電解鋁行業(yè)專題研究報告：從電解鋁全生命周期角度看碳減排

大氣網訊:

一、碳中和：能源結構調整首當其沖

在2020年9月22日的聯(lián)合國大會上，中國力爭2030年前二氧化碳排 放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和；隨后日本和韓國宣布在2050年實現(xiàn)碳 中和目標；歐盟發(fā)布《綠色新政》，將2030年減排目標從40%提高到50%至55%， 并宣布2050年實現(xiàn)碳中和。 全球70多位國家元首于2020年12月12日共同參與了氣候雄心峰會。今年的氣候雄心 峰會旨在進一步推動各方在氣候行動、融資，以及氣候適應和抵御能力建設方面的 雄心和努力。到2030年，中國單位國內生產總值二氧 化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左 右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到 12億千瓦以上。

（一）國內煤炭來源碳排放依然占據較大比例

據CEADs統(tǒng)計數(shù)據，國內碳排放量從2000年的32.14億噸增長到2013年的101.45億 噸，此后增速有所放緩。截止2017年，國內碳排放量為97.29億噸。2013年以來，受 到國內煤炭來源碳排放量逐步下降的影響，國內碳排放總量增速出現(xiàn)明顯下降。目 前國內每年碳排放量級為100億噸左右，其中70%左右均來自煤炭燃燒，因此降低煤 炭碳排放量占比尤為關鍵。

（二）國內電解鋁行業(yè)碳減排存在較大空間

據CEADs統(tǒng)計數(shù)據顯示，2019年國內碳排放量為105.59億噸，其中電力、制造業(yè)、 地面交通、住宅以及航空行業(yè)碳排放占比分別為45%、39%、9%、7%以及0%。電 力行業(yè)和制造業(yè)占據了國內碳排放行業(yè)中的較大比例。電解鋁行業(yè)同時涉及電力行 業(yè)（自備電廠）以及制造業(yè)兩個行業(yè)，其中在制造業(yè)中，2018年電解鋁能源消費量 為1.41億噸標準煤，占比6%，僅次于鋼鐵和水泥行業(yè)，國內電解鋁行業(yè)碳減排存在 較大空間。

二、從電解鋁全生命周期角度看碳減排

（一）汽車輕量化成未來趨勢，鋁減重降耗助力碳減排

目前汽車用鋁主要集中于燃油車，乘用車鋁材多為鑄件，型材、板材也有一定程度 的運用。由于純電動的整車質量比傳統(tǒng)燃油車多100-250kg，純電動車輕量化要求迫 在眉睫，預計未來用鋁會大幅增長。根據2020年鋁加工產業(yè)年度大會報告，2019年 我國乘用車總用鋁量為275萬噸。

分車型來看，燃油車用鋁量最高，達256萬噸，純電動車和其他能源車分別用鋁17萬 噸和2萬噸。分鋁材來看，鑄件用量最多，達202萬噸，型材和板材各27萬噸和37.6 萬噸。

鋁主要應用于汽車的開閉件（四門兩蓋）以及車身部件。其中，開閉件包括引擎蓋、 翼子板、行李箱蓋以及車門等。我國合資品牌如上汽通用、一汽大眾、華晨寶馬等 均擁有車身及覆蓋件用鋁的應用經驗和相對成熟的技術，引擎蓋和行李箱蓋的鋁化率較高。

據Ducker analysis預測，北美汽車覆蓋件的鋁化率將不斷提升，其中，引擎蓋的鋁 化率將由2020年的63%上升至2026年的81%，成為乘用車標準配置；翼子板以及行 李箱蓋也將由19%-28%上升至34%-44%；車門由于鋁化技術難度較大，鋁化進程相對滯后。

1. 汽車用鋁比例上升，輕量化助力降低能耗

（1）全球輕量化要求提高，鋁是優(yōu)質的輕量化材料

在保證汽車強度和安全性的前提下，輕量化已經成為全球趨勢。通過降低汽車的整 備質量，能夠降低燃油汽車的能耗，提升電動汽車的續(xù)航里程數(shù)，并減少排氣污染。

在所有具有碳排放污染的交通工具中，汽車的碳排放量首當其沖。能源基金會數(shù)據 顯示，私家車出行的人均百公里碳排放量達到21.6kg/100km，而高鐵、地鐵及輪船 等出行方式的碳排放量僅為1.4、1.3及1.02 kg/100km。即使與碳排放量高居第二的 飛機出行方式相比，私家車的碳排放量仍高出了近一倍。為了減少溫室氣體的排放， 全球紛紛制定車輛排放目標：歐盟為普通客車設定了2021年碳排放目標，日本、美 國、加拿大及中國的卡車也紛紛引入二氧化碳標準。

