全球碳减排提速:碳中和万亿赛道 四大路径以及三条主线
2021-03-30 09:13:25 来源:
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华泰证券认为,上述四种路径面临的两难在于:一方面,长期执行“政策路径”或“强化政策路径”无法实现《巴黎协定》2050年最低温升要求,也无法实现碳中和承诺;另一方面,如果减排路径直接向2℃或1.5℃路径靠拢,由于能源与体系的惯性以及经济稳增长的需要,执行可行性低。因此,清华大学气候研究院建议的“长期低碳转型”路径是上述基础路径的叠加:2030年前执行“强化政策路径”,其后加速向“1.5℃路径”靠拢。在“长期低碳转型”路径下,中国将于2050年基本实现二氧化碳净零排放,于2060年实现全部温室气体净零排放(碳中和)。因此,碳中和承诺实质上并非2060年才得以验证的“远期支票”,要兑现这一承诺,2030年前中国需要看到二氧化碳排放量拐点出现。
设计碳中和策略,首先需要分析碳排放的来源。按照经济部门,可将碳排放来源分为五类:电力与热力部门(主要为发电环节碳排放)、工业部门(主要为金属冶炼与化工品制造环节碳排放)、交运部门(主要为陆运、航运、空运碳排放)、建筑部门(建筑施工与家庭生活环节碳排放)、其他部门。基于2018年数据,中国电力与热力部门碳排放占比最高,达到51%,其次为工业部门(28%)、交运部门(10%)、建筑部门(4%);美欧日等发达经济体的相同点在于电热部门均为碳排放主力,差异点在于工业部门碳排放占比更低,建筑部门碳排放占比更高,与产业结构差异大致相匹配(二产占比更低,三产占比更高)。
华泰证券表示,基于上述五大碳排放源,中国实现碳中和的策略整体思路与发达经济体是类似的,即电力部门深度脱碳、非电力部门深度电气化、终端设备节能提效、碳排放端“绿化”(采用碳捕捉封存等技术实现碳排放的终极“回收”),且上述策略具有优先顺序的差异,电力部门脱碳居于最优先地位。简言之,若不率先实现发电环节的脱碳,其余环节电气化反倒可能使得碳排放增加(比如用煤炭发的电给电动车充电)。
其中,用清洁燃料代替化石燃料发电是碳中和的重中之重。根据全球能源互联网合作组织测算,到2025年,中国发电结构中,煤炭占比将从67%下降至49%,风光发电占比将从8%上升至20%,气电、水电、核电等次优能源占比从25%微升至28%;到2050年,煤炭发电占比大幅下降至6%,风光发电上升为主力,合计占比66%,气电、水电、核电等次优能源占比维持在28%左右,此外生物质发电占比约6%。整体趋势可概括为,煤炭发电持续削减、风光发电持续扩张、次优能源稳定支持、生物质作为补充力量。
拥有清洁电源后,将终端非电力部门所使用的能源从化石燃料转向电力即可实现非电部门脱碳。根据国家电网能源研究院(《国家电网2050:“两个50%”的深度解析》,2019年12月发布),2019年中国终端能耗整体电气化率仅为26%,工业、建筑、交运部门分别为25%、37%、3%。根据国网研究院报告,2025年整体电气化率将提升至34%,2050年有望提升至52%,其中交运部门受益于电动车和高铁渗透率上升,潜在电气化提升力度最大。
节能提效即通过技术手段与节能产品的普及,降低设备运行所需要的电力,同样可以达到减排效果。目前可预见的节能提效方式包括,工业部门中的工控与工业自动化解决方案、建筑部门中的变频家电等。
排放绿化则是在上述三种途径均无法避免的碳排放,通过森林碳汇、CCUS(碳捕捉、利用与封存技术)、回收(塑料回收、生物可降解塑料)等方式实现最终环节的减排。
碳中和成长空间
此外,《研究》进一步测算了四种情景下实现低碳转型路径,各部门所需要的投资规模。总体而言,实现长期低碳转型目标的投资需求包括能源和电力系统新建基础设施投资、终端节能和能源替代基础设施建设和既有设施改造的投资。
若考虑其中与“3060目标”最接近的2℃情景,《研究》测算得出2020-2050年间,中国能源供应部门新增投资将接近100万亿元,工业、建筑和交通部门新增投资分别为3万亿元、8万亿元和18万亿元左右,合计新增投资规模接近130万亿元。
