大气治理

电解铝行业专题研究报告:从电解铝全生命周期角度看碳减排

2021-04-15 11:10:37 广发证券


一、碳中和:能源结构调整首当其冲

在2020年9月22日的联合国大会上,中国力争2030年前二氧化碳排 放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和;随后日本和韩国宣布在2050年实现碳 中和目标;欧盟发布《绿色新政》,将2030年减排目标从40%提高到50%至55%, 并宣布2050年实现碳中和。 全球70多位国家元首于2020年12月12日共同参与了气候雄心峰会。今年的气候雄心 峰会旨在进一步推动各方在气候行动、融资,以及气候适应和抵御能力建设方面的 雄心和努力。到2030年,中国单位国内生产总值二氧 化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左 右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到 12亿千瓦以上。

(一)国内煤炭来源碳排放依然占据较大比例

据CEADs统计数据,国内碳排放量从2000年的32.14亿吨增长到2013年的101.45亿 吨,此后增速有所放缓。截止2017年,国内碳排放量为97.29亿吨。2013年以来,受 到国内煤炭来源碳排放量逐步下降的影响,国内碳排放总量增速出现明显下降。目 前国内每年碳排放量级为100亿吨左右,其中70%左右均来自煤炭燃烧,因此降低煤 炭碳排放量占比尤为关键。

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(二)国内电解铝行业碳减排存在较大空间

据CEADs统计数据显示,2019年国内碳排放量为105.59亿吨,其中电力、制造业、 地面交通、住宅以及航空行业碳排放占比分别为45%、39%、9%、7%以及0%。电 力行业和制造业占据了国内碳排放行业中的较大比例。电解铝行业同时涉及电力行 业(自备电厂)以及制造业两个行业,其中在制造业中,2018年电解铝能源消费量 为1.41亿吨标准煤,占比6%,仅次于钢铁和水泥行业,国内电解铝行业碳减排存在 较大空间。

二、从电解铝全生命周期角度看碳减排

(一)汽车轻量化成未来趋势,铝减重降耗助力碳减排

目前汽车用铝主要集中于燃油车,乘用车铝材多为铸件,型材、板材也有一定程度 的运用。由于纯电动的整车质量比传统燃油车多100-250kg,纯电动车轻量化要求迫 在眉睫,预计未来用铝会大幅增长。根据2020年铝加工产业年度大会报告,2019年 我国乘用车总用铝量为275万吨。

分车型来看,燃油车用铝量最高,达256万吨,纯电动车和其他能源车分别用铝17万 吨和2万吨。分铝材来看,铸件用量最多,达202万吨,型材和板材各27万吨和37.6 万吨。

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铝主要应用于汽车的开闭件(四门两盖)以及车身部件。其中,开闭件包括引擎盖、 翼子板、行李箱盖以及车门等。我国合资品牌如上汽通用、一汽大众、华晨宝马等 均拥有车身及覆盖件用铝的应用经验和相对成熟的技术,引擎盖和行李箱盖的铝化率较高。

据Ducker analysis预测,北美汽车覆盖件的铝化率将不断提升,其中,引擎盖的铝 化率将由2020年的63%上升至2026年的81%,成为乘用车标准配置;翼子板以及行 李箱盖也将由19%-28%上升至34%-44%;车门由于铝化技术难度较大,铝化进程相对滞后。

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1. 汽车用铝比例上升,轻量化助力降低能耗

(1)全球轻量化要求提高,铝是优质的轻量化材料

在保证汽车强度和安全性的前提下,轻量化已经成为全球趋势。通过降低汽车的整 备质量,能够降低燃油汽车的能耗,提升电动汽车的续航里程数,并减少排气污染。

在所有具有碳排放污染的交通工具中,汽车的碳排放量首当其冲。能源基金会数据 显示,私家车出行的人均百公里碳排放量达到21.6kg/100km,而高铁、地铁及轮船 等出行方式的碳排放量仅为1.4、1.3及1.02 kg/100km。即使与碳排放量高居第二的 飞机出行方式相比,私家车的碳排放量仍高出了近一倍。为了减少温室气体的排放, 全球纷纷制定车辆排放目标:欧盟为普通客车设定了2021年碳排放目标,日本、美 国、加拿大及中国的卡车也纷纷引入二氧化碳标准。

