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申万宏源大化工:“碳中和”与化工行业投资机会
水若冰
航行五百年的萌新
2021-03-28 21:55:04
一、碳中和技术涉及化工行业的产业链
基础化工首席 宋涛
1. 碳中和技术:
1)碳捕捉技术:碳捕获和封存(以下简称CCS)是一种将工业和能源排放源产生的CO2进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程。CCS主要由捕获、运输、封存三个环节组成。其中捕获环节中主要用到分离技术,目前主要分离方法是燃烧后分离(烟气分离)、燃料前分离(富氢燃气路线)、富氧燃烧和工业分离(化学循环燃烧)。其中工业吸附主要有变压吸附(Pressure Swing Adsorption.简称PSA)和吸附树脂技术等。目前国内从事PSA技术主要公司有昊华科技、建龙微纳、蓝晓科技。
2)生物质能源材料:从能源材料利用来看,植物光合作用实现固碳才能实现最终的碳中和。目前所有的发酵类能源和材料都是未来实现终极中和的目标,利用农产品生物发酵法均受益于碳中和,如生物乙醇、发酵法精细化工(维生素、氨基酸等),如凯赛生物的发酵法制尼龙,发酵法制聚乳酸可降解材料等。
3)新兴能源:光伏、风电、锂电,燃料电池技术是未来新型能源主要发展形式,化工涉足这些领域相应的材料,如光伏、风电相应的材料,锂电材料及回收、燃料电池相应的材料。
2、市场对煤化工行业受碳中和影响的部分误解
1)从能量守恒角度来看
1吨煤炭一般生产3000度电,按照电价0.2元/吨测算,产值约为600-700元;1吨煤炭用于煤化工基础原料甲醇0.4-0.45吨,按照甲醇2000元/吨测算,产值约为800-900元;因此整体上煤化工从产值角度来看比燃煤燃烧产值高;
2)从产品替代角度来看
火电主要附加产值是电力和热能,这些都通过清洁能源替代;煤化工的下游主要是化工品,涉及合成氨的化工品是尿素等农用化工品,涉及甲醇或者烯烃下游产品更加多样,作为一个部分固碳环节,煤化工从需求的角度来看,长期是不可能替代。
3)从固碳闭环角度来看
煤化工主要在2个环节有CO2的排放,一个是生产合成气变换过程产生CO2,另一个是自备电厂生产电、蒸汽等过程产生CO2。合成气变换过程的CO2可以通过捕获来集中,自备电厂的电、蒸汽可以通过外购来实现。但是从终端的固碳环节,目前除开碳封存以外,能有效实现工业固碳就是煤化工,捕获的CO2能够与外购的H2一起再次实现催化变换生产CO和H2,从而有效制取煤化工的主要原料合成气,从而实现固碳的闭环。
二、碳中和对 煤化工行业的影响解读
基础化工高级分析师 李楠竹
现在煤化工行业的排放总量,一般我们说的煤化工是以煤基合成气氢气、一氧化碳为基础,经由合成氨、甲醇以及进一步深加工化工品的过程。合成氨和甲醇的吨碳排放大概在1:3左右,按照现在国内的产能来算,国内合成氨、甲醇每年的碳排放在3-4亿吨的水平,大概占国内碳排放总量的3-4%。煤化工的碳排放主要来自于合成气变换和公用工程的能源消耗,所以减少煤化工的碳排放也要从这两方面入手。
我们认为碳达峰、碳中和并不意味着未来十年煤化工行业停止发展,也不代表未来十年产业结构是完全停滞的状态。甲醇可能未来要达到1亿吨、产能达到1.2亿吨,CO2排放会到3.6亿吨,甲醇按照正常的发展,到2030-2035年达峰。合成氨产业,即使尿素属于肥料行业,国家对于化肥提出零增长的要求,未来需求可能有所下降,但工业领域的合成氨未来需求是增长的,比如做己内酰胺等等,这些通过将合成氨转化成更高附加值产品的做法是非常值得借鉴的。在这样的情况下,我们预计2030年之前合成氨行业能达峰,CO2排放量大概也是2亿多吨。
