本文来自微信公众号“中信建投策略研究”,作者:张玉龙。
核心观点
碳中和的演进
碳中和指一个组织在一年内的二氧化碳(CO2)排放通过二氧化碳去除技术应用达到平衡。在“碳中和”日益成为全球新的政治认同和国际政治经济利益博弈手段的情况下,我国提出的“碳中和”目标将对全球政治经济格局带来深刻的变化。同时,也深刻影响着我国社会经济各个方面。
碳中和主题是未来长期的投资机会
碳中和主题边际变化足够大:国内关于落实碳中和目标的政策陆续出台,加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系。拜登政府的绿色新政以及欧盟的战略规划对于碳中和主题都是足够的刺激。碳中和的持续时间足够长:从2020年到2060年为实现1.5°C目标场景,需要足够长的减排和改革期间。对于气温控制的追求并不止于碳中和,未来走向“负碳”经济。碳中和的影响空间足够大:新能源分布的地域差异或导致未来产业的区域分布格局的变化。
碳中和的实现路径
从供给端看,碳中和需要能源领域的电气化和新能源转型,电力转型更加紧迫;从需求端看,从碳中和目标倒推钢铁、化工、建材、交通、建筑等行业的减排空间也值得期待,预计将在2050年其碳排放量降至目前的10%-12%左右。绿色建筑、新能源汽车和工业碳捕集是值得关注的发展方式。从市场端看,借鉴国外碳交易的经验,国内碳市场还有很大发展空间,将进一步发展碳期货等金融衍生品。
投资策略:三条主线
碳中和下建议关注三条投资主线:第一,电力能源将迎来深度脱碳,风光发电将成为主要能源。光伏、风电和储能产业将极大受益。第二,非电力部门更加清洁化+电力化。新能车和装配式建筑等行业也存在着持续发展机会。第三,碳排放端深度绿化。以生物降解塑料为代表环保产业会得到显著的发展。
正文
一、碳中和的演进
碳中和概念
气候变化是当今人类面临的重大全球性挑战。中国是第一大碳排放国,在全球气候治理中起着关键作用。在“碳中和”日益成为全球新的政治认同和国际政治经济利益博弈手段的情况下,我国提出的“碳中和”目标将对全球政治经济格局带来深刻的变化,也深刻影响着我国社会经济各个方面。
“碳中和”(carbon-neutral)是我国主动提出的目标,不仅是对国际社会关注的积极回应,还能化被动为主动,从全球气候治理体系的“跟随者”转变为“引领者”,为有效落实《巴黎协定》注入了强大动力,有利于提升国际影响力。根据IPCC特别报告《全球变暖1.5°C》,碳中和定义如下:当一个组织在一年内的二氧化碳(CO2)排放通过二氧化碳去除技术应用达到平衡,就是碳中和或净零二氧化碳排放。碳中和并不是要求绝对的净零排放,而是可以通过植树造林和一些积极的技术活动来抵消人类活动产生的CO2,通过碳排放和碳去除达到平衡的效果。
“碳达峰”是指某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值,然后经历平台期进入持续下降的过程,是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点,标志着碳排放与经济发展实现脱钩,达峰目标包括达峰年份和峰值。然而碳达峰并非攀高峰,而是在拉低峰值的基础上达到合理的排放峰值。
“碳中和”和常见的“净零排放”(net-zero emission)和“气候中性”(climate-neutral)是有区别的。“净零排放”指的是当一个组织的一年内所有温室气体(以二氧化碳当量衡量)排放量与温室气体清除量达到平衡;“气候中性”指的是当一个组织的活动对气候系统没有产生净影响。在气候中立的定义中,还必须考虑区域或局部的地球物理效应,例如辐射效应(例如来自飞机凝结轨迹的辐射效应)。也就是说,碳中和目标只与Co2有关,而“净零排放”涵盖所有温室气体,“气候中性”目标需要也考虑除了Co2的其他影响。
碳中和目标演进历史
回溯全球气候治理发展路径可以发现,“碳中和”这一命题有着清晰的演进轨迹。1992年《联合国气候变化框架公约》的出台和签署为全球气候治理提供了一个行动机制与规范,这预示着全球气候治理理念与机制被各国所接受。随着《京都议定书》、《哥本哈根协定》等协定的签订推行,全球气候治理进程与全球减排计划在由联合国牵头的治理机制中有条不紊地进行。但随着时间的推移,全球气候治理发展趋势发生改变,气候治理过程中主体之间的矛盾演变使得全球气候治理协定失去强制力。
2015年12月12日,《巴黎协定》的签署似乎将全球气候治理拉回了正轨。《巴黎协定》指出,各方将加强对气候变化威胁的全球应对,把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内,并为把升温控制在1.5℃之内而努力。全球将尽快实现温室气体排放达峰,本世纪下半叶实现温室气体净零排放。2018年联合国发布《全球升温1.5℃特别报告》再次强调了1.5℃的控温目标。而“碳中和”目标正是根据全球气温远期目标来制定的,也就是21世纪末全球升温不超过1.5℃。2020年12月12日,气候雄心峰会上,联合国秘书长强调联合国2021年中心目标是在全球组建21世纪中叶前实现碳中和的全球联盟。
