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    碳达峰会将铜供需格局引向何方?

    发布日期:2021/4/7 9:33:42    来源:中国有色网    阅读次数:

    随着碳达峰、碳中和行动的逐步铺开,铜行业将迎来崭新的挑战和可期的机遇。一方面,低碳冶金确定性增加,行业面临产业升级和产量调整的双重挑战。另一方面,消费需求迎来变革,终端消费重心更加往新能源产业偏移,铜冶炼与加工企业将拥抱需求激增的发展机遇。

     

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    碳达峰激励冶炼厂清洁生产

    供给侧面临崭新挑战

    铜冶炼企业碳排放核算

    2015年7月,国家发展改革委办公厅对外发布《国家发展改革委办公厅关于印发第三批10个行业企业温室气体核算方法与报告指南(试行)的通知》,《其他有色金属冶炼和压延加工企业温室气体核算方法与报告指南》(以下简称《指南》)出炉,其中涉及的温室气体只包含二氧化碳和甲烷,但是排放源涵盖了化石燃料燃烧排放、过程排放,废水厌氧处理排放和净购入使用电力、热力等多个类别,该指南对有色企业温室气体排放核算边界、核算方法和数据质量管理要求等做出了详细说明。值得关注的是,制酸工序所生产的硫酸属于无机酸类,其碳排放依据《中国化工生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》进行计算,因此制取硫酸时消耗的大量电力不计入金属冶炼部分,但是应计入冶炼企业温室气体排放总量之中。

    纵观整个铜冶炼系统,熔炼、贫化电炉处理炉渣、吹炼、电收尘、阳极板浇铸、电解等工序均需要消耗电量或燃料。另外,阳极炉精炼工序中,焦粉、重油、天然气、甲烷或液氨等能源作为原材料被消耗,因此每个生产阶段都会带来一定的碳排放。根据《指南》,化验、机修、库房和运输等辅助生产系统所产生的温室气体排放也处在企业核算范围之内。

    世界资源研究所(WRI)统计,2016年全球温室气体排放量为956.6亿吨,其中铝、铜、铅、镍、锡、钛、锌以及黄铜等合金冶炼行业的温室气体排放量占比仅为0.7%,即2016年有色金属冶炼及加工行业产生约6.7亿吨温室气体。

    再聚焦到我国,世界投入产出数据库(WIOD)数据显示,2009年我国二氧化碳排放量为66.96亿吨,而我国在全球有色金属行业中占据重要地位,产能集中度高,所以基本金属和金属制品生产所排放的二氧化碳量达到了6.28亿吨之高,在碳排放总量中所占比例为9.38%,这一数值远高于全球水平。

    深入到国内铜冶炼行业,中国有色金属工业协会统计2019年精炼铜产量为942.24万吨,至少带来碳排放3486.29万吨,在全国二氧化碳排放量中占比约为0.35%(2019年全国二氧化碳排放量为98.26亿吨)。铜冶炼企业虽然碳排放量相对较小,但仍身处于贴有“高耗能”标签的有色金属产业中,同样面临着产业升级和产量调整的挑战。

    驱动质的提升,产业升级成为关键

    中央经济工作会议瞄准碳达峰、碳中和目标,铜冶炼行业也应紧跟步伐,强化企业社会责任,推进产业技术升级,实现全行业低碳排高质量发展。

    面临严格的碳约束,铜冶炼企业或将经历产业升级和能源结构转型的阵痛,但是企业生产系统调整的灵活性,使得冶炼厂在技术革新期间难以出现超预期减产,因此,工艺的小幅改进对电解铜供应的影响较小,所以碳达峰、碳中和对铜冶炼产能的削减力度轻微。

    扰动量的调整,产量缩减幅度几何

    碳达峰、碳中和工作部署对产量的影响具体体现在电力价格、碳排放额度和环保政策三方面。

    其一,铜冶炼产量是否受限与电力价格的涨跌幅度相关,电价的大幅变动对成本和产量影响程度深,但电价的小步调整对供应的干扰微弱。

    其二,产量上方空间与碳排放权额度及其交易价格亦有关联,若碳排放权额度分配严格、交易价格高企,则产量将遭受巨大打击,反之同样成立。

    其三,铜冶炼产量同时受环保政策的扰动,环保管控和政策实施的力度决定减量。

    铜冶炼产能分布不均,各区域能耗状况不一,山东、内蒙古等能耗大省预计将实行更为严格的管控措施,提高环保督察检查标准。同时,不同地区因重污染天气发布的限产停产规定存在差异,因此各地区减量预期不同,可根据具体时间各省冶炼产能及政策力度来测算环保对供应的边际影响量。

    总体来说,碳达峰、碳中和的目标对铜供给侧的量的影响相对较小,但对质的提升驱动较大。铜冶炼企业只有将节能提效、清洁生产作为提质的首要目标,才可以减少电解铜生产与国家减碳工作细则之间的博弈,从而维持量的稳定输出。