煤化工达到碳中和、碳减排可以有哪些措施:第一,煤化工的结构调整还有非常大的空间。目前行业内的气化炉,大概还有30%-40%采用较为落后的固定床,以及采用比较老的锅炉进行自发电,那么在未来的产业结构调整中,这部分产能是一定会被淘汰或者替换的。在他们被替换的过程中,需求又仍然存在,这部分产能势必要由行业里面有一定优势的企业来进行承接。所以在未来相当长的一段时间,我们会看到煤化工产能结构持续的发生优化。就是刚才提到的产业结构调整、技术结构调整,落后产能的淘汰和改成先进产能,对CO2减排贡献也会很大;第二,煤化工和可再生能源相结合,煤化工排放主要发生在合成气变换这个环节,使CO减少、H2增加,这里CO2排放会增加,可以采取的措施是可以天然气和煤一起气化,一个碳多氢少、一个碳少氢多,两者互补,将氢碳比从0.5提升到2:1,这样CO2就可以实现减排;或者就是煤化工出合成气时候不变换,使用可再生能源补充氢,比如光伏制氢,这样最后煤里面的碳就基本进入到了产品,减少了煤化工工艺中的碳排放。此外,煤化工变换出来的CO2浓度很高,捕集比较容易,可以进入下一步的化工生产;第三,减少锅炉的排放,因为工艺中副产很多中低压蒸汽,锅炉一般生产的是高压蒸汽,可以为煤化工生产过程中的大型压缩机提供高压蒸汽,如果将煤、锅炉逐步取消或者降低规模,整个工艺过程需要的动力由蒸汽改为电,未来随着可再生能源发展,绿色电会越来越多,这样也会减碳;第四,是直接用CO2和水生产合成气和化工产品,这也是很重要的一个技术路径。
总的来说,国民经济发展对基础化工品的需求还是在不断增长的,美国现在聚烯烃的消费都没有达到峰值,所以化工业肯定还是需要发展,石油化工提供不了这么多产品,必须有煤化工补充。减碳的方法,所以必须通过技术、工艺等手段进行降碳;还有就是减少合成气变换;集中捕集CO2进行化工合成;降低动力消耗等手段。
 
两个优质的煤化工龙头,华鲁恒升和鲁西化工的推荐观点。
华鲁恒升2020年实现营业收入131.15亿元(YoY -7.58%),归母净利润17.98亿元(YoY -26.69%),业绩符合预期。2020年面对复杂的经营环境,公司通过构建高效灵活的煤气化三大平台调控中枢和多产品协同发展平台,实现了生产系统长周期安全稳定的高效运行;并实施了多项技术改造和节能降耗措施,如有机胺技改扩能、乙二醇联产草酸等,实现了效益的最大化。进入2021年,我们看好在油价中枢上行、化工品需求恢复的过程中,各主营产品景气度持续提升,伴随着己二酸、己内酰胺等项目的陆续投产,公司预计2021年可实现销售收入175亿元(不构成业绩承诺),经营业绩将不断改善。
2020年11月公司启动荆州项目,计划投资114亿元建设园区气体动力平台和合成气综合利用项目,投产后将形成200万吨氨醇当量的煤气化平台,以及100万吨尿素、100万吨醋酸、30万吨有机胺产能;关于项目用煤、能耗、尿素等相关指标的取得,公司正在和荆州市、湖北省相关部门积极沟通,力争尽快落实项目要素、实现开工,我们预计荆州基地可于2023年陆续投入生产。德州基地的16.66万吨精己二酸项目已于2月投产,聚酰胺及尼龙新材料项目到2020年底工程进度已达60%,预计2021年中可进入试生产。在新的五年规划中公司将启动尼龙66、园区产业平台优化升级等项目,并筹谋新能源、可降解塑料等后续项目,在德州打造高端精细的绿色化工新材料产业基地。德州与荆州两地的资本开支将推动公司进入全新的发展阶段。
 
鲁西化工2020年实现营业收入175.92亿元(YoY -3.37%),归母净利润8.25亿元(YoY -52.22%)。下半年经营情况逐季好转,看好公司主营产品价格弹性。随着国内外的需求复苏,下半年主要产品价格大幅高于上半年,正丁醇、辛醇、聚碳酸酯、DMF、双氧水、有机硅中间体下半年均价分别较上半年提升26%、21%、20%、48%、15%、20%。产品价格的回升带来公司经营业绩的逐季改善,Q4销售毛利率为19.71%,环比提升4.37pct;销售净利率为6.43%,环比提升1.17pct。20年己内酰胺、丁辛醇、DMF、双氧水四大业务板块分别实现净利润2.13、2.37、3.18、1.43亿元,其中下半年实现净利润分别为1.91、2.81、2.40、0.90亿元;聚碳酸酯板块20年亏损1.24亿元。2021年在油价中枢上行、下游需求复苏的带动下,我们看好己内酰胺、丁辛醇、DMF、聚碳酸酯等产品的价格上行,有望大幅增厚公司利润。
