多晶硅是太陽(yáng)能光伏電池產(chǎn)業(yè)、半導體工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)中重要的功能性材料，也是硅材料產(chǎn)業(yè)鏈中十分重要的中間產(chǎn)品，被喻為“產(chǎn)業(yè)發(fā)展基石”。

回顧多晶硅國產(chǎn)化十年發(fā)展歷程，從被國外技術(shù)封鎖到自主創(chuàng )新填補國內空白，再到如今技術(shù)領(lǐng)先全球、競爭力顯著(zhù)，華陸公司在艱辛探索中拼搏奮進(jìn)，走出了一條多晶硅關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng )新之路，為我國光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎。

冷靜面對危機，堅守發(fā)展方向

2005年，華陸公司材料能源事業(yè)部組建多晶硅團隊開(kāi)始攻關(guān)多晶硅的技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程設計。在國內多晶硅行業(yè)蓄勢待發(fā)的這個(gè)時(shí)期，多晶硅團隊先后設計完成了以“江蘇中能一期1500噸/年多晶硅項目”為代表的多個(gè)項目。公司團隊也實(shí)現了從無(wú)到有的快速發(fā)展，開(kāi)發(fā)并掌握了華陸公司第一代冷氫化技術(shù)，在市場(chǎng)上嶄露頭角，有了一席之地。然而好景不長(cháng)，正當多晶硅團隊準備大干的時(shí)候，整個(gè)多晶硅行業(yè)卻遇到了“滅頂之災”。

“高能耗、高污染”的產(chǎn)業(yè)定性以及2008年席卷全球的金融海嘯，讓中國光伏產(chǎn)業(yè)隨即陷入絕境。更為致命地是，2011年底，西方國家聯(lián)手打壓我國光伏生產(chǎn)企業(yè)，對我國輸出光伏產(chǎn)品展開(kāi)“反傾銷(xiāo)、反補貼”調查。整個(gè)行業(yè)遭受降維打擊，某些西方國家更是加征250%的反傾銷(xiāo)關(guān)稅，企圖直接將我國的光伏出口計劃全部扼殺。面對非市場(chǎng)化的打壓，我國光伏企業(yè)幾乎全軍覆沒(méi)。

面對幾乎席卷全行業(yè)的大敗局，剛剛起步成長(cháng)的多晶硅團隊不得不思考如何生存下去。身處充分市場(chǎng)競爭的材料能源事業(yè)部，面對團隊幾十號人嚴峻的“吃飯”問(wèn)題，擺在面前的只有兩種選擇，要么“舍棄”多晶硅，尋求其他工程產(chǎn)品，保證大家碗里有飯；要么“堅守”多晶硅，過(guò)幾年苦日子，熬過(guò)寒冬。在“舍棄”和“堅守”之間，以陳維平、薛民權為代表的多晶硅團隊堅定地選擇了后者。因為在他們看來(lái)，“舍棄”，意味著(zhù)之前的努力就白費了；“堅守”，就有可能打開(kāi)另一番天地。

技術(shù)迭代創(chuàng )新，持續降低能耗

多晶硅技術(shù)團隊以“提供有競爭力的工程產(chǎn)品和高品質(zhì)的工程服務(wù)”為使命，積極探索多晶硅產(chǎn)品發(fā)展之路。面對高能耗、高污染的問(wèn)題，減少電耗、降低成本才是唯一的出路，而實(shí)現這一切的基礎在于技術(shù)。歷經(jīng)十余年持續的研究和攻關(guān)，多晶硅技術(shù)團隊成功開(kāi)發(fā)和優(yōu)化了以四氯化硅冷氫化技術(shù)為首的多項工藝技術(shù)，包括冷氫化技術(shù)、熱量耦合技術(shù)、還原熱能綜合利用技術(shù)、尾氣回收技術(shù)、渣漿回收和高沸處理技術(shù)等，成功解決了多晶硅生產(chǎn)技術(shù)中遇到的一系列難題。

