能源结构转型系列报告之煤化工：能源结构转型进行时，煤炭清洁利用成破局之道

国内煤炭资源丰富，为我国煤化工发展奠定基础。进入二十一世纪以来，煤炭作为人类生产生活必不可缺的能源之一，其供应安全问题也是我国能源安全中最重要的一环。2020年我国煤炭已探明储量为1432亿吨，占全球已探明储量的13.3%，位居全球第四。国内煤炭资源主要分布在“晋陕蒙新”四个省份，其中山西储量最多，其次为内蒙古、新疆和陕西，均超过150亿吨。我国煤炭生产以动力煤为主，各煤种产量稳中有升。从国内不同煤种产量来看，2021年我国动力煤产量占比达到煤炭总产量的82%，炼焦煤占比为12%，化工煤占比为6%。充分把握国内资源禀赋，高质量利用煤炭成为发展核心。 能源转型背景下，现代煤化工发展可期。碳中和背景下，全球能源格局正在重塑，我国也步入了能源结构转型重要窗口期。长期看，新能源将逐步替代传统能源，但结合2022年欧洲遭遇天然气短缺危机后重启煤电厂等举措分析，我们认为短中期传统能源仍将扮演重要角色。基于我国“富煤贫油少气”的能源国情，在未来5-10年，发展现代煤化工仍将具有重要的战略地位。2010-2021年我国现代煤化工产能逐步扩大，2021年我国煤制烯烃产能达到1672万吨/年，煤制乙二醇产能达到675万吨/年，煤制油产能也达到931万吨/年。 现代煤化工在高油价背景下具备一定的成本优势。2022年全球进入高油价时代，根据我国价格成本调查中心2022年4月29日披露，2022年一季度煤制烯烃的平均成本为7596元/吨，明显低于原油制烯烃的成本（9600元/吨）。 这主要是由于原油制烯烃中原料（石脑油）成本占75%，石油价格上涨对原油制烯烃成本影响较大；煤制烯烃中原料煤成本仅占22%，煤炭价格上涨对煤制烯烃成本影响相对较小，在煤价稳定运行期间，煤化工路线成本更低。 现代煤化工产能持续扩大，有效实现煤炭深度清洁利用。结合国内已建成的现代煤化工项目情况分析，我们认为煤（甲醇）制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工项目在煤炭资源丰富、价格便宜的情况下，具有较好的发展前景。目前烯烃产能中油头制备工艺为主流，煤制工艺伴随着相关技术的不断突破，近年来获得较大发展。2021年我国煤制聚乙烯产能为449万吨，占聚乙烯总产能比重达15.37%；煤制聚丙烯产能占比也达到22%。 投资建议：我们认为能源转型背景下现代煤化工将得到有力发展，结合我国“富煤贫油少气”的资源国情，传统煤企绿色转型与大力发展煤炭深度清洁利用已是必然趋势，因此继续坚定看好煤化工板块景气度，建议关注如下标的：华鲁恒升、宝丰能源、鲁西化工、诚志股份、中国旭阳集团。 风险提示：项目产能建设不及预期，下游需求恢复不及预期，安全环保风险。 1、国内煤炭资源丰富，现代煤化工发展可期 自2015年《巴黎气候协定》签署以来，碳中和逐渐成为全球共识。2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会中首次明确了我国碳中和目标，我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。 “碳达峰+碳中和”已成为国家战略。碳中和背景下，全球能源格局正在重塑，我国也步入了能源结构转型重要窗口期。长期看，新能源将逐步替代传统能源，但我们认为短中期传统能源仍将扮演重要角色。一方面，我国“富煤贫油少气”的能源国情决定未来5-10年发展现代煤化工仍将十分重要，我国政策端预计也将大力支持煤化工行业的发展；另一方面，在2022年全球进入高油价时代的背景下，煤化工路线也将具备一定的成本优势。此外，在能源转型大背景下，传统煤化工企业也正在积极布局新能源领域，寻求绿色转型。因此我们认为，当前时点煤化工企业依然具备投资价值，中长期依然具备成长性。 1.1、煤炭种类及用途基本介绍 煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物，有“黑金”之称。