2020年我国承诺将在2030年前实现碳排放达峰，并在2060年前实现碳中和，自此减碳步伐加速。由于中国经济提高速度仍远高于发达国家，能源需求尚且没达峰，碳达峰的完成时间紧迫、挑战巨大。

  中国碳排放的最大来源是电力行业，第二大碳排放来源是工业与制造业生产活动，二者合计贡献了中国70％-80％的碳排放。在“十四五”期间，电力行业部门减碳是重中之重。

  2021年双控与限电造成了电解铝供应端极大的扰动，运行产能大量减产的同时新增以及复产产能也大规模推迟通电。双控与限电的原因有疫情等部分阶段性影响因素，但其背后双碳政策的重要推动更不容忽视。

  电解铝生产的全部过程中别的环节的排放较电力环节的排放可忽略不计，电解铝行业在国内碳排放体系中可以近似等价于电力行业。根据十四五规划中2025年单位国内生产总值二氧化碳排放降低18％要求测算得出，十四五期间国内火电排放的增速理论上应限制在1.4％之下，同时新能源发电增速及占比要逐步提升。限制国内火电发电增速等同于限制电解铝潜在供应增速，十四五期间双碳政策的持续推进或将在中期限制电解铝产能的有效释放。

  此外，电解铝对电源可靠性、安全性要求很高，当新能源发电装机占比提高后，对电网的整体稳定性将形成不利影响。这对电解铝产能释放形成较大的影响。中性假设下2022年供应压力整体不大，预计在1％左右。2025年之前双碳政策都将抑制电解铝供应增长，并延缓产能天花板到来的时间，相当于在中期重设了一个隐形的天花板。预计中长期电解铝供应将继续延续低增速，铝价受此影响价格中枢有望上移。

  2020年9月22日举行的联合国大会上，习主席承诺中国将在2030年前实现碳排放达峰，并在2060年前实现碳中和。这是全球应对气候变化工作的一项重大进展，显示了中国作为负责任大国承担起全球领导力的决心。中国能够在2060年前，甚至有可能是在2050年实现碳中和，并全面发展成为一个发达经济体。自此中国减碳工作郑重进入加速阶段，全球“双碳”概念兴起。

  碳达峰：是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。

  碳中和：是指企业、团体或个人测算在一段时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。

  全球双碳历程：双碳概念尽管从去年开始大热，但其全世界内的历史最早可以追溯至1992年的《联合国气候平均状态随时间的变化框架公约》，《公约》要求发达国家限制温室气体排放，同时对发展中国家进行履行义务费用补偿。随后2007年《京都议定书》一期承诺在2012年到期后如何逐步降低温室气体的排放。2015年《巴黎协定》对2020年后全球应对气候平均状态随时间的变化的行动作出了统一安排。2020年中国做出2030年碳达峰、2060年碳中和的承诺。

  国内双碳历程：2015年习在《巴黎气候大会》上提出把生态文明建设作为十三五重要内容。2020年中国的双碳政策全面提出。2021年3月《政府工作报告》中总理提出落实2030年应对气候平均状态随时间的变化国家自主贡献目标。“十四五时期”单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5％、18％。北方地区清洁取暖率达到70％。扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。制定2030年前碳排放达峰行动方案。加快建设全国碳排放权交易市场，完善能源消费双控制度。设立碳减排支持工具，提升ECO碳汇能力。

  全球能源系统中，一次能源是能源消费的最大多数来自。根据《BP世界能源统计年鉴》的统计，2020年全球的一次能源消费总量为556.6艾焦耳，增长率为-4.5％，二氧化碳排放量为31983.7百万吨，增长率-6.3％。中国的一次能源消费总量为145.5艾焦耳，增长率为2.1％，占全球一次能源消费量的26.1％。二氧化碳排放量为9893.5百万吨，增长率为0.62％，占全球二氧化碳排放量的30.9％；美国的一次能源消费总量为87.8艾焦耳，增长率为-7.7％，二氧化碳排放量为4432.3百万吨，增长率为-11.5％。中国在全球能源消耗与排放中占比最高，能耗与排放增速仍处于快速地增长阶段，增速远高于多数发达国家，即便与某些发展中国家做对比，能耗与排放增速也明显较高，这与我国日益提升的综合国力以及国际地位不符，未来中国减排工作所承受的压力很大。

