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繁毫無疑問，中國的實體經濟產業正在進入一個全新的“低碳”時代，“碳達峯”、“碳中和”已經成爲時下最火爆的關鍵詞。對於傳統認知上的耗電大戶、排碳大戶——電解鋁產業而言，無可避免將迎來一場革命性的變局。在這場變局中，固然電解鋁企業的供給側將再一次經歷陣痛，但“低碳”消費領域的快速興起，也將令電解鋁中長期的需求前景繼續被看好。電解鋁也將成爲“碳達峯”政策顯性約束下，供給端和需求端兩頭受益的工業金屬，並對其價格形成向上的趨勢性驅動。
本文是《“碳達峯”顯性約束下的鋁行業變局系列報告》的首篇，我們認爲在整個基本金屬板塊，電解鋁受“碳達峯”影響，這是中國鋁廠對火電能源依賴過重的必然結果。中國電解鋁行業在電解環節上的用電排碳量要高於全球平均水平，可達到11.2噸（按噸鋁）。
在當下的鋁市場中，已經有越來越多機構對未來中國電解鋁火電產能的收縮、全行業成本擡升、能源結構的調整等形成共識。那麼有沒有一些風險點會衝擊到這種共識？基於我們當前的認知來看，在中期的時間範疇內（1-3年左右）我們基本認可市場目前的這種共識，盡管也存在部分的擾動因素。
整體而言，要控制排碳總量，電解鋁火電產能收縮是最直接和最有效的。現階段能耗指標大概率會在各高耗能行業及企業之間做一些分配和平衡，這其實就意味着，電解鋁行業的碳排放約束在未來不短的時間內將是常態化的。這將直接影響到電解鋁行業未來的供應格局，包括總量天花板，以及邊際增量的不確定性，而且這種未來的預期已經在照進現實。
01 “碳達峯”、“碳中和”的政策顯性約束已現當前中國仍是全球第一大二氧化碳排放國家，減排形勢異常嚴峻。根據EDGAR（Emission Database for Global Atmospheric Research，全球大氣研究排放數據庫）數據統計，2019年全球化石燃料燃燒所排放的二氧化碳量已達到380.2億噸，其中中國、美國以及印度合計二氧化碳排放量佔全球一半以上，中國二氧化碳排放量佔比達31%，繼續穩居全球第一。此外，從歷史長周期來看，中國二氧化碳排放量進入21世紀後迅速增加，並一舉超過其他國家，近些年來亦維持上行態勢。反觀美國、歐盟（歐盟27國+英國）在進入21世紀後，年度二氧化碳排放量逐年減少，其減排措施逐見成效。
事實上，中國早在2009年也已經提出碳減排目標，在當年哥本哈根氣候峯會上，曾提出“到2020年碳排放強度與2005年相比下降40%-45%”。2018年，中國碳排放強度比2005年下降45.8%，提前完成了哥本哈根會議時提出的預定目標。過去十餘年，我們已經看到國家在碳減排相關政策及法律法規上的不斷推進，而近兩年的進程進一步在提速。2020年9月，在第七十五屆聯合國大會上，國家主席習近平明確提出我國二氧化碳排放力爭於2030年前達到峯值，並努力爭取2060年前實現碳中和，“碳達峯”與“碳中和”已成大勢所趨。在今年3月剛剛召開的“兩會”中，政府工作報告亦提到“扎實做好碳達峯、碳中和各項工作”，“制定2030年前碳排放達峯行動方案”，“優化產業結構和能源結構”，具體落地政策也處在實質性的進展中。
而就電解鋁行業上的碳減排政策而言，近兩年國家及地方層面的政策文件也是高頻發布。從行業大的趨勢來看，相對可以確定的是，擁有較好的碳排放數據基礎的中國電解鋁行業，已經在納入全國碳交易市場的議程中。而目前一些具體落地的政策細節也顯示，在國家能耗雙控的背景下，各地的電力供應、用電成本、鋁廠新投產能已經在不同程度受到衝擊。
02 國內鋁產業鏈“碳足跡”明顯：火電能源依賴過重的必然結果我們認爲在整個基本金屬板塊，電解鋁受“碳達峯”影響，這是中國鋁廠對火電能源依賴過重的必然結果。2020年國內電解鋁生產（主要是用電+氧化鋁+陽極三個方面）產生的碳排放總量約爲5.2億噸，佔全國碳排放總量的4.6%，遠高於銅、鉛、鋅等其他有色金屬行業，也與電解鋁工業產值相對工業總產值的佔比並不匹配。這說明當前國內電解鋁的能耗總量及能耗強度，都處在偏高的位置。