其是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一，进入二十一世纪以来，煤炭仍是人类生产生活必不可缺的能量来源之一，煤炭的供应也关系到我国的工业和社会发展的稳定，煤炭的供应安全问题也是我国能源安全中最重要的一环。 表1：煤炭被誉为“黑色的金子” 我国将煤炭按挥发分大小分为三大煤种，再根据其余指标细分为14类煤炭类别。挥发分（Vdaf%）表示煤中有机质分解出来的液体和气体减去水分后的总量，挥发分含量越高，着火越容易。我国根据挥发分大小，将煤炭分为三大煤种，分别为褐煤（挥发分0~10）、烟煤（挥发分>10~37）和无烟煤（挥发分>37）； 再根据氢含量（H*%）、粘结指数（GRL）、胶质层最大厚度（Ymm）、奥亚膨胀度（b%）、透光率（PM%）和发热量（Qgr,maf）这六个指标将同一煤种的煤炭作进一步的分类，其中，粘结指数是冶炼精煤的重要指标，粘结指数越高，结焦性越强；胶质层最大厚度是烟煤再分类的重要指标，胶质层最大厚度越厚，越容易结焦；发热量则是指单位质量的煤完全燃烧时所产生的热量。综合以上指标，我国将煤炭分为14个大类，具体分类方式如表2所示。 表2：煤炭种类划分标准及主要用途 煤炭还可被归类为动力煤、炼焦煤和化工煤。煤炭还可被按照用途分为大致三类，分别为动力煤、炼焦煤和化工煤。动力煤主要依靠煤炭燃烧产生的热值发电、发热，对煤炭发热量有一定要求，煤种包括褐煤、无烟煤、长焰煤、不粘煤和贫煤；炼焦煤主要用于冶金、炼焦，对煤炭粘结指数要求较高，包括气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤，其中焦煤、肥煤为炼焦基础煤种；气煤、气肥煤、1/3焦煤、瘦煤为炼焦配煤，而贫瘦煤、1/2中粘煤、弱黏煤虽粘结性不强但也可用作过渡煤配合炼焦；化工煤主要用于生产能源化工产品，煤种与动力煤相似，包括褐煤、无烟煤及部分烟煤等。 1.2、我国是煤炭资源大国，煤炭产量平稳有序释放 国内“晋陕蒙新”煤储领先 截至2020年底，我国煤炭储量位于全球第四，属于煤炭资源大国。根据2021年英国石油公司发布的《BP世界能源统计年鉴》显示，2020年我国煤炭已探明储量为1432亿吨，占全球已探明储量的13.3%，仅次于美国（23.2%）、俄罗斯（15.1%）、澳大利亚（14%）。 图1：截至2020年末我国已探明煤炭储量占全球已探明煤炭储量的13.3% 国内煤炭资源主要分布在“晋陕蒙新”四个省份。从地域分布上看，我国煤炭资源呈现出“北多南少”、“西多东少”的区域特征。山西储量最多，其次为陕西、新疆和内蒙古，均超过150亿吨（2020年）；广西、浙江、广东、西藏储量最少，均少于1亿吨（2020年）。 图2：“晋陕蒙新”地区煤炭储量领先 到“十四五”末，14个大型煤炭基地产量将达到全国总产量的97%以上，国内煤炭产能布局进一步集中。2021年《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》中提出目标，到“十四五”末，全国大型煤矿产量占85%以上，大型煤炭基地产量占97%以上。同时，“十二五”期间已完成建设的14个大型煤炭基地应当分别负担起区域保障、基本保障、兜底保障、应急保障和区内平衡的主要作用。截至2020年，这14个大型煤炭基地已承载超过96.6%的国内煤炭产量，其中，山西的晋北及晋中基地、山东的鲁西基地、安徽的两淮基地以及云贵基地部分矿区的炼焦煤资源较丰富，其余基地则以生产褐煤、无烟煤、长焰煤、不粘煤等动力用煤为主。 表3：14个大型煤炭基地基本情况 在相关政策指导下，我国煤炭产量平稳有序释放 “十四五”末，我国将控制煤炭年产量在41亿吨左右。从产量端看，2021年我国煤炭产量超过41亿吨，相比2020年产量增加2亿吨，同比增速达到6%。 2021年，中国煤炭工业协会印发的《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》中明确，到“十四五”末，我国将控制煤炭年产量在41亿吨左右。而2021年我国煤炭总产量已达到41亿吨，在相关政策指导下，我国煤炭产量未来难再迎大幅度增量，行业将维持煤炭资源平稳有序供应视为工作重点。 图3：2017年以来我国煤炭年产量稳步上升（亿吨） 我国优质煤炭产能有望继续释放，将有力保障供应。