    “碳中和”带动新能源快速发展

    需求端迎来重大机遇

    实现碳达峰、碳中和的重要路径是调整能源结构,需要“稳步推进水电发展,安全发展核电,加快光伏和风电发展”。据此路径,光伏和风电将会得到迅速发展,成为清洁能源的主力军。同时,实现碳达峰、碳中和还需要提高终端消费行业的电气化率,推进节能低碳技术的研发和推广应用,减少化石能源的消费和二氧化碳的排放。从目前情况来看,新能源汽车将是助力减少化石能源消费的重要推手之一。新能源汽车主要使用电能或者氢能获取动力,二氧化碳或者其他温室气体的直接排放为零,所以新能源汽车行业快速发展能够显著降低碳排放。

    光伏和风电为清洁能源的主力军

    风电和光伏快速发展,发电装机总容量冲刺预期目标。根据能源局数据估算,光伏平均有效日照时间约为4.5小时/天,风电平均利用时间为5~6小时/天。同时,国家电网“十四五”规划内容中提到,2020年风电占风电和光伏总装机量的48%,2025年这个比例将上升到53%。据以上数据推算,2021年光伏和风电装机总量可达到5.15亿千瓦,其中光伏和风电装机量分别为2.61亿千瓦和2.54亿千瓦;2025年光伏和风电装机总量将发展至8.55亿千瓦;2030年可以实现15.24亿千瓦装机总量,达成气候雄心峰会提出的超过12亿千瓦的目标。

    光伏和风电装机总量提升,对铜消费构成重大利好。世界海上风电论坛(WFO)报告指出,海上风电装机容量年均增长率为20%左右,以此数据作为国内海上发电装机容量的平均增速,2025年国内海上风电装机容量为0.2亿千瓦,2030年可达到0.51亿千瓦。根据国际铜业协会数据,理论上海上风能发电系统每兆瓦装机容量需要铜大约15吨,陆上风能发电系统需要约2.5吨~6吨,太阳能光伏发电需要约4吨。测算结果显示,2021年光伏和风电将拉动31.00万吨铜的消费量;2021~2025年拉动191.69万吨,年均用铜量38.34万吨;2026~2030年拉动326.21万吨,年均用铜量65.24万吨,光伏和风电对铜的需求持续扩大。

    核电发展有序进行,未来发展空间可期,助力碳达峰、碳中和目标实现。对于核电,政府的态度主动发生转变,从稳妥推进到今年的积极有序发展,这将改变此前新增核电装机容量和发电量的萎缩状态。根据市场预测,“十四五”期间至少有3500万千瓦核电机组开工,考虑到核电建设周期5年左右,2030年核电装机容量将达到1.1亿千瓦。基于核电建设周期推算,2021~2031年核电新增装机容量将整体呈现上升的趋势,其中2021年新增装机容量0.04亿千瓦,2021~2025年增加0.25亿千瓦,2026~2030年增加0.35亿千瓦。假设核电装机平均用铜量为3吨/兆瓦,2021年核电带动铜消费1.23万吨;2021~2025年、2026~2030年分别带动铜消费7.53万吨、10.50万吨,年均铜消费量从1.51万吨增至2.10万吨。

    新能源汽车主导行业发展格局

    新能源汽车蓬勃发展,催化充电桩的需求提升。当前中国新能源汽车充电桩数量不足。截至2020年12月,我国公共充电桩数量为68.27万个,家用充电桩数量为87.4万吨,合计155.67万吨。但是同期新能源汽车保有量已经达到499.02万辆,车桩比为3.21:1,远未达到《电动汽车充电基础设施发展指南(2015~2020年)》中规划的车桩比接近1:1的目标。未来新能源汽车产销量的迅速增长将为充电桩等配套设施的需求注入强力催化剂,假设2021年开始桩车比等比例增加,2025年新能源充电桩规模将达到1125.37万个,2030年扩充至4873.04万个。

    新能源汽车行业的迅速崛起,以及充电桩需求量的成长潜力,共同驱动铜消费提升。根据国际铜业协会数据,每辆纯电动汽车用铜量平均为83公斤,每辆混合动力汽车用铜量平均为40公斤,相较每辆传统燃油汽车铜用量平均增加23公斤。同时,我们假定直流充电桩每台用铜70公斤,交流充电桩每台用铜4公斤,家用充电桩每台用铜2公斤。测算结果显示,2021年新能源汽车以及充电桩用铜量15.90万吨,2025年可达到59.88万吨,2030年达到135.60万吨,铜需求量的迅猛增加显而易见。