汽車減排勢不容緩，鋁作為輕量化材料具有多重優(yōu)勢。從汽車選材角度看，鋼和鋁 是最常用的兩種車用材料。鋁合金材料相較于一般鋼材而言，雖然彈性模量低，但 抗擠壓性強，可以增強復雜的截面部件的剛度，在碰撞吸能中具有顯著優(yōu)勢，降低 材料消耗以及構件質量。A2MAC1數(shù)據庫對比了鋁與鋼的副車架重量，鋁制的副車 架為8.23kg，而高強度鋼和先進高強度鋼相對于鋁的輕量化比率只有0.66和0.83。

（2）汽車用鋁量增長，節(jié)能降耗實現(xiàn)減排

在汽車未來輕量化趨勢之下，鋁用量的比例會逐漸提高。根據IAI的預測，中國的單 車用鋁量將持續(xù)增長。2025年乘用車與商用車的單車耗鋁量分別為187.1kg和 180.1kg；2027年商用車的單車耗鋁量將首超乘用車，二者均超過200kg；2030年乘 用車與商用車的單車耗鋁量分別為242.2kg和253.2kg。

鋁在傳統(tǒng)燃油車和新能源車中的應用均可以降低能耗。整車質量減輕5%，基本可保證降低相同比例的燃油消耗。而電動車相比燃油車有更高的整備質量，“中國制造 2025”規(guī)劃中提出輕量化仍是重中之重，質量每減少100kg，電動車的續(xù)航里程就能 提高6%-11%。

2. 輕量低耗推動減排，單車每公里減少10克碳排放

根據Ducker analysis的數(shù)據，2015年北美汽車整備質量約為1748kg，其中鋼板質量 占40%，鋁質量占比10%，預計2025年汽車整備質量約為1617kg，其中鋼板質量占 32%，鋁質量占比16%，據此測算出鋁對鋼材的質量替代比率為46.17%，進一步可 測算出鋁用量上升的車輛減重系數(shù)1.17。

根據IAI的中國汽車用鋁數(shù)據，中國乘用車的單車耗鋁量將由2016年的110.4kgpv上 升至2025年的187.1kgpv，商用車的單車耗鋁量將由2016年的76.5kgpv上升至2025 年的180.1kgpv。結合車輛減重系數(shù)，得到相應車型的減重量。

根據IAI的輕量化節(jié)能報告，在車輛降重100kg的情況下，分車型的減排效果不同。燃 油乘用車、電動乘用車以及混動乘用車每公里分別可減少0.00876kg、0.00708kg及 0.00792kg的二氧化碳排放；燃油公交車、電動公交車及卡車每公里分別可減少 0.00329kg、0.00345kg及0.00209kg的二氧化碳排放。結合不同車型的減重量，測算 出汽車中增加單噸鋁用量所帶來的碳減排量約為0.08kg。

經過測算，2017年由于使用鋁所帶來的乘用車單車碳減排可達每公里10-15g，商用 車單車碳減排量為2-8g。預計2025年乘用車單車碳減排可達每公里18-22g，商用車 單車碳減排量為3-12g，2030年乘用車單車碳減排可達每公里23-25g，商用車單車碳 減排量為4-16g。

情境1：假設單車年行駛20000公里。預計2025年燃油乘用車年減排達367kg、純電 動乘用車年減排374kg、混動乘用車年減排440kg；燃油公交車年減排64.87kg、燃油 電動公交車年減排244kg，卡車年減排88kg。

情境2：假設單車年行駛50000公里。預計2025年燃油乘用車年減排達918kg、純電 動乘用車年減排935kg、混動乘用車年減排1100kg；燃油公交車年減排162kg、燃油 電動公交車年減排610kg，卡車年減排221kg。

進一步換算成單噸鋁的碳減排成果，單噸鋁使用量將使汽車單公里減排0.02g-0.1g、

情境1：假設單車年行駛20000公里：預計單噸鋁使用量將使燃油乘用車年減排達 2.04kg、純電動乘用車年減排1.65kg、混動乘用車年減排1.85kg；燃油公交車年減排 0.77kg、燃油電動公交車年減排0.8kg，卡車年減排0.49kg。

情境2：假設單車年行駛50000公里：預計單噸鋁使用量將使燃油乘用車年減排達 5.10kg、純電動乘用車年減排4.13kg、混動乘用車年減排4.62kg；燃油公交車年減排 1.92kg、燃油電動公交車年減排2.00kg，卡車年減排1.22kg。

（二）光伏發(fā)電碳排放量低，鋁框回收減少全周期排放

太陽能是一種可再生的無污染的新能源，擠壓鋁材是制造太陽能光伏組件最有競爭 力的可選材料，電池板框架支柱、支撐桿、拉桿等都可以用鋁合金制造，是鋁型材應 用的新市場。 鋁型材在光伏領域主要產品在太陽能光伏邊框和太陽能光伏支架等。太陽能光伏邊 框和支架主要起到固定、密封太陽能電池組件、增強組件強度、便于運輸和安裝等 作用，其性能將影響到太陽能電池組件的壽命。按照使用的原材料可將太陽能邊框 分為三類：鋁型材邊框、不銹鋼邊框、玻璃鋼型材邊框，由于鋁型材具備重量輕、耐 蝕性強、成形容易、強度高、易切削和加工、可回收等特點，目前在太陽能邊框中應 用為最為普遍。

