将持续改变化工品的供需格局，也将产生新的交易逻辑
碳中和对有色、黑色行业的影响可类比供给侧改革。而对于化工行业来说，碳中和更像是一场“绿色工业革命”，优化供给并创造需求。具体而言，碳中和对于油头的PTA、乙二醇和聚烯烃影响有限，而对于传统煤化工的PVC和合成氨(尿素)提供限产利好，对于纯碱带来光伏玻璃需求增量，对于苯乙烯带来新能源汽车的ABS需求增量，对于甲醇的影响则覆盖整个产业链。
A碳中和的概念以及意义
在深入了解碳中和对化工期货品种的具体影响之前，有必要简单介绍一下近期热点话题碳中和碳达峰的概念以及实施二氧化碳减排的意义。
碳中和是什么
碳中和的概念最早在2020年9月22日第75届联合国大会上提出，我国正式承诺“二氧化碳排放量在2030年前达到峰值，在2060年前实现碳中和”。从我国参与的历次温室气体减排承诺可以看到，提出碳中和的终极目标并非心血来潮，而是对未来的精心规划。
碳中和是指二氧化碳排放通过二氧化碳去除技术达到平衡，也叫净零二氧化碳(零碳)排放。区别于“净零排放”和“气候中和”，碳中和只对二氧化碳排放提出了要求，并未上升至所有温室气体或者气候系统的层面，相对而言更易达到。碳达峰是实现碳中和的必由之路，二氧化碳排放量只有先达到峰值才会逐渐减少。目前主要的发达国家均已经在2007年前后实现碳达峰，而中国的碳排放仍在持续增加。最新数据显示，2019年中国碳排放量为98.26亿吨，占世界28.76%，是全球碳排放最大的国家，2030年碳排放的峰值预计为108亿吨，10年的复合增速约为1%，相比过去10年的复合增速2.10%，下降幅度巨大，这也是为什么在2021年我国就开始立刻着手减排工作的重要原因。
为什么要实现碳中和
传统观念中二氧化碳无色无毒，生物的呼吸作用更离不开二氧化碳，那为什么全球都要致力于控制二氧化碳排放呢？这就要回到全球变暖问题上，二氧化碳作为温室气体中占比最高的成分，如果达到和维持全球碳中和可以在长时间停止全球升温。而全球变暖的危害不言而喻，近年来极端气候的频繁出现都与地表平均温度升高有关系。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告《GlobalWarmingof1.5℃》，全球升温较工业化前水平(1850—1900年)已经达到1℃，如果继续保持目前的速度，2030年至2052年将达到1.5℃，2100年之前超过2℃，对地球产生不可逆的损伤，也会对人类生存造成严重的威胁。目前我国的碳中和四大目标都是按照1.5℃和2℃两个升温阈值设定的，而根据清华大学气候变化与可持续发展研究院的二氧化碳减排路径模拟，中国最快将于2025年实现碳达峰，2050年迎来碳中和。
二氧化碳的来源
根据全球实时碳数据(CarbonMonitor)的每日碳排放检测方法，全球的二氧化碳排放量主要来自电力(39%)、工业生产(28%)、陆运(18%)、航空(3%)、船运(2%)以及居民消耗(10%)。为了进一步探讨中国实现碳中和的路径，我们对碳排放的来源分能源、部门和地域三个维度进行梳理。
第一，从能源的角度来看碳排放。我国一次能源的结构是“富煤贫油少气”，煤炭的碳排放比例超过70%，而原油的碳排放量相对稳定，天然气的碳排放量逐年增加，所以控制碳排放的最有效方法就是从煤炭着手。原油中87%的碳排放来自成品油的燃烧，原油加工或化工的减排压力并没有想象中那么大，所以碳中和对PTA、乙二醇和聚烯烃等品种无显著影响。与化工品期货相关的燃料油和液化石油气，碳排放占比仅为0.76%和1.49%，预计也不会成为重点减排品种。
第二，从不同行业角度分析，电力生产和供应(44%)、黑色金属冶炼(18%)和水泥生产(14%)位列碳排放量前三，这三类行业已经或即将面临碳减排的压力。6月底之前开始的全国碳排放交易将电力企业纳入首批名单，3月中旬起河北、山西等地的钢材生产企业遭遇环保限产。
