1、內容目錄 HYPERLINK l _TOC_250009 一、火電為主的能源結構決定電解鋁高排放 3 HYPERLINK l _TOC_250008 1、電解鋁行業用電結構以火電為主 3 HYPERLINK l _TOC_250007 2、能源結構占比決定電解鋁行業碳排放水平 4 HYPERLINK l _TOC_250006 二、碳中和背景下電解鋁行業減排路徑探討 6 HYPERLINK l _TOC_250005 1、路徑一：能源消耗結構轉變，降低火電，提高清潔能源占比 6 HYPERLINK l _TOC_250004 2、路徑二：生產工藝改進，采用惰性陽極材料替代預焙陽極 8 HYPE

2、RLINK l _TOC_250003 3、路徑三：供應結構的變化，再生鋁有望迎來發展機遇期 8 HYPERLINK l _TOC_250002 三、碳中和約束下電解鋁行業投資機會 9 HYPERLINK l _TOC_250001 1、短期內蒙能耗雙控舉措對行業影響有限 9 HYPERLINK l _TOC_250000 2、長期看好西南地區水電鋁一體化企業以及再生鋁行業 10圖表目錄圖 1：國內電解鋁產能、有效產能、產量 3圖 2：電解鋁行業用電結構 3圖 3：2020 年電解鋁用電結構 7圖 4：火電生產電解鋁排放構成 7圖 5：2020 年全國電力裝機容量結構 7圖 6：2020 年全

3、國發電量結構 7圖 7：2020 年電解鋁行業用電價格區間及產能占比結構（元/度） 8圖 8：碳權交易市場價格（元/噸） 8圖 9：中國再生鋁產量（萬噸） 9表 1：2020 年電解鋁行業自備電情況 4表 2：2020 年電解鋁行業碳排放總量測算 6表 3：2020 年內蒙古地區電解鋁產能及占比 10表 4：2020 年內蒙古電力裝機容量結構 10一、火電為主的能源結構決定電解鋁高排放我們測算 2020 年電解鋁全行業共排放 4.21 億噸二氧化碳，碳足跡較為明顯。在電解鋁生產過程中，采用火電噸鋁排放 12.98 噸二氧化碳，采用清潔能源噸鋁排放 1.81 噸二氧化碳。而 2020 年電解鋁全

4、行業用電結構中，火電占比高達 86%，清潔能源僅占 14%，電解鋁以火電為主的能源消費結構是當期高碳排放的主因。1、電解鋁行業用電結構以火電為主2017 年國內電解鋁行業經歷供給結構性改革，清理違規產能及產能指標置換過程中，行業有效運行產能保持穩定，隨著指標置換建設項目陸續投產，2020 年行業有效運行產能重新進入上行通道。根據百川盈孚數據，截至 2020 年底，國內電解鋁行業總產能 4841.8 萬噸，有效運行產能3940.3 萬噸，產量 3686.34 萬噸。在電解鋁行業用電結構上，結合百川盈孚統計的行業自備電情況看，2020 年底自備電覆蓋有效產能 2561.1 萬噸，占比 65%。網電

5、覆蓋的有效產能 1379.2 萬噸，占比 35%。在網電結構中，根據安泰科數據顯示，火電占比 21%、水電占比 10%、風電占比 2%、光伏占比 1%、核電占比 1%。圖 1：國內電解鋁產能、有效產能、產量圖 2：電解鋁行業用電結構60005000400030002000產能（萬噸）有效產能（萬噸）產量（萬噸）核電-網電, 1%水電-網電, 10%火電-網電, 21%風電-網電, 2%光伏-網電, 1%火電-自備電, 65%1000020162017201820192020資料來源：百川盈孚、西部證券研發中心資料來源：百川盈孚、安泰科、西部證券研發中心）表 1：2020 年電解鋁行業自備電情況

6、省份建成產能（萬噸開工產能（萬噸開工率加權使用電價（元/度）自備電覆蓋產能（萬噸自備電覆蓋率福建7.57.5100.00%0.38000.00.00%甘肅307.7237.777.25%0.3201169.971.46%廣西237.0232.798.19%0.3631122.052.43%貴州145.0138.195.24%0.36950.00.00%河北0.00.00.00%0.00000.00.00%河南190.0171.290.11%0.3786163.495.44%湖北11.810.790.68%0.302010.7100.00%湖南0.00.00.00%0.00000.00.00%江