從2009年起，多晶硅團隊開(kāi)始進(jìn)入多家生產(chǎn)企業(yè)，以“節能降耗、挖潛消瓶、提高效率”為目標，詳細了解各裝置的工藝技術(shù)路線(xiàn)、裝置規模和裝備水平，結合各裝置實(shí)際的運行參數和現場(chǎng)條件，系統性地進(jìn)行研究、分析和評估，對系統的物料、能量以及生產(chǎn)管理的安全性和便捷性進(jìn)行分析，尋求物料和能量的充分利用，保證裝置的穩定性，并結合當地的優(yōu)勢資源，揚長(cháng)避短，提出合理可行的改造方案，保證裝置運行的經(jīng)濟性和可靠性。在多個(gè)項目的改造過(guò)程中，結合生產(chǎn)實(shí)踐，努力提高裝置的性?xún)r(jià)比，自主開(kāi)發(fā)的冷氫化技術(shù)攻克了多晶硅生產(chǎn)中副產(chǎn)物四氯化硅有效轉化為三氯氫硅的世界性難題，在此基礎上獨創(chuàng )的大型高效冷氫化流化床反應器，其單程轉化率高達29~32%，超出國外技術(shù)30%以上，單臺年處理能力高達40萬(wàn)噸，超出國外技術(shù)50%以上，核心設備全部實(shí)現國產(chǎn)化。

十年來(lái)，在第一、二代冷氫化技術(shù)的基礎上，多晶硅團隊不斷改進(jìn)優(yōu)化，成功完成三、四、五代冷氫化技術(shù)的開(kāi)發(fā)。冷氫化裝置反應器直徑從一二代0.9米、1.6米，擴大到三代2.4米、四代3.6～4.0米和五代4.5米。每一次技術(shù)的迭代創(chuàng )新，都會(huì )帶來(lái)能耗的大幅降低。三代技術(shù)首次采用混合汽化工藝，僅使用副產(chǎn)的0.8MPa(G)蒸汽就能滿(mǎn)足熱源要求，不再配套復雜的導熱油系統。四代技術(shù)首次增加了熱能利用回收、氫氣回收技術(shù)等，能耗進(jìn)一步降低，僅為熱氫化技術(shù)的1/10。五代技術(shù)使得四氯化硅轉化率從一代20%左右提升至第五代的28%-30%，在原有轉化率的基礎上提高了40%，冷氫化技術(shù)四氯化硅轉化率已經(jīng)超過(guò)了理論轉化率的70%，為全球領(lǐng)先水平。與第一代相比，第五代技術(shù)三氯氫硅電耗從1000千瓦時(shí)/噸降至150千瓦時(shí)/噸，為目前國外冷氫化技術(shù)的三分之一左右，不到傳統熱氫化工藝的6%。同時(shí)開(kāi)發(fā)了文丘里+洗滌塔相結合的濕法除塵系統，以及旋風(fēng)+過(guò)濾器的干法除塵系統，減少了渣漿中硅粉含量，有效提高了系統運行的穩定性。

作為首次采用華陸公司五代冷氫化技術(shù)的多晶硅項目，新疆新特多晶硅技改項目將單套冷氫化裝置四氯化硅處理能力提升到了全球最大的35萬(wàn)噸/年。2022年4月建成投產(chǎn)以來(lái)，不但短期實(shí)現滿(mǎn)負荷運行，裝置投資降低10%以上，而且四氯化硅轉化率、能耗等關(guān)鍵指標均優(yōu)于國內同類(lèi)裝置，三氯氫硅電耗降至145千瓦時(shí)/噸，創(chuàng )國內最佳水平。

十年來(lái)，多晶硅團隊實(shí)現精餾裝置從零耦合到多塔耦合的升級換代，成功開(kāi)發(fā)了熱量耦合技術(shù)。精餾裝置從原有的11塔精餾，逐漸變?yōu)?塔精餾以及最新的7塔精餾流程，設備投資降低60%以上。從零耦合逐漸升級為兩塔耦合，三塔耦合和四塔耦合，蒸汽單耗從1.60噸/噸TCS降低至0.51噸/噸TCS。同時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)不斷提高，從十年前的太陽(yáng)能級一級、二級品，提升至電子級一級、二級品。

