01 “碳达峰”激励冶炼厂清洁生产 供给侧面临崭新挑战

1.1 铜冶炼企业碳排放核算

有色金属冶炼是从矿物原料或二次资源中分离出伴生元素从而提取高纯度金属的过程。在大多数金属冶炼过程中，焦炭、煤等能源和电力必不可少。然而，焦炭等能源作为冶金原材料所进行的化学反应、煤等燃料的燃烧和火力发电的过程等，都会产生大量的二氧化碳，因此有色金属冶炼行业总体来说是一个高碳排放的行业。

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。

图1：铜冶炼企业温室气体核算边界

资料来源：国家发改委，国泰君安期货产业服务研究所

国内铜冶炼企业以火法冶金为主，铜精矿经闪速/熔池熔炼-转炉吹炼-阳极炉精炼-电解精炼过程最终产出阴极铜。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。

《指南》的发布为我们估算铜冶炼过程碳排放量提供了思路和方法。首先，我们根据不同机构公布的统计数据从全球到国内铜冶炼层层推算；然后，再拆分铜冶炼的主要碳排放来源，对能源消耗与电力消费两部分的碳排放量进行粗略估计。

将目光投放到全球有色金属行业，根据世界资源研究所（WRI），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的2009年我国有色金属工业能源消耗产生的碳排放中，铜冶炼占1.6%。结合上述数据推算，2009年铜冶炼碳排放在全国碳排放中占比不超过0.2%。

图2：全球有色行业排放的温室气体占总量的0.7%

资料来源：WRI，国泰君安期货产业服务研究所

图3：我国金属冶炼及加工CO2排放量占比9.38%

资料来源：WIOD，国泰君安期货产业服务研究所

根据中国碳排放交易网，每生产1吨电解铜需要消耗约1吨标准煤，由于不同能源的标煤折算系数和碳排放因子各不相同，故以1吨标准煤排放2.6吨二氧化碳进行粗略估算，1吨电解铜生产过程中由能源消耗带来的碳排放约为2.6吨。不同生产企业吨铜耗电量在1200-1500千瓦时范围内波动，《指南》中规定，企业电力消费所产生的碳排放按净购入电力乘以区域电网年平均供电排放因子计算，取排放因子为0.8953千克/千瓦时，生产1吨电解铜由电力消费带来的碳排放至少有1.1吨。以上两项加总，得到吨铜冶炼碳排放超过3.7吨。

表1：2019年度减排项目中国区域电网基准线排放因子平均值为0.8953tCO2/MWh

资料来源：国家气候战略中心，国泰君安期货产业服务研究所

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。

1.2 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。

在铜冶炼行业发展的历史之路上，污染严重的鼓风炉、反射炉和电炉工艺的全面淘汰是一座重要的里程碑。而国内自主研发创新的氧气底吹熔炼、侧吹熔炼和引进的闪速熔炼、诺兰达法、艾萨法和奥斯麦特法等先进熔炼技术，传质传热效率高，减少了生产过程中二氧化碳的排放，推动铜冶炼行业在节能减排路上迈出一大步。在如今“碳达峰、碳中和”政策的指引下，企业应强化闪速熔炼、熔池熔炼和氧气运用的冶金过程，降低熔炼系统中转炉用电、阳极炉重油和天然气消耗量，激发余热回收方面的潜力，同时倡导风机和水泵变频节能。总体来说，争取资源更高效利用将成为冶炼企业打赢减排攻坚战的重要手段。

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。

1.3 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。

“碳达峰、碳中和”的加速发酵，促进各地管控措施加码，电价的调整将会对企业成本产生一定的影响。不同企业对差别化电价或阶梯式电价政策的执行成本各不相同，以吨铜耗电1200-1500千瓦时估算，0.02元/千瓦时电价变动将会导致24-30元成本差异，但抬升幅度仅有0.7%，对产量并不构成威胁。

2020年4季度以来各省和中央颁布的电价政策，未涉及到铜冶炼行业电力价格的提升。但内蒙古、甘肃两省对有色金属行业中电解铝和锌冶炼实施差别化电价政策，其中限制类加价0.1元/千瓦时，淘汰类加价0.3元/千瓦时。若未来电价调整波及铜冶炼行业，采取同样政策规定加价标准，则行业中限制类和淘汰类产能的成本承压。根据国家发改委颁布的《产业结构调整指导目录（2019年本）》，单系列10万吨/年规模以下粗铜冶炼项目（再生铜项目及氧化矿直接浸出项目除外）被列为限制类，鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺及设备被列为淘汰类，而该两类产业已完全退出国内市场，因此，差别化电价政策目前无法改变铜冶炼的电力成本，产量同样不受压制。

表2：差别化电价政策施压于高能耗行业限制类、淘汰类产业

资料来源：政府网站，国泰君安期货产业服务研究所

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。

2021年1月，生态环境部公布《碳排放权交易管理办法（试行）》（以下简称《办法》），自2021年2月1日开始施行，最终覆盖发电、石化、化工、建材、钢铁、有色金属、造纸和国内民用航空等八个行业。《办法》将年度温室气体排放量达到2.6万吨二氧化碳当量的企业纳入重点排放单位，指出重点排放单位应当控制温室气体排放。除此之外，《办法》还明确了碳排放权交易体系采用基准线法进行配额分配，即对单位产品的二氧化碳排放量进行限制，根据企业的生产量及其对应的基准线进行分配。

