PBAT促进未来BDO需求爆发 将持续上行
1. BDO：下游需求多点开花，未来五年产业链进入爆发期
1.1 BDO 产业链梳理
BDO（1,4-丁二醇）是一种重要的有机化工原料，用于生产PTMEG、PBT、GBL（γ丁内酯）等。其中，PTMEG的下游主要用于生产氨纶，少部分应用于聚醚弹性体；PBT可以当做工程塑料用于汽车、电子电器、轻工及工业部件，还可以用作新型织物纤维、薄膜及光导纤维；THF则被广泛用作医药、香料等行业的溶剂。近年来，BDO更被广泛用作可降解塑料PBAT的合成原料，是实现塑料环保替代的重要有机化工品。
2020 年国内BDO表观消费量为 138 万吨，下游第一大应用为 TMEG-氨纶产业链。过去五年BDO消费量增速较高，2016-2020年复合增速为 10.0%。2020 年 BDO 国内消费量为 138 万吨，其中 PTMEG 占比 51.6%，PTMEG 的主要下游氨纶产能产量仍在快速增长；其次为 PBT 工程塑料，占 26.2%；PBAT 的消费在 2020 年尚不突出，仅占总需 求的 2.4%。我们认为未来五年，BDO的下游产品中，PBAT、GBL和PTMEG的终端消费都将呈快速增长，尤其是 PBAT 爆发式增长将对BDO需求形成极大拉动，行业进入景气上行周期。
1.2 PBAT：禁塑令推动可降解塑料快速增长，PBAT 有望率先放量
环境与资源问题日益凸显，完全生物可降解塑料是解决一次性塑料废弃物污染问题的最为有效的途径。随着高分子工业的发展，人类正面临两大短期内难以解决的问题：环境污染及资源短缺。传统的塑料制品使用寿命较短，但物化性质稳定，自然降解较难。根据Our World in Data数据统计，全球65年间生产的塑料仅有1.2%回收利用，过半数塑料不被使用但也无法降解，其在大自然中一般需要 200-700 年才能降解。
大量塑料制品废弃物导致各类环境问题频出，严重危害到土地、水体、动物及人类的健康安全。完全生物降解塑料主要是由天然高分子或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得， 在使用过程中性能稳定，使用后能在堆肥、土壤、水和活化污泥等环境下被微生物或动植物体内的酶最终分解为二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，对环境友好，被认为是解决一次性塑料废弃物污染问题的最为有效的途径。
我国近年来密集出台多项关于限塑的政策，推动可降解塑料对传统塑料的逐步替代。近年来我国不断出台政策，对包括生物降解塑料在内的可降解产品进一步规范，且逐步从 “限塑”转变为“禁塑”，意味着可降解塑料将在未来逐步取代传统塑料。2020 年1月19日，国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，提出了主要目标：到2020 年，率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用。
到 2022 年，一次性塑料制品消费量明显减少，替代产品得到推广，塑料废弃物 资源化能源化利用比例大幅提升；在塑料污染问题突出领域和电商、快递、外卖等新兴领 域，形成一批可复制、可推广的塑料减量和绿色物流模式。到 2025 年，塑料制品生产、流通、消费和回收处臵等环节的管理制度基本建立，多元共治体系基本形成，替代产品开发应用水平进一步提升，重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低，塑料污染得到有效控制。新限塑令的出台将大大提升国内完全生物降解塑料的需求。
可降解塑料需求即将进入爆发期。根据 HIS 数据，2018 年全球生物降解塑料需求量超 过36万吨，对应市场规模为11亿美元。在中国，完全生物降解塑料需求量在 2018 年达到4.2万吨，2012到2018年之间CAGR达到 12%。可降解塑料下游主要以餐具、堆肥 袋、泡沫包装袋为主，分别占据 49%，22%以及 10%。根据国家统计局数据，2019 年， 全国塑料制品产量 8184 万吨，其中塑料薄膜产量 1594 万吨，占总产量的 19.48%，泡塑料制品产量 246 万吨，占总产量的3.00%，人造合成革产量328万吨，占总产量 4.01%， 日用塑料制品产量655万吨，占总产量的8.00%。考虑到工业领域塑料的性能要求较高，可降解塑料难以短期替代，我们认为薄膜、日用塑料品有望成为先行爆发的需求增长点。
