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【华安证券·基础化工】行业专题:生物柴油深度系列之一:SAF需求拐点将至,国内产能加速布局

华安证券研究  · 公众号  ·  · 2024-12-19 08:00

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生物柴油:全球范围内消费量高增,我国发展潜力大

全球生物柴油年消费快速增长,我国正逐步跟进领先国家步伐。 近年来,世界各国纷纷出台政策,加速推进能源转型,各国强制掺混政策也成为了生物燃料行业发展主要驱动因素。2023年全球生物柴油消费量达到6586万吨,2009-2023年全球生物柴油年复合增长率10.34%。2023年底,我国生物柴油总产量约220万吨,大部分出口。截至2023年底,我国共有生物柴油总产能超过400万吨/年,产能利用率不高,核心原因是我国生物柴油行业国内消费推广时间尚短,除上海施行B5推广加注外,其余地区相关应用停留在试点示范阶段。随着试点工作逐步展开,行业发展将处于加速状态。假设我国交通运输领域柴油掺混生物柴油比例达到1%,对应生物柴油需求量将达到148万吨,若按照B5标准添加(5%的生物柴油与95%的石油柴油掺混而成),市场空间将达到1103万吨。


生物航煤:欧盟强制掺混实施在即,需求有望迎来爆发式增长

可持续航空燃料(SAF)产品优势显著,被视为“净零排放”关键技术。 SAF可实现二氧化碳减排55%至92%,而其他手段(如机型优化)降碳幅度不超过30%,故其被全球航空业视为能否实现减排突破的关键,预计将为2050年目标贡献超60%的碳减排。根据欧盟可再生航空燃料法规,2025年开始,所有在欧盟机场加注的航空煤油必须包含2%的可持续航空燃料,2030年可持续航空燃料加注量提高至6%,2050年提高至70%。这就意味着到2025年强制混合2%的SAF将需要约100万吨SAF。到2035年占比20%将需要1000万吨SAF。到2050年,将需要每年约2550万吨SAF。我们预测2025年开始SAF的需求量将形成爆发式增长。而从全球产能来看,目前行业集中度尚高,产能以Neste为首,以百万吨级别需求计算供需尚显紧张。

国内企业加快SAF产能布局,满足国外国内需求增长。 我国可持续航空燃料发展较晚,但经过多年的研发攻关已实现产品生产,多家企业出口海外,现存及近期投产企业将充分受益海外的需求增长。同时,国内相关试点加注工作推进。2022年中国民航局《“十四五”民航绿色发展专项规划》明确力争到2025年SAF累计消费量达到5万吨。2024年9月18日国家发展改革委、中国民航局举行可持续航空燃料应用试点启动仪式,2024年9-12月,12个航班将正式加注可持续航空燃料,2025年全年参与单位将逐步增加。截至目前,中石化镇海炼化、河南君恒、海新能科已获得中国民航局适航审定司发布的生物航煤适航证书。预计相关政策落地后远期国内生物航煤每年需求量预计为200-250万吨(5%添加比例)。


废弃油脂:有望成为未来生物燃料主流原料

废弃油脂原料占比逐渐上升。 从生物柴油的原料结构来看,最近十年(2014-2023年),菜籽油和棕榈油的比重有所下滑,而废弃油脂的比重逐年上升。废弃油脂生产的生物柴油的减排参考值可达到80%,具有明显的优势。根据RED III的规定,高等级生物燃料(指采用农林业、工业、生活废弃物、藻类、废弃食用油等生产的生物燃料)有阶段性的添加目标,同时还允许在计算可再生能源使用比例时进行添加量的双倍计算。我们认为基于废弃油脂的环保优势以及其他原料如棕榈油和豆油的相关土地利用变化风险,废弃油脂将成为未来生物柴油和可持续再生燃料的主流原料。

国内废弃油脂资源丰富,原料优势明显。 我国上游废弃油脂具有产量大但来源分散、种类复杂,回收难度大的特点,每年产生的废弃油脂可达500万吨以上。废弃油脂的收集和运输是产业链的重要环节。在国内,主要依靠特许经营单位进行。2021年全球UCO总产量约640万吨,其中中国产量约186万吨,占比高达29%,为全球UCO原料的核心供应国,相关产品主要出口欧盟。2024年11月,国家取消废弃油脂产品出口退税,将有助于将废弃油脂资源存留国内进行深加工利用,促进本国的生产一体化,从而使得我国生物柴油和可持续航空燃料的国际竞争力加强。

风险提示

生物柴油及可持续航空燃料强制掺混政策不及预期;