各国碳中和目标规划
目前,在全球绿色低碳转型大势不可逆转的背景之下,全球各个国家针对碳减排目标已达成共识,据不完全统计,全球已有超过120个国家和地区提出了碳中和目标。其中,大部分计划在2050年实现,如欧盟、英国、加拿大、日本、新西兰、南非等。美国总统拜登已明确表示,将承诺在2050年实现碳中和。一些国家计划实现碳中和的时间更早。如乌拉圭提出2030年实现碳中和、芬兰2035年,冰岛和奥地利2040年,瑞典2045年,苏里南和不丹已经分别于2014年和2018年实现了碳中和目标,进入负排放时代。中国近期宣布争取在2060年前实现碳中和。
二、碳中和的实现
各国碳中和的实现
中国国家规划
2020年9月,中国方面在联合国大会上向世界宣布了2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的目标,并在气候雄心峰会上进一步宣布国家自主贡献最新举措:到2030年,单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。《巴黎协定》确立了2020年后国际社会合作应对气候变化的基本框架,提出把全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在2摄氏度之内,并为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。以上目标是我国为达成应对气候变化《巴黎协定》所作出的庄严承诺。
“十四五”及“十五五”期间重点领域及行业将陆续出台相应的碳达峰方案。“十四五”规划中提出,“到2035年广泛形成绿色生产生活方式,碳排放达峰后稳中有降,生态环境根本好转,美丽中国建设目标基本实现”。伴随着低碳化进程和技术进步,会出现产业结构、能源结构的调整,实施淘汰落后产能、开发新技术和新能源等政策,对相关行业及其就业结构造成不同的影响。1月13日,为贯彻落实关于碳达峰目标与碳中和愿景重大宣示,生态环境部印发《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》(以下简称《指导意见》),《指导意见》指出,抓紧制定2030年前二氧化碳排放达峰行动方案,综合运用相关政策工具和手段措施,持续推动实施。各地要结合实际提出积极明确的达峰目标,制定达峰实施方案和配套措施。鼓励能源、工业、交通、建筑等重点领域制定达峰专项方案。推动钢铁、建材、有色、化工、石化、电力、煤炭等重点行业提出明确的达峰目标并制定达峰行动方案。
2021年2月22日,《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》出台,明确了建立健全绿色低碳循环发展经济体系要从生产、流通、消费、基础设施、绿色技术、法律法规政策等六方面安排。其中提到的工业绿色升级、绿色农业、环保产业、绿色供应链等都具备进一步发展的空间。在碳中和目标驱动下,我国迈向绿色低碳循环发展的经济体系转变将蕴含历史性的投资机会。
拜登新政
拜登“绿色新政”实施,推动碳减排进程加速。2021年拜登入主白宫后其首要任务可能是将疫情后的绿色经济复兴付诸实施,其上任首日即宣布重返《巴黎协定》,并以行政命令确保美国重回“正确轨道”,承诺美国将在2035年无碳发电,2050实现碳中和。其次,发挥美国研发优势,在清洁能源研究和清洁技术创新方面进行史上最大规模投资,帮助美国实现抢占技术领先地位、创造全球就业岗位、大幅减少排放规模的“三重目标”。再次,深化清洁技术在经济中的应用,从建筑业、交通运输业、制造业、农业4个主要高碳排放或碳敏感的行业出发,培植壮大市场和消费需求。最后,对清洁、有弹性的基础设施和社区进行投资,将美国建设成为一个更具气候弹性的国家。拜登这一“绿色新政”将为我国能源转型和碳减排带来更大的压力,推动全球碳中和进程的发展。
欧盟规划
欧盟绿色新政规划,推动我国与全球减排进程。为推动能源转型,欧盟提出绿色新政,在7个战略性领域开展联合行动,包括提高能源效率,发展可再生能源,发展清洁、安全、互联的交通,发展竞争性产业和循环经济,推动基础设施建设和互联互通,发展生物经济和天然碳汇,发展碳捕获和储存技术以解决剩余排放问题。
欧委会还联合欧洲投资银行旗下的欧洲投资基金启动了总额为7500万欧元的“蓝色投资基金”,为活跃于蓝色经济中的初创企业、中小企业等提供股权融资,以支持企业研发创新。此外,欧洲还积极推动产业技术革命,如推动汽车电动化进程,在钢铁行业开启技术革命,推进可持续智能交通战略等。
碳中和的时间安排
2060年碳中和目标的时间规划
中国“碳中和”行动路线明确,将分为三个阶段:(1)阶段一(2020年-2030年):碳排放达峰。主要任务是降低能源消费强度,降低碳排放强度,控制煤炭消费,大规模发展清洁能源,继续推进电动汽车对传统燃油汽车的替代,倡导节能和引导消费者行为。(2)阶段二(2030年-2045年):快速降低碳排放。主要减排途径转为可再生能源为主,大面积完成电动汽车对传统燃油汽车的替代,同时完成第一产业的减排改造,以CCUS等技术为辅的过程。(3)阶段三(2045年-2060年):深度脱碳,参与碳汇,完成“碳中和”目标。工业、发电端、交通和居民侧的高效、清洁利用潜力基本开发完毕,以碳捕集、利用与封存(CCUS)、生物质能碳捕集与封存(BECCS)等兼顾经济发展与环境问题的负排放技术为主。
