石油化工行业烯烃产业深度报告（一）：美国乙烷扬帆出海中国进口乙烷裂解制乙烯前景可期

1、行业深度研究报告请参阅最后一页的重要声明石油化工目录1.页岩气革命显著推升美国乙烷供给. 11.1 天然气-乙烷产业链上下游综述. 11.2 页岩气革命推进美国能源革新步伐. 11.3 页岩气革命驱动美国天然气产量大幅扩张. 31.4 天然气产量扩张大背景下乙烷分离量也不断增加. 52.美国乙烷供给不断增加，扬帆出海大势所趋. 62.1 美国乙烷供给稳步增长. 72.2Appalachia：美国能源重地，天然气处理及乙烷外运能力制约乙烷供给. 92.3 从Permian 到 Mont Belvieu：美国乙烷核心供应线. 132.4 美国乙烷扬帆出海大势所趋. 163.全球乙烯产能稳步增长及原

2、料轻质化趋势共振美国乙烷需求. 203.3 乙烷价格上下两端受制，长期上涨动力有限. 244.中国进口美国乙烷裂解制乙烯前景值得期待. 334.1 中国乙烯及下游聚乙烯、乙二醇等对外依存度高企. 334.2 国内原料轻质化浪潮势不可挡. 364.3 时代造就伟大企业:卫星石化将为中国进口美国乙烷裂解制乙烯的先行者. 38风险分析. 39目录1.页岩气革命显著推升美国乙烷供给. 11.1 天然气-乙烷产业链上下游综述. 11.2 页岩气革命推进美国能源革新步伐. 11.3 页岩气革命驱动美国天然气产量大幅扩张. 31.4 天然气产量扩张大背景下乙烷分离量也不断增加. 52.美国乙烷供给不断增加，

3、扬帆出海大势所趋. 62.1 美国乙烷供给稳步增长. 72.2Appalachia：美国能源重地，天然气处理及乙烷外运能力制约乙烷供给. 92.3 从Permian 到 Mont Belvieu：美国乙烷核心供应线. 132.4 美国乙烷扬帆出海大势所趋. 163.全球乙烯产能稳步增长及原料轻质化趋势共振美国乙烷需求. 203.1 世界乙烯供需稳步增长. 203.2 世界乙烯原料轻质化趋势明显. 213.3 乙烷价格上下两端受制，长期上涨动力有限. 243.4 下游乙烯产能稳步扩张以及乙烷路线占比提升共振美国乙烷需求. 263.4.1 美国：18-19 年美国乙烷供需将趋于紧张，2021 年开

4、始逐步宽松. 263.4.2 加拿大：国内供需缺口不断扩大，未来对美国乙烷进口依赖度将不断提升. 28石油化工请参阅最后一页的重要声明行业深度研究报告3.4.3 中东：乙烷供需平衡，将持续无富余乙烷出口. 293.4.4 西欧：供需缺口有所拉大，未来进口美国乙烷量将维持稳定. 304.中国进口美国乙烷裂解制乙烯前景值得期待. 334.1 中国乙烯及下游聚乙烯、乙二醇等对外依存度高企. 334.2 国内原料轻质化浪潮势不可挡. 364.3 时代造就伟大企业:卫星石化将为中国进口美国乙烷裂解制乙烯的先行者. 38风险分析. 39图表目录图表 1 天然气-乙烷产业链. 1图表 2 美国主流能源消耗量

5、历史变化（单位：千兆英热单位）. 2图表 3 世界页岩气储量分布. 2图表 4 美国页岩气开采主流工艺为水力压裂技术. 3图表 5 页岩气是美国天然气产量增长的核心驱动力. 4图表 6 美国页岩气主要增产产区. 4图表 7 美国天然气供需格局较为宽松. 5图表 8 美国已成为天然气净出口国. 5图表 9 美国 NGPL（含乙烷）产量 与干气产量同步增长. 5图表 10 美国 NGPL 各组分中乙烷产量、增速居首. 5图表 11 美国乙烷价格逐步脱离天然气热值定价. 6图表 12 从干气中分离出的 NGPL 中各组分产量占比. 6图表 13 全球主要国家或地区乙烷产量、消费量及净出口情况. 6图

6、表 14 美国乙烷供应链. 7图表 15 美国主要油气田区位分布. 8图表 16 美国乙烷产量来源地分布. 8图表 17 美国乙烷来源地占比（2016 年）. 9图表 18 俄亥俄、宾州和西弗吉尼亚天然气产量总和变化. 9图表 19 俄亥俄、宾州和西弗吉尼亚天然气消费总和变化. 9图表 20 近年 Appalachia 地区天然气处理装置能力变化. 10图表 21 近年 Appalachia 地区分馏装置能力变化.11图表 22 近年 Appalachia 地区分馏装置能力变化.11图表 23Maecellus/Utica 乙烷回注比例变化. 12图表 24Permian 盆地位于美国西南部，

7、毗邻NGL 交易中心. 13图表 25Permian 盆地当前外运管道情况. 14图表 26Permian 新建原料NGL 运出管道计划. 14图表 27 各地通向 MB 的NGL 输入管道. 15图表 28Mont Belvieu 地区现有分馏装置情况. 15图表 29Mont Belvieu 地区NGL 及乙烷分馏价差. 16图表 30Mont Belvieu 地区NGL 分馏能力扩张情况. 16图表 31 全球乙烷出口占比. 17石油化工请参阅最后一页的重要声明行业深度研究报告图表 32 美国乙烷经由两大海运出口终端供应世界. 17图表 33 美国乙烷出口稳步增长. 18图表 34 连通

