建材行业专题研究报告：建材弹性测算与碳中和路径推演

　　1. 碳中和势在必行，政策明确碳中和达标路径

　　先“达峰”再“中和”，碳中和概念进入政策视野，具体而言：1)“碳达 峰”是指，某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值，然后 经历平台期进入持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐 点。2)“碳中和”是指，给定区域内的企业、团体或个人在给定时间内 直接或间接产生的温室气体排放总量，可以通过植树造林、节能减排等 形式实现二氧化碳排放相互抵消，即系统整体在给定时间内达到二氧化 碳的相对“零”排放。

　　1.1. 我国碳排放形势严峻，政策落实碳中和衍生路径

　　电力及冶金为碳排放主要行业，煤炭燃烧是二氧化碳排放主因，建材行 业碳排放共占比约 40%，其中钢铁、水泥、电解铝、玻璃行业分别占比 约 20%、13.6%、4%、0.4%；分能源看碳排放量，我国二氧化碳排放总量中，煤炭、石油、天然气碳排放占比分别为 70.54%、18.59%、3.91%。 作为建材行业的主要生产能源，煤炭燃烧是二氧化碳排放的主要原因。

　　全国层面政策落地，明确碳中和衍生路径。根据各政策总结来看，我国 碳中和发展路径大致为：1)短期实行碳排放配额，碳排放权有偿交易； 2)中期推动高耗能产业结构转型，严格控制高耗能行业新增产能；3)中 长期调整能源结构，大力推进清洁能源的应用。

　　1.2. 行业对比：“碳中和、碳达峰”政策下，电解铝钢铁玻璃 弹性领先

　　我们认为从弹性角度考虑，产能利用率、新增产能、当前价格及后续复 产成本将决定行业在突破供需临界点后的盈利弹性，我们认为电解铝、 玻璃、钢铁优先，水泥其次。

　　1.2.1. 价格角度：水泥接近历史高位，电解铝玻璃钢铁仍有距离

　　我们认为考虑行业业绩弹性，首当其冲需要考虑价格，再对比周期品价 格顶点，可以较为清晰的了解目前周期品价格处于历史何种分位上，进 而判断出部分价格弹性。我们横向对比水泥、玻璃、钢铁、电解铝，目 前水泥价格距离历史最高水平最近，弹性最低；电解铝分位较低，弹性 最好，玻璃、钢铁的弹性亦优于水泥。

　　水泥：根据数字水泥网数据 3 月初全国 PO 42.5 水泥平均价格为约 435 元/吨，相较 2019 年 12 月历史最高水平，目前价格分位为 92%。

　　钢铁：我们采用 wind 公布 HRB400 20MM 螺纹钢全国均价，截至 2021 年 3 月 17 日，价格为 4718 元/吨，处在螺纹钢历史最高价格（5200 元/ 吨）的 90%分位。

　　玻璃：根据玻璃协会数据，2021 年 3 月 13 日全国白玻均价为 2178 元/ 吨，处在浮法白玻历史最高价格（2000 年 10 月 20 日 2302 元/吨）的 89% 分位。

　　电解铝：我们采用长江有色金属铝 A00 的价格指标，截至 2021 年 3 月 16 日，价格为 17740 元/吨，处于电解铝历史最高价格（23790 元/吨）的 84%分位。

　　1.2.2. 产能利用率角度：钢铁、电解铝、玻璃接近满负荷，水泥核心区 域呈现“外溢效应”

　　我们认为从产能利用率角度分析，未来政策在“碳达峰、碳中和”背景 下，压缩相应行业产能，限制产能发挥，那么越高的产能利用率可能带 来的就是越高的价格弹性，水泥行业整体产能利用率 79%是低于钢铁行 业的近 100%、电解铝行业 91%以及玻璃行业 92%（在产产能/在产+冷 修产能，剔除冷修名义的长期停产线，真实产能利用率为 92%）的；同 时具体到区域，全国需求最好的华东华南 2020H2 在供给受限下，需求 出现“外溢”效应，南下及海外进口熟料弥补了区域需求缺口的同时也 压制了价格的提升。

