商品研究方法论（三）：大宗商品百年回顾：能源篇

中信期货研究|专题报告 20220823 大宗商品百年回顾：能源篇 商品研究方法论（三） 投资咨询业务资格： 证监许可【2012】669号 撰写人： 桂晨曦CFA原油研究负责人 从业资格号：F3023159投资咨询号：Z0013632 长期能源需求与经济增长高度相关。自二战以来，能源需求增速明显加快。20世纪初，煤炭仍是全球主要燃料来源；到1920年代，石油已经在交通领域逐渐普及。全球原油产量 从1920年约100万桶/日，增至2019年约1亿桶/日。石油在能源需求中占比也从1920年不到5%增至1973年峰值43%。之后石油危机大幅推升油价，引发进口国家政策响应，石油需求占比逐渐下降。在主要非化石能源中，1970年代开始核能在发电领域应用逐渐增加，2000年达到6%的能源需求占比峰值。可再生能源在2000年以后加快推进，到2019年占能源消费约达10%。 由于全球能源需求总量增加，尽管新能源占比升高，尚未减少传统能源需求。例如，煤炭需求占比从1920年开始下降，但需求量仍然维持上行。如今，石油、煤炭、天然气等传统化石能源在需求占比从1970年代94%降至约80%。其中原油占化石能源需求三分之二，占全球能源需求约40%。在化石能源的需求结构中，约三分之二的石油用于交通领域。而天然气和煤炭则主要用于发电，分别占电力能源约四成和六成。目前已有多种替代能源可用于发电，但大规模普及仍然需要时间。本文主要内容来自世界银行商品报告。 【中信期货原油】系列专题报告 【方法论】 不同时间维度因素对商品价格周期影响0817 大宗商品下跌周期中的主导因素0816 如何理解供需平衡表0516 原油研究方法论（上）：研究框架0325 原油研究方法论（下）：分析案例0325 原油简史：石油市场如何演变至今0322 原油简史（二）：石油编年大事记0323 【商品属性】 全球原油供需平衡表0812 中国油品供需平衡表0822 中国原油期货与汽柴价格关联特征分析0728 美国页岩油增产前景的调研评估0722 美国页岩油企业资本开支及产量进展0518 欧佩克增产潜能的多维评估0715 俄罗斯原油供应进展0804ChinaOilMarketReport0506 【地缘属性】 伊核协议外交年谱0818 沙特与美国的半世纪和离0706 欧盟对俄制裁增强印度石油供应安全0601 欧盟对俄罗斯石油制裁影响分析0606 中美油品安全比较之库存变化0530 供应风险缓解的五种可能路径0522 欧盟对俄罗斯石油进口依赖度详解0511 欧美出口制裁对俄罗斯原油供应影响0309 【金融属性】 经济周期中的原油价格0718 世界银行：全球大滞胀0630 世界银行：能源冲击对全球经济影响0629 从汽油视角看美国通胀0613 从经济增长看油品需求0420 WTO：全球贸易展望-增速放缓0426 IMF：全球经济热点解读-多重风险0421 【原油价格】 三重属性分化，综合动能趋弱0626 三重属性推动的原油重心漂移0320 重要提示：本报告难以设置访问权限，若给您造成不便，敬请谅解。我司不会因为关注、收到或阅读本报告内容而视相关人员为客户。市场有风险，投资需谨慎。 一、石油 自1850年代现代石油工业诞生以来，全球石油价格经历了多轮起伏，伴随着定价权的逐渐转移。例如，1880-1910年代洛克菲勒标准石油公司占绝对主导；1930-1970年“七姐妹”西方石油公司对国际油价具有重要影响；1960年欧佩克成立后逐渐实现定价权转移，2017年进一步扩大至OPEC+产量联盟。 1910年洛克菲勒石油帝国因美国政府反垄断诉讼瓦解后，1935年占据美国石油总产量约80%的公司联合成立了IOCC（洲际石油契约委员会）。该组织对成员企业制定生产配额，并且在油价下跌时通过削减产量维持价格稳定。由于德克萨斯是最大石油生产区，也是主要的摇摆生产商；后来逐渐演变为德克萨斯铁路委员会成为制定价格政策主体。 