1.1.1.煤炭品种分类:按用途可分为动力煤、炼焦煤、化工煤及其他
煤炭素有“黑金”之称,是我国主要的能源供给,2020年原煤占能源消费的比重达56.8%。煤炭品种繁多,根据国家最新分类标准,分类参数主要为:1)用于表征煤化程度的参数,主要参考指标为干燥无灰基挥发分,符号为Vdaf,指煤中有机物热分解产生的可燃气体,挥发分越低表明煤化程度即含碳量越高,煤炭越不易燃烧。根据挥发分可将煤种划分为无烟煤、烟煤及褐煤,无烟煤挥发分最低、不足10%,烟煤挥发分通常在10%以上,若挥发分在37%以上,还需进一步判断透光率的大小来区分烟煤和褐煤。2)用于表征工艺性能的参数,主要参考指标为粘结指数,符号为G,指有机物热分解后的粘结性能,粘结指数越大表明煤炭粘结性越强,越适合用于炼焦。根据粘结指数可将烟煤进一步分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、气煤等12个煤种。
根据煤炭用途,可分为动力煤、炼焦煤、化工煤及其他。动力煤主要依靠煤炭燃烧产生的热值发电、发热,煤炭发热量,煤种包括褐煤、无烟煤、长焰煤、不粘煤和贫煤;炼焦煤主要用于冶金、炼焦,对煤炭粘结指数要求较高,包括气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤,其中焦煤、肥煤为炼焦骨架煤种,主用于炼焦,气煤、气肥煤、1/3焦煤、瘦煤为炼焦配煤,此外贫瘦煤、1/2中粘煤、弱黏煤虽粘结性不强但也可用作过渡煤配合炼焦;化工煤主要用于生产能源化工产品,煤种与动力煤相似,包括褐煤、无烟煤及部分烟煤等。
1.1.2.煤炭资源分布:西多东少、北多南少
我国煤炭资源丰富,2020年煤炭资源储量为1622.9亿吨,占全球总储量的15.1%。煤种以褐煤、无烟煤等动力煤为主,炼焦煤较为稀缺,根据中国煤田地质总局第三次煤田预测结果,全国已发现的煤炭资源中,褐煤、低变质烟煤(长焰煤、弱黏煤、不粘煤等)和贫煤、无烟煤资源量占比分别为12.7%、42.4%、17.3%,炼焦煤(包含肥煤、焦煤、瘦煤、气肥煤、气煤、1/3焦煤)占比为27.6%,而炼焦煤以气煤为主,稀缺炼焦煤(肥煤、焦煤、瘦煤)合计占比仅为50%左右。
区域分布上,我国煤炭呈现出“西多东少、北多南少”的地理特征,山西煤炭储量遥遥领先,2020年资源储量约500亿吨,占全国的31.3%,其次为陕西、内蒙古、新疆,煤炭储量也在百亿吨以上,而北京、广东、浙江等7个省/直辖市储量不足亿吨。
根据《全国矿产资源规划(2016-2020年)》,我国共有14个煤炭能源基地,包含162个国家规划煤矿,超过95%的煤炭资源均位于这14个煤炭基地中。其中,山西的晋北及晋中基地、山东的鲁西基地、安徽的两淮基地以及云贵基地部分矿区的炼焦煤资源较丰富,其余基地则以生产褐煤、无烟煤、长焰煤、不粘煤等动力用煤为主。
根据中国煤炭工业协会,常用的煤炭质量指标有:
2)灰分,指煤在彻底燃烧后的残渣,分为内在灰分和外在灰分,外在灰分是开采过程中混入煤中的顶底板和矸石,易去除,内在灰分为原来存在于成煤植物中的矿物质,较难分开。一般而言,灰分越大、发热量越低、排渣量增加,动力煤灰分一般需小于35%,其中褐煤需小于30%,炼焦煤灰分需小于12.5%。
3)挥发分和固定碳,挥发分的主要成分是甲烷、氢及其他碳氢化合物,固定碳是指除去水分、灰分和挥发分的残留物。
4)发热量,指单位质量的煤完全燃烧时产生的热量,是衡量动力煤质量的重要指标,分为高位发热量和低位发热量,低位发热量为高位发热量减去水的汽化热,是国内衡量发热量的常用指标。根据国家分类标准,发热量约在2000-3000K、3000-5700K、5700K-6500K、6500K以上的煤炭,分别称为低热值煤、中热值煤、高热值煤和特高热值煤。