生物柴油及可持续航空燃料价格剧烈波动;

原材料价格大幅波动;

行业竞争加剧。

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生物燃料行业概述

1.1 生物柴油及SAF低碳环保、储输安全及便利性优势显著

生物燃料泛指由生物质组成或转化的固体、液体或气体燃料。它是可再生能源开发利用的重要方向,具有良好的可贮藏性和可运输性,可提供可替代石油的液体燃料。狭义的生物燃料仅指液体生物燃料,主要包括燃料乙醇、生物柴油和航空生物燃料等。在全球能源结构转型和应对气候变化的大背景下,生物燃料作为降低交通部门对化石燃料依赖的关键技术,显示出不可替代的战略价值。

生物柴油性能优势显著,在交通领域具有良好前景。相较石化基柴油,生物柴油中芳烃、硫含量低,十六烷值、闪点、运动黏度高,因而具有更好的环保性能、储输安全性和发动机启动性能。更为重要的是,生物柴油在生产、储运、销售及使用过程中大多兼容石化基柴油体系下的设备、设施和工具,企业在转换过程中具有低成本和便利性的突出优势。

生物柴油按不同原料范围划分为三代产品。 一代为 FAME 甲酯类,技术成熟,工艺相对简单,目前使用占比85%以上,是国内外主要的生物柴油品种,但存在热值低、凝固点高、低温流动性差、不宜长期储存等缺陷,掺混比例通常在 2%-20%。二代为油脂或酯类加氢生成的烃类产品(HVO 或 HDRD),目前已有多个商业化案例,其结构及性能与石化柴油基本相同,十六烷值较高,稳定性好,低温流动性好,可按任意比例掺混。三代为非油脂类生物质原料生产的酯类或烃类产品,将原料范围从原来的棕榈油、大豆油等油脂拓展到高纤维含量的非油脂类生物质和微生物油脂,生产成本过高,正处于研发阶段,部分路线正在建设示范装置。

可持续航空燃料(SAF)被全球航空业视为能否实现减排突破的关键。 SAF是以可再生资源为原料生产的航空煤油,通常由二代生物柴油通过异构化装置生产,其初始原料主要包括餐饮废油、动植物油脂、农林废弃物等。其物理特性与传统的航空煤油类似,可减少50%~90%的CO2和CH4排放,且无需对飞机系统、燃料供应基础设施进行大改,支持短期内开展商业运营。其兼具环境保护、能源转型、优化产业布局三重价值属性,是国际上航空环境治理的重点领域。

1.2 二代生物柴油有望成为一代的有效补充,可持续航空煤油以HEFA工艺为主

酯基生物柴油生产工艺相对成熟。 酯基生物柴油是以植物油脂或动物脂肪为原料,与甲醇或乙醇在酸性或者碱性催化剂和高温常压下发生酯交换反应,工艺相对成熟。按照催化剂可分为生物酶催化法、化学催化法以及超临界甲酯化法等。化学催化法成本较高,且原料转化率相对较低。生物酶催化法可在温和反应条件下进行,对废弃油脂原料的要求不高,所需醇的用量较少,且不会产生污染物排放等,但存在酶活性、副产品等方面的问题。

烃基生物柴油较酯基性能改善,有望成为酯基的有效补充。 烃基生物柴油采用油脂加氢工艺,相较于一代酯基生物柴油而言性能有所提升——热值提高、凝固点降低、流动性改善,同时二代生物柴油包括不可食用的植物油、废弃食用油和动物油脂,环境可持续性更强,有助于实现远期碳中和目标,因此二代烃基生物柴油有望在全球范围内成为主流。目前国内第二代生物柴油的制备主要是采用下吸式固定床以及悬浮床的加氢等方法技术进行的。其中悬浮床工艺原料适应性强,几乎不受原料中杂质含量的限制,反应条件温和,可以利用价格低廉的复合催化剂替代价格昂贵的Mo、Ni等催化剂, 降低生产成本的同时还可灵活调控生产过程,较固定床工艺有明显的优势。

SAF技术路线多样化,HEFA技术相对成熟是主流工艺。 截至目前,国际民航业普遍认可的SAF技术路线有11条,主要由美国材料与试验协会(ASTM)提供认证。其中HEFA(酯和脂肪酸加氢)生产工艺成熟、工艺成本低,已实现规模化生产,是目前最主流的生产路线,但劣势在于生产、收集、运输成本较高且原料供应有限;FT(费托合成)、CHJ(催化水热合成煤油)、HFS-SIP(加氢发酵糖合成异构烷烃)、AtJ(醇喷合成)等路线已实现小规模商业示范,但成熟度不及HEFA,其余部分路线尚处于实验阶段。