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汽车减排势不容缓,铝作为轻量化材料具有多重优势。从汽车选材角度看,钢和铝 是最常用的两种车用材料。铝合金材料相较于一般钢材而言,虽然弹性模量低,但 抗挤压性强,可以增强复杂的截面部件的刚度,在碰撞吸能中具有显著优势,降低 材料消耗以及构件质量。A2MAC1数据库对比了铝与钢的副车架重量,铝制的副车 架为8.23kg,而高强度钢和先进高强度钢相对于铝的轻量化比率只有0.66和0.83。

(2)汽车用铝量增长,节能降耗实现减排

在汽车未来轻量化趋势之下,铝用量的比例会逐渐提高。根据IAI的预测,中国的单 车用铝量将持续增长。2025年乘用车与商用车的单车耗铝量分别为187.1kg和 180.1kg;2027年商用车的单车耗铝量将首超乘用车,二者均超过200kg;2030年乘 用车与商用车的单车耗铝量分别为242.2kg和253.2kg。

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铝在传统燃油车和新能源车中的应用均可以降低能耗。整车质量减轻5%,基本可保证降低相同比例的燃油消耗。而电动车相比燃油车有更高的整备质量,“中国制造 2025”规划中提出轻量化仍是重中之重,质量每减少100kg,电动车的续航里程就能 提高6%-11%。

2. 轻量低耗推动减排,单车每公里减少10克碳排放

根据Ducker analysis的数据,2015年北美汽车整备质量约为1748kg,其中钢板质量 占40%,铝质量占比10%,预计2025年汽车整备质量约为1617kg,其中钢板质量占 32%,铝质量占比16%,据此测算出铝对钢材的质量替代比率为46.17%,进一步可 测算出铝用量上升的车辆减重系数1.17。

根据IAI的中国汽车用铝数据,中国乘用车的单车耗铝量将由2016年的110.4kgpv上 升至2025年的187.1kgpv,商用车的单车耗铝量将由2016年的76.5kgpv上升至2025 年的180.1kgpv。结合车辆减重系数,得到相应车型的减重量。

根据IAI的轻量化节能报告,在车辆降重100kg的情况下,分车型的减排效果不同。燃 油乘用车、电动乘用车以及混动乘用车每公里分别可减少0.00876kg、0.00708kg及 0.00792kg的二氧化碳排放;燃油公交车、电动公交车及卡车每公里分别可减少 0.00329kg、0.00345kg及0.00209kg的二氧化碳排放。结合不同车型的减重量,测算 出汽车中增加单吨铝用量所带来的碳减排量约为0.08kg。

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经过测算,2017年由于使用铝所带来的乘用车单车碳减排可达每公里10-15g,商用 车单车碳减排量为2-8g。预计2025年乘用车单车碳减排可达每公里18-22g,商用车 单车碳减排量为3-12g,2030年乘用车单车碳减排可达每公里23-25g,商用车单车碳 减排量为4-16g。

情境1:假设单车年行驶20000公里。预计2025年燃油乘用车年减排达367kg、纯电 动乘用车年减排374kg、混动乘用车年减排440kg;燃油公交车年减排64.87kg、燃油 电动公交车年减排244kg,卡车年减排88kg。

情境2:假设单车年行驶50000公里。预计2025年燃油乘用车年减排达918kg、纯电 动乘用车年减排935kg、混动乘用车年减排1100kg;燃油公交车年减排162kg、燃油 电动公交车年减排610kg,卡车年减排221kg。

进一步换算成单吨铝的碳减排成果,单吨铝使用量将使汽车单公里减排0.02g-0.1g、

情境1:假设单车年行驶20000公里:预计单吨铝使用量将使燃油乘用车年减排达 2.04kg、纯电动乘用车年减排1.65kg、混动乘用车年减排1.85kg;燃油公交车年减排 0.77kg、燃油电动公交车年减排0.8kg,卡车年减排0.49kg。

情境2:假设单车年行驶50000公里:预计单吨铝使用量将使燃油乘用车年减排达 5.10kg、纯电动乘用车年减排4.13kg、混动乘用车年减排4.62kg;燃油公交车年减排 1.92kg、燃油电动公交车年减排2.00kg,卡车年减排1.22kg。

