金属总动员之“未来金属”铝系列报告一：产业链篇.pdf

证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 未经许可，禁止转载 证 券 研 究 报告 有色金属 行业深度研究报告 推荐 （ 维持 ） 金属总动员之“未来金属”铝系列报告一：产 业链篇 行业概况 ： 铝 凭借其 质量轻、耐腐蚀、具有良好的导电导热性，被广泛应用 于国民经济的各个领域，是国民经济发展的重要基础原材料，同时也是仅次 于钢铁的第二大金属材料。 （一）产业链： 铝产业链主要包括铝土矿开采 -氧 化铝冶炼 -电解铝冶炼 -终端消费四个环节， 目前世界上 90%以上的氧化铝都是 采用拜耳法工艺生产 ， 95%的氧化铝在高温高压的电解槽内通过 冰晶石 -氧化 铝熔盐电解法 冶炼成电解铝， 然后 被加工成铝棒、铝杆、铝板带箔等不同形状 的铝材。铝材进一步深加工后被广泛应用于建筑、交通运输、电力电子、包装、 机械设备等行业 。 （二）供需： 全球铝土矿资源丰富，但分布不均，中国作为 全球最大的氧化铝和电解铝生产国， 产量均占全球产量的半壁江山， 每年需进 口大量铝土矿以满足自身需求。 当前氧化铝产能已出现明显过剩，一方面是全 球铝业巨头为抢占优质铝土矿资源，持续扩张氧化铝产能，另一方面中国作为 全球最大的电解铝生产国，受限于 4500 万吨产能天花板和“碳中和”政策限 制，产能增长出现停滞 。能源转型 和交通轻量化的大 浪潮下 ， 光伏、新能源汽 车和轨道交通等新兴行业对铝的需求不断攀升，未来有望逐渐替代建筑地产 等 传统 行业， 成为未来铝需求的主力。 产业链上游： 电解铝产业链上游主要为原料的供给，包含铝土矿的开采和氧 化铝的冶炼。 （一） 铝土矿： 全球铝土矿资源丰富，探明储量的静态保障年限 是 100 年以上，但资源分布很不均衡，主要集中在几内亚 等发展中国家 和澳大 利亚 ，而发达国家铝土矿资源短缺， 故形成资源国开采出口，消费国进口加工 的格局。 中国为全球最大的氧化铝生产国，产量占全球半壁江山，但铝土矿资 源相对贫乏，每年需进口全球铝土矿产量的 32.3%以满足氧化铝生产。 （二） 氧化铝： 当前全球铝业巨头不断抢占优质铝土矿资源，加速氧化铝厂建设，以 实现铝土矿 -氧化铝 -电解铝全产业链布局，导致氧化铝产能持续扩张，相较电 解铝已出现明显过剩 ，随着未来几年氧化铝产能的持续释放，以及碳中和背景 下电解铝产能增长停滞，氧化铝或将进入产能长期过剩阶段。 产业链中游： 电解铝产业链中游为高耗能、高“碳”排放量的 原铝 冶炼环节。 （一）冶炼： 1886 年 ， 美国工程师 Hall 发明了冰晶石 -氧化铝熔盐电解法炼铝， 至今已有 130 多年的历史，在此期间， 电解铝冶炼 的工艺和原理没有大的变化， 主要的发展体现在电解槽的不断改进，以应对能源费用的逐年增高 和 环境保护 的日趋严格。 电解铝 的冶炼消耗能源占整个铝产业的 70%以上， 吨铝需消耗 13500kw h 直流电 ，高耗能同时伴随着高“碳”排放量， 以中国为例， 电解 铝冶炼的碳排放量约占全国碳排放总量的 5%，仅次于钢铁和水泥行业。 （二） 供需： 中国为全球电解铝第一大生产国，约占全球产量的 57%， 全球电解铝增 量也基本来源于中国，近五年来，中国电解铝增量占全球增量比例超过 90%， 主导全球电解铝供给。 随着“碳达峰”、“碳中和”政策的逐渐推进，中国电 解铝产能将逐步达到 4500 万吨的政策产能天花板，能源结构也逐步向更清洁 的水电转换，全球电解铝产能也将因中国产能天花板而进入增长停滞阶段。 产业链下游： 电解铝产业链下游主要将原铝或铝合金通过挤压、铸造等多种 方式加工成各种形态的铝材，然后 深加工 成铝制品，广泛应用到建筑地产、 交通运输、电力和包装等终端行业。 铝经过阳极氧化处理后具有耐腐蚀、耐磨 损和极佳的金属光泽等特性，使铝在建筑业上被广泛应用，特别是铝合金门窗、 铝塑管、装饰板、铝板幕墙等方面的应用。在交通运输业上，高强度低质量的 铝合金是汽车轻量化的最佳材料，被广泛应用于汽车“四门两盖”、轮毂等部 件 。在电力电子行业，由于良好的导电导热性，使铝被广泛应用于 制作 铝线缆、 变压器、电子元器件等。在包装业上，易拉罐、香烟、巧克力等食品内包装和 药用包装等用铝范围也在扩大。 