“醇暖花开”乙醇系列报告(一)：初识乙醇，乙醇产业链概览

期货研究 二〇二三年度 国泰君安期货研究所 2023年08月18日 初识乙醇：乙醇产业链概览 ——“醇暖花开”乙醇系列报告（一） 谢义钦投资咨询从业资格号：Z0017082xieyiqin025085@gtjas.com 尹恺宜投资咨询从业资格号：Z0019456yinkaiyi024332@gtjas.com 报告导读： 本报告旨在对乙醇产业链进行概览式的介绍。 首先从乙醇理化属性出发，介绍了乙醇的概念、性质、产业链图、质量强制标准以及相关资质要求等，并分析了乙醇的来源和相关生产工艺。 对乙醇有个初步认识后，我们简单介绍了国际、国内乙醇市场产需概况，并梳理了我国燃料乙醇相关政策的变迁、有关法规细则以及燃料乙醇下一步推广的重难点。最后我们分析了燃料乙醇相关产销情况。 “醇暖花开”乙醇系列报告后续将介绍乙醇国内外供需格局、贸易流向以及对拟上市期货合约相关内容进行分析，敬请期待。 目录 1.乙醇基本属性3 2.乙醇产业链3 2.1乙醇分类3 2.2燃料乙醇来源4 2.2.1生物质乙醇4 2.2.2煤质乙醇5 2.2.3生物乙醇生产技术的改进5 3.乙醇质量标准及相关资质5 3.1乙醇质量标准5 3.2危化品资质6 4.乙醇市场情况7 4.1国际乙醇市场7 4.2国内乙醇市场7 5.中国燃料乙醇发展8 5.1中国燃料乙醇政策变迁史8 5.2燃料乙醇政策梳理9 5.3燃料乙醇下一步推广重难点10 6.燃料乙醇产销情况11 7.总结12 （正文） 1.乙醇基本属性 乙醇，俗称酒精，英文名Ethanol，广泛应用于生产生活中。其结构简式为CH3CH2OH或C2H5OH，分子式为C2H6O密度与汽油相近，常温常压下呈液态，易燃易挥发，毒性低，能与水以任意比例互溶，能与甲醚、丙酮等多数有机溶剂互溶。乙醇广泛用于生产生活中，可用来制作饮料、香精、燃料、染料等，医疗用酒精通常为70%-75%乙醇。乙醇属于液体化工品和危险化学品，生产、经营、储存、运输等都需要有相应资质。 2.乙醇产业链 乙醇产业链包括三个部分，上游原料、中游产物和下游应用。原料供应商及乙醇生产系统供应商为中游市场提供乙醇原料，如玉米、木薯、糖蜜等。进入中游市场后，乙醇生产商对原料进行加工处理后产出乙醇及其衍生物，供应给下游企业，如零售公司、石油公司、分销商等进行销售。 图1：乙醇产业链 资料来源：国泰君安期货研究 2.1乙醇分类 按照原料分类，乙醇可分为发酵乙醇和合成乙醇，其中发酵乙醇的来源主要有三种，分别为玉米、木薯和糖蜜。占比来看，玉米乙醇是我国最常见的乙醇产品，占全部乙醇的72%，另外木薯乙醇占比26%，糖蜜乙醇占比1.5%，合成乙醇在我国较为少见仅占比0.5%。 按照交易标的分类，乙醇可以分为食用及工业乙醇和燃料乙醇，其中燃料乙醇是乙醇汽油的主要成分之一。占比来看，食用及工业乙醇占我国乙醇消费近70%，燃料乙醇占比30%左右。 乙醇汽油是将燃料乙醇按一定比例添加至不含甲基叔丁基醚（MTBE）汽油中，混合而成，可以有效减少汽车尾气中碳烃排放量。根据我国最新标准，乙醇汽油由90%的普通汽油和10%的燃料乙醇按照GB 10343-2008，GB31640-2016标准调和而成，可以有效减少有害气体的排放量，同时对汽车性能不会产生大影响。 2.2燃料乙醇来源 乙醇按生产原料分类可以分为生物质乙醇和煤油基乙醇。 2.2.1生物质乙醇 我国生物质燃料乙醇生产工艺主要经历了三个发展阶段，第1代（G1），第1.5代（G1.5）和第2代 （G2），第3代微藻乙醇（G3）仍处于初步研发阶段。 图2：生物质乙醇生产流程 资料来源：国泰君安期货研究 第1代（G1）燃料乙醇工艺主要以玉米、小麦等粮食作为原料，采用传统的糖化和发酵过程将淀粉转化为乙醇，工艺简单，相对成熟。该工艺在中国乙醇初期发展中占据主导地位。但由于需要大量粮食作为原料，资源有限，发展潜力较小。