「黑金战情室」云南电解铝产能探析
一、要点
截至2021年5月，国内电解铝建成产能4260万吨，其中运行产能4000万吨，离4500万吨的产能天花板已经不远，在全国各省大力双碳政策，进行能耗控制的大背景下，未来主要的增产空间就在于云南省境内水电铝，包括云铝、神火、宏泰、其亚四家共323万吨的待投产产能。
然而今年二季度华南、西南地区用电需求高增，而云南降水偏少，煤炭供应也十分紧张的情况下，云南新增绿色铝产能不仅未能如期投产，反而还因电力紧张停产了将近90万吨的产能。电力供应已经成为云南电解铝产能最大的瓶颈。
云南未来电解铝的产能投放进度，直接取决于未来云南省电力增长情况，并且由于云南气候分为明显的干湿两季，枯水期是云南电力供应较为脆弱的时期，因此枯水期的电力供应尤为关键。
根据对云南下一个枯水期电力供应情况的测算，中性假设下，到2022年4月的枯水期，云南的电力供应只够电解铝运行产能增加到32万吨，至418万吨的水平，这样全国运行产能增速只有2.3%，与过去3年国内电解铝平均3%的消费增速相比，显然是偏低的。
表1.1. 不同情形下对2022年枯水期云南及全国电解铝运行产能的估算
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时点 |
云南运行产能：万吨 |
其他省份运行产能：万吨 |
全国运行产能：万吨 |
全国运行产能增速 |
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2021.4 |
386 |
3,614 |
4,000 |
|
|
2022.4 中性 |
418 |
3,674 |
4,092 |
2.3% |
|
2022.4 乐观 |
487 |
3,674 |
4,161 |
4.0% |
|
2022.4 悲观 |
376 |
3,674 |
4,050 |
1.3% |
二、引言
截至2021年5月初，云南省电解铝建成产能已达440万吨，运行产能达390万吨。根据云南省2019主推的“水电铝+精深加工”的集群化布局，云南省将在3至5年内在全省培育打造5个左右水电铝加工一体化重点产业园区，形成600～800万吨水电铝规模。
然而今年5月，由于降水偏少，水电利用小时数较低，且电煤供应紧张，云南从5月10日开始对各州企业开始应急错峰限电，并且限电规模不断升级，至5月20日，云南各铝厂被通知将降低用电负荷40%，使得云南电解铝运行产能下降将近90万吨，至今尚未能复产。
云南未来电力供应情况如何，停产的电解铝产能何时能够恢复，计划新增的产能又能否得到未来电力供应的保障，本文将尝试回答这些问题。
三、云南电力短缺现状
如下图，今年年初以来，由于降水处于历年同期低位，云南省发电同比增速不断下降，到5月份，云南发电量同比增速仅有4%。然而云南外输电量环比却始终在增长，导致云南省内留存电量（省内用电量）从3月后开始就负增长，电解铝企业无奈在5月开始限电和减产。
四、云南电力供需结构及其稳定性
云南的电力供应以水电为主，过去3年平均来看，水电发电占比超过80%，火电只占9%，火电一般充当后备军的角色，通过枯水期多发，丰水期少发，来平抑水电的波动。
火电对水电波动的补充，在2020年之前，基本都比较成功，因为在此之前，云南的水电本身就是供应过剩的，而且因为实际需求用不完过剩的电能，每年都要大量弃水。而且之前火电占比相对较高，在2011年之前甚至超过50%，最近10年由于云南着力提升清洁能源在能源消费结构中的占比，火电发电量已经逐渐下降到了9-15%的比例。因此火电对云南省整个电力供应的调蓄力度越来越低，电力供应的稳定性趋弱。
从2017至今，云南自身的电力需求年平均增速达12%，而以西电东送为主的外送电力也有小幅增加，而云南省的发电量增速平均只有9%，因此2017年以来云南弃水量越来越低，电力供应越来越吃紧。
从云南省自身的用电结构来看，云南整体用电增速从2017年以来一直保持9%以上的高速增长，其中工业用电在2019年之前低于全部用电的平均增速，但是在2020年工业用电增速达14.4%，而其他用电增速则只有5.7%。
表4.1. 云南省工业及全行业用电增速
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年份 |
工业用电增速 |
全部用电增速 |
|
2015 |
-9.5 |
-5.9 |
|
2016 |
-3.3 |
-2.0 |
|
2017 |
8.2 |
9.1 |
|
2018 |
8.2 |
9.2 |
|
2019 |
6.7 |
7.9 |
|
2020 |
14.4 |
11.8 |
Source：wind
五、两次电力供应紧张的对比
