一、产业链一览:上游卡位资源,中游扩产降本,下游注重研发
上游工业硅:核心竞争力来自成本控制,下游需求将持续旺盛
中国工业硅行业快速发展,规模位居全球第一。硅是一种常见非金属元素,呈灰色, 有金属色泽,性硬且脆,其含量约占地壳质量的 26.4%,自然界中的硅一般以二氧化硅、 硅酸盐等化合物形式存在,这些化合物经过化学还原之后可得工业硅。工业硅位于硅基新 材料产业链的顶端,是光伏、有机硅、合金等下游产业的核心原料。
中国工业硅规模雄踞世界首位,根据百川盈孚的数据,2020 年中国已经承接了大部 分的发达国家产能,工业硅总产量达到 222 万吨,占全球总产量的 67%。世界主要工业硅 生产地还包括巴西、美国、欧洲等,但其生产规模均远逊于中国。
产能产量增速大幅放缓,未来产能将出现小幅负增长。受益于中国经济的腾飞,我国 工业硅行业快速发展,产能和产量稳步提升,2016 年到 2020 年产能及产量的年均复合增 速分别达到 0.72%/2.40%,相对于 2012 年到 2016 年产能及产量的年均复合增速 6.3%/16.8%有明显下降,未来,我们认为新增产能从审批(包括电厂的审批)和动能的角 度来看并不强,产能扩张有限。
生产高能耗,产地目前主要分布于中国西北、西南地区。我国现阶段的工业硅生产主 要采用碳热法,即用硅石、碳质还原剂在矿热炉内进行冶炼,该工艺电能消耗量巨大,一 般为 12,000 kW·h/t 以上。因此工业硅生产属于高能耗产业,电力费用占成本比例接近 40%。由于我国西北和西南地区火电和水电资源丰富、发电成本较低,因此工业硅生产主 要集中在这两地,2016 年新疆和云南的工业硅产量分别达到 70 万吨/48 万吨,占比全国 分别达到 33%/23%。
政策收紧规模扩展受限,卡位成本、产能优势成工业硅生产核心竞争力。作为工业硅 生产的大省,新疆、云南陆续出台政策限制工业硅产能新增,未来工业硅产能将主要以产 能替换为主,同时由于工业硅生产成本中发电成本占比较高,自备燃煤电站目前在全国范 围内已基本停止审批,因此未来新增工业硅产能将受到产能+成本两方面的卡位限制。
新疆:截止 2021 年 3 月,新疆有效产能已达 166 万吨,同时目前已经有至少 60 万吨工业硅产能处于已审批但未落地的状态,此外疆内产能置换项目必须在两个基地(准东经济 技术开发区、吐鲁番市鄯善工业园区)内进行等量或减量置换。因此我们认为新 疆未来将以产能置换为主。
云南:2017 年 12 月,云南省人民政府出台《关于推动水电硅材加工一体化产业 发展的实施意见》,提出到 2020 年,工业硅总产能控制在 130 万吨以内,前 5 户企业产能产量提高到 50%以上,实现产值 120 亿元,新(改、扩)建工业硅 项目,一律实施产能减量置换。截止 2021 年 3 月,云南有 效产能已达 112 万吨。同时云南省要求利用工业硅产业基础,发展硅光伏、硅电 子、硅化工、碳化硅产业链,因此我们认为云南未来工业硅将以产能置换、发展 下游产业为主。
工业硅方面,未来在西北、云南地区布局工业硅生产的企业将长期具备成本优势,同 时由于环保政策趋严,随着小产能的进一步淘汰,未来具备规模生产的企业将拥有长期卡 位趋势。
中游有机硅产品:核心竞争力来自规模化生产,龙头企业强者恒强
有机硅是工业硅下游最大的消费领域。有机硅化合物是指含有硅碳键的化合物,且至 少有一个有机基团通过硅碳键结合到硅原子上。有机硅产业链是工业硅下游最大的消费领 域,且未来需求将持续保持高增长。