  英国、德国、美国和日本分别在20世纪70年代初、20世纪70年代末、2007年与2013年实现碳达峰，目前欧洲、美国和日本的碳排放量均较峰值有明显的下降。我国碳排放与其他各国家相比尚处于碳达峰目标的不同阶段。相较于美欧等发达国家，中国所宣布的碳中和实现时点要晚10年为2060年，但欧美发达国家从碳排放达峰到承诺的碳中和之间，所用时间比中国长（多在40-60年之间），而中国从碳达峰到碳中和之间只有三十年的时间，因此任务会更加紧迫，也会面临着更大挑战。此外，必须要格外注意的是中国经济提高速度仍将远高于发达国家，这在某种程度上预示着能源需求尚且没达峰，这也为碳达峰的完成提出了更高的挑战。

  根据全球能源互联网发展合作组织的研究，中国碳中和目标的完成主要需经历三个阶段。第一个阶段是尽早达峰，该阶段以化石能源总量控制为核心，争取实现2028年左右全社会碳达峰，峰值控制在109亿吨左右，能源活动峰值为102亿吨左右。2030年碳强度相比2005年下降70％，提前完成及超额兑现自主减排承诺。第二个阶段是快速减排阶段，2050年前电力系统实现近零排放。2050年全社会碳排放降至13.8亿吨，比碳排放峰值下降约90％，人均碳排放降至1.0吨。第三阶段是全面中和阶段，以脱碳和碳捕集、增加林业碳汇为重点，能源和电力生产进入负碳阶段，到2055年左右实现全社会碳中和。2060年通过保持适度规模负排放，控制和减少我国累积碳排放量。

  中国碳排放的最大来源是电力行业，以火电为主的电力部门目前约占社会总排放量的40％。第二大碳排放来源是工业与制造业生产活动，其与电力部门合计贡献了中国70％-80％的碳排放。因此中国在“十四五”期间，重点部署了电力行业与工业与制造业的减碳路径。

  电力部门具体要求是在发电侧提高光伏、风电等清洁能源装机量，在输电侧构建智能电网与能源互联网，加快清洁能源同步并网，在用电侧加快工业用电取代煤油气，提升清洁能源消费。

  工业与制造业生产活动方面，“十四五”前期钢铁、建材、石油化学工业等重点排放行业需调整产业体系、完成绿色低碳创新技术、碳排放交易等。尤为关键的是持续优化能源结构，明显提升了可再生清洁能源在发电总量中所占的比重。

  第一阶段（2000-2008年），该阶段为电解铝快速地增长阶段，电解铝供给年复合增速高达21.9％。2001年中国加入世贸组织后，随国家对外开放度提升，国内工业加快速度进行发展。电解铝行业在此期间也加快速度进行发展。随技术瓶颈的突破，国内电解铝产量在此期间迅速增加。由于当时政府还没有对原铝的出口加征高的关税，因此在此期间原铝曾大量出口。中国电解铝表观消费增速同样强劲，地产和汽车板块均出现快速增长。

  第二阶段（2009-2016年），该阶段为电解铝中速增长阶段，电解铝供给年复合增速下降至11.6％，但仍为较高水准。这段时期，非公有制企业在新疆、山东等地凭借自备电厂的优势明显降低成本，从而加速扩张。在此期间消费端得益于巨大的财政刺激，也有不错的表现，但供给侧产能的恶意扩张造成行业严重的产能过剩，行业平均利润长期维持低位。