(二)光伏发电碳排放量低,铝框回收减少全周期排放

太阳能是一种可再生的无污染的新能源,挤压铝材是制造太阳能光伏组件最有竞争 力的可选材料,电池板框架支柱、支撑杆、拉杆等都可以用铝合金制造,是铝型材应 用的新市场。 铝型材在光伏领域主要产品在太阳能光伏边框和太阳能光伏支架等。太阳能光伏边 框和支架主要起到固定、密封太阳能电池组件、增强组件强度、便于运输和安装等 作用,其性能将影响到太阳能电池组件的寿命。按照使用的原材料可将太阳能边框 分为三类:铝型材边框、不锈钢边框、玻璃钢型材边框,由于铝型材具备重量轻、耐 蚀性强、成形容易、强度高、易切削和加工、可回收等特点,目前在太阳能边框中应 用为最为普遍。

1. 光伏使用阶段:碳排放最低的发电方式之一

在不同发电方式中,光伏发电的单位发电量碳排放量较低。化石能源的碳排放量最 高,煤电的单位发电量碳排放量超过800gCO2/kWh,天然气发电近500g CO2/ kWh。 即使经过碳捕捉技术处理后,二者的碳排放量可下降至150 g CO2/ kWh以下,但相对于其他清洁能源的碳排放仍然很高。

根据世界核能协会的数据,公用事业级光伏、集中式光伏以及分布式光伏的碳排放 量有所差异。公用事业及集中式光伏通常规模较大,装机容量较高;分布式光伏多 处于用户侧,如屋顶光伏等。三种光伏单位发电量的碳排放量在30-50 g CO2/ kWh 左右,集中式光伏的单位碳排放量仅27g CO2/ kWh,是除水电、核电及风电外碳排 放最小的发电方式。不同发电方式在全生命周期中产生碳排放阶段也不同,光伏主要来自上游的设备生 产和电厂建设环节,而在使用阶段碳排放很低,仅为4.93kgCO2-eq。而化石能源发 电的碳排放主要来自于发电运行阶段的化石燃料燃烧;核电的碳排放来自燃料开采 和废弃处理。

2. 光伏处置阶段:废组件铝边框拆解难度低

在光伏组件中,铝框和前玻璃占光伏板重量的80%,光伏面板的铝框和接线盒很容 易拆卸。欧洲的欧洲的废弃组件回收工作开展较早,2012年出台了《欧盟废弃电子 电器产品管理条例》,将太阳能光伏组件纳入管理范围,并成立了专门机构。但由于 回收技术难度较高,通常仅对玻璃和铝框架进行回收,剩余材料被送往水泥炉中作 焚烧处理,直至2018年才出现了专门处理晶体硅的回收厂,能够实现95%的组件回 收率。

相比之下,我国没有针对光伏废组件的回收技术和设备,也未有明确的光伏组件回 收政策。因此,国内大部分废旧光伏组件都没有回收处理,通常都是直接填埋或破碎后填埋。

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具体而言,废光伏组件中的铝边框可以通过简单的人工拆解进行回收,而其他组件, 如银、玻璃和晶硅片等需要通过热解工艺回收。若在使用寿命到期后,进行人工拆 解和回收铝边框,并假设按折旧10%抵消碳排放。

则1m2的光伏报废组件可得到 1.84kg的铝边框,避免了生产此重量的铝边框产生的碳排放(-9.96kg CO2-eq)。 因此,考虑铝边框拆解回收后的光伏组件在处置阶段的碳排放为-9.88kg CO2-eq,光伏全生命周期的碳排放由165.91 kg CO2-eq下降至155.91 kg CO2-eq,碳排放 量减少6%。

(三)建筑用铝优化能效,光伏外围集成推动净零

铝是可见光和热量的优质反射材料,可以反射阳光和储存热量。此外,它还具备轻 量、强度高、可塑性强以及耐腐蚀等特性。铝在建筑领域的用途广泛,除了在结构性 方面的使用之外,在非结构性的建筑部件也有广泛的应用场景。

不同类型的铝制品在建筑领域有不同用途。

铝板和铝材通常用于屋顶、壁板和覆层、 标志和墙壁装饰、百叶窗和屏风、暖通空调通道、排水沟和落水管;铝箔用于暖通空 调系统、采光系统、太阳能装置等;铝挤压产品可用于门窗、天窗、幕墙和立面、温 室和日光室、遮阳帘和屏风、体育场结构和顶棚、家具和装饰、管道和管道、可再生 能源装置(光伏板和集成光伏装置、微型风力涡轮机、太阳能加热装置等);铝锻造 /铸造产品用于窗、门、立面、幕墙和其他结构系统的构件以及家具和装饰;铝线用 于电力系统与照明系统。