成本分析:原材料成本占比超 70%,过去成本变动主要来自原料波动。若以中间体 DMC 为单位进行成本计算,每吨 DMC 约消耗 0.58 吨金属硅,1.29 吨甲醇以及 22 吨中 压蒸汽。与工业硅相比,有机硅的生产是一个显著的来料加工过程,原料占比较大(其中, 工业硅占比超过 60%),超过 70%;近年来有机硅成本的变动主要是原料推动的,虽然近 年来有机硅生产的人工成本同比有较大幅上涨,但仍仅占所有总成本的 2~3%。
综合化、规模化、循环化生产,将是行业大势所趋。除原材料成本外,我们认为随着 产能规模不断提升,燃料动力、直接人工、其他成本都将处于不变或下降阶段,因此我们 认为具备规模化生产、具备循环经济的有机硅单体/中间体生产企业将会具备成本优势,从 结果来看,近期国内主流有机硅企业均正在扩产或已有扩产计划,同时就相关产业进行了 一系列配套产业,也印证了相关观点。
中间体自用率持续提升,陆续布局下游产品。国内单体厂中间体平均自用比例为 64%。其中,湖北兴发自用比例最高,86.1%;内蒙古恒业成 79.2%;合盛硅业 76.7%。相比于 外购,自有原料的厂商平均能降低 20%-25%的原料成本,中间体自产同时往下游延伸将 是未来行业内的普遍趋势。
单体生成工艺上,国内平均水平同国际领先水平仍有一定的距离,而国内领先水平已 有逐步追赶持平的趋势。
下游有机硅产品:核心竞争力来自产品多领域多区域拓展,千亿市场蓄势待发
有机硅行业产业链主要为“有机硅原料——有机硅单体——有机硅中间体——有机硅 产品”。有机硅原料为工业硅粉,其在工业中是通过在电弧炉中用焦炭还原石英来制备。有机硅单体的生产目前主要采用直接法合成甲基氯硅烷工艺技术,即硅单质和氯甲烷气体在铜催化剂存在下,经气固相流化反应可生产甲基氯硅烷混合单体。该方法工艺简单、原 料易得、不使用溶剂、易于实现连续化生产,是有机硅单体合成最成功,也是唯一实现工 业化的生产方式。经合成得到的混合甲基单体通过精镏分离、水解、裂解等过程生成有机 硅基础聚合物,再进步加工生产各种有机硅产品。
结构特殊,性能独特。有机硅材料在它的组成中既有无机硅氧烷链,其侧链中又含有 有机基团,是一种典型的半无机髙分子。这种结构特点使它成为一种特殊的高分子材料, 并具有其它材料所不能同时具备的耐高温、阻燃、电气绝缘、耐辐射和生理惰性等一系列 优良性能。自 1943 年道康宁公司在美国建成世界第一个有机硅工厂以来,有机硅材料工 业已经历经近 70 年的发展历程,由于它具有一系列的优异性能,迄今已发展成为技术密 集、在国民经济占有重要地位的新型精细化工体系,是合成材料中最能适应时代要求、发 展最快的品种之一。
下游产品众多,性能差异大。有机硅主要下游产品主要可分为硅橡胶,硅油,硅树脂、 功能性硅烷等,其中硅橡胶占比最大,达到 66.9%,但其特殊的性质作为材料助剂,应用 领域众多。
有机硅性能优越,应用领域十分广泛。有机硅良好的物化性质使其能够应用于密封、 粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等;广泛应用 于航空航天、电子电气、化工纺织、食品医疗、日化、建筑等行业,具体应用领域方面, 髙性能硅油用于地下铁道变压器可防止爆炸;有机硅橡胶可以用于髙层建筑幕墙玻璃和室 内电线电缆铜洞口达到密封和防火的目的;整理剂(包括硅油)可用于纺织品和羊毛衫改 善外观、手感;含氢硅油可用于化妆品与日用化工提髙产品的性能和品级等。
二、单体/中间体供应:增量产能以中国为主,行业高度集中
存量:国内供给占比超 50%,CR10 占比超 90%