8、 MB 的美国NGL 管道运输系统. 18图表 35Marcellus/Utica 分离出的乙烷直接管运至出口终端的线路情况. 19图表 36 美国两大海运港口合约情况. 19图表 37 世界乙烯产能分布（百万吨） . 20图表 38 世界乙烯新增产能及需求（百万吨）. 21图表 39 世界乙烯供需格局. 21图表 40 世界乙烯原料构成（2010 年）. 22图表 41 世界乙烯原料构成（2017 年）. 22图表 42 制备乙烯三种工艺流程图. 22图表 43 乙烷裂解最为低耗和清洁. 23图表 44 乙烷裂解制乙烯收率居首(%) . 23图表 45 全球乙烯单吨平均生产成本（2018 年

9、）. 23图表 46 美国 MB 乙烷价格走势图（美元/吨） . 24图表 47 美国三大油气带NGL 到 MB 的管道运输线路. 25图表 48 美国乙烷生产成本测算(美元/吨). 25图表 49 美国乙烷、乙烯价格及价差. 26图表 50 美国乙烯原料构成（2016 年）. 27图表 51 美国乙烯原料构成（2020 年预测）. 27图表 52 美国新增乙烷裂解制乙烯项目. 27图表 53 美国新建乙烷裂解装置集聚于墨西哥湾区. 28图表 54 2018-2019 年美国乙烷供需将趋于紧张. 28图表 55 加拿大乙烷裂解制乙烯项目. 29图表 56 加拿大对美国乙烷进口量保持稳定、进口占

10、比不断提升. 29图表 57 中东乙烷基本自给自足. 30图表 58 中东乙烯原料构成（2017 年）. 30图表 59 西欧乙烷产自英国和挪威之间的北海地区. 30图表 60 西欧乙烷产量变化情况 . 30图表 61 西欧新增乙烷裂解制乙烯项目. 31图表 62 西欧乙烯原料来源（2017 年）. 31图表 63 西欧乙烷需求主要由英国驱动. 31图表 64 西欧曾为世界主要的乙烷出口国之一. 32图表 65 西欧各国进口美国乙烷情况. 32图表 66 西欧乙烷供需情况. 32图表 67 西欧乙烷进出口情况. 32图表 68 全球乙烯供需关系. 33图表 69 国内乙烯供需形势（2000-2

11、017 年） . 34图表 70 中国乙烯供需增速. 34图表 71 全球乙烯下游市场格局（2010 年）. 34图表 72 全球乙烯下游市场格局（2017 年）. 34石油化工请参阅最后一页的重要声明行业深度研究报告图表 73 全球聚乙烯供需情况. 35图表 74 中国乙烯主要下游产品供需形势（2017 年）. 35图表 75 国内聚乙烯供需及进口情况. 36图表 76 国内拟建乙烷裂解项目清单（不完全）. 37图表 77 不同路线烯烃完全成本比较. 37图表 78 乙烷裂解制乙烯项目盈利模型. 38图表 79 乙烯单吨净利敏感性分析（元/吨） . 38图表 80 卫星石化 C2、C3 产业

12、链项目图示. 39行业深度研究报告石油化工1.页岩气革命显著推升美国乙烷供给1.1 天然气-乙烷产业链上下游综述天然气通常和石油并存于地下多孔隙岩层中，其来源主要有页岩气、气井气、油井气和煤层气。天然气的 主要成分是甲烷（CH4），甲烷是最短和最轻的烃分子，同时也含有较重的组分乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8） 和丁烷（C4H10）等。从天然气到乙烷主要过程：（1）从油气田开采出的原油和天然气，经过分离器，分为湿气、原油/油田凝析油和水。（2）湿气经过天然气处理厂一部分分离出干气和 NGPL，一部分工厂凝析油与原油/油田凝析油一同经 过精炼冷凝分离塔生成液化炼油烯烃 LRG（乙烷、丙烷、正丁烷

13、、异丁烷、天然汽油和烯烃）。（3）NGPL 和LRG 统称为碳氢气体液 HGL，HGL 进一步处理分为天然气凝析液 NGL（乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷和天然 汽油等）和炼油烯烃（乙烯、丙烯、丁烯等）。（4）NGL 混合组分通过管道运输至 NGL 分馏装置，分别经过脱 乙烷塔、脱丙烷塔、脱正丁烷塔和脱异丁烷塔分离成相对纯组分的乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷和戊烷等组分。 最终进一步进行硫醇脱除等处理后，通过管道或卡车运往储罐、加工工厂或港口。图表 1 天然气-乙烷产业链资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部1.2 页岩气革命推进美国能源革新步伐请参阅最后一页的重要声明1石油化工行业深度研究报告美国

14、历史上发生过两次重大的能源替代：1945 年左右，石油的消费量第一次超过煤炭的消费量，从此成为 了整个美国的主流能源。2010 年后，天然气消费量超过煤炭，成为美国仅次于石油之后的第二大能源，长期来 看亦有赶超石油的趋势。天然气将成为美国未来 20 年，增速最快、总量最大的能源，并且美国天然气的开采量增速将明显高于消耗量增速。EIA 预计美国 2040 年天然气开采量大概是 4 万兆英热单位，天然气消耗量则为 3.3万兆英热单位。图表 2 美国主流能源消耗量历史变化（单位：千兆英热单位）资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部资料来源:世界能源署，中信建投证券研究发展部美国页岩气开采技术自上世