  第三阶段（2017年至今），2017年开始中国电解铝供应进入低速增长阶段。标志性事件是2017年的供给侧改革。电解铝供给侧改革直接查处了大量违规产能，同时对合规电解铝产能天花板做出明确规定为4450万吨。供给侧改革施行的原因是政府考虑到电解铝是高能耗产业因此决定对违规产能进行整治，同时对总产能进行限制。这与2021年双碳政策对电解铝供给的调控思路总体上是一致的。

  今年电解铝行业利润显著修复，单月平均利润一度高达6000元/吨。在暴利的驱动下，按照过去的经验电解铝产能将大量释放。但今年国内供应的增速远低于市场预期。依照我们的测算，2021年国内电解铝产量增速约3.5％左右。年初以来国内电解铝新投产能73.5万吨，大多分布在在上半年，下半年基本上没有新产能释放。与过去几轮电解铝产能释放周期不同，今年电解铝复产产能投产数量（100.5万吨）高于新投产能（73.5万吨）。有必要注意一下的是新投产能多集中于过去成本较低的区域，复产产能却都是过去的高成本省份，这反映了成本并非本轮电解铝供应释放的主要影响因素。另外今年电解铝的减产产能数量巨大，全年累计预计将到达417万吨。自从二季度电解铝行业运行产能持续降低，同时涉及减产的省份也逐步扩大。

  双控：双控政策最早于年初便开始对电解铝供应形成影响，内蒙由于去年的双控没有达标，因此一、二季度开始压减产能。随后双控影响扩散至全国。国家发展改革委在8月份例行新闻发布会表示，“近日发改委印发《2021年上半年各地区能耗双控目标完成情况晴雨表》，从能耗强度降低情况看，今年上半年，青海、宁夏、广西、广东、福建、新疆、云南、陕西、江苏9个省（区）能耗强度同比不降反升，10个省份能耗强度降低率未达到进度要求，全国节能形势十分严峻。文件要求，能耗强度不降反升的9省（区），对所辖能耗强度不降反升的地市州，今年暂停国家规划布局的重点项目以外的“两高”项目节能审查，并督促各地采取有力措施，确保完成全年能耗双控目标特别是能耗强度降低目标任务。”

  《2021年上半年各地区能耗双控完成情况晴雨表》中，能耗强度降低进度目标一级预警的省份中青海、宁夏、广西、福建、新疆、云南以及陕西这7个省份是电解铝主要生产区域，目前各省运行产能占全国总运行产能占比分别是6.6％、3.0％、6.4％、0.2％、16.4％、7.8％、2.4％，合计1667.9万吨，占比42.6％。文件公布后，多数一级预警省份对电解铝企业做出减产要求，尽管减产幅度没有到达预期，但涉及数量总体较大。

  限电：今年由于国内电力供应不足，造成了电解铝供应的大量压减，主要涉及的省份是云南、广西和贵州。这个三个省份均由南方电网负责输电。三省电力供应来源主要以火电和水电为主。其中广西、贵州的水电占比为30％左右，而云南则高达81％。今年由于火电电煤供应不足、水电降水没有到达预期，又承担了较重的西电东送任务，这造成了三省电力供应增速受限。同时需求端各省用电持续高增长，供需错配造成了三省供电紧张的局面。限电造成了电解铝运行产能的大量压减，同时由于这几个省份也是国内电解铝新增产能的主要区域，因此也大大延缓了新增产能的投放进度。

  双控与限电造成了今年电解铝供应端极大的扰动，运行产能大量减产同时新增以及复产产能也大规模推迟通电。双控与限电的原因，有疫情等部分阶段性影响因素，但其背后双碳政策的重要推动不容忽视，双碳或将承接供给侧改革对未来相当长一段时间的电解铝供应造成重要影响。

