作者 | 中信建投期货 研究发展部 田亚雄
本报告完成时间 | 2023年09月22日
2023年9月8日，美国加州空气资源委员会再度对加州的LCFS（低碳燃料标准）及未来的减排路径做了新的规定，较为关键的是新的修订案将未来的碳强度目标调整，在新的碳强度标准下，清洁能源主体可获得的碳信用难度显著提高，这也让未来美国加州可再生柴油的增长预期愈发扑朔迷离。
CARB，中信建投期货
可再生柴油是LCFS框架下最重要的碳信用生成路径
从过去12年的美国LCFS框架下的累计生成的碳信用来看，可再生柴油和生物柴油二者合计形成的碳信用占总量的46%，特别的最近2年可再生柴油所生成的碳信用高速增长，目前在2023年第一季度生成的碳信用中结构中，来自于可再生柴油产业的碳信用占比高达50%。而50%这一巨大的生产占比似乎远非最后的数字。
最近的HVO产能增长引人注目，仅在过去两年产能就增加了18亿加仑。了关于新的可再生柴油发电厂的大量公告已经见诸报端，仅仅根据这些信息，可再生柴油的繁荣似乎还远未结束。
2023年可再生柴油生产能力将增加14.4亿加仑，总共有六个新的可再生柴油发电厂将于2023年上线，总产能为每年8.76亿加仑，此外，还有三个工厂扩建将于2023年投入运营，每年增加5.65亿加仑的产能。其中，位于加利福尼亚州罗德奥的Philipps 66工厂和位于加利福尼亚州马丁内斯的Marathon工厂规模巨大，生产能力分别为每年6.8亿加仑和4.8亿加仑。
但是新近调整的未来法案或给激进的产能扩张带来阴影，随着未来履约目标的不断提高，可再生生物柴油的碳强度将不再能够长期生成碳信用积分，暗示产业利润将受到显著抑制，这对远期的投产企划形成扰动，甚至形成新的预期——现在是可再生柴油需求增长预期最好的时刻，暗示美豆的消费增长预期夭折。
本文重点论述修订后的LCFS远期规划，并介绍最新碳强度减少路径的趋陡化如何影响远期的替代能源需求预期。
图：基准目标和修订后的目标下多种燃料需求及结构变化对比
基线假设从2030年到2046年，合规目标保持在20%的降幅。尽管车辆行驶里程不变，但由于采用了比内燃机车能效更高的电池电动和氢燃料电池车，两种方案的运输能源需求都有所下降。
与基准方案相比，从修订方案的制度中可以识别以下趋势：
1、超低硫柴油(化石柴油或ULSD)的消耗量在提议的修订方案中下降得更快，超过了通过ACF法规所要求的过渡到零排放机动车所需要达到的减排目标水平。
2、由于在新的修订计划中增加了化石航空燃料作为产生赤字的燃料，清洁航空燃料的消费显著增加。
3、在新的碳强度规定和计算方法下，运输燃料种类池中使用的电力和氢气的碳强度将下降，例如太阳能和风能生产电力和氢气的关键燃料生物甲烷生产将受益于此，更有发展潜力。
4、可以预期修订法案框架下，碳信用的价格有望上行，这将驱动更多的碳捕获在乙醇生产等燃料生产设施中部署，以进一步降低了乙醇等燃料生产的总体碳强度。
在提议的修订方案中，基于未来更严格的履约目标，暗示会产生更高的碳赤字，2046年履约所需的总碳信用额将从基线的估计720万公吨增加到提议的修订方案中的大约4400万公吨。
提议的修正案要求更多的碳信用需要被生成，暗示未来的燃料生产将更加依赖于低碳强度的生物甲烷原料，这暗示可再生柴油、可再生汽油乙醇和沼气(用于生物甲烷、电力和氢气生产)的消费在短期内会增加，但在后期因为碳强度CI规定的严苛程度提高和目标值下调，这些燃料生产最终会产生赤字，并被更清洁的电力和氢气等燃料所取代。