1. 光伏使用階段：碳排放最低的發(fā)電方式之一

在不同發(fā)電方式中，光伏發(fā)電的單位發(fā)電量碳排放量較低?；茉吹奶寂欧帕孔?高，煤電的單位發(fā)電量碳排放量超過800gCO2/kWh，天然氣發(fā)電近500g CO2/ kWh。 即使經過碳捕捉技術處理后，二者的碳排放量可下降至150 g CO2/ kWh以下，但相對于其他清潔能源的碳排放仍然很高。

根據世界核能協(xié)會的數(shù)據，公用事業(yè)級光伏、集中式光伏以及分布式光伏的碳排放 量有所差異。公用事業(yè)及集中式光伏通常規(guī)模較大，裝機容量較高；分布式光伏多 處于用戶側，如屋頂光伏等。三種光伏單位發(fā)電量的碳排放量在30-50 g CO2/ kWh 左右，集中式光伏的單位碳排放量僅27g CO2/ kWh，是除水電、核電及風電外碳排 放最小的發(fā)電方式。不同發(fā)電方式在全生命周期中產生碳排放階段也不同，光伏主要來自上游的設備生 產和電廠建設環(huán)節(jié)，而在使用階段碳排放很低，僅為4.93kgCO2-eq。而化石能源發(fā) 電的碳排放主要來自于發(fā)電運行階段的化石燃料燃燒；核電的碳排放來自燃料開采 和廢棄處理。

2. 光伏處置階段：廢組件鋁邊框拆解難度低

在光伏組件中，鋁框和前玻璃占光伏板重量的80%，光伏面板的鋁框和接線盒很容 易拆卸。歐洲的歐洲的廢棄組件回收工作開展較早，2012年出臺了《歐盟廢棄電子 電器產品管理條例》，將太陽能光伏組件納入管理范圍，并成立了專門機構。但由于 回收技術難度較高，通常僅對玻璃和鋁框架進行回收，剩余材料被送往水泥爐中作 焚燒處理，直至2018年才出現(xiàn)了專門處理晶體硅的回收廠，能夠實現(xiàn)95%的組件回 收率。

相比之下，我國沒有針對光伏廢組件的回收技術和設備，也未有明確的光伏組件回 收政策。因此，國內大部分廢舊光伏組件都沒有回收處理，通常都是直接填埋或破碎后填埋。

具體而言，廢光伏組件中的鋁邊框可以通過簡單的人工拆解進行回收，而其他組件， 如銀、玻璃和晶硅片等需要通過熱解工藝回收。若在使用壽命到期后，進行人工拆 解和回收鋁邊框，并假設按折舊10%抵消碳排放。

則1m2的光伏報廢組件可得到 1.84kg的鋁邊框,避免了生產此重量的鋁邊框產生的碳排放(-9.96kg CO2-eq)。 因此，考慮鋁邊框拆解回收后的光伏組件在處置階段的碳排放為-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 量減少6%。

（三）建筑用鋁優(yōu)化能效，光伏外圍集成推動凈零

鋁是可見光和熱量的優(yōu)質反射材料，可以反射陽光和儲存熱量。此外，它還具備輕 量、強度高、可塑性強以及耐腐蝕等特性。鋁在建筑領域的用途廣泛，除了在結構性 方面的使用之外，在非結構性的建筑部件也有廣泛的應用場景。

不同類型的鋁制品在建筑領域有不同用途。

鋁板和鋁材通常用于屋頂、壁板和覆層、 標志和墻壁裝飾、百葉窗和屏風、暖通空調通道、排水溝和落水管；鋁箔用于暖通空 調系統(tǒng)、采光系統(tǒng)、太陽能裝置等；鋁擠壓產品可用于門窗、天窗、幕墻和立面、溫 室和日光室、遮陽簾和屏風、體育場結構和頂棚、家具和裝飾、管道和管道、可再生 能源裝置（光伏板和集成光伏裝置、微型風力渦輪機、太陽能加熱裝置等）；鋁鍛造 /鑄造產品用于窗、門、立面、幕墻和其他結構系統(tǒng)的構件以及家具和裝飾；鋁線用 于電力系統(tǒng)與照明系統(tǒng)。

