建投碳学 · 使用“零碳电力”的电解铝在碳市场中的优势猜想|电力_新浪财经

来源：中信建投期货微资讯

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本文作者 | 唐惠珽中信建投期货黑色金属分析师

本报告完成时间 | 2024年5月7日

事件

2024年3月15日，生态环境部发布了铝冶炼行业企业温室气体MRV指南征求意见稿，规定自发自用非化石能源电量和通过市场化交易购入使用的非化石能源电力消费量的碳排放量均核减为零。

2024年4月12日，生态环境部、国家统计局发布了2021年电力二氧化碳排放因子，分为三种口径，包括全国、区域和省级电力平均二氧化碳排放因子，全国电力平均二氧化碳排放因子（不包括市场化交易的非化石能源电量）（以下简称“全国电力剩余排放因子”），以及全国化石能源电力二氧化碳排放因子，供核算电力消费的二氧化碳排放量时参考使用。

相较于2022年度全国电网平均排放因子（0.5703 kgCO2/kWh），最新公布的2021年全国电力平均二氧化碳排放因子下降了2.37%。电解铝电解工序交流电耗12950~13000 kWh/t，仅国家统计数据更新带来的“减排”就有0.175 tCO2左右。因此，建议主管部门及时定期更新2022年及以后的电力排放因子。

根据征求意见稿，铝电解工序碳排放强度差异仅体现在间接排放环节，包括：1）铝电解工序消耗电量；2）是否通过自发自用或市场化交易消费非化石能源电力。而使用“零碳电力”的电解铝在碳市场中的优势大小取决于配额分配方案，本文提出四种方案猜想，分别是①统一采用一个基准值；②分别对“零碳电力”对应电量、其余电量设置基准值；③为补偿环境溢价，合理定向奖励“零碳电力”；④为使得电解铝整体配额盈亏平衡，合理定向奖励“零碳电力”。研究发现，对于电解铝纳入全国碳市场后的第一个履约周期，为了平稳过渡，猜想四或许更加受到主管部门青睐。

正文

在阅读之前，首先交代一下本文的大前提。目前全国碳市场仅纳入电力行业，电解铝行业何时纳入全国碳市场、电力间接排放是否纳入全国碳市场均是未知数。本文假设电解铝纳入全国碳市场，并且电力间接排放也纳入全国碳市场，本文的所有计算均建立在上述假设上。

01 电解铝碳排放核算差异仅体现在间接排放

铝电解工序温室气体排放强度差异仅体现在间接排放环节。根据《企业温室气体排放核算与报告指南铝冶炼行业（征求意见稿）》（以下简称“征求意见稿”），铝电解工序温室气体排放核算范围包括阳极消耗、阳极效应以及交流电耗，核算涉及的关键参数仅有2个（即铝液产量和电力消耗量），其他参数均采用缺省值，具体计算公式和缺省值见图表1、2、3。换句话说，电解铝企业铝电解工序的温室气体排放强度差异，仅仅体现在交流电耗部分，具体包括：

1）铝电解工序消耗电量：与电解槽的电流强度有关。根据草根调研，400KA及以上电解槽的吨铝电解工序交流电耗约为12950~13000 kWh。根据《应对气候变化报告（2023）：积极稳妥推进碳达峰碳中和》，截至2022年底，中国自主研发的400kA及以上槽型的电解铝产能占比达到72.6%。为方便计算，本文假设未来纳入全国碳市场的电解铝产能均为400KA及以上的槽型。

2）是否通过自发自用或市场化交易消费非化石能源电力：自发自用非化石能源电量和通过市场化交易购入使用的非化石能源电力消费量的碳排放量均核减为零。为方便说明，下文将满足此条件的情况统一简称为“零碳电力”。

征求意见稿指出，通过市场化交易购入使用的非化石能源电力消费量，是指以交易方式购买并实际执行、结算的电量，应提供发电与用电双方签订的市场化交易合同（对于无法提供合同的，应同时提供交易承诺书、交易公告和交易结果），以及按合同执行的绿色电力证书交易凭证[1]和由省级及以上电力交易机构出具的交易结算凭证[2]。