  双控和限电对2021年电解铝供应造成显著的影响，其本质上是“碳中和、碳达峰”的作用结果。双碳政策也将在未来相当长一段时间内继续影响电解铝供应。电力行业目前是中国碳排放的最大来源，因此后续针对电力行业的减碳也将是重中之重。电解铝是高能耗行业，生产1吨电解铝要消耗约13500度电，使用火电生产1吨电解铝总计二氧化碳排放约13吨，如果采用水电等新能源发电则会将二氧化碳排放明显降低至1.8万吨。目前国内电解铝生产主要以火电为主，电解铝生产的全部过程中别的环节的排放较电力环节的排放可忽略不计，因此电解铝行业在国内碳排放体系中可以近似等价于电力行业。

  2021年3月《政府工作报告》中，总理提出落实2030年应对气候平均状态随时间的变化国家自主贡献目标。要求“十四五时期”，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5％、18％。以下我们根据报告中2025年单位国内生产总值二氧化碳排放降低18％要求，来粗略预测未来火电发电量增速、新能源发电量增速、以及发电结构比例。

  根据BP的数据，2020年中国CO2排放量为98.9亿吨，2020年中国GDP为101.6万亿元。则2020年中国单位GDP CO2排放量为0.09738kgCO2/元。如果达到2025年单位国内生产总值二氧化碳排放降低18％要求，则2025年中国单位GDP CO2排放量为0.0799kgCO2/元。参考全球能源互联网发展合作组织的预测“十四五”期间我们国家的经济年均增速中性假设下为5.5％，则预计2025年GDP为132.8万亿元，2025年中国全社会CO2排放106.0亿吨CO2。即得2021-2025年中国CO2排放量的平均增速为1.4％。由于电力部门承担了最重的减排任务，因此2021-2025电力行业排放增速理论上应限制在1.4％之下。水电等绿电的排放可以近似为0，所以对于十四五期间国内火电排放的增速也应限制在1.4％之下。考虑到十四五期间，我们国家的经济增速5.5％的前提假设，根据全球能源互联网发展合作组织的预测，2021-2025年总发电量增速要达到4.4％，因此在火电发电量增速受限的背景下，绿电的增长需要维持较高增速，即绿电发电量占比也要逐步增加。

  目前国内电解铝生产仍主要以火电为主，水电比例仅占到16.3％。限制国内火电发电增速等同于限制电解铝潜在供应增速，因此十四五期间双碳政策的持续推进或将在中期限制电解铝产能的有效释放。而新能源的比例的提升，能够部分弥补国内火电的不足，但其稳定性不足的缺点也会对电解铝企业的供应稳定造成一定影响。

  目前国内发电以火力发电为主占72.5％，绿电（风力、水力以及光伏）占比23.9％。2020年之前国内火电发电增速总体持续走低，至2020年已经降低至2.2％，但疫情后随着国内制造业出口的大幅度增加，总用电量增速大幅上行，这也带动了国内火电产量增速大幅超出预期，2021年1-9月国内火电发电量累计增速为12.9％。过去几年国内绿电产量保持较快增速，尤其光伏和风电增速维持在两位数以上，由于水电体量较大，发电量增速较低，受此拖累过去几年绿电总发电量增速维持在8％左右。上一章提到，根据双碳政策十四五计划要求，国内未来五年内，火电发电量增速理论上需控制在2％以下，同时绿电增速需提高至10％以上。因此国内发电结构转变节奏将会加速。

  2020年国内水电、风电以及光伏新增装机容量较2019年明显加快，分别增加1212、7238以及4875万千瓦。2021年随着双碳有关政策加速提出，国内各个省份均出台了力度较大的绿电支持政策。绿电装机容量增速明显加快，仅1-9月的水电、风电以及光伏装机量已超越去年全年水平，总计14657万千瓦，同比去年增10.0％。但1-9月的水电、风电以及光伏发电量仅比去年增7％。可见光伏实际发电量与装机量并不匹配。由于绿电本身的特性，在未来能源结构调整过程中也许会出现如下问题。