当前电解铝终端需求依旧以传统行业需求为 主，其中建筑房地产、交通运输和电力电子用铝占比分别为 29%、 20%和 16%， 合计约占 65%， 但 随着新能源汽车、光伏、新兴轨道交通等 行业 的快速增长， 未来电解铝需求格局 或 将出现较大幅度调整。 风险提示： 产能政策出现变动，新兴行业需求未达预期。 证券分析师：王保庆 电话： 021-20572570 邮箱： 执业编号： S0360518020001 行业基本数据 占比 % 股票家数 (只 ) 127 3.16 总市值 (亿元 ) 23,411.53 2.81 流通市值 (亿元 ) 19,818.37 3.1 相对指数表现 % 1M 6M 12M 绝对表现 13.32 52.96 相对表现 0.0 10.85 27.96 相关研究报告 有色金属行业周报（ 20210531-20210604）：锂 资源长期稀缺不惧短期调整继续推荐，基本金属 从交易通胀到交易流动性 2021-06-06 有色金属行业周报（ 20210607-20210611）：锂 资源受益于青海世界级盐湖基地建设继续推荐， 抛储不改铝上涨趋势建议持有 2021-06-14 有色金属行业周报（ 20210614-20210618）：锂 矿为稀缺战略资产继续推荐，美联储流动性收缩 预期致大宗商品普跌 2021-06-20 -3% 21% 44% 67% 21/04 2021-04-30 2021-06-18 沪深 300 有色金属 (申万 ) 华创证券研究所 行业研究 有色金属 2021 年 06 月 22 日 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 未经许可，禁止转载 报告 主题 报告 定位 “金属总动员”为华创有色团队全面梳理有色金属的系列报告， 整个系列将分 品种按照“产业链”、“投研框架”和未来供需格局等多个角度全方位剖析有 色金属资产标的。 铝作为 “未来金属”，受“碳中和”政策和能源结构转换影 响，或将出现长期的供需矛盾， 铝价中枢有望持续上移， 相较其他子版块， 铝 板块也因此凸显配置价值 。 报告亮点 本篇作为 “未来金属” 铝的第一篇， 通过上游资源、中游冶炼和下游需求的框 架，全方位 梳理 电解 铝产业链 。 细分 结构 ： 铝市场 ： 电解铝 因其优良的特性被广泛应用于建筑、交通、电力电子等 行业，随着设备轻量化和新能源产业的蓬勃发展， 铝的应用 场景 得到了 极大的拓展，而丰富的资源储量为电解铝 的持续增长提供了坚实的基础 。 上游 ： 全球铝资源丰富，但分布不均，本文详述了资源国出口，消费国 进口加工的供需格局，以及铝土矿开采的未来 几内亚。 中游： 本文 不仅 详述了电解 铝冶炼工艺 和 冶炼 流程 ，而且介绍了高纯铝、 铝合金和再生铝等多种铝产品，并简要推演未来全球铝供给格局。 下游： 当前电解铝终端需求依旧以传统行业需求为主，但随着新能源汽 车、光伏、新兴轨道交通等行业的快速增长，未来电解铝需求格局或将 出现较大幅度调整。 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 3 目 录 一、铝： “泥土中的银子 ” . 6 （一）属性决定应用 . 6 （二）储量决定市场 . 7 （三）需求决定未来 . 8 二、上游：铝土矿资源丰富，氧化铝产能无序扩张 . 8 （一）铝土矿 . 9 1、储量：资源丰富但分布不均 . 10 2、供需格局：资源为本，寡头垄断 . 11 （二）氧化铝 . 13 1、冶炼：拜耳法主导 . 14 2、供需格局：跑马圈地，产能过剩 . 15 三、中游： “碳中和 ”勾勒产能瓶颈 . 17 （一）冶炼：高耗能、高 “碳 ”排放 . 17 1、生产流程 . 17 2、成本：原料与能耗并重，产能不易出清 . 18 3、精铝 注：数据截止到 2016 年 2、 供需格局 ： 资源为本， 寡头垄断 与多数金属相似，全球矿产资源 分布往往与消费区域 不匹配 ，故形成资源国开采 出口 ， 消费 国 进口 加工的格局 。 全球铝土矿资源 主要分布在非洲的几内亚、澳大利亚和中南美 洲等地，当地采矿量高，但氧化铝产能低，为主要的铝土矿出口地区 ，中国和欧美等铝 土矿资源匮乏的国家为主要进口地区 。 贸易格局来看， 印度尼西亚、澳大利亚 和 几内亚 的铝土矿 主要 流向 中国 ；巴西 和 牙买加的铝土矿流向北美；几内亚 的铝土矿 流向欧洲。 