敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2019 年 12 月 24 日 煤炭开采 、 石油化工 煤制聚乙烯：无惧产能周期，成本优势显著 煤化工产业研究系列之 二 行业深度 煤制聚乙烯是现代煤化工潜在增长点 。 2018 年煤制聚乙烯平均利润3688 元 /吨，较 2017 年平均利润基本持平，且高于同期石脑油制聚乙烯（ 2797 元 /吨）。成本方面， 2018 年煤制聚乙烯平均生产成本 5750 元 /吨 ，比油制低 19%。煤炭后供 改时代，煤价下行与原油价格高企将增加煤头聚乙烯经济性。煤 制 聚乙烯为我国能源及化工战略资源安全提供了一条具有中国特色的现实路线。 乙烯原料：轻质化提速，煤制占比提升 。 轻质原料和重质液体原料均可采用 裂解 技术制乙烯。中东地区和美国制乙烯 以 轻质原料为主，石脑油占比低。国内制乙烯原料以重质液体石脑油为主。 未来 乙烯原料将向多元化、轻质化进一步发展。由于乙烯不宜长距离运输，全球贸易流通一般是以聚乙烯等下游衍生物的形式进行。 2018 年我国聚乙烯进口量 1402 万吨，进口依存度高达 46%。 美国出口政策引发定价权变化 。 美国 乙烯原料乙烷主要来自页岩气，相比原油其与天然气价格相关性更高，价格规律上聚乙烯与原油价格相关度趋弱。历史上中东地区聚乙烯价格相比北美具有较大 成本 优势，二者价差过去长期维持在 100 美金 /吨 左右。但这一情况在 2018 年下半年开始逆转，中东聚乙烯对北美不再具有价格优势，当前北美聚乙烯价格比中东低 50 美金 /吨 左右。随着未来美国乙烯产能的投放，北美聚乙烯生产成本降进一步降低，聚乙烯定价权正在发生转移。 如何在新一轮产能周期中胜出？ 我们对 煤制、乙烷裂解、石脑油制三大技术路线盈利性进行模拟测算，认为前两者优于传统油头路 线。 聚乙烯产品可分为 HDPE、 LLDPE、 LDPE 三类品种， 2008 年以后不同产品之间价差幅度加大，提高产品覆盖密度可以更加灵活应对下游市场波动。 投资建议： 现代煤化工产业将煤炭产能转化为稀缺的清洁油品和化工品，是推动供给侧改革的重要举措，也是实现石化产品原料多元化、保障我国能源安全的重要途径。煤化工子板块中，煤制烯烃或是现代煤化工短期最大增长点。乙烷裂解、煤制聚乙烯相比国内主流石脑油制聚乙烯在成本竞争中处于优势地位。应关注具有优质煤矿资源，积极布局 煤制烯烃 企业，投资方面建议关注中煤能源、宝丰能源、山西焦 化。 风险分析： 聚乙烯产能大幅增长风险；国内乙烷裂解项目依赖美国乙烷出口，政策存在不确定性；国际原油价格大幅下跌风险等。 重点上市公司盈利预测、估值与评级 证券 代码 公司 名称 股价 （元） EPS（元） PE（ X） 投资 评级 18A 19E 20E 18A 19E 20E 601898 中煤能源 4.81 0.26 0.46 0.49 19 10 10 增持 600989 宝丰能源 9.36 0.56 0.59 0.77 17 16 12 增持 600740 山西焦化 6.88 1.21 1.01 1.06 6 7 6 买入 资料来源： Wind，光大证券研究所预测，股价时间为 2019 年 12 月 23 日 煤炭开采 ：增持（维持） 石油化工： 增持（维持） 分析师 菅成广 (执业证书编号： S0930519080002) 021-52523799 jiancgebscn 裘孝锋 (执业证书编号： S0930517050001) 021-52523535 qiuxfebscn 行业与上证指数对比图 - 2 0 %- 8 %5%18%30%1 0 - 1 8 0 1 - 1 9 0 5 - 1 9 0 8 - 1 9煤炭开采 沪深 300 资料来源： Wind 相关研报 我们为何此时重提煤 化工？ 