虽然有色金属行业暂未进入全国碳排放权交易体系，但是已经有大冶有色金属集团控股有限公司和中铝华中铜业有限公司等企业在试点地区参与碳排放权交易。

2011年10月，《国家发展改革委办公厅关于开展碳排放权交易试点工作的通知》下达至北京市、天津市、上海市、重庆市、广东省、湖北省、深圳市发展改革委，标志着碳排放权交易试点工作的顺利开展。在提供铜冶炼产能的湖北、广东两省中，湖北省将有色金属行业纳入了碳排放管理和交易范围。

2020年8月，湖北省生态环境厅印发《湖北省2019年度碳排放权配额分配方案》（以下简称《方案》），《方案》中规定，有色企业按历史法进行配额计算。以湖北省试点政策为例，企业碳排放额度配额在基准年基础上按0.9171的比例缩减，若预期实际排放量超出配额，企业可以选择提前将生产计划调降8.29%或在市场中购买配额。对于铜冶炼企业，提前排产收缩产量可行性不高，而碳排放权额度单价较低，结合前文计算得到的吨铜碳排放3.7吨，购买配额后铜的成本增加约100元/吨，对生产的影响较小。

图4：企业碳排放权额度分配计算——历史法

资料来源：湖北省生态环境厅，国泰君安期货产业服务研究所

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。

图5：铜冶炼产能分布不均，预计山东、内蒙古等能耗大省环保政策更为严格，对铜产能边际影响量更大

资料来源：我的有色网，国泰君安期货产业服务研究所

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。

02 “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。

2.1 光伏和风电为清洁能源的主力军

气候雄心峰会，明确了风电、太阳能（以下也称“光伏”）对“碳达峰、碳中和”的贡献度。去年12月习主席在气候雄心峰会上宣布中国气候治理新举措，提出了“到2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电和太阳能发电总装机容量达12亿千瓦以上”的目标。同时，为完成2030年非化石能源占比目标，国家能源局综合司发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设事项的通知（征求意见稿）》，要求加快风电、光伏发电项目开发建设，2021年风电、光伏发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，意味着2021年风电和光伏发电比重同比将提升1.3个百分点左右。根据以上增长速度推算，2025年风电和光伏发电占用电总量的比重为6.5%，2030年提高至24%。测算结果显示，2021年、2025年和2030年风电和光伏发电量分别可以达到8649.14亿千瓦时、14319.64亿千瓦时和25476.92亿千瓦时，年均增长率分别为14.6%、13.4%、12.2%，增速强劲。

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。

图6：非化石能源占一次能源消费比重

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

图7：风电和光伏发电量占社会用电量比重

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

表3：风电、太阳能装机量的测算：2030年装机总容量可达到15.24亿千瓦，符合目标

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

备注：本表计算的装机量为理论上全年能够正常运行的装机量；光伏和风电的弃电率均设定为4%。

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2.5-6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。

表4：风电和光伏装机量用铜量的测算：2021年光伏和风电带动铜的消费量为31.00万吨

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

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。

图8：中国十三五期间核电发电量增速趋势下滑

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

图9：2018年-2020年中国新增核电装机容量连续下滑

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

表5：核电用铜量测算：2021年核电用铜量1.23万吨

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

2.2 新能源汽车主导行业发展格局

政策支持力度增强，推动新能源汽车快速发展。2月，商务部办公厅关于印发《商务领域促进汽车消费工作指引和部分地方经验做法的通知》，要求推广新能源汽车消费，对无车家庭购置首辆新能源家用汽车给予支持，研究不限购的具体措施，鼓励完善新能源汽车使用环境，引导企事业单位按不低于现有停车位数量10%的比例建设充电设施。今年政府工作报告中也提出“优化产业结构”，“大力发展新能源”。市场普遍认为政府还将对新能源汽车行业持续释放利好政策，为新能源汽车行业铺设高速成长的道路。

新能源汽车产销快速攀升，成长空间进一步拓展。中国汽车业协会（以下简称“中汽协”）数据显示，2020年我国新能源汽车产销分别完成136.6万辆和136.7万辆，同比分别增长7.5%和10.9%，产销量均创下阶段性新高。中汽协预计，2021年我国新能源汽车产销将达到180万吨，同比增速超过30%。根据“到2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右，2035年纯电动汽车成为销售主流”的发展规划，2025年我国新能源汽车销量将达到664.62万辆，2030年翻倍增长至1477.42万辆以上。

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。

表6：中国新能源汽车政策

资料来源：政府网站，国泰君安期货产业服务研究所

图10：中国新能源汽车产量

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

图11：新能源汽车充电桩数量

表7：新能源汽车以及充电桩用铜量测算：2021年用铜量15.90万吨

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

2.3 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。我们可以认为，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。

图12：2020年新能源细分行业用铜量占比

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

图13：2025年新能源细分行业用铜量占比

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

表8：新能源行业为铜的消费增长带来新赛道，铜消费潜力将得到快速释放

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

03 价格展望

中国是全球最大的精铜生产国和消费国，中国铜的供需对铜价未来走势具有指引作用。随着“碳达峰、碳中和”政策的实施，中国精铜产量增长可能受限，但中国铜消费的空间逐步打开，铜价未来将持续处于多头格局。

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。我们预计，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。

另一方面，政策支持力度增强，推动新能源汽车主导行业格局。根据国家政策制定的目标推算，2021年中国新能源汽车产销将达到180万吨，2025年将达到664.62万辆，带动2021年铜消费量15.90万吨，2025年铜消费量59.88万吨。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。我们预计，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。

表9：供需平衡预测：2021-2015年中国铜供需处于缺口状态

资料来源：国泰君安期货产业服务研究所

备注：2020年消费量包含国储和隐性库存消耗，2021年消费增速是2021年实际消费对2020年扣除国储和隐性库存后的消费增长。