PBAT技术成熟、性价比高，有望率先抢占可降解塑料市场。PBAT是脂肪族和芳香族的共聚物，综合了脂肪族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，力学性能介于PE、PP之间，能满足通用塑料的使用要求，可在通用聚酯加工设备上进行各类成型加工。对比于其他可降解塑料品种，PBAT的各方面性能均适合终端下游需求，包括包装、纤维、农业、医疗等领域。
目前国内PBAT的生产技术逐步成熟，在产产能为37.8万吨，就目前规划的产能来看， 未来三年年国内拟扩产能近700万吨，我们认为PBAT将成为率先放量的可降解塑料。PBAT拟建产能1500万吨！7月再添一家，安徽优赛特签约9万吨项目。从上游原材料角度来看，PBAT 主要原料包括 BDO、PTA 和己二酸，均为国内产能丰富的化工原材料；从工程化基础方面，PBAT 装置和 PBT、PBS、PET装置具有很多类似之处， 工程转化具有互通性；从生产工艺角度，PBAT 生产本质上是将 BDO、PTA 和己二酸按照 一定的比例缩聚而成，技术壁垒较低，易于实现大规模生产。作为性能良好的环保材料， PBAT将实现率先放量。
PBAT 的主要目标下游市场包括农用塑料薄膜和塑料包装材料等领域。我国是塑料的消费大国，2019 年农用薄膜的使用量达到240万吨。一次性塑料制品市场也在快速增加中， 尤其是用于外卖和快递包装的塑料制品增速较高，据中国塑协塑料再生利用委员会统计， 截至 2019 年，国内塑料袋年使用量约 400 万吨，同时快递塑料包装用量达 180 万吨，外卖塑料包装用量达 50 万吨。从近年来的快递业务收入和外卖订单量来看，这部分的塑料包 装需求仍将维持较长时间的高速增长。假设快递包装和外卖包装在2020-2025年维持 8% 的复合增速，到 2025 年其需求将分别增长至约280万吨和80万吨。
随着全国范围内“禁塑令”的推行，可降解塑料将在农用薄膜、塑料袋和塑料包装领 域获得广泛应用，逐步对传统塑料进行替代。上述领域到2025年的需求合计约为1000万吨，中性预计到 2025 年PBAT的渗透率达到50%，对应市场空间为500万吨。
PBAT 产量的增加将是未来 BDO 最大的需求增量。根据国内主流的PBAT 工艺路线推算，按照 PBAT 对 BDO 的平均单耗 0.5 吨测算，我们预计到 2025 年，500万吨PBAT的产量将给 BDO 带来约 250 万吨的增量需求，未来将是BDO最重要的下游。
1.3 氨纶需求稳定提升，NMP受益锂电高景气
氨纶，是最早开发且应用最广、出产技术最成熟的弹性纤维，其在纺织领域的渗透率持续提升。氨纶具有极佳的弹性，一般情况下可拉伸至原长的 4～7 倍，在 2 倍的拉伸下其回复率几乎是 100％，伸长500％时，其回弹率为 95～99％。氨纶与其他化纤混纺可以起到增强织物弹性、改善织物穿着舒适性的作用，一般根据不同产品的使用性能来调整氨纶的含量，例如在泳衣、运动服等高弹性面料中氨纶的使用比例可达到 10-20%，在休闲类成衣中使用量一般在 3-5%。随着服装消费的不断升级，未来氨纶在服装面料中的渗透率将 持续提升。
2025 年氨纶需求有望达到101万吨。2020 年氨纶的国内消费量为 67.1 万吨，同比增长 3.2%，公共卫生事件导致纺织服装需求下降，而口罩耳带部分弥补了传统领域下降的需求。2016-2019 年，氨纶复合增速为 7.6%，其需求增速高于其他化纤的自然增速。进入 2021 年，国内外纺织服装消费的复苏带动氨纶的消费量快速上行，1-5 月表观消费量已 达到 31.1 万吨，同比增长 16%；我们预计2021年氨纶的消费量将达到77.2万吨，同比增长15%。我们认为氨纶在织物中的使用比例还有非常大的提升空间，预测2022-2025年行业的增速仍将高于化纤需求的自然增速，预计复合增长率维持7%，到2025 年国内氨纶需求将达到101万吨。假设我国氨纶净出口量维持4万吨不变，则到2025年国内氨纶产量将达到105万吨。
到2025年，氨纶行业对BDO的需求拉动将突破100万吨。随着国内氨纶需求的不断增长，行业龙头预计将在未来五年再增加约40万吨产能以满足市场需求。氨纶的主要原料是PTMEG 和纯MDI，单耗分别约为0.78 吨和0.19 吨；生产PTMEG 的主要原料是BDO， 生产PTMEG对BDO的单耗约为 1.27 吨。据此测算生产每吨氨纶需消耗BDO原料0.99 吨，到2025年国内氨纶行业对BDO的总需求为104万吨。
