铝产业链的“碳足迹” | “碳达峰”显性约束下的铝行业变局(一)

2021年03月31日 9:12 4043次浏览 来源:   分类: 铝相关资讯

导读: 对于传统认知上的耗电大户、排碳大户——电解铝产业而言,无可避免将迎来一场革命性的变局

报告导读

毫无疑问,中国的实体经济产业正在进入一个全新的“低碳”时代,“碳达峰”、“碳中和”已经成为时下最火爆的关键词。对于传统认知上的耗电大户、排碳大户——电解铝产业而言,无可避免将迎来一场革命性的变局。在这场变局中,固然电解铝企业的供给侧将再一次经历阵痛,但“低碳”消费领域的快速兴起,也将令电解铝中长期的需求前景继续被看好。电解铝也将成为“碳达峰”政策显性约束下,供给端和需求端两头受益的工业金属,并对其价格形成向上的趋势性驱动。

本文是《“碳达峰”显性约束下的铝行业变局系列报告》的首篇,我们认为在整个基本金属板块,电解铝受“碳达峰”影响,这是中国铝厂对火电能源依赖过重的必然结果。中国电解铝行业在电解环节上的用电排碳量要高于全球平均水平,可达到11.2吨(按吨铝)。

在当下的铝市场中,已经有越来越多机构对未来中国电解铝火电产能的收缩、全行业成本抬升、能源结构的调整等形成共识。那么有没有一些风险点会冲击到这种共识?基于我们当前的认知来看,在中期的时间范畴内(1-3年左右)我们基本认可市场目前的这种共识,尽管也存在部分的扰动因素。

整体而言,要控制排碳总量,电解铝火电产能收缩是最直接和最有效的。现阶段能耗指标大概率会在各高耗能行业及企业之间做一些分配和平衡,这其实就意味着,电解铝行业的碳排放约束在未来不短的时间内将是常态化的。这将直接影响到电解铝行业未来的供应格局,包括总量天花板,以及边际增量的不确定性,而且这种未来的预期已经在照进现实。

01 “碳达峰”、“碳中和”的政策显性约束已现

当前中国仍是全球第一大二氧化碳排放国家,减排形势异常严峻。根据EDGAR(Emission Database for Global Atmospheric Research,全球大气研究排放数据库)数据统计,2019年全球化石燃料燃烧所排放的二氧化碳量已达到380.2亿吨,其中中国、美国以及印度合计二氧化碳排放量占全球一半以上,中国二氧化碳排放量占比达31%,继续稳居全球第一。此外,从历史长周期来看,中国二氧化碳排放量进入21世纪后迅速增加,并一举超过其他国家,近些年来亦维持上行态势。反观美国、欧盟(欧盟27国+英国)在进入21世纪后,年度二氧化碳排放量逐年减少,其减排措施逐见成效。

事实上,中国早在2009年也已经提出碳减排目标,在当年哥本哈根气候峰会上,曾提出“到2020年碳排放强度与2005年相比下降40%-45%”。2018年,中国碳排放强度比2005年下降45.8%,提前完成了哥本哈根会议时提出的预定目标。过去十余年,我们已经看到国家在碳减排相关政策及法律法规上的不断推进,而近两年的进程进一步在提速。2020年9月,在第七十五届联合国大会上,国家主席习近平明确提出我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,并努力争取2060年前实现碳中和,“碳达峰”与“碳中和”已成大势所趋。在今年3月刚刚召开的“两会”中,政府工作报告亦提到“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”,“制定2030年前碳排放达峰行动方案”,“优化产业结构和能源结构”,具体落地政策也处在实质性的进展中。

而就电解铝行业上的碳减排政策而言,近两年国家及地方层面的政策文件也是高频发布。从行业大的趋势来看,相对可以确定的是,拥有较好的碳排放数据基础的中国电解铝行业,已经在纳入全国碳交易市场的议程中。而目前一些具体落地的政策细节也显示,在国家能耗双控的背景下,各地的电力供应、用电成本、铝厂新投产能已经在不同程度受到冲击。

02 国内铝产业链“碳足迹”明显:火电能源依赖过重的必然结果

我们认为在整个基本金属板块,电解铝受“碳达峰”影响,这是中国铝厂对火电能源依赖过重的必然结果。2020年国内电解铝生产(主要是用电+氧化铝+阳极三个方面)产生的碳排放总量约为5.2亿吨,占全国碳排放总量的4.6%,远高于铜、铅、锌等其他有色金属行业,也与电解铝工业产值相对工业总产值的占比并不匹配。这说明当前国内电解铝的能耗总量及能耗强度,都处在偏高的位置。

对比近五年数据,电解铝碳排放在2017年之后高位企稳,主要因为当年进行的供给侧改革淘汰了一定规模的落后产能,原铝生产在2017年之后进入低速增长。所以电解铝的生产会“贡献”大量的碳排放,当然在铝的全生命周期流程中,冶炼、加工制造以及废料回收阶段均会释放温室气体,但最主要的碳排放还是集中在电解铝冶炼环节,并主要以二氧化碳形式排放。