铝通过控制和平衡温度、照明与通风系统,优化建筑物的能效。 铝制建筑组件中可以集成光伏、太阳能热设备和微型风力涡轮机等。最先进的光伏 系统可以集成到铝框架立面中,即铝玻璃光伏外墙。同样,太阳能热设备和光伏组 件也可以集成到其他铝制建筑组件中,兼备建筑外围和可再生能源发电机的双重功 能。在人口稠密的城市中,将可再生能源装置集成到建筑外围中是建筑实现“净零 排放”的关键,而铝的独特优势使这种集成的低成本化成为可能。此外,铝也是光 伏系统中太阳能电池的重要组成部分,铝膏覆盖了大部分硅电池,在背表面场上提 供钝化层,提高电池的整体效率。

铝涂层屋顶能够反射更多阳光和吸收更少热量。铝涂层在传统的组合式屋顶系统上 会形成高反射表面,可以增加太阳反射率和热发射率,从而降低屋顶表面温度,保 护底层屋顶膜免受紫外线降解,有助于延长其使用寿命。

铝门窗系统有助于隔热与抗冷凝。铝制幕墙、立面、窗户、门和天窗,以及遮阳棚、 灯架、屏风、窗帘等辅助铝制品和室内外空气交换装置,在不同季节和天气条件下均可优化建筑的能效性能。铝挤压型材可以用来制造隔热效果良好的建筑门窗系统; 此外,通过与其他组件组合,铝窗系统可以平衡室内外间的热传导、建筑物内部的 太阳能控制以及空气泄露等。

(四)再生铝碳减排效果显著,国内市场未来可期

再生铝是废铝料经熔化、合金化、精炼等工艺生成的铝合金。由于铝金属的抗腐蚀 性强,除某些铝制的化工容器和装置外,铝在使用期间几乎不被腐蚀,损失极少,可 以多次重复循环利用,因此,铝具有很强的可回收性,而且使用回收的废铝生产铝 合金比用原铝生产具有显著的经济优势。

生产再生铝的原料主要是废铝,废铝有“新废铝”与“旧废铝”之分,一般而言,“废 铝”不包括被原生产企业内部消化的新废铝,而是指旧废铝以及对外出售的新废铝。

“新废铝”是指铝材加工企业与铸件生产企业在制造产品过程中所产生的工艺废料 以及因成分、性能不合格而报废的铝产品。主要包括生产和加工利用过程中产生的 边角料、报废品以及切屑等,新废铝中部分在生产厂商内部回收利用,新废铝进入 社会流通相对较少。

“旧废铝”是指铝制品经过消费后,从社会上回收的废铝与废铝件。如房屋改造与 装修过程中拆换下来的旧铝门窗,报废汽车、电器、机械、结构中的铝件,废旧铝制 饮料罐与各种铝容器,到期报废的铝导体与铝件,破旧铝厨具等。

国际废铝回收市场上,目前废铝材料的最重要来源是运输工具,其次是包装物。而 建筑行业由于铝产品的生命周期较长,废铝回收占比不高。

1. 再生铝减排优势显著,单吨碳排放低位维稳

再生铝相比于原铝具有显著的节能减排优势。据顺博合金招股说明书,与生产等量 的原铝相比,生产1吨再生铝相当于节约3.4吨标准煤,据此计算,“十二五”期间, 我国再生铝产业与生产等量的原铝相比,累计节约能量8,925万吨标准煤。

再生铝生产能耗仅为原铝生产总能耗的4.86%,温室效应仅为原铝生产的1/24,再生 铝产量增加将大大降低铝工业的能源消耗和碳排放量。

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在铝生命周期中,电解环节(原铝生产)是能耗以及碳排放量最大的阶段,回收预 处理以及熔铸环节(再生铝生产)是能耗和碳排放量最小的阶段。电解环节的能耗和 碳排放量占生命周期总量的76%和89%,对于碳排放的影响要大于对能耗的影响; 回收预处理及熔铸环节的能耗和碳排放量占生命周期总量的0.8%和0.2%。