2019 年澳大利亚（ 1.03 亿吨 ）、中国（ 0.68 亿吨 ）和几内亚（ 0.61 亿吨 ） 铝土矿 产量分 别 占全球产量（ 3.4 亿吨）的 30%、 20%和 18%，合计约占 68%。 其中，中国以 3%的资 源储量贡献了全球 20%的产量，但作为全球最大的 电解铝生产和 消费国， 2019 年 中国从 澳大利亚、几内亚和印度尼西亚 等国 进口 1.1 亿吨 铝土矿以满足 电解铝 生产 需求。 山西 14% 河南 14% 广西 49% 贵州 14% 其他 9% 中国各省份铝土矿储量占比 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 12 图表 8 全球铝土矿产量（万吨） 图表 9 中国铝土矿 进口量 （万吨） 资料来源： Wind,华创证券 资料来源： 海关总署 ， 华创证券 中国铝土矿对外依赖度逐年提高， 几内亚作为全球铝土矿资源储量最 丰富 的国家， 已成 为中国最大的铝土矿进口国。受环保和资源储量等多方面影响，中国铝土矿产量已步入 下行趋势，但需求维持稳步上升，因此对外依存度逐渐提高，由 2016 年的 36%提高到 2020 年的 54%。 图表 10 中国铝土矿产量及对外依存度 资料来源： ALD， 海关总署， 华创证券 几内亚作为全球铝土矿资源最丰富的国家，近年来随着中国企业联盟在当地的迅猛发展， 铝土矿产量增速持续维持高位。自印度尼西亚禁矿政策出台后，以中铝、“赢联盟”为 代表的中国铝企积极投身到几内亚资源开发的浪潮， 2020 年几内亚铝土矿产能 11550 万 吨，中国控股产能占比 50.22%。 据阿拉丁 2019 年底统计，未来 8 年全球铝土矿新增产能预期为 1.2 亿吨，主要集中在 几内亚（ 8500 万吨，其中赢联盟近 4000 万吨）、澳洲、印尼等国家，且 80%的产能释 放预定时间集中在 2019-2022 年，以 2020 年最多，达 2500 万吨。 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 2015 2016 2017 2018 2019 澳大利亚 中国 几内亚 巴西 印度 印度尼西亚 牙买加 其他 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 印度尼西亚 澳大利亚 几内亚 其他 -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 中国铝土矿产量 进口量 产量同比变化 进口依赖度 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 13 图表 11 中国企业 几内亚铝土矿发展格局 联盟 企业组成 项目 规划产能（ 2020E） 赢联盟 中国宏桥集团 博凯矿区，建立了“采矿 -河运 - 海运”的 21 世纪海上铝土矿之路 4000 万吨 烟台港集团 新加坡韦立 几内亚 UMS（法国企业） 中国铝业集团 中国铝业 Boffa 项目，该项目矿区可利用资源储量约为 17.5 亿吨 1200 万吨 河南国际合作集 团 河南国际矿业 博凯矿区特许开采权 600 万吨 辽宁忠旺集团 伊电控股集团 资料来源： SMM， 中国有色网， 华创证券 （ 二 ） 氧化铝 氧化铝（ Aluminium Oxide） ,是一种高硬度化合物，熔点为 2054，沸点为 2980，在 高温下可电离的离子晶体，无臭无味， 按用途可分为两大类： a) 冶金级氧化铝，即作为原材料冶炼电解铝，一般占氧化铝总量的 95%以上。 b) 非冶金级氧化铝， 常用作耐火材料、 分析试剂、 吸附剂、陶瓷行业等，非冶金级氧化 铝需求相对稳定，一般不超过氧化铝总量的 10%。 图表 12 氧化铝分类 资料来源：华创证券 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 14 1、 冶炼 ： 拜耳法主导 作为电解铝的原料，氧化铝的生产已经有一百多年的发展历史，法国人德维勒在 1858 年 提出了碳酸钠烧结法，这是世界上第一个氧化铝工业生产方法。 1889 年，奥地利科学家 Bayer 发明了从铝土矿中提取氧化铝的方法，即拜耳法， 主要流程为 ： a) 在高温、高压的条件下 用 NaOH 溶液溶出铝土矿中铝元素 ， 得到铝酸钠溶液 。 