GBL-NMP 产业链（即γ-丁内酯）是 BDO 的另一重要下游。GBL是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于锂电池、精细化工、医药等领域。GBL 最主要的下游为N-甲基吡咯烷酮（即 NMP），后者是锂电池正极生产过程中的重要溶剂，也可用作半导体、集成电路的清洗剂。2020年GBL对BDO的消费量为19.5万吨，伴随着下游锂电的高景气，我们预计未来五年GBL的复合增速将达到15%。
综合以上假设，我们对未来五年BDO的总需求进行了测算（PBT和聚氨酯浆料预计维持稳定增速约3%）。预计到2025年，我国BDO的年表观消费量为447万吨。2020-2025年 BDO 需求的复合增速为26.5%。
2. 2021-2022 年 BDO 产能扩张不足，看好产业链景气持续上行
BDO 过去五年产能利用率偏低，资本开支相对低迷。2020-2021年国内 BDO 总产能234万吨，过去五年产能复合增速为 5.8%，低于需求增长的速度。国内BDO整体开工率 较低，仅在50%左右；2013-2020年产品价格也长期低迷，企业仅能勉强保持盈亏平衡。这段时间行业的景气低迷也抑制了新增资本开支，21-22年上半年行业暂无新增装置投产。
生产BDO的工艺技术包括炔醛法、丁二烯法、二氯丁烯水解法、顺酐法和烯丙醇法。其中，炔醛法是BDO最早工艺路线，以乙炔和甲醛为原料，根据乙炔原料来源的不同，又分为有天然气制乙炔路线和电石制乙炔，是目前最广泛应用的工艺方法；丁二烯法的工艺 整体流程时间长，初始投资大；二氯丁烯水解法可以与氯丁橡胶联产，成本较低，但只适用于特定的某些企业；顺酐法投资较小，废物排放较少，但是综合成本高；烯丙醇氢甲酰 化法则副产物较多，产品收率低。
我们对近五年的炔醛法（电石路线）BDO 和顺酐法BDO盈利情况进行了对比，在绝大多数时间炔醛法处于盈亏平衡点附近，而顺酐法长期处于亏损，炔醛法较顺酐法具备明显的成本优势。
2021 年大量 BDO 规划上马，新项目工艺仍以炔醛法为主。目前已有的 BDO企业中绝大多数采用炔醛法，炔醛法产能合计210.9万吨，占比90%；烯丙醇法工艺产能为23万吨，占比10%。从21年已公布的企业规划来看，未来新增BDO产能的计划588万吨， 新增产能仍然以炔醛法为主导。
炔醛法扩产规划中，电石路线占绝对多数。现存的BDO产能中，电石路线产能占总产能的 73%。除了受制于我国本身的资源禀赋，天然气制乙炔的技术难度和成本也制约了这 一工艺路线的发展。我们测算在4500元的电石价格下，当天然气价格低于2.1元时，天然气制乙炔路线才具备成本优势，这对生产企业采购天然气的成本要求很高。未来五年计划投产的 588 万吨产能中，天然气路线占72万吨，电石法路线仍是多数BDO企业的选择。
我们测算了未来五年BDO的供需平衡表，2021-2022年行业景气将持续上行。因BDO扩产周期在2年左右，从目前已公告扩产的企业情况来看，2021-2022年上半年行业无新 增产能投产，到 2022 年下半年才逐渐进入产能投放期，与下游需求增长的错配将带动BDO景气持续上行。若上述规划产能到2025年全部投产，2025 年BDO总产能将达 802 万吨，其中电石法产能占比 83%；结合此前测算的国内需求量，预计到 2025 年国内BDO产量达到451万吨，产能利用率约为56.2%。但考虑国内对 BDO 项目的审批相对严格，实际投产规模大概率低于我们的测算。在下游需求的带动下，若 BDO 实际投产进度低于预计，其景气周期将持续更长时间。
3. 电石将成为行业最核心的生产资源
3.1 PVC 与 BDO 对电石需求量将快速增长
电石（即碳化钙）是一种重要的无机化工原料，其在工业上的主要用途是产生乙炔气， 并进一步用于生产 PVC（即聚氯乙烯）、BOD（1,4-丁二醇）、醋酸乙烯等。
国内电石产业最主要下游集中于 PVC，近五年电石表观消费量约 2700 万吨/年。根据卓创资讯统计，2020 年国内电石产量2758万吨，国内表观消费量为 2718 万吨。其中电 石法 PVC 仍是电石最主要的下游需求，约占表观消费量的 84.1%；其次为产生工业乙炔气等，占消费7.7%；2020年 BDO 在电石下游占比 4.3%，醋酸乙烯在下游占比 3.9%。预 计未来五年电石的消费量增长将主要来自于 PVC 和 BDO 两大下游。
