司但高于本土第二队企业,在口碑/品牌、产业链深度和技术know-HOW方面则优于本土第二梯队,但不如跨国公司;本土第二梯队企业的优势则主要体现在公共关系处理、较低的管理成本和HSE投入,其在口碑/品牌、产业链深度和技术know-HOW方面则得分最低。
我国目前硅材料产业的市场竞争是多层次和多角度的,加之不同分支行业市场存在较大差别,每个企业都很难凭借某一方面的优势彻底排挤其他竞争对手;由于经营理念存在较大差异,也很难通过并购等方式形成新的的整合;因此总体而言,市场在出现一定程度的集中之后,继续整合的难度将逐渐提高,预计将长期维持高度竞争的格局。
2.3 我国企业在世界硅材料产业中的地位
SAGSI对2013年世界主要硅材料生产商进行了排名,共有35家企业最终入围,较2010年增加1家,其中中国19家、美国7家、日本与德国各2家,巴西、韩国、法国、挪威、乌克兰各1家;与2010年相比,中国企业增加5家,日本减少2家、美国和挪威各减少1家,德国、韩国和法国企业上榜数量不变,剔出近年发生的兼并重组因素外,可以看出中国企业的综合实力水平已经超越日、韩、法等国家。
但通过分析分支行业前三大企业可以发现,德国、美国企业位居前三的数量没有变化,中国企业数量则有所增加,但主要体现在硅烷和气相二氧化硅等体量较小的行业,显示我国企业与美国、德国跨国巨头之间仍有较大距离,仍然处于第二梯队的领先位置。
表1全国硅产业绿色发展战略联盟发布的2013年世界主要硅材料生产商排名




  金属硅 有机硅单体 多晶硅 气相二氧化硅 硅烷
2014 2010 2014 2010 2014 2010 2014 2010 2014 2010
1 中国合盛 美国大西洋 美国道康宁 美国道康宁 中国中能 美国Hemlock 德国赢创 德国赢创 中国新蓝天 美国迈图
2 美国大西洋 美国道康宁 德国瓦克 德国瓦克 德国瓦克 德国瓦克 美国卡博特 美国卡博特 美国迈图 德国赢创
3 美国环球冶金 挪威Elkem 中国蓝星 中国蓝星 韩国OCI 韩国OCI 德国瓦克 德国瓦克 中国江汉 美国道康宁
4 美国道康宁 中国合盛 美国迈图 美国迈图 美国Hemlock 中国中能 日本德山 日本德山 德国赢创 中国江汉
5 中国蓝星 美国环球冶金 日本信越 日本信越 挪威REC 中国赛维 韩国OCI 乌克兰卡路什 美国道康宁 中国新蓝天
6 中国新安 中国新安 中国新安 中国新安 中国赛维 美国MEMC 中国吉必盛 中国吉必盛 中国宏柏 德国瓦克
7 中国三新 巴西Rima 中国恒业成 中国合盛 中国特变 挪威REC 中国新安 美国迈图 德国瓦克 中国宏柏
8 德国瓦克 美国Timminco 中国合盛 中国东岳 美国SunEdison 日本德山 中国富士特 中国盛森 日本信越 日本信越
9 巴西Rima 中国蓝星 中国东岳 中国宏达 中国中硅 日本三菱 乌克兰卡路什 中国中硅 法国罗地亚 法国罗地亚
10 中国宏盛锦盟 德国瓦克 中国金岭 中国金岭 中国大全 中国中硅 美国迈图 中国新安 中国晨光 日本智索
中国企业数 5 3 6 6 5 3 3 4 4 3
 






参照有效产能、品牌影响力和一体化程度等指标,同时考虑硅材料行业的特点,我们对2013年世界硅材料主要生产商国际市场地位进行了评估,认为道康宁、瓦克、赢创德固赛和迈图四家企业目前处于世界硅产业的第一梯队,属于世界级巨头;认为中国中能、挪威REC、美国卡博特、韩国OCI、中国新安、中国蓝星、美国MEMC、美国尤尼明、日本德山、日本信越、法国苏威(罗地亚)、美国大西洋和中国合盛等十三家企业目前处于世界硅产业的第二梯队,属于区域性或分支行业性的领军企业。特变电工、洛阳中硅等多家中国企业在各自领域保持了较为稳固的国际市场地位,具备继续上升成长为分支行业龙头企业的潜力。