　　截至 2020 年底，全国新型干法水泥生产线 1,609 条，设计熟料产能约 18.35 亿吨，2020 年熟料实际产量 15.8 亿吨，产能 利用率 77.5%。但水泥是短腿产品（陆运 200 公里，水运 500 公里），偏 北方的过剩程度较高其实与华东及南方市场关联度不大。但是我们对比 2020 年底钢铁行业产能利用率近满产、电解铝行业 91%以及玻璃行业 87%，可以看到总量角度，水泥行业产能利用率是低于钢铁、电解铝及 玻璃的。

　　从 2018-2020 年华东华南需求增速持续创出历史新高，显示出旺季区域 内产能已然满产满销，供不应求态势延续，“量价的背离”反映出的是在 区域供给新增受限的情况下，需求的“外溢”效应显现，跨区域熟料进 入华东市场弥补市场供给缺口，2020 年进口水泥熟料总量 3337 万吨， 同比增长 47%。

　　我们认为在后续行业再“碳达峰、碳中和”的政策目标指引下，加大错 峰停产及加快淘汰落后产能，可能会继续加剧华东华南区域的供需矛盾， 而受到跨区域水泥及熟料增加的影响，我们认为将限制华东华南价格的 提升空间。

　　再观玻璃行业，实际上虽然部分产线状态显示为冷修，但已经基本等同 于关停状态。比如河北沙河处于冷修状态的 13 条产线，环保高压之下 短时间内复产的概率极小。若剔除此种状态产线，则玻璃行业产能利用 率高达 92%，超越电解铝产能利用率。

　　1.2.3. 产能角度：水泥异地置换产能依旧有部分新增，玻璃钢铁电解铝 基本结束产能扩张周期

　　根据数字水泥网数据，2020 年新增 26 条生产线，供给新增产能 3940 万 吨，新增产能压力约 2.1%；根据数字水泥网估算 2021 年新增水泥产能 仍在 4600 万吨左右，较 2020 年有部分提升。

　　再观玻璃行业，2014 年后政府停止审批新线指标，同时于 2020 年 1 月 叫停“僵尸”产线（已停产两年或三年内累计生产不超过一年产线）产 能置换，新建线指标以及僵尸产能变相置换的通道已然关闭。而 2015 年 后玻璃即进入冷修高峰期，高窑龄产线成为滚动调控阀。我们观察到 2015 年后玻璃行业总产能增量有限，而在产产能基本维持在 9亿中向上 下，鲜有增加。

　　我们观察到电解铝行业在 2017 年供给侧改革后开始减产，2018 年经历 了电解铝产能置换大潮，共计 272 万吨产能宣布淘汰并进行置换。截至 2020 年 12 月，全国电解铝建成产能规模已超 4300 万吨/年，建成产能 已经逼近合规产能红线约 4500 万吨/年。碳中和背景下将进一步严控电 解铝产能增长，预计未来几年增长空间十分有限。

　　我们观察到钢铁行业自 2016 年供给侧改革开始钢铁产能连续三年削减， 2016 至 2018 年共压减了 1.45 亿吨表内产能。截至 2020 年 12 月，全国 粗钢产能规模已超 11.7 亿吨/年。2018 年钢铁行业开始实施行业产能置 换，后续与碳中和政策要求两相发力，预计 2021 年钢铁产能增量较为有 限。

　　1.2.4. 水泥停产成本大幅度小于玻璃、电解铝及钢铁行业，释放更多产 量弹性

　　我们认为另一个需要考虑的问题在于短期内受到政策限制或者行业主 动停产限产后，不同行业的复产成本，这决定了产能恢复的速度及要求 后续的价格补偿。

　　我们认为由于水泥生产可变成本占比高的特性，一次性停产复产成本只要 80 万元左右，远远低于电解铝、玻璃的 1 亿元左右、钢铁的 2000-3000 万元的复产成本，在产量方面的弹性是明显大于后面三个行业的。

　　1.2.5. 行业利润弹性测算：电解铝钢铁弹性占优

　　我们分别根据 2020 年水泥、玻璃、钢铁、电解铝三个行业的利润总额进行了敏感性分析，在未来“碳达峰、碳中和”的政策下，减量提价的情 况下，可以看到四个行业利润的弹性排序为电解铝-钢铁-玻璃-水泥。