未来五年，BDO 产业对电石的消耗将快速增加。根据前文所述对 BDO 产能和需求的 测算，假设 BDO 各工艺路线的开工率基本一致，我们测算到 2025 年，电石路线 BDO 将 消耗电石 420 万吨/年。
PVC 需求量稳定增长，保守预计未来五年 PVC 对电石需求拉动维持 2%的复合增长。 2016-2020 年，国内 PVC 表观消费量从 1639 万吨增长至 2064 万吨，复合增速达 5.9%。近年来，我国 PVC 下游除了传统的型材、管材等应用之外，PVC 专用料、PVC 地板等细 分领域表现也愈发突出，如 PVC 地板在 2020 年已占国内总需求的 8.5%，对 PVC 的消费 量达 175.3 万吨，这一新兴领域将成为需求增长的重要推动。长期来看 PVC 需求增长与 GDP 增速基本同步，我们认为未来五年国内 PVC 需求量将保持 4-5%的复合增速。考虑 来五年有部分乙烯法扩产的影响，保守预计 PVC 对电石的年需求量复合增速约 3%。
假设电石其他需求不变，我们对未来五年国内电石消费量进行的测算显示，到 2025 年国内电石消费量为 3385 万吨。
3.2 电石新增产能不足，未来五年景气度有望持续上行
近 20 年，我国电石行业经历了产能扩张-产能过剩-产能出清的发展周期。目前我国是 全球电石的第一大生产和消费国，电石行业经过本世纪初十五年的高速发展，产能从 2000 年的 480 万吨迅速增长，到 2015 年达到顶峰 4500 万吨/年，消费量在 2600 万吨左右， 折合开工率仅为 60%，产能过剩造成严重的资源浪费。2015 年以来，国内推行供给侧结构性改革，电石行业有一批技术水平落后、安全环保不达标和装备水平低的企业陆续退出， 其中产能低于 5 万吨的小企业首当其冲，2016 年为我国电石产能首次实现“零增长”，此后国内电石产能逐年回落。根据百川盈孚统计，截至 2020 年底，我国电石名义产能下滑至 3807 万吨；扣除行业内 519 万吨的闲置产能和长期停车产能，实际有效产能已下降至 3288 万吨，行业产能呈持续出清的趋势。
目前国内电石行业的产能仍然体现出格局分散、小企业占比较高、且地域分布不均衡 的特点：
从行业集中度来看，前两大企业分别为新疆中泰化学和新疆天业集团，分别拥有 238 万吨/年和 215 万吨/年的电石产能，占比 6.25%和 5.65%；行业前八大企业产能合计 1057 万吨，CR8 为 27.8%，集中度较低。
从企业产能规模来看，在经过过去 5 年的行业整合后，大企业占比有所提升，装置规模大于 50 万吨的企业占比 49%；但同时小规模的企业仍占较大比重，20 万 吨以下的企业占行业 23%的产能。
从地域分布来看，我国电石产能集中于中西部地区，内蒙古、新疆、宁夏和陕西的电石产能合计占国内总产能 75%。
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规划新增产能有限，新项目审批严格，电石供应长期偏紧。电石项目在《产业结构调 整指导目录（2019 年版）》中被列入限制类，其中规模较小的内燃式电石炉被列入淘汰类， 产业政策的制约使国内规划的电石新增产能较少，2021-2023 年国内合计新增产能 280 万 吨；若考虑同期持续推进的落后产能淘汰，电石行业总产能在“十四五”期间或呈下降趋势。从未来五年的供需平衡表来看，电石供应将长期紧张，电石价格可能进一步上行。
价格创近十年新高，电石将成为产业链利润最集中的环节。进入 2021 年，BDO 和 PVC 需求同步提升，而电石供给受限电影响而出现收缩，突出的供需矛盾使电石价格快速上涨， 高点突破 5000 元/吨，创近十年新高，电石-0.8*兰炭的价差同步提升至历史新高。电石的 成本主要由原料兰炭和电力构成，除了原料之外，也和国内各地区的用电成本高度相关， 以内蒙古为例，内蒙地区兰炭价格约为 1200 元/吨，电石用电最优惠电价为 0.3708 元/度， 我们测算电石的生产成本约为 2700 元/吨，每吨毛利润在 1600 元左右。基于我们对未来 五年电石供需持续紧平衡的预判，电石的盈利仍将有进一步上行空间，或成为产业链利润最集中的一环。
3.3 “碳中和”背景下，电石将成为产业链最上游的核心壁垒