煤化工产业研究系列之一 ····································· 2019-10-31 2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 投资 聚焦 研究背景 距上一轮煤化工高速发展期已有 10 年，历史上行业 “三高一低” 问题严重，导致 2009 年政府停止批复煤化工 试点项目 。资源禀赋与能源、化工消费需求决定了我国发展煤化工的必要性。煤化工行业经过多年出清和进步，在当前油价高位以及能源安全背景下，有望迎来新一轮发展机遇。 作为 煤化工产业研究系列 的第二篇，本报告聚焦煤制聚乙烯细分领域。2016-18 年烯烃行业景气度较高吸引 了 大量社会资本进入，包括中国在内的全球聚乙烯市场正处 于新一轮产能扩张期 ，聚乙烯生产 原料呈现 出 多元化、轻质化、低成本 趋势。 对于煤 制 聚乙烯来说，所面临的挑战既来自传统 石脑油路线 ，也包括 快速发展的 轻烃路线 。 我们 的创新点 我国聚乙烯产能结构具有 “以油为主、以煤为辅” 特征，中石油、中海油、中石化主导下的 石脑油路线 产能占比在 60%以上。由于煤头聚乙烯占比较低，市场并未 给予 足够关注。 我们认为煤炭后供改时代，煤价下行与原油价格高企将增加 煤头聚乙烯 经济性。另一方面，中美贸易摩擦 增加了聚乙烯、乙烷进口不确定性，煤 制 聚乙烯为 我国能源及化工战略资源安全提供了一条具有中国 特色的现实路线 。 本篇报告从聚乙烯上游原料乙烯入手，分析了美国页岩气革命以及乙烷出口政策变化对全球聚乙烯价格的影响 。 中东地区受油气田伴生乙烷增量放缓，定价权正在向美国转移。中国作为全球最大的聚乙烯消费国，是未来美国乙烷主要出口目的地。 当前我国尚无以单一乙烷为原料的乙烯裂解装置，在建产能依赖美国乙烷进口。我们对 煤制、乙烷裂解、石脑油制三大技术路线盈利性进行 模拟 测算，认为前两者 优于 传统油头路线 ， 提高 产品 覆盖密度有利于企业应对 下游市场 价格波动 。 投资观点 现代煤化工产业将煤炭产能转化为稀缺的清洁油品和化工品， 是推动供给侧改革的重要举措，也是实现石化产品原料多元化、保障我国能源安全的重要途径。煤化工子板块中，煤制烯烃或是现代煤化工短期最大增长点。乙烷裂解、煤制 聚 乙烯相比国内主流石脑油制 聚 乙烯 在成本竞争中处于优势地位。应关注具有优质煤矿资源， 积极布局 煤制烯烃企业 ，投 资方面建议关注中煤能源、宝丰能源、山西焦化 。 2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请 参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 目 录 1、 煤制聚乙烯是现代煤化工潜在增长点 . 4 1.1、 煤制聚乙烯具有良好经济性 . 4 1.2、 煤气化是未来主流技术路线 . 5 2、 乙烯原料：轻质化提速，煤制占比提升 . 8 2.1、 国内乙烯原料呈现多元化、轻质化趋势 . 8 2.2、 国内聚乙烯进口主要来自中东，依赖度较高 . 10 2.3、 乙烷等轻质化原料具有成本优势 . 12 3、 美国出口政策引发定价权变化 . 13 3.1、 页岩气革命后美国乙烷供给过剩加剧 . 13 3.2、 出口已成为消纳本土过剩产能主要方式 . 14 3.3、 美国将加大对中国的乙烷出口力度 . 16 3.4、 中东竞争优势下降，定价权 向美国转移 . 