15、纪八九十年代以来发展成熟，技术壁垒高且经济性稳步提升：目前美国页岩气 的钻井使用的是水力压裂法（hydraulicfracturing），水力压裂法是指将掺有砂石和化学物质的高压水注入平行井 以冲破岩层，以释放出其中蕴含的气（油）资源。水力压裂是改善储层裂缝系统，增加渗流通道的最有效方法，美国页岩气储量丰富：页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气。根据世 界能源署在 2016 年出版的World Energy Resources:Unconventional gas,a global phenomenon中的数据， 中国、阿根廷、阿尔及利亚的页岩气储量均超过 20 万亿立

16、方米位居世界前列，美国拥有 17.6 万亿立方米 的页岩气储量，为世界第四大页岩气储量国。美国是目前世界上唯一有能力商业化大规模开采页岩气的国 家。图表 3 世界页岩气储量分布页岩气储量（万亿立方米）35 302520151050请参阅最后一页的重要声明2石油化工行业深度研究报告且水力压裂对储层伤害小，增产效果明显。20 世纪 80、90 年代，米切尔能源公司在巴耐特页岩开发了水力压 裂技术；2000 年前后，美国开始大规模生产页岩气，此时在德克萨斯中北部的巴耐特（Barnnet）页岩生产的页 岩气已经具备经济性。2005 年，巴耐特页岩的天然气产量已经达到 5000 亿立方英尺。此后，水力压

17、裂技术生 产的页岩气，在美国遍地开花，包括阿肯色北部的费耶特维尔页岩、德克萨斯东部和路易斯安那北部的海恩斯 维尔、俄克拉荷马的伍德福德、德克萨斯南部的伊格福特、阿巴拉契亚北部的马塞勒斯和尤蒂卡页岩等。随着 开采技术改善，页岩气开采成本不断降低、经济性提升：美国页岩气钻井的平均建设成本从 2012 年的 800 万美金左右降为当前的 550 万美金左右，经济性提升明显。图表 4 美国页岩气开采主流工艺为水力压裂技术资料来源:Google，中信建投证券研究发展部1.3 页岩气革命驱动美国天然气产量大幅扩张美国本轮天然气产量扩张始于页岩气革命：美国天然气主要来源于气井气、油井气、煤层气和页岩气，页

18、岩气革命后美国页岩气产量迅速扩张，截止 2017 年 12 月已经占到天然气总产量的 58.3%。Marcellus、Utica、Permian、Eagle Ford 是美国页岩气主要增量产区，2017 年页岩气产量合计占比高达 70%。请参阅最后一页的重要声明3行业深度研究报告石油化工资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部注释：体积换算按 1 立方米=35.315 立方英尺，下同页岩气驱动天然气产量稳步增长，美国已成为天然气净出口国：自页岩气产量大幅增长后，美国天然气供 给大幅增长，供需格局转为相对宽松，在此情况下美国天然气进口量整体呈现下滑趋势，而出口量则保持上行 势头，并在 2017

19、年反超出口量。图表 5 页岩气是美国天然气产量增长的核心驱动力气井气(亿立方米/月)油井气(亿立方米/月)页岩气(亿立方米/月)900 800 700 600 500 400 300 200 100 0Jan-2008 Jan-2009 Jan-2010 Jan-2011 Jan-2012 Jan-2013 Jan-2014 Jan-2015 Jan-2016 Jan-2017资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部注释：体积换算按 1 立方米=35.315 立方英尺图表 6 美国页岩气主要增产产区煤井气(亿立方米/月)1800 16001400120010008006004002000200

20、8/1/12008/5/12008/9/12009/1/12009/5/12009/9/12010/1/12010/5/12010/9/12011/1/12011/5/12011/9/12012/1/12012/5/12012/9/12013/1/12013/5/12013/9/12014/1/12014/5/12014/9/12015/1/12015/5/12015/9/12016/1/12016/5/12016/9/12017/1/12017/5/12017/9/12018/1/12018/5/12018/9/1Utica（百万立方米/天）Marcellus（百万立方米/天）Permian

21、(百万立方米/天）Eagle Ford （百万立方米/天） 其他（百万立方米/天）请参阅最后一页的重要声明4行业深度研究报告石油化工1.4 天然气产量扩张大背景下乙烷分离量也不断增加天然气供给端大幅扩张背景下乙烷产量也稳步增长，主要逻辑有二：一是基于管道运输热值限制，部分乙 烷需从天然气干气中分离，因此乙烷产量和天然气（干气）产量同步增长；二是随着美国乙烷国内需求提升以 及出口增长，乙烷/天然气价差扩大，天然气生产商分离乙烷倾向强化。其一，天然气管道运输的热值限制下，部分乙烷需和其他 NGPLs 组分从天然气中分离，因此乙烷产 量和管道运至终端的天然气干气同向增长：从油气田得到天然气湿气通过天