鋁通過控制和平衡溫度、照明與通風系統(tǒng)，優(yōu)化建筑物的能效。 鋁制建筑組件中可以集成光伏、太陽能熱設備和微型風力渦輪機等。最先進的光伏 系統(tǒng)可以集成到鋁框架立面中，即鋁玻璃光伏外墻。同樣，太陽能熱設備和光伏組 件也可以集成到其他鋁制建筑組件中，兼?zhèn)浣ㄖ鈬涂稍偕茉窗l(fā)電機的雙重功 能。在人口稠密的城市中，將可再生能源裝置集成到建筑外圍中是建筑實現(xiàn)“凈零 排放”的關鍵，而鋁的獨特優(yōu)勢使這種集成的低成本化成為可能。此外，鋁也是光 伏系統(tǒng)中太陽能電池的重要組成部分，鋁膏覆蓋了大部分硅電池，在背表面場上提 供鈍化層，提高電池的整體效率。

鋁涂層屋頂能夠反射更多陽光和吸收更少熱量。鋁涂層在傳統(tǒng)的組合式屋頂系統(tǒng)上 會形成高反射表面，可以增加太陽反射率和熱發(fā)射率，從而降低屋頂表面溫度，保 護底層屋頂膜免受紫外線降解，有助于延長其使用壽命。

鋁門窗系統(tǒng)有助于隔熱與抗冷凝。鋁制幕墻、立面、窗戶、門和天窗，以及遮陽棚、 燈架、屏風、窗簾等輔助鋁制品和室內外空氣交換裝置，在不同季節(jié)和天氣條件下均可優(yōu)化建筑的能效性能。鋁擠壓型材可以用來制造隔熱效果良好的建筑門窗系統(tǒng)； 此外，通過與其他組件組合，鋁窗系統(tǒng)可以平衡室內外間的熱傳導、建筑物內部的 太陽能控制以及空氣泄露等。

（四）再生鋁碳減排效果顯著，國內市場未來可期

再生鋁是廢鋁料經熔化、合金化、精煉等工藝生成的鋁合金。由于鋁金屬的抗腐蝕 性強，除某些鋁制的化工容器和裝置外，鋁在使用期間幾乎不被腐蝕，損失極少，可 以多次重復循環(huán)利用，因此，鋁具有很強的可回收性，而且使用回收的廢鋁生產鋁 合金比用原鋁生產具有顯著的經濟優(yōu)勢。

生產再生鋁的原料主要是廢鋁，廢鋁有“新廢鋁”與“舊廢鋁”之分，一般而言，“廢 鋁”不包括被原生產企業(yè)內部消化的新廢鋁，而是指舊廢鋁以及對外出售的新廢鋁。

“新廢鋁”是指鋁材加工企業(yè)與鑄件生產企業(yè)在制造產品過程中所產生的工藝廢料 以及因成分、性能不合格而報廢的鋁產品。主要包括生產和加工利用過程中產生的 邊角料、報廢品以及切屑等，新廢鋁中部分在生產廠商內部回收利用，新廢鋁進入 社會流通相對較少。

“舊廢鋁”是指鋁制品經過消費后，從社會上回收的廢鋁與廢鋁件。如房屋改造與 裝修過程中拆換下來的舊鋁門窗，報廢汽車、電器、機械、結構中的鋁件，廢舊鋁制 飲料罐與各種鋁容器，到期報廢的鋁導體與鋁件，破舊鋁廚具等。

國際廢鋁回收市場上，目前廢鋁材料的最重要來源是運輸工具，其次是包裝物。而 建筑行業(yè)由于鋁產品的生命周期較長，廢鋁回收占比不高。

1. 再生鋁減排優(yōu)勢顯著，單噸碳排放低位維穩(wěn)

再生鋁相比于原鋁具有顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢。據順博合金招股說明書，與生產等量 的原鋁相比，生產1噸再生鋁相當于節(jié)約3.4噸標準煤，據此計算，“十二五”期間， 我國再生鋁產業(yè)與生產等量的原鋁相比，累計節(jié)約能量8,925萬噸標準煤。

再生鋁生產能耗僅為原鋁生產總能耗的4.86%,溫室效應僅為原鋁生產的1/24,再生 鋁產量增加將大大降低鋁工業(yè)的能源消耗和碳排放量。

在鋁生命周期中，電解環(huán)節(jié)（原鋁生產）是能耗以及碳排放量最大的階段，回收預 處理以及熔鑄環(huán)節(jié)(再生鋁生產)是能耗和碳排放量最小的階段。電解環(huán)節(jié)的能耗和 碳排放量占生命周期總量的76%和89%，對于碳排放的影響要大于對能耗的影響； 回收預處理及熔鑄環(huán)節(jié)的能耗和碳排放量占生命周期總量的0.8%和0.2%。