全球:供应稳步提升,单体供应过去 10 年 CAGR 5.73%。单体产能方面,全球产能从 2010 年的 430 万吨上升至 2019 年的 560 万吨,年复合增长率 2.98%;产量方面,全球产量的增长趋势基本与产能增长保持一致,由 2010 年的 310 万吨增长至 2019 年的 512 万吨,年复合增长率 5.73%。中间体方面,2019 年 全球聚硅氧烷产能为 255.5 万吨/年,产量约 213.2 万吨,同比增加 4.7%。
海外:过去 10 年产能下降 50 万吨,无新增扩产。过去 10 年海外(除 中国之外)产能从约 280 万吨降低至 230 万吨附近,包括陶氏(原道康宁)产能 84 万吨、 迈图 45 万吨、瓦克 44 万吨、信越 35 万吨、蓝星(法国)20 万吨以及 KCC11 万吨,装 置分布在美国、德国、英国、法国、日本、韩国、泰国等地。
国内:有机硅单体及中间体供应占比超 50%,全球供给第一大国地位持续企稳。分国 家看,中国的有机硅单体及中间体供应占比达 58.57%,其中单体 328 万吨、中间体 164 万吨,是全球有机硅单体及中间体供给第一大国;美国供给占比 10.36%,位居第二,其 中单体 58 万吨,中间体 25 万吨,远低于国内供给量。从目前国内的计划来看,未来有百 万吨左右的新增产能计划,但我们认为相关企业也会根据产业周期适当调整。
产能高度集中,CR10 占总产能的 90%以上。我国现有有机硅单体产能 309 万吨,其 中超过 90%分布在头部的 10 家企业,市场集中度高,议价能力强。国家《产业结构调整 指导目录(2013 修正)》中规定新建初始规模小于 20 万吨/年、单套规模小于 10 万吨/年 的有机硅单体生产装置属于“限制类”,且有机硅被归结为限制类产能,外加中小企业环 评成本较高,因此有机硅新产能投放较难,我们预计行业集中度提升的逻辑未来将进一步 加强。
增量:未来 5 年头部企业产能翻倍
单体:产能产量大幅攀升,开工率水平维持高位。国内供给方面,单体产能及产量持 续上升,单体产能由 2009 年 98 万吨上升至 2019 年 328 万吨,年复合增长率 12.84%;单体产量由 2009 年 56 万吨上升至 2019 年 240 万吨,年复合增长率 15.67%,工厂开工 率维持在较高水平,近十年均高于 60%。从分布区域来看,有机硅单体产能主要分布在我 国华东、华北地区。其中,华东地区产能占比最高,为 64%;其次是华北地区,18%,二 者合计产能占比超 80%。
中间体:开工率逐渐提升,出口任意。国内聚硅氧烷的产量及开工率近年来逐步攀升,其中国内产量从 2014 年 71.44 万吨上升至 2019 年 120.28 万吨,开工率由 2014 年 57.36% 上升至 83.53%,上升幅度较大。作为下游产品,聚硅氧烷产量的提升也意味着原材料有 机硅的同步上升。
出口近 3 年快速增长,国内产品逐步走向全球市场。过去 10 年,我国聚硅氧烷产品 逐渐从进口为主转向出口为主。进口方面,2013 年以后,我国每年进口聚硅氧烷主要再 13 万吨左右,主要以高端产品为主,出口方面,过去 10 年我国出口聚硅氧烷产品逐年增 长,2010~2019 年 CAGR 为 17.83%,2019 年受贸易战影响我国聚硅氧烷进口量首次出 现下滑。预计未来随着国内产品品质提升,进口数量将会持续下降,出口数量将继续快速 攀升。
新增产能:未来 3 年产能扩张迎来高峰期,未来 5 年 CAGR 13.17%。考虑到目前尚 有 231 万吨在建+规划产能,我们预计 2020-2022 年为产能扩张高峰期,特别是 2021-2022 年将是国内有机硅行业消化新增产能阶段,2023-2024 年产能增速放缓。