简言之，电解铝企业欲证明自身通过市场化交易购入使用了非化石能源电力，“三证”缺一不可；存量常规水电和核电可不提供绿色电力证书交易凭证。

[1] 绿色电力证书交易凭证载明的内容应包括项目名称、项目代码、项目类型、项目所在地、电量生产日期等。

[2] 交易结算凭证应载明在核算与报告周期内的月度结算电量及其项目类型、发电企业名称、用电企业名称等。

全部使用“零碳电力”工厂的吨铝核算温室气体排放将减少超7.710 tCO2/t。为方便计算，本文假设未来纳入全国碳市场的电解铝产能均为400KA及以上的槽型，其吨铝电解工序交流电耗约为12950~13000 kWh/t，取均值12975 kWh/t。全国电力剩余排放因子采用最新公布的2021年数据，根据征求意见稿，分别计算“零碳电力”消耗比例0%~100%的吨铝电力间接排放，具体计算结果见图表4。计算表明，相较于完全不使用“零碳电力”的工厂，全部使用“零碳电力”工厂的吨铝核算温室气体排放将减少7.710 tCO2/t。

02 使用“零碳电力”的电解铝在碳市场

中的优势猜想

使用“零碳电力”的电解铝在碳市场中的优势大小取决于配额分配方案。那么配额会如何分配呢？目前主管部门尚未公布配额分配方案，本文大胆提出四种猜想。

猜想一：统一采用一个基准值。假设基准值采用全国电力平均二氧化碳排放因子（本文计算采用2021年0.5568 kgCO2/kWh），则“零碳电力”消耗比例0%~100%的吨铝配额盈余计算结果如图表5。

（1）全部使用“零碳电力”工厂的吨铝配额盈余为7.224 tCO2/t，完全不使用“零碳电力”工厂的吨铝配额缺口为0.485 tCO2/t；临界比例为6.3%，也就是说当“零碳电力”消耗比例为6.3%时，吨铝配额盈余大约为零。

（2）使用“零碳电力”比例超过6.3%的电解铝工厂均可以获得配额盈余；全部使用“零碳电力”工厂优势过大，按照当前碳价水平（100元/吨），吨铝碳收益超700元，这将促使电解铝企业抢夺非化石能源电力交易资源；若电力行业基准值持续下调，电解铝行业整体配额盈余过多，或不利于行业间公平，也将阻碍碳市场实现减排资源优化配置。

猜想二：分别对“零碳电力”对应电量、其余电量设置基准值。“零碳电力”对应电量的基准值设置为0，其余电量基准值设置为全国电力平均二氧化碳排放因子（本文计算采用2021年0.5568 kgCO2/kWh）。基于上述方案，“零碳电力”消耗比例0%~100%的吨铝配额盈余计算结果如图表6。全部使用“零碳电力”工厂的吨铝配额盈余为零，完全不使用“零碳电力”工厂的吨铝配额缺口为0.485 tCO2/t，这不符合将电力间接排放纳入全国碳市场的初衷——鼓励消费侧消纳非化石能源电力。假设全市场各类“零碳电力”消耗比例对应的电解铝产量均等，那么电解铝整体行业配额缺口率6.3%，不算离谱。

猜想三：为补偿环境溢价，合理定向奖励“零碳电力”。在猜想二的基础上，为了鼓励电解铝工厂使用“零碳电力”，但又不能造成过度补贴，考虑对“零碳电力”进行合理定向补贴，即按照一定比例给予配额奖励，原则是补偿非化石能源电力环境溢价。吨铝奖励配额设置如下：