在美国之外，全球石油产量和价格政策最初由七家西方石油公司（七姐妹）主导，其中有五家是美国公司。这些公司掌握了中东主要地区的多数特许经营权，因此可以影响相关产油国产量。作为成本来源，七姐妹长期把中东原油出口价格压制在相对较低水平。 然而这种影响力到1960年代逐渐式微。二战后石油需求快速崛起，美国由全球最大的石油出口国转为净进口国。中东在全球石油出口市场地位愈加重要，到1970年已经占据出口份额一半以上。随之而来的是中东国家对定价权的要求。 1960年欧佩克成立，1970年代中东石油危机推升国际油价大幅飙升，同时导致了油品需求的大幅回落。 在1979到1983年间，全球石油需求减少约10%（600万桶/日）；其中发达国家减少约18%。石油进口国制定政策要求提高燃油效率，并鼓励发展替代能源以抑制需求降低油价；例如禁止修建石油发电设施等。同时高油价推升非欧佩克国家尤其是高成本生产商产量快速增加。北海、阿拉斯加、墨西哥湾产量在全球占比从1975年2.2%提高至1985年14%，大幅挤占欧佩克市场份额。 由于供应增加需求减少，1980-1985年间石油价格逐年下降。为了抬升油价，1982年3月欧佩克首次尝试设定产量配额。沙特成为主要的摇摆生产商，贡献了绝大多数主动减产量。但是其他国家产量普遍高于配额，减产挺价策略失败。1985年沙特决定改变政策，转而宣布大幅增产，开启价格战导致油价加速回落。 1987年再次设定产量配额和目标价格管理政策，之后十年油价维持相对稳定。 1970年代石油危机同时也推动石油定价机制变化。1983年纽约商品交易所(Nymex)上市WTI原油期货合约；1988年伦敦国际石油交易所(IPE)上市Brent原油期货合约。由早期产油国定价逐渐发展为Brent、WTI、Dubai三大基准价格体系。到现在进一步体现为期货定价和金融属性的不断增强。 2000年以后石油价格大幅上涨，主要体现了发展中国家超预期的需求增速。 2000-2008年间，中国石油需求增长约70%，印度增加约40%；而发达国家油品需求则变化不大。2008年的金融危机导致油价陡然下跌，之后随着欧佩克减产和中国需求恢复又快速回升。 2011到2014年中，原油价格维持在100美元/桶以上高位。同期其他很多大宗商品价格由于供应增加和需求放缓逐渐回落。油价则受到供应端地缘因素支撑，包括利比亚内战和伊朗制裁影响。 2014年下半年油价大幅回落，2016年降至40美元/桶以下，跌幅超过70%。持续高油价推动非欧佩克产量快速增加，如美国页岩油、加拿大油砂、生物燃料。2011-14年间美国产量增加55%，在全球产量份额由7.6%增加至11.2%。欧佩克产量变化加速油价回落。2014年11月，欧佩克未如预期减产，而是维持3000万桶/日的产量配额。欧佩克持续两年增产导致油价持续下行。 油价下跌过程中，美国页岩油行业通过压缩成本、技术创新、提高资金使用效率、体现出比预期更好的适应能力。美国原油产量仅在2016年短暂减产后， 2017年再度恢复快速增长。2018年美国原油产量同比增加150万桶/日，超过俄罗斯和沙特成为全球最大原油生产国。 美国增产的代价是欧佩克市场份额的损失。2016年12月，欧佩克与10个非欧佩克产油国组成OPEC+产量联盟，决定将产量联合削减120万桶/日。成功推升油价此后三年油价重心逐渐回升。 2020年全球疫情严重冲击石油市场，导致油价在2020年4月创有记录以来最大跌幅。防疫隔离政策导致石油需求大幅下降。作为应对措施，2020年5月欧佩克推出史上最大规模减产，联合减产约970万桶/日。下半年油价逐渐回升， 2021年随着需求恢复加速上行。 2022年石油市场再度受到俄罗斯地缘冲突的深刻影响。欧盟宣布年底全面禁止俄罗斯石油进口，全球原油贸易格局相应重塑。目前影响仍在持续推进中。 