动力煤非电需求研究系列：冶金行业耗煤分析框架及展望

投资咨询业务资格： 证监许可【2012】669号 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。 动力煤非电需求研究系列—— 冶金行业耗煤分析框架及展望 研究员 俞尘泯 从业资格号F03093484投资咨询号Z0017179021-61051109 yuchenmin@citicsf.com 冶金耗煤量预计2023年同比-1.14% 生铁产量继续下滑，冶金耗煤维持弱势 2021年以来，伴随着国内煤炭保供增产和煤电长协的推进，国内动力煤现货市场出现新的特点：一方面，市场煤容量受到长协挤压而占比下降，另一方面，未受长协覆盖的多数非电用户对市场煤价格的影响权重也在提高。市场格局的悄然变化、结构性问题的逐步凸显，使得市场煤价格易涨难跌，而2023年煤电长协签约量的提高或将加剧这一特点。以往动力煤需求研究以电力需求为主，我们认为有必要更多地纳入对非电需求的考量。 本系列专题以动力煤的非电需求为研究对象，将对建材、冶金、化工等行业的耗煤需求展开剖析和测算。本篇为动力煤非电需求研究系列的第二篇——冶金行业耗煤分析框架及展望。 高炉冶炼中需要消耗大量煤炭。本篇基于钢铁的生产工艺以及产量，对冶金的耗煤情况进行分析和测算，并根据冶金行业耗煤量与生铁产量之间的关系，对冶金行业的耗煤量进行预测。基于粗钢产量平控政策以及钢铁行业消费预期减弱，预计2023年生铁产量同比下降2.70%，据此测算冶金耗煤预计同比-1.14%，其中喷吹煤消耗预计同比-2.00%。 风险因素：钢铁需求超预期 目录 第一部分高炉冶炼消耗大量煤炭 第二部分钢铁生产影响煤炭采购 第三部分冶金行业耗煤今年展望 高炉冶炼消耗大量煤炭 我国粗钢生产以高炉冶炼为主：粗钢冶炼分为长流程（高炉冶炼）和短流程（电炉冶炼），我国接近90%的粗钢产量是通过高炉生产出来的。 高炉冶炼消耗大量铁矿石和煤炭：通常情况下，高炉冶炼一吨生铁需要1.6吨铁矿石和0.45吨焦炭，二者约占炼钢成本的60%。平均而言，全球钢铁行业每年生产13亿吨生铁需消耗约20亿吨铁矿石、10亿吨冶金煤。2022年动力煤消费约37.4亿吨，其中冶金行业约占5%，为1.7亿吨。 钢铁长流程生产过程中焦炭（一吨焦炭大概需要1.32-1.35吨焦煤）被用作还原剂，动力煤主要用于烧结和喷吹。 喷吹：从高炉风口向炉内喷吹磨细了的无烟煤粉、烟煤粉或混合煤粉，起到提供热量和还原剂的作用，以替代焦炭，降低成本。据公开资料显示，钢铁生产过程中1吨喷吹煤可替代1.4吨的炼焦煤，高炉喷吹煤灰可节省约30%的焦煤。 烧结：需要焦粉或无烟煤作燃料，配加石灰石粉或生石灰调节碱度，烧结原料（矿粉）由于物理、化学反应烧结成矿，炽热的烧结矿需要冷却到常温后供高炉使 用。某钢厂烧结过程中焦粉的消耗量为46.31kg/t，煤粉的消耗量为13.69kg/t。 煤质影响到焦炭化效率以及燃烧热值 喷吹煤以无烟煤为主：主流钢厂的无烟煤与烟煤配煤比约在7:3左右。我国无烟喷吹煤产地主要分布在山西长治、晋城、晋中、阳泉和河南永城、焦作等地；烟煤喷吹煤主要分布在陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯和乌兰察布、山西大同等地区。 喷吹煤质量要求 煤的各种杂质会影响到煤的焦炭化效率以及燃烧热值：根据高炉炼铁工程设计规范，喷吹煤质量要求应符合下列规定，灰分和硫含量不能超过一定范围，以提高煤的焦炭化效率和热效率，提高对焦炭的替代。 炉容级别（m³） 1000 2000 3000 4000 5000 灰分Aad，% ≤12 ≤11 ≤10 ≤9 ≤9 含硫St,ad，% ≤0.7 ≤0.7 ≤0.7 ≤0.6 ≤0.6 主流钢厂喷煤比在150kg/t附近 喷煤比逐年提升，主流钢厂喷煤比在150kg/t附近：喷煤比是高炉生产每吨铁所消耗的喷吹煤量，我国钢铁企业喷煤比逐年提高，2021年中钢协会员单位（会员单位生铁产量占全国总产量的84.15%）平均喷煤比为147.4kg/t，较2020年提高0.7kg/t，其中先进值达到187.1kg/t，落后值仅为99.49kg/t，差距较大，落后企业仍有较大提高空间。