该工艺生产成本为每吨5000元左右。 第1.5代（G1.5）燃料乙醇工艺以木薯、秸秆等非粮乙醇作为原料。与第一代乙醇工艺技术不同，由于非粮原料中含有大量的纤维素和半纤维素，第二代乙醇工艺需要将其通过预处理和酶解等步骤转为可发酵糖，然后进行发酵、蒸馏等步骤制得乙醇。与第一代乙醇工艺技术相比，第二代乙醇工艺不再与人畜争粮，原料选择范围更广泛，有效利用了秸秆等农业废弃物，提高资源利用率。该工艺生产成本为每吨6000元左右。 第2代（G2）纤维素乙醇工艺在第1.5代乙醇的基础上继续发展，利用微生物和基因工程技术，通过 改良微生物的酶系统，直接将纤维素或其他碳水化合物转为乙醇。与第1.5代乙醇工艺不同，第2代乙醇 工艺不需要经过复杂的预处理和酶解过程，可以有效提高生产效率。该代乙醇工艺技术含量较高，目前尚未普及，拥有较大发展空间和前景。 第2代燃料乙醇优点众多。与前两代乙醇工艺的特定原料不同，第2代乙醇工艺原料选择范围广泛， 包括秸秆、木质纤维、纤维素废弃物等，最大程度减少与人畜争粮。同时，第2代乙醇工艺可以减少粮食生产相关的温室气体排放。但与此同时，该代技术不够成熟，仍面临一些挑战，如高效酶解技术、微生物代谢途径改良等；与前两代工艺相比，成本较高，需进一步降低生产成本。 第3代（G3）微藻乙醇工艺以微藻中含有的大量淀粉、纤维素等碳水化合物为原料，其优点为可再生、无污染、不占用耕地等。该方法目前仍处于实验室阶段。 2.2.2煤质乙醇 煤制乙醇工艺以煤炭为原料，通过煤炭气化得到合成气，进而转化成乙醇。煤制乙醇工艺可以分为直接合成和间接合成两种制作方法。 直接合成：将煤炭气化得到的合成器中的一氧化碳通过催化剂催化直接转化为乙醇。其优点为简单易行，缺点为乙醇选择性低，催化剂寿命短。 间接合成：将合成气中的一氧化碳和氢气转化成低碳醇，进而转化为乙醇。其优点为乙醇选择性较高，催化剂寿命较长；缺点为相对复杂。 目前，煤制乙醇和第2代生物制乙醇工艺发展仍不全面，现阶段仍以粮食和秸秆制乙醇为主。 2.2.3生物乙醇生产技术的改进 中国在生物乙醇生产技术方面也进行了不断的研发和改进。通过采用先进的发酵技术、废弃物利用技术和能源回收技术，提高了乙醇燃料的生产效率和环境友好性。 多种原料混合使用生产 除使用多元化单一原料外，我国致力于研究多种原料混合使用方案，如全水稻发酵生产酒精等；开发联产品，如全水稻干酒槽饲料等；积极开发纤维素乙醇技术，如通过研发化学催化路线进行从纤维素向乙醇的催化等。 工艺优化 许多研究目前致力于提高发酵效率，降低处理工序的能耗。目前我国在新建装置中，发酵浓度可以稳定达到15%-16%，但仍离国际先进发酵浓度有一定距离。在降低能耗方面，我国研究出将压缩机干燥过程中产生的二次蒸汽再利用等干燥方式，可以有效节约能源，降低成本。 3.乙醇质量标准及相关资质 3.1乙醇质量标准 国家体系里乙醇分为两个标准，现货行业不作区分。GB10343-2008中将乙醇分为普通级、优级、特级，主流品质为普通级。GB31640-2016对标准进行了进一步修订。 图3：食用酒精国家安全标准（2016版）图4：食用酒精国家安全标准（2008版） 资料来源：公开资料，国泰君安期货研究资料来源：公开资料，国泰君安期货研究 表1：食用酒精国家标准感官要求 项目 特级 优级 普通级 外观 无色透明 气味 具有乙醇固有香气，香气纯正 无异臭 口味 纯净，微甜 较纯净 资料来源：公开资料，国泰君安期货研究 表2：食用酒精国家标准理化要求 项目 特级 优级 普通级 色度/号≤ 10 酒精度/（%vol）≥ 96 95.5 95 硫酸试验色度/号≤ 10 60 氧化时间/min≥ 40 30 20 醛（以乙醛计）/（mg/L）≤ 1 2 30 甲醇/（mg/L）≤ 2 50 150 正丙醇/（mg/L）≤ 2 15 100 异丁醇+异戊醇/（mg/L）≤ 1 2 30 酸（以乙酸计）/（mg/L）≤ 7 10 20 酯（以乙酸乙酯计）/（mg/L）≤ 10 18 25 不挥发物/（mg/L）≤ 10 15 25 铅（以Pb计）/（mg/L）≤ 1 氰化物（以HCN计）/（mg/L）≤ 5 资料来源：公开资料，国泰君安期货研究 3.2危化品资质 乙醇为易燃物，属于第三类危险化学品，固体乙醇属于第四类危险化学品，生产、运输及储存等需满足危险化学品安全管理条例的要求，均需严格资质。 