表2我国硅产业各分支行业核心竞争力及发展趋势

梯队 企业(集团)
第一梯队/世界级巨头 美国道康宁、德国瓦克、德国赢创、美国迈图
第二梯队/区域性或领域性领军企业 中国中能、挪威REC、美国卡博特、韩国OCI、中国新安、中国蓝星、美国MEMC、美国尤尼明、日本德山、日本信越、中国合盛、法国苏威(罗地亚)、美国大西洋
第三梯队/优势企业 美国SunEdison、中国特变、中国中硅、中国赛维、中国大全、中国东岳、美国邱博、中国恒业成、中国江汉、中国新蓝天、中国宏柏、中国吉必盛、中国金岭、中国富士特、乌克兰卡路什、巴西Rima、中国三新、中国宏盛锦盟、中国株洲兴隆、中国无锡确成、中国东海太平洋……
 



3、十三五硅产业发展走势预测与中国硅产业面临的挑战
3.1 对十三五硅产业发展的走势预测
3.1.1 继续保持平稳增长
硅材料仍属于小体量的朝阳产业,其市场增长与单个行业关联度低,与宏观经济形势关联度高,如根据世界各地的多年经验,某地有机硅需求的增速一般是当地GDP增速的1.5-2倍。目前世界经济正逐步走出本轮经济危机的阴影,原油等原材料价格水平稳中有降,有利于世界经济格局的持续发展,中国等新兴国家继续保持高速增长,硅材料市场需求平稳增长是有保障的。我国硅材料市场需求虽然已经跃居世界首位,但人均数量偏低,如有机硅人均消费量现仅相当于发达国家的约1/3,未来增长空间将十分巨大,这也是其他国家和地区所不具备的优势。此外,硅材料各分支行业的下游多属于交通、新能源、新材料产业,还可以享受到各国政府给予的一定政策红利。
3.1.2 一体化、差异化竞争模式并存
目前,基础硅材料行业已相对成熟,产能出现过剩,但下游领域技术创新层出不穷,新热点不断涌现,投资相对活跃。从企业层面来看,已经高度一体化的世界巨头一面不断通过并购等手段整合资源,努力维护已取得的领先地位,一面投入大量资源努力创新,以求取得未来发展的先决机会;处于第二梯队的地区性龙头企业积极推动一体化,通过建设相对完整的产业链配套,提高企业抗风险能力,努力进入第一梯队。数量更多的行业性龙头企业则往往凭借自身的地域优势,集中资源努力扩大自身在本地区特定行业的市场份额,以此与大型企业集团竞争。特别是在新兴市场、新兴领域和交叉领域,存在众多规模不大但市场占有率非常高的特色企业。因此在未来相当长的时期内,大型一体化企业和中小型特色企业将依靠不同的竞争策略长期并存。
3.1.3 投资与并购进入相对活跃期
多晶硅、有机硅行业发展历史上都曾经表现出明显的周期特性,在行业低谷向高峰期过渡的阶段一般都伴随有大量企业间的并购、退出和向低成本地区的转移。从目前来看,由于世界经济复苏,特别是中国经济持续快速增长,世界硅材料需求增长有可能加快,而自2009年至今,世界多晶硅、有机硅和金属硅行业都在经历去产能化过程,因此有望在未来数年后重新走出低谷,但新一轮景气周期维持的时间长短,取决于本轮去产能化及产业调整的彻底与否。预计未来数年内,硅材料行业的并购和投资行为有望重新进入活跃期,特别是在中国等增长较快的新兴经济体和产业下游的新兴领域。
3.1.4 新兴地区硅产业兴起
1999年之后,除并购外,硅材料行业70%以上的新增投资都产生在中国,既造就了中国硅产业的重要地位,也带来了大量的低效产能。由于中国市场仍具有巨大的发展潜力,并一直保持着高速增长,因此中国硅产业的去产能化过程很难彻底,未来几年行业将主要围绕调整结构、优化产能来提高效率,并且会继续保持硅材料出口大国的地位。但由于资源、人力和环境成本的持续上升,我国部分能源密集型、劳动密集型、高污染产品正逐渐失去竞争力,具备条件的新兴市场国家和低成本国家将未来填补这些空白,因此新一轮硅产业的转移是不可避免的,但趋势可能更为缓和。
3.2 中国硅产业发展面临的挑战
3.2.1 企业运营成本将持续攀升