图1：全球能源需求结构（%）图2：化石能源需求分布（%） 100% 80% 60% 40% 20% 0% 生物质煤炭石油天然气核能可再生 100% 80% 60% 40% 20% 电力交通工业居住商业其他 1800184018801920196020002040 0% 石油天然气煤炭 图3：全球原油供应占比（1900-1975，%）图4：全球原油供应占比（1970-2019，%） 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 美国俄罗斯委内瑞拉中东 20% 15% 10% 5% 0% 北海阿拉斯加 墨西哥欧佩克（右轴） 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 19001910192019301940195019601970 19701977198419911998200520122019 图5：发达国家与发展中国家油品需求（百万桶/日）图6：1965年油品需求降幅最大年份排名（%） 发达国家发展中国家 60 50 40 0% -2% -4% 30 20 10 0 197019801990200020102020 -6% -8% 2020 1980 1981 1982 1974 2009 1975 2008 1983 1993 -10% 数据来源：世界银行中信期货研究所 二、煤炭 煤炭在历史上被作为燃料广泛使用，也是现代工业革命的催化剂。动力煤占全球煤炭消费八成以上，主要用于发电；其余为用于炼钢行业的焦煤等。中国是煤炭最大消费国，占全球总需求一半以上。同时也占全球总产量一半以上，其次是印度（10%）、印度尼西亚（7%）、美国（6%）、澳大利亚（6%）等。 由于生产成本较低而运输成本高昂，1960年代之前煤炭开采主供本地使用，全球贸易数量有限。目前运输费用在总成本占比仍然近半。在1970年代的石油危机后，煤炭国际贸易逐渐发展起来。1979年国际能源署决定禁止成员国新建燃油发电设施，推动了煤炭在发电领域需求的快速增长。1970-1980年间，全球煤炭需求增加约20%，推升了煤炭价格大幅上涨。澳大利亚、加拿大、南非等国也在此期间成为出口国。全球贸易量从1970到1990年接近翻番。 1980年代煤炭价格逐渐回落。主要受到供应端影响：中国、印度尼西亚、哥伦比亚等国加入全球出口市场；美国等地的技术进步使开采成本大幅下降。1985到1995年间，美国煤矿工人平均生产效率从2.7吨/时提升至5.4吨/时。 2000年后，发展中国经济崛起使全球煤炭消费在八年间增加了50%；其中有三分之二来自中国。中国产量增加不足以满足需求，从出口国转变为进口国，推动煤炭价格上涨。2008年金融危机导致煤价大跌，受中国需求拉动快速恢复。随着中国经济放缓和增长重心由高能耗向低能耗产业转移，2014年后煤炭 需求逐渐见顶回落。美国的页岩革命带来大量廉价天然气供应，加快了天然气对煤炭发电替代。对气候变化担忧和降低碳排放政策、以及新能源如风电和太阳能发电成本下降，进一步抑制煤炭发电需求。目前煤炭占全球一次能源消费约30%，占全球电力来源约40%。 2020年全球疫情和经济衰退导致煤炭需求大幅下降，前八月价格下跌约30%。 2021年全球经济恢复带动煤炭需求回升，同时替代能源供应局部下降，如高温干旱导致美洲水力发电减少，西北欧冬季天然气供应下降等因素共同推动煤炭价格大幅回升。2022年俄罗斯冲突进一步推升煤炭供应风险和贸易格局重塑。 图7：煤炭月度价格（美元/吨）图8：全球煤炭需求（艾焦耳） 250 200 150 100 50 1970 1973 1977 1980 1984 1987 1991 1994 1998 2001 2005 2008 2012 2015 2019 0 160 140 120 100 80 60 40 20 0 中国美国欧盟印度日本其他 197019801990200020102019 图9：全球煤炭产量份额（%）图10：全球煤炭储量占比（%） 60% 中国美国澳大利亚 25 印度印度尼西亚 20 15