2022年5月15日，国务院总理李克强在国务院第五次廉政工作会议上指出，“要立足我国以煤为主的能源资源实际，尽快释放国内优质煤炭产能，该取消限产指标的要取消，成熟的新增产能项目要抓紧开工，并保障好安全生产”。2022年1-6月份我国累计生产煤炭总量为22.8亿吨，同比增长13%；2022年Q2我国煤炭行业开工率为74%，处于历史同期高位。2022年以来，在政策推进下，主要矿区和重点煤企保持稳产高产，全国煤炭供应平稳有序。 图4：近期我国煤炭保持稳产高产（亿吨） 图5：近期煤炭行业开工率处于较高水平 充分利用地域资源禀赋，煤炭产能主要集中在“晋陕蒙新”地区。从煤炭生产地区来看，我国煤炭产区相对集中。如前文所述，未来我国将继续整合资源至煤储丰富的“晋陕蒙新”地区，以大型煤炭生产基地为主要生产力。2021年，山西省原煤产量达到11.93亿吨，位于第一位，陕西省产出7.18亿吨，居于第二位，而“晋陕蒙新”这四个主要生产地区合计产量占全国总量的79%，集中发展优质产区计划持续推进。 表4：“晋陕蒙新”地区煤炭产量占比逐年上升（亿吨） 我国以生产动力煤为主，各煤种产量稳中有升。从国内不同煤种产量来看，2021年我国动力煤产量占比达到煤炭总产量的82%，炼焦煤占比为12%，化工煤占比仅为6%。此外，我国动力煤产量维持稳中小幅上升的趋势，2021年我国动力煤产量为34亿吨，同比增长7%；2022年1-5月份我国动力煤累计生产量为15亿吨，同比增长13%。而2021年我国炼焦煤产量为4.9亿吨，与上年相比表现平稳；无烟煤是化工煤的主要煤种，2021年我国无烟煤产量为4亿吨，同比增长8%。 图6：我国各类煤炭产量保持稳中有升（万吨） 图7：2021年我国动力煤产量占比最大 1.3、传统煤化工应加速向现代煤化工过渡 传统煤化工产品主要包括煤制焦炭、电石、合成氨等，产品链主要有三条： 煤—煤焦油—煤沥青：煤在干馏或气化过程中会生成副产煤焦油，其初馏时留下的残渣被称为煤焦油沥青，经过溶剂抽提进行成分区分，再使用氧化法、热聚合法以及真空闪蒸法进行改质，得到符合要求的沥青。经过改质过的煤焦油沥青主要应用于黏结剂、浸渍剂、道路沥青乳化沥青以及沥青基涂料等。 煤—焦炭—电石—PVC：结合我国“富煤贫油少气”的资源特征，电石法工艺是国内生产PVC的主流工艺，是指利用电石遇水生成乙炔，将乙炔与氯化氢合成制出氯乙烯单体，再通过聚合反应使氯乙烯生成PVC的化学反应方法。但电石法原料电石和焦炭均属于高能耗行业，受“能耗双控”政策影响较大。 煤—合成氨—尿素：煤制合成氨的工艺中，先将原料煤经过粉碎处理后送入气化炉气化，经过一系列净化措施，获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气，最后借助催化剂合成氨。步骤大致可以分为造气、净化、变换、合成氨几个部分。 图8：传统煤化工三大产品链 在节能环保和煤炭高质量发展道路上，现代煤化工优势凸显。在经济和社会的发展过程中，传统煤化工企业在环保和能耗方面暴露出越来越严重的问题。随着节能环保力度的加大以及新经济发展需要，传统煤化工向现代化转型需求愈发急迫。 表5：传统煤化工与现代煤化工对比 现代煤化工中，煤制烯烃为重要发展路径。现代煤化工是以生产清洁能源和化工产品为主要目的，四大主要工艺路线分别为煤（甲醇）制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇和煤制油等。如前文所述，在高油价和稳煤价背景下，煤制烯烃或是现代煤化工短期潜在增长点；长期来看，也具有较高的盈利成长性。 煤—甲醇—烯烃：煤制烯烃即煤制甲醇制烯烃，过程主要包括煤气化、合成气净化、合成气制甲醇以及甲醇制烯烃几个环节。其中煤炭到甲醇的过程属于传统煤化工，技术较为成熟，而甲醇到烯烃的过程属于现代煤化工，技术壁垒较高。 目前主要的甲醇制烯烃技术包括UOP/HydroMTO、DMTO、SMTO以及FMTP等。 煤—乙二醇：煤制乙二醇即以煤为原料制取乙二醇。现有的制备技术主要分为三条路径，分别为直接法，烯烃法和草酸酯法。其中，草酸酯法流程短，成本低，是目前