云南的电力供应紧张，在2019年末就已经显现，当时由于拉尼娜，冬春降雨偏少，来水偏枯，19年11月至20年5月，云南水电同比减少20%（少发270亿千瓦时）时，而火电则增发将近100%（增发164亿千瓦时），极大地补充了当时的电力缺口，由于当时疫情仍严重，广东电力需求下降，因此西电东送电量大幅下降，留存电量基本能满足云南自身的需求。
但是本次电力供应紧张，是水电与火电同时吃紧，降水偏少，水电不足的同时，电煤也十分短缺，2021年二季度电厂存煤量仅仅只有40万吨的水平，与2018年接近（2018年是丰水年，电厂用煤需求较低，不需要多存煤，如今是买不到煤），但日均用煤量却是那个时候的两倍。水电、火电同时吃紧，云南只能选择减少部分工业用电，对电解铝等用电大户进行产能压减。
六、云南电力供应的决定因素
由于云南省目前水电：火电：新能源的发电比例大概为8:1:1，因此水电产量是云南电力供应的决定因素，而一年中水电60%的产量都集中在6-10月的丰水期，因此枯水期的电力供应相对更为脆弱，电解铝是停产损失巨大、对生产连续性要求极高的行业，因此枯水期的电力供应将成为电解铝产十否能投产的关键时期。
对于枯水期而言，其电力供应首先取决于主力军水电的供应量，其次取决于后备力量火电的发电量，最后，西电东送的实际输送电量也对云南自身电力供应有较大影响。
1.水电
水电站云南电力产量的80%，可以说，水力发电量是云南电力供应的决定因素，而水电产量的公式为：
水电发电量=装机量*利用小时数
根据云南电力规划，2021年计划新增装机量451万千瓦，同比增长约6%，增速相对需求而言并不高。
表6.1. 云南各电力板块装机量
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装机量：万千瓦 |
水电 |
火电 |
风电 |
光伏 |
合计 |
水电增速 |
|
2018 |
6,666 |
1,508 |
857 |
329 |
9366 |
|
|
2019 |
6,779 |
1,508 |
863 |
350 |
9500 |
1.7% |
|
2020 |
7,556 |
1,511 |
881 |
393 |
10340 |
11.5% |
|
2021规划 |
8,007 |
1,511 |
945 |
433 |
10914 |
6.0% |
|
21年增速 |
6% |
0% |
7% |
10% |
6% |
Source:昆明电力交易中心
而在2021年之后一直到2025年，云南省在建且可以竣工的大型水电站就只有白鹤滩一个。根据《国家能源局综合司关于白鹤滩电站消纳有关意见的复函》，“为确保国家利益最大化，兼顾各方诉求，乌东德、白鹤滩电站枯水期在云南、四川各留存100亿千瓦时电量，其中云南留存电量包括乌东德电站60亿千瓦时及通过置换方式留存的白鹤滩电站40亿千瓦时，其余电量按原规划方案外送东部地区消纳。”这样，虽然乌东德与白鹤滩竣工后二者合计每年发电量将近1000亿千瓦时，但云南省只能获得100亿千瓦时。这样到2025年之前，除开白鹤滩，云南水电基本没有新增的装机量（托巴水电站只有125万千瓦，且要到2025年前后才能竣工，可以忽略）。
表6.2. 云南水力发电站建设情况
Source：中国电力网
而利用小时数则取决于降雨量和来水量。云南降雨季节性分明，分别是6-10月的丰水期，和余下时间的枯水期，而丰水期通常降雨量较大，水电利用小时数通常较高，因此，云南的电力供应的核心在于枯水期11月至次年5月的利用小时数。而这个数字可以在过去10年波动较大，最低的年份1344和最高的年份2379，差了将近一倍。
如下图，在干旱的年份，2009年到2013年，枯水期发电利用小时数明显偏低，而在降水较多的15、16年，利用小数则明显升高。
因此，2021年11月-2022年5月这一枯水期云南的发电利用小数，将极大地影响云南的电力供应。中性假设下，可以取过去14年的平均值，1837小时；乐观假设下，即降雨和来水都比较丰沛的情况下，预计可以达到2019年的2136小时；而悲观情况下，预计为1500小时左右。
表6.3. 2021-2022年枯水期云南水电发电增速
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假设情形 |
枯水期水电利用小时数 |
利用小时数相对基准变化 |
水电装机量：万千瓦 |
2021-2022枯水期发电量：亿千瓦时 |
枯水期水电增速 |
|
2020-2021基准 |
1671 |
7165 |
1197 |
||
|
中性假设 |
1837 |
10% |
7523 |
1383 |
16% |
|
乐观假设 |
2136 |
28% |
7523 |
1609 |
34% |
|
悲观假设 |
1500 |
-10% |
7523 |
1131 |