5)全硫,为煤炭中的有害物质,分为有机硫和无机硫,有机硫与煤的有机质结为一体较难清除,一般低硫煤以有机硫为主,洗选后精煤全硫因灰分减少而增高。无机硫主要为硫化物,在高硫煤的全硫中占比较大。全硫越大,煤炭质量越差,还会造成空气污染,工业生产中动力煤要求全硫小于2.5%,其中褐煤需小于1.5%,炼焦煤全硫需小于1.5%。
6)煤中的磷,主要为无机磷,是影响炼焦煤质量的重要指标,煤中磷炼焦时会全部进入焦炭,使得冶炼的钢铁冷脆。我国煤炭中磷的含量较低,普遍不超过炼焦煤0.1%的工业要求。
7)粘结指数,是判断炼焦煤质量的重要指标,通常粘结指数越高,煤炭粘结性越好。
8)机械强度,我国大多数无烟煤的机械强度较高,一般为60%-92%,也有少量煤炭煤质松软、机械强度差。
9)煤的活性,指一定温度条件下煤与不同气化介质的反应程度,活性越强,煤炭在气化、燃烧过程中反应越快、效率越高。
10)煤的结渣性,指煤灰在气化或燃烧过程中成渣的特性,在煤气化时,煤灰结渣严重会导致停产,需要选择不易结渣或轻度结渣的煤炭用作气化原料。
11)煤的热稳定性,指煤在高温燃烧或气化过程中热稳定程度,热稳定好的煤不易破碎,热稳定性差的煤炭在燃烧或气化过程中迅速裂成小块或煤粉,工业锅炉和汽化炉对煤粒度大小有明确规定,要求煤有足够的热稳定性。
1.2.煤炭运输与价格体系1.2.1.煤炭运输体系:铁路、水路为主
由于我国煤炭供需区域分离,生产地主要位于西北地区,而消费地集中于华东、华南地区,导致了煤炭“北煤南运、西煤东调”的运输格局。我国煤炭运输方式分为铁路、水路、公路三种,以铁路、水路为主,公路为辅,形成了“九纵六横”的煤炭物流通道网络。
公路运输是我国煤炭陆地运输的重要补充方式,一般只适合进行近距离运输,为煤矿、铁路站台、港口煤炭运输提供集疏运服务,或直接参与跨省长途煤炭调运等,2017年公路煤炭运输量约在800-1000吨,体量较小。由于公路运输成本较高、污染较严重,近年来国家一直号召公转铁、公转水,未来公路运输煤炭量将进一步下降。
1)煤炭价格口径
煤炭价格决定因素较多,除了煤炭品种、煤炭质量外,运输方式、运输距离、交割地点等均会对煤炭价格产生较大影响。根据煤炭的运输方式、销售交割地点不同,可以将煤炭价格分为以下几类:
坑口价,指煤炭从地下采集到坑道口,买卖双方在坑口直接进行交易的价格,多为含增值税的价格,不包含煤价外的费用,煤炭坑口价=煤炭完全成本+利润+各项基金+资源税+增值税+地方政府收费。
出厂价,是指煤炭经过选洗加工后的交易价格,出厂价=坑口价+煤炭洗选费用,动力煤坑口价与出厂价差异不大,通常以坑口价指代出厂价,但对于炼焦煤而言,洗选率偏低,洗精煤成本较高,出厂价与坑口价差异较大。
车板价,指通过铁路运输的煤炭,运送到发运地火车上并即将发送前的交货价,不含铁路运费,车板价=坑口价+汽车运费+站台费+地方煤运收费+代发费+税费。其中,汽车运费是指从煤矿运输到火车站的价格,通常与运输距离有关,以鄂尔多斯煤炭公路运价指数为例,2022年2月25日的长途、中途、短途运输单价分别为0.31元/吨公里、0.6元/吨公里、0.97元/吨公里,短途单价更高;站台费指煤炭运到铁路发运站等待装车需要交纳的各项费用。