b) 在铝酸钠溶液中添加晶体 ，在 不断搅拌 的条件下进行晶种分解 ， 进而析出 氢氧化铝 , 进一步焙烧可得到氧化铝。 Al2O3（ 1 或 3） H2O +2NaOH + aq = 2NaAl(OH)4 + aq 图表 13 拜耳法冶炼流程 资料来源： 厉衡隆、顾松青主编 铝冶炼生产技术手册， 华创证券 拜耳法工艺产生后，氧化铝生产得到了快速发展，形成了规模巨大的氧化铝工业，目前 世界上 95%以上的氧化铝都是采用拜耳法工艺生产的。 一百多年来，拜耳法的基本原理 没有改变，但设备和工艺有了巨大变化，降低了投资、人力、能源和维护上的费用，提 高了劳动的生产率 ，为电解铝产能的巨大提升打下了坚实的基础。 但 氧化铝生产过程中 也产生了一定的环境污染， 主要的污染物为赤泥，赤泥堆放造成的 环境影响除占用大量土地外，其附液中的碱和硫酸盐下渗还可能对地下水和土壤造成污 染，改变土壤的性质和结构，造成大面积的土壤盐碱化，使土壤板结。 溶出 分解 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 15 2、 供需格局 ：跑马圈地，产能过剩 全球氧化铝产能持续扩张，资源受限较小。 不同于铜矿的紧缺，铝土矿资源丰富， 全球 主要铝业公司在铝土矿资源丰富的国家不断新建和扩建氧化铝厂，实现铝土矿 -氧化铝一 体化运作 ，导致氧化铝产能持续扩张。据 ALD 数据， 截止 2020 年全球氧化铝建成产能 1.6 亿吨，运行产能为 1.27 亿吨，开工率为 79%； 同期 电解铝建成产能 7531 万吨，运行 产能 6789 万吨，开工率为 90%， 按照 1.93 吨氧化铝冶炼 1 吨电解铝，叠加非冶金级氧 化铝需求综合测算，全球氧化铝产能已显现过剩， 但 2021 年和 2022 年全球将有 2000 万 吨 氧化铝 陆续投产，相较电解铝的增长停滞，氧化铝持续的产能扩张将使行业进入 长期 产能过剩格局 。 图表 14 全球氧化铝 产量相较电解铝出现过剩 资料来源： IAI,华创证券 全球氧化铝产量高度集中于铝业巨头。 据 阿拉丁 (ALD)数据显示， 2020 年全球十大氧化 铝生产商依次是魏桥集团、中国铝业、美国铝业、信发集团、俄罗斯铝业、力拓加铝、 锦江集团、挪威海德鲁、南拓 32、东方希望 ，合计产量为 9138 万吨，占全球产量的 68%。 图表 15 全球前十氧化铝生产商 排名 企业 国家 产量 （万吨） 1 魏桥集团 中国 1700 2 中国铝业 中国 1450 3 美国铝业 美国 1350 4 信发集团 中国 900 5 俄罗斯铝业 俄罗斯 820 6 力拓加铝 澳大利亚 800 7 锦江集团 中国 750 8 挪威海德鲁 挪威 550 9 南拓 32 澳大利亚 530 10 东方希望 中国 400 资料来源： ALD， 华创证券 -2 0 2 4 6 8 10 12 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 产量 :氧化铝 :全球 产量 :原铝 :全球 产量 :氧化铝 :同比 产量 :原铝 :同比 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 16 中 国 氧化铝产量占全球产量的半壁江山。据 IAI 数据显示， 2020 年全球氧化铝产量为 1.34 亿吨，中国氧化铝产量为 7300 万吨，占全球产量的 54.5%。但中国每年除生产大量氧化 铝外，还需进口约 300 万吨氧化铝以满足自身更为庞大的电解铝生产需求。 图表 16 中国氧化铝产量及同比增速 图表 17 中国氧化铝净进口数量 资料来源： IAI, ALD， 华创证券 资料来源： 海关总署 ,华创证券 中国氧化铝产量高度集中，据 2020 年国家统计局数据显示，山东（ 2800 万吨）、山西 （ 1812 万吨）、河南（ 1011 万吨）、广西（ 941 万吨）和贵州（ 427 万吨）氧化铝产量 合计约占全国产量的 96%。其中，山西、河南、广西和贵州背靠丰富的铝土矿资源，为 资源驱动生产，四省铝土矿储量约占全国储量的 90%，而山东为中国电解铝产量第一大 省，为需求驱动生产。 自 2019 年以来，中国氧化铝持续处于过剩状态，开工率长期低于电解铝开工率，但 氧化 铝产能投资 尚 处于过热状态 。 