吨铝奖励配额（tCO2）＝“零碳电力”电量（kWh）×全国电力剩余排放因子（kgCO2/kWh）×奖励比例÷1000

奖励比例＝年度非化石能源电力环境溢价（元/tCO2）÷年度碳价（元/tCO2），奖励比例应当不小于0。

举例说明，假设年度碳价为100元/tCO2，年度非化石能源电力环境溢价为0.0178元/kWh（换算后约30元/tCO2），则奖励比例为0.3。全国电力剩余排放因子采用2021年数据，那么，全部使用“零碳电力”的工厂可获得的吨铝奖励配额约为2.313 tCO2/t，详见图表7。按照当前碳价水平，吨铝碳收益约缩减为230元/吨。该方案鼓励了非化石能源电力消纳，但是电解铝整体配额盈余仍然较大。

猜想四：为使得电解铝整体配额盈亏平衡，合理定向奖励“零碳电力”。在猜想三的基础上，将奖励比例进行调整，原则是促使电解铝行业整体配额盈亏平衡。假设全市场各类“零碳电力”消耗比例对应的电解铝产量均等，可以倒推出合理的奖励比例为6.3%，具体测算结果如图表8。对于电解铝纳入全国碳市场后的第一个履约周期，为了平稳过渡，猜想四或许更加受到青睐。

值得一提的是，猜想一、二、四均出现了同一个比例（6.3%），其中猜想一的6.3%是通过2021年全国电力平均排放因子、全国电力剩余排放因子计算所得，而猜想二和猜想四则是因为假设了全市场各类“零碳电力”消耗比例对应的电解铝产量均等，所以计算结果也是6.3%。

03 题外话：“绿电绿证无法减轻

CBAM负担”

对于钢、铝、氢，CBAM实施初期不考虑间接排放，因为欧盟对上述三类货物适用了金融措施（电价补贴），以补偿电价中转嫁的温室气体排放成本所产生的间接排放成本。欧盟委员会计划在过渡期间收集数据，以评估未来是否将CBAM扩展至上述三类货物的间接排放。考虑到电价补贴难以退出，吴必轩等专家表示2030年前欧盟都不会对钢、铝、氢的间接排放收取CBAM证书。尽管如此，为研究“绿电铝”是否在CBAM方面存在潜在优势，本文考虑CBAM覆盖间接排放的情景。

间接排放计算：原则上使用默认值，直连或购电协议可以使用实际值。条例（EU）2023/956规定，电力以外的货物的间接排放应参照默认值确定，按照附件Ⅳ第4.3点规定的方法计算，并在根据第7条第（7）款通过的实施法案中进一步规定，除非经授权的CBAM申报人证明符合根据附件Ⅳ第6点所列实际排放量确定嵌入式排放量的标准。具体而言：

（1）原则上使用默认值。①联盟电网的平均排放因子；②原产国电网的平均排放因子；③原产国定价机组的平均排放因子。CBAM过渡期报告规则规定，具体默认值应以国际能源署（IEA）的数据为基础，并由欧盟委员会在CBAM过渡登记处提供。可以提供比默认值更低的全国层面的国家统计数据。

（2）例外情况下可以使用实际值。①生产装置与发电源直连；②装置运营商与位于原产国的电力生产商签订了购电协议（PPA），申报电量与合同电量一致。

我国对欧出口商自行提供国家统计数据更有利。2024年4月，生态环境部、国家统计局发布的2021年全国电力平均二氧化碳排放因子为0.5568 kgCO2/kWh，远低于IEA数据库披露的中国电力排放因子数据（略超0.6 kgCO2/kWh）。结合我国新能源发展趋势，预计IEA数据库录入的数据大概率滞后于我国国家统计数据，因此我国对欧出口商可选择提供国家统计数据，以降低出口货物的电力间接排放。

“绿电交易”是否符合CBAM规则所定义的PPA？目前欧盟尚未出台实施法案对电力间接排放的计算细则加以明确。然而，近期欧盟委员会公布了电池碳足迹规则草稿，其中电力消费的碳足迹只认全国平均电力消费组合和直连。未来，这种严苛的规则是否会进一步延续至CBAM，仍是未知数。对此，我们的看法与吴必轩老师的看法保持一致，“绿电绿证无法减轻CBAM负担”。