平仓价,指煤炭运到中转港口并装货到船的价格,不包括海运费,平仓价=车板价+铁路运输费+港杂费+堆存费。其中,铁路运输费用参考《铁路货物运价规则》,大秦、京秦、京原、丰沙大铁路本线运输煤炭采用特殊运价方式,吨运价=运价率X运行公里,最新运价率标准为0.1001元/吨公里(含税价),其余路线执行国铁统一运价,整车货物吨价=发到基价+运行基价X运行公里,最新发到基价标准为16.3元/吨、运行基价标准为0.105元/吨公里,同时铁路运输企业可以以国家基准运价为基础上浮不超过15%、下浮不限。港杂费包括场地费、装卸费等杂物费,堆存费为货物未及时装卸超时产生的费用,均由港口收取,以秦皇岛港为例,末煤港杂费为23.5元/吨、块煤港杂费为27元/吨,堆存10日内0.2元/吨天,超过10日部分0.3元/吨天。
到岸价,指煤炭运输到目的港口后船上交货的价格,不含接卸费等,到岸价=平仓价+海运费。海运费一般与航线、载重量(以载重吨表示,符号为DWT)有关,以秦皇岛港为例,2月28日秦皇岛发往上海载重量分别为2-3万DWT、4-5万DWT的煤炭海运价格为33.2元/吨、29.5元/吨,而载重量为2-3万DWT发往南京、张家港的价格分别为41.2元/吨、36.2元/吨。
到库价,指将煤炭运输到指定仓库的价格,若海上运输,到库价=到岸价+汽车运费+其他费用;若铁路运输,到库价=车板价+铁路运输费+汽车短途运费+其他费用。
2)煤炭价格指标
实际交易中煤炭价格种类繁多,基本以煤炭用途进行大类划分,本文重点分析动力煤、炼焦煤的价格指标。
动力煤价格通常由发热量、水分、硫分、灰分等质量指标共同决定,其中发热量为参考基准,发热量越大动力煤价格越高,以2月23日秦皇岛港动力煤平仓价为例,发热量为5800K、5500K、5000K、4500K的价格分别为795元/吨、740元/吨、675元/吨、605元/吨。若发热量相同,硫分较低、灰分较低、挥发分高的动力煤价格会相对更高,以太原煤炭交易中心2021年6月25日的煤炭价格为例,发热量均为5500K的动力煤,硫分≤1.5的阳泉直达煤价格为498元/吨,硫分≤1的晋城直达煤价格为577元/吨。若考虑交割地点,以2月25日的鄂尔多斯Q5500动力煤价格为例,坑口价、车板价、平仓价分别为695元/吨、747元/吨、960元/吨,坑口价与车板价差异不大,平仓价中包含了铁路运输费,价格明显高于车板价。若再考虑地点、交易方式、运输方式等影响因素,价格指标更加复杂,市场主要通过观察秦皇岛港动力煤Q5500平仓价来跟踪动力煤价格变化。
3)煤炭定价机制
2016年以前我国煤炭价格经历了计划价格、指导价格、市场价格等多种定价机制,2016年末发改委、中煤协、中钢协、中电联联合发布《关于平抑煤炭市场价格异常波动的备忘录的通知》,提出2016-2020年间,原则上以年度为周期,建立电煤钢煤中长期合作基准价格确定机制,以重点煤电煤钢企业中长期基准合同价为基准,建立价格异常波动预警机制,将动力煤价格划分三个区间:绿色(波动幅度<6%)、蓝色(波动幅度在6%-12%之间)、红色(波动幅度>12%),若价格位于红色区域则启动响应机制,异常上涨有关部门组织投放煤炭储备,异常下跌引导会员企业按合理价格采购等。
根据《征求意见稿》,2022年原则上所有产能30万吨/年及以上的煤企均应签订煤炭长期合同,据国家能源部,2020年末全国30万吨/年以下产能的煤矿共1129处,年产能合计1.48亿吨,占全年39亿煤炭产量的比重不足5%,全国超过95%的煤炭价格都将按照长协定价机制确定。
1.3.煤炭开采与加工洗选
1.3.1.煤炭开采方式:以地下开采为主
根据煤炭储藏条件的不同,煤炭开采可分为露天煤矿开采和地下煤矿开采。露天开采是指将覆盖在煤层上的土壤和岩石全部移除,露出煤层,再进行采掘。地下煤矿开采是指从地面向地下挖掘巷道通达煤层,并采用一定的工艺技术和工具设备开采煤炭。