截止 2020 年 ， 建成氧化铝产能 8812 万吨， 产量为 7300 万 吨， 产能利用率为 82.8%。 据 SMM 数据显示 ， 2021 年将新建产能约 530 万吨，主要集 中在广西， 2022 年拟建产能 1450 万吨，按照当前电解铝 4500 万吨产能天花板测算，氧 化铝产能将严重过剩。 图表 18 中国氧化铝产量分布 图表 19 中国氧化铝 产能及开工率 资料来源： 国家统计局 ,华创证券 ；注：数据截止到 2020 年底 资料来源： ALD,华创证券 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 2013/1 2014/7 2016/1 2017/7 2019/1 2020/7 产量 :氧化铝 :中国 产量 :氧化铝 :除中国外 产量 :氧化铝 :中国 :同比 -200 -100 0 100 200 300 -150 0 150 300 450 600 750 2000 2003 2006 2009 2012 2015 2018 净进口氧化铝 :年度 年 净进口氧化铝 :同比 年 60 65 70 75 80 85 90 95 100 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 2015-01 2016-01 2017-01 2018-01 2019-01 2020-01 2021-01 ALD:氧化铝 :总产能 月 ALD:氧化铝 :在产产能 月 ALD:氧化铝 :开工率 月 ALD:电解铝 :开工率 月 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 17 三 、 中游： “碳中和”勾勒产能瓶颈 电解铝 产业链中游为高 耗能、高“碳”排放量 的冶炼环节。 每冶炼 1 吨 电解铝需耗 13500kw h 直流电，约占 整个铝产业耗能的 70%以上，高耗能同时伴随着高“碳”排放 量，电解铝冶炼的碳排放量约占全国碳排放总量的 5%，仅次于钢铁和水泥行业。 随着“碳达峰”、“碳中和”政策的逐渐推进，中国电解铝产能将逐步达到 4500 万吨的 政策产能天花板， 能源结构也逐步向更清洁的水电转换， 全球 电解铝 产能也将因中国产 能天花板而 进入 增长停滞 阶段。 （一） 冶炼 ：高耗能、 高“碳”排放 1886 年，美国工程师 Hall 发明了 冰晶石 -氧化铝熔盐电解法炼铝，至今已有 130 多年的 历史，在此期间，冰晶石 -氧化铝熔盐电解炼铝的工艺和原理没有大的变化，主要的发展 体现在电解槽的不断改进，以应对能源费用的逐年增高、环境保护的日趋严格和劳务费 用的上涨等成本问题 。 日本曾经是电解铝生产大国，原铝产能曾达到 160 万吨，但由于 7080 年代两次能源危机，日本几乎全部关闭了国内的铝电解厂，因此能源问题是电解 铝冶炼的核心问题。 电解铝的冶炼 过程消耗能源占整个铝产业的 70%以上，二氧化碳排放量也最多 。 其中， 使用火电生产 1 吨电解铝约排放 11.2 吨 CO2， 根据安泰科数据， 2020 年我国电解铝的碳 排放量约为 5.2 亿吨，约占全国 CO2 排放总量的 5%，仅次于钢铁和水泥行业。 1、 生产流程 铝电解的全部生产过程分 3 个阶段，即焙烧、启动和正常生产 ，其中焙烧和启动大约经 历几天或十几天，其质量好坏对于以后的正常生产以及电解槽的寿命有很大影响。 a) 焙烧：电解槽的焙烧主要目的是烘干炉体，使电解槽达到 930 970的操作温度， 防止启动时加入到槽内的熔融电解质凝固，一般需要 48 天。 b) 启动： 在焙烧终了后 ， 融化冰晶石等溶剂形成铝电解所需的熔融电解质，同时进一步 加热炉内衬及清理炭渣 ， 使电解槽的主要技术参数进入到电解所需的范围之内 。 c) 正常生产： 在 930 970高温环境的电解槽内， 1.921.94 吨氧化铝作为原料与冰 晶石、氟化铝等氟盐溶剂形成熔融状态的电解质。通入 13500kw h 直流电进入电解 槽，在阴极和阳极上发生电化学反应，得到电解产物，阴极上是液体铝，阳极上是 CO2（约 75%80%）和 CO（ 20%25%）。氧化铝熔融于冰晶石形成的电解质的密 度约为 2.1g/cm ，铝液密度为 2.3 g/cm ，两者因密度差而上下分层，铝液沉淀于 电解槽底部，用真空抬包抽出后，经过净化和过滤，获得 1 吨 99.5%99.85%纯度的 原铝。 