十年來(lái)，多晶硅團隊開(kāi)發(fā)出還原熱能綜合利用技術(shù)，并不斷優(yōu)化提升，使得目前國內多晶硅工藝裝置的蒸汽接近“零消耗”。根據多年的工程項目經(jīng)驗，通過(guò)優(yōu)化全廠(chǎng)換熱網(wǎng)絡(luò )和充分利用還原爐的輻射能，開(kāi)發(fā)出還原熱能綜合利用技術(shù)。在還原爐生產(chǎn)過(guò)程中，向還原爐尾氣前夾套管通循環(huán)熱水，移走輻射還原尾氣夾套管的熱量，以維持適宜的溫度。同時(shí)將移出的輻射能轉化為0.4MPa(G)、0.6MPa(G)、1.0MPa(G)的飽和蒸汽供全廠(chǎng)用熱單元使用，從而大幅降低全廠(chǎng)外供新鮮蒸汽和循環(huán)水的使用。該技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功并推廣使用，使得目前國內棒狀多晶硅工藝裝置的蒸汽接近“零消耗”，從而大幅度降低生產(chǎn)成本。

十年來(lái)，多晶硅團隊完成了尾氣回收技術(shù)的突破和升級。團隊將吸收、吸附機理與生產(chǎn)實(shí)際相結合，優(yōu)化操作參數，將甲硅烷、甲烷等雜質(zhì)有效分離，避免帶入回收氫氣和氯硅烷，回收氫氣品質(zhì)大幅度提升同時(shí)減輕精餾提純難度和負荷，從而提高多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量。團隊不斷優(yōu)化尾氣回收換熱網(wǎng)絡(luò )，將有效熱能和冷量充分利用，使得同規模蒸汽消耗下降70%，電耗下降60%。團隊大膽采用新技術(shù)，將高效過(guò)濾、換熱設備引入多晶硅行業(yè)并成功應用，采用在線(xiàn)反吹過(guò)濾器除去還原尾氣中的細硅粉；引入繞管式換熱器和全焊接板換應用于大負荷、小對數溫差場(chǎng)合。團隊對全廠(chǎng)其他含氫廢氣根據其特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)處理并回收，大幅度降低多晶硅生產(chǎn)氫氣消耗。

十年來(lái)，多晶硅團隊實(shí)現渣漿回收和高沸處理技術(shù)的從無(wú)到優(yōu)的跨越。多晶硅規模在萬(wàn)噸以下時(shí)，渣漿經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單蒸發(fā)回收后水解處理，氯硅烷回收率不足80%，高沸物全部水解處理，零回收，裝置連續運行周期不足3個(gè)月，同時(shí)產(chǎn)生大量的水解廢水。多晶硅團隊通過(guò)分析渣漿和高沸物的組成以及性質(zhì)，優(yōu)化設計方案，從減少物料堵塞等方面入手，成功開(kāi)發(fā)了渣漿回收和高沸處理技術(shù)，實(shí)現了氯硅烷回收率98%以上，高沸回收率90%以上，使得每噸產(chǎn)品原料硅耗從2.4噸降為1.05噸，降低56.25%；氯耗從3.5噸降為0.19噸，降低94.5%。

十年來(lái)，多晶硅團隊始終圍繞系統優(yōu)化提升、降低能耗、挖潛增效，主動(dòng)解決客戶(hù)的難點(diǎn)痛點(diǎn)，引領(lǐng)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。十年來(lái)，多晶硅團隊開(kāi)發(fā)、升級并完全掌握了以冷氫化技術(shù)為核心，包括熱量耦合技術(shù)、還原熱能綜合利用技術(shù)、尾氣回收技術(shù)、渣漿回收和高沸處理技術(shù)等完備的多晶硅技術(shù)體系?；仡櫴陙?lái)多晶硅技術(shù)迭代創(chuàng )新和持續降低能耗的歷程，華陸公司材料能源事業(yè)部總經(jīng)理姚又省說(shuō)：“比別人快半步，這是我們不斷創(chuàng )新、超越自我的關(guān)鍵訣竅?！?/p>

領(lǐng)軍研發(fā)設計，助推能源轉型 

經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)迭代創(chuàng )新，華陸公司多晶硅技術(shù)主要消耗指標已優(yōu)于國際先進(jìn)水平，加速了國內多晶硅生產(chǎn)水平快速提高，大大促進(jìn)了國內多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2021年，四川永祥2.5萬(wàn)噸多晶硅項目榮獲國家優(yōu)質(zhì)工程獎，該項目單體裝置為國內首套噸成本4萬(wàn)元以下的萬(wàn)噸級生產(chǎn)裝置，標志著(zhù)多晶硅低成本產(chǎn)品由千噸級到萬(wàn)噸級的規?？缭?，一舉奠定了華陸公司在國內多晶硅研發(fā)和設計的領(lǐng)軍地位。