-5% |
备注：根据云南省规划，2021年水电装机量约增长6%，主要为乌东德的4台机组贡献，而2022年云南水电新增装机基本为0，因此给到明年枯水期装机量5%的增速，即总装机7523万千瓦。
2.火电
而云南电力供应的后备力量——火电，其发电量=装机量*利用小时数，云南最近3年并没有新增的火电装机，因此火电发电量仅仅取决于利用小时数。火电利用小时数从2010年以来逐渐从3770小时的峰值下降到2019年的低点1114小时，这一方面是因为2010是大旱，但是2010年之后旱情逐渐缓解，另一方面也是云南大力发展水电等清洁能源的结果。而火电利用小时数要想提高，直接瓶颈即是煤炭供应量。
3.西电东送
过去3年，云南西电东送电量占云南省发电量的比例在40%-50%的区间内波动，因此西电东送电量对云南省省内用电量也有很大的影响。云南西电东送的电量每年在年初会有一个规划，这个规划也会分配到每个月，然后根据实际发电量进行合理的调配，从过去三年的历史经验看，云南在自身电力充沛的情况下，实际西电东送的电量会比计划值多一些，而如果遇到降雨较少、电力紧张的情况，则会相应减少相比计划值额外输送的电力。
从年度的历史经验来看，2018-2020年，云南西电东送电量分别比年初计划值多出260亿度，280亿度，310亿度，也就是说，只有云南电力稍有富足，都会尽量多往东部输送。如果仅仅看枯水期的话，云南西电东送电量也是比计划值偏多的概率更大。但是如果未来云南省内用电持续紧张，也有一定概率仅仅完成计划值，不再多送电量。
表6.4. 过去三年枯水期云南西电东送电量及与计划值偏差
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历年枯水期 |
西电东送电量：亿千瓦时 |
计划值：亿千瓦时 |
与计划值偏差：亿千瓦时 |
|
2018-2019 |
666 |
452 |
214 |
|
2019-200 |
427 |
431 |
-3.5 |
|
220-2021 |
463 |
462 |
0.61 |
七、云南未来电力供需推演
最后来推演一下2021年11月-2022年5月的枯水期，云南的电力供需情况，从而尝试解答届时有多少新增电解铝产能可以投产。
推演的核心假设为：
1.电力供应的瓶颈主要在于枯水期，如果枯水期电解铝的产能都能得到充分的电力供应保障，丰水期就不会再发生缺电的情况；
2.到2022年汛期来临之前，国内煤炭供应依然会偏紧，云南火电发电利用小时数峰值只能达到2700小时左右，即同比增加12%。
3.过去三年的枯水期云南西电东送的计划输送电量在430-460亿的区间之内，这里假设2021-2022年枯水期的西电东送计划值依然为460亿千瓦时，与上一年持平。而实际外输电量的波动范围则参考2018-2020年枯水期时期多送或者少送的情况。
4.一吨电解铝耗电1.35万千瓦时。
5.对于除电解铝外的其他行业，考虑到过去2年其他行业的用电增速在逐渐走高，且有大量同样高耗能的硅项目等待投产，于是给予2021-2022年枯水期中性估计9%的增速。
如下表，中性假设下，在2021年11月至2022年5月的枯水期期间，云南水电产量同比增长16%（装机量增加5%，同时利用小时数增加10%至过去14年的平均水平），这样，水电相对充裕，而煤炭依然偏紧的情况下，给予火电产量同比持平的增速，而新能源发电量即按前文年度规划的装机量增长情况，给予8%的增速，于是中性假设下来年枯水期总的电力供应增速为12%；西电东送方面，参考2018-2019年枯水期间，由于电力较充沛，额外多往东部输送了214亿千瓦时，而2022年虽然电力12%的电力增速也相对较高（只是基数较低），因此折中给予东部100亿千瓦的额外电量；另外预计明年枯水期白鹤滩可以同比多提供20亿千瓦时的电量，这样省内留存电量为1365亿千瓦时，在其他行业用电增长9%的情况下，留给电解铝的用电量还剩329亿千瓦时，按照一吨电解铝耗电量1.35万度电，对应2021年11月至2022年5月的平均运行产能为418万吨，比云南省4月底386万吨的运行产能只多了32万吨。
而在乐观情况下，给予水电34%的同比增速，火电发电量则给予同比10%的降幅，新能源发电量与中性假设一致，这样2021.11-2022.5的枯水期发电量同比大幅增长23%；于是给予西电东送电量比计划值多210亿千瓦时，这样云南省留存电量为1469亿千瓦时，电解铝外其他行业增速同比增12%的情况下，电解铝可用电量对应的平均运行产能为487万吨，比2021年4月底多出101万吨。
最后在悲观情况下，2021.11-2022.5月的枯水期，由于水电产量大幅缩减，而火电又无法大规模超产，云南不仅无法增加任何新的产能，反而连2021年5月减产的90万吨产能都不能完全复产，届时运行产能只有376万吨。