第三，从区域角度分析，人口密集和工业发达地区的碳排放要远远高于其他地区。从CEADs的碳排放分布图中可以看到，山东(8.2%)、江苏(7.5%)和河北(7.4%)的碳排放遥遥领先其他地区，是总量控制的重点区域，而辽宁、新疆和宁夏虽然碳排放总量不高，但碳排放强度较高，是强度控制的重点区域，内蒙古的碳排放总量和强度均偏高，3月成为全国首个发布“双控”(能源消耗总量和强度)政策的地区，而4月宁夏也开始实施双控政策。以上提到的山东、江苏、河北、辽宁和新疆在今年开展双控措施的概率极大，这也符合国家提出的“不同省份将按照梯队依次达峰”的要求。
碳中和的实现路径
为尽早实现碳中和，国家针对电力、工业、建筑和运输等行业提出了五大可行性路径，意在解决减少碳排放和增加碳吸收两个根本问题。随着清洁能源和新能源车的快速发展，电力和运输有望率先达到碳中和，而工业则最后一个达到碳中和，所以我们大胆猜测碳中和对化工品的影响呈现前紧后松的特征，具体影响下面分品种展开讨论。
B碳中和如何影响化工品
化工行业的碳排放占比仅为4%(石油加工炼焦、化学原料和化学制品)，但是部分化工品产能大省份碳排放强度却远超国家1.5吨/万元的平均水平，所以化工行业的碳排放特点可以概括为总量有限但强度突出。不过，化工品中不同产品、不同生产工艺的碳排放量和碳排放强度差异巨大，我们将细分品种进行讨论。
主要品种碳排放量预估
根据《中国石油化工企业温室气体排放核算方法》，化工品二氧化碳排放量计算主要包括五个部分，分别为燃料燃烧排放、火炬燃烧排放、工业生产过程排放、二氧化碳回收利用量、净购入电力和热力隐含的二氧化碳排放，详细的计算方法和公式限于篇幅不进行具体解释，我们直接给出化工期货品种不同工艺在燃料燃烧和生产过程中的碳排放量数值。其中，公用工程部分对应燃料燃烧排放以及净购入电力和热力隐含的二氧化碳排放；工业过程就是化工品生产中的碳排放，不考虑二氧化回收利用以及火炬气的燃烧排放。
由下表可以总结出以下规律：(1)同一品种不同工艺的碳排放量一般满足气头<油头<煤头的关系，原油因产业链完整和副产品丰富，实际分摊到单个品种的碳排放量和强度并不高，而天然气本身就是清洁能源，所以煤化工的碳排放量在各工艺中最高。(2)煤制工艺中单吨化工品产生的碳排放量从高到低依次为：烯烃>PVC>乙二醇>甲醇>尿素。由于烯烃、乙二醇和甲醇是诸多化工品的原料，且其他工艺的产能占比不低，所以PVC成为二氧化碳减排中重点关注的品种。(3)生产过程中的碳排放量降低只能通过优化工艺和增加吸收两种方法，相比公共工程更难实现。举个直观的例子，电解铝的总碳排放量极高，但碳排放量主要来自耗电这一环节，将电力来源由火电转为水电可以有效地降低碳排放。PVC电石法的碳排放主要来源也是耗电，除了将火电转为风电或光伏外，限制电石法产能和增加乙烯法产能是PVC减排的必由之路。(4)目前国内8个试点市场的碳排放配额均价约30元/吨，再结合当前化工品的现货价格，可以看到甲醇和尿素的碳排放成本最高，未来如果企业的碳排放配额紧张，那么甲醇和尿素的现货价格存在以上涨弥补成本提升的可能性。
碳中和如何影响化工品供需端
直观的数据显示减排压力主要集中在煤化工中的PVC和甲醇上。实际上，在《全国碳排放权交易管理办法(试行)》、《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》以及《关于确保完成“十四五”能耗双控目标任务若干保障措施》等文件中也不约而同地提到了电石、合成氨和甲醇。从细分工艺来看，传统煤化工中的电石、合成氨都是高耗能和高碳排放品种，而新型煤化工副产品多、收益率高，综合碳排放强度低、经济效益高，所以在十四五期间碳达峰目标下，传统煤化工是重点限产领域，下面我们就从供应端和需求端两方面来分析各品种所面临的影响。