图5:危化品经营许可证图6：危化品安全生产许可证 资料来源：公开信息，国泰君安期货研究资料来源：公开信息，国泰君安期货研究 4.乙醇市场情况 4.1国际乙醇市场 2022年，全球燃料乙醇产量进一步回升，达到280亿加仑（约合3743万吨）。美国仍为最大的生产国， 年生产量约为154亿加仑（约合2059万吨）；巴西第二，年产量约为74亿加仑（约合989万吨）；中国生 产量排名世界第五，约为9.2亿加仑（约合123万吨），在欧盟（13亿加仑，约合174万吨）和印度（10.9 亿加仑，约合146万吨）之后。国际贸易以燃料乙醇为主。 图7：2022世界燃料乙醇产量占比图8：各国非燃料乙醇所占比重 资料来源：RFA，国泰君安期货研究资料来源：USDA，国泰君安期货研究 4.2国内乙醇市场 国内乙醇市场行业增幅放缓，产能过剩，燃料乙醇增长略快。在众多原料中，玉米仍占主导地位。乙醇生产成本主要包括原料成本、运输成本、设备成本、人工成本等，在我国广泛推行的第1代和第1.5代乙醇生产中，原料成本占主要部分。以中粮科技为例，2021年，其原料成本占总成本的88%。乙醇产量集中度较高，一半集中于前五大生产公司。行业利润（-200，+200）/吨，经营风险较大。贸易物流方面，国内乙醇现货主产地为东北、华北、华东，整体呈现北产南销的特点。东北年外运量为210万吨，占产量85%。仓储运输方面，生产企业罐容普遍较小，且一般没有库存。第三方仓储主要存在于辽宁与江苏，辽宁 54%，江苏46%。港口罐容紧张，一般要求一个月流转，运输方式以汽运为主。 表3：2021年我国乙醇相关情况统计 项目 乙醇 食用及工业乙醇 燃料乙醇 产能（万吨） 2000 1435.4 564.5 产能五年增长率 6.95% 4.45% 15.70% 产量（万吨） 928.57 637.72 290.85 产量五年增长率 4.61% 3.64% 8.46% 开工率 46.43% 44.43% 51.52% 资料来源：卓创资讯，国泰君安期货研究 表4：2022年我国燃料乙醇汽油TOP5公司产能 生产企业 产能（万升） 原料 吉林燃料乙醇有限责任公司 887 玉米 河南天冠企业集团有限公司 887 小麦、玉米、木薯 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 798 玉米、木薯 中粮生化能源（肇东）有限公司 507 玉米、纤维素 吉林博大生化有限公司 507 玉米 资料来源：卓创资讯，国泰君安期货研究 5.中国燃料乙醇发展 5.1中国燃料乙醇政策变迁史 2000年，中国初步出台政策，推进燃料乙醇的生产和利用；2002年乙醇在黑龙江及河南五地进行试点，燃料乙醇行业初步发展。 2006年，政府担心过度消耗玉米带来食物危机，坚持非粮为主的燃料乙醇生产政策，燃料乙醇发展进入调整期。 2013年，中国政府开始支持纤维素乙醇技术发展，淘汰落后产能，促进产业升级，燃料乙醇行业开始恢复发展。 2016年，十三五规划明确指出大力发展乙醇燃料行业；2022年，十四五规划指出大力发展非粮生物质液体燃料，同时推动建立多家研发中心、生产厂房等，燃料乙醇行业开始迅速发展。 图9：中国燃料乙醇政策变迁史 资料来源：国泰君安期货研究 5.2燃料乙醇政策梳理 多年来，我国燃料乙醇行业一直遵循“核准生产、定向流通、封闭运行、有序发展”的原则，并采取了一系列措施来推动乙醇燃料的发展。 表5：燃料乙醇政策梳理 时间 政策 内容 20