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2022年10月02日

创新丨国内多晶硅正从光伏迈向电子级

国内多晶硅正从光伏迈向电子级

6万吨n型直拉单晶用硅料产能将于明年全面释放

赵汀

多晶硅,作为光伏与半导体行业的基础命脉,其自身品质与成本状况极大程度地决定了行业的发展水平。随着光伏技术的不断提升,平价上节点日益临近,也对上游材料提出拷问。加快硅材料升级换代,从能效和成本两方面向下游传导积极信号,在时下不仅为光伏突破关键节点添砖加瓦,更为半导体早日实现自主化、产业化打下坚实基础。

江苏鑫华半导体精馏塔和物料储罐

11月8日,由中国电子信息产业发展研究院和国际半导体产业协会(semi)联合主办的半导体硅材料论坛上,semi产业研究与咨询总监冯莉表示,国内多晶硅正由光伏迈向电子级,中国企业要牢牢抓住产业的黄金发展期,打赢提质提速攻坚战。与此同时,全球同业单体规模最大、建设速度最快、投资成本最低的高纯多晶硅项目协鑫新疆基地在试运营1个月后,首批出炉产品国标一级品比例达到97%以上。12年磨砺,保利协鑫——艘硅料巨轮在齐备了各项软硬实力后,马力全开驶向更远端的蓝海区域。

高纯硅料需求持续提升

多晶硅生产,对于中国制造而言并不陌生,如今在技术积累与质量管控上中国企业已凝炼出自己的“秘方”。

冯莉表示,中国多晶硅产量虽居全球第一,并且份额稳步提升,但主要为太阳能级多晶硅。有数据显示,中国多晶硅产量占全球总量的56%。

做大,还要做强。巨大体量下如何确保其持久的竞争力,升级替代的发展思维深深影响着这个传统化工行业。据中国光伏行业协会发表的观点显示,我国光伏制造业已进入高效低价时代,perc等一系列高效电池技术的广泛应用均会拉动上游调理夹紧速度旋钮硅片与高纯多晶硅料需求的快速增长。光伏用多晶硅料提纯的时不我待。

另一细分市场处于金字塔的最上方,电子级多晶硅的大规模生产制造对于构建我国自主的半导体产业架构战略意义重大。电子级多晶硅,单从字面断义就可以了解其较光伏级对纯度的极致要求。太阳能行业需求 的多晶硅需要7~8个9的纯度,半导体要达到11~12个9的纯度水平,基本上提高2~3个数量级。

自2012~2017年,全球电子级多晶硅需求从2万余吨稳步提升,2017年全球电子级多晶硅需求量约3.2万吨,同比增长7%。来自美国、德国和日本等少数供应商提供的产品占据了全球电子级多晶硅90%的市场份额。

两大细分市场的良性增长呼唤着高纯多晶硅产能的快速形成。立足于保利协鑫能源控股有限公司(简称“保利协鑫”)旗下江苏中能硅业科技发展有限公司十余年技术和工艺积累,在电子级多晶硅领域,由国家集成电路产业投资基金(大基金)联手保利协鑫投资20亿元的鑫华半导体,打造了国内首条5000吨集成电路专用电子级多晶硅生产线,5月,其生产的纯度硅料小批量出口韩国,并已向国内部分晶圆加工厂批量供货。

这标志着鑫华半导体集成电路用硅料已经达到国际一流质量标准,也是我国多晶硅制造企业首次向国际市场出口集成电路用高纯度硅料。

在全面导入电子级多晶硅生产工艺后,保利协鑫新疆多晶硅基地历时8个月建成投产,目前实现了年产5万吨高纯多晶硅的生产能力,官方表示2019年年中扩大到6万吨。随着试运营的结束,全部产能将陆续释放,依据市场情况,适时扩大规模至并可导出EXCEL文件10万吨。

保利协鑫高级副总裁、多晶硅料事业部总裁蒋文武说,新疆基地多晶硅品质对标国际一流标准,产品可以满足n型区熔料要求,百分百满足连续直拉单晶的用料需求。

保利协鑫副总裁吕锦标说:“新疆基地的布局来自于保利协鑫对于推动光伏与半导体材料进步的行业与使命。在光伏制造端上游,未来高品质多晶硅需求量会明显增加,与普通多晶硅价差将进一步拉大。未来,国产高品质多晶硅将完成进口替代。”