云南枯水期电力供应及电解铝增产情况推演（单位：亿千瓦时）
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11月-5月枯水期 |
18-19 |
19-20 |
20-21 |
21-22 乐观 |
21-22 中性 |
21-22 悲观 |
|
水电发电量 |
1,270 |
1,000 |
1,197 |
1,609 |
1,383 |
1,131 |
|
火电发电量 |
166 |
302 |
329 |
296 |
329 |
369 |
|
新能源发电量 |
212 |
192 |
197 |
213 |
213 |
213 |
|
合计发电量 |
1,648 |
1,493 |
1,724 |
2,119 |
1,925 |
1,713 |
|
合计发电增速 |
12% |
-9% |
15% |
23% |
12% |
-1% |
|
西电东送量 |
666 |
427 |
463 |
670 |
560 |
420 |
|
省内留存量 |
982 |
1,067 |
1,261 |
1,469 |
1,385 |
1,313 |
|
其他行业用电量 |
853 |
897 |
969 |
1,085 |
1,056 |
1,017 |
|
其他行业增速 |
5% |
8% |
12% |
9% |
5% |
|
|
电解铝用电量 |
129 |
169 |
292 |
383 |
329 |
296 |
|
电解铝用电增速 |
31% |
73% |
31% |
13% |
1% |
|
|
枯水期电解铝平均运行产能：万吨 |
164 |
215 |
371 |
487 |
418 |
376 |
|
与21年4月相比电解铝增产：万吨 |
+101 |
+32 |
-10 |
备注：
1.水电产量的三种假设依据见表6.3；
2.火电产量的三种假设根据水电产量进行调节，乐观情形下，水电超发，火电产量相应做同比10%的下调；中性情形下，水电利用小时数达到历史均值，火电产量与上一年持平；悲观情形下，水电大幅下降，火电给予12%的同比增幅；
3.新能源电力产量根据装机量增长8%的年度规划，三种假设都给予8%的同比增速；
4.西电东送实际输送电量，也根据总的电力增速进行调整，乐观情形下，电力供应同比增加23%，西电动送比计划值多送210亿度，与2018-2019年多送的量相近；中性情况下，总的电力供应相对充裕，多送100亿度；悲观情况下，总的电力供应吃紧，比计划值少送40亿度。
5.白鹤滩在明年枯水期给予同比20亿千瓦时的省内增量。
6.除电解铝外其他行业用电增速中性情况给予9%的增速；乐观情况下给予12%的增速，悲观情形下与上一年持平，依然增长5%。
7.电解铝运行产能按实际11月-5月的实际产量进行年化，即枯水期电解铝平均运行产能=电解铝用电量/1.35/7*12
七、结论
2022年汛期之前，只有在降水非常乐观的情况下，云南预计新增的60-100万吨的产能才能正常投产；而中性情况下（降水达到历年平均水平，煤炭供应与现在差不多），云南只能在2021年4月基础上新增30-40万吨的运行产能；悲观情况下（降水比2021年更稀少），云南电解铝明年汛期前不仅无法增产，反而目前停产的90万吨都不能完全复产。
总的来说，由于云南清洁能源发电量占比高达90%，而清洁能源的电力供应稳定性不足，因此在供需紧平衡的情况下，如果清洁能源供应波动稍大一些，云南电力就会吃紧，很容易再次造成限电限产的情况。
这其实也解释了云南目前停产的90万吨电解铝产能为何迟迟未能复产，因为万一今年秋冬或明年汛期前降水偏少，而煤炭供应又继续紧张，那么及时现在可以复产，届时也有可能再次停产，给铝厂带来巨大的损失。
在中性假设下，在2022年4月，云南只能增加32万吨的产能，其他省份的新增及复产产能预计在60万吨左右，全国合计只能增加92万吨的运行产能，与2021年4月底4000万吨的运行产能相比，年度供给增速只有2.3%，与国内电解铝最近3年复合3%的需求增速相比，明显偏低。
表8.1. 不同情形下对2022年枯水期云南及全国电解铝运行产能的估算
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时点 |
云南运行产能：万吨 |
其他省份运行产能：万吨 |
全国运行产能：万吨 |
全国运行产能增速 |
|
2021.4 |
386 |
3,614 |
4,000 |
|
|
2022.4 中性 |
418 |
3,674 |
4,092 |
2.3% |
|
2022.4 乐观 |
487 |
3,674 |
4,161 |
4.0% |
|
2022.4 悲观 |
376 |
3,674 |
4,050 |
1.3% |