将铝生命周期划分原铝和再生铝两个独立阶段分别来看,单吨原铝碳排放16.5吨, 单吨再生铝碳排放不足1吨。据IAI统计数据,全球电解铝电力环节吨铝二氧化碳排放 量为10.4吨,然而除了电力环节对能源消耗导致的碳排放外,电解铝的其他生产环 节亦会造成碳排放。分原材料来看,氧化铝环节的吨铝二氧化碳排放量为3.1吨,阳 极碳素环节的吨铝二氧化碳排放为0.5吨。综合来看,电解铝从生产到最终运输的吨 铝二氧化碳排放量为16.5吨,其中非电力环节为6.1吨,占比37%。

据IAI统计数据,全球再生铝生产及运输环节吨铝二氧化碳排放量为0.6吨,其中旧废 铝吨铝碳排放量为0.4吨,新废铝吨铝碳排放量为0.2吨。再生铝相对原铝在碳排放方 面具备极高的优势,提高废铝回收率有利于电解铝行业碳减排目标的实现。

从时间维度来看,原铝的单吨碳排放量持续波动至近年维稳,再生铝的单吨碳排放 长期稳定在低位。原铝的单吨碳排放量在近15年间呈波动趋势,自2014年-2015年 由17.8吨下降至16.7吨后,近五年未再有明显下降,单吨碳排放维持在16吨以上。 自2005年以来,废铝的碳排放则一直稳定在0.6吨。

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2. 欧美再生铝产业成熟,国内再生铝市场可期

(1)欧美再生铝产量普遍超过原铝

全球再生铝行业已经历了几十年的发展,根据国际铝业协会估计,2018年全球由新 废铝和旧废铝生产的再生铝产量达到2,800万吨,占原铝和再生铝总产量的30%。发 达国家的再生铝产量已经普遍超过原铝产量。

欧美国家的铝回收工业基础设施完善。欧盟生产的铝有一半以上来自回收铝,铝回 收工业基础设施在欧洲约有220家工厂。在汽车和建筑终端应用的回收率为90%~ 95%,饮料罐回收率为74%,以及所有铝包装回收率为60%。根据美国联邦地理调 查局的统计数据,2017年美国再生铝产量为370万吨,而原铝产量仅为74万吨,再 生铝产量占总产量的83.33%。

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根据中国有色金属工业协会数据,2019年国内再生铝产量达到725万吨,相当于原铝 和再生铝总产量的17.14%,再生铝已经成为中国铝工业的重要组成部分,但相较于 欧美国家仍有差距。

(2)国内再生铝市场前景广阔

再生铝行业属于再生资源和循环经济的范畴,行业的良性发展具有重大的经济、社 会和环境价值,是国家大力发展的行业之一。近几年来,我国相继出台了鼓励和支 持循环经济、再生金属行业发展的诸多政策性文件。

从供给端来看,再生铝企业的废铝采购主要指旧废铝,而旧废铝又主要来源于报废 的建筑材料、汽车、通用机械、电器、电网设施等。尽管我国工业化和城市化的起步 时间较晚,早期的废铝社会保有量不足,多依赖进口。但是,最近二十余年国内的建 筑、汽车、机械等行业经历了高速增长,随着建筑物、汽车、机械设备等的报废周期逐批到来,废铝的社会保有量快速增加,国内废铝供应日益充足。

我国废铝进口量从2011年开始持续下降,仅在2017年略有回升,并自2018年开始降 幅增大,2018年废铝进口量同比减少27.95%,2019年同比减少10.93%,进口量仅 为6.87万吨。同时,我国再生铝产量持续增长,2013年同比增长154%,自此后再生 铝产量一直稳定在500万吨以上。

根据顺博合金招股说明书,我国铝制品的平均报废周期为15年-18年,2017年以前国 内废铝产生量以10%的速度增长,2017年以后随着铝制品报废高峰期到来,增速将达到15%以上。未来我国将从废铝进口国转变为废铝出口国,甚至带动再生铝企业 的海外投资和产能转移。

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从需求端看,再生铝生产工艺水平的提升也为其应用领域拓展打开了空间,我国的 再生铝主要用于汽车、摩托车、机械设备等行业,目前随着再生铝合金锭材料在纯 度、机械性能等方面的改善,通信、航海等行业已经开始使用再生铝,汽车用再生铝 的部件也在不断拓展。铸造工艺的发展也为再生铝的应用拓展提供了机遇,例如近 年来手机外壳压铸技术的发展,使得手机壳也可以利用再生铝压铸。