未来LCFS碳信用的价格计划在拟议修正案的经济影响中起着重要作用。LCFS碳信用价格是由市场参与者根据信贷供求关系确定的。每种情况下的LCFS信贷价格都是根据在给定年份中边际最昂贵碳信用的成本来估算的。
图：2025年至2046年每种情况下的估计信贷价格
在过去的法案要求下，从2025年到2030年，LCFS Cl减少目标在基准情景中从12.5%逐渐增加到20%，而在提议的修正情景中，目标在2025年的阶跃变化后增加更快，并在2030年达到30%的减少。
在基准情景中，LCFS预计将产生比遵守现有碳强度CI目标所需多得多的碳信用额。基于这一路径下碳信用供需的显著宽松化，碳信用价格将在2030年的时间内降至零，这也让LCFS体系有所崩塌。
为了持续发挥碳信用价格的指挥棒作用，最近的修正案大幅提高了合规性目标的严格性，这将导致碳信用的生成难度陡升，并导致碳信用价格上涨，据测算每吨碳信用可能达到221美元。在修订案的路径指引，2030年后更严格的合规目标有望通过高价的碳信用以市场化的机制支持低碳燃料投资，并使其实现LCFS的基准减排目标。
什么是低碳燃料标准LCFS？
自从加州2006年的《全球变暖解决方案法》签署立法以来，加州一直在减少通过燃料排放的道路上。最近，2022年范围规划更新“为实现AB1279中的要求提供了一条成本效益高技术可行的途径”，要求在1990年的水平上减少85%的人为排放量，到2045年实现碳中和。2022年规划更新建议的成果的成功实施将通过燃料大幅减少排放，并支持纽森州长的零排放车辆行政命令的实施。
为实现交通运输行业的减排目标，国家率先采取行动，通过了轻型、中型和重型道路车辆和非道路移动源的法规。这些法规要求在未来几十年增加部署零排放车辆和越野移动源。最近，清洁卡车伙伴关系进一步推动了该州清洁卡车的部署。这些政策大大减少了运输排放。
LCFS是一项配套政策，通过鼓励生产和部署电力和氢气等更清洁的交通燃料，支持交通减排。从石油到零排放车辆的过渡将为加州带来空气质量和气候效益。重要的是，运输部门正处于转型期，传统的燃烧车队仍然需要低碳燃料，这些燃料将持续到2045年。LCFS是加州空气资源委员会CARB为减少运输部门温室气体排放而实施的关键政策之一，在运输燃料的生产和使用中，运输部门的温室气体排放量约占全州温室气体排放量的50%。
LCFS旨在减少交通运输部门的GHG排放，交通运输部门负责约50%的GHG排放(包括来自炼油和原油生产的工业部门排放)、80%的氮氧化物的排放和95%以上的柴油颗粒物质。这是加州减少交通部门排放的一整套计划的关键部分，包括限额交易计划、高级清洁汽车计划
。
LCFS为汽油、柴油和替代它们的燃料设定了年度碳强度(Cl)标准或基准，以减少超额排放。碳强度用该燃料提供的每兆焦耳能量的二氧化碳当量的克数来表示。Cl考虑了与生产、运输和消耗燃料的所有步骤相关的GHG排放，也就是燃料的整个生命周期。
LCFS是加州减少温室气体排放的关键措施之一，旨在改变了加州的燃料来源并使其多样化，以减少对石油的依赖，并改善空气质量。其他司法管辖区也加入了加州的行列，这在太平洋海岸合作组织中显而易见。加利福尼亚州、俄勒冈州、华盛顿州和不列颠哥伦比亚省之间的一项区域性协议，旨在战略性地协调政策，减少温室气体排放，推广清洁能源。
除了加利福尼亚州以外，俄勒冈州和不列颠哥伦比亚省已经制定了现有的LCFS计划，华盛顿州立法机关正在考虑一项计划随着时间的推移，这些LCFS项目将为低碳燃料建立一个完整的西海岸市场，这将产生更大的市场吸引力，增加低碳替代燃料投资者的信心，以及协同实施和执行项目。包括加拿大和巴西在内的其他地区也注意到了加州的成功，并制定了类似LCFS的交通燃料性能标准。