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 18 图表 20 冰晶石 -氧化铝熔盐法冶炼流程 资料来源： 厉衡隆、顾松青主编 铝冶炼生产技术手册，华创证券 2、 成本 冶炼 1 吨电解铝大约需要消耗 1.93 吨氧化铝、 0.45 吨预焙阳极、 25kg 氟化铝、 10kg 冰 晶石和 13500kw h 直流电，其中氧化铝、 电力和 预焙阳极 为主要成本，分别占总成本 的 35%、 33%和 14%，合计为 82%。 图表 21 电解铝成本构成 资料来源： SMM，华创证券 氧化铝 35% 电力 33% 预焙阳极 14% 三费 11% 氧化铝 电力 预焙阳极 辅料 三费 维修与折旧 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 19 铝冶炼属于 典型的 重资产业务模式， 产能不易出清。一方面，铝厂的 固定资产和维修费 用摊销比重大， 只要未达到现金亏损，其往往会继续生产，不愿减产 。 另一方面 ， 电解 铝生产 需 全年连续进行，电解槽通常每天出铝一次，不能轻易关停， 原因 为： a) 电解槽重启成本高昂 。 一旦停工，熔融状态的电解质和铝水就会冷却、结晶， 整个生 产就此停止，重启不仅耗时至少一个月，还需要约 2000 元 /吨的重启费用。 b) 影响电解槽使用年限。一般而言，大规模关停会导致电解槽减少 12 年使用寿命。 3、 精铝 &高纯铝 随着工业技术的不断发展，新的应用领域对铝纯度的需求不断提高，从而使“纯铝”概 念细化。根据纯度的不同 ，可以将铝划分为工业纯铝、精铝和高纯铝。 图表 22 原铝分类 名称 纯度 工业纯铝（ commercial pure aliminum） 99.00%铝含量 99.90% 精铝（ high pure aluminum） 99.90%铝含量 99.999% 高纯铝 (super pure aluminum) 99.999铝含量 资料来源： 厉衡隆、顾松青主编 铝冶炼生产技术手册， 华创证券 精铝和高纯铝 本质上是通过对原铝进一步提纯，去除相应杂质，得到铝含量更高的一种 铝锭。 全球 95%的精铝和高纯铝是通过三层液电解法和偏析法提纯原铝制成。 纯度的提 高 也 使 精铝和高纯铝 具有更多优越的属性： a) 抗腐蚀性大幅提高。铝的纯度越高，表面氧化膜就越致密，与内部铝原子的结合愈牢 固，从而具有更好的抗腐蚀能力。 b) 延展性大大提高。 c) 磁导率降低，导电导热性提高， 对光的反射率提高。 精铝和 高纯铝 的 主要 应用领域为 电子元器件的制造，目前， 80%以上的精铝用于生产电 解电容器， 90%以上的高纯铝用于半导体制造行业。此外，其还可配置特种合金，制造 结构型材料，广泛应用于航空航天、化工、冶金等领域。 4、 铝合金 纯铝 具有质量轻、延展 性好 等特点， 但 材质软、 强度低 ， 为了改善纯铝的性能， 可 通过 在纯铝中 添加 铜、镁、硅、锌等 各种金属元素 ， 制成各式各样的铝合金 ，以提高其物理 性能和力学性能 。 按照制造工艺， 铝合金可分为 变形 铝 合金 和 铸造铝合金 两类。前者是对未熔化的铝 合金 坯进行热加工或冷加工成型，后者是将熔化的铝 合金 液倒入模具再将其铸造成型， 其中 变形铝合金 应用更为广泛， 可占到铝合金制品产量的 90%以上 。 99.999%可以表示为 5N，“ N”为英文单词 nine 的第一个字母 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 20 除制造工艺不同外，变形铝合金和铸造铝合金的合金含量略有不同， 铸造铝合金 的 合金 含量高，一般 超过 10%，变形铝合金 的 合金含量低， 因为合金元素含量越多，延展性就 越低，不利于后期加工。 