    清洁化趋势加速,铜消费潜力释放

    在碳达峰、碳中和的战略布局中,新能源行业势必将发挥其中流砥柱的作用,成为减碳工作的重要抓手,新能源的成长空间巨大,同时也蕴含着铜行业发展的重要机遇。根据以上的测算,2021年新能源领域用铜量为48.13万吨,2025年可以达到105.25万吨,2030年将增至203.92万吨。从新能源用铜增速上看,2021~2025年平均增速为24.32%,2021~2030年平均增速为19.12%,均处于较高的增速水平。细分行业中,新能源汽车用铜增速最快。2021~2025年新能源汽车用铜量平均增速为37.11%,2021~2030年平均增速为26.84%,远超新能源领域铜消费平均增速。新能源汽车用铜量在新能源领域的占比也在不断提升,2020年、2025年和2030年新能源汽车用铜量占比分别为23%、41%和60%,占比的阶梯式增长表明新能源汽车将是未来铜消费的重要驱动力。

    现在的问题是,新能源行业的崛起是否使传统用铜消费行业受到严重冲击?在发电行业中,传统发电系统用铜约为1吨/兆瓦,假定光伏和风电系统对传统发电系统的替代比例为1:1,则2021年发电行业用铜量为25.22万吨,2025年为35.45万吨,2030年为54.03万吨,仅略小于光伏和风电系统新增用铜量。在新能源汽车行业中,新能源汽车销量提升会对传统汽车销量产生扰动,但影响相对较小。而充电桩是新能源汽车的配套设施,其数量的增长将和新能源汽车数量保持一定的比例,不会对其他消费行业施压。根据我们的测算,在新能源汽车的影响下,传统汽车2021年铜消费增量为1.58万吨,2025年仅减少3.4万吨,预计2030年预计减少0.19万吨。总体来看,新能源行业的快速发展对传统铜消费行业冲击不大,2021年影响5.43万吨,2025年为14.71万吨,2030年为12.86万吨。由此可见,新能源行业的快速发展,将为铜消费增长开辟新赛道,持续激发铜的消费潜力。

    价格展望

    从供应端看,铜冶炼企业或将面临产业升级和产量调整的挑战。一方面,企业亟待能源结构转型,推进产业技术升级,实现全行业高质量清洁生产。但是,企业生产系统调整的灵活性,使得冶炼厂在技术革新期间难以出现超预期减产,工艺小幅改进对电解铜供应的影响较小。另一方面,铜产量受电力价格、碳排放权额度和环保政策的影响,根据电价相关政策,差别电价或阶梯式电价对铜冶炼成本及产量的影响甚微;在湖北省碳排放权交易中心体系下模拟铜冶炼企业碳排放超额,估算得到额度购买成本约为100元/吨铜,对产量亦不构成威胁;环保政策的扰动带来的减量预期在各地区各阶段迥乎不同,需根据具体时间各省冶炼产能及政策力度来测算边际影响量。总体来说,碳达峰、碳中和政策对铜供应端的量的影响暂且可以忽略不计。

    从需求端看,新能源为铜的消费增长带来新的赛道,铜下游迎来历史性机遇。一方面,供给结构的清洁化趋势,促进光伏和风电快速发展。2021年光伏和风电装机总量可以达到5.15亿千瓦,其中光伏装机量和风电装机量分别为2.61亿千瓦和2.54亿千瓦;2025年光伏和风电装机总量为8.55亿千瓦。随着光伏和风电装机总规模的扩张,铜消费的成长空间逐步扩大。2021年光伏和风电拉动铜消费31.00万吨;2021~2025年带动铜消费量为191.69万吨,年均用铜量38.34万吨。同时,核电积极有序推进,有利于核电装机容量的提升和铜需求端的打开。预计,2021年核电新增装机容量0.04亿千瓦,2021~2025年增加0.25亿千瓦;2021年核电带动铜消费1.23万吨。假定光伏和风电系统对传统发电系统的替代比例为1:1,则2021年发电行业用铜量将为25.22万吨,2025年为35.70万吨,2030年为54.03万吨。

    虽然新能源汽车销量提升会对传统汽车销量产生扰动,但影响相对较小。同时,作为新能源配套的充电桩需求量也将快速提升。2021年充电桩保有量将达到262.91万个,2025年将达到1125.37个,带动2021年铜消费0.96万吨,2025年铜消费4.72万吨。

    从供需平衡上看,2021~2025年中国铜供需存在缺口。基于对2021~2025年国内精铜供应增速4.10%和消费增速4.06%的判断,该时间周期内铜的供需缺口将达到115.69万吨,铜价长期处于多头格局的确定性强。站在2021年的角度看,中国铜的供应可以达到959万吨,进口估算为328万吨,实际消费预计为1310万吨,供需缺口为23万吨。预计,随着碳达峰、碳中和的工作细则落地,供应受限和消费回升的预期还将有可能发酵,铜价依然存在上涨空间。

    (作者单位:国泰君安期货)