近年来我国陆续发布多项“碳中和”相关政策，有序推进碳减排相关工作，将对电石 的供给格局产生深远影响。碳中和（Carbon neutrality）是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后，进入平稳下降阶段。2020 年 9 月 22 日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。”2021 年 3 月 5 日，2021 年国务 院政府工作报告中指出，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，优化产业结构和能源结构。
电石作为碳排放较高的行业将会受到越来越多的制约，在原有政策的基础上，产业结 构调整和煤炭消费总量的控制将使电石的供应长期处于紧张态势。我们对电石及电石法 PVC 的碳排放进行了如下测算：
直接碳排放：PVC 生产过程中的直接碳排放主要来自于电石生产装置（包 括石灰石烧制）。电石一般采用电热法生产，即生石灰和含碳原料（焦炭、兰炭、无 烟煤等）在电石炉内依靠电弧高温熔化反应生成电石，生产每吨电石的直接碳排放为 1.6 吨。从电石生成乙炔气、合成 VCM 单体再到 PVC 的聚合反应过程中，不再产生直接碳排放，按照生产每吨 PVC 需 1.42 吨电石测算，每吨电石法 PVC 的直接碳排放 为 2.27 吨。
间接碳排放：电石属于高耗能产业，生产每吨电石需耗电 3300kWh（行业平均值）， 按照煤电标准煤耗0.29kg/kWh 、标煤排放系数 2.66kg-CO2/kg 测算（约合 0.77kg-CO2/kWh），折合每吨电石的间接碳排放为 2.55 吨；从电石生产 1 吨 PVC 耗电约 500 度（行业平均值），则每吨电石法 PVC 的间接碳排放为 4.0 吨。
我们测算，生产一吨电石产生的总碳排放为 4.15 吨；生产一吨电石法 PVC 的总碳排 放量为 6.27 吨。按照 2020 年国内电石产量 2758 万吨，对应碳排放总量约 1.14 亿 吨。2020 年我国二氧化碳年排放量约 100 亿吨，电石作为单一产业碳排放占比较高， 因此，为应对碳排放不断减量的要求，节能减排和产业结构调整将成为未来电石产业 发展的重中之重。
为了保证“十四五”期间节能减排、绿色发展的目标实现，国内各省、自治区陆续出 台政策，对电石等高耗能行业进行更加严格的控制。其中，内蒙古、宁夏等地因电石产能集中，其产业政策已经对行业运行产生影响，自 3 月起相关政策实施以来，国内电石平均产能利用率持续受到压制，电石价格迅速上涨。我们认为由于“碳中和”的长期目标和“能耗双控”的常态化执行，电石行业正进入长周期的景气上行通道。
2021 年 2 月，内蒙古自治区下发《关于确保完成“十四五”能耗双控目标任务若干保 障措施》（以下简称“能耗双控”），确定 2021 年全区能耗双控目标为单位 GDP 能 耗下降 3%、能耗增量控制在 500 万吨标煤。对于 30000 千伏安以下的矿热炉电石装 置，原则上 2022 年底前全部退出，符合条件的可以按 1.25:1 实施产能减量置换，根 据隆众资讯统计，这部分产能约为 162 万吨；同时，自治区将严格按照国家规定对电解铝、电石、烧碱、水泥等 8 大行业实行差别电价政策，2021 年征收标准为限制类 0.1 元/kWh，淘汰类 0.3 元/kWh，2022、2023 年的差别电价标准将在现行基础上分别提高 30%、50%。“能耗双控”不仅将推动电石产能的退出，也将提高在产企业的生产成本。
2021 年 3 月，内蒙古自治区发布《关于进一步严格高耗能高污染项目布局的通知》，明确“十四五”期间将不再审批铁合金、电石、电石法 PVC、水泥、普通平板玻璃等新增产能项目。2021年4月，宁夏回族自治区发布《2021 年度能源消费总量和强度双控目标任务及重点工作安排》，文件指出将继续遏制两高项目盲目建设、淘汰落后和化解过剩产能，并严格落实差别与惩罚性电价。
我们预计在国内能耗总量严格控制的情况下，内蒙、宁夏等地区的低效电石产能在未 来五年预计还将有 300 万吨左右产能逐步退出。综上所述，我们预计“十四五”期间电石 的总供给量难以出现大幅度的增加，而在下游需求快速提升的过程中，电石将迎来景气周期。未来的电石行业将呈现“剩者为王”的格局，电石企业卡位 BDO、PVC 乃至可降解塑 料、NMP等行业的最上游，其资源价值有望迎来重估。
（报告出品方/作者：申万宏源，李楠竹）