22、然气处理装置得到天然气干气 以及NGPLs,NGPL 是乙烷、丙烷、异丁烷和正丁烷还有天然汽油等的混合物，基于管道气的运输热值限制， 需分离出热值较高的组分，而烷烃的热值水平与分子量正相关，所以丙烷、丁烷等重烷烃需被分离，NGPLs 中只有乙烷能够被相对多的留在天然气干气中，管道运营商允许天然气处理商自由裁决将乙烷留在天然气 干气中的量。如果乙烷相对于天然气的价格偏低，天然气生产商更偏向于将乙烷留在天然气中作为燃料， 这个过程叫做乙烷回注。但即使乙烷可以选择回注，由于乙烷热值较高，一部分乙烷还是需要在天然气干 气中分离出来，因此一定程度上天然气干气的供给量增长的同时，乙烷分离量也同步增长。美国

23、天然气产量（亿立方米/年）天然气油（百万桶/天） 丁烷（百万桶/天）图表 9 美国 NGPL（含乙烷）产量 与干气产量同步增长图表 10 美国 NGPL 各组分中乙烷产量、增速居首NGPL（千万亿英热单位)天然气干气（千万亿英热单位)35 3025201510502010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017丙烷（百万桶/天）乙烷（百万桶/天）4.003.503.002.502.001.501.000.500.002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017图表 7 美国天然气供需格局较为宽松图表 8 美国已成为天然气净出口国美

24、国天然气消费量（亿立方米/年）10000 9000800070006000500040003000200010000美国天然气进口量（亿立方米/年）美国天然气出口量（亿立方米/年）1400 1200 1000 800 600 400 200 0资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部请参阅最后一页的重要声明5行业深度研究报告石油化工资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部其二，乙烷逐渐脱离天然气热值定价，价格自 2015 年底部反弹，天然气处理商更倾向于将乙烷分离 而非回注到天然气中：当乙烷价格高时，生产商倾向于分

25、离出乙烷单独销售，而当乙烷价格低时，由于乙 烷分离装置的投入成本较高，回注至天然气中出售是更经济的选择，因此天然气价格起到乙烷价格下限的 作用。2011 年年末乙烷价格开始下降，2013-2015 年乙烷供过于求，乙烷的价格一度低于天然气的价格。 因此，2013-2015 年，美国的乙烷占NGPL 的比重下降，表明天然气生产商更偏向于将乙烷回注。2016 年 美国受益于乙烷出口拉动、乙烷需求上升，乙烷供需格局改善，乙烷更多的是用于制备乙烯的原料，乙烷 逐渐脱离天然气热值定价，化工属性确立，价格开始底部回升，乙烷与天然气的价差逐渐拉开，分离乙烷 更为有利可图，乙烷占 NGPL 的比重上升，意味着

26、乙烷更多地和其他 NGPL 组分一起被分离出来。NGPL 产量在 2015-2017 年间增加了 40 万桶/天，有 17.5 万桶/天增量来自于乙烷产量增长（增量占比 44%）。图表 11 美国乙烷价格逐步脱离天然气热值定价图表 12 从干气中分离出的 NGPL 中各组分产量占比资料来源:EIA，Bloomberg，中信建投证券研究发展部 注释：单位为美元/百万英热单位资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部2.美国乙烷供给不断增加，扬帆出海大势所趋美国为全球唯一乙烷净出口国：受益于页岩气革命后美国油气资源供给大幅提升，美国乙烷供给也趋 于过剩，为全球其他国家进口乙烷制乙烯成为可能。根据 I

27、HS 的数据预测，2016 年美国乙烷出口量达到345 万吨，2021 年美国乙烷出口量将达到 732 万吨，全球占比 100%。图表 13 全球主要国家或地区乙烷产量、消费量及净出口情况2016 年（单位：万吨）2021 年（单位：万吨）2016-2021 年均增长率地区产量消费净出口产量消费净出口产量消费美国252121763454338360673211.65%10.60%加拿大433618-185387655-268-2.20%1.10%中东2380238002882288203.90%3.90%其他地区12691429-16014901955-4653.30%6.50%合计66036

28、603909890986.60%6.60%资料来源：IHS，中信建投证券研究发展部20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 02000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018Henry Hub gasWTI crude oil MB purity ethane45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017乙烷丙烷丁烷天然汽油请参阅最后一页的重要声明6行业深度研究报告石油化工注释：美国基本无乙烷进

29、口，因此出口量等于净出口量2.1 美国乙烷供给稳步增长美国乙烷供应链简单可以分为两大环节：一是天然气分离乙烷：正如前文天然气-乙烷产业链所述，即从油气产地通过天然气处理装置得到NGPL（原料NGL），通过管道运往南部的 Mont Belvieu 地区对原料NGL 进行分馏提纯，得到乙烷。二是在得到高纯乙烷后进行储运和出口,第二环节相对较为复杂且环环相扣：（1）是管道：从 MB 乙 烷地下盐穴需建立管道与出口设施相连。建设管道的投资较大，一般为美国公司投资建设及运营，采购方 需支付相应的管道使用费。（2）是出口设施：出口设施包含乙烷液化装置、乙烷深冷储罐、乙烷专用码头。乙烷通过专用管道进入出口设