　　根据数字水泥网数据，2020 年全国水泥价格 P.O42.5 价格中枢为 445 元 /吨，产量为 23.7 亿吨；而工信部数据 2020 年水泥行业利润总额为 1833 亿元，假设动力煤价格保持稳定，进行水泥行业整体利润与价格敏感性 分析。

　　根据工信部统计，2020 年平板玻璃行业收入 926 亿元，同增 9.9%，利 润总额 130 亿元，同比增长 39%。而 2020 年平板玻璃产量为 9.5 亿重量 箱，同比增长 1.3%。测算 2020 年玻璃吨均价 1949 元，吨利润总额 271 元，吨成本费用 1676 元且假设维持不变，由此进行平板玻璃行业的敏感 性分析。

　　2020 年电解铝价格中枢为 14222 元/吨，产量为 3708 万吨。估算物料成 本包括原材料氧化率，辅料预焙阳极和干法氟化铝，与生产过程相关的 用电能耗以及折旧费用等，估算吨成本在 11500 元左右，估算吨利润为 1300 元左右，估算 2020 年行业整体利润在近 500 亿元。假设氧化率， 预焙阳极及干法氟化铝价格保持稳定，进行电解铝行业整体利润与价格 敏感性分析。

　　2020 年粗钢产量在 10 亿吨，按照钢铁行业上市公司水平估算吨利润为 400 元左右，考虑全行业盈利水平略低，按照 350 元的吨利润估算，全 年行业利润在 3500 亿元。假设铁矿石及焦炭等价格保持稳定，进行钢铁 行业整体利润与价格敏感性分析。

　　2. 水泥行业碳中和路径解析：短期控量，远期提升技术水平

　　2.1. 水泥行业碳排放主要来自于不可控的生产端

　　我们认为水泥虽然是碳排放大户，但是从全流程的碳排放看，生产过程 中不可控的碳排放占总量的 60%以上，剩下不到 40%为燃煤消耗。所以 我们认为水泥行业的“碳达峰、碳中和”之路，核心在于控制总量。

　　水泥的生产过程为用天然的石灰石及粘土（碳酸钙、二氧化硅）煅烧成 熟料（氧化钙），熟料加适量石膏共同磨细后，即成硅酸盐水泥（主要由 CaO.SiO2 .Al2O3 和 Fe2O3）。而其中的煅烧过程，石灰石变成氧化钙的 同时，其中碳与氧气结合生成二氧化碳；生产 1 吨普通硅酸盐水泥熟料 需要使用到 1.47 吨生石灰原材料，假设其中硅酸盐矿物占比 68%计算 （国家标准要求 66%以上），即生成 0.534 吨 CO2。由于目前石灰石作为 低价、易采原料的不可替代性，生产过程中寻求替代品压缩碳排放非常 困难。

　　另外一方面水泥碳排放来自于生产过程中的煤炭消耗，行业标准一般生 产 1 吨水泥需要消耗 108kg的标煤，大约排放 0.291 吨的二氧化碳。

　　2.2. 水泥行业碳中和路径：碳交易、加大错峰力度、熟料跨区域调配、提升技术实力

　　2.2.1. 推行碳排放权交易，提升企业环保成本，倒闭落后企业出清

　　近日，有色、水泥等七大行业有望优先纳入全国 碳交易市场。自 2013 年来，北京、天津、上海、重庆、湖北、广东及深 圳 7 省市的碳排放权交易试点陆续上线，累计配额成交量 4.06 亿吨， 成交额 92.8 亿元，平均碳当量的价格为 23 元/吨。按照之前的试点，主 要采取的是配额免费发放的原则，参考《广东省 2020 年度碳排放配额分 配实施方案》，水泥企业的免费配额比例为 97%，按基准线法、历史强度 下降法分配配额的控排企业，产量按照协会统计产能的 1.3 倍，生产天数按照 300 天计算。 我们认为随着《碳排放权交易管理办法(试行)》落地，碳排放配额将逐步 从免费分配过渡至有偿分配，并可通过公开竞价、协议等方式交易。