根据清华大学气候变化与可持续发展研究院在2020年10月发布的《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》,在低碳转型目标和路径选择中提出了四种情景及相应的目标、路径:1.政策情景,即落实并延续先前提出的国家自主贡献目标(NDC): 二氧化碳排放 2030 年左右达到峰值并争取尽早达峰;单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 60%-65%;非化石能源占一次能源消费比重达到 20%左右;森林蓄积量比 2005 年增加 45 亿m3左右。2.强化政策情景。在NDC目标的基础上进行强化,不断加大减排力度。3. 2℃情景。2050年实现与2℃目标相契合的减排情景,人均CO2排放不超过1.5t。4. 1.5℃情景。2050年实现CO2净零碳排放,其他温室气体深度减排。
为兼顾经济发展与环境目标,我国长期低碳转型路径应该是从强化政策情景向2℃情景和1.5℃目标情景的过渡。根据《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》中的测算,在当前政策趋势情景和强化减排情景下,2050年不能实现与全球2℃温升控制目标相契合的减排路径。另一方面,在2℃情景和1.5℃目标情景下,以目前的能源和经济体系惯性,难以迅速实现相应的减排路径。因此,合理的低碳转型路径应当是从强化政策情景向2℃情景和1.5℃目标情景的过渡,即在2030年前实现CO2排放达峰,其后加速向2℃情景和1.5℃目标情景的过渡。
按照该过渡路线,预计我国碳排放总量在2030年前后达到峰值约107亿吨,实现碳达峰的目标;随后开始大幅下降,在2050年左右实现1.5℃目标情景下排放量达到12亿吨的预定目标,在2060年前顺利实现碳中和。
从碳中和走向负碳经济
对于气温控制的追求并不止于碳中和,未来走向“负碳”经济。碳达峰和碳中和都只是在实现二氧化碳控制上的阶段性目标,应对日益恶化的气候变化才是最终目的。为了解决气候变暖的生存困境,在实现了碳中和之后,更进一步的需要将大气中排放过多的温室气体清除。因此,我们认为,对于碳的控制将会是未来长达百年时间内需要考虑的任务,在更远的未来我们可以大胆畅想“负碳”经济生活的图景。所以说,碳中和的投资机将会是一个超长期的主线话题。
能源革命
能源体系的颠覆
太阳能、风电等新能源将几乎完全取代传统化石能源。目前我国目前的能源结构仍以化石能源为主,煤炭占我国能源结构比重超过60%。“碳中和”目标将加速我国能源转型和能源革命的进程,通过大幅提升能源利用效率和大力发展非化石能源,逐步摆脱对化石能源的依赖。根据2°温升的场景测算,一次能源需求量将在2025 年前达峰,风能和太阳能将逐渐成为能源系统中的主导能源。煤炭消费将在整个期间都持续减少,自21 世纪20 年代开始将加速淘汰。这对于现行的能源体系来说,是一个完全的颠覆性变革。
国际地缘政治格局的变化
过去以石油和天然气为主导能源的时代形成了“石油地缘政治时代”。由于石油的资源稀缺性和工业中的不可替代性,石油与地缘政治之间的密切关系是其他任何工业原料都无可比拟的。国际石油市场由原油供应、原油需求和国际原油价格机制3大要素构成,对国际石油市场的控制始终是石油地缘政治的核心内容。
碳中和背景下,“石油地缘政治时代”被完全打破,传统石油出口国将丧失全面利益。国际竞争的焦点也将逐渐转移到低碳技术价值链的控制上,即新能源和低碳技术的研发、制造和消费服务价值链。控制低碳技术价值链是一个关乎竞争力、经济发展、能源主权和国家安全的重大挑战。随着新能源逐步替代化石能源,世界能源转型必将重塑世界竞争格局。我国对于碳中和的目标和规划,也很大程度影响着中国在新一轮绿色能源经济中能否取得更多的话语权和市场份额。
区域经济结构的变革
碳中和目标导向下,新能源分布的地域差异或导致未来产业区域分布格局的变化。可再生能源如太阳能和水能集中分布在我国广袤的西部地区。目前已有从西部外送清洁能源的特高压直流输电通道(“青豫直流”工程),未来青海、甘肃、宁夏、内蒙古等西部省区将变成外送清洁能源的基地,进而改变中国能源供应的版图。
根据国家发改委能源研究所姜克隽教授的研究,粗钢和乙烯等钢铁化工产业的上游材料生产也将伴随着可再生能源的供给而变化,预估2050年产能将更多的由西北部省份提供。这一轮变革将是由以太阳能发电为主导的行业区域性转移。我们认为在更激进的假设下,碳中和目标或将导致中国经济和产业布局的“西进运动”,影响整个中国经济地图的偏移。
三、碳中和的实现途径
供给端:电气化与新能源转型
建设高度电气化的能源系统