30、施，首先液化，然后进入深冷储罐进行存储，乙烷船靠泊后进行装船运输至 海外。（3）是专用乙烷船，乙烷以液态形式进行海上运输，对于海运条件有较高的要求，由于分子量小沸 点低（-88），乙烷必须在-90的温度下完全冷藏或者经高压压缩并严格控制温度，这使得乙烷的运输船 比一般的液态运输船有更为严格的控温和承压要求。现有市场上的大型乙烷船主要是印度Reliance 的87000 方的乙烷船。（4）是进口设施，从中国来看，进口设施包含乙烷专用码头（5 万吨级码头，水深必须在 12 米以上），以及乙烷储罐，与乙烷裂解装置相连。图表 14 美国乙烷供应链资料来源:中化国际赵军，中信建投证券研究发展部美国乙烷产

31、量稳步增长：根据 IHS 数据，2016 年美国乙烷总产量达到 2521 万吨，预计到 2021 能美 国乙烷产量有望达到 4338 万吨，2016-2021 年复合增速将达到 11.5%。美国乙烷大部分来自于页岩气和致 密油，少部分来自于炼厂烯烃（LRG），随着美国页岩气产量不断增长、未来来自于油气的乙烷占比将进 一步提升：2016 年来自于页岩气和致密油的乙烷总量为 1541 万吨，占比 61%；2021 年为 3104 万吨，占 比增至 72%。如果仅考虑来自于页岩气和致密油的乙烷产量，Eagle Ford、Permian、Marcellus 和 Utica 为美国前 四大乙烷来源地：2

32、016 年来自于四地乙烷产量全美占比高达 78%。其中 Marcellus 和 Utica 位于东北部的Appalachian 盆地；Permian 盆地则与Eagle Ford 相邻，均位于美国西南部。请参阅最后一页的重要声明7行业深度研究报告石油化工图表 15 美国主要油气田区位分布资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部图表 16 美国乙烷产量来源地分布资料来源:IHS，中信建投证券研究发展部注释：仅考虑来自页岩气和致密油的乙烷来源,未考虑来自炼厂 LRG 的乙烷；单位：万吨PermianEagle FordMarcellusUtica其他3500 3000250020001500100

33、05000请参阅最后一页的重要声明8行业深度研究报告石油化工图表 17 美国乙烷来源地占比（2016 年）2.2Appalachia：美国能源重地，天然气处理及乙烷外运能力制约乙烷供给美国近年来天然气产量大增主要是来自于 Appalachia（阿巴拉契亚）的 Marcellus 和 Utica 油气带，受益 于此，处于油气带中的俄亥俄、宾夕法尼亚以及西弗吉尼亚三州天然气供给能力大增：三州的天然气产量从 2008年的 14 亿立方英尺/天（0.40 亿立方米/天）上升至 2017 年的 240 亿立方英尺/天（6.80 亿立方米/天），全美天然 气产量占比从 2008 年的 2%提升至 2017

34、 年的 27%。供给端扩张导致该区天然气供需格局趋于宽松：2011 年以前，三州的天然气供需偏紧，需从墨西哥湾区输 入天然气以弥补缺口。随着近年天然气供给量大增，三州的天然气供需格局趋于宽松，富余的天然气利用原有 的输入管道以及新建输出管道，直达下游市场以及出口终端。图表 18 俄亥俄、宾州和西弗吉尼亚天然气产量总和变化图表 19 俄亥俄、宾州和西弗吉尼亚天然气消费总和变化资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部 注释：单位为百万立方英尺/天资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部 注释：单位为百万立方英尺/天Appalachia 地区天然气处理装置能力已显著扩张，但目前仍然处于吃紧状态：天然

35、气处理装置是将油PermianEagle FordMarcellus22%31%19%24%资料来源:IHS，中信建投证券研究发展部注释：仅考虑来自页岩气和致密油的乙烷Utica其他请参阅最后一页的重要声明9石油化工行业深度研究报告气田开采得到的天然气湿气中分离出水分、二氧化碳和硫等杂质，从而得到市场化销售的天然气（Marketed Natural Gas,包括天然气干气和 NGPL 组分，NGPL 进一步分馏可得到乙烷）。当地天然气供给大幅扩张带 动了当地天然气处理能力大幅扩张，EIA 估计 Appalachia 附近的肯塔基、俄亥俄、宾夕法尼亚和西弗吉尼 亚州的四州天然气处理能力已经从 2

36、010 年的 11 亿立方英尺/天（即 0.31 亿立方米/天）扩张至 2016 年的100 亿立方英尺/天（2.83 亿立方米/天），预计 2017-2019 年新增处理能力 25 亿立方英尺/天，总处理能力将达到 125 亿立方英尺/天（即 3.54 亿立方米/天），而 2017 年 Appalachia 地区的天然气产量已经达到 240 亿立方英尺/天（6.80 亿立方米/天），考虑到未来天然气产量持续增长趋势，Appalachia 地区的天然气处理 能力将延续吃紧状态，天然气处理能力将成为当地制约当地市场化销售天然气（包括NGPL 和天然气干气） 产量的关键因素，从而也成为决定NGPL

37、 进一步分馏产出乙烷的核心因素。图表 20 近年 Appalachia 地区天然气处理装置能力变化资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部不同于其他油气产区，Appalachia 地区选择在当地直接分馏 NGPL 得到纯品乙烷和其他纯品（包括 丙烷、丁烷、天然汽油等）：美国的天然气处理商在通过天然气处理装置分离出天然气干气，由于前文所 述管道运输热值限制，部分未被回注的乙烷也会和丙烷、丁烷等组分一起混合在 NGPL 中从天然气干气中 分离出来，经过对NGPL 进一步分馏，得到可市场化销售的乙烷纯品。一般而言，分馏装置靠近下游市场 或者品集散中心，例如美国的 Mont Belvieu 地区，是美