《零碳中国·绿色投资蓝皮书》则测算得出,零碳中国将催生七大投资领域,撬动70万亿绿色产业投资机会,包括再生资源利用、能效提升、终端消费电气化、零碳发电技术、储能、氢能和数字化。具体而言,根据上述测算结果,零碳情景下中国2050年的终端能源消费总量将在22亿吨标煤左右,较2016年下降27%,一次能源需求总量将从目前的45亿吨标煤下降到2050年的25亿吨标煤,且化石燃料需求降幅超过90%,可再生能源将成为主要能源。在2020年到2050年间,将有70万亿元左右的基础设施投资被直接或间接地撬动,包括:发电侧大量的光伏和风电装机、容量持续增长的跨区输电通道、数量在千万量级的5G基站建设、物联网相关基础设施、交通领域加氢站和电动车充电站的加速布局,以及高铁、城际铁路的大规模扩展等。
此外,国家发改委价格监测中心刘满平近期在其文章中引用相关研究显示:2030年实现碳达峰,每年资金需求约为3.1万亿-3.6万亿元,而目前每年资金供给规模仅为5256亿元,缺口超过2.5万亿元/年以上。2060年前实现碳中和,需要在新能源发电、先进储能、绿色零碳建筑等领域新增投资将超过139万亿元,资金需求量相当巨大。
中金公司从累计投资和年度产值两个角度预测了碳中和主题投资的规模。按照中金公司的预测,在2060年中国人均GDP将达到4.8万美元,单位GDP能源消费达到0.12千克标煤/美元的假设下,估计中国在2060年能源消费为67.3亿吨标准煤(对应1亿EJ),其中终端电能消费比例70%,剩余由氢能满足。
按照上述假设,中金公司预计,到2060年国内风电、光伏发电、核电装机将较2019年增长7倍、35倍、7倍至1660吉瓦、7332吉瓦、386吉瓦,并催生储能装机达到电力装机的近30%。预计清洁制氢带来的光伏装机需求会在2040年后加速、2050年后达到高峰,额外贡献将近7400吉瓦的装机空间。测算以上装机需求合计将带来2020-2060年55万亿元国内绿色能源投资空间。其中,国内光伏新增装机20万亿元,风电新增装机14万亿元,核电新增装机5万亿元,储能新增装机7万亿元,清洁制氢新增装机9万亿元;叠加海外光伏新增装机47万亿元也主要由国内光伏产业链承接,预计国内清洁能源行业将受益于总价值102万亿元的绿色能源投资。
中金公司预测,国内新能源年度产值有望从2020年的0.77万亿元成长到2060年的10万亿元水平。其中,清洁发电从0.7万亿元扩张到6万亿元,覆盖中国全部电力需求。新能源车方面,估算2020年动力电池年需求在46吉瓦时,2045年随新车销量增长将达峰在4140吉瓦时,增长近90倍,而后随着新车销量见顶回落至2055年后稳定在2875吉瓦时,对应新能源车年产值将从2020年的0.049万亿元,增长到2045年顶峰期的1.2万亿元/年,其中电动车占主要份额,剩余约0.04万亿元/年为氢燃料电池车产值。
除了新能源行业,碳中和还会影响到其他众多行业。中金公司表示,虽然2030年前达峰,但是从2030年后的减排任务来看,难度仍然很大,因此,节能减排特别是对排放总量的控制很可能在“十四五”就会开始。碳排放控制将带来供给侧产能进一步整合,以及需求侧新市场的崛起。
中金公司表示,从供给侧看,碳排放减量可能相当于另一次供给侧改革,涉及的行业主要包括如下四个。
基础材料:可能推出的更严格的环保措施或倒逼落后产能退出。未来高碳排放板块的新产能投放审批可能更为严格,而落后产能的退出有望提速,基础材料龙头在成本曲线上的优势地位有望进一步凸显,短期的供需错配或利好商品价格及板块龙头。
农业:规模化养殖及高效种植更为顺应碳中和趋势。规模化养殖有望通过精细管理,在粪污管理、饲料效率、物流筹划等方面较散养更易实现减排;而高效种植有望通过育种改良和数字化管理,在作物生长效率、氮肥及农药利用率等方面领先散户种植,碳排放量更少。随着中国对碳排放的监管趋严,头部畜禽养殖公司及生物育种公司也将具有更大的发展空间。
交通运输:考虑到铁路单位碳排放较航空和公路更低,因此在碳中和背景下会有望获得较高增长,其中高铁由于时效性较高,占比有望持续提升。
从需求侧看,碳中和目标有望带来新市场的崛起,涉及的行业主要是建筑材料,建筑环保标准的提高和节能要求有望带来三大投资机遇。一是建筑节能玻璃,使用中空或Low-E节能建筑玻璃能够显著削减建筑能耗;二是建筑保温材料,保温材料需求增长与产品升级,涂保一体化等施工效率更高的新保温体系有望迎来蓬勃发展;三是轻质建筑材料:使用石膏板等轻质隔墙材料替代传统的水泥墙、砖墙,能同时减少水泥、建筑砖烧制过程中的碳排放和运输过程中的排放与能耗。