产业协同全维布局

身处协鑫新疆基地,错落有致的厂房布局、整齐划一的管道铺设、宽敞洁净的无人化车间、充满异域风情的配套设施等等场景,无江苏鑫华半导体精馏塔和物料储罐。

处不打破了人们对多晶硅厂区的原有印象。

深入基地内部技术装备亮点纷呈,4.1米高的大型节能还原炉,3.2米的多晶硅棒长度,超出业内平均水平40%;迄今为止国内单炉产量最高,达到11吨,超出业内平均水平60%;采用算法、耦合技术,实现物理法除杂的精馏塔,配以特殊材料、顶级工艺建造,分离精度高,n型直拉单晶及更高等级产品需求轻松把控;国际领先、具有自主知识产权的gcl法多晶硅超大规模清洁生产技术,实现无渣、无水、无气排放,物料全回收利用,实现多晶硅生产的闭路循环、零排放。

蒋文武介绍说:“新疆多晶硅基地的建立,不是简单的地理意义上的空间拓展,而是保利协鑫打造转型升级‘全维’战略的集中体现。依托协鑫参与国家‘02专项’半导体材料技术的背景优势,以及参与江苏、徐州‘产业援疆’实践所形成的‘煤、电、硅、、云’一体化优势,有望在稳定运营之后,实现运营成本最低、综合效益最好、产品品质最高、低碳环保效益最优且完全达到零排放。”新疆多晶硅基地从初始设计,到中间建造,再到后期运营管理秉承对标国际一流企业,发挥自身优势大胆应用自主创新工艺,全面采用智能、人本、本地化管理手段。通过 智能制造的大范围推广,6万吨产能仅需要800多名员工,是业内平均水平的50%以下,而万吨产能投资不到10亿元,仅为业内平均水平的60%。

投资人参观投产中的新疆协鑫6万吨多晶硅还原车间

综合上述因素,再叠加新疆准东地区0.24元/千瓦时的低电价,新疆协鑫达产后,预计高纯多晶硅生产成本达到4万/吨以下。

这在高纯多晶硅料主要依赖进口的时局下,为中国供应商参与竞争博得一席之地。可以预见的是随着新疆随着交叉感染带来的风险不断增加和法规监管的逐渐加强基地规模的不断扩大,其成本优势将更加凸显。

据了解,保利协鑫新疆多晶硅基地投产后,加上位于徐州的中能硅业基地6万吨产能,2019年保利协鑫将拥有“6万吨+6万吨”双基地,总计12万吨高品质多晶硅产能。与此同时,徐州基地已经完成自备电厂低电价全覆盖,通过十几年的成熟稳定运行和技术积累,在顶尖多晶硅工艺团队的持续攻关下,徐州基地的能耗物耗已经达到国内最低,而且通过一系列的系统降本举措,徐州基地的多晶硅成本仍在持续下降,品质逐步提升,8成产能可以满足单晶用料需求。“双基地”格局推动保利协鑫具有领先的成本及品质优势,保利协鑫也将借此进一步稳固全球多晶硅龙头地位。

全力构建“大配电”生态圈

——访东方电子股份有限公司总经理林培明

中国电力 于海江

出席“国芯”品牌发布会暨芯片应用创新研讨会并做 《配电自动化装备的国产化芯片》主题演讲;为港珠澳大桥提供高品质系统解决方案;联合参评的“主配用智能协同调度关键技术研究与应用虽然它是聚合物的弹性”项目通过鉴定;首个国家重点研发计划“工业园区多元用户互动的配用电系统关键技术研究与示范项目”通过中期检查;被认定为“国家知识产权示范企业”……一年来,东方电子股份有限公司(简称“东方电子”)总经理林培明马不停蹄,在东方电子成立60周年之际,林培明接受了中国电力报专访。

中国电力报:东方电子为港珠澳大桥贡献了哪些产品和解决方案?

林培明:港珠澳超大型跨海大桥举世瞩目。在大桥建设过程中,作为南方电公司的优质供应商,东方电子精确识别客户需求,与南方电公司通力合作,创新研发,力克技术难题,克服了海岛气候环境,在港珠澳大桥珠海端口岸人工岛上投运了15台360千瓦公交专用充电桩、6台180千瓦公交公共两用充电桩、60台60千瓦公共充电桩,搭建起充电管理平台,充分考虑到了港珠澳三地充电标准,满足了不同充电标准车辆的快速充电需求。同时,东方电子还为大桥人工岛充电站提供 了电能量采集终端,东方电子用自己高规格、高标准、高品质的产品和系统解决方案为大桥的绿色运营和电力保障贡献了东方力量。

近年来,东方电子全面由以电为主向以能源为主推进战略转型,加快能源互联、新能源、电+充电桩、微等综合能源管理领域的拓展,推动产品线、行业线和地域线持续突破。此次港珠澳大桥项目是东方电子近年来精确创新、持续进步的成果,也体现了国家电公司、南方电公司等重要客户对东方电子产品和服务的充分认可与信任。

中国电力报:东方电子提出由以电为主向以能源为主推进战略转型,近年来做了哪些工作?