38、国最重要的化工产品交易和集散基地，也是下游乙 烷裂解制乙烯装置的重点投放区域，因此美国各地的天然气生产商在对天然气湿气处理得到 NGPL 后（即 原料NGL）会选择通过管道运输的方式运至 MB 或者其他区域市场中心。Appalachia 地区却有所不同，天 然气处理商选择进行二次工序，即当地直接分馏NPGL 得到高纯度的单品乙烷和其他的NGPL 产品（丙烷、 丁烷和天然汽油等），直接运至当地的乙烷裂解制乙烯工厂以及出口终端。在天然气处理能力显著提升的同时当地的 NGPL 分馏能力也同步大幅提升：根据 EIA 的估计，Appalachia 地区的 NGL 分馏能力已经从 2010 年的 4.1

39、万桶/天增长到 2016 年的 85 万桶/天左右，预计到2019 年增至 110 万桶/天；乙烷分馏量从 2010 年的 0 增长至 2016 年的超过 20 万桶/天（约 410 万吨/年），预计到 2019 年增长 35 万桶/天（约 718 万吨/年）。请参阅最后一页的重要声明10行业深度研究报告石油化工图表 21 近年 Appalachia 地区分馏装置能力变化资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部当地分馏 NGPL 或满足临近下游装置需求，或通过管道直接出口加拿大，或管输至出口终端进而贸 易至全球市场：Marcellus 和 Utica 产出的天然气富含流体（乙烷混合其中），加上

40、原料便利获取，靠近东 北部出口终端 Marcus Hook，对下游乙烷裂解工厂来说布局本地是绝佳选择。因此一部分产出的 NGL 产品 比如乙烷直接供应下游工厂：目前该地唯一的乙烷裂解装置位于肯塔基州的 Calvert 市，乙烷需求量为 2 万桶/天。另外目前当地预告有三套乙烷裂解制乙烯装置建设计划，预计建设地分别在宾夕法尼亚、俄亥俄 和西弗吉尼亚三州。位于宾州 Monaca 地区的一套装置（TheShellChemicals 公司投放）正在建设之中，预 计 2020 年之后建成投产，乙烷需求量为 9 万-10 万桶/天。剩余HGL（主要是NGL，也包含少量炼厂烯烃乙烯、丙烯、丁烯及异丁烯等）或

41、管输至储存设施、或管输加拿大、或运至两大出口终端以供出口。图表 22 近年 Appalachia 地区分馏装置能力变化资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部请参阅最后一页的重要声明11石油化工行业深度研究报告Appalachia 地区的 Marcellus 页岩气产量全美第一，然而产出的乙烷却远不及其供给潜力：根据 EIA 和IHS 数据，2016 年Marcellus 的页岩气产量平均为161 亿立方英尺/天（4.56 亿立方米/天），全美占比 39%， 而 2016 年来自于Marcellus 页岩气和致密油的乙烷产量仅有 288 万吨/年，全美占比仅有 19%，乙烷实际分 离量远低于其

42、供给上限。关键限制性因素之一在于 Appalachia 地区天然气处理装置能力相对其产量来说缺口非常巨大：EIA 预计 2018-2019 年天然气处理能力为 125 亿立方英尺/天（3.54 亿立方米/天），2017 年的天然气产量却已经 达到 240 亿英尺/天（6.80 亿立方米/天）且未来仍不断增长，即使以 2017 年天然气的量、按现有的乙烷分 离比例，该区乙烷供给潜在能力至少是目前产能的两倍左右。处理装置能力不足制约本区天然气湿气进一 步分离出NGPL 以及下游乙烷单品，从而制约本地乃至全美乙烷供应。限制性因素之二在于 Appalachia 地区通向南部湾区乙烷集散中心（Gulf

43、Coast）的运输管道建设成本 高，而东北部港口出口能力较小，因此该区有较大比例富余乙烷被回注到天然气中：根据 RBN Energy 数 据，2014 年以前，Maecellus/Utica 乙烷无外运设施，因此基本 100%回注入天然气中；2014 年通往加拿大 的 Mariner West（ETP 公司拥有,运力 5 万桶/天）的乙烷运输管道投入使用及通往南部 MB 地区的 ATEX 乙 烷运输线路（Enterprise 拥有，运力 13 万桶/天）开通，Maecellus/Utica 富余乙烷得以外运，Maecellus/Utica 乙烷回注比例在 2014 年降至 75%左右；2016

44、 年开始通向东北部的出口终端 Marcus Hook 的管道可以将Maecellus/Utica 乙烷贸易至全球市场，加之 ATEX 线路管输量不断增长，乙烷回注比例降至 55%左右；2018 年通往 Sarnia 的管道（Kinder Morgans and Riverstone Investment Group 拥有，运力为 5 万桶/天）投入使用， 乙烷回注比例进一步降至 47%左右。当前 Maecellus/Utica 乙烷主要输出管线 ATEX 管道运力已基本接近满 负荷，同时短期无大规模外运管线投入使用，由于外运管线不足导致 Maecellus/Utica 地区仍将持续有较大 比例