低碳燃料标准的历年调整：
2009年，委员会批准了LCFS法规，以在2010年的基础上，到2020年将加利福尼亚州使用的交通燃料的碳强度(Cl)降低至少10%。
2011年，委员会批准了修正案，以澄清、简化和增强法规的某些条款。2015年，理事会重新采用了LCFS来解决程序问题，该程序于2016年1月1日开始实施。
2018年，委员会批准了对该法规的修订，其中包括根据加州通过SB32颁布的2030年GHG目标，加强和平滑2030年的碳强度（CI）基准目标。
LCFS的制度设计
LCFS要求降低加州运输燃料的碳强度(CI)。该法规为燃料的平均碳强度设定了年度基准，随着时间的推移，这些基准逐渐变得更加严格，暗示燃料生产商将面临更多的碳赤字。若被监管方需要满足年度合规要求，则需要赤字被冲抵。
图：不断下调的碳强度规划和碳盈余/赤字设计（旧规框架下碳强度减少路径）
在加州低碳燃料系统的框架下，燃料混合物的Cl高于基准会产生赤字，类似地，Cl低于基准的燃料和燃料混合物则产生碳信用。当受监管的一方用碳信用足以弥补赤字时，就实现了年度合规，这暗示如果受监管方无法自足生成碳信用，则需要购买。
该计划有一个成熟的碳信用交易市场。2018年，加州碳信用的交易的总价值超过了20亿美金。自该法规生效以来，低碳燃料的使用有所增加。燃料生产商也在积极采取行动降低燃料的碳强度。
图：合规曲线和碳强度降低的百分比到目前为止交易的碳信用总量和LCFS下每月的平均碳信用价格
图：各类液体燃料的平均碳强度
，中信建投期货
这个数字提供了在加利福尼亚州消耗的燃料实际数量的性能的角度。替代燃料的CI值除以其能源经济比率（EER），以获得EER调整后的CI值，代表替代燃料每取代一兆焦耳常规燃料产生的排放量。只有当生产燃料的CI值（经调整后）小于LCFS设定的CI标准值，才能获得碳信用，否则就会形成赤字。
换句话说LCFS设定的CI标准值越高，越容易形成碳盈余，否则就是赤字。值得重视的是最近的修订法案将2025年之后的CI标准进一步下调，导致后续碳赤字或有显著增加的压力。
图：基准碳强度CI的未来减少路径
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在过去的法案要求下，从2025年到2030年，LCFS Cl减少目标在基准情景中从12.5%逐渐增加到20%，而在提议的修正情景中，目标在2025年的阶跃变化后增加更快，并在2030年达到30%的减少。在提议的修订方案中，基于未来更严格的履约目标，暗示会产生更高的碳赤字，2046年履约所需的总碳信用额将从基线的估计720万公吨增加到提议的修订方案中的大约4400万公吨。
图：新修订的碳强度合规要求下的远期降低路径（2024-2046）
在LCFS框架下，有三种获得碳信用/碳积分的方式:
1、在基于燃料途径的信用机制下，所有运输燃料都需要一个碳强度分数来参与LCFS，燃料类型决定了其碳强度计算的系数。加州交通中使用的低碳燃料供应商通过获得认证的Cl并按季度报告交易量来产生碳信用。碳信用是相对于年度Cl基准计算的，并将在信用生成后接受验证。
2、在基于项目的信用机制下，减少石油供应链中GHG排放的实践，以及使用直接空气捕获的CCS计入基于生命周期的减排量，在报告的减排量得到核实后发放入计碳信用。
3、2018年修正案为LCFS增加了新的碳信用机制，旨在支持零排放车辆基础设施的部署和激励。ZEV基础设施的碳信用产生是基于氢气站或电动汽车快速充电站的容量减去实际消耗的燃料排放。