17 4、 如何在新一轮产能周期中胜出？ . 19 4.1、 多维度看煤制、乙烷、石脑油制企业竞争力 . 19 4.2、 提高覆盖密度有利于企业应对价格波动 . 21 5、 投资建议 . 23 6、 风险分析 . 25 2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 1、 煤制 聚乙烯 是现代煤化工潜在增长点 1.1、 煤制聚乙烯具有良好经济性 煤制 聚乙烯 即煤基甲醇制 聚乙烯 ，过程主要包括煤气化、合成气净化、合成气制甲醇以及甲醇制 乙烯 几个环节。其中煤炭到甲醇的过程属于传统煤化工，技术较为成熟，而甲醇到 乙烯 的过程属于现代煤化工，技术壁垒较高。目前主要的甲醇制 聚乙烯 技术包括 UOP/HydroMTO、 DMTO、 SMTO 以及FMTP 等。 2018 年末全国煤（甲醇）制烯烃总产能 1302 万吨 /年，产能利用率83.3%。 2018 年煤制聚乙烯平均利润 3688 元 /吨，较 2017 年平均利润基本持平，且高于同期石脑油制聚乙烯（ 2797 元 /吨）。成本方面， 2018 年煤制聚乙烯平均生产成本 5750 元 /吨 ，比油制低 19%。 截至 2018 年末，煤制聚乙烯企业总产能为 451 万吨 /年（不含甲醇制聚乙烯）。 表 1：国内煤制 聚乙烯 产能汇总（ 2018 年） 序号 煤制聚乙烯 企业名称 聚乙烯类型 年产能 （万吨） 1 包头神华 全密度 30 2 延长中煤 HDPE 30 3 延长中煤 全密度 30 4 中煤榆林 全密度 30 5 宁夏宝丰 全密度 30 6 神华榆林 LDPE 30 7 神华新疆 LDPE 27 8 中煤蒙大 全密度 30 9 中天合创 全密度 30 10 中天合创 LDPE 25 11 中天合创 LDPE 12 12 神华宁煤 全密度 45 13 蒲城新能源 全密度 30 14 延安能化 HDPE 42 15 江苏斯尔邦 LDPE 30 合计 451 资料来源：隆众石化，中国石油和化学工业联合会，光大证券研究所 煤（甲醇）制 聚乙烯 的生产路线可以分为三个步骤，第一步为煤制甲醇，存 在三种生产技术路线，其中最为先进的技术路线为煤气化制甲醇工艺路线；第二步为甲醇制乙烯 ，主要采用 MTO 技术 ；第三步为乙烯经过聚合反应生成聚乙烯。 2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告 图 1：煤 -甲醇 -烯烃工艺流程图 资料来源：光大证券研究所 1.2、 煤气化 是 未来主 流 技术路线 目前国内煤制甲醇工艺路线主要有三种， 在产 煤制烯烃装置中最常见的为煤气化制甲醇工艺。该工艺甲醇单产高， 生产流程短 ，适合大规模制甲醇。 1.2.1、 煤气化 (合成气 )制甲醇 煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体原料，同时也 是 提供生 产的动力保障。按照流程，煤经煤气化制取合成气，再由合成气在催化剂条件下合成甲醇，工艺过程包括空气分离、煤气化、一氧化碳变换、合成气净化、甲醇合成和精馏、废物处理单元。 图 2： 煤气化制甲醇工艺流程 资料来源：光大证券研究所 通过煤气化生产甲醇是目前的大型煤制甲醇的最主要生产工艺，该工艺生产直接， 以 煤为原料直接转化为甲醇，另外两种工艺都是利用副产物来生产甲醇，因此煤转化成甲醇的转化率低，且单产低。用该工艺制 1 吨甲醇大约需要 1.5 吨的原料煤，以 300 元 /吨煤价作为假设条件，吨甲醇生产成本大约在 1530 元 /吨左右。 