45、乙烷被回注至天然气中。未来随着该区乙烷潜在产量不断扩张，同时无新增外运管线建设，回注比例 将有所反弹，实际分离量将持续低于乙烷潜在产量。图表 23Maecellus/Utica 乙烷回注比例变化ATEX输出占比回注占比其他（Mariner West等)100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2013201420152016201720182019E2020E2021E资料来源: RBN Energy，中信建投证券研究发展部在可预见的条件下，2019 年来自于 Marcellus 和 Utica 的乙烷对外供应相对宽松，2020 年将会逐步紧 张：当地 2019 年乙烷

46、供应能力预计为 35 万桶/天（约 718 万吨/年）、需求 2 万桶/天（约 41 万吨/年），2019 年 Appalachian 地区乙烷富余 677 万吨左右；2020 年需求为 12 万桶/天（约 246 万吨/年）且后续会逐步有 另外两套装置投产，供给将渐趋紧张。请参阅最后一页的重要声明12石油化工行业深度研究报告2.3 从 Permian 到Mont Belvieu：美国乙烷核心供应线Permian（二叠纪盆地）是位于德克萨斯西部和新墨西哥州东南部的大型沉积盆地，大约宽 250 英里， 长 300 英里。上世纪 70 年代，Permian 曾是北美大型传统油田，后逐渐衰落。200

47、5 年后，页岩油气革命和 水平压裂技术的出现，使得二叠纪盆地重获新生，大量经济可采井位出现，二叠纪的产量也快速回升到 150 万桶/天。水平井和水力压裂技术率先应用于页岩气革命，技术逐渐成熟，后被应用于开发页岩油。水平井 和水力压裂技术经过数代进化，在长度、钻井效率上有了飞速的进步。目前，北美近一半的水平井钻机活 跃在二叠纪盆地。该地区基础设施完善，德州中小油服公司发达，美国资本市场发达等也给 Permian 的崛起提供了条件。 同时Permian 距离库欣油库和南部Gulf Coast 炼厂区近，是其相对于其他产区，特别是远在西北部的 Bakken油气带的一大优势。和美国大多数油气田一样，天

48、然气生产商在 Permian 地区通过天然气处理装置得到原 料 NGL（未提纯的 NGL 混合物，包括 NGPL 和 LRG）后，通过管道将原料 NGL 运至南部的 Mont Belvieu 地区进行分馏提纯得到高纯乙烷，然后储运至临近下游乙烯工厂或者从 MB 管运至南部港口，进而供应全 球市场。图表 24Permian 盆地位于美国西南部，毗邻 NGL 交易中心二叠纪盆地管道系统连接 permian 和 Eagle-Ford 产区，两者为美国最大的乙烷供给来源：根据 IHS的数据，2016 年来自于Permian 页岩气和致密油中的乙烷产量达到 473 万吨，产量全美第一，全美占比 31%；

49、2016 年来自于Eagle Ford 页岩气和致密油的乙烷产量达到 373 万吨，仅次于 Permian,全美占比 24%。2018 年Permian 和 EagleFord 的 NGL 产量合计增至 150 万桶/天。尽管目前从二叠纪和 Eagle Ford 到 MB 的未加 工 NGL 的管道运力分别为 170 万桶/天（8 条线，其中 2 条和 EagleFord 共用）和 45 万桶/天，共 216 万桶/天，运力大于 NGL 产量，但是部分运力被来自 PADDIV(Rockies)和PADDII(Bakken,Mid-Continent)的明显 增长的流量占据，从而限制了Permi

50、an 和 Eagle Ford 的运力。340km资料来源:EIA，中信建投证券研究发展部请参阅最后一页的重要声明13行业深度研究报告石油化工图表 25Permian 盆地当前外运管道情况资料来源: Bloomberg，中信建投证券研究发展部2020 年 Permian 地区的原料 NGL 外运能力将翻倍增长：2020 年末 Permian 盆地原料 NGL 运至 MB 的管输能力将达到 278 万桶/天，运往 Corpus Christi( MB 外另一个分离中心，目前分馏能力为 26 万桶/天) 的能力将达到 77 万桶/天，二叠纪总运力达到 355 万桶/天，相比当前的 170 万桶/天

51、翻倍增长。图表 26Permian 新建原料 NGL 运出管道计划管道名所属公司起点终点计划启用时间运力（万桶/天）Grand PrixTargaBlackstone StonepeakPermianMB,德州2019 年 Q245Shin OakEnterpriseTexStarHobbs, 德州MB,德州2019 年 Q255EPICCastletonPermianCorpus Christi,德州2019 年下半年44West Texas LPG ExtensionOneokPermianMB,德州2020 年 Q18CompaneroPermico EnergiaPermianCorp

52、us Christi,德州2020 年 Q433合计185资料来源：Bloomberg，中信建投证券研究发展部Mont Belvieu（简称“MB”）是全球 NGL 中心，乙烷世界工厂：位于南部德克萨斯州的 MB 是美国NGL 的生产分馏和集散中心，伴随着美国上游天然气产能扩张、全球 NGL 需求增长，新增蒸汽裂解装置 扩张以及出口能力提升，重要性愈增。目前 MB 地区的NGL 分馏能力为 240 万桶/天，约占全美分馏能力 的 40%，其中，Enterprise 是 MB 地区最大的分馏商，分馏能力为 75.5 万桶/天。MB 地区分馏装置能力明显紧张：全美共有 15 条 NGL（原料 NG