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欧盟主导生物燃料需求,2025年SAF需求即将迎来爆发

2.1 全球清洁能源战略引领生物燃料发展,我国起步晚推进快

全球能源低碳化、清洁化发展趋势明显,欧盟大力推动非粮食来源可再生燃料发展。 近年来,世界各国纷纷出台政策,加速推进能源转型。在各国强制掺混政策持续驱动下,生物燃料行业发展潜力广阔。其中,欧盟在法定强制掺混政策制定方面较为领先,对原料来源的分类也更为细致。早在2009年,欧盟实施《可再生能源指令》(RED),明确2020年生物燃料在交通领域掺混比例达到10%,RED II进一步提出2030年达到14%的目标。2023年最新修订的RED III提出2030年可再生能源在能源总消费中目标上升到42.5%,在运输部门中占比升至29%,成员国须在2024年12月31日前实施。

欧盟引领可持续航空燃料强制添加,2025年将强制加注2%。 航空领域来看,根据欧盟可再生航空燃料法规,2025年开始,所有在欧盟机场加注的航空煤油必须包含2%的可持续航空燃料,2030年可持续航空燃料加注量提高至6%,2050年提高至70%。同时,欧盟发出的国际航班为降低燃料成本而选择在非欧盟地区加注普通航煤而导致的碳泄漏风险,以及考虑欧盟本土航空企业因加注生物航煤而处于成本劣势,欧盟要求所有飞往欧盟地区的飞机都需采纳此标准,因此除欧盟外的国际航班均有较为明确的需求预期。

除欧盟外各国逐步明确并提高生物燃料掺混比例。 美国在2005年通过《能源政策法案》建立了一个“可再生燃料标准”(RFS),包括传统可再生燃料、高等级生物燃料、纤维素生物燃料和生物柴油4类,从美国环保局设立的年度添加量目标看,纤维素生物燃料、高等级生物燃料、生物柴油等具有更强减排性能的可再生燃料添加量义务逐年提高,其中生物柴油添加目标从2010年的11.5亿加仑增加到了2025年的33.5亿加仑。从实际操作层面,美国炼厂和汽柴油进口商实际承担添加可再生燃料的义务。美国环保局制定全国的义务添加量目标后,会将义务添加量分配至每个炼厂和进口商,每个炼厂或进口商均会获得一定的义务添加量。RFS体系外美国同时也建立了可再生识别号(RIN)体系,使得可再生燃料生产义务添加指标可以以某种形式在市场上流转,形成市场化的奖惩和激励机制。同时,对于生产端,美国对二代生物柴油和可再生航空燃料生产商采取了一定的税收补贴政策。

印尼于2023年2月1日强制实施B35生物柴油政策, 明确生物柴油掺混率由30%提升至35%,近期印尼政府还提出了2025年1月起实施B40的计划。巴西自2004年起设立了国家生柴支持项目(PNPB),自2008年起开始设立生柴强制掺混目标,将其逐年提高1个百分点,2023年3月已提高至15%。

我国生物燃料领域起步较晚,交通领域用生物燃料正在逐步开展试点示范。近十年,我国提出碳中和目标,生物燃料行业得以跨越式发展。2014年发布的《生物柴油产业发展政策》,从原料保障、产业布局、行业准入、监督管理等方面对生物柴油产业提出规范要求。2016年《生物质能发展“十三五”规划》强调加快生物液体燃料示范和推广,加快生物燃料在交通领域应用,明确提出对生物柴油项目进行升级改造。2024年3月开展生物柴油推广应用试点项目,积极拓展国内生物柴油应用场景。

生物航煤国内政策同样正在积极推进过程中。 2024年7月,中共中央、国务院发布《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》要求,加强可持续航空燃料研发应用;2022年中国民航局《“十四五”民航绿色发展专项规划》明确力争到2025年SAF累计消费量达到5万吨。2024年9月18日国家发展改革委、中国民航局举行可持续航空燃料应用试点启动仪式。此次试点分为两阶段执行。第一阶段为2024年9月-12月,中国国航、东方航空、南方航空从北京大兴、成都双流、郑州新郑、宁波栎社机场起飞的12个航班将正式加注可持续航空燃料。第二阶段为2025年全年,参与单位将逐步增加。可持续航空燃料在国内的推广应用进入加速阶段。