建设高度电气化的能源系统,提高电能终端消费占比,是实现能源脱碳,提高能源利用效率的必经之路。电能是清洁、高效、便捷的二次能源。电气化是指在工农业生产和城乡人民生活中普遍地使用电力,是现代文明进步的重要标志。根据测算,电力在终端领域创造经济价值的效率为石油的3.2倍、煤炭的17.3倍。能源向绿色低碳方向转型驱使能源生产和消费都呈现出清晰的电气化趋势。在终端能源消费环节,使用电能替代散烧煤、燃油的能源消费方式,如电采暖、电动汽车、靠港船舶使用岸电等,能有效提高能源的利用效率。在高度电气化情景下,除了少数必须使用液体或气体燃料的场合或工业工艺过程,其他用能将基本依靠电能。我国的能源结构是多煤少油缺气,在此国情下将煤转化为电,是更高效清洁的利用方式,不仅有助于实现能源绿色发展,更有利于发挥煤电保障电力系统安全“压舱石”作用。
国际上用电能占终端能源消费比重(终端用电占比)和发电能源占一次能源消费比重两项指标来衡量电气化发展水平。根据去年5月中电联电力发展研究院发布的《中国电气化发展报告2019》,2018年全国发电能源占一次能源消费比重从2010年的42.6%提高到约46.4%,全国电能占终端能源消费比重达到25.5%。到2035年,预计发电能源占一次能源比重将进一步增长至55-57%,终端用电占比提高至36%-38%,社会总用电量跃升至11.6-12.1万亿千瓦时,较2020年用量增长50%以上。到2050年,电力将供应我国终端能源需求60%以上的需求,在更高程度上实现电气化。工业领域智能制造不断升级和对传统产业的改造,高技术及装备制造业与现代服务业等新兴产业将成为未来用电增长的主要推动力。
形成清洁能源为主的零碳排放能源体系
大力开发利用清洁能源是推进能源绿色化,实现低碳乃至零碳排放的主要途径之一。清洁能源包括核能和水能、风能、太阳能、生物能等可再生能源。自十八大以来,我国在对清洁能源的开发利用上有了长足的发展,基本形成了多轮驱动的能源稳定供应体系。2019年,我国清洁能源占能源消费总量比重达到23.4%,比2012年提高8.9个百分点,水电、风电、太阳能发电累计装机规模均位居世界首位。与碳达峰和碳中和目标相匹配的是清洁能源在能源消费中的比重需要不断提高。
太阳能和风能将成为未来清洁能源增量的主导。我国地域辽阔,太阳能和风能可利用资源十分丰富,光伏发电和风力发电是太阳能和风能的主要利用形式。随着技术的不断成熟和发电成本不断降低,我国风电、光伏产业发展迅猛。在过去五年,我国风电年均新增约3000万千瓦,仅去年一年新增超过7000万千瓦,光伏年均新增约5000万千瓦。到2030年,我国政府明确提出风电、太阳能发电装机达到12亿千瓦以上。根据国际可再生能源署(IRENA)发布的《2019年可再生能源发电成本报告》,光伏发电平均成本(LOCE)已经从2010年的0.378美元/kWh降至2019年的0.068美元/kWh,接近化石燃料发电成本0.066美元/kWh,预测到2021年将再降至0.039美元/kWh。陆上风电LOCE已降至0.053美元/kWh,相比化石燃料成本优势显著。多方因素的助力下,未来十年,预计风电和光伏产业年均新增装机规模分别为5000万-6000万千瓦和7000万-9000万千瓦。届时,可再生能源在能源结构中的占比将提高到30%以上,主要增量来自于太阳能和风能。
需求端:行业节能与减排
碳中和目标下倒推各行业减排空间
在中国现行经济结构下,电力是最主要的碳排放行业,根据前文的分析,预计未来电力也将成为最重要的减排空间来源。在需求端中,钢铁、化工、建材、交通、建筑等行业的减排空间也值得期待,预计将在2050年其碳排放量降至目前的10%-12%左右。
建筑:减少建筑物碳排,打造绿色建筑
城镇化进程下建筑业碳排放显著,推行绿色建筑是节能减排的基石。建筑行业能耗巨大,碳排放占比较高。建筑全过程碳排放包括建筑业(含基础设施)消耗主要建材的生产碳排放,建筑业施工碳排放,以及存量建筑运行碳排放。根据中国建筑节能协会能耗专委会最新发布的《中国建筑能耗研究报告(2020)》。2018年全国建筑全过程碳排放总量为49.3亿吨CO2,占全国碳排放的比重为51.3%。全过程能耗总量为21.47亿吨,占全国能源消费总量比重为46.5%。随着城市化进程的加快,在现有行业趋势下我国的建筑能耗还将持续增高,阻碍碳达峰和碳中和目标的实现。推行绿色低碳建筑将是建筑行业节能减排工作的重点之一。
绿色建筑比例不断提高,未来将成为行业主流。绿色建筑定义为在全寿命期内,节约资源、保护环境、减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间,最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。绿色建筑旨在减少建筑物能耗,缓解能源危机,在为人们提供舒适、环保的工作或居住环境的同时,减少城市发展对生态的负面影响,诸如二氧化碳排放和城市热岛效应。我国于2006年开发了自己的国家绿色建筑评价标准,即三星标准(TSP)。截至2018年底,全国获得绿色建筑评价标识的项目累计达到1.3万个,建筑面积超过14亿平方米,全国城镇累计建设绿色建筑面积超过32亿平方米,2018年当年绿色建筑占城镇新建民用建筑比例达到56%。根据最新发布的《绿色建筑创建行动方案》中提出的目标,到2022年,当年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到70%。预计到2030年,绿色建筑面积将占到新建面积的90%以上,有效支持建筑行业节能减排,助力碳达峰和碳中和目标的实现。