林培明:今年3月26日,东方电子联合参评的 “主配用智能协同调度关键技术研究与应用”项目通过鉴定,整体达到国际领先水平。该项目是对东方电子在广东电多年的成果进行提炼构成,项目的实施获得授权发明专利41项、实用新型专利5项、计算机软件著作权18项,发表论文34篇。此次鉴定通过,是对东方电子近年来在广东电实施的技术路线的肯定,展示了有“东方特色”的成套的智能调度解决方案,为今后市场推广明确了方向。

今年8月,东方电子参与的首个国家重点研发计划 “工业园区多元用户互动的配用电系统关键技术研究与示范项目”顺利通过由工业和信息化部组织的项目中期检查。东方电子项目组完成万宝空调、万力轮胎和园区三套实时运行简化系统的现场安装调试,同时现场完成两家企业和一个园区三套验证测试系统的搭建,对项目中期检查工作的圆满完成起到了关键作用,得到客户与专家的高度评价。

中国电力报:东方电子未来是否计划在芯片方向有所突破?

林培明:当前,我国正在从“制造大国”向“制造强国”转型,芯片产业已经成为国民经济和社会发展战略性、基础性、先导性产业,关系国家核心竞争力和国家安全,加快芯片产业发展,实现电芯片安全、自主、可控,是保障电安全的根本要求,国家电公司肩负起工业控制领域芯片国产化的重要使命,坚定不移把芯片作为一个重点产业做强做优做大,全面推进 “国芯”在电中的规模化应用,同时面向其他工业控制领域和全球化市场,提供 “国芯”为核心的解决方案。

东方电子在8月9日召开的以 “国芯、芯未来”为主题的“国芯”品牌发布会暨芯片应用创新研讨会上代表配电自动化厂商做了 《配电自动化装备的国产化芯片》主题演讲,介绍了东方电子在配电自动化领域的发展历程和取得成绩,交流了东方电子配电终端与 “国芯”的合作历程,阐述了芯片国产化的重要意义。东方电子也将积极和基金合作,引入世界上先进的芯片技术,不断寻找国产芯片的薄弱环节,探索寻找芯片业务最好的突破口。

中国电力报:您如何看待“大配电”的概念?

林培明:东方电子已建成“一次成套设备+变压器+配电产品线 (二次)+配主站”为主体的大配电生态圈,是国内为数不多的具有完善的配用电产业链的企业。

今年6月15日,东方电子研发的新一代配电主站再次通过了国家电公司的入检测,并以极少的偏差取得了国组织配电主站检测以来所有参测主站的最好成绩。最近几年,国家电公司狠抓产品质量,加大了对供应商的资质认证,未通过测试的厂商将退出市场,检测证书实质上成了企业的生命证书。

2016年,东方电子紧紧抓住配电主 站市场的新机遇,统筹规划,缜密布局,以市场为导向,以技术为核心,顺利通过了国组织的第一次集中检测,成为了国家电公司七大配电主站供应商之一,并取得了国家电公司配电主站两个批次的中标业绩,开创了配电主站市场的新局面。伴随着“云大物移智”的落地,今年伊始,东方电子将配电主站系统测试作为部门年度重点工作,经过不懈努力,全部功能终于通过了测试,再次获得了国家电公司的入资质。

经过20多年对技术和产品的执着追求,东方电子取得了配电终端国集招连续三年第一、地级调度国南排名第二的好成绩。尤其是配电终端,2014~2016年,配电国集招中标厂家共计23家,竞争非常激烈,三年连续中标的厂家只有5家,我们是其中之一,并且总额排名第一。

今年,东方电子自主研发的新型数字式一二次融合柱上断路器成功通过了中国电科院配电所专项委托测试,成为国内首家取得数字式一二次融合柱上断路器成套检测报告的厂家。同时也是国内首套在带负载情况下通过中国电科院该项测试的一二次融合产品解决方案。在电机械手表子传感器、数字化传输方面应用了两项发明专利和两项实用新型专利技术,具有完全自主的知识产权,多项指标处于国内领先地位,在高精度零序电流测量方面打破了国外技术垄断。

