电动汽车增长对美国玉米市场的影响

注:本文由伊利诺伊大学农业与消费经济学院博士生Shahadat Hossain和Joe Janzen教授编辑。这是Janzen教授的ACE 527高级农产品价格分析课程的学生在2022年秋季撰写的几篇文章之一。

编者注:根据最近路透据报道，汽车行业正在投入超过1万亿美元，以实现从内燃机到由软件引导的电动汽车的革命性转变。从底特律到上海，汽车制造商和政府政策制定者都接受了电动汽车提供更清洁、更安全交通的承诺。欧洲国家和加州已将2035年定为停止销售新型燃油乘用车的最后期限。

的采用纯电动和混合动力电动汽车这是减少汽油消费和温室气体排放的更大努力的一部分。

轻型汽车大部分使用汽油驱动的内燃机，占美国交通能源消耗的一半以上，并排放大量温室气体。

的美国能源情报署随着消费者不再青睐内燃机汽车，纯电动汽车和混合动力汽车在新车销售中的份额将从2021年的8%增长到2050年的21%。

新汽车技术的采用有可能减少汽油的使用。

在其2022年年度能源展望中，EIA预计汽油使用将持续到2050年。图1显示了EIA对美国汽油使用量相对于2021年水平的预测。

在Covid-19大流行期间运输需求减少导致的低水平反弹后，美国汽油使用量预计将在2023年至2037年间下降4.5%。

到2037年，汽油使用量将低于2021年的水平，尽管人口增长增加了对交通的需求。只有在2037年之后，由于人口增长抵消了人均汽油使用量的下降，美国汽油使用量才会增长。

未来美国汽油使用的一部分将以乙醇的形式出现，目前乙醇约占美国汽油供应的十分之一。目前EIA在其《年度能源展望》中的预测(如图1所示)表明，新冠疫情后，乙醇产量将出现反弹，与汽油使用量相似，但在2023年至2050年期间，乙醇产量将继续缓慢增长。

我们有理由相信，汽油使用和乙醇生产的未来趋势可能是成正比的——也就是说，乙醇生产可能遵循一个更接近汽油使用的时间路径，如图1所示。

美国玉米产量的三分之一用于生产乙醇，

美国几乎所有的乙醇都来自玉米，而乙醇的使用是玉米需求的重要组成部分。

目前，超过三分之一的美国玉米产量被用于生产乙醇，这是仅次于饲料和剩余用途的第二大玉米用途。

本文考虑了低于预期的乙醇产量(与预测的汽油使用量成正比)对美国玉米需求和价格的影响。

如果汽油消费量的下降伴随着乙醇产量的相对下降，如果政府政策允许，玉米需求将会减少，价格也会下降。我们估计，如果乙醇使用量与预期汽油使用量成正比，玉米价格将下降4%。

对这一预测需要注意的是，它假设美国剩余的玉米使用量照常增长。当然，对玉米的需求会随着时间而变化。

目前较少的乙醇出口可能会继续增加。此外，最近对精确发酵技术的投资，使玉米葡萄糖用于生产纺织品、聚合物、颜料、化妆品和其他商品，可能会改变玉米的其他国内用途的结构。

这些玉米用途的变化足以消化汽油使用量降低带来的长期负面玉米需求冲击。

玉米用于乙醇的历史

玉米是美国生产乙醇的主要原料。美国联邦政府通过可再生燃料标准(RFS)要求玉米用于乙醇的快速增长，该标准要求在汽车燃料中每年最低数量的生物燃料，包括乙醇。

该标准于2005年引入，并于2007年进行了扩展。该标准规定了从2007年到2022年每个日历年的最低可再生燃料产量。

虽然在这段时间内，它需要每年增加生物燃料总量，但在2015年之后，它需要使用不超过150亿加仑的玉米乙醇。几乎所有的美国汽油都含有乙醇作为氧合物，典型的混合物是10%的乙醇和90%的汽油。

今天在路上行驶的大多数内燃机都不能使用比这高得多的乙醇混合物。EIA估计，2021年美国汽油使用量为878.2万桶/天，乙醇产量为86.7万桶/天，约占汽油使用量的10%。除了RFS的要求，乙醇的使用在很大程度上依赖于汽油的使用。

玉米是美国乙醇生产的主要原料，94%的乙醇生产使用玉米。

图2显示了1986年至2020年玉米产量、用于乙醇生产的玉米用量和乙醇消费量的历史变化。图2中的面板A显示了以数十亿蒲式耳为单位的玉米产量和玉米用于乙醇的情况。

2000年之后，乙醇市场迅速扩张，从2000年占玉米用量的6%上升到2010年的40%。最快的增长发生在2005年和2007年通过RFS授权时。自2011年以来，用于生产乙醇的玉米几乎一直稳定在52亿蒲式耳。