交通:推广新能源汽车等碳中性交通工具
新能源汽车取代燃油车助力交通运输行业大幅减排。交通运输行业二氧化碳排放占全国总排放量的近9%。交通部门发展和推广新能源汽车来替代传统燃油车是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。2012年以来,我国一直坚持纯电驱动战略取向,将新能源汽车产业视为新兴战略产业之一。近年来,在政府的大力支持下,我国新能源汽车销量迎来井喷式增长,中国已经是全球新能源汽车第一大市场。根据最新发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,到2025年,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右,新能源汽车新车销量跃升至550万辆/年;到2035年,纯电动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化。
钢铁工业:减少工业碳排放,发展碳捕集与封存(CCS)
钢铁行业是我国制造业支柱之一,产量大,也是二氧化的主要排放之一。随着我国经济的发展,尤其是城镇化进程的加速,对钢铁的需求还在继续上升,未来钢铁行业的产量势必要继续增加。因此,钢铁行业低碳减排的思路主要有两方面,一方面是革新生产工艺,包括使用电力和低碳能源来大规模替代传统的煤炭,减少生产过程中的排放,另一方面,行业可以大力发展碳捕获、碳存储(CCS)技术,通过后期手段来达到减排的目的。
革新生产工艺,提升电炉钢比例。我国钢铁行业主要的两类工艺路线为高炉-转炉法(BF-BOF)和基于废钢的电弧炉冶炼法(Scrap-based EAF)。2019年中国粗钢产量9.96亿吨,同比增长8.3%,其中电炉钢产量1.2亿吨,占比10.3%。与世界平均水平30%左右相比,我国电炉钢比例仍较低,差距较大。在2019年粗钢产量排名前10的国家中,中国是电炉钢占比最低的国家。有研究表明,我国不同粗钢生产工艺的能效并不落后,吨钢碳排放高于全球平均水平主要由粗钢的生产工艺结构不均衡,电炉钢比例过低所致。电炉炼钢主要利用电弧热,电弧作用区的温度高达4000℃。由于直接使用废钢作为原料,短流电炉炼钢工艺直接消除了许多造成污染的环节,因此受到许多钢铁公司的青睐。根据环保专家的估计,废钢直接炼钢炼铁可减少86%的废气,76%的废水和97%的废渣,有利于清洁生产和减少废物。IEA数据显示,电弧炉冶炼相较高炉-转炉法排放量减少86%以上。世界上典型国家、地区钢铁行业发展规律表明,随着工业化进程推进,废钢资源逐步积聚,发展电炉炼钢短流程是必然趋势,也是节能减排,与碳达峰和碳中和目标相适应的需要。
碳捕集与封存(CCS)技术能有效减排,但企业成本上升,加速行业出清。2015年亚洲开发银行(ADB)与国家发改委(NDRC)合作,发布了《中国碳捕集与封存示范和推广路线图研究》,报告指出碳捕集与封存是唯一能够大幅(可达90%)减排电力与工业CO2排放的技术。如果不采用碳捕集与封存技术,达到国家减缓气候变化远期目标的整体成本将会上升25%。另外,碳捕集与封存也是煤炭密集型产业(如煤化工、钢铁、水泥和炼油厂)减排二氧化碳(CO2)的唯一选择。然而,根据报告的估算,以燃煤电厂为例,引入碳捕集与封存技术,将使得电厂的基本建设成本增加25%~90%;同时电厂的运营支出将增加5%~12%。钢铁行业中CCS技术的大规模部署势必将增加行业成本,加速行业转型与出清,并且需要政府的相关经济激励。
化工工业:提高能源利用效率,降低能耗
化工行业同样是耗能大户。为配合碳达峰和碳中和目标的实现,化工行业需要提高能源的利用效率,最大限度地减少能耗。目前,化工领域采取的节能减排措施主要有以下几个方面:
采用新工艺和新设备。先进的生产工艺和节能设备是化工企业节能降耗的重要手段。采用先进的工艺使工艺总用能最佳化,包括采用节能型流程、优化过程参数(如转化率、回流比、循环比等),提高装置操作弹性,改进反应操作条件,降低能量消耗。采用高效分馏塔、换热器、空冷器、泵、压缩机、加热炉等传质、换热、旋转等节能设备,并提高单体设备的生产能力,从源头上实现节能降耗。
降低动力能耗。动力能耗主要包括电力和蒸汽消耗,是化工企业能耗的主要部分。降低动力消耗可以采用电动机变频调速技术。基于目前多数化工企业装置负荷率较低的现状,采用变频调速技术无疑是节能的有效途径。供热系统优化。合理地实行装置间的联合,在较大范围内进行冷、热物流的优化匹配,实现能量利用的最优化。