我国硅材料工业得以迅速发展,主要竞争优势是成本低廉,企业可以用较小的代价调动充足的生产要素,同时环境、安全和职业健康投入一直较低。目前我国社会、经济、文化都在发生深刻变化,企业运营成本将持续攀升。主要原因是:1)我国逐渐与国际经济接轨,拉高了我国的原材料、能源和土地价格水平;2)人力资源由过剩转为紧缺,劳动力成本将继续抬高;3)生产技术水平总体较低,主要产品单位物耗、能耗大部分高于国外水平,副产物回收利用率低;4)安全、环保和职业健康法律法规陆续出台,执法力度加大,企业投入近年内将明显提高;5)第三产业快速发展,融资成本持续升高,加之前一轮产业扩张造成大量投资沉淀,硅产业全行业财务费用持续升高,必然最终反映在生产成本上。
3.2.2 基础科研滞后,无充足技术准备
我国硅产业基础科研工作起步早,但在上世纪末开始明显落后于国外先进水平,目前则已找不到还在从事基础科研的专业院所、大学和中青年专家。几大主要产品中,除多晶硅行业近年掌握部分核心技术外,金属硅、有机硅、单晶硅、纳米硅材料、硅烷等领域与国外的技术差距都在10年以上,主要原因是我国硅化学基础研究滞后,不能提供理论和实践支持;国内开展的应用技术研发也停留在模仿国外过期专利产品的阶段,本世纪以来尚未发展出一项被全行业认可的新应用;对硅材料前沿技术,如有机硅原料的新一代直接合成路线、新一代碳化硅半导体材料,尚无研究计划。
基础科研的滞后决定我国硅产业难以产生真正的创新,而主要跨国巨头都掌握有大量的专利和技术储备,这决定了我国硅产业短期内仍将处于跟随和模仿的阶段,难以形成对国际巨头真正的超越,应当继续戒骄戒躁,练好内功。
3.2.3 一体化程度有待提高
一体化程度的高低,不仅体现在产品链的健全,更体现在全流程的管理运行的水平高低。我国本土大型企业目前都在积极布局自身产业链,但至今尚没有出现像瓦克、道康宁一样能够同时覆盖金属硅、有机硅、多晶硅等主干行业,产业规模和运行水平均居世界一流的一体化企业,仍需要多年的培育。我国本土企业中,新安化工、蓝星集团、合盛集团产品链日趋完善,江苏中能、东岳集团、新蓝天、荆州江汉、江西宏柏等企业也在努力提高一体化水平,其中,新安化工集团一体化程度相对更高,并已经开始体会到一体化带来的内在益处,其余部分企业则仍在扩充产品链的阶段,综合管理水平有待继续提高。
3.2.4 国际贸易争端进入高发期
近年来,我国硅产业大量国际贸易争端。一方面,国外企业对我出口产品发起大量反倾销、反补贴调查,如欧盟对我金属硅、巴西对我沉淀二氧化硅、欧洲美国对我光伏产品等;另一方面,我国企业为对进口产品也多次发起反倾销调查,如我国对进口有机硅、多晶硅产品发起的反倾销调查。除此之外,一些国家还针对我国硅材料出口设置了其他贸易障碍。
我国硅产品出口集中遭遇贸易争端与二十多年来的发展模式有关。特别是我国一些低端产品行业凭借低廉的资源、环境和劳动力成本,短时间内扩建大量产能集中释放,既破坏环境,也威胁同处于产业链低端地区的企业,所以发展中国家的企业针对我国产品的反倾销诉求在一定程度上是符合公平原则的。在未来几年,我国硅材料贸易仍将处于高度不平衡的阶段,仍有可能引发新的争端。贸易争端高发不利于我国硅产业的健康发展,短期内也难以化解,我国硅产业界应深入反思如何减少贸易争端。
4、对十三五硅产业发展的三点建议
从2010年至今相当长的时间之内,我国各类生产要素价格已上升至较高水平,主要硅材料产品产能严重过剩,价格持续下行,部分下游消费行业转型升级压力增大,需求放缓,这表明硅产业凭借成本优势实现快速扩张的老路已经终结。在未来一段时间之内,我国硅材料市场竞争的决定性因素已经从产品价格转为广义的产品质量,而这一转变将推动我国硅材料产品总体质量得到大幅提升,我国也将实现从硅产业大国到硅产业强国的转变。
十三五期间,我国硅产业要继续向高水平发展,必然要面与掌握优势地位和大量资源的现有巨头之间的激烈竞争,必须从生产技术、科研机制、企业战略甚至商务模式进行多角度、全方位的创新才有可能从围追堵截中突围。