图：LCFS框架下的参与主体
替代燃料门户(AFP)和lCEs信用银行-转让系统(LRT-CBTS)是组成LCFS数据库管理系统的两个模块。（此处未描述的是验证模块，该模块将为LCFS认证的验证机构提供参与者数据）。AFP有助于申请程序获得认证的Cl分数。第1级和第2级途径的申请人依赖于站点特定的数据，使用此门户提交他们的Cl计算器和补充信息。
所有查找表Cl值在历史上都是通过LRT-CBTS获得的。2019年开始，所有清洁燃料申请人，查找表途径将通过AFP申请。寻求任何其他查找表途径的实体，包括CARBOB、ULSD、加州平均电网电力、CNG、LPG和智能充电或智能电解，不需要在AFP中注册，直接使用LRT-CBTS。
LRT-CBTS是专为方便报告和信贷银行和转账而设计的。从2019年开始，它还将能够处理基于项目的信用和ZEV基础设施信用申请。一个实体在LCFS中可能有多个角色，例如替代液体燃料生产商可能是燃料消费的申请人，但是因为该实体也报告可碳产生信用，所以它们也是燃料报告实体。产生碳信用的加氢站所有者也必须是燃料报告实体，以报告分配的燃料量，该实体也可以减排的碳信用申请者。一旦他们的Cl被认证，所有的燃料路径中的申请人就成为“燃料路径的相关者”，暗示他们必须每年证明该燃料路径仍然有效。
备注：如果碳捕获发生在替代燃料途径的过程中，如乙醇发酵产生的一氧化碳，碳捕获和封存的申请可通过AFP(基于燃料途径的信用额度)获得批准。LRT(基于项目的入计)，比如，如果捕获与原油生产(创新原油供应)或炼油厂(炼油厂投资入计供应)相关，或通过直接空气捕获(与任何燃料无关；可以被认可为独立项目)。
豁免规定
LCFS法规不适用于在加利福尼亚州供应的总量小于4.2亿MJ/年的非生物质燃料或/和替代燃料。常规喷气燃料、航空汽油、用于军事战术车辆的赤字燃料、以及每年总吞吐量为150000汽油加仑当量或更少的加油站分配的产生信用的化石CNG或化石丙烷也不受LCFS限制。LCFS法规也不适用于2020年1月1日之前购买的州际机车、远洋船舶和校车中使用的产生赤字的化石丙烷和压缩天然气。
图：汽油和柴油燃料及其替代品的碳强度基准
碳信用和碳赤字是使用每个日历年汽油和柴油燃料的碳强度基准计算的。这些基准相当于在2019合规年，碳强度相对于2010年降低6.25%，到2030年线性增加到20%。
Cl包括生产和使用燃料的直接影响，以及主要与基于农作物的生物燃料相关的“间接”影响。有两个模型用于计算直接影响，它们是加州温室气体、管制排放和运输中的能源使用(CA-GREET)和石油生产温室气体排放估计(OPGEE)模型。为了计算间接影响，更新了全球贸易分析项目(GTAP)模型，并建立了农业生态区排放系数(AEZ-EF)模型，以补充GTAP对各种类型土地转换的温室气体排放量的估计。
示例：乙醇燃料全生命周期计算方式
这是玉米乙醇生命周期评估的一个例子。与农业相关的排放量；其中，11克来自肥料和土壤改良剂的生产，另外14克来自合成和有机添加物的土壤排放，其余来自种植、耕作和收获等活动中拖拉机的能源使用。
乙醇工厂生产过程中的排放差异很大，这取决于它们的加工燃料、效率以及副产品的加工，如干燥酒糟和可溶物(DGS)。DGS是玉米发酵后的残留物，出售后用作牲畜饲料。对于以每加仑乙醇5.31干磅的典型速率生产DGS，评估为-12g/M；该信用反映了LCFS申请中玉米和其他饲料成分的市场替代。