能量综合利用。化工企业使用的能源种类多,品位高低不等,工艺过程兼有吸热和放热,把生产中大量使用的燃料、蒸汽、电力、机械能和生产过程中产生的可燃性气体、反应热及多种余能有效地组合起来,以求得系统能量的高效利用。化工企业消耗的80%左右总热能最终是以低位热能放出的。因此,低位热能的有效利用是提高化工能源利用率的关键。
制造业:低碳化生产成为潮流
我国作为制造业大国,近几年一直大力推动制造业的绿色转型升级,部分知名制造业巨头如海尔、联想等,在绿色制造方面均取得了不俗成绩。低碳化绿色制造将成为我国制造业转型的潮流方向之一。
绿色生产理念深入企业发展。以海尔为例,海尔将绿色理念深入到了企业的发展战略中,通过绿色设计、绿色制造和绿色服务三个方面,对家电全生命周期进行绿色管理,致力于为全球消费者提供领先的绿色智能生活解决方案。在绿色设计方面,海尔有112项原创技术,如海尔的冰箱有无油压缩机,洗衣机有免清洗的技术,节水器能够在温度升到一定程度后自动断电断气,实现防干烧;在绿色制造方面,海尔有产品定制的互联网制造平台,以此来降低库存,减少资源消耗。作为全球领先的IT企业,联想虽然不是传统意义上的能源资源消耗大户或重污染企业,但其通过将绿色设计贯穿到产品全生命周期中,不断革新绿色工艺、推广低碳技术成果。在2017年,联想发布了独创的低温锡膏制造工艺,可减少35%的碳排放量,这意味着联想每年将减少约5956吨二氧化碳排放,相当于少消耗约250多万升的汽油。此外,联想的智能制造示范基地——联宝科技首创了PC 制造业低温焊接技术,每年节省电能344万千瓦时,二氧化碳排放减少2431吨,相当于每年植树13万棵;联想还通过独特的直接水冷技术,使超级计算机、数据中心等能耗大户实现能耗的极大降低。
数字化手段赋能能耗降低。除上述绿色制造战略行动外,联想正致力于推进智能制造和绿色制造的结合,利用人工智能、大数据等数字化手段提高供应链管理水平,提升制造效率,减少能耗物耗。在当前中国智能化变革的浪潮下,这一行动对传统企业的数字化、智能化转型,以及绿色发展无疑将具有深远影响。
市场端:碳交易和碳市场
海外碳排放交易的实施
碳排放权交易系统 (ETS) 是一个基于市场的节能减排政策工具,用于减少温室气体的排放。遵循“总量控制与交易”原则,政府对一个或多个行业的碳排放实施总量控制。纳入碳交易体系的公司每排放一吨二氧化碳,就需要有一个单位的碳排放配额。它们可以获取或购买这些配额,也可以和其他公司进行配额交易。碳交易市场作为一种低成本减排的市场化政策工具,已在全球范围内广泛运用。它主要有两个功能:一是激励功能,即激励新能源产业或非化石能源产业,以解决减排的正外部性问题;二是约束功能,即约束抑制化石能源产业,解决碳排放的负外部性问题,从而最低成本、最高效率地改变能源结构,提高能源效率,治理环境污染。
全球首个主要的碳排放权交易系统欧盟排放交易系统 (EU ETS)于2005年投入运营,覆盖31个国家,包括28个欧盟国家和冰岛、列支敦士登、挪威,是全球首个国际排放交易体系。目前它依然是世界上最大的排放交易体系,占国际碳交易总量的四分之三以上。欧盟排放交易系统限制来自超过11 000座高能耗设施(发电厂和工业厂房)以及在上述国家内运营的航空公司的温室气体排放涵盖约45%的欧盟温室气体排放。欧盟排放交易体系按“限额和交易”的原则运作。欧盟排放交易体系涵盖的厂房设施排放的某些温室气体排放总量具有一个上限 。该上限随着时间的推移而降低,排放总量因此得以降低。在该上限内, 企业购买或获得排放配额,并可以按需要在企业间进行排放配额的交易。同时也可以从世界各地的减排项目里限额购买国际信用额。限制排放配额的总量确保了配额的价值。每年年终,企业必须缴纳足够的配额以涵盖其所有的排放,否则将面临高额罚款。如果一家企业排放量减少,则可以储起剩余的配额以备未来之需,或将剩余配额向另一家缺乏配额的企业出售。欧盟排放交易系统实施以来,减排成效显著。体系内各类设施的碳排放量预计将比2005年降低21%,按照规划,到2030年排放量将再降低43%。
根据国际碳行动伙伴组织(ICAP)的统计,目前已有21个体系正在实施, 覆盖29个司法管辖区。另有9个司法管辖区正计划未来几年启动碳排放交易体系, 其中包括中国、德国和哥伦比亚。除此之外, 还有15个司法管辖区正在考虑建立碳市场, 作为其气候政策的重要组成部分, 包括智利、土耳其和巴基斯坦。随着越来越多的政府考虑采纳碳市场作为节能减排的政策工具,碳交易已逐渐成为全球应对气候变化的关键工具。
国内碳交易的建设和启示
我国碳交易的建设起始于“十二五”期间,2011年11月,国家发改委发布《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》,同意北京市、天津市、重庆市、广东省、湖北省、深圳市等七个省市开展碳排放权交易试点。“十三五”期间,国内碳市场建设发展较快。2016年国务院发布的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》中明确建设和运行全国碳排放权交易市场,主要措施有三点:1.建立全国碳排放权交易制度;2.启动运行全国碳排放权交易市场;3.强化全国碳排放权交易基础支撑能力。截止到2020年8月,北京等试点省市碳市场共覆盖钢铁、电力、水泥等20多个行业,接近3000家企业,累计成交量超过4亿吨,累计成交额超过90亿元,有效推动了试点省市应对气候变化和控制温室气体排放工作。