启动新一轮资本开支,双酚A和己内酰胺项目将加速公司成长。截至20年底,公司固定资产215亿元,在建工程31.67亿元,报告期内园区输变电工程、多元醇原料路线改造等项目陆续投产,双氧水、高端氟材料一体化等项目按计划推进。此前公司公告计划在未来三年里投资140亿元建设60万吨己内酰胺·尼龙6、24万吨乙烯下游一体化项目和120万吨/年双酚A项目,前两者已经动工建设,工程进度分别达到5%和60%;双酚A项目也即将启动,投产后将补齐PC产业链的短板、贡献重要业绩增量。根据此前鲁西化工园区的发展规划,公司还有PC、有机硅等储备项目,未来有望在中化的协助和支持下,不断延伸产业链,建设一流的化工新材料产业园。
总结来说,碳中和对于煤化工行业的挑战和机遇是并存的。挑战在于,未来上耗能项目的难度会越来越大,从等量替代,变成减量替代,未来化工项目的门槛越来越高,基础产品获批会越来越难。机遇在于,技术领先、能耗较低的行业龙头可以借助这个机会获得更多的政策、资源倾斜。其实在过去的五年时间里,我们国内的煤化工产业已经在发生一些变化,像华鲁、鲁西这些优质的公司,一方面不断进行提质增效、降低单位产品的能耗,提高碳的转化率,另一方面也不断延伸产业链、提升下游产品的附加值。我们继续看好这些公司在未来相当长的时间里,继续优化自身技术实力、整合行业资源,实现强者更强。
三、可降解塑料与万华化学情况更新
基础化工分析师:王成强
各位投资者晚上好,我主要汇报一下可降解塑料行业增长的主要逻辑,更新一下万华近期的一些下游需求情况。
 
【可降解塑料行业】可降解塑料主要未来推广主要是两个逻辑,其中一个就是我们今天的主题碳中和,这个主要是从可降解塑料来源的角度,以生物质为来源经过生物发酵制备的可降解材料,使用完毕之后经过微生物分解,整个过程中的碳实际上是经过了光合作用的固碳与分解时候的碳排放的闭环循环,主要是受益的是生物基的可降解塑料,主要是PLA、PHA这种,可降解塑料还有一个非常重要的推广逻辑是绿色消费,解决白色污染,从这个角度来看主要受益的产品是一些性价比比较高的PBAT、PBSA等产品,无论从哪个逻辑来看,政策推动是可降解塑料行业发展的核心驱动力,国内“禁塑”政策逐步出台,市场空间打开。下游应用来看,薄膜、日用塑料品有望成为先行爆发的需求增长点。2019年,全国塑料制品产量8184万吨。从塑料制品的分类看,塑料薄膜产量1594万吨,占总产量的19.48%,泡沫塑料制品产量246万吨,占总产量的3.00%,人造合成革产量328万吨,占总产量4.01%,日用塑料制品产量655万吨,占总产量的8.00%。考虑到工业领域塑料的性能优势要求较高,可降解塑料难以短期替代,并且相关领域回收利用较为方便,我们认为薄膜、日用塑料品有望成为先行爆发的需求增长点,尤其是农膜、塑料袋等应用场景,塑料薄膜领域生物降解塑料具备处理便捷等优势,假定未来10年维度30%被生物降解塑料取代。其他塑料制品行业中,假定10%被生物降解塑料取代,对应国内市场空间超过1000万吨今年是可降解塑料产能大批量投放元年,也是整个行业成长的起点,可降解塑料行业有望形成供需交替增长的良性局面。PBAT及PLA等产品暂时性供不应求导致产品溢价能力较强,盈利能力可观,短期看PBAT产能建设进度以及PLA技术突破后的技术消化进度,将成为各公司能够享受产品溢价窗口期的关键;相关标的建议关注:金发科技、长鸿高科、金丹科技、瑞丰高材、万华化学,非上市公司建议关注丰原集团。
 
【万华化学】主要更新一下MDI下游需求相关的两个数据,国内方面,冰箱在2月份有春节的影响的情况下,依然生产了460万台,同比增长120%,同时现阶段冰箱库存只要394万台,是近3年比较低的位置,后续以冰箱需求为首的国内MDI需求依然会保持旺盛,出口方面2021年2月聚合MDI出口9.07万吨,同比增长107%,纯MDI出口1.05万吨,同比增长23%,从山东+浙江口岸的统计结果来看,2021年前两个月的出货量基本和2020年Q4的出货量相当,出口数据略超预期。我们再次强调万华上半年业绩有超预期的可能。