根据中国科学院城市环境研究所的相关研究,在不同情境下,我国原生铝数量都将 在2030年前达到峰值;再生铝数量将在2035~2040年超过原生铝,并于2050~2060 年达到峰值,成为主要的原料。

三、碳市场已成为全球主流减排政策工具

根据国际碳行动合作组织(ICAP)发的《全球碳市场进展2021年度报告》,截至2020 年底,全球已有24个体系正在实施,另有8个司法管辖区正规划未来几年启动碳排放 交易体系, 其中包括哥伦比亚ETS和美国TCI-P计划。除此之外, 还有14个司法管辖 区正在考虑建立碳市场作为其气候政策的重要组成部分, 包括智利、土耳其和巴基 斯坦。

这些实施碳排放交易的司法管辖区占全球GDP的54%,碳排放交易体系所覆 盖的温室气体排放量达到全球总量的16%,覆盖范围涉及电力、工业、航空、建筑 等多个行业。其中欧盟碳交易体系是目前全球成立时间最早、最重要、最成熟、规模最大、覆盖 最广的碳市场,也是中国碳市场最主要的学习和借鉴对象。据ICAP统计,2009年以 来欧盟地区累计碳配额拍卖收入为807亿美元,占全球碳配额拍卖收入的78%,是过 去十年全球碳交易的主要参与者。此外欧洲碳金融市场品类丰富,除一级拍卖市场 外,还有二级碳现货、碳衍生品交易市场。Wind数据显示,2012-2020年间,碳配额 期货累计成交量约为碳配额累计拍卖量的11倍,极大地促进了碳配额在二级市场的 流通。

后文我们将通过分析欧盟碳交易体系中碳期货价格的变化趋势,挖掘碳交易 价格波动背后的驱动因素。

(一)历史复盘:经济与政策成欧盟碳价格的主要推手

1. 第一阶段:供过于求,价格低迷

第一阶段(2005-2007)是一个为期三年的实验期,旨在为第二阶段实现《京都协议 书》的目标做准备。这一阶段的特点在于其仅关注发电站和能源密集型行业的二氧 化碳排放量,几乎所有的配额都免费发放给企业,配额总量由各个成员国自下而上 报送,对违规行为的处罚初定为每吨40欧元。第一阶段的成果在于成功为碳制定了 初始价格,实现了碳排放配额在欧盟范围内的自由流通,以及建成了监控、报告和 验证所覆盖企业实际碳排放量所需要的的基础设施体系。但由于此阶段还没有可靠 的排放数据,欧盟委员会仅根据各成员国上报的估计数加总设定了第一阶段上限,供应的配额远超实际排放量,加之第一阶段配额不能存入银行用于第二阶段,临近 第一阶段末时人们大量抛售,碳配额价格由2006年的约30欧元每吨降至2007年接近 0欧元每吨的水平,促使欧盟委员会在第二阶段实施更为严格的制度。

2. 第二阶段:金融危机需求缩减,碳配额价格持续走低

第二阶段(2008-2012)恰逢《京都议定书》第一承诺期,欧盟ETS国家均有具体的 减排目标需要达到,欧盟通过多方面的政策展示推进减排的决心。首先,早在2007 年,欧盟就年提出了《气候和能源一揽子计划》,明确在2020年实现著名的“20-20- 20”目标(将温室气体排放在1990年的基础上削减20%;可再生能源在整体能源结 构中的占比达到20%;能源效率至少提高20%)。第二,欧盟委员会将第二阶段碳配 额上限下调约6.5%(相比2005年),免费配额比例下调至90%,减少碳配额供应量, 同时对违规行为的处罚提升至每吨100欧元,允许企业购买总计约14亿吨二氧化碳 当量的国际信用(投资海外新能源项目)。

这些强烈的减排信号共同推动第二阶段 初期碳期货价格向上攀升。但2009年初金融危机对欧盟碳市场产生了剧烈的冲击, 能源密集型产业大量减产,实际碳排放量大大减小,大量碳配额过剩,碳配额价格 再次由约30欧元每吨降至约7元每吨。2009-2011年间,经济逐渐复苏,碳价格也处 于一个平稳的水平,但随之而来的欧债危机再次冲击欧盟碳市场,将碳价格拉低至 个位数水平。