2020年中央经济工作会议中提出“加快建设全国用能权、碳排放权交易市场,完善能源消费双控制度”。近日,生态环境部发布《全国碳排放权交易管理办法(试行)》,在国家层面发布系统性规则,碳市场制度完善再次迈出一大步。碳市场建设是实现碳达峰、碳中和目标的重要举措,预计“十四五”期间,全国碳市场将继续加快发展,进一步完善体制机制。
目前,国内碳交易的形式主要是配额交易,政府对相关的产业或企业规定对应的排放量,企业可以根据自身状况,出售或者购入排放权,整体来看,我国碳交易市场建设并不完善,和西方欧美国家相比尚存在比较明显的差距,相关制度有待进一步完善:
统一配额分配方式等标准体系。目前,各试点配额分配的总量比较宽松。许多控排单位甚至出现配额过剩的情况,再加上存在配额抵消机制,导致碳交易价格过低。另外,地方配额总量扣除免费分配后的部分,可由地方政府通过拍卖或固定价格出售的方式进行有偿分配,有偿分配的方式和标准由地方确定。因此,配额总量分配的地区偏向性会导致各地区配额有偿分配成本存在差异。在全国碳市场的建设过程中,有必要限制有偿分配的方式和标准,统一采取拍卖进行有偿分配。同时,各地配额拍卖向外地企业开放能统一不同地区企业获得配额的实际成本。
增强碳交易市场的透明度。我国碳交易市场的信息不透明,企业不愿意公开碳排放、碳配额总量、配额方案以及交易数据等信息,导致各企业信息获取不及时,不能作出有效的交易决策。不透明的碳交易市场信息,使交易双方不能确定公平合理的市场定价,大大增加了交易成本,降低了交易效率,导致中国的碳交易市场缺乏流动性,市场发展缓慢。我国需要进一步提高信息透明度,除了在各试点范围内公布碳交易计划、管理措施等政策工具的实施外,还应向社会公开企业排放控制的关键数据、配额总量和配额分配情况。获得充足、可靠的信息,确保企业有效参与碳市场交易,提高碳交易市场的交易效率。
进一步发展碳期货等金融衍生品。碳排放交易市场正在向金融市场的方向发展。从欧盟的经验来看,碳市场初期以现货产品为主,之后向碳期货产品发展。碳期货可以长期持续地给予投资者稳定的价格预期,标准化的期货产品也可以降低法律风险,及时发送市场信号。建立碳排放权交易期货市场,一方面有利于投资者预判交易价格,从而提高交易市场活力;另一方面能够促进我国形成独立自主的碳排放权交易价格机制,争取碳排放权交易定价权,增强国际竞争力。
四、投资策略:碳中和——高质量发展的供给侧改革
电力部门将迎来深度脱碳:光伏/风电
我国现能源结构电力与热力碳排放占比约50%,电力减排将是未来五年关键。根据BNEF 数据,2018 年我国二氧化碳排放总量约 95 亿吨,占全球的比重约为 28.6%,电力和热力领域占比约 50%;工业领域占比约 30%;交通领域占比约 10%。电力部门减排难度小于热力,将是未来五年“碳中和”的关键。光伏、风电等可再生能源发电形式的平准化发电成本、初始投资成本等都将进一步下降,使得二者进一步体现出竞争优势。根据国际能源署测算,我国电力对应的碳排放将在 2025 年-2030 年达到最高峰约 55 亿吨,但随着我国光伏发电和风电占比的提升,到 2050年电力对应的碳排放可下降至约 22.5 亿吨。
光伏
光伏行业协会上调“十四五”期间新增装机预期,光伏行业有望在未来五年得到发展。根据光伏行业协会 2020 年 12 月 10 日报告预期,“十四五”期间我国光伏年均新增装机在 70GW~90GW,2025 年新增装机或达 120GW 左右,较之前的预期大幅上调。全球光伏新增装机 110GW~135GW,同比-4.5%~17.4%,预计全球 2021-2025 年年均新增装机达 222GW-287GW,2025 年当年全球光伏新增装机有望达 400GW,较 2019 年增长 250%。
展望光伏行业,长期发展空间依然广阔。根据2019年联合国马德里气候变化大会的《中国2050年光伏发展展望》,从2020年至2025年这一阶段开始,中国光伏将启动加速部署;2025年至2035年,中国光伏将进入规模化加速部署时期,到2050年,光伏将成为中国第一大电源,约占当年全国用电量的40%左右。若叠加目前碳中和规划的预期,未来光伏发展的空间和潜力更加乐观。
未来光伏将进入规模化加速部署时期,全产业链在碳中和主题下都有投资的空间。全产业链细分有电池、硅片、硅料、组件四条主线。从板块变革角度,建议关注电池赛道,从P型PERC转向N-HJT,是光伏未来10年最重要的主题。其中主要把握设备、制造、辅料三个环节。
在设备环节:推荐光伏电池设备龙头 ,重点关注理想能源(未上市)、钧石能源(未上市)、金辰股份、京山轻机;在制造环节,推荐关注龙头隆基股份、晶澳科技、东方日升、爱康科技。在辅材环节,推荐关注苏州固锝、无锡帝科、赛伍技术。
风电