  首先，绿电机组可用小时数受天气影响大。2021年1-9月国内水电发电设备可利用小时数同比降3.5％，风电可利用小时数同比增5.9％。从往年经验来看，水电和风电发电设备平均利用小时数不同年份之间差别较大，比如今年云南地区二季度汛期降水低于往年同期，造成当地水电供应不足，进而影响了工业用电，电解铝企业大量停产。近几年全球极端天气频发，对绿电供电形成调整，尤其当绿电比例持续上升后，受到恶劣天气影响的影响更大。

  其次，风电和光伏发电稳定性不足。目前国内水电站的建设趋于饱和，同时水电对环境的影响也有一定争议，未来能够新建的水电项目有限。核电受限于安全性，也不适合大规模发展，生物能、地热能以及潮汐能等总发电量较低，后续实现我国发电结构调整的合理路径只能是是大规模发展光伏和光能。云南电解铝产业的发展已经证明水电能够作为供电主体为电解铝企业使用，但光伏和风能能够并网为电解铝企业使用的比例从目前的情况看仍然较低，主要是由于发电不稳定。国内光伏发电时间占每年的五分之一至六分之一，风能约占到四分之一到五分之一。同时因为风能和太阳能是没有很好的方法预测的，因此这种非稳定电源占比超过特殊的比例就会使电网不稳定，有大面积停电的风险。

  储能系统调配，即要削峰填谷，将一天当中不同时段、不同季节的高发电量进行电量存储，然后在低发电量时段进行电量释放。目前可行的储能技术有以下几种：

  第一，抽水蓄能，即用电低谷时通过电力将水从下水库抽至上水库，用电高峰再放水发电，弥补绿电存在的不稳定性短板。但抽水蓄能在电力系统中占比较小，难以有效满足绿电大规模高比例发展的需求。

  第二，用燃气或燃煤电厂补偿季节性绿电发电不足。在绿电相对低渗透率的背景下，可以用燃气或火力发电来弥补绿电季节性发电不足的问题。2020年国内新基建加速发展，部分特高压投产，某些地区煤电的定位已经逐步由主体电源向基础性电源转变，提供更多的调峰调频服务。不过这其中存在两方面问题，其一是这种方式不适用于绿电高渗透率的情况，其二是火电补偿发电期间会明显地增加碳排放。

  第三，电池储能，以目前的技术主要是要靠电池在峰电储电在谷电放出，其中的问题就在于低成本的大规模储电技术仍然有待开发，目前此举生产的电价要比传统火电增加几倍。

  智能电网：中国电力科学研究院将智能电网定义为：以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它能够在使用户得到满足对电力的需求的前提下，优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量。我国清洁能源资源与负荷中心分布并不均衡，高比例可再次生产的能源对电网结构和调节能力的要求很高，这需要国内尽快发展以特高压骨干网架为核心的全国清洁能源资源优化配置平台。智能电网建设过程中，在发电环节、输电环节以及变电环节均有大量技术方面的要求有待突破。同时对能源接入稳定性本身也有较高要求，这需要引入新型的电器设备与技术。另外，在用电与调度环节，保证用户与企业发电与电网系统的兼容性也是难点。整体看来，智能电网能够为绿电的发展提供帮助，但技术上仍有诸多难点等待突破。

  全球电解铝的生产主要是采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法。其主要原理是利用直流电通过原料氧化铝，利用碳素为阳极、冰晶石作为溶剂，在950度左右的高温下进行化学反应。生产电解铝液。其生产的特点第一是大电流、高温以及强磁场，全年8760h不间断运行；第二是用电负荷大，相对平稳，但对电源可靠性、安全性要求很高；第三是生产运行过程中常发生阳极效应并有某些特定的程度的负荷激增。电解铝电流强度在90％-100％情况下可以强化超产，低于90％没有产量，70％-90％处于保温状态。如果停电，夏天7-8小时，冬天3-4小时电解槽会凝固。同时作为电解质的冰晶石在凝固状态下并不导电。因此一旦长时间出现停电，则损失很大。短期停电时，停电时间越长电耗越大；如果生产的全部过程突然断电，并且短时间没办法恢复，则影响电解设备寿命，并会造成整个生产系统瘫痪。因此保证电源稳定对电解铝生产安全至关重要。