3. 第三阶段:多项改革措施落地,碳配额价格持续攀升

第三阶段(2013-2020)欧盟通过实施四大改革政策,对第三阶段的制度进行了全面 的调整。 第一,碳排放配额供给总量线性递减,自2013年起每年线性减少1.74%,从而确保 2020年的配额总量比2005年减少21%,并将拍卖设为分配碳排放配额的默认方法, 免费配额比例降自至43%。

自2013年1月实施起,碳价格稳步上升。第二,由欧盟设立统一目标,将设定排放配额总量的权力集中至欧洲委员会,由其 根据长期规划制定欧盟整体的排放配额总量,自上而下以基准法向各国分配。

此举 进一步限制了碳配额的供应量,自2013年1月实施新的政策起,碳价格稳步上升。第三,折量拍卖,它是解决碳排放配额供过于求的一项短期措施,即将9亿吨排放配 额的拍卖从2014-2016年推迟至2019-2020年,这些折量拍卖不会降低配额总拍卖量, 但会改变该阶段拍卖量的分配,被折量拍卖的配额将被放进市场稳定储备机制中(而 不是拍卖)。自2014年2月实施折量拍卖政策,碳价格在一个月内由4.57欧元/吨上 升至6.90欧元/吨。第四,设立市场稳定储备机制(MSR),它是解决碳排放配额供过于求的一项长期措 施,即当流通中的配额总量高于8.33亿吨时,12%(到2023年将上升为24%)的配 额供给将从未来的拍卖中撤出并存入市场稳定储备中;当流通中的配额低于4亿吨时, 再从市场稳定储备中释放1亿吨配额重新投入市场,可增强系统应对重大冲击的能力。

自2018年2月宣布将于2019年启动市场稳定储备机制以后,碳期货价格一路攀升, 从 2018年2月1日的9.24欧元/吨上涨到2018年12月31日的24.67欧元/吨,上涨幅度 达到167%。2019年1月市场稳定储备机制开始实施,碳期货价格继续上涨并于2019 年7月达到29.77欧元/吨。

(二)政策预期:中国碳市场政策趋严,价格存在上升空间

随着世界经济和排放格局的变化,中国参与全球气候治理角色的重要性不断增强。 2011年国家发改委在《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》中批准七省市进行 碳交易试点,拉开了我国碳交易的序幕。2017年国家发改委发布《全国碳排放权交 易市场建设方案(发电行业)》,标志着我国全国碳市场的正式启动。

中国碳中和目标“时间紧,任务重”。相比加州55年和欧盟70年由碳达峰走向碳中 和的目标,我国仅有30年的时间。根据《中国 2030 年碳排放达峰研究进展》和中国能源基金会PECEV2.0模型的测算,预计中国 2030年碳排放峰值为110亿吨, 2060年碳吸收量约为20亿吨(若排放量也为20亿吨则实现“碳中和”),相当于2030 年后年均碳减排量需达到5.5%,相比于欧盟下一阶段年均较少2.2%和加州年均减少 4%的目标更为艰巨。

在这种情况下,中国政策将逐步趋严,大力推动碳市场的构建 进程,加快碳价格信号机制的确立,激励企业采取措施节能减排。 中国全国碳市场相比欧美仍处于初级阶段,未来几年碳市场的管制范围将逐步扩大。目前,中国全国碳市场只纳入了电力行业,明显少于欧美的管控范围,但是北京、上 海、深圳等试点城市已经在多个行业积累了丰富的经验,预计未来五年,石化、化 工、建材、钢铁、有色、造纸、航空这剩下的七大重点能耗行业也将逐步纳入管制范 围中。同时,随着管控行业的增加,管控气体的范围也会扩大,这将进一步拉动碳配 额的需求,扩大碳市场的体量。

我国碳配额总量的制定方式仍将继续改进。配额总量设定的方法通常有两种,分别 是“自上而下法”和“自下而上法”。“自上而下法”是“先定总量后分配”,国家 根据碳减排的目标先制定总额后再分配给各个部门,优势在于国家可以根据减排目 标调节碳交易体系的松紧度,但是这需要各个行业有非常完备的碳排放数据库;“自 下而上法”是“先分配后定总量”,由控排企业报送的碳排放量加总得到总量。由于中国目前数据库尚不完备,主要采用的是“自下而上法”,但是随着数据量的积累, 中国也将转向“自上而下法”,实施更为有效的减排措施。