53、L）管道通往 MB,来自 Permian、EagleFord,北德克萨斯、路易斯安那以及堪萨斯州的Conway(另一个化工品交易中心)共计 350 万桶/天，而MB 目前的分馏能力（将未加工的NGL 分离除乙烷、丙烷和 LPG 产品）只有 240 万桶/天，缺口为 110 万 桶/天。请参阅最后一页的重要声明14行业深度研究报告石油化工图表 27 各地通向 MB 的 NGL 输入管道图资料来源: Bloomberg，中信建投证券研究发展部注释：加粗数字代表最终输入 MB 的 NGL 的量表 28Mont Belvieu 地区现有分馏装置情况分馏装置所属公司地点分馏能力（万桶/天）EPD MB1

54、-9EnterpriseMB75.5Cedar Bayou FractionatorsTarga (88),Phillips66MB49.3Gulf Coast FractionatorsEnlink, Phillips66MB12.5ET MBEnergy TransferMB64OKE MB 1,2,3OneokMB31Sweeny Fractionator OnePhillips66Old Ocean10总计242.3资料来源：Bloomberg，中信建投证券研究发展部随着 NGL 及乙烷分馏价差扩大，未来 MB 地区分馏装置将有所扩张，但由于上游原料 NGL 的管道 输入能力也同步扩张

55、且增量更大，因此 MB 地区的分馏能力将持续偏紧：MB 地区的分馏价差（从原料NGL 中分离乙烷、丙烷、丁烷和天然气油的收益）从 2016 年来持续上涨，极大刺激了 MB 地区分馏设施 的不断扩张：根据已披露的建设计划，2020Q4 前 MB 地区的分馏能力预计新增 79.5 万桶/天，累计达到 322.1万桶/天。目前的分馏能力为 240 万桶/天，未加工的 NGL 输入量为 350 万桶/天（其中二叠纪盆地 170 万桶/天），缺口为 110 万桶/天；2020 年分馏能力达到 322 万桶/天，输入能力为 458 万桶/天（保守值，仅考虑二叠纪盆地的新增管道带来的增量 108 万桶/天）

56、，缺口扩大为 136 万桶/天，由此可以看出，虽然二叠纪盆 地的管道运力未来有望大幅改善，但 MB 地区的分馏装置能力是制约其 NGL 分馏得到乙烷的核心因素。请参阅最后一页的重要声明15行业深度研究报告石油化工图表 29Mont Belvieu 地区 NGL 及乙烷分馏价差资料来源:Bloomberg，中信建投证券研究发展部注释：NGL 分馏价差衡量的是分馏提纯 NGL 各组分的收益，乙烷在 NGL 分馏量中占比 37%，丙烷占比 32%，天然汽油占比 14%，正丁烷 占比 11%，异丁烷占比 6%。图表 30Mont Belvieu 地区 NGL 分馏能力扩张情况2.4 美国乙烷扬帆出海大

57、势所趋美国为当前世界唯一乙烷净出口国，乙烷出口量有望翻倍增长：受益于页岩气革命后美国油气资源供-150Jan-12Apr-12 Jul-12 Oct-12 Jan-13Apr-13 Jul-13 Oct-13 Jan-14 Apr-14 Jul-14 Oct-14 Jan-15 Apr-15 Jul-15 Oct-15 Jan-16 Apr-16 Jul-16 Oct-16 Jan-17 Apr-17 Jul-17 Oct-17 Jan-18 Apr-18 Jul-18 Oct-18MB NGL分馏价差(美元/桶，左轴）MB乙烷分馏价差(美元/吨，右轴）40 30035 25030 20025

58、 15010020 5015 010 -505 -1000现有能力EPD-Frac IXETP-Frac VTRGP Train6ETP Frac VIOKE MB-4EPD-Frac XPSXP-Sweeney IIPSXP-Sweeney III350 3002502001501005001Q182Q183Q184Q181Q192Q193Q194Q191Q202Q203Q204Q20资料来源:Bloomberg，中信建投证券研究发展部注释：单位为万桶/天请参阅最后一页的重要声明16石油化工资料来源:PETROCHEMICAL，中信建投证券研究发展部行业深度研究报告给大幅提升，美国乙烷供给也

59、趋于过剩，为全球其他国家进口乙烷制乙烯成为可能。2016 年美国乙烷出口 量占全球乙烷出口比例高达 98%，目前美国为全球唯一乙烷净出口国。2016 年美国乙烷出口量达到 303 万吨，预计 2021 年将增至 732 万吨左右。图表 31 全球乙烷出口占比美国西北欧100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016资料来源:IHS，中信建投证券研究发展部从美国乙烷出口国家来看，美国乙烷出口地不断分散化：2016 年以前加拿大为美国乙烷唯一进口国, 从 2013

60、 年 12 月开始，加拿大东部 Ontario 省开始接收MarinerWest 管道从美国Marcellus 产区运来的乙烷， 该管道具有 5 万桶/日乙烷运力，而拥有 6 万桶/日运力的 Vantage 管道则从 2014 年 5 月起，将美国 Bakken 产区的乙烷输送到加拿大西部的 Alberta 省。2016 年之后美国两大出口终端相继投入运营，美国乙烷得以 通过海运至西欧和亚洲：第一个乙烷出口港口位于MarcusHook,宾夕法尼亚州，当前出口能力为 7 万桶/天（约 140 万吨/年），2016 年 3 月开始投入使用。第二个港口位于 MorgansPoint,德克萨斯州，出口