2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -6- 证券研究报告 目前 煤气化制甲醇新增装置都 要求 配套下游产品生产设备（甲醇制烯烃，甲醇制轻烃等）且政策上对新增甲醇产能门槛提高 。大型煤气化制甲醇装置 比重将进一步增加，向煤炭资源地布局趋势会更加明显。 表 2：煤气化工艺吨甲醇生产成本测算表 项目 单耗 单价 /元 单位成本 /（元 /t） 原料煤 1.5t 300 450 冷却水 340t 0.5 170 电 260kwh 0.6 156 蒸汽 0.95t 120 114 触媒及化学药品 60 元 /t 人工 230 元 /t 折旧及管理费 350 元 /t 合计 1530 元 /t 资料来源：张彩丽中国甲醇产业经济研究，光大证券研究所 1.2.2、 焦炭副产物焦炉煤气制甲醇 中国作为世界上钢铁、焦炭最大的生产国，每年会副产大量的焦炉煤气。通常 1.35 吨的原料煤可以生产 1 吨的焦炭， 1 吨焦炭大约副产 400-450m³的焦炉煤气。该气体是一种富氢气体，含有 55%-69%的氢气、 23%-27%的甲烷、 5%-8%的一氧化碳，是理想的化工原料。 用焦炉煤气制甲醇工艺的主要特点将焦炉煤气与气 化煤气按照一定比例混合，在重整单元进行 CO2+CH4=2CO+2H2 重整反应 ， 将惰性组分 CO2和 CH4 转化为 CO 和 H2，既利用了焦炉煤气中氢资源，也利用了气化煤气中碳资源，生产合成甲醇所需的合成气。 图 3：焦炉气制甲醇工艺流程 资料来源：光大证券研究所 （注：蓝色表示工艺流程，红色表示产生物） 焦炉煤气制甲醇经济性存在两面问题：首先 ， 焦炉煤气作为焦化副产物，成本 分配 标准不统一 ，容易被过分低估 ；其二，焦炉煤气制甲醇只适合小规模生产，如果需要生产大量甲 醇，例如生产 180 万吨 /年甲醇，则需要配套大量 焦炉和其他设备，经济性反而不高。理论上一吨甲醇大约需要 2150m³的焦炉煤气，按此推算需要大约消耗 6.8 吨原料煤，该工艺主要为了实现 焦2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -7- 证券研究报告 炭副产物的充分利用，转化率 并不十分显著 。 此外我国 焦炉煤气制甲醇主要集中在山西、河北等 省份 ， 产能利用率容易受到环保限产因素的影响。 1.2.3、 与合成氨联合生产甲醇 联醇 作为 合成氨联合生产甲醇 工艺， 以合成氨生产中需要脱除的 CO、CO2 以及原料气中的 H2 为原料，合成基础化工产品甲醇。 20 世纪 60 年代，我国相继开发了联醇生产工艺 。合成氨装置增设联 醇后，节省了变换与脱碳的能耗，醇后气中 CO、 CO2 含量下降，既减少了原料气精制的消耗，又增产甲醇提高经济性。 随着我国市场经济的发展，产品品种单一的小化肥厂难以适应市场的变化，抗风险能力较差，因此在当时很多企业增设联醇装置， 以 最大限度地利用气体资源，灵活调整液氨、甲醇的产量，克服化肥行业产品销售随季节性变化波动较大的缺陷。 联醇企业的开工率受化肥行影响较大 ，当化肥需求低迷时，装置整体负荷较低。目前我国氮肥产能严重过剩，所以联醇企业开工率较低，无效产能占比较大。 图 4：联醇串联工艺流程 资料来源：光大证券研究所 联醇生产 既 有 串联 又 有并联，二者工艺流程类似。由于联醇装置通常作为无烟煤生产合成氨的净化装置，联醇装置产能布局与无烟煤制合成氨产能分布 重合度较高 。目前我国联醇装置存在较多局限性：联醇装置规模较小、开工率低；能耗偏高，环境污染严重；控制系统复杂，运行稳定性差。未来联醇制甲醇产能占比将减小。 