　　我们认为参考先行的 7 省试点的碳排放交易方案，基准值定的较为宽松， 对于水泥企业来说影响不大。参考广东省 2020 年度配额总量为 4.65 亿 吨，以电力企业最高的 5%有偿配额计算，最大碳交易市场为 2300 万吨， 按照当量 23 元/吨计算，市场空间为 5.29 亿元（并且主要为电力企业）， 整体对于水泥企业影响不大。

　　以上市的广东粤东龙头为例，会计报表中对取得的省发展改革委员会发 放的免费碳排放权配额，公司不确认资产，也不确认政府补助，不做会 计核算。对有偿取得的碳排放权配额，视持有目的进行分类。以自用为 目的的，公司作为无形资产进行核算，以出售为目的，公司作为存货核 算。有偿取得的碳排放权配额按取得初始成本进行计量，并按持有目的 适用的准则进行后续计量。其中，2019 年购置的碳排放权为 400 万元左 右（相较净利润 17.23 亿），主要购买为粉磨站自用及公司有一条线建设 时间较久能耗较高，但整体看对于水泥企业整体成本影响不大。

　　但是从长期来看，我们认为碳排放交易的价格将会随着各地碳达峰、碳 中和任务目标的临近呈现加速提升的过程，这对于环保不达标的中小企 业，将会明显加重成本的负担。

　　2.2.2. 继续推广错峰生产，并加大差异化错峰

　　我们认为由于水泥行业碳排放 60%来自于不可控的生产端，同时水泥行 业开关成本很低（一次开关成本 50-80 万），在全国各区域内推行错峰生 产的政策，会明显降低整体行业的碳排放。

　　水泥行业大范围的错峰生产始于 2016 年冬，京津冀受环保压力，11 月 15 日开始限制区域内所有钢铁、水泥等企业开始直至来年的 3 月 15 日， 停产 4 个月时间，缓解京津冀水泥供给过剩的同时也极大减少了水泥的 碳排放，相对于整体排放下降了 1/3 左右。并且我们认为由于水泥需求 淡旺季特点明显，淡季需求一般只有旺季的 6-7 成，冬夏两个淡季都有 错峰停产的可能。所以我们认为行业之前推行的错峰停产政策对于全行 业降低碳排放也起着至关重要的作用。

　　另外，我们从 2020 年冬季京津冀区域错峰停产政策变迁可以看出，区域结束一刀切，开始差异化错峰，对于环保控制到位企业给予一定的停产 让步，我们认为有助于环保优势的龙头企业竞争优势，加快行业内落后 企业的淘汰。

　　2.2.3. 在国内错峰停产、协同停产同时，加大熟料跨区域调配比例，弥 补供给缺口

　　我们认为从全国需求最强的华东及华南市场看，近年旺季都是保持满产 满销供不应求的态势；我们认为在错峰停产、协同停产政策蔓延下，华 东华南的供给缺口可以通过加大熟料的跨区域调配量来弥补。并且考虑 到国内水泥企业海外布局东南亚一带一路沿线，未来也可以通过水泥产 能海外布局，再输送回国内的方法，弥补国内的缺口，也有利于龙头企 业打开成长性，增强竞争优势。

　　2.2.4. 长期在持续提升技术实力

　　考虑到中国 2060 年达到碳中和的目标，未来水泥行业的技术革新尚在 途中，按照目前的处理技术，要达到完全碳中和，总体生产成本要大幅 增加，当然这是 40 年后达到的目标，但是总体的方向不变，通过环保手 段拉开行业差距，技术落后企业逐步淘汰出市场，有利于行业市场继续 向龙头集中。

　　3. 玻璃行业碳中和路径分析：主线锚定原燃料结构调整，龙头企业竞争优势将放大

　　与钢铁、水泥、铝材等行业相比，玻璃能耗与碳排放指标相对温和。按 中国建筑节能协会统计，2018 年全国建材生产阶段能耗共 11tce，共排 放 27.2 亿吨 CO2，分别占全国比重的 23.8%/28.3%，其中钢铁水泥及铝材为工业大户：能耗数据，钢铁、水泥、铝材分别占比 45.56%/21.3%/25.5%， 再观碳排放数据，三个行业对应比重分别为 48.2%/40.8%/10%，玻璃等 其他建材行业能耗/碳排放占比分别仅为 7.64%/1%。从行业对比数据上 看，玻璃行业节能降耗的紧迫性较弱。