近年来,东方电子以全部十大类、五十余项内容全部满分的优异成绩,取得了在国家电公司一二次融合中“sf6绝缘金属封闭开关设备、站所终端”的测试报告,加上2017年已经获取并取得中标业绩的“户外真空负荷开关、馈线终端”资质,东方电子已经具备了国一二次融合其中两个大类产品的投标资格,为东方电子深耕电、扩大业务规模奠定了基础。

用户需求将向多功能产品转变

——访北京英博电气股份有限公司电能质量事业部总经理魏岱学

邓恢平

中国电力报:近年来我国电能质量治理市场发展情况如何?

魏岱学:随着电力电子技术及其控制产品的广泛应用,新型的电力电子设备对电能质量的要求也越来越高,电能质量治理已成为电企业和用户共同关心的重点问题。例如新兴的半导体行业,就对无功补偿、谐波滤除以及电压暂降要求极高。

此外,居民小区、数据通信、汽车制造、轨道交通以及传统石油化工行业对电能质量要求的不断提高,用户对电能质量产品的需求也有了进一步的提升。

目前电能质量治理产品发展方向趋于产品傻瓜化、大容量化,这些产品集成度相对较高,附带功能也非常丰富。因此,该类产品操作复杂、对专业性要求较高就成为了电能质量治理亟待解决的行业痛点之一。

如今产品不断更新迭代,用户需求也将发生转变,他们不需要仅能治理一般电能质量问题的产品,还需要这些产品能够实现对电能质量进行数据监测、能效管理以及运维服务等其他功能。

中国电力报:电能质量治理企业目前面临哪些机遇和挑战?

魏岱学:电能质量领域是一块大蛋糕,不断有企业进入该领域想要分一杯羹,市场竞争十分激烈。

近年来各企业研发制造水平快速提升,但只有少数企业真正接近了国际先进水平。随着市场竞争的加剧,对产品质量及产品价格的要求逐年提高,但生产以及原材料的成本却呈现了增长趋势。

如何在保证产品品质的前提下,降低运营成本,提高市场竞争力,这就是企业当前面临的挑战,同时也是机遇,能够坚持到最后的就是笑到最后的,在这个过程中,电能质量治理企业应当提升企业在专业服务方面的能力,实现服务功能的专业化转型和升级,找到新的增长点。

近年来,企业逐步认识到电能质量的重要性,越来越重视对于电能质量的治理,除了对传统的无功补偿和谐波治理的需求外,高端制造业以及自动化程度高的企业对电压暂降治理的需求也是迫在眉睫。

中国电力报:北京英博电气股份有限公司(简称“英博电气”)在电能质量治理方面有哪些优异解决方案和先进经验?

魏岱学:目前我国存在的电能质量主要问题有三相不平衡、谐波治理、无功补偿、电压暂降及低电压问题;这颜料填料些问题分布于电、轨道交通、数据通信、汽车制造、市政基建、石油化工、精密制造等行业。

英博电气可针对各行业提供全面的电能质量解决方案,是最早提出svg+svc混合型治理方案的厂家。英博电气历经十多年间的发展,产品广泛应用于国家电、轨道交通、数据通信、汽车制造、

市政基建、石油化工、精密制造等诸多行业,凭借多年项目经验,可针对不同行业客户的不同需求,根据多种应用工况,持续优化产品性能与品质;

中国电力报:英博电气在储能领域是否有相应规划?

魏岱学:储能业务符合未来新能源发展的需求,储能系统中采用的储能变流器是电力电子技术的一种,对真正拥有电力电子技术的电能质量治理企业来说,在现有平台开发储能变流器不是很难的事情。

英博电气认为储能市场目前主要在国家电、新能源以及微电中有较多的应用,但距离大规模的市场应用还有一段距离,主要受储能技术的成熟度以及成本的限制。

英博电气不断在新能源领域与电力电子行业谋篇布局,已构建电力电子、电能质量、储能器件、新能源4大业务板块,如今已经具备成熟的储能系统解决方案,并具有多个储能应用案例。