我们对IAI数据进行一定调整后得到,目前全球平均每生产一吨原铝,大约会排放二氧化碳约15.6吨。这其中,铝土矿端由于用电及热能释放会排放约0.05吨二氧化碳,占总排放量的0.3%;氧化铝端则会排放约3.1吨,占到19.6%,主要系热能释放过程排放;而电解铝冶炼环节排放二氧化碳最多,为12.4吨(含电力+阳极),且以电力排碳为主,电解环节合计排放占比高达79.4%。在上述全流程中,各环节用电排碳量合计占比可达到63%,其中电解环节用电排碳量占比就达到61%(约9.5吨二氧化碳)。

中国电解铝行业在电解环节上的用电排碳量要高于全球平均水平,可达到11.2吨(按吨铝),因为国内的电力能源严重依赖火电(即煤电,占比可达到85%左右),水电占比仅略高于10%,远远低于全球水电能源占比接近25%的水平。在不同电力结构下,电解铝冶炼环节的碳排放量呈现出显著的差异。欧美铝厂的水电占比高达80%以上,其吨铝冶炼的电力碳排放量仅在2-3吨,远远低于中国的11.2吨。这也使得中国吨铝的碳排放总量应该会超过15吨(氧化铝焙烧+电解环节电力排碳(水火电加权)+阳极消耗及阳极效应,排碳合计规模约在14.5吨,其他环节碳排放还包括非二氧化碳排放、直接二氧化碳排放、运输等)。不过,这还需要考虑到电厂及铝厂的碳减排率,粗略估算吨铝的碳排放在10吨以上。

按照国家生态环境部于2021年2月开始实施的《碳排放权交易管理办法(试行)》,其计划将全国所有主要的温室气体排放者(年排放2.6万吨二氧化碳当量以上)都纳入全国统一的碳排放市场。这就意味着,年产量达到0.26万吨以上的电解铝厂就要被纳入碳排放市场,这对有火电自备电厂的铝厂而言影响较大,而这部分铝年产能占到国内总产能的比重可达到六成。

03 “碳达峰”下的铝市场共识,是否存在风险?

在当下的铝市场中,已经有越来越多机构对未来中国电解铝火电产能的收缩、全行业成本抬升、能源结构的调整等形成共识。那么有没有一些风险点会冲击到这种共识?基于我们当前的认知来看,在中期的时间范畴内(1-3年左右)我们基本认可市场目前的这种共识,尽管也存在部分的扰动因素。

首先,要控制排碳总量,电解铝火电产能收缩是最直接和最有效的,所以国内电解铝的电力能源结构势必向水电及其他清洁能源倾斜(短期内还是以水电为主),但整个能源结构的调整难以短期内完成,水电投资和扩张也需要考虑到区域资源禀赋、植被环保、移民安置等诸多问题。目前在中国电解铝产能分布上,除了西南产区(特别是云南)拥有较强的水电供应能力之外,其他产量大省例如山东、内蒙古、新疆及其他西北产区均是火电资源集中的区域。现阶段能耗指标大概率会在各高耗能行业及企业之间做一些分配和平衡,这其实就意味着,电解铝行业的碳排放约束在未来不短的时间内将是常态化的。

其次,要控制排碳强度,单位GDP的能耗要下降,如果各地平均承担能耗强度指标,就意味着GDP增长越低的地区,能耗也要更低,这对于中西部地区而言,碳减排的压力也会更大,而中国电解铝70%以上产能都集中在西北和西南地区。

以上两点,会直接影响到电解铝行业未来的供应格局:总量上,运行产能的天花板有可能比工信部给到的4547.9万吨合规产能上限还要低;边际增量上,现有规划中的新投项目会有更多变数,投产节奏的不确定性进一步增强。而且这种未来的预期已经在照进现实,这也是为什么在今年2月底内蒙古能耗双控未能达标导致铝厂减产的事件出来之后,尽管实际影响的量并不多,但是价格还是很给力的原因。因为市场看到在大的预期之下,现实层面也在跟进,这个是比较致命的,类似于2017年6月份供改在山东铝厂真正落地。而且在目前“碳达峰”、“碳中和”大的政策环境中,市场预期内蒙古情况会扩散到其他产区也是非常合理的。

除了对供应量的影响外,电解铝行业成本重心的抬升也在预期之中,并主要来自电力成本(煤炭价格)、碳排放交易成本、以及工艺革新成本等的抬升。从国内吨铝用火电与水电的排碳对比来看,火电的电力排碳达到11.2吨,而水电的电力排碳几乎为零。假设后期电解铝的火电产能需要购买排碳指标,那么火电产能的成本上升不可避免。理论上,火电相对水电要高出一笔碳排放成本,约等于11.2吨乘以碳排放交易价格(按50元/吨碳测算,就是560元/吨铝),不过这也需要考虑到国家是否给到铝厂一定的免费碳排放配额,最终铝厂实际承担的碳排放成本还是取决于购买的碳排放数量及其价格。