首钢长钢炼铁厂喷吹煤单耗2020年为136.28kg/t，2021年为129.94kg/t，部分先进企业的喷吹煤单耗可以达到175kg/t。《中国钢铁工业科学与技术发展指南(2011~2020年)》中提出了高炉喷煤指标：2011~2020年全国重点钢铁企业大于2500m³高炉喷煤量 ≥160~200kg/t，大于1000m³高炉喷煤量≥140kg/t。 喷煤比持续提升 随着生铁产量逐渐下降，喷吹煤消耗量亦出现缓慢下降趋势：根据生铁产量对喷吹煤消耗量进行测算，2020年疫情后的经济迅速恢复，当年生铁产量创历史新高，带动喷吹煤消耗量快速增加。之后，随着粗钢压减政策的逐步推行，生铁产量和喷吹煤消耗量步入下行区间。 1481.5% 喷煤比(kg/t) 同比 147.4 146.7 145.3 143.5 喷吹煤消耗量测算 年份 生铁产量（亿吨） 喷吹煤消耗量（亿吨） 2018 7.71 1.11 2019 8.09 1.18 2020 8.88 1.30 2021 8.69 1.28 2022 8.64 1.28 147 146 1.0% 145 144 0.5% 143 142 141 2018 2019 2020 2021 0.0% 粗钢生产属于高耗能行业 粗钢生产属于高耗能行业：2021年重点钢企平均吨钢耗电量为498Kwh；沙钢集团为475Kwh，好于行业均值；河钢股份为 576.69Kwh，较2020年（590.10Kwh）大幅下降。 高炉冶炼耗能巨大：在《粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额》标准中，规定了粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额的限定值、准入值和先进值的技术要求，适用于钢铁企业进行烧结工序、球团工序、高炉工序和转炉工序单位产品能耗的控制。 粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额 非高炉冶炼可更好推动碳减排：为实现双碳目标，降低碳排放量，非高炉冶炼将变得更加重要，美欧等发达国家已通过电炉替代高炉实现碳排放的明显下降。随着废钢资源的逐步释放及节能环保的需要，电炉炼钢备受青睐。 工序名称 单位产品能耗限定值kgce/t 限定值 准入值 先进值 烧结工序 ≤55 ≤50 ≤45 球团工序 ≤36 ≤24 ≤15 高炉工序 ≤435 ≤370 ≤361 转炉工序 ≤-10 ≤-25 ≤-30 电炉冶炼节约大量原材料 电炉冶炼节约大量原材料：电炉炼钢是以废钢为主要原料，具有流程短、能耗低等特点，其技术和装备水平不断提高。在能源和原料节约方面成效显著，如果电弧炉全部用废钢作为铁元素来源，则吨钢生产需要消耗约1.13吨废钢、13公斤硅锰和400度电，每吨废钢制成新钢材可以至少节约1.4吨铁矿石，0.74吨煤和0.12吨石灰石。 在《电弧炉冶炼单位产品能源消耗限额》标准中，规定了电弧炉冶炼单位合格钢从冶炼原料入炉后到冶炼钢包产生合格钢水过程实际消耗的电量和能源总量。大型电弧炉的能耗和电耗要低于小型容积电弧炉，目前电弧炉朝着大型化发展。随着技术和装备水平的提高，电弧炉炼钢的能耗、电耗将会逐渐降低。 电弧炉冶炼单位产品电耗和单位产品能耗 假设每吨电炉钢生产需要消耗400度电，则2021年我国电炉冶炼耗电约437亿千瓦时，占整个黑色金属冶炼行业用电量近7%。 公称容量 限定值 准入值 先进值 30-50t ≥50t ≥70t 30-50t ≥50t 单位产品电耗(kWh/t) ≤540 ≤450 ≤400 ≤420 ≤380 单位产品能耗(kgce/t) ≤86 ≤72 ≤64 ≤67 ≤61 注：原料中每增加1%铁水比，降低单位产品电耗5kWh/t；原料中每增加1%铁水比，降低单位产品能耗0.8kgce/t。 