1.2.4、 煤制甲醇三种工艺未来发展趋势分析 国内煤制甲醇为主要生产工艺， 2018 年 天然气制甲醇仅占甲醇总产能的 13%，煤制甲醇中，联醇占比逐年降低，单醇产能占比 89%。未来联醇产能 占比下降趋势将延续； 焦炉煤气制甲醇由于单产规模小且部分设备老旧，技术落后，再加上环保限产 等因素也将逐步收缩； 大型煤气化制甲醇设备占比将提升 。 2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -8- 证券研究报告 图 5：甲醇工艺分布结构（ 2018 年） 图 6：甲醇生产原料结构（ 2018 年） 11%89%联醇 单醇13%87%天然气 煤（包括焦炉煤气）资料来源： 顾宗勤 中国甲醇、尿素行业现状及未来趋势 ，光大证券研究所 资料来源： 顾宗勤 中国甲醇、尿素行业现状及未来趋势 ，光大证券研究所 2007 年至今 甲醇 产业 有三个核心规划文件，通过政策历史变化我们可以看出：（ 1）由于我国天然气资源有限，政府已经禁止天然气制甲醇路线 ；（ 2）煤制甲醇投资门槛已经提高，新增产能以百万吨以上规模为主。联醇、焦炉煤气制甲醇装置规模较小，难以符合政策对新建项目的产能规模限制，因此煤气化未来将成为主要技术路线。 （ 3）环保重视度日益提升，煤制甲醇产能地理分布越来愈向煤炭资源丰富，水资源充足、环境承载能力强的地区靠拢。 表 3：甲醇产业投资门槛逐大幅提高 文件名 发布机构 发布时间 主要内 容 天然气利用政策 发改委 2007 年 8 月 禁止新建或扩建 天然气制甲醇 项目和以天然气代煤制甲醇项目 关于进一步规范煤化工产业有序发展的通知 发改委 2011 年 4 月 禁止建设年产 50万吨及以下 的煤经甲醇制烯烃项目和 100 万吨及以下 煤制甲醇项目 甲醇行业“十三五”发展指南 氮肥工业协会 2015 年 9 月 合理控制产能总量。不再新建年产 100万吨 /年及以下煤制甲醇 项目和年产 50万吨 /年及以下煤经甲醇制烯烃项目 ，努力培育 25个百万吨级以上的具有核心竞争力的甲醇大型生存企业 资料来源：国家发改委， 氮 肥工业协会 ，光大证券研究所 2、 乙烯原料：轻质化提速，煤制占比提升 2.1、 国内乙烯原料呈现 多元化、轻质化 趋势 国内聚乙烯生产以油制为主， 而国内原油高度依赖进口，同样轻烃（乙烷）裂解制聚乙烯原 料也高度依赖进口。 受原油资源禀赋条件和上游投资不足等影响，我国原油产量自 2015 年以来连续下降。 2018 年全年原油产量1.89 亿吨同比下降 1.3%。净进口量 4.6 亿吨同比增长 10.9%，对外依存度较上年提升 2 个百分点，“进口 -自产增速差 ”处于高位。 2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -9- 证券研究报告 图 7： 2016-2018“进口 -自产增速差 ”处于高位 - 15%0%15%30%45%2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018进口 - 产量增速差 产量同比 进口同比资料来源： Wind，光大证券研究所 我国 聚乙烯产能、产量呈逐年增长态势。 2018 年国内聚乙烯产能达到1868 万吨 /年 产能增幅为 6.4%， 产量 1593 万吨增幅达 8.2%。现阶段聚乙烯产能结构具有“以油为主、以煤为辅”特征 ，中石油、中海油、中石化 产能占比为 60.4%，煤制聚乙烯产能占比为 24.1%。 图 8： 中国聚乙烯供给情况 图 9： 国内乙烯产能结构（ 2018） 05001000150020002014 2015 2016 2017 2018产能 产量万吨2 7 . 