另外,从工艺革新的角度来看,对照海外主流铝企的做法例如俄铝、力拓、美铝、海德鲁等(具体可参见附录),在电解铝冶炼碳减排的过程中均采用了相应的创新技术,用环保型材料来替换电解槽中的传统阳极材料,这部分工艺革新也会带来相应成本的增加。不过,阳极环节的碳排放在电解铝生产排碳总量中的占比并不大,边际影响不会太显著,最核心的影响还在于能源结构的调整。

最后,需要特别指出的是,我们对于以上结论的判断基于一个大前提是,国家的“碳达峰”、“碳中和”政策如期推行,同时电力及电解铝行业尚未具备大规模内部回收利用二氧化碳的技术。

04 政策约束对价格的传导,取决于边际成本产能变动

对于沪铝市场而言,显然已经进入政策红利期,政策对于电解铝供应格局以及行业成本的影响,如何传导至铝价本身,这很大程度上要取决于中国电解铝边际成本产能的变动,以及海外产能的补给能力。从当前情况来看,国内电解铝火电产能的成本抬升,将使得这部分产能所处的成本分位数后置,例如内蒙古、山东等区域产能,而这些都是产能大省,这也意味着未来价格一旦跌破这些产区的成本,边际上的产能削减就非常可观,从而对价格形成支撑。针对供给端的更多影响,我们将在系列报告(二)中做进一步阐述,敬请期待。

附录:

1、美铝情况介绍。美铝成立于1888年,是一家历史悠久的“老牌铝厂”,在加拿大、挪威、美国均有冶炼厂分布,其2020年全年原铝产量226万吨。近几年来,其吨铝二氧化碳排放量维持于7吨以下,远远低于世界平均水平。这其中一个原因为美铝多数铝冶炼厂使用水电等清洁能源,而清洁能源在美铝整个能源结构中占比达到73%;另一个原因则为美铝采用了“ELYSIS”工艺技术,此技术为美铝与力拓合作开发,采用惰性阳极以替代碳阳极,通过该技术能有效降低冶炼过程中的温室气体排放,并以氧气形式进行排放。通过这两种方式,美铝极大地缩减了自身的碳排放量,并进一步降低了生产成本。

2、海德鲁情况介绍。位于挪威的海德鲁是一家全球的“铝一体化”公司,公司业务涵盖铝土矿开采、氧化铝精炼、电解铝冶炼以及铝材加工与再回收等,其2020年全年原铝产量209万吨,同比增加3%。海德鲁较早开始关注生产过程中的碳排放问题,并且提出在2020年实现铝生命周期的“碳中和”,实现生产过程碳排放量与使用阶段碳节约量的平衡。该举措获得显著成效,海德鲁铝冶炼厂吨铝碳排放量逐年下降,并于2019年降至3吨。具体来看,海德鲁采取了以下三个措施:首先,生产过程中积极运用可再生能源以减少碳排放,可再生能源占比已达70%以上。其次,开发低碳足迹的铝合金产品,目前已生产出Hydro CIRCAL和Hydro REDUXA两种类型的低碳铝产品。最后,增加对于废料的再回收利用以减少冶炼时的碳排放。根据海德鲁自己研发的“气候模型”,其在2019年的铝生命周期中就已经实现“碳中和”的目标,共累计“净回收”二氧化碳21.9万吨。

3、俄铝(Rusal)情况介绍。俄铝(Rusal)是全球的铝产品巨头之一,也是第一家向市场推出环保铝的公司之一,其2020年全年原铝产量达到375.62万吨。为了减少碳排放,俄铝使用了现代化的气体处理设施,并应用了其自行研发的Eco-Soderberg技术。该技术的关键在于电池使用环保材料以代替传统阳极材料,大大减少了冶炼过程中的碳排放量。此外,俄铝的电力来源中有约93%来自于水电等可再生能源,亦有效降低了温室气体的排放。2019年,公司通过采取措施减少了32万吨的二氧化碳排放,其吨铝碳排放量为3.3吨。

资料来源:公司财报,国泰君安期货产业服务研究所

4、力拓情况介绍。力拓(Rio Tinto)是全球的资源开采和矿产品供应商之一,2020年原铝产量达318万吨。公司与美铝合作开发ELYSIS技术,采用惰性材料代替碳阳极,可减少铝土矿和氧化铝加工过程中产生的CO2。除此之外,力拓50%的业务供电来自于水电等可再生能源,并且还在继续拓宽可再生能源的供电范围。自2012年以来,公司碳排放量持续减少,2020年其吨铝碳排放量达到6.8吨。

责任编辑:于璐

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