最后说一下我们当前的观点,1)一个是MDI价格的走势,因为万华3月中旬自身结算价定在了2.6万元,没有继续上调,所以有些获利盘开始出货,MDI价格有些回调,但是鉴于上半年供给端有效产能开工负荷已经很高,MDI流通货源相对偏紧的局面短时间难以改变,并且当前2.3万元左右的价格基本也是接近经销商的库存成本,再考虑到之前说的MDI的需求持续旺盛,所以对于未来的1-2个月MDI价格我们还是比较乐观;2)即使考虑到MDI价格近期的回调,当前时点我们测算的万华年化业绩230-250亿元。成长性的角度看,除了之前反复强调的项目之外,上周万华刚刚公告了万华化学(福建)新材料,公司持股80%,员工持股平台中韬投资持股20%,未来将以此为主体在福建江阴港城经济区东区规划石化产业链,初步规划PDH丙烷脱氢制丙烯及丙烯下游产业链,将打造成继烟台之后的第二个石化+聚氨酯+新材料的一体化综合化工园区。延续了万华资本开支支撑长期发展的一贯作风,长期看好万华全面发展成为平台型化工新材料公司,成长为全球化工行业领军者。
四、碳中和对于石油化工行业的影响
石油化工首席分析师:谢建斌
1.全球碳排放目标
中国国家主席于2020年9月22日在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表讲话,宣布中国将力争于2030年前达到碳排放峰值,并努力争取2060年前实现碳中和。
截至2020年底,全球共有44个国家和经济体正式宣布了碳中和目标,包括已经实现目标、已写入政策文件、提出或完成立法程序的国家和地区 。其中,英国2019年6月27日新修订的《气候变化法案》生效成为第一个通过立法形式明确2050年实现温室气体净零排放的发达国家。美国特朗普政府退出了《巴黎协定》,但新任总统拜登在上任第一天就 签署行政令让美国重返《巴黎协定》并计划设定2050年之前实现碳中和的目标。
能源活动是全球温室气体的主要排放源。根据BP能源统计数据,2019年全球二氧化碳排放量为341.7亿吨,其中中国排放99.2亿吨,占比29%;其余分别为美国(14.5%)、欧洲34国(12%)、印度(7.3%)、俄罗斯(4.5%)。
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根据世界资源研究所WRI数据,2017年能源活动排放量占全球温室气体总排放量的73%,农业活动排放占 11.8%,土地利用变化和林业排放占6.4%,工业生产过程排放占比为5.7%,废弃物处理排放占3.2%。在能源排放活动中, 发电和供热行业排放占全球温室气体排放比重最高,占30.4%;交通运输排放占全球碳排放的16.2%,其中道路交通是主要来源,制造业和建筑业排放占全球总排放的12.4%,建筑部门排放占全球总排放的5.6%。
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2. 石油化工中的主要碳排放
石油化工生产企业是高能耗行业,也是温室气体排放主要来源只要。石油化工生产营运过程中会直接产生CO2排放,主要是在:催化剂烧焦再生、制氢装置、乙二醇生产等。而石油化工生产中间接CO2排放主要是指企业外购的电、蒸汽、热所对应的CO2排放。其中炼化企业的直接CO2排放主要有:
1).石油化工生产过程中要使用各种各样的催化剂,某些工艺生产过程的催化剂会出现结焦,需求进行催化剂烧焦以保持催化剂活性和工艺运转。典型的工艺包括:催化裂化、催化重整、各类加氢工艺等。其中催化裂化工艺需要对催化剂进行连续再生过程,相当CO2排放较多。
2).石油炼制过程中的氢气消耗量角度,制氢工艺CO2排放量显著,产出的CO2纯度很高。制氢装置CO2排放量取决于制氢原料中的碳氢比例以及制氢工艺,大多数情况下,装置采用蒸汽转化工艺以天然气、炼厂干气为原料;有的企业制氢装置以煤(焦)气化工艺制氢。
3).乙烯为原料氧化生产乙二醇工艺过程中,乙烯氧化生产环氧乙烷单元会产生CO2排放。
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3. 碳中和对于石油化工行业的影响