將鋁生命周期劃分原鋁和再生鋁兩個獨立階段分別來看，單噸原鋁碳排放16.5噸， 單噸再生鋁碳排放不足1噸。據IAI統(tǒng)計數(shù)據，全球電解鋁電力環(huán)節(jié)噸鋁二氧化碳排放 量為10.4噸，然而除了電力環(huán)節(jié)對能源消耗導致的碳排放外，電解鋁的其他生產環(huán) 節(jié)亦會造成碳排放。分原材料來看，氧化鋁環(huán)節(jié)的噸鋁二氧化碳排放量為3.1噸，陽 極碳素環(huán)節(jié)的噸鋁二氧化碳排放為0.5噸。綜合來看，電解鋁從生產到最終運輸?shù)膰?鋁二氧化碳排放量為16.5噸，其中非電力環(huán)節(jié)為6.1噸，占比37%。

據IAI統(tǒng)計數(shù)據，全球再生鋁生產及運輸環(huán)節(jié)噸鋁二氧化碳排放量為0.6噸，其中舊廢 鋁噸鋁碳排放量為0.4噸，新廢鋁噸鋁碳排放量為0.2噸。再生鋁相對原鋁在碳排放方 面具備極高的優(yōu)勢，提高廢鋁回收率有利于電解鋁行業(yè)碳減排目標的實現(xiàn)。

從時間維度來看，原鋁的單噸碳排放量持續(xù)波動至近年維穩(wěn)，再生鋁的單噸碳排放 長期穩(wěn)定在低位。原鋁的單噸碳排放量在近15年間呈波動趨勢，自2014年-2015年 由17.8噸下降至16.7噸后，近五年未再有明顯下降，單噸碳排放維持在16噸以上。 自2005年以來，廢鋁的碳排放則一直穩(wěn)定在0.6噸。

2. 歐美再生鋁產業(yè)成熟，國內再生鋁市場可期

（1）歐美再生鋁產量普遍超過原鋁

全球再生鋁行業(yè)已經歷了幾十年的發(fā)展，根據國際鋁業(yè)協(xié)會估計，2018年全球由新 廢鋁和舊廢鋁生產的再生鋁產量達到2,800萬噸，占原鋁和再生鋁總產量的30%。發(fā) 達國家的再生鋁產量已經普遍超過原鋁產量。

歐美國家的鋁回收工業(yè)基礎設施完善。歐盟生產的鋁有一半以上來自回收鋁，鋁回 收工業(yè)基礎設施在歐洲約有220家工廠。在汽車和建筑終端應用的回收率為90%～ 95%，飲料罐回收率為74%，以及所有鋁包裝回收率為60%。根據美國聯(lián)邦地理調 查局的統(tǒng)計數(shù)據，2017年美國再生鋁產量為370萬噸，而原鋁產量僅為74萬噸，再 生鋁產量占總產量的83.33%。

根據中國有色金屬工業(yè)協(xié)會數(shù)據，2019年國內再生鋁產量達到725萬噸，相當于原鋁 和再生鋁總產量的17.14%，再生鋁已經成為中國鋁工業(yè)的重要組成部分，但相較于 歐美國家仍有差距。

（2）國內再生鋁市場前景廣闊

再生鋁行業(yè)屬于再生資源和循環(huán)經濟的范疇，行業(yè)的良性發(fā)展具有重大的經濟、社 會和環(huán)境價值，是國家大力發(fā)展的行業(yè)之一。近幾年來，我國相繼出臺了鼓勵和支 持循環(huán)經濟、再生金屬行業(yè)發(fā)展的諸多政策性文件。

從供給端來看，再生鋁企業(yè)的廢鋁采購主要指舊廢鋁，而舊廢鋁又主要來源于報廢 的建筑材料、汽車、通用機械、電器、電網設施等。盡管我國工業(yè)化和城市化的起步 時間較晚，早期的廢鋁社會保有量不足，多依賴進口。但是，最近二十余年國內的建 筑、汽車、機械等行業(yè)經歷了高速增長，隨著建筑物、汽車、機械設備等的報廢周期逐批到來，廢鋁的社會保有量快速增加，國內廢鋁供應日益充足。

我國廢鋁進口量從2011年開始持續(xù)下降，僅在2017年略有回升，并自2018年開始降 幅增大，2018年廢鋁進口量同比減少27.95%，2019年同比減少10.93%，進口量僅 為6.87萬噸。同時，我國再生鋁產量持續(xù)增長，2013年同比增長154%，自此后再生 鋁產量一直穩(wěn)定在500萬噸以上。

根據順博合金招股說明書，我國鋁制品的平均報廢周期為15年-18年，2017年以前國 內廢鋁產生量以10%的速度增長，2017年以后隨著鋁制品報廢高峰期到來，增速將達到15%以上。未來我國將從廢鋁進口國轉變?yōu)閺U鋁出口國，甚至帶動再生鋁企業(yè) 的海外投資和產能轉移。