7、蘇0.00.00.00%0.00000.00.00%遼寧89.046.051.69%0.48000.00.00%內蒙古686.8602.287.68%0.2931477.279.24%寧夏119.0118.099.16%0.337999.083.90%青海284.0253.289.15%0.30160.00.00%山東1178.0820.069.61%0.3291820.0100.00%山西154.593.560.52%0.350834.136.47%陜西93.090.096.77%0.263378.086.67%四川102.0102.0100.00%0.28840.00.00%新疆757.5

8、619.581.78%0.2011562.990.86%云南428.0348.081.31%0.30520.00.00%重慶51.050.098.04%0.371624.048.00%合計4841.83940.32561.165.00%資料來源：百川盈孚、西部證券研發中心2、能源結構占比決定電解鋁行業碳排放水平2013 年 11 月 4 日中國政府網公布國家發展改革委下發的首批 10 個行業企業溫室氣體排放核算方法與報告指南，電解鋁行業位列首批 10 個行業。根據該核算方法，電解鋁行業企業的溫室氣體排放總量等于企業邊界內所有生產系統的化石燃料燃燒排放量、能源作為原材料用途的排放量、工業生產過程

9、排放量、以及企業凈購入的電力和熱力消費的排放量總和。電解鋁企業排放總量計算公式如下：E=E 燃燒+E 原材料+E 過程+E 電+熱式中：E 為企業溫室氣體排放總量，單位噸二氧化碳當量（tCO2e）; E 燃燒為企業的燃料燃燒排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）;E 原材料為能源作為原材料用途的排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）; E 過程為工業生產過程排放量，單位噸二氧化碳當量（tCO2e）;E 電+熱為企業凈購入的電力和熱力消費的排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）;化石燃料燃燒環節參考中國鋁業鄭州有色金屬研究院發表在有色冶金節能2019 年第四期某電解鋁企業的碳排放核算方案一文，假定規模

10、經濟不變，我們選取其中 E 燃燒環節噸鋁碳排放為0.062 tCO2/t-Al。預焙陽極作為原材料環節E 原材料=EF 陽極PEF 陽極為預焙陽極消耗產生的二氧化碳排放；P 為活動水平，即原鋁產量；EF 陽極=NC 陽極（1-S 陽極-A 陽極）44/12NC 陽極為噸鋁陽極消耗；S 陽極為陽極平均硫含量；A 陽極為陽極平均灰分含量；從行業均值角度，根據中國有色金屬工業協會推薦值，噸鋁陽極消耗選取 0.42、陽極平均硫、灰分含量選取 2、0.4。經計算得出 EF 陽極=1.50 tCO2/t-Al。陽極效應環節當電解槽發生陽極效應時，會釋放CF4 和C2F6 兩種強溫室氣體（全氟化碳PFCs）

11、，因此在核算企業碳排放時還需核算電解槽發生陽極效應時產生的四氟化碳和六氟化二碳，然后根據兩種氣體的溫室效應系數折算為二氧化碳當量。電解過程中陽極效應產生碳排放計算如下：EPFCs=（6500EFCF4+9200EFC2F6）P/1000根據有色金屬工業協會推薦值，CF4 和C2F6 排放因子選取 0.034、0.0034。經計算噸鋁陽極效應碳排放為 EPFCs=0.2523 tCO2/t-Al。用電環節在用電環節，根據發改委指引度電消耗 320 克標準煤、1 噸標準煤碳排放 2.66 噸二氧化碳、噸鋁耗電 13500kWh。測算采用火電生產噸鋁碳排放為 11.17 tCO2/t-Al。采用清潔

12、能源生產噸鋁基本不產生碳排放。采用火電生產電解鋁的噸鋁碳排放總量為：E 火電=0.062+1.50+0.2523+11.17=12.98 tCO2/t-Al采用清潔能源生產電解鋁的噸鋁碳排放總量為：E 清潔能源=0.062+1.50+0.2523=1.81 tCO2/t-Al項目數值表 2：2020 年電解鋁行業碳排放總量測算噸鋁碳排放-火電（噸） 12.98噸鋁碳排放-清潔能源（噸） 1.812020 年電解鋁-火電占比（%） 862020 年電解鋁-清潔能源占比（%） 142020 年電解鋁產量（萬噸） 3686.342020 年電解鋁-火電碳排放總量（萬噸） 41149.882020 年

13、電解鋁-清潔能源碳排放總量（萬噸） 934.122020 年電解鋁碳排放總量（萬噸） 42083.99資料來源：西部證券研發中心根據以上測算，2020 年國內電解鋁產量 3686.34 萬噸，以噸鋁能耗 13500 度電測算，累計用電量 4976.56 億度電，2020 年全社會用電量 75110 億度電，占比 6.63%。2020 年電解鋁行業累計產生 42083.99 萬噸二氧化碳排放量。二、碳中和背景下電解鋁行業減排路徑探討為了應對全球氣候問題，1997 年 12 月聯合國氣候變化框架公約第三次締約方大會上通過具有法律約束力的京都議定書，限制發達國家溫室氣體排放量，該協議于 2005年