對比近五年數據，電解鋁碳排放在2017年之後高位企穩，主要因爲當年進行的供給側改革淘汰了一定規模的落後產能，原鋁生產在2017年之後進入低速增長。所以電解鋁的生產會“貢獻”大量的碳排放，當然在鋁的全生命周期流程中，冶煉、加工制造以及廢料回收階段均會釋放溫室氣體，但最主要的碳排放還是集中在電解鋁冶煉環節，並主要以二氧化碳形式排放。
我們對IAI數據進行一定調整後得到，目前全球平均每生產一噸原鋁，大約會排放二氧化碳約15.6噸。這其中，鋁土礦端由於用電及熱能釋放會排放約0.05噸二氧化碳，佔總排放量的0.3%；氧化鋁端則會排放約3.1噸，佔到19.6%，主要系熱能釋放過程排放；而電解鋁冶煉環節排放二氧化碳最多，爲12.4噸（含電力+陽極），且以電力排碳爲主，電解環節合計排放佔比高達79.4%。在上述全流程中，各環節用電排碳量合計佔比可達到63%，其中電解環節用電排碳量佔比就達到61%（約9.5噸二氧化碳）。
中國電解鋁行業在電解環節上的用電排碳量要高於全球平均水平，可達到11.2噸（按噸鋁），因爲國內的電力能源嚴重依賴火電（即煤電，佔比可達到85%左右），水電佔比僅略高於10%，遠遠低於全球水電能源佔比接近25%的水平。在不同電力結構下，電解鋁冶煉環節的碳排放量呈現出顯著的差異。歐美鋁廠的水電佔比高達80%以上，其噸鋁冶煉的電力碳排放量僅在2-3噸，遠遠低於中國的11.2噸。這也使得中國噸鋁的碳排放總量應該會超過15噸（氧化鋁焙燒+電解環節電力排碳（水火電加權）+陽極消耗及陽極效應，排碳合計規模約在14.5噸，其他環節碳排放還包括非二氧化碳排放、直接二氧化碳排放、運輸等）。不過，這還需要考慮到電廠及鋁廠的碳減排率，粗略估算噸鋁的碳排放在10噸以上。
按照國家生態環境部於2021年2月開始實施的《碳排放權交易管理辦法（試行）》，其計劃將全國所有主要的溫室氣體排放者（年排放2.6萬噸二氧化碳當量以上）都納入全國統一的碳排放市場。這就意味着，年產量達到0.26萬噸以上的電解鋁廠就要被納入碳排放市場，這對有火電自備電廠的鋁廠而言影響較大，而這部分鋁年產能佔到國內總產能的比重可達到六成。
03 “碳達峯”下的鋁市場共識，是否存在風險？
在當下的鋁市場中，已經有越來越多機構對未來中國電解鋁火電產能的收縮、全行業成本擡升、能源結構的調整等形成共識。那麼有沒有一些風險點會衝擊到這種共識？基於我們當前的認知來看，在中期的時間範疇內（1-3年左右）我們基本認可市場目前的這種共識，盡管也存在部分的擾動因素。
首先，要控制排碳總量，電解鋁火電產能收縮是最直接和最有效的，所以國內電解鋁的電力能源結構勢必向水電及其他清潔能源傾斜（短期內還是以水電爲主），但整個能源結構的調整難以短期內完成，水電投資和擴張也需要考慮到區域資源稟賦、植被環保、移民安置等諸多問題。目前在中國電解鋁產能分布上，除了西南產區（特別是雲南）擁有較強的水電供應能力之外，其他產量大省例如山東、內蒙古、新疆及其他西北產區均是火電資源集中的區域。現階段能耗指標大概率會在各高耗能行業及企業之間做一些分配和平衡，這其實就意味着，電解鋁行業的碳排放約束在未來不短的時間內將是常態化的。
其次，要控制排碳強度，單位GDP的能耗要下降，如果各地平均承擔能耗強度指標，就意味着GDP增長越低的地區，能耗也要更低，這對於中西部地區而言，碳減排的壓力也會更大，而中國電解鋁70%以上產能都集中在西北和西南地區。
以上兩點，會直接影響到電解鋁行業未來的供應格局：總量上，運行產能的天花板有可能比工信部給到的4547.9萬噸合規產能上限還要低；邊際增量上，現有規劃中的新投項目會有更多變數，投產節奏的不確定性進一步增強。而且這種未來的預期已經在照進現實，這也是爲什麼在今年2月底內蒙古能耗雙控未能達標導致鋁廠減產的事件出來之後，盡管實際影響的量並不多，但是價格還是很給力的原因。因爲市場看到在大的預期之下，現實層面也在跟進，這個是比較致命的，類似於2017年6月份供改在山東鋁廠真正落地。而且在目前“碳達峯”、“碳中和”大的政策環境中，市場預期內蒙古情況會擴散到其他產區也是非常合理的。
除了對供應量的影響外，電解鋁行業成本重心的擡升也在預期之中，並主要來自電力成本（煤炭價格）、碳排放交易成本、以及工藝革新成本等的擡升。從國內噸鋁用火電與水電的排碳對比來看，火電的電力排碳達到11.2噸，而水電的電力排碳幾乎爲零。假設後期電解鋁的火電產能需要購買排碳指標，那麼火電產能的成本上升不可避免。理論上，火電相對水電要高出一筆碳排放成本，約等於11.2噸乘以碳排放交易價格（按50元/噸碳測算，就是560元/噸鋁），不過這也需要考慮到國家是否給到鋁廠一定的免費碳排放配額，最終鋁廠實際承擔的碳排放成本還是取決於購買的碳排放數量及其價格。