电炉产能集中于华东、华南地区 电炉产能集中于华东、华南和华中地区：钢联数据显示，预计到2023年电炉总产能将突破2.1亿吨，其中华东（34.8%）、华南（19.5%）地区是目前电弧炉较为集中的区域，产能合计占比54%。 电炉淘汰电炉净新增电炉产能 电炉在建、 拟建 时间 电炉新增与淘汰情况（万吨） 我国电炉钢产量占比较低，发展空间巨大：欧盟27国电炉钢产量占比为43.9%，比全球电炉钢产量占比高15个百分点，我国的电炉钢产量占比约在10%左右，距全球平均水平还有一定发展的空间。2020年《钢铁产能置换实施办法》（征求意见稿）公布，大力鼓励钢企发展电炉短流程炼钢。基于双碳目标的实现，发展电炉炼钢将是未来的重要方向。 万吨 电炉钢产量 电炉钢产量占比 12000 10.7%10.3% 10.6% 12% 10000 8.9% 9.3% 9.2% 10% 8000 6.6% 8% 5.9% 5.9% 6.3% 6000 6% 4000 4% 2000 2% 0 0% 2012201320142015201620172018201920202021 电炉钢产量及占比 2019年138050088017003 2020年2311.510901221.518225 2021年83042240818633 2022年2463521118844 炼钢成本以原燃料为主 煤炭采购情况（宝钢） 2021 2020 同比 进口及占比（万吨） 297.7（8.1%） 456.5（12.5%） -34.8% 国内及占比（万吨） 3,389.5（91.9%） 3,199.4（87.5%） 5.9% 采购均价（元/吨） 1,566.6 972.8 61.0% 原燃料成本占比 77.5% 72.7% 4.8% 其他成本占比 22.5% 27.3% -4.8% 炼钢成本以原燃料为主：原材料及燃动力成本占比最大，占比在70%以上，主要由铁矿石、废钢、铁合金、煤炭、能源动力、辅料等构成，其中煤和焦炭的占比在25-30%。由于近几年大宗商品价格波动剧烈，原燃料成本占比逐渐上升。 煤炭价格变化影响到原料成本和燃动力成本：其中主要原料成本主要是焦煤成本，燃动力成本主要是企业自备电厂发电用动力煤成本。2021年受进口受阻及国内环保限产等因素影响，煤炭供应偏紧，煤炭采购均价大幅上升；2022年以来外部因素导致能源供应紧张，煤炭采购价格继续快速上升。 2019年钢铁制造成本（鞍钢） 21.2% , 其他, 铁矿石等原主材 2020年钢铁制造成本（鞍钢） 其他,15.9% 动力,5.6% 2021年钢铁制造成本（鞍钢） 其他,13.9% 动力, 6.6% 动力 7.5% 煤和焦炭,27.9% 料, 43.3% 煤和焦炭,25.4% 铁矿石等 原主材料,53.1% 煤和焦炭,26.5% 铁矿石等 原主材料,53.1% 积极举措确保原燃料供应的稳定性和采购成本的优势 集中采购和自备焦化厂，确保煤与焦炭供应的稳定性，控制原燃料成本：企业积极巩固和发展与国有重点供应商企业的中长期伙伴关系，实行大宗物品的集中采购，自备焦化厂提高焦炭自给率，以确保主供应渠道的稳定性和采购成本的优势。 2021年主要钢铁企业产量 百万吨 120.0 55.7 44.2 41.6 36.735.4 28.327.826.2 20.0 140 120 100 80 60 40 20 0 宝武鞍钢沙钢河钢建龙首钢山钢德龙华菱方大 企业 煤和焦炭采购 宝武钢铁 公司下属各子公司基本都拥有自备焦化厂，目前约90%以上的焦炭为自产。公司通过长期协议和相关投资方式已锁定了优质焦煤资源，公司与大型煤炭供应商确立了长期稳定的煤炭资源供应关系，煤炭长期协议供应量占公司需求量的80%以上。还通过产供研活动不断调整优化配煤方案及使用技术，大力开发新品种和新渠道，以降低总成本。 鞍钢股份 公司拥有自