多晶硅是太陽能光伏電池產(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(nèi)空白，再到如今技術(shù)領(lǐng)先全球、競爭力顯著，華陸公司在艱辛探索中拼搏奮進，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)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

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始攻關(guān)多晶硅的技術(shù)開發(fā)和工程設(shè)計。在國內(nèi)多晶硅行業(yè)蓄勢待發(fā)的這個時期，多晶硅團隊先后設(shè)計完成了以“江蘇中能一期1500噸/年多晶硅項目”為代表的多個項目。公司團隊也實現(xiàn)了從無到有的快速發(fā)展，開發(fā)并掌握了華陸公司第一代冷氫化技術(shù)，在市場上嶄露頭角，有了一席之地。然而好景不長，正當多晶硅團隊準備大干的時候，整個多晶硅行業(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“反傾銷、反補貼”調(diào)查。整個行業(yè)遭受降維打擊，某些西方國家更是加征250%的反傾銷關(guān)稅，企圖直接將我國的光伏出口計劃全部扼殺。面對非市場化的打壓，我國光伏企業(yè)幾乎全軍覆沒。

面對幾乎席卷全行業(yè)的大敗局，剛剛起步成長的多晶硅團隊不得不思考如何生存下去。身處充分市場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，過幾年苦日子，熬過寒冬。在“舍棄”和“堅守”之間，以陳維平、薛民權(quán)為代表的多晶硅團隊堅定地選擇了后者。因為在他們看來，“舍棄”，意味著之前的努力就白費了；“堅守”，就有可能打開另一番天地。

技術(shù)迭代創(chuàng)新，持續(xù)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、高污染的問題，減少電耗、降低成本才是唯一的出路，而實現(xiàn)這一切的基礎(chǔ)在于技術(shù)。歷經(jīng)十余年持續(xù)的研究和攻關(guān)，多晶硅技術(shù)團隊成功開發(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，多晶硅團隊開始進入多家生產(chǎn)企業(yè)，以“節(jié)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、裝置規(guī)模和裝備水平，結(jié)合各裝置實際的運行參數(shù)和現(xiàn)場條件，系統(tǒng)性地進行研究、分析和評估，對系統(tǒng)的物料、能量以及生產(chǎn)管理的安全性和便捷性進行分析，尋求物料和能量的充分利用，保證裝置的穩(wěn)定性，并結(jié)合當?shù)氐膬?yōu)勢資源，揚長避短，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。在多個項目的改造過程中，結(jié)合生產(chǎn)實踐，努力提高裝置的性價比，自主開發(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(zhuǎn)化為三氯氫硅的世界性難題，在此基礎(chǔ)上獨創(chuàng)的大型高效冷氫化流化床反應(yīng)器，其單程轉(zhuǎn)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40萬噸，超出國外技術(shù)50%以上，核心設(shè)備全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。

十年來，在第一、二代冷氫化技術(shù)的基礎(chǔ)上，多晶硅團隊不斷改進優(yōu)化，成功完成三、四、五代冷氫化技術(shù)的開發(fā)。冷氫化裝置反應(yīng)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，都會帶來能耗的大幅降低。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)蒸汽就能滿足熱源要求，不再配套復雜的導熱油系統(tǒng)。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(zhuǎn)化率從一代20%左右提升至第五代的28%-30%，在原有轉(zhuǎn)化率的基礎(chǔ)上提高了40%，冷氫化技術(shù)四氯化硅轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過了理論轉(zhuǎn)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/噸降至150千瓦時/噸，為目前國外冷氫化技術(shù)的三分之一左右，不到傳統(tǒng)熱氫化工藝的6%。同時開發(fā)了文丘里+洗滌塔相結(jié)合的濕法除塵系統(tǒng)，以及旋風+過濾器的干法除塵系統(tǒng)，減少了渣漿中硅粉含量，有效提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)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35萬噸/年。2022年4月建成投產(chǎn)以來，不但短期實現(xiàn)滿負荷運行，裝置投資降低10%以上，而且四氯化硅轉(zhuǎn)化率、能耗等關(guān)鍵指標均優(yōu)于國內(nèi)同類裝置，三氯氫硅電耗降至145千瓦時/噸，創(chuàng)國內(nèi)最佳水平。

十年來，多晶硅團隊實現(xiàn)精餾裝置從零耦合到多塔耦合的升級換代，成功開發(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(shè)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。同時產(chǎn)品品質(zhì)不斷提高，從十年前的太陽能級一級、二級品，提升至電子級一級、二級品。