按所含主要合金元素的种类，变形铝合金可分为 以下八大系列： 图表 23 变形铝合金分类 系列 主要 添加 合金 强化方式 特点 应用 1 系 铝含量可达 99.00%以上，Fe 和 Si 为主要杂质 冷加工 ，强度低 密度小、导电性好，耐腐蚀、材质软 装饰件或内饰件 2 系 铜（ Cu） 热处理，强度高 耐热性能和加工性能好，但耐腐蚀性差 航空航天及国防军工等领域 3 系 锰（ Mn） 冷加工 ，强度中 塑性高、焊接性能好，耐腐蚀 压力容器与管道，建筑加工件、灯具等 4 系 硅（ Si），含量约为 热处理，强度 偏 高 熔点低、具有耐磨和耐热的特性 建筑材料、机械零件、焊接材料 5 系 镁（ Mg） 冷加工 ，强度高 密度低、疲劳强度高、耐海水腐蚀 焊接结构件、船舶制造领域 6 系 镁（ Mg）、硅（ Si） 热处理，强度高 耐腐蚀性高、焊接性能好、成形性能好 建筑、交通领域 7 系 锌（ Zn） 热处理，强度超高 超硬铝合金、焊接性能好、耐磨 航空航天及国防军工等领域 8 系 锂（ Li）、 Zr、 B 热处理，强度低 密度小、弹性模量高 铝箔 资料来源： 厉衡隆、顾松青主编 铝冶炼生产技术手册， 华创证券 5、再生铝 铝 及合金因其 耐磨和 抗腐蚀性，在使用过程中损耗程度极低，多次重复循环利用后不会 丧失其基本特性，具有 较 高的再生利用价值。 根据国际铝业协会的数据，全球历史上总 共生产的 15 亿吨铝中，有 超过 70%仍在被使用 ，其中铝制易拉罐回收率更是能达到 95% 以上。 再生铝不仅具有显著的经济优势，还能有效节约自然资源、保护生态环境。 a) 相较原铝生产，再生铝生产能耗降低 95%，具有极高的经济优势。 再生铝 是由废旧 铝和废旧铝合金材料，经过分拣、简单处理后，经过重融提炼，直接进入铝材加工环 节， 省去了铝土矿开采、氧化铝冶炼和电解铝冶炼三个 流 程， 能耗降低超过 95%， 具有极高的经济优势。 b) 再生铝生产过程无赤泥产生，低碳排放，对降低矿产资源和能源消耗以及环境保护具 有重要意义。氧化铝生产过程中会产生大量含金属废料的赤泥， 1 吨原铝大约会产生 20 吨赤泥，目前暂无合适处理方法，大量赤泥的堆放严重影响生态环境，而再生铝 的生产不涉及赤泥的产生，对环境保护有积极影响。此外，再生铝生产能耗为原铝生 产的 5%，几乎没有碳排放，真正做到绿色生产。 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 21 图表 24 废铝利用流程 资料来源： SMM, 华创证券 中国尚处于再生铝应用的初级阶段， 发展前景广阔 。欧美等发达国家经历了长期的工业 化进程，社会积蓄较多废铝，已拥有比较完备的废铝回收和再生铝 生产 系统，据国际铝 业协会 和 USGS 数据显示 ， 欧洲再生铝约占原铝和再生铝总量的 60%， 美国 约为 83%。 中国再生铝占比仅为 17%，不仅远低于欧美等发达国家，而且低于全球 34.3%的平均水 平， 说明我国再生铝产量相对原铝产量仍然偏低，再生铝产量具有广阔的空间。 自 2012 年以来，中国再生铝生产进入低速增长阶段，再生铝 占比 持续维持低位 ，主要原 因为原铝产能的持续高速扩张。随着原铝 4500 万吨产能天花板的确立，再生铝将成为平 衡供给偏紧的重要途径，有望迎来高速发展。 图表 25 全球主要经济体再生铝产量占比 图表 26 中国 再生铝产量占总产量比值 资料来源： IAI, USGS，国际铝业协会， 华创证券 资料来源： 国家统计局，百川盈孚 ， 华创证券 0 20 40 60 80 100 120 中国 欧洲 美国 日本 全球 再生铝 原铝 0 5 10 15 20 25 30 35 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 中国再生铝产量 原铝产量 同比变化 再生铝占总产量比例 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 22 “碳中和”背景下， 再生铝发展前景广阔。根据安泰科估计，随着越来越多的铝制品达 到使用寿命，我国将迎来废铝回收快速增长期，预计 2023 年超过 1000 万吨， 2030 年超 过 1700 万吨，为再生铝的发展提供了坚实的基础。 此外，“碳中和”背景下，低能耗， 低“碳”排放的再生铝有望得到更大力度的政策支持和资本的青睐。 （ 二 ） 供给 格局 ：中国主导 ， 产能 增长乏力 中国为全球电解铝第一大生产国，据 IAI数据显示， 2020年全球电解铝产量为 6529万吨， 中国电解铝产量为 3733 万吨，占全球产量的 57%。自 2002 年以来，全球电解铝增量基 本来源于中国，近 五年 中国电解铝增量占全球增量比例更是超过 90%，主导全球电解铝 供给。 