我国煤炭资源多数埋藏较深,适合露天开采的煤矿占比不到12%,主要分布在内蒙古、云南、山西、新疆等地。内蒙古是我国露天煤矿数量最多的地区,约有200多座,包括哈尔乌素、黑岱沟、胜利西一等大型露天煤矿,其中哈尔乌素年核定产能超3000万吨,黑岱沟核定产能超2500万吨。其余露天煤矿则主要分布在云南、山西、新疆等地,数量基本在50座以下,我国最大的露天煤矿安太堡坐落于山西,总探明储量126亿吨,截至2015年可采储量5亿吨,核定产能3000万,剩余开采年限为17年。
1.3.2.煤炭加工洗选:原煤洗选率不断提升煤炭洗选是清洁煤炭加工方法的一种,利用煤炭颗粒与其他杂质的物理、化学性质不同,去除煤中的矸石、灰分、含硫物及其他杂质。原煤通过洗选加工后,可分为洗精煤、洗中煤、煤泥和尾矿,精煤有用矿物质含量较高、适用于冶炼加工;洗中煤是还需要进一步加工的中间产品,可用作电站锅炉燃料;尾矿的有用矿物含量很低,难以工业利用。
一般来说,洗选可去除煤炭50%-80%的灰分,30%-40%的全硫(或60%-80%的无机硫),而动力煤灰分增加1%,发热量下降200-360J/g,每度电的标准耗煤量增加2-5克;炼焦煤灰分每增加1%,炼铁的焦炭耗量降低2.66%,炼铁高炉的利用系数提高3.99%,煤炭洗选能够提高煤炭质量。
上世纪我国煤炭洗选行业发展较慢,原煤入选率不足30%,2000年后,随着工业化进程加快、清洁煤炭工艺兴起,煤炭洗选能力迅速上升,截至2017年末我国选煤厂超过2300座,原煤入选能力达到27亿吨,入选量24.7亿吨。《煤炭工业发展“十三五”规划》中明确提到,要将原煤入选率提升至75%以上,显著提高煤炭产品质量,加快清洁煤电发展,截至2020年末原煤入选率为74.1%。2021年末,中国煤炭工业协会发布《煤炭工业“十四五”安全高效煤矿建设指导意见》,提出2025年原煤入选率达到95%以上。
2.1.煤炭供给
2.1.1.煤炭产量:以动力煤为主,产能集中于晋陕蒙地区
我国是煤炭生产大国,近十年来煤炭产量占全球比重均在40%以上,2020年煤炭产量达39亿吨,占全球总产量的比重为50.4%,2021年我国煤炭产量进一步增长至40.7亿吨。
分煤种来看,我国煤炭生产以动力煤为主,且占比呈小幅增长趋势,2021年动力煤产量达34亿吨,占全国煤炭总产量的比重达83.5%,较2020年的82.7%上升0.8个百分点。2021年我国炼焦煤产量为4.9亿吨,近年来炼焦煤产量占比持续下降,由2015年以前的超13%降至当前的12%。
分地区来看,受煤炭资源分布限制,我国煤炭生产集中在山西、陕西、内蒙等煤炭资源丰富的地区,自2016年煤炭十三五规划要求煤炭行业去产能以来,煤企低效无效产能逐渐被清退,煤炭生产重心进一步向资源禀赋好、开采条件好的“晋陕蒙”地区集中,2021年山西、陕西、内蒙古原煤产量分别为11.9亿吨、7亿吨、10.4亿吨,合计占全国原煤总产量的72%,较2015年的64%进一步提升。
我国是全球主要的煤炭进口国,商品煤进口量占全球煤炭贸易总规模的比重在20%左右,进口煤炭占国内煤炭总供给(进口量+国内产量)的比重在7%左右,2021年进口煤炭3.2亿吨,占国内煤炭总供给的7.4%。
分煤种来看,进口煤炭以动力煤为主,2021年动力煤(包括动力煤、褐煤及其他非炼焦烟煤)、炼焦煤、无烟煤进口规模分别为25940万吨、5465万吨、916.9万吨,占比为80.3%、16.9%、2.8%,进口动力煤、进口炼焦煤占国内动力煤、炼焦煤总供给的比重分别为7.1%、10%,2021年炼焦煤供给对进口的依赖度有所下降。