　　但历史上看，玻璃行业并未缺席政府环保整治：以河北沙河为例，2016 年低在产产能曾占全国的 20%，但自 2017 年后产线持续因环保被强行 关停，2020 年底在产产能仅占比 10%。故而，我们认为碳中和大趋势之 下，玻璃工业亦不会缺席。

　　平板玻璃的生命周期主要划分为原材料开采阶段、平板玻璃生产阶段以 及平板玻璃运输、使用、回收、废弃阶段。根据严玉廷等在《中国平板 玻璃生产碳排放研究》之中的分析，单位重箱玻璃碳排放主要来自于生 产过程直接排放，占比 85.9%，其中化石燃料燃烧排放占比为 63.5%、 工艺过程排放占比为 22.4%，间接排放占比 14.1%，并且历年数据表明， 化石燃料燃烧一直是最大的贡献者，比重维持在 61-67%。

　　我们观察到单位重箱玻璃碳排放量呈现趋势性下探，2005 年约 58.79kg， 2014 年则降至 52.46 kg，十年降幅 12%。我们认为单位能耗的持续下降 主要源于浮法工艺替代传统的格法工艺，与此同时浮法大窑炉占比提升 以及纯氧燃烧等工艺技术的推广，驱使窑炉热效率持续提升，测算 2005 年全国浮法玻璃占比约 79%，2014 年已提升至 90%左右，而单位重箱玻 璃综合能耗从 2005 年的 20.05kg 标煤降至 2014 年的 15.6kg，降幅达 22%。我们判断随着浮法工艺的替代逐步完成，以及产线冷修纯氧燃烧 等新工艺的运用，技术变革驱动的降能耗降碳排放斜率趋缓。不同于水 泥产线的可随时关停，玻璃窑炉需保持高温且 24h 连续生产，关停后复 产成本较高（或超 1 亿元），故而我们认为玻璃行业的碳中和主线或落 在燃料结构的调整层面。

　　从全国浮法玻璃的燃料结构上看，主要包括天然气、煤制气、煤焦油、 石油焦以及重油。根据玻璃协会数据测算，2020 年在产线之中，使用天 然气的产线占比最高，约 41%，煤制气比重跟随，约 25%，煤焦油及石 油焦占比则分别约 17%、15%，此外，部分产线燃料使用重油，占比约 2 %。

　　天然气碳排放值最优，或将形成对其他化石能源的长周期替代。根据《综 合能耗计算通则》（GB/T 2589-2008）和《省级温室气体清单编制指南》 （发改办气候[2011]1041 号），测算原煤及天然气 CO2 排放系数最低， 分别为 1.9kg/kg、2.16kg/kg，焦炭、重油、煤油以及液化石油气等 CO2 排放系数皆至3kg/kg 上下。虽然原煤二氧化碳排放系数不高，但在其燃 烧过程中产生大量的烟尘、SO2 以及 NOx 等有害物质造成污染，而“煤 改气”后三项指标分别减少 90%、90%及 20%以上。我们认为碳中和大 背景之下，天然气将持续对其他化石能源形成替代。

　　天然气的替代将推升玻璃原片制造成本，率先使用清洁能源的龙头企业 竞争优势放大，行业集中度的提升再获助力：

　　一方面，燃料之间并非成本的无差异替代。测算每吨玻璃约消耗 200 方 天然气，按 36 城市 CNG 均价测算，对应吨燃料成本约 526 元，远超煤 及石油焦的 230 元/吨、367 元/吨。若天然气对煤及石油焦实现替代，则 玻璃吨制造成本推升 200-300 元不等。

　　头竞争优势显著。我们以 2018 年三家代表玻璃上市公司年报数据作为 可比样本来测算成本，彼时沙河以煤为燃料，成本与龙头相若，但 2017 年后实际上逐步改为煤制气，燃料成本推升至 1300 元/吨上下，而判断 小企业吨制造成本超 1400 元。故而，在现有的燃料结构基础之上，实际 上形成了两家玻璃龙头为行业成本最优级，其他小企业占据末端的行业 成本曲线。