從需求端看，再生鋁生產工藝水平的提升也為其應用領域拓展打開了空間，我國的 再生鋁主要用于汽車、摩托車、機械設備等行業(yè)，目前隨著再生鋁合金錠材料在純 度、機械性能等方面的改善，通信、航海等行業(yè)已經開始使用再生鋁，汽車用再生鋁 的部件也在不斷拓展。鑄造工藝的發(fā)展也為再生鋁的應用拓展提供了機遇，例如近 年來手機外殼壓鑄技術的發(fā)展，使得手機殼也可以利用再生鋁壓鑄。

根據中國科學院城市環(huán)境研究所的相關研究，在不同情境下，我國原生鋁數(shù)量都將 在2030年前達到峰值；再生鋁數(shù)量將在2035~2040年超過原生鋁，并于2050~2060 年達到峰值，成為主要的原料。

三、碳市場已成為全球主流減排政策工具

根據國際碳行動合作組織（ICAP）發(fā)的《全球碳市場進展2021年度報告》，截至2020 年底，全球已有24個體系正在實施，另有8個司法管轄區(qū)正規(guī)劃未來幾年啟動碳排放 交易體系, 其中包括哥倫比亞ETS和美國TCI-P計劃。除此之外, 還有14個司法管轄 區(qū)正在考慮建立碳市場作為其氣候政策的重要組成部分, 包括智利、土耳其和巴基 斯坦。

這些實施碳排放交易的司法管轄區(qū)占全球GDP的54%，碳排放交易體系所覆 蓋的溫室氣體排放量達到全球總量的16%，覆蓋范圍涉及電力、工業(yè)、航空、建筑 等多個行業(yè)。其中歐盟碳交易體系是目前全球成立時間最早、最重要、最成熟、規(guī)模最大、覆蓋 最廣的碳市場，也是中國碳市場最主要的學習和借鑒對象。據ICAP統(tǒng)計，2009年以 來歐盟地區(qū)累計碳配額拍賣收入為807億美元，占全球碳配額拍賣收入的78%，是過 去十年全球碳交易的主要參與者。此外歐洲碳金融市場品類豐富，除一級拍賣市場 外，還有二級碳現(xiàn)貨、碳衍生品交易市場。Wind數(shù)據顯示，2012-2020年間，碳配額 期貨累計成交量約為碳配額累計拍賣量的11倍，極大地促進了碳配額在二級市場的 流通。

后文我們將通過分析歐盟碳交易體系中碳期貨價格的變化趨勢，挖掘碳交易 價格波動背后的驅動因素。

（一）歷史復盤：經濟與政策成歐盟碳價格的主要推手

1. 第一階段：供過于求，價格低迷

第一階段（2005-2007）是一個為期三年的實驗期，旨在為第二階段實現(xiàn)《京都協(xié)議 書》的目標做準備。這一階段的特點在于其僅關注發(fā)電站和能源密集型行業(yè)的二氧 化碳排放量，幾乎所有的配額都免費發(fā)放給企業(yè)，配額總量由各個成員國自下而上 報送，對違規(guī)行為的處罰初定為每噸40歐元。第一階段的成果在于成功為碳制定了 初始價格，實現(xiàn)了碳排放配額在歐盟范圍內的自由流通，以及建成了監(jiān)控、報告和 驗證所覆蓋企業(yè)實際碳排放量所需要的的基礎設施體系。但由于此階段還沒有可靠 的排放數(shù)據，歐盟委員會僅根據各成員國上報的估計數(shù)加總設定了第一階段上限，供應的配額遠超實際排放量，加之第一階段配額不能存入銀行用于第二階段，臨近 第一階段末時人們大量拋售，碳配額價格由2006年的約30歐元每噸降至2007年接近 0歐元每噸的水平，促使歐盟委員會在第二階段實施更為嚴格的制度。

2. 第二階段：金融危機需求縮減，碳配額價格持續(xù)走低

第二階段（2008-2012）恰逢《京都議定書》第一承諾期，歐盟ETS國家均有具體的 減排目標需要達到，歐盟通過多方面的政策展示推進減排的決心。首先，早在2007 年，歐盟就年提出了《氣候和能源一攬子計劃》，明確在2020年實現(xiàn)著名的“20-20- 20”目標（將溫室氣體排放在1990年的基礎上削減20%；可再生能源在整體能源結 構中的占比達到20%；能源效率至少提高20%）。第二，歐盟委員會將第二階段碳配 額上限下調約6.5%（相比2005年），免費配額比例下調至90%，減少碳配額供應量， 同時對違規(guī)行為的處罰提升至每噸100歐元，允許企業(yè)購買總計約14億噸二氧化碳 當量的國際信用（投資海外新能源項目）。

這些強烈的減排信號共同推動第二階段 初期碳期貨價格向上攀升。但2009年初金融危機對歐盟碳市場產生了劇烈的沖擊， 能源密集型產業(yè)大量減產，實際碳排放量大大減小，大量碳配額過剩，碳配額價格 再次由約30歐元每噸降至約7元每噸。2009-2011年間，經濟逐漸復蘇，碳價格也處 于一個平穩(wěn)的水平，但隨之而來的歐債危機再次沖擊歐盟碳市場，將碳價格拉低至 個位數(shù)水平。