分进口国来看,我国进口煤炭(煤及褐煤)主要来自印度尼西亚和俄罗斯,2021年进口量为2亿吨、5455.1万吨,占比为60.5%、16.9%,进口煤种主要为动力煤;其次为蒙古、澳大利亚、美国、加拿大、菲律宾,2021年煤炭进口量均在千万吨左右,90%以上的进口炼焦煤来自这五个国家。
2.2.煤炭库存
煤炭库存根据保有企业的不同可以分成煤矿库存、经营库存、港口库存和终端库存,终端库存是指煤炭需求方电厂、钢厂、焦化厂等企业的煤炭库存。2017年12月,发改委、国家能源局联合发布《关于建立健全煤炭最低库存和最高库存制度的指导意见(试行)》,对不同煤矿库存的界定范围、衡量标准作出了明确规定,并根据煤价波动设定了最低库存、最高库存的适用情形。
煤炭经营企业库存,指从事原煤、配煤及洗选、型煤加工产品经销等活动的企业煤炭保有库存,最低库存原则上不低于上一年度3天的日常经营量,当动力煤价格超出绿色区域上限时,煤炭经营企业最高库存原则上不超过上一年度月均经营量。由于煤企通常在煤矿设有洗选煤厂,单独的经营企业库存规模较小,2020年末限额以上煤炭及制品批发库存规模为1266.6亿。
煤炭港口库存,通常包括下水港、接卸港的内、外贸库存总和,发改委未对港口最低、最高库存作出规定,因此港口库存是用来衡量煤炭市场供需、煤价走势的重要指标,通常来说,港口库存较高可能反映出供大于求,上游产能较强但下游需求较弱,导致库存堆积在港口,过高的港口库存意味着煤价下行压力较大。市场主要通过跟踪秦皇岛港煤炭库存、CCTD主流港口煤炭库存来跟踪港口库存变化,截至2022年2月,秦皇岛港煤炭库存为492万吨,CCTD主流港口煤炭库存为4659万吨,均为2016年以来的中低水平。还可通过跟踪六港口炼焦煤库存来跟踪炼焦煤供需变化,2022年2月末,六港口炼焦煤库存为329万吨。
2.3.煤炭需求
2.3.1.消费量:在能源消费中仍占主导地位
煤炭在我国能源消费中占据主导地位,2010年以前占能源消费的比重维持在70%以上,近年来虽然随着去产能、能源转型的持续推进,煤炭对能源消费的贡献不断下降,但我国一次性能源消费中仍有过半由煤炭提供,2020年末煤炭消费量为28.3亿吨标准煤,占能源消费的比重为56.8%,较2019年的57.7%下降0.9%。我国煤炭生产以内销为主,出口煤炭数量较少,且近年来出口数量持续呈下降趋势,2021年煤炭出口量仅260万吨。
2.3.2.动力煤:超60%的动力煤用于发电
我国是动力煤产消大国,2015年以来动力煤消费量保持在30亿吨以上,且持续增长,2021年动力煤消费量为36.6亿吨,较2020年增长6.6%,供需缺口(总消费-总供给-出口)为1.1亿吨。其中,超过60%的动力煤用于电厂发电,2021年电力行业动力煤消费量为22.5亿吨,占比达61.5%,其次为供热、建材、化工,冶炼,动力煤消费量分别为3.2亿吨、3.1亿吨、2.2亿吨、1.7亿吨。
供热、建材为除了发电外的主要煤炭消耗行业,其中动力煤供热主要用于冬季取暖,具有较强的季节性,1月及12月消费量普遍在4000万吨以上,而5-10月月均消费量降至千万吨左右。建材用煤主要用于生产水泥,煤炭是水泥的主要生产燃料,水泥耗煤量占建材耗煤的70%左右;其次为玻璃和石灰,煤炭及煤制品是二者的主要生产燃料。
2.3.3.炼焦煤:超90%的炼焦煤被用于冶金炼钢
2015年以来,炼焦煤消费量基本保持在5-6亿吨之间,2021年炼焦煤消费量为5.5亿吨,较2020年小幅下降2.2%,全年供需基本平衡。