碳中和投资主线
中金公司从投资的角度建议围绕三条主线逻辑去选择投资标的:
第一,技术变革带来的市场份额变化是主线。市场容易高估1-2年内的变化,但往往低估5年的变化,已经看到能源和交通行业在新能源相关技术变化下正处于变革前夜,在2020年初特斯拉的估值超过丰田汽车成为最大市值的车企,2020年10月美国最大的新能源公司新世纪能源(NEE)超过埃克森美孚(EXB)都显示正处在这个拐点上。
而在行业内技术发展的细分领域可以看到,在光伏发电领域,围绕效率提升、成本下降的技术竞赛持续白热化:包括主产业链环节未来3-5年的异质结电池带动转化效率向24.5%-26%迈进,看好未来5-10年的钙钛矿技术叠层技术一旦突破有望达到28%-29%的转化效率,甚至突破30%;也包括发电端功率优化器的普及应用、逆变器控制单元向组件级别,甚至未来电池组串层面升级等。
风电领域,大尺寸风机不断突破极限,以容量换取成本下降途径:包括陆上风机逐步突破传统塔筒和叶片限制,向高单位数机型迈进;海上风机不断突破极限,向20MW以及更高机型和深海浮式推进。
电池领域,锂电池技术从高镍向固态演化:动力电池的发展必然向能量密度更高的高镍电池发展,而未来会进一步向固态电池,甚至新型的电池结构演化。因此掌握电池研发技术的龙头公司,同时通过规模优势维持不断研发投入将获得持续的优势。
电动汽车领域,随着汽车电气化带来的机会:汽车电气化也将重构整车电子电气架构,对高压电气组件、优质电机电控、先进电池热管理系统带来更大的需求空间。
第二,数字化浪潮下,下游应用端新的商业模式可能是下一个投资主题。新能源投资的机会不仅仅在于传统制造业的成长,也会诞生新的商业模式或者新的技术应用机会。随着能源结构出现变化,基于能源结构的应用自然也会产生相应的变化,特别是电力更容易被数字化控制,因此电气化也更利于数字化应用推进。其中分布式电源在海外已经逐步取代配网的角色,而基于数字化网络的虚拟电厂也将储能的应用从设备端提升到网络端、从被动迈向主动;新能源车电气化的同时带来自动控制的提升使得自动驾驶的路径越来越清晰,而这些也带来新的应用比如共享出行。
分布式装机降低发电门槛,打破发用二元结构:以光伏为主体能源的新电力体系中,电源将可以贴近负荷部署,用户具备自发自用能力,相邻用户间可以实现能源双向流动,降低发电行业的进入门槛,也打破了传统电网单向能量流动的模式,提升电力系统灵活性并开辟丰富的电力市场商业模式。
储能应用解决电网被动调节负担,以主动的发用平衡能力创造商业价值:由于清洁电源与传统电源相比出力稳定性有所减弱,储能或将成为未来能源体系的必备要素,实现跨时段、跨季节的发用能平衡。因此储能的匹配比例受多重因素影响,并非一致,这也导致调度模式和能力将会使得储能成本差异较大,甚至智能化调度可以完成和高储能配比一样的效果而无需硬件投入,认为这将为智慧能源服务带来较大的商业机会。
新能源车智能化逻辑:新能源车的渗透率和发展,最终会成为自动驾驶技术的先决条件,伴随5G网络的普及,加速车联网的应用,发展出“人,车,路,云”物联交互的智能化交通,最终实现完全无人驾驶、促生智慧城市以及相应的共享驾驶服务。看好整车企业中同时具备软硬件能力的潜在公司,看好车载芯片、车载通讯、路边单元等蓝海赛道,建议关注出行服务类公司伴随高级别自动驾驶落地带来的成本下降和运营效率提升。
第三,对于如何选择穿越周期者,中金公司认为,成长性赛道中会出现部分传统产业受益于行业需求持续增长,同时自身存在天然供给壁垒,因此成为穿越周期、量价双击的受益者。
其中,光伏行业的典型代表包括:光伏玻璃,技术迭代仰仗工艺积累,良率与成本的控制难度转化为持续偏紧的供需结构;胶膜,在组件成本中占比低但对于质量影响重大的特性,决定了龙头用户黏性优势积累并持续放大的特点。
新能源车领域包括锂、铜及汽车玻璃。其中,锂方面,考虑到锂作为最轻的金属,将是电池储存上难以替代的元素,因此随着电池需求受到储能和动力电池两方面的增长,根据中金公司大宗组的测算,到2025年全球锂需求
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