打造变压器综合解决方案服务商

mr着力研发变压器监测与服务,为客户提供定制化方案

中国电力 秦虹

“一直以来,中国都是mr的重要战略市场。应对行业新趋势,mr将应运革新,不断优化自身业务模式和结构,致力于成为中国电力行业首选的一站式方案提供商,助力中国电朝着更智能、更可靠、更经济和更环保的方向发展。我们将借助今天的活动机会,向大家全面展示mr不是一家纯粹的分接开关供应商,而是一个有能力为客户提供变压器多个方面解决方案的可靠伙伴。”mr中国总经理石德(thorstenstohr)在近日举办的苏州mrcademy技术交流会上表示。

近年来,mr针对变压器行业用户需求,不断推出新的产品和服务,如mr有载分接开关的技术创新、etos嵌入式变压器操作系统和ism集成智能模块解决方案、变压器改造及现代化解决方案和干燥湿度管理系统等。

变压器服务市场增长迅速

“从mr角度看,中国变压器市场的情况分为两方面,一方面,中国需要能够满足电力基础设施建设应用的变压器产品;另一方面,目前变压器市场趋向饱和,中国变压器厂商生产用于出口的变压器产品量逐步增长。此外,中国变压器企业也在加积极加入国际舞台,将中国的变压器产品以及技术出口国外市场。目前中国变压器出口覆盖全球各个电压等级项目,中国‘一带一路’建议,驱动了变压器企业走出去。国际市场的蓬勃发展也促成了国内变压器企业订单量的增长。mr配合变压器领域的合作伙伴走出去,也同样实现了mr业务的增长。”石德表示。

虽然中国国内市场增长量趋于稳定,但是仍然有新的机遇出现。石德指出,变压器监测与服务市场增长迅速,呈现出两位数的增长。全球范围内看,变压器监测与服务市场业务已经占到mr集团业务 量的10%。

“mr会为客户提供一些变压器监测服务,包括通过传感器把变压器数据进行收集,对它进行分析,并且给客户提供解决方案。目前,我们看到这一市场需求在不断增强。mr的监测服务通过监测变电站机组中变压器健康状况,对变压器进行分组,区分出良好的状态与亚健康状况的变压器。”石德说。

为变压器企业量身定制解决方案

“无论变压器生产厂商和零部件厂商是否相同,我们都可以为变压器群组量身定制监测方案,收集不同变压器运行数据。”mr亚太及中国区销售总监konradroider说。mr此次会议首次在中国区亮相的etos嵌入式变压器操作系统,通过模块化设计,可个性化扩展。

该系统可对变压器、套管进行监测,进行溶解气体分析、oltc的监测、冷却系统监测与控制、自动电压调整等。

mr亚太及中国区销售总监konradroider举例说,在冰岛雷克雅未克的一个变电站,变压器寿命在30到50年,增加了系统运行的故障风险,etos—模块化解决方案实现了变压器监测,dga监测等,高效即插即用解决方案,用一块面板就可以使数据一目了然。在德国一电厂项目上,该检测系统完成了在5台机器变压器、3台电变压器和2台供电变压器运行的情况下,通过两个独立的scada系统对部分系统的监控。

此外,还可以通过对有载分接开关的更换与升级等,延长变压器的使用寿命,减少整个变压器生命周期的使用成本。

“未来我们希望把产品拓展并覆盖整个变压器寿命周期,成为客户一站式的服务解决方案供应商。”石德给出了mr公司发展预期。

平高集团4项高新技术成果通过鉴定

中国电力讯 通讯员 杨红亚 报道 11月27日,从平高集团获悉,该集团“特高压直流工程用800千伏直流旁路开关关键技术研究”、“系统提升容量用中性母线隔离开关关键技术研究”、“基于耦合负压回路±160千伏高压直流断路器”、“新型磁力机构的126千伏真空智能断路器关键技术研究”4项科技成果于近日通过中国电工技术学会鉴定。

鉴定委员会专家认真听取了平高集团4项成果的项目汇报,仔细审查了工作报告、技术报告等相关鉴定材料,对成果技术内容进行了严谨质询,并结合相关工程建设的具体技术需求,逐一总结提炼成果创新点,从电气设计、结构设计和工程应用等方面。对成果的先进性、创新性和应用性给予了充分肯定,认为平高集团的4项科技成果,填补了我国在特高压直流开关领域的多项技术空白,成果创新性强、产品性能优越、推广应用前景广阔。其中“基于耦合负压回路±160千伏高压直流断路器”、“系统提升容量用中性母线隔离开关关键技术研究”、蜂窝煤机“特高压直流工程用800千伏直流旁路开关的关键技术研究”3项成果整体处于国际先进水平,“新型磁力机构的126千伏真空智能断路器关键技术研究”成果整体达到国际领先水平。

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