图表 27 中国电解铝产量及同比增速 图表 28 中国电解铝产量变动主导全球产量变动 资料来源： IAI, ALD， 华创证券 资料来源： IAI, ALD， 华创证券 中国电解铝 产量 结束高增长阶段， 4500 万吨产能天花板基本锁死供给增长空间 。 2016 年 之前，中国电解铝产量常年维持 7%以上增速， 开工率持续维持低位， 行业因产能严重过 剩，长期处于亏损状态。为了 淘汰落后产能，防止恶性竞争 ， 2017 年政府连续出台了清 理整顿电解铝行业违法违规项目行动工作方案，关于停止违规在建电解铝产能的公 告等文件， 随着工信部发布公告： “ 2019 年起未完成产能置换的落后产能将不再视为 合规产能 ” ，电解铝产能调整宣布结束，全国 4500 万吨产能天花板基本确立，中国结束 电解铝产量高增长阶段。 中国电解铝进口窗口常年处于关闭状态，进口数量较少，但长期来看，随着产能天花板 的临近，进口铝锭将稳步提升。 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 0 100 200 300 400 500 600 700 2010/1 2011/7 2013/1 2014/7 2016/1 2017/7 2019/1 2020/7 产量 :原铝 :中国 :当月值 产量 :原铝 :除中国外 产量 :原铝 :中国 :同比 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 全球原铝 :同比变化 中国原铝 :同比变化 中国产量变化占全球变化比值 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 23 图表 29 中国电解铝产量及同比增速 图表 30 中国电解铝净进口数量 资料来源： ALD,华创证券 资料来源： 海关总署 ， 华创证券 中国 电解铝 产量 相对 集中，据 2020 年 ALD 数据显示，山东（ 812 万吨）、 新疆 （ 594 万 吨）、 内蒙古 （ 576 万吨）、 云南 （ 275 万吨）和 广西 （ 226 万吨） 电解铝 产量合计约占 全国产量的 66.8%。其中， 新疆和内蒙古煤矿资源丰富，冶炼厂可享有低廉的火电，广 西和云南水利资源丰富，冶炼企业可享受价格较低的水电 ，山东 冶炼厂享有一定的电价 政策补贴 ， 本质上电价决定产能分布 。 随着“碳达峰”和“碳中和”的持续推进，全国电解铝产能 出现 “北铝南移”的趋势。 受限于环保和碳排放，北方的电解铝产能逐渐转移至南方有丰富水力资源的省份， 事实 上，这一进程已经加速推进， 2020 年我国电解铝新增产能主要集中在云南、广西、内蒙 古、四川等省份，其中云南的新增产能占比就达到 61%，广西和四川分别占了 8%。 图表 31 中国电解铝产量分布 资料来源： ALD,华创证券 60 65 70 75 80 85 90 95 100 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 2015-01 2016-01 2017-01 2018-01 2019-01 2020-01 2021-01 ALD:电解铝 :总产能 ALD:电解铝 :在产产能 ALD:电解铝 :开工率 ALD:氧化铝 :开工率 -100 -50 0 50 100 150 200 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 有色金属 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 24 四 、 下游： 传统需求为主，新兴需求为辅 电解铝产业链下游 主要 将原铝 或铝合金 通过挤压、铸造等多种方式加工成各种形态的铝 材，然后进一步 加工成铝制品 ， 广泛 应用到建筑地产、交通运输、电力和包装等终端行 业。 当前电解铝终端需求依旧以传统行业需求为主，其中建筑房地产、交通运输和电力 电子用铝占比分别为 29%、 20%和 16%，合计约占 65%，随着新能源汽车、光伏、新兴 轨道交通等 行业 的快速增长，未来电解铝需求格局将出现较大幅度调整。 图表 32 电解铝下游消费 资料来源： SMM， 华创证券 （一） 初级消费 铝的初级加工是将原铝或铝合金通过挤压、平扎、铸造等多