在此期间，随着玉米产量的增长，用于乙醇的玉米份额略有下降。图2，面板B显示了美国每年乙醇的产量和消费量(以数十亿加仑为单位)。2010年之前，美国几乎所有的生产都是在国内消费。

2010年之后，美国开始出口乙醇。最后，在2020年和2021年，乙醇产量将大幅下降，部分原因是COVID-19大流行减少了驱动需求。

未来玉米乙醇用量减少对价格的影响

我们考虑了玉米乙醇产量低于预期增长的影响。

具体来说，我们估计，如果2021年至2050年期间，玉米乙醇使用量的增长速度与eia预测的汽油使用量相同，而不是图1所示的乙醇产量预测相同，则对玉米价格和使用量的影响。

我们指定的需求冲击是由上增长路径和下增长路径之间的百分比差异给出的。我们估计，2022年乙醇产量将比不这样做的情况低0.9%。

到2050年，乙醇产量缺口将增加到13.7%。假设玉米产量随着生产技术和产量的提高而持续增长，乙醇生产不足对玉米总需求的影响将随着时间的推移而减少。

在我们的模型中，最初0.9%的乙醇使用量冲击将在2022年转化为0.3%的玉米需求冲击。到2050年，乙醇产量下降13.7%的影响是3.9%的玉米需求冲击。

用于乙醇的玉米需求下降并不会降低玉米的总使用量，因为其他用户对价格下降的反应是增加自己的使用量。

为了估计整体影响，我们采用单一市场均衡位移模型来估计由于汽油使用量降低导致的预期需求变化而导致的玉米价格变化。

该模型通过对需求和供应弹性的假设，或者生产者和消费者对市场条件变化的反应程度，来估计美国玉米市场的价格和数量变化。

在本分析中，我们遵循Gouel(2020)对美国农业市场的分析，并假设需求弹性为-0.2，供应弹性为0.4。这意味着玉米使用者对玉米价格变化的反应相对不如玉米生产者。

图3描绘了我们的结果:如果乙醇使用量的增长遵循EIA对汽油使用量的预测，那么美国玉米使用量每年的价格和数量的估计百分比变化。

结果表明，玉米价格的影响在百分比上比数量的影响更大，因为需求和供应都被假设为相对无弹性，对市场条件的变化没有反应。

由于EIA预测的乙醇产量和汽油使用量之间的差距随着时间的推移而增大，我们估计的价格影响也会随着时间的推移而增大。

与汽油使用减少相关的乙醇使用减少导致玉米价格到2026年下降2%，到2050年下降4%。

到2050年，产量和消费量将下降1.5%。数量的下降较小，因为需求和供应被认为对价格的变化相对不敏感。

玉米的其他用途

如上所述，该分析假设从现在到2050年，其他玉米的使用没有结构性变化。虽然预测美国国内非乙醇玉米使用量和美国玉米出口的未来超出了本文的范围，但零变化是不太可能的。

在过去，高果糖玉米糖浆(HFCS)一直是家庭使用的主要形式。然而，图4中的数据显示，在过去20年里，HFCS的使用呈下降趋势。

与此同时，用于生产葡萄糖和葡萄糖的玉米大幅增加，特别是在2015年前后。近年来用于葡萄糖生产的精确发酵技术的扩展显示了一种抵消未来玉米乙醇使用相对重要性潜在下降的途径。

通过精确发酵，可以生产出用于食品制造、纺织品、聚合物、颜料和化妆品的玉米葡萄糖。

根据ReportLinker.com到2028年，全球精准发酵市场将达到118亿美元，在2017-2027年期间以41.5%的年复合增长率增长。然而，要让精确发酵取代乙醇在美国玉米需求中的使用，还有很长的路要走。降低生产成本的技术创新仍然是一个挑战。

结论

美国乙醇生产面临着与电动汽车普及和汽油使用量减少相关的不确定性。

我们量化了从现在到2050年对玉米市场的影响，假设乙醇使用量与EIA预测的汽油使用量成正比。

我们发现乙醇产量的相对下降将使玉米价格下降约4%，但这一价格预测假设玉米产量和其他用途继续保持当前趋势。

玉米新用途的开发可能会极大地改变未来的玉米价格。

侯赛因，S.和J.简森。”汽油使用量长期下降对美国玉米市场的影响”。farmdoc日常(12):195，伊利诺伊大学香槟分校农业与消费经济系，2022年12月27日。

参考文献

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ReportLinker.com。2022.”2017-2027年全球精确发酵市场行业规模，按生产成分、微生物、最终用户行业和地区，预测和机会”