我国碳市场已经采用基准线法,免费发放比例将逐步下降。由于历史法和历史强度 法对减排效率高的企业并不公平,我国目前已经开始尝试使用欧美通用的基准线法 分配免费配额。但我国碳市场仍然处于基础建设期,几乎所有碳配额均为免费分配, 减排效率较低,随着市场日益成熟,中国也将逐步降低免费配额的比例,将减排成 本内化入企业的运营成本中,激励企业采取节能减排的措施。 根据欧洲价格波动的走势来看,政策是影响碳价格的重要因素。假设中国为了实现 “时间紧,任务重”的碳中和目标,也将采取欧美碳市场建设的经验,逐步设立严格 的监管制度,那么中国市场的碳价格将有很强的驱动因素做支撑,且过去十年,相 比全球各大碳交易市场的价格,中国碳价格仍有很大的上升空间。

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(三)国内电解铝行业:碳排放交易政策不断细化

2011年10月国家发改委发布《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》正式批准北 京市、天津市、上海市、重庆市、湖北省、广东省及深圳市开展碳排放权交易试点。 2013年10月国家发改委发布《中国电解铝生产企业温室气体排放核算方法与报告指 南(试行)》首次对以电解铝生产为主营业务的企业的温室气体排放核算方法做出 基本指南。

2014年5月重庆市发改委发布《重庆市工业企业碳排放核算和报告指南(试行)》在 基本指南的基础上对电解铝企业温室气体排放的核算设定了具体的计算公式。 2015年11月国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会公布了《工业企业 温室气体排放核算和报告通则》等11项国家标准,涉及的行业包括发电、电网、镁 冶炼、铝冶炼、钢铁、民用航空、平板玻璃、水泥、陶瓷、化工共10个行业。 2016年1月国家发改委发布《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的 通知》,明确全国碳排放权交易市场第一阶段将涵盖石化、化工、建材、钢铁、有色、 造纸、电力、航空等重点排放行业。

2019年11月中国有色金属工业协会发布《电解铝企业碳排放权交易技术指南》审定 稿,规定了的电解铝企业建立碳排放交易管理体系和实施碳排放权交易的技术指南。 2020年11月,生态环境部办公厅出台《2019-2020年全国碳排放权交易配额总量设 定与分配实施方案(发电行业)》将发电行业(含其他行业自备电厂)正式纳入全国 碳排放交易的管制范围,其中包括40余家电解铝企业。 2020年12月,生态环境部发布《碳排放权交易管理办法(试行)》明确碳排放配额 分配以免费分配为主,可以根据国家有关要求适时引入有偿分配。

四、碳中和或使国内电解铝行业成本曲线有所上移

据百川盈孚统计数据显示,目前国内电解铝产能最大的四个省份分别为山东、云南、 内蒙以及新疆,其中山东凭借其较低的氧化铝成本成为国内电解铝完全成本最低的 省份,而这四个省份的电解铝成本也基本处于成本曲线的前中段。

(1)假设后期随着电解铝行业加入碳排放交易市场,在自备电环节和电解铝冶炼环节均存在碳排放费用的成本;

(2)假设自备电环节单吨铝排放二氧化碳10.4吨,网电非火电单吨铝排放二氧化碳 6.11吨,网电火电单吨铝排放二氧化碳16.51吨;

(3)假设测算的碳排放成本均为超过免费碳排放配额的电解铝的单吨成本上升。

(4)假设2021年云南、广西以及贵州等省份电解铝新增产能投产顺利。假设单吨碳 排放成本为25元。 基于目前各个省电解铝自备电覆盖率、非火电发电占比以及以上四个假设,我们对 征收碳排放费用后国内电解铝的成本曲线进行了模拟测算,云南省凭借其水电资源, 在碳排放成本中上升最少,因此其成本低于增加碳排放成本以后的山东省。综合来 看,电解铝行业加入碳排放交易市场可能使得国内电解铝行业平均成本曲线整体有 所上升,从成本支撑角度,使得未来电解铝价格运行区间有所抬升。


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