4 %6 . 5 %2 6 . 5 %2 4 . 1 %1 2 . 5 %2 . 9 %中石油 中海油 中石化 煤制聚乙烯企业 合资企业 地方企业资料来源： 隆众石化，中国石油和化学工业联合会，光大证券研究所 资料来源： 隆众石化，中国石油和化学工业联合会，光大证券研究所 制 乙烯 的原料有石油、煤炭和生物质乙醇等 。由于生物质乙醇不能大规模产乙烯，主要原料 还是煤炭和石油 。 其中石油包括石油的各个馏分，如乙烷、丙烷、石脑油、碳四至碳八烃类、加氢尾油、蜡油、渣油等为原料生产乙烯再制 聚乙烯 。 蒸汽热裂解技术是石油化工制烯烃最重要的工艺技术。该工艺技术 原料包括石脑油、乙烷、丙烷、丁烷、 LPG、炼厂干气、柴油和加氢尾油等。轻质原料和重质液体原料均可采用该工 艺技术制乙烯。中东地区和美国制 乙烯 多用轻质原料为主，石脑油占比低。国内制乙烯原料以重质液体石脑油为主 。 未来制 乙烯 原料将向多元化、轻质化进一步发展。以乙烯为例， 2018 年国内炼厂继续优化乙烯原料，石脑油、瓦斯油和加氢尾油的占比较上年下降 3 个百分点；油田 /炼厂轻烃、煤基的占比有所提升。 从销售区域来看，国内聚乙烯产能主要集中在西北地区，其次是华南和2019-12-24 煤炭开采 、石油化工 敬请参阅最后一页特别声明 -10- 证券研究报告 东北地区。 2018 年三者产能分别为 607/324/322 万吨，占比分别为32.5%/17.3%/17.2%。 西北地区煤炭资源丰富，依托其地理优势，煤制企业在该地区产能 占比较大。 图 10：聚乙烯原料结构（ 2018） 图 11： 聚乙烯产能分布情况（ 2018） 45%6%7%19%9%9%5%石脑油 瓦斯油 加氢尾油 轻烃 煤制 液化气 其他1 7 . 2 %1 0 . 1 %1 5 . 0 %1 7 . 3 %4 . 6 %3 2 . 5 %3 . 2 %东北 华北 华东 华南 华中 西北 西南资料来源： 中石油经济技术研究院，光大证券研究所 资料来源： 隆众石化，中国石油和化学工业联合会，光大证券研究所 聚乙烯消费端具有较强地域性特征 。 2018 年国内 聚乙烯 表观消费量2927 万吨， 消费地 主要集中在华东、华北、华南三大地区，三者总占比高达 64.9%。 我们根据各地区产能和消费量预测局部区域市场供需缺 口：东 部地区（华东、华北、 东北 ）供需缺口 1138 万吨，西北地区 供给过剩 363 万吨。海外进口与跨区域运输是平衡国内聚乙烯供需逆向分布的主要方式。 图 12： 国内聚乙烯消费分布（ 2018） 图 13： 国内聚乙烯区域供需缺口（ 2018） 2 8 . 2 %1 7 . 4 %1 9 . 3 %1 0 . 1 %9 . 1 %8 . 2 %7 . 7 %华东 华南 华北 华中 西南 东北 西北- 517- 328- 29324- 184363- 169- 600- 400- 2000200400600东北 华北 华东 华南 华中 西北 西南产能需求差（万吨）资料来源： 中石油经济技术研究院，光大证券研究所 资料来源： Wind，光大证券研究所 2.2、 国内聚乙烯进口 主要来自中东， 依赖度 较 高 我国 聚乙烯进口量呈逐年递增态势。 2018年聚乙烯进口量为 1402万吨，进口依存度高达 46%。 2018 年起 随着国内 禁止进口废旧塑料政策的实施，对原材料的需求 加大 ，导致 同期 聚乙烯进口量大 增 。聚乙烯进口来源 地 众多，主要来源于中东地区占比为 53.3%，排名前三的国家 分别为 沙特 /伊朗 /阿联酋，进口占比分别为 22.5%/13.4%/10.6%。美国占比较小，仅有 5.0%。