  当新能源发电装机占比提高后，对电网的整体稳定性将形成不利影响。比如对于异步运行的云南电网而言，新能源高的波动性，将明显地增加电网日常调频调控的难度，系统频率越限风险提升。此外，绿电占比高的电力系统在受到故障扰动后，稳定性的问题将进一步凸显，电压稳定以及频率稳定过程中的穿越性将对系统恢复稳定带来阻力。因此新能源占比的提升，会对电源稳定性、安全性要求的很高的电解铝生产带来隐患，这种隐患会随着新能源占比的提升而持续不断的增加。当前国内发电结构的转变，对国内电解铝供应的影响尚不显著，但随着绿电渗透率的提升，电源不稳定性也将随之增加，并将对电解铝产能释放形成较大的影响。

  2017年发改委等四部委下发了656号文件—关于印发《清理整顿电解铝行业违法违规项目行动工作方案》的通知，铝供给侧改革真正开始实施，电解铝进入低供给增速时代。2020年随着供给侧改革直接冲击减弱，如指标置换完成，产业区域调整方向逐渐清晰，以及电解铝铝厂利润的修复，电解铝供应有望朝合规产能天花板4550万吨迈进。但双碳政策的提出能够理解为新一阶段的供给侧改革。虽然该政策并未对电解铝的产能进行明确数量上的限制，但由于火电发电量的受限以及能源结构调整带来的电力系统不稳定性仍可能对电解铝供应造成潜移默化的深刻影响。今年受双碳影响已造成了国内电解铝新增产能投产延后，同时导致了大面积停产。往后看随着政策的纠偏，电解槽大面积的停产可能是小概率事件，但电力和双控或将继续影响电解铝新产能的达产率。以下分别从保守、中性、乐观三个情景假设下对中期电解铝供应可能的增长路径做出分析预测。其中保守假设下，电解铝新增产能达产率为三分之一，中性假设下为二分之一，乐观假设下为100％。

  保守假设：假设双碳政策推行保持高压力，电解铝供应将受到明显抑制，产能的释放较为缓慢，尤其2022年供应压力很小约0.6％，如果考虑进口和国储抛储变量，明年国内供应增速将明显降低。2023年以后供应增速会逐步加大，但到2025年整体运行产能仍维持在较低水平，距离天花板仍相差近300万吨。

  中性假设：假设2022年起双碳政策力度有所缓和，但整体大方向依然不变，我们大家都认为这是概率较大的一种假设。在这种假设下，2022年国内电解铝产量增速稍有增加但仍维持在较低水平约1.6％，2023年后供应释放节奏会有所加快，2025年产能或逐步接近天花板，供应压力较悲观假设略大，但总体供应压力不算太大。

  乐观假设：假设2022年起双碳政策力度明显缓和，对电解铝供应约束基本解除，国内电力供应充裕，电解铝产能能够按计划投产。在这种假设下，从2022年开始供应压力便会迅速增加增速达到4.9％，2023年供应压力进一步增大。2025年会达到产能天花板。

  综合来看，如果双碳政策能够保持一定的连续性，电解铝供应在未来五年左右的时间里将继续受到抑制，尤其在2021年末运行产能较低的前提下，2022年供应压力整体不大，预计在1％左右。双碳政策将延缓产能天花板到来的时间，相当于在中期重设了一个隐形的天花板。需要警惕的是，如果政策放松或调控力度减弱，则铝在中期供应压力依然较大，2022年便达到4％，2023年进一步增加至近7％。电解铝作为高能耗行业从目前的行业发展形式来看，后续供应增长大概率将受到政策的影响，我们预计电解铝供应将继续延续低增速，铝价受此影响中期价格中枢有望上移。