14、2 月 16 日正式在全球范圍內實行，2002 年 8 月中國正式加入該協議。自此國內正式啟動節能減排大幕，2011 年國家發改委發布關于開展碳排放權交易試點工作的通知，并于 2017 年建立全國統一的碳排放交易體系。2015 年習近平總書記在巴黎氣候大會上強調，中國把生態文明建設作為“十三五”規劃重要內容，并將于 2030 年前后實現二氧化碳排放達到峰值，2030 年國內生產總值二氧化碳單位排放比 2005 年下降 60%65%。2020 年 9 月習近平總書記在聯合國大會上做重要發言，并代表中國政府再次承諾，在 2030年碳達峰背景下，進一步爭取在 2060 年前實現碳中和目標。電解鋁行業

15、作為高耗能行業，2020 年全行業用電量達到 4976.56 億度，占全社會用電量 6.63%，全年二氧化碳排放量 4.21 億噸，碳足跡較為明顯。電解鋁行業節能減排效果對于全社會實現碳達峰、碳中和目標影響較大。從表 2 測算來看，電解鋁行業碳排放主要集中在用電環節與生產環節。從行業減排措施看也應該從用電結構與生產工藝入手。1、路徑一：能源消耗結構轉變，降低火電，提高清潔能源占比采用水電、風電、光伏等清潔能源生產電解鋁在用電環節基本不產生碳排放，采用火電生產電解鋁噸鋁共產生 12.98 噸二氧化碳排放，清潔能源生產噸鋁僅產生 1.81 噸二氧化碳，兩者差距明顯。2020 年電解鋁用電結構中火電

16、占比 86%，清潔能源占比 14%。當前電解鋁高額的碳排放總量與用電結構密切相關。最有效的降低二氧化碳排放量方式是改變現有的火電為主的能源消納結構，逐步提升清潔能源占比。圖 3：2020 年電解鋁用電結構圖 4：火電生產電解鋁排放構成清潔能源,其他, 0.48%14%生產環節,13.50%用電環節, 86.03% 火電, 86%資料來源：百川盈孚、西部證券研發中心資料來源：西部證券研發中心測算根據國家統計局發布的 2020 年國民經濟和社會發展統計公報數據顯示，2020 年國內電力裝機容量 220058 萬千瓦，其中火電裝機容量 124517 萬千瓦，占比 56.59%，清潔能源裝機容量 95

17、541 萬千瓦，占比 43.41%。從發電量來看，2020 年全國發電量 77790.6 億度電，火電發電量 53302.5 億度電，占比 68.52%，清潔能源發電量 24488.1 億度電，占比 31.48%。從 2020 年全社會電力裝機容量結構、發電量結構與電解鋁用電結構比較來看，一方面電解鋁行業用電結構中火電占比大幅高于全社會發電結構，是行業碳排放主要原因。另一方面，全社會發電結構也為電解鋁行業降低火電占比，提升清潔能源消納占比提供現實基礎與可行性。圖 5：2020 年全國電力裝機容量結構圖 6：2020 年全國發電量結構光伏, 11.52% 風電, 12.80% 清潔能源, 31.

18、48%核電, 2.27% 火電, 56.59%水電, 16.82%火電, 68.52%資料來源：統計公報、西部證券研發中心資料來源：統計公報、西部證券研發中心從國家能源局發布的 2019 年光伏發電、風電上網電價通知看，對于風電 2020 年指導價分別調整為每千瓦時 0.29 元、0.34 元、0.38 元、0.47 元。指導價低于當地燃煤機組標桿上網電價（含脫硫、脫銷、除塵電價，下同）的地區，以燃煤機組標桿上網電價作為指導價。對于光伏將納入國家財政補貼范圍的 IIII 類資源區新增集中式光伏電站指導價分別確定為每千瓦時 0.40 元（含稅，下同）、0.45 元、0.55 元。圖 7：2020

19、 年電解鋁行業用電價格區間及產能占比結構（元/度）0.400-0.449, 2.30%0.450及以上, 1.17%0.2以下, 9.44%0.350-0.399, 20.47% 0.200-0.249, 7.48%0.250-0.299, 13.81%0.300-0.349, 45.33%資料來源：百川盈孚、西部證券研發中心從用電成本與產能占比情況看，2020 年電解鋁行業電價成本在 0.35 元/度以下的產能占比 76.06%，電價成本在 0.35 元/度以上的產能占比 23.94%。結合能源局公布的光伏、風電上網電價，定性來看電解鋁行業降低火電占比，提升清潔電源占比對于行業影響將體現在全