3. 第三階段：多項改革措施落地，碳配額價格持續(xù)攀升

第三階段（2013-2020）歐盟通過實施四大改革政策，對第三階段的制度進行了全面 的調整。 第一，碳排放配額供給總量線性遞減，自2013年起每年線性減少1.74%，從而確保 2020年的配額總量比2005年減少21%，并將拍賣設為分配碳排放配額的默認方法， 免費配額比例降自至43%。

自2013年1月實施起，碳價格穩(wěn)步上升。第二，由歐盟設立統(tǒng)一目標，將設定排放配額總量的權力集中至歐洲委員會，由其 根據長期規(guī)劃制定歐盟整體的排放配額總量，自上而下以基準法向各國分配。

此舉 進一步限制了碳配額的供應量，自2013年1月實施新的政策起，碳價格穩(wěn)步上升。第三，折量拍賣，它是解決碳排放配額供過于求的一項短期措施，即將9億噸排放配 額的拍賣從2014-2016年推遲至2019-2020年，這些折量拍賣不會降低配額總拍賣量， 但會改變該階段拍賣量的分配，被折量拍賣的配額將被放進市場穩(wěn)定儲備機制中（而 不是拍賣）。自2014年2月實施折量拍賣政策，碳價格在一個月內由4.57歐元/噸上 升至6.90歐元/噸。第四，設立市場穩(wěn)定儲備機制(MSR)，它是解決碳排放配額供過于求的一項長期措 施，即當流通中的配額總量高于8.33億噸時，12%（到2023年將上升為24%）的配 額供給將從未來的拍賣中撤出并存入市場穩(wěn)定儲備中；當流通中的配額低于4億噸時， 再從市場穩(wěn)定儲備中釋放1億噸配額重新投入市場，可增強系統(tǒng)應對重大沖擊的能力。

自2018年2月宣布將于2019年啟動市場穩(wěn)定儲備機制以后，碳期貨價格一路攀升， 從 2018年2月1日的9.24歐元/噸上漲到2018年12月31日的24.67歐元/噸，上漲幅度 達到167%。2019年1月市場穩(wěn)定儲備機制開始實施，碳期貨價格繼續(xù)上漲并于2019 年7月達到29.77歐元/噸。

（二）政策預期：中國碳市場政策趨嚴，價格存在上升空間

隨著世界經濟和排放格局的變化，中國參與全球氣候治理角色的重要性不斷增強。 2011年國家發(fā)改委在《關于開展碳排放權交易試點工作的通知》中批準七省市進行 碳交易試點，拉開了我國碳交易的序幕。2017年國家發(fā)改委發(fā)布《全國碳排放權交 易市場建設方案（發(fā)電行業(yè)）》，標志著我國全國碳市場的正式啟動。

中國碳中和目標“時間緊，任務重”。相比加州55年和歐盟70年由碳達峰走向碳中 和的目標，我國僅有30年的時間。根據《中國 2030 年碳排放達峰研究進展》和中國能源基金會PECEV2.0模型的測算，預計中國 2030年碳排放峰值為110億噸， 2060年碳吸收量約為20億噸（若排放量也為20億噸則實現(xiàn)“碳中和”），相當于2030 年后年均碳減排量需達到5.5%，相比于歐盟下一階段年均較少2.2%和加州年均減少 4%的目標更為艱巨。

在這種情況下，中國政策將逐步趨嚴，大力推動碳市場的構建 進程，加快碳價格信號機制的確立，激勵企業(yè)采取措施節(jié)能減排。 中國全國碳市場相比歐美仍處于初級階段，未來幾年碳市場的管制范圍將逐步擴大。目前，中國全國碳市場只納入了電力行業(yè)，明顯少于歐美的管控范圍，但是北京、上 海、深圳等試點城市已經在多個行業(yè)積累了豐富的經驗，預計未來五年，石化、化 工、建材、鋼鐵、有色、造紙、航空這剩下的七大重點能耗行業(yè)也將逐步納入管制范 圍中。同時，隨著管控行業(yè)的增加，管控氣體的范圍也會擴大，這將進一步拉動碳配 額的需求，擴大碳市場的體量。

我國碳配額總量的制定方式仍將繼續(xù)改進。配額總量設定的方法通常有兩種，分別 是“自上而下法”和“自下而上法”。“自上而下法”是“先定總量后分配”，國家 根據碳減排的目標先制定總額后再分配給各個部門，優(yōu)勢在于國家可以根據減排目 標調節(jié)碳交易體系的松緊度，但是這需要各個行業(yè)有非常完備的碳排放數(shù)據庫；“自 下而上法”是“先分配后定總量”，由控排企業(yè)報送的碳排放量加總得到總量。由于中國目前數(shù)據庫尚不完備，主要采用的是“自下而上法”，但是隨著數(shù)據量的積累， 中國也將轉向“自上而下法”，實施更為有效的減排措施。