2020年9月，我國向世界鄭重宣布：二氧化碳排放力爭于2030年前碳達峰，2060年前實(shí)現碳中和目標后，并在氣候雄心峰會(huì )上進(jìn)一步宣布國家自主貢獻，即到2030年，我國單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重達到25%左右，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。由此，光伏產(chǎn)業(yè)成為“超級風(fēng)口”之上的黃金賽道。機會(huì )只留給有準備的人。正是有了十年前的“堅守”，正是有了十年來(lái)不斷的技術(shù)迭代與創(chuàng )新，華陸公司多晶硅團隊在本輪產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期搶得了先機。

2020年，華陸公司多晶硅團隊斬獲當年國內新開(kāi)工幾乎所有多晶硅項目的設計合同，總年產(chǎn)能為20萬(wàn)噸，單個(gè)項目產(chǎn)能以5萬(wàn)噸為主，占2019年底國內總產(chǎn)能的約45%。同時(shí)承接了國內第一個(gè)多晶硅EPC總承包項目——江蘇中能硅烷法多晶硅配套冷氫化技改工程，多晶硅團隊設計業(yè)務(wù)在國內多晶硅行業(yè)的工程設計領(lǐng)域占絕對領(lǐng)先地位。

2021年，華陸公司多晶硅團隊繼續高歌猛進(jìn)，新簽多晶硅設計合同總產(chǎn)能超過(guò)100萬(wàn)噸，單個(gè)項目產(chǎn)能達到10萬(wàn)噸，總承包合同多晶硅產(chǎn)能近30萬(wàn)噸。

2022年，華陸公司多晶硅團隊已經(jīng)新簽多晶硅設計合同總產(chǎn)能達到150萬(wàn)噸，單個(gè)項目產(chǎn)能達到20萬(wàn)噸，實(shí)現了以冷氫化反應器為代表的裝備輸出。

過(guò)去十年對華陸公司多晶硅團隊而言，是極不平凡、充滿(mǎn)挑戰的十年，也是戮力同心、攻堅克難的十年，更是拼搏奮進(jìn)、收獲滿(mǎn)滿(mǎn)的十年。

2012年底，全球多晶硅產(chǎn)能約40萬(wàn)，產(chǎn)量為23.4萬(wàn)噸；國內多晶硅產(chǎn)能為19萬(wàn)噸，產(chǎn)量為7.1萬(wàn)噸；華陸公司多晶硅團隊參與設計的多晶硅產(chǎn)能不到10萬(wàn)噸，約占國內產(chǎn)能的50%，占全球產(chǎn)能的25%。到2022年底，華陸公司多晶硅技術(shù)團隊將累計完成近200萬(wàn)噸多晶硅產(chǎn)能的設計，正在設計的多晶硅產(chǎn)能超過(guò)150萬(wàn)噸，多晶硅團隊設計完成和正在設計的總產(chǎn)能是十年前的35倍；承擔設計的多晶硅項目總產(chǎn)能占全國總產(chǎn)能的95%以上，占全球多晶硅產(chǎn)能的90%以上。項目全部建成并達產(chǎn)，相當于年可裝機1200GW的太陽(yáng)能光伏電站，年發(fā)電量約1.58萬(wàn)億度，相當于14個(gè)三峽電站的發(fā)電量。按照火電測算，年可節約標準煤5.0億噸，減排二氧化碳13.7億噸。

千帆競發(fā)勇者勝，聚焦“雙碳”開(kāi)新局。大力發(fā)展可再生清潔能源是實(shí)現碳達峰、碳中和的重要途徑。面向未來(lái)，華陸公司將矢志不渝堅持技術(shù)創(chuàng )新，進(jìn)一步提高多晶硅品質(zhì)，努力降低能耗和生產(chǎn)成本，力爭使生產(chǎn)成本再降低10%，切實(shí)為推動(dòng)我國光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，打造高質(zhì)量發(fā)展“綠色引擎”貢獻央企力量。