工业硅上市在即，作为广期所首个上市品种，工业硅以其独特的的光伏、硅能源背景，将对我国实现碳达峰碳中和目标、促进我国经济走向高质量发展，起到积极作用。
南华期货研究院将在工业硅上市期间围绕工业硅的生产成本、上游供给和下游需求陆续发布相关专题。
本篇为《工业硅专题——生产成本篇》，主要聚焦工业硅生产中的电力及原料成本的占比及现状。
下一篇专题为《工业硅专题——供给篇》，将详细介绍工业硅国内外的产能产量情况，敬请期待。
工业硅工艺与成本概述1.生产工艺工业硅的生产是二氧化硅与还原剂C在高温下发生氧化还原反应的过程。
主反应方程式为SiO2+2C→Si+2CO，其中产生的一氧化碳再与氧气反应生成二氧化碳排放到空气中。
实际生产中由于SiC和SiO的产生使二氧化硅的还原变得较为复杂，一般认为在工业硅冶炼过程中，应严格保持炉料中碳与SiO2的分子比等于2，以避免出现剩余SiC和SiO2，从而获得较高的硅产出率。
目前，电热还原法是世界上生产工业硅最常见的方法，适合于工业规模生产，即用一定比例的硅石、石油焦、木炭、煤等原料经过清洗干燥送入矿热炉反应炉内,在2000℃以上的高温下,经还原制得工业硅。
2.生产成本在工业硅的成本组成中，电力成本占据主导，原料成本其次。
通常1吨工业硅需要硅石3吨左右，还原剂2吨左右，以及0.06~0.13吨的电极。
实际生产中，不同地区、不同牌号的工业硅生产工艺略有差别，对应的成本构成也有所不同。
以云南Si4210的典型成本模型为例，单吨工业硅生产，约消耗12800度电力、3吨硅石、0.65吨石油焦、0.55吨洗精煤、0.5吨木炭、0.4吨木片、0.08吨电极。
按22年12月初的数据推算，由于枯水期电价上涨，云南Si4210电力成本可达到可变成本的41%，还原剂约占31%，电极约占15%，硅石约占9%，在丰水期时，电力成本占可比降至35%以下，其他成本占比则相应提高。
而从新疆Si5530的典型成本看，电力成本占可变成本的29%，还原剂约占54%，硅石约占11%。
不过，无论产地或牌号，电力成本均是工业硅生产成本的主要组成，占比普遍在30%-40%之间。
电力成本1.分布：产能基本集中在低电价地区工业硅生产耗电量高，产能基本集中在低电价地区，其中新疆电价优势一枝独秀。
在不考虑川滇地区电价丰、枯水期差异较大的情况下，对各工业硅产地22年以来的电价进行平均，可以得到22年工业硅生产平均电价约在0.3-0.6元/度之间。
不同地区差异较大，新疆以接近0.3元/度的平均电价彰显巨大电价优势，云南、四川地区全年平均电价约在0.4-0.5元/度之间，其余地区则大多集中在0.5-0.6元/度的年平均电价区间内。
以工业硅单吨耗电13000度估算，0.1元/度的电价差距就将造成1300元/吨成本之差，因此对于今年价格重心在20000元/吨上下徘徊的工业硅（553#）而言，电价差距不容小觑。
2.川滇电价：丰枯水期差异明显分地区来看，川滇季节性特征明显，主因两地电力结构以水电为主。
据SMM数据，22年丰水期，云南电价在0.39元/度附近，四川电价在0.37元/度附近；而枯水期，云南电价涨至0.5元/度以上，四川电价更是涨至0.6元/度以上。
据国家统计局数据，22年1-10月，云南水力发电占比达82%，四川水力发电占比达80%，丰、枯水期周期性变化导致两地水电发电量也具备了较强的季节性。
丰水期，降雨、融雪量增多，水力发电通常较为充足，因此电价相对低廉；枯水期则需由以火电为主的其他电力进行补充，而火力发电在云南、四川成本不低，因此电价上调。
3.新疆电价：自备电硅厂成本优势突出新疆电价运行稳定，自备电硅厂成本优势突出。
据SMM数据，工业硅于新疆的三个主产地伊利、石河子、吐鲁番的电价在近两年来基本保持在0.2元/度-0.4元/度的区间内，三地的平均电价在21年后有所上涨，目前基本稳定在0.32元/度附近。
新疆自备电硅厂成本优势突出，优势空间与煤价波动密切相关。
根据钢联数据，新疆哈密6300大卡动力煤坑口价21年以前基本在400元/吨以下，21年以来由于双碳政策以及全球能源通胀问题，价格重心上移至800元/吨附近，据此推算可得，21年以前，忽略运费和国家基金支出，新疆自备电厂电力成本可控制在0.15元/度附近，即使在如今煤价上涨之后，自备电成本也在0.26元附近，处于全国工业硅电力成本最下沿。
实际生产中也确实如此，以合盛硅业为例，据中诚信国际提供的合盛硅业债券跟踪评级，合盛硅业凭借较高的电力自给率，较新疆其他依赖外购电力硅厂具有明显成本优势，其中21年自备电厂单吨成本优势为865元/吨，22年一季度在煤价走高背景下自备电优势受限。