十年來，多晶硅團隊開發(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(nèi)多晶硅工藝裝置的蒸汽接近“零消耗”。根據(jù)多年的工程項目經(jīng)驗，通過優(yōu)化全廠換熱網(wǎng)絡(luò)和充分利用還原爐的輻射能，開發(fā)出還原熱能綜合利用技術(shù)。在還原爐生產(chǎn)過程中，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。同時將移出的輻射能轉(zhuǎn)化為0.4MPa(G)、0.6MPa(G)、1.0MPa(G)的飽和蒸汽供全廠用熱單元使用，從而大幅降低全廠外供新鮮蒸汽和循環(huán)水的使用。該技術(shù)的開發(fā)成功并推廣使用，使得目前國內(nèi)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，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)實際相結(jié)合，優(yōu)化操作參數(shù)，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(guī)模蒸汽消耗下降70%，電耗下降60%。團隊大膽采用新技術(shù)，將高效過濾、換熱設(shè)備引入多晶硅行業(yè)并成功應(yīng)用，采用在線反吹過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(yīng)用于大負荷、小對數(shù)溫差場合。團隊對全廠其他含氫廢氣根據(jù)其特點進行分類處理并回收，大幅度降低多晶硅生產(chǎn)氫氣消耗。

十年來，多晶硅團隊實現(xiàn)渣漿回收和高沸處理技術(shù)的從無到優(yōu)的跨越。多晶硅規(guī)模在萬噸以下時，渣漿經(jīng)過簡單蒸發(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(xù)運行周期不足3個月，同時產(chǎn)生大量的水解廢水。多晶硅團隊通過分析渣漿和高沸物的組成以及性質(zhì)，優(yōu)化設(shè)計方案，從減少物料堵塞等方面入手，成功開發(fā)了渣漿回收和高沸處理技術(shù)，實現(xiàn)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，多晶硅團隊始終圍繞系統(tǒng)優(yōu)化提升、降低能耗、挖潛增效，主動解決客戶的難點痛點，引領(lǐng)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。十年來，多晶硅團隊開發(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陙矶嗑Ч杓夹g(shù)迭代創(chuàng)新和持續(xù)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：“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(shè)計，助推能源轉(zhuǎn)型 

經(jīng)過不斷的技術(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)于國際先進水平，加速了國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)水平快速提高，大大促進了國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2021年，四川永祥2.5萬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(nèi)首套噸成本4萬元以下的萬噸級生產(chǎn)裝置，標志著多晶硅低成本產(chǎn)品由千噸級到萬噸級的規(guī)?？缭?，一舉奠定了華陸公司在國內(nèi)多晶硅研發(fā)和設(shè)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年前實現(xiàn)碳中和目標后，并在氣候雄心峰會上進一步宣布國家自主貢獻，即到2030年，我國單位國內(nèi)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，風電、太陽能發(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“超級風口”之上的黃金賽道。機會只留給有準備的人。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(nèi)新開工幾乎所有多晶硅項目的設(shè)計合同，總年產(chǎn)能為20萬噸，單個項目產(chǎn)能以5萬噸為主，占2019年底國內(nèi)總產(chǎn)能的約45%。同時承接了國內(nèi)第一個多晶硅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(shè)計業(yè)務(wù)在國內(nèi)多晶硅行業(yè)的工程設(shè)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(xù)高歌猛進，新簽多晶硅設(shè)計合同總產(chǎn)能超過100萬噸，單個項目產(chǎn)能達到10萬噸，總承包合同多晶硅產(chǎn)能近30萬噸。

2022年，華陸公司多晶硅團隊已經(jīng)新簽多晶硅設(shè)計合同總產(chǎn)能達到150萬噸，單個項目產(chǎn)能達到20萬噸，實現(xiàn)了以冷氫化反應(yīng)器為代表的裝備輸出。

過去十年對華陸公司多晶硅團隊而言，是極不平凡、充滿挑戰(zhàn)的十年，也是戮力同心、攻堅克難的十年，更是拼搏奮進、收獲滿滿的十年。

2012年底，全球多晶硅產(chǎn)能約40萬，產(chǎn)量為23.4萬噸；國內(nèi)多晶硅產(chǎn)能為19萬噸，產(chǎn)量為7.1萬噸；華陸公司多晶硅團隊參與設(shè)計的多晶硅產(chǎn)能不到10萬噸，約占國內(nèi)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200萬噸多晶硅產(chǎn)能的設(shè)計，正在設(shè)計的多晶硅產(chǎn)能超過150萬噸，多晶硅團隊設(shè)計完成和正在設(shè)計的總產(chǎn)能是十年前的35倍；承擔設(shè)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的太陽能光伏電站，年發(fā)電量約1.58萬億度，相當于14個三峽電站的發(fā)電量。按照火電測算，年可節(jié)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”開新局。大力發(fā)展可再生清潔能源是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要途徑。面向未來，華陸公司將矢志不渝堅持技術(shù)創(chuàng)新，進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%，切實為推動我國光伏產(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。