20、行業成本端的變化，但如果考慮碳權交易價格，火電較清潔能源生產電解鋁噸鋁碳排放差異為 11.17 噸二氧化碳，以 25 元/噸二氧化碳價格測算，成本差異在 279.25 元/噸，相當于用電成本 0.021 元/度節省空間。圖 8：碳權交易市場價格（元/噸）重慶碳排放權北京碳排放權深圳碳排放權1201008060402002017-01-032017-09-032018-05-032019-01-032019-09-032020-05-032021-01-03資料來源：WIND、西部證券研發中心2、路徑二：生產工藝改進，采用惰性陽極材料替代預焙陽極在生產環節，主要是預焙陽極在電解過程中消耗以及陽極

21、效應下產生的全氟化碳溫室氣體。其中預焙陽極消耗產生碳排放 1.50 tCO2/t-Al，可以通過改變現有的預焙陽極，采用惰性陽極等新型陽極材料，有望實現在陽極消耗過程中噸鋁減排 1.50 噸二氧化碳。目前學界也在持續研究惰性陽極材料可行性，類似合金惰性陽極、金屬陶瓷惰性陽極材料、金屬基加氧化物外層的復合惰性陽極，國外俄鋁、力拓等已經在嘗試使用惰性陽極電解槽工藝。3、路徑三：供應結構的變化，再生鋁有望迎來發展機遇期隨著碳中和目標的提出，一方面原鋁行業本身供應結構與生產工藝將發生變化，另一方面也可能進一步提升再生鋁行業的發展動力。再生鋁生產過程中碳排放僅為 0.21 噸二氧化碳，與原鋁相比碳排放大

22、幅下降。在碳中和約束下，再生鋁行業有望迎來發展機遇期。圖 9：中國再生鋁產量（萬噸）再生鋁產量（萬噸）80070060050040030020010002006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019資料來源：WIND、西部證券研發中心三、碳中和約束下電解鋁行業投資機會在第二章節，我們詳細測算電解鋁不同能源結構下碳排放水平，根據現有的能源結構以及 生產工藝條件下的碳排放結構，在行業長期發展路徑上我們提出電解鋁行業減排三條路徑。那么從投資的角度怎么理解碳中和約束下電解鋁行業的投資機會與陷阱？1、短期內蒙能耗

23、雙控舉措對行業影響有限短期看，國家發改委公布各省份 2019 年度能源消耗總量和強度“雙控”考核結果，內蒙古考核結果未完成，被發改委通報批評。2020 年 12 月內蒙古自治區發改委聯合工信廳、能源局，草擬關于確保“十四五”能耗雙控目標任務若干保障措施（征求意見稿）。意見稿要求從 2021 年 1 月 1 日起，鋼鐵、電解鋁行業實行總量控制，除已經完成或正在產能置換和利用粉煤灰提取氧化鋁生產電解鋁項目外，不再審批新增產能項目。2021 年 3月 15 日，包頭市發改委下發包頭市多措并舉確保完成一季度能耗“雙控”目標通知，提出關停自備電廠部分機組以及對限制類企業實行限產措施。內蒙古自治區及轄下政

24、府相關措施引發市場對于電解鋁運行產能及新建產能縮減預期，推升鋁價上漲。表 3：2020 年內蒙古地區電解鋁產能及占比省區企業名稱總產能（萬噸）運行產能（萬噸）內蒙古內蒙古華云新材料有限公司7870內蒙古包頭鋁業有限公司5555內蒙古中電投霍林河煤電集團鋁業股份有限公司11.60內蒙古內蒙古霍煤鴻駿高精鋁業有限責任公司4848內蒙古內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責任公司扎哈淖爾分公司3838內蒙古東方希望包頭稀土鋁業有限責任公司8583內蒙古內蒙古大唐國際再生資源開發有限公司28.228內蒙古內蒙古錦聯鋁材有限公司125100內蒙古內蒙古創源金屬有限公司8080內蒙古鄂爾多斯市蒙泰新型鋁合金材料有限責任公司5050內蒙古包頭市新恒豐能源有限公司5050內蒙古內蒙古錫林郭勒白音華煤電有限責任公司鋁電分公司380內蒙合計686.8602.20全國合計4880.83977內蒙占比1