石油在交通运输部门的使用占二氧化碳排放总数的50%以上。IEA数据,2020年全球石油使用排放的二氧化碳大幅下降超过11亿吨,低于2019年的约114亿吨。而碳中和对于石油化工行业的影响主要有:
1).上游资本开支克制,油价或仍将上行。
2).电动汽车的推广使用,汽柴油消耗量的减少。对于传统燃料型的炼厂影响较大,有利于新型大炼化行业。以化纤为主业的大炼化龙头,具有PX-PTA-化纤产业链优势,大炼化项目尽可能的PX产能最大,而PX在催化重整的过程中会有大量副产的氢气,具有传统炼化企业不可比拟的优势。
3).固碳技术的推广应用、氢能使用等。如丙烷脱氢、乙烷裂解企业会有大量副产的氢气,而乙二醇装置会有副产二氧化碳,目前市场正在研发氢气与二氧化碳合成甲醇的工艺,未来可固碳。
4).现代新型煤化工。煤炭更多作为化工品中使用,且未来可以探讨光伏发电,电解水制氢,在合成气中变换,替代二氧化碳。
推荐:1)从竞争力、盈利稳定性、产能投放一体化的大炼化角度,重点推荐荣盛石化、恒逸石化、恒力石化、东方盛虹、桐昆股份。2)乙烷制乙烯的成本优势,及丙烯产业链受益角度,重点推荐卫星石化。3)油价反弹、煤化工成本优势和长期成长性,重点推荐宝丰能源。4)油价大幅上涨的弹性,同时从海外上游缩减资本开支、国内加大能源安全保障角度,建议关注中国石油、广汇能源、中海油服、海油工程、新奥股份、中油工程等
五、煤制烯烃的碳排放测算
石油化工分析师:戴晨阳
从碳排放产生的机理可将排放大致分为两类:能源相关排放和工业过程排放。前者为化石能源直接燃烧造成的碳排放,包括企业购入的电力、热能等;后者与能源消耗无关,为特定的化学反应产生的排放,如合成气变换制氢等。
以煤制烯行业为例,由于煤炭本身CH比较高导致作为化工原料时单位产品的二氧化碳排放量要高于其他原料。但另一方面,煤制烯烃的二氧化碳排放主要集中于合成气变换制氢中,工业过程排放能够集中做一些工作进行减排。以煤作为化工品源头时,首先都需要进行煤气化,代表性的先进煤气化工艺水煤浆和粉煤气化的粗煤气中,氢碳比的分别在0.71和0.5左右,以制取甲醇为例,其需要合成气中CO:H2为0.5,所以必须通过变换过程来补氢。根据反应过程计算,利用CO制取同等摩尔的氢气会产生相同单位的CO2。
根据宝丰内蒙项目环评报告公示,水煤气制氢的过程排放量约为4.62吨,化石燃料燃烧、外购电力产生的CO2量分别为2.13吨、0.93吨,如果利用绿氢完全替代变化过程则吨烯烃排放可以减少4.62吨。而能源相关排放则可以通过采用绿色能源进行替代。
煤化工过程排放的压力比较大,但提前布局提效和减排的龙头企业具有充足的生存空间以及发展主动权。
公司预计在未来25年内逐步投产、落实光伏电解水制氢项目,预计远期配备50GW光伏发电能力,实现对620万吨煤制烯烃中变换制氢过程的全替代,最终实现碳中和。
目前,公司光伏发电成本约0.205元/度;折合氢气成本为1.1475元/方氢气(12850元/吨)
成本拆分:
电解水制氢成本约1.1475元/方:
1). 一方氢气的折旧成本为0.0625元/方氢气。20台制氢机(罐装、厂房)对应1.6亿方氢气,共计2.5亿投资,按照20年折旧,同时副产氧气抵消20%折旧成本。计算为:2.5/20/1.6*0.8=0.0625元/方氢气;
2). 人工、管理费用、碱液大约0.06元/方氢气;
3). 光伏发电成本约1.025元/度。单方氢气需要耗费5度电。
煤制氢的成本约0.51元/方:
一吨甲醇需要2100方合成气体,其中氢气1400方,煤气化中约产400方氢气,还剩1000方氢气通过CO变换。
我们计算公司2020年自制甲醇的成本约为950元/吨,其中固定成本约150元/吨,煤炭成本约800元/吨,折合氢气成本约0.51元/方(假设CO成本约占10%),折合5700元/吨。
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华鲁恒升
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鲁西化工
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