4.电价展望：电力成本上移短期难改短期来看，电力成本上移或具有不可逆性，不过长期展望，光伏等可再生能源发电装机值得期待，未来有望对电力系统形成有效补充，从而促进电价下行。
首先，从我国整体的电力结构看，火力发电仍是绝对主力，而对于水电为主的地区，火力发电是水电不足时期的首选补充，因此化石能源价格的上行是造成电力成本上移的底层原因。
造成化石能源价格上行的原因较为复杂，既有实现碳中和目标带来的阵痛，也有当前全球能源通胀问题的周期性影响，上述种种均无法在朝夕之间得到解决。
其次，政策方面的约束也促进了电价的上移。
据不完全统计，21年以来，多地电力市场成交价实现基准价向上20%顶格上浮，云南、内蒙等地取消优惠电价。
22年11月，中电联在2022年会上更是建议将煤电基准价调整到0.4335元/千瓦时，煤电基准电价不仅是煤电中长期交易定价锚点，也是风光平价上网、外送水电及核电的定价基础，基准价调整牵一发而动全身，预计落地有难度，但也一定程度传递出电价上移信号。
长期来看，电价的回落还需等待光伏等可再生能源发电装机的补充，根据各省规划以及CPIA统计，预计“十四五”期间全国新增光伏装机规模接近400GW，单从新疆、云南、四川三地来看，“十四五”期间新能源装机也有较大增长空间，长期电力降本可期。
原料成本1.矿石：资源丰沛，供给充足硅石是工业硅的最初级原料，由于硅石的品质不同，用途也有所不同。
根据《中华人民共和国黑色冶金行业标准》，耐火材料用硅石中SiO2的含量要求不低于96.0%，铁合金用硅石中SiO2的含量要求不低于97.0%，工业硅用硅石中SiO2的含量要求不低于99.0%。
此外，用于铁合金和工业硅生产的硅石抗爆率要大于75%。
从矿床类型来看，地壳中硅石可分为石英岩、石英砂、石英砂岩、脉石英等。
工业硅生产主要以石英岩及脉石英为主，而纯度相对较高的脉石英可用作有机硅及多晶硅的生产。
全球硅石资源丰富，我国硅石供给充足。
硅在地壳中含量仅次于氧，丰度达到27.72%。
巴西是世界上拥有硅石和石英资源最多的国家之一，也是主要的开采国。
我国硅石资源也相当丰富，国内工业硅冶炼基本以国产矿自给自足为主。
据自然资源部数据，21年我国石英岩资源储量为107326.12万吨，脉石英资源储量为7927.7万吨，合计115253.82万吨，其中冶金用合计资源储量为44580.03万吨。
不考虑其他一些也可用作工业硅冶炼的硅石矿，如石英砂岩、天然石英砂等，按SMM口径统计的21年国内硅产量（包含97硅等等外硅）320万吨估算，假设生产1吨硅需开采3吨硅石，仅考虑已知的冶金用石英岩、冶金用脉石英储量，保守估算得到的我国2021年硅矿静态储采比也在46年以上，远高于铜、铝、锌等有色金属的静态储采比。
我国硅资源分布相对集中，硅石价格运行平稳。
按中国有色金属工业协会硅业分会统计，我国硅资源主要分布在江西、辽宁、安徽、湖北、陕西、河南、四川和内蒙古等地，上述8省硅石的基础储量约占全国总量的90%。
不过可大范围用于工业硅生产的硅石主要分布在湖北、四川、甘肃、新疆、云南、内蒙古等地。
从价格上看，硅石价格较为稳定，地区间价差并不明显，近年来各地价格基本保持在400-500元/吨左右，其中湖北矿石因品质优异，具有一定报价优势。
2.还原剂：配比多样，硅煤占比提高工业硅生产中，还原剂的主要作用是提供碳元素，理论可选范围较广，但实际生产需考虑诸多因素限制。
每生产1吨工业硅需要消耗大约2吨碳质还原剂。
理论上可用的碳质还原剂有木炭、石油焦、半焦（低温焦）、沥青焦、低灰分褐煤、烟煤、部分农产品加废弃物（如木块、玉米芯等）。
一般选择时可以从其化学成分、电阻率、反应活性、粒度组成和机械强度等几方面考虑。
常用还原剂为木炭、石油焦、硅煤、木块等，木炭为优质还原剂；低分烟煤因机械强度差，常与木块、玉米芯搭配；石油焦高温易石墨化，一般搭配烟煤一起使用。
按照还原剂的选择，可分为全煤工艺和非全煤工艺，近年来硅煤还原剂使用占比提高。
全煤工艺还原剂基本仅采用低灰煤与木块，而非全煤工艺的还原剂则需要加入木炭、石油焦等其他物质。
早年生产中基本为非全煤工艺，还原剂以木炭为主，但随着森林砍伐受限，木炭成本抬高，出于环保与成本的考量，个别企业也摸索出了全部采用优质低灰煤作为还原剂的全煤工艺。
从产业整体发展看，近年来木炭的使用量减少，而硅煤、石油焦的使用则显著增加。
据安泰科数据，2010-2021年，中国硅煤还原剂占比从1%上涨至45%。
3.电极：石墨质优，炭素价廉电极是矿热炉中的核心部分之一，主要作用是为矿热炉提供足够的加热物料。
通常，每吨工业硅将消耗0.6-0.13吨电极。
实际生产中对电极要求比电阻低、熔点高、膨胀系数小、机械度好、杂质少生产材料