与用于生产生物燃料的玉米(和其他作物)相关的影响，实质上是一种被称为土地利用变化或LUC的现象。这发生在当更高的乙醇需求增加了对玉米的需求，提高了玉米的市场价格时。某个地方的某个人，对这一价格信号做出反应，将直接或通过一系列连锁反应将土地转为玉米生产，这将导致该土地的碳排放。使用GTAP和AEZ-EF模型确定土地转换和相关GHG排放量的估计数量，并将其添加到玉米乙醇的Cl中。所有基于作物的饲料库存都有LUC值。
图：基于燃料路径的碳信用生成流程
备注：该图显示了信用生成的基本过程，燃料路径的信用是根据初始路径申请中确定的Cl分数、使用燃料的车辆类型的能源经济比率或EER以及报告的燃料量计算的。信用积分是按月发放的，特定的Cl数据途径通常每年验证一次。
所有运输燃料都需要碳强度分数来参与LCFS，燃料类型决定了使用哪种过程来确定碳强度分数。查找表路径具有由CARB使用全行业平均输入或保守假设预先确定的Cl分数。查找表中的大多数燃料不需要申请，而那些需要申请的燃料有一些要求和非常简单的批准程序。
第1层级：途径申请流程针对最常见的低碳燃料，申请人使用简化的Cl计算器来确定其特定场所的燃料生产和运输排放。在第1级下，原料生产的大部分排放基于标准输入，但计算器具有一定的灵活性，以适应用户定义的过程能量输入。
第2层级：应用流程专为创新的下一代途径而设计，可能使用独特的原料或包括碳捕获和封存等先进技术。第2级燃料包括替代航空燃料，以及不符合使用查找表或第1级流程的任何其他路径。这些途径的申请人可以完全定制California GREET模型，以准确地确定他们特定的Cl。
图：生物柴油总路径统计及碳强度（CI）计算
来源：CARB
上图是LCFS提供的一级简化的生物柴油碳强度计算器提供了的界面，用于计算生物柴油作为加州交通燃料的碳强度。“原料投入”和“生物柴油生产投入”工作表，并输入所有相关的项目数据。对于1级路径，至少需要3个月的运行数据。申请人输入的内容仅限于所有黄色单元格(见下面的颜色键)。不适用于燃料路径的输入可以留空。即可逐级计算出碳强度。
近期观点及长期展望：
在2019-2022年的强有力的政策护航下，美国的可再生柴油消费强劲增长，驱动美国豆油的国内消费显著增加，进而推动了美国国内大豆压榨利润的快速走强，并达到有记录以来的同期高位附近，近4美元每蒲式耳，且在强劲的需求驱动之下，美国豆油的库存一度下降至少7年以来的最低同期水平，也一度导致了美豆油从2023年5月低点44.5美分每磅上涨至近期66美分每磅的高价，反弹幅度近50%。
数据来源：NOPA, 路孚特，中信建投期货
值得我们注意的是，随着过去1个月原油价格大幅反弹，WTI原油价格上破90美元，但美国的可再生柴油利润并没有强劲上行，反而植物油却出现了相当幅度的回调，我们理解这和LCFS碳信用价格的转弱，RINs价格下跌有显著的联系。
来源：ARGIS
本文测算的修订法案对加州燃料的碳强度新规或长期限制可再生燃料的产能扩张，该产业的产能已经从2018年的5-8亿加仑增加至2023年的近40亿加仑，且主要新增在加州(因为LCFS的碳信用政策设计)，但后续的加码的碳强度降低要求将导致可再生柴油工厂的生产行为从碳信用的盈余转向碳赤字，这将带来高额的成本，并暗示远期的可再生柴油产能的新建遭遇打击，并限制远期的美国豆油能源需求的增长。
研究员：田亚雄
期货交易咨询从业信息：Z0012209
大多数研究过于强调边际信息，从而放弃了对于总量的讨论，因此在波动面前，研究很容易变成墙头草。研究观点定力一定来自于框架，而构建研究框架的柱子来自于对周期的复盘思考，来自于不断试错，不断自我否定后的被挫败强化回忆，也来自于研究员所获得的通识教育。