　　但需要注意的是，龙头直供 CNG、规模效应之下更低的采购成本（且部分硅砂自供）、精细化管控下更低的单耗以及产能临江河布局交通便利 等多个方面，碳中和大背景之下，天然气对于其他化石能源的中长期存 趋势性替代，势必推升中小企业生产成本，率先使用清洁能源、成本领 先的信义玻璃、旗滨集团等龙头优势将进一步放大，行业集中度的提升 将为必然。

　　4. 玻纤行业碳中和路径分析：着眼点更在潜在的加速替代，智能制造将加剧行业优胜劣汰

　　4.1. 智能制造成为碳中和路径的必然之选，将倒逼小企业产能 出清

　　对于玻纤行业而言，池窑拉丝、电助熔、纯氧燃烧等生产工艺已相对 成熟，行业层面的技术革命短期难以再现，各企业多自主经营，精细化管控，个性化降本增效。以中国巨石为例，其降本路径清晰地演绎 了“精细化降本史”，吨能耗、吨电耗以及吨贵金属消耗持续下降，助 推公司成本持续下行（我们在 2019 年 10 月，玻纤行业重磅深度《研 判玻纤行业，底部推演与龙头逻辑再升华》中具体阐述）。

　　从燃料端来看，玻纤全部使用天然气，通过燃料结构的调整降低碳排 放空间较小。我们判断玻纤行业的碳中和路径将持续沿着降能耗、降 单耗、扩规模以及提高自动化率等方向发展，从当前的技术路线上 看，智能制造将成为玻纤行业碳中和的必然之选。中国巨石桐乡智能 制造一二线已经全面投产，我们测算各方面数据较公司普通线进一步 优化，判断随着智能制造技术的全面铺开，巨石同竞争对手差距将进 一步拉开。

　　相较于传统玻纤产线，智能制造产线投资强度更高，将天然屏蔽小企 业。中国巨石桐乡两条 15 万吨智能制造线整体产能规模及投资强度远 超一般产线，重资产高投入使得小企业的产线改造受限，市场份额被 迫流失，中长期存出清可能。

　　4.2. 节能降耗导向，玻纤有望加速渗透

　　玻纤本质上为替代材料，具有良好的耐热性和化学稳定性，抗拉强度大、 弹性模量高、电介质常数低、导热系数小，耐冲击、耐腐蚀和耐疲劳性 较好，下游应用较为分散，涵盖建筑、交通、电子电器、风电等多个领 域。

　　建筑节能领域，复合材料应用广泛。玻璃钢管道用于给排水，相较于金属管、钢筋混凝土管，耐腐蚀性好、寿命长、耐热性好，可节能降耗； 因其导热系数小、线膨胀系数小、密封性能好而成为建筑门窗的绿色环 保产品，节能效果显著。此外，玻璃钢作为建筑节能材料，也用于制造 玻璃钢地板、通风橱、活动板房、井盖、冷却塔等。而因其稳定性、防 水性、耐腐蚀性、耐老化等多种特性，亦用于防水卷材胎体、防水涂料 防止水对建筑的侵蚀。

　　玻纤材料被广泛应用于汽车轻量化。汽车中玻纤材料被广泛用于隔音板、 前端支架、座椅结构、车身底架、仪表盘、备胎仓等多个部位。在欧洲， 汽车用改性塑料量已经成为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，据产业信息网统计，1kg 改性塑料可以替代 2-3kg 钢等密度较大 的材料，而汽车自重每下降 10%，油耗可以降低 6%-8%。在确保汽车整 体性能的前提下，增加塑料类材料的使用量，可以有效减少整车重量， 降低汽车排放，同时降低汽车制造成本。 其他领域之中，风电叶片的大型化主材即为玻璃钢材料，而终端电子设 备的“轻、薄、短、小”亦离不开更薄的电子布。我们判断碳中和大势之下，全行业节能降耗力度有望增强，玻纤的应用 或将愈发宽广，需求的增长有望提速。