新增产能分布:主要来自中国。目前我国有百万吨新增计划,集中在头部企业。头部企业成本规模优势明显。一方面,增加公司核心原料中间体的供应量,提升成本优势。另 一方面,进一步巩固和提升公司单体在市场上的占有率及行业地位。虽然国内有较多的新 增产能计划,但我们认为各企业会根据市场供需因素进行全面的考虑和规划,在目前相对 周期低点的情况下新增产能集中在一年内投放的概率比较低。
进口依存度:低端产品基本完成进口替代,但高温胶、硅油是进口比例依然较高。国 内对有机硅产品的进口依存度逐年下降,从 2014 年 15.35%持续下降至 2019 年 12.43%;进口产品中,生胶&高温胶的进口占比最大,为 34.28%,其次是硅油&乳液,进口占比 31.44%,二者皆属于高端产品,仍较为依赖进口。
我们预计随着国内企业研发及生产能力的进一步加强,部分高端产品国产有望取代进 口,进口依存度会持续下降。
三、下游需求:国内市场 5 年翻倍,海外新兴市场锦上添花
国内人均消费不足发达国家的 50%,消费升级催生行业爆发式增长
国内市场:过去 5 年有机硅需求持续加速,未来下游将持续增长。过去 5 年国内有机 硅单体需求进一步得到支撑,2016~2019 年增速分别为 1.26%/10.25%/9.88%/17.73%, 我们预计有机硅下游应用场景的增长以及各个场景需求量的进一步提升,未来 5 年有机硅 下游增速将保持 10%以上增长。
人均消费:我国中间体人均消费量快速提升,仍低于全球人均消费量。中国有机硅中 间体人均消费量目前仍低于 1.0kg/人,而具有成熟有机硅中间体市场的发达国家人均消费 量约 1.0-2.0kg/人,相比之下国内有机硅中间体人均消费量仍有较大的上升空间。凭借中 国庞大的人口基数,随着我国生活水平的提升,未来国内有机硅中间体人均消费量的上升 将会打开庞大的市场空间。国内目前中间体消费结构以硅橡胶为主,占比 66%(生胶:107胶:液态胶=29%:34%:3%),硅油占比 29%。
政策导向或开辟新的增长点,新兴市场拉动外需
国际市场:东南亚国家经历高速发展期,有机硅需求大幅提升。近年来国际形势瞬息 万变,以印度为代表的东南亚国家正经历高速发展时期,对于基建、电子电器、能源等的 需求日益提升,同时也拉动对行业上游有机硅产品的需求量。我国初级形状聚硅氧烷出口 国占比中,东南亚国家占比从 2017 年 16.74%上升至 2019 年 23.66%,且该上升趋势仍 将持续。
房地产投资方面,继续保持较快速度增长。全国房地产开发投资 132194 亿元,同比 增长 9.9%。房地产市场自 2015 年开启一波牛市,2018 年下半年结束,但由于惯性的因 素,房地产投资增速仍保持较快增长;从基建投资看,基础设施投资(不含电力、热力、 燃气及水生产和供应业)同比增长 3.8%,增速保持正增长,但从趋势来看继续处于下降 通道,并未出现明显的回升。
传统应用领域将由政策主导。房地产投资增速继续处于下降通道,以基建及传统制造 业为主的消费结构加快调整,有机硅传统应用领域未来用量难有较大突破,但装配式建筑 的扩张将会为相关需求带来新的增长点。
新材料向高端应用领域渗透。随着后期研发力度的提升及国家新能源、5G 等的快速 发展,有机硅材料将进一步向节能环保、生物医学、轨道交通、智能装备、医疗护理等高 端应用领域拓展和渗透,不断开辟新的需求增长点。
新兴国家需求潜力增长迅速。未来有机硅出口重心将向人口基数大、人均有机硅消费 量低的印度等新兴市场靠拢。
(报告出品方/作者:中信证券,袁健聪、王喆、柯迈)
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