另外，從工藝革新的角度來看，對照海外主流鋁企的做法例如俄鋁、力拓、美鋁、海德魯等（具體可參見附錄），在電解鋁冶煉碳減排的過程中均採用了相應的創新技術，用環保型材料來替換電解槽中的傳統陽極材料，這部分工藝革新也會帶來相應成本的增加。不過，陽極環節的碳排放在電解鋁生產排碳總量中的佔比並不大，邊際影響不會太顯著，最核心的影響還在於能源結構的調整。
最後，需要特別指出的是，我們對於以上結論的判斷基於一個大前提是，國家的“碳達峯”、“碳中和”政策如期推行，同時電力及電解鋁行業尚未具備大規模內部回收利用二氧化碳的技術。
04 政策約束對價格的傳導，取決於邊際成本產能變動對於滬鋁市場而言，顯然已經進入政策紅利期，政策對於電解鋁供應格局以及行業成本的影響，如何傳導至鋁價本身，這很大程度上要取決於中國電解鋁邊際成本產能的變動，以及海外產能的補給能力。從當前情況來看，國內電解鋁火電產能的成本擡升，將使得這部分產能所處的成本分位數後置，例如內蒙古、山東等區域產能，而這些都是產能大省，這也意味着未來價格一旦跌破這些產區的成本，邊際上的產能削減就非常可觀，從而對價格形成支撐。針對供給端的更多影響，我們將在系列報告（二）中做進一步闡述，敬請期待。
附錄：
1、美鋁情況介紹。美鋁成立於1888年，是一家歷史悠久的“老牌鋁廠”，在加拿大、挪威、美國均有冶煉廠分布，其2020年全年原鋁產量226萬噸。近幾年來，其噸鋁二氧化碳排放量維持於7噸以下，遠遠低於世界平均水平。這其中一個原因爲美鋁多數鋁冶煉廠使用水電等清潔能源，而清潔能源在美鋁整個能源結構中佔比達到73%；另一個原因則爲美鋁採用了“ELYSIS”工藝技術，此技術爲美鋁與力拓合作開發，採用惰性陽極以替代碳陽極，通過該技術能有效降低冶煉過程中的溫室氣體排放，並以氧氣形式進行排放。通過這兩種方式，美鋁極大地縮減了自身的碳排放量，並進一步降低了生產成本。
2、海德魯情況介紹。位於挪威的海德魯是一家全球的“鋁一體化”公司，公司業務涵蓋鋁土礦開採、氧化鋁精煉、電解鋁冶煉以及鋁材加工與再回收等，其2020年全年原鋁產量209萬噸，同比增加3%。海德魯較早開始關注生產過程中的碳排放問題，並且提出在2020年實現鋁生命周期的“碳中和”，實現生產過程碳排放量與使用階段碳節約量的平衡。該舉措獲得顯著成效，海德魯鋁冶煉廠噸鋁碳排放量逐年下降，並於2019年降至3噸。具體來看，海德魯採取了以下三個措施：首先，生產過程中積極運用可再生能源以減少碳排放，可再生能源佔比已達70%以上。其次，開發低碳足跡的鋁合金產品，目前已生產出Hydro CIRCAL和Hydro REDUXA兩種類型的低碳鋁產品。最後，增加對於廢料的再回收利用以減少冶煉時的碳排放。根據海德魯自己研發的“氣候模型”，其在2019年的鋁生命周期中就已經實現“碳中和”的目標，共累計“淨回收”二氧化碳21.9萬噸。
3、俄鋁（Rusal）情況介紹。俄鋁（Rusal）是全球的鋁產品巨頭之一，也是第一家向市場推出環保鋁的公司之一，其2020年全年原鋁產量達到375.62萬噸。爲了減少碳排放，俄鋁使用了現代化的氣體處理設施，並應用了其自行研發的Eco-Soderberg技術。該技術的關鍵在於電池使用環保材料以代替傳統陽極材料，大大減少了冶煉過程中的碳排放量。此外，俄鋁的電力來源中有約93%來自於水電等可再生能源，亦有效降低了溫室氣體的排放。2019年，公司通過採取措施減少了32萬噸的二氧化碳排放，其噸鋁碳排放量爲3.3噸。
資料來源：公司財報，國泰君安期貨產業服務研究所4、力拓情況介紹。力拓（Rio Tinto）是全球的資源開採和礦產品供應商之一，2020年原鋁產量達318萬噸。公司與美鋁合作開發ELYSIS技術，採用惰性材料代替碳陽極，可減少鋁土礦和氧化鋁加工過程中產生的CO2。除此之外，力拓50%的業務供電來自於水電等可再生能源，並且還在繼續拓寬可再生能源的供電範圍。自2012年以來，公司碳排放量持續減少，2020年其噸鋁碳排放量達到6.8噸。