2.2 生物柴油:全球市场潜力广阔,国内市场竞争力提升

全球生物柴油消费量迅速攀升,市场潜力广大。 各国政策及需求推动下,生物柴油在近十年迎来高速发展期。2023年全球生物柴油消费量达到6586万吨,同比增长13.49%,2009-2023年全球生物柴油年复合增长率10.34%。

生物柴油消费地区主要集中在欧盟、印尼、美国、巴西等地区。 其中欧盟增长迅速,始终是全球消费量最大的地区,由2005年353.4万吨增长至2023年1980.2万吨,年复合增长率达到13.1%。美国近几年消费量快速上升,从2005年的34.1万吨增长到2023年的1641.4万吨,年复合增长率达到31.9%。2023年欧盟地区生物柴油消费量占全球总消费量30.07%,美国24.92%,印尼19.74%,巴西11.62%。我国生物柴油消费量处于较低水平。

全球生物柴油产量持续增长,欧盟、美国、印尼产量居前。 2023年全球产量为6669.1万吨,2005-2023年复合增长率为23.33%,2023年同比+10.70%。其中,欧盟、印尼、美国、巴西产量居世界前列。2023年欧盟、美国、印尼、巴西占全球比重28.52%(1901.7万吨)、21.86%(1457.9万吨)、20.44%(1363.0万吨)、11.42%(761.7万吨)。2018年以来,中国生物柴油产量不断增长,2023年产量达到220万吨。

我国生物柴油行业仍然是一个出口导向型的产业。

需求端来看,我国生物柴油行业发展尚不充分。 据隆众资讯统计,2023年我国柴油消费量高达22053万吨,其中交通运输需求占比67%。但目前仅上海施行B5柴油(5%的生物柴油与95%的石油柴油掺混而成)推广。2023年,我国生物柴油消费量仅25万吨左右,当前行业发展还处于早期阶段。随着试点工作逐步展开,行业发展将处于加速状态。假设我国交通运输领域柴油掺混生物柴油比例达到1%,对应生物柴油需求量将达到148万吨,若按照B5标准添加(5%的生物柴油与95%的石油柴油掺混而成),市场空间将达到1103万吨。

供给端来看,我国生物柴油技术已达到国际领先水平,产能稳步增长。 根据生物质能产业分会的数据,2023年底,我国生物柴油总产量约220万吨,大部分出口。截至2023年底,我国共有生物柴油总产能超过400万吨/年。产能排名前列的包括卓越新能、嘉澳环保、海新能科、河北金谷、易高生物、常佑生物、唐山金利海等,产能均超过20万吨。

餐厨废弃油脂为原料具有环保优势,我国生物柴油出口快速提升。 由于独特的饮食习惯,我国废弃油脂资源丰富。而废弃油脂作为生物柴油原料相较于粮食油脂作为原料而言具有本质环保的特点。因此2023年以前,我国生物柴油深受欧盟市场欢迎。根据出口数据显示,2018年到2023年,我国生物柴油出口量从31万吨增长至185万吨,增长近5倍。2023年出口量占产量比达到90%,绝大部分去往欧盟。欧洲生物柴油委员会的统计数据显示,2023年中国向欧盟出口生物柴油约180万吨,占中国总出口量的90%。

2023年,欧盟出于保护本地企业对中国生物柴油启动反规避反倾销调查,国内出口承压。 欧盟是中国生物柴油的重要出口市场。但自2023年以来,欧盟对中国生物柴油的审查趋严,启动了反规避调查。2023年12月20日欧盟发布对中国进口的生物柴油展开反倾销调查的声明,由欧盟生产商组织EBB在2023年10月投诉发起,将涵盖从2022年10月1日至2023年9月30日的交易。2024年1月,欧盟生物柴油委员会EBB向欧盟申请撤销该反规避调查。2024年5月8日,欧盟委员会正式终止了对中国生物柴油的反规避调查。7月19日,欧委会公布生物柴油反倾销初裁结果,初步裁定对涉案产品征收12.8%~36.4%的临时反倾销税。可持续再生航煤(SAF)暂时排除在反倾销产品范围外。此轮双反调查对我国生物柴油出口产生较大影响。据海关数据,2023年下半年我国生物柴油出口量同比下降31.4%。2024年以来,我国对欧盟生物柴油的出口延续减势,1~10月出口量96.83万吨,同比下降44.3%。但着眼于生物航煤在内的高附加值生物柴油产品以及欧盟外新兴生物柴油市场发展,我国生物柴油行业仍有巨大发展潜力。







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