对于多数化工品来说，双碳目标的影响主要是优化供给和创造需求。优化供应体现在压缩落后产能和鼓励新型工艺两方面。多数化工品新增产能严格受限，尤其是传统煤化工中的PVC、甲醇和合成氨等高耗能高排放品种，受限力度更大。新型工艺通过使用更加清洁的能源、提高原料使用率和增加尾气废气处理三种方式大幅降低了碳排放，将逐步替代现有落后产能。例如，最新的大连化物所的DMTO-Ⅲ技术，不仅甲醇单耗降低至2.66吨，新的催化剂还提高了烯烃单体的收率，避免了C4/C5的裂解步骤，直接降低了二氧化碳排放。另外，巴斯夫的新技术将乙烯蒸汽裂解的热源由天然气替换为电加热器的全新炉，能够减少高达90%的二氧化碳排放。
C新建化工装置限制条件
创造需求也有两层含义：一是现有化工品的应用更广泛，二是环保和低碳排放的新材料取代旧材料。前者的例子数不胜数，就以近期最热门的光伏和新能源为例。太阳能发电板中必不可少的材料是EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)，光伏需求爆发后，EVA价格3月至今上涨幅度超过30%。同样，新能源汽车中大量使用了ABS、PP和热塑性弹性体等材料，直接增加了苯乙烯和聚烯烃的需求。后者中新材料取代旧材料不会显著提升终端需求的总量，更多是影响原料的使用。例如，可降解塑料被推广后，原本的塑料薄膜使用量反而减少，对聚烯烃通用料价格形成利空。
综合而言，双碳目标对于聚烯烃和乙二醇的影响有限，而对于PVC和合成氨(尿素)提供限产利好，对于纯碱带来光伏玻璃需求增量，对于苯乙烯带来新能源汽车的ABS需求增量，对于甲醇则涵盖整个产业链。下面将对影响最大的PVC、甲醇和纯碱进行详细解读。
PVC新增产能受限：上文中一直提到双碳目标会限制PVC的产量和产能，这是因为国内PVC产能约80%来自电石法工艺。电石生产是强吸热反应，需要消耗大量电，电力成本约占总生产成本的40%，同时原料生石灰在煅烧过程中也会排放大量二氧化碳，整个工艺属于高能耗高碳排放。未来不配套电石的电石法PVC产能几乎没有投产的可能性，而乙烯法的投产速度又非常缓慢，PVC产能即将达到峰值，而需求端保持稳定增长，潜在的供需矛盾势必会加大。
电石支撑PVC价格：由于内蒙古和宁夏实施双控政策，近期电石价格最大涨幅超过50%，直接带动PVC价格创历史新高，甚至出现了PVC价格高于PP价格的反常现象。未来电石开工将持续受限，电石低产量和高价格将对PVC形成有效支撑。
纯碱需求呈现爆炸式增长：纯碱本身的碳排放和能耗并不高，但原料和电石一样同为石灰石，煅烧过程中会排放大量二氧化碳，所以近年来新产能严格受限。纯碱的下游需求中玻璃占比40%，受益于光伏产业的高速发展，仅2021年光伏玻璃预计为纯碱带来120万吨的新增需求，纯碱供应不足的矛盾将会长期存在。
甲醇行业积极淘汰落后产能：由于传统40万吨以下的煤制甲醇装置成本高且污染大，近年来逐渐被淘汰，仅2020年淘汰产能达到400万吨，占总产能的4%。目前40万吨产能以下的装置有2200万吨，且集中在西北地区，未来面临限产和淘汰的双重压力，双碳目标下甚至可能会加速产能退出，但预计退出速度不会快于100万吨以上大型装置的投产速度，所以甲醇产能仍将保持稳步增长。
甲醇气头仍存在扰动：2020年天然气制甲醇产能占比11.58%，因天然气供应不足，价格相对煤炭高，气头装置未来占比将会持续减少。同时，由于天然气属于清洁能源，是碳中和目标下重点提高消费比例的对象，气头装置将更加频繁地面临原料天然气供应紧缺，类比2018年的煤改气。
甲醇新型需求潜力巨大：我国甲醇燃料需求仅占比3%，相比欧美发达国家的15%距离甚远。大连物化所已经论证了利用甲醇燃料实现二氧化碳减排的可行性，即利用太阳能等可再生能源、二氧化碳和水，生产出清洁的甲醇液体燃料。另外，甲醇制氢能够替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺，从而降低二氧化碳排放，目前甲醇制氢的消费占比已经达到4.8%，超过了传统需求中的甲醛和二甲醚，成为甲醇第四大下游。
综上所述，双碳目标将在未来数十年持续影响和改变化工品的供需格局，也将产生新的交易逻辑。