4.1 加大知识产权保护力度
加大知识产权保护力度,是保护创新积极性、实现企业正向淘汰的根本保证,也是进一步提升我国硅产业发展水平的必然选择。知识产权问题并不能简单理解为发达国家对我国的围堵手段。我们硅材料产业高速发展已经二十多年,在世界产业界从无足轻重到三分天下,已经不能再采用起步阶段追随、模仿为主的发展方式,必须要切实改变思维方式。
加大知识产权保护力度,一方面要求健全相关法律法规体系并加大执法力度,另一方面要求改变对待知识产权保护问题的思维方式,这不仅仅是要求相关单位加强自律,减少侵权行为发生,更要求相关单位和个人善用相关法律法规,增强保护自身合法权益的意识和能力。
4.2 扶持基础科研和创新性研究
基础科研是制约我国硅产业转型升级,实现赶超的最大短板。建议从以下三个方面大力扶持基础科研和创新性研究:
一是继续推动现有技术升级改造;我国各主要硅材料生产技术与国际先进水平差距仍然十分明显,主要体现在能耗、物耗、效率、质量和安全环保方面。建议国家集中基础科研单位、大型企业集团的科研力量,系统开展相关基础研究和创新性研究,特别应重视对现有生产工艺的技术改进与节能减排技术的攻关,支持研发新型高效环保技术与应用。
二是探索新一代硅材料生产和利用技术;硅材料生产成本偏高的原因主要是提纯过程能耗高、流程长,只有开发出更为简单高效的工艺,使其成本性价比高于某些大宗传统材料,硅产业才有可能发展成为通用材料;其次,硅材料的优异性能远远没有得到发掘,是目前信息产业、新材料行业重要的前沿方向之一,也寄托了硅产业的殷切希望;目前,美国、日本等发达国家都已经开展新一代硅材料生产和利用技术的研究,并已经取得阶段性进展。
三是积极探求与非硅产业结合发展,不能再单独强调对非硅材料的替代,在正视硅材料自身缺陷的基础上,主动与更为成熟的传统产业紧密结合,取长补短,通过彼此融合借鉴来改善传统材料并弥补自身性能差异,从而开辟新的应用市场和交叉领域,只有这样才有可能快速打开市场跳跃式增长的突破口。
4.3 扶持优势企业和特色产业聚集区
产业发展最终要依靠企业。目前我国硅材料企业已经涌现出一大批具有较大产业规模、较强研发能力和较高一体化水平的大型企业。 “十三五”期间,国家应通过定向的政策扶持,在产品出口,择优培育一批世界级企业和品牌,力争培养成1~2家世界级龙头企业和相应的国际性品牌,从而带动中国硅材料产业的整体发展和技术进步,从根本上提升我国行业的国际国内竞争力。
硅材料产业聚集发展有利于提高原材料、信息、资金、技术和人才等产业资源的配置效率,有利于环保、安全工作水平的开展,有利于提高聚集区企业的市场竞争力。经过多年发展,我国已形成江苏徐州多晶硅相关产业聚集区、江苏东海高纯石英产业聚集区、江西永修有机硅产业聚集区等一批特色硅产业聚集区,这些聚集区具备“专、精、特、新”的突出特点,个体企业发展水平也高于同类规模的分散企业。此外,福建三明沉淀二氧化硅产业,珠三角和长三角有机硅下游产业、新疆部分地区金属硅产业也出现了不同程度的产业聚集,已经逐渐成为地方特色。但与国外大企业主导的集中分布式硅材料产业聚集区相比,总体而言,我国硅产业聚集仍处在较低水平,表现为:规模总体偏小;资源聚集强度低;主体多,主体间资源流动不顺畅;安全、环保水平总体偏低。
十三五期间,管理部门特别是相关地方政府应继续推动硅材料产业聚集区综合发展水平的提高,继续扩大聚集规模、提高聚集强度,优化聚集区企业结构,提高聚集区安全、环保和综合管理水平,争取在5-10年之内打造出2-3个产业发达、科技领先、人才汇集、贸易繁荣、环境优美的世界级特色硅产业园区,成为中国硅产业强国的名片。
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