我國碳市場已經采用基準線法，免費發(fā)放比例將逐步下降。由于歷史法和歷史強度 法對減排效率高的企業(yè)并不公平，我國目前已經開始嘗試使用歐美通用的基準線法 分配免費配額。但我國碳市場仍然處于基礎建設期，幾乎所有碳配額均為免費分配， 減排效率較低，隨著市場日益成熟，中國也將逐步降低免費配額的比例，將減排成 本內化入企業(yè)的運營成本中，激勵企業(yè)采取節(jié)能減排的措施。 根據歐洲價格波動的走勢來看，政策是影響碳價格的重要因素。假設中國為了實現(xiàn) “時間緊，任務重”的碳中和目標，也將采取歐美碳市場建設的經驗，逐步設立嚴格 的監(jiān)管制度，那么中國市場的碳價格將有很強的驅動因素做支撐，且過去十年，相 比全球各大碳交易市場的價格，中國碳價格仍有很大的上升空間。

（三）國內電解鋁行業(yè)：碳排放交易政策不斷細化

2011年10月國家發(fā)改委發(fā)布《關于開展碳排放權交易試點工作的通知》正式批準北 京市、天津市、上海市、重慶市、湖北省、廣東省及深圳市開展碳排放權交易試點。 2013年10月國家發(fā)改委發(fā)布《中國電解鋁生產企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指 南（試行）》首次對以電解鋁生產為主營業(yè)務的企業(yè)的溫室氣體排放核算方法做出 基本指南。

2014年5月重慶市發(fā)改委發(fā)布《重慶市工業(yè)企業(yè)碳排放核算和報告指南（試行）》在 基本指南的基礎上對電解鋁企業(yè)溫室氣體排放的核算設定了具體的計算公式。 2015年11月國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會公布了《工業(yè)企業(yè) 溫室氣體排放核算和報告通則》等11項國家標準，涉及的行業(yè)包括發(fā)電、電網、鎂 冶煉、鋁冶煉、鋼鐵、民用航空、平板玻璃、水泥、陶瓷、化工共10個行業(yè)。 2016年1月國家發(fā)改委發(fā)布《關于切實做好全國碳排放權交易市場啟動重點工作的 通知》，明確全國碳排放權交易市場第一階段將涵蓋石化、化工、建材、鋼鐵、有色、 造紙、電力、航空等重點排放行業(yè)。

2019年11月中國有色金屬工業(yè)協(xié)會發(fā)布《電解鋁企業(yè)碳排放權交易技術指南》審定 稿，規(guī)定了的電解鋁企業(yè)建立碳排放交易管理體系和實施碳排放權交易的技術指南。 2020年11月，生態(tài)環(huán)境部辦公廳出臺《2019-2020年全國碳排放權交易配額總量設 定與分配實施方案（發(fā)電行業(yè)）》將發(fā)電行業(yè)（含其他行業(yè)自備電廠）正式納入全國 碳排放交易的管制范圍，其中包括40余家電解鋁企業(yè)。 2020年12月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《碳排放權交易管理辦法（試行）》明確碳排放配額 分配以免費分配為主，可以根據國家有關要求適時引入有償分配。

四、碳中和或使國內電解鋁行業(yè)成本曲線有所上移

據百川盈孚統(tǒng)計數(shù)據顯示，目前國內電解鋁產能最大的四個省份分別為山東、云南、 內蒙以及新疆，其中山東憑借其較低的氧化鋁成本成為國內電解鋁完全成本最低的 省份，而這四個省份的電解鋁成本也基本處于成本曲線的前中段。

（1）假設后期隨著電解鋁行業(yè)加入碳排放交易市場，在自備電環(huán)節(jié)和電解鋁冶煉環(huán)節(jié)均存在碳排放費用的成本；

（2）假設自備電環(huán)節(jié)單噸鋁排放二氧化碳10.4噸，網電非火電單噸鋁排放二氧化碳 6.11噸，網電火電單噸鋁排放二氧化碳16.51噸；

（3）假設測算的碳排放成本均為超過免費碳排放配額的電解鋁的單噸成本上升。

（4）假設2021年云南、廣西以及貴州等省份電解鋁新增產能投產順利。假設單噸碳 排放成本為25元。 基于目前各個省電解鋁自備電覆蓋率、非火電發(fā)電占比以及以上四個假設，我們對 征收碳排放費用后國內電解鋁的成本曲線進行了模擬測算，云南省憑借其水電資源， 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東省。綜合來 看，電解鋁行業(yè)加入碳排放交易市場可能使得國內電解鋁行業(yè)平均成本曲線整體有 所上升，從成本支撐角度，使得未來電解鋁價格運行區(qū)間有所抬升。