风电产业链,从上游到下游依次为:上游,主要是风电的零部件制造商,包括叶片、发电机、轴承、电控系统等,上市的企业包括中材科技(叶片)、双一科技(机舱罩)、日月股份(铸件)、禾望电气(变流器)、金雷股份(主轴)等,其中,叶片、齿轮箱是风电机组成本构成中所占比例最大的;中游,主要是风电整机和风塔的制造商,整机(风机)是发电机组,风塔是风力发电的塔杆,上市的企业包括金风科技(整机)、明阳智能(整机)、天顺风能(风塔)、泰胜风能(风塔)等;下游,主要是风电运营商,上市的企业包括中广核新能源、大唐新能源、北控清洁能源等。
风电产能快速提升,新增装机为配套实现“十四五”规划,风电发展需与碳中和国家策略相适应。2020年10月14日,全球 400 余家风能企业的代表联合发布《风能北京宣言》,保证年均新增装机 5000 万千瓦以上,2025 年后年均新增装机容量应不低于 6000万千瓦,到 2030 年至少达到 8 亿千瓦,到 2060 年至少达到 30 亿千瓦。
风机功率向大型化发展。中国风能协会数据显示,我国新增装机平均功率自2008年的1.2MW提升至2018年2.2MW,增长了79.8%。2008年,1.5-2.0MW是新增装机的主力,占全国新增总量的59%。而到了2018年,2.0-2.5MW机组成为了主要的新增机组,占全国新增总量的73%。
近5年,风电整机制造企业的市场份额集中趋势明显。2018年,中国风电市场有新增装机记录的整机制造企业共22家,新增装机容量2114万千瓦。前三家中,金风科技新增装机容量达到671万千瓦,市场份额达到31.7%;其次为远景能源、明阳智能、联合动力和上海电气,前五家市场份额合计达到75%;排名前五的风电整机企业新增装机市场份额由2013年的54.1%增长到2018年的75%,增长了20.9%;排名前十的风电整机企业新增装机市场份额由2013年的77.8%增长到2018年的90%,增长了12.2%。
海上风电结构性机会有望好于行业。2021年我国海上风电将取消中央补贴,支持地方补贴,2018 年-2020年海上风电项目需在 2021 年底前完成并网,海上风电建设省份的燃煤标杆电价水平为 0.39-0.45 元/W。2020 年 10 月 6 日,鲍里斯宣称为帮助英国实现经济的“绿色重建”,将提供 1.6 亿英镑升级港口及风机制造厂商,大幅提升海上风电装机量,将 2030 年海上风电装机量从 30GW 提升至40GW。2019 年我国海上风电新增装机 2.3GW,2021 年新增装机将达 5GW。未来 5 年全球海上风电年均复合增长约 18.6%。
在风电整机上,推荐关注龙头金风科技(02208)、阳明智能;风电铸件上,推荐关注龙头日月股份;海上风电上推荐关注东方电缆。
储能
现在市场上常用的储能技术,根据储存介质的不同可以分为五大类,分别为电化学储能、机械类储能、电磁储能、热储能和化学类储能。机械储能的应用形式有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。电磁储能主要包括超导储能、超级电容器储能。热储能系统将热能储存在隔热容器的媒质中,可以世界利用,需要时可以被转化回电能。化学类储能主要是指利用氢或合成天然气作为二次能源的载体。电化学类储能将能量储存在溶解于液态电解质中,主要包括各种二次电池,有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池等,这些电池多数技术上比较成熟,应用广泛。
从整个电力系统的角度看,储能的应用场景可以分为发电侧、输配电侧和用电侧三大场景。这三大场景又都可以从电网的角度分成能量型需求和功率型需求。能量型需求一般需要较长的放电时间(如能量时移),而对响应时间要求不高。与之相比,功率型需求一般要求有快速响应能力,但是一般放电时间不长(如系统调频)。实际应用中,需要根据各种场景中的需求对储能技术进行分析,以找到最适合的储能技术。
储能是高比例可再生能源并网的关键助力之一。由于风光发电具有较强的间歇性与随机性,在相当程度上阻碍了其和负荷的有效匹配,提高了高比例大规模并网的难度。对光伏而言,日内出力受到日照条件、天气影响;更长时间尺度的出力具备一定规律性,但仍不稳定。夏季和冬季的发电特性区别明显。对风电而言,日内出力表现具有极大的随机性;更长时间尺度的出力具备一定规律性,也仍不稳定。储能系统不同程度上具备平滑可再生能源出力、使其和负荷相匹配的能力,可通过高频响应能力可以满足电力系统频率调节的需求。
我国抽水储能累计装机规模最大,电化学储能快速增长。根据CNESA全球储能项目库的不完全统计,截至2019年底,中国已投运储能项目累计装机规模32.4GW,占全球市场总规模的17.6%,同比增长3.6%。其中,抽水蓄能的累计装机规模最大,为30.3GW,同比增长1.0%;电化学储能的累计装机规模位列第二,为1709.6MW,同比增长59.4%;在各类电化学储能技术中,锂离子电池的累计装机规模最大,为1378.3MW。电化学储能技术一直保持快速增长态势,年复合增长率(2015-2019)为79.7%。
未来储能行业前景乐观。短期,储能规模的增长和储能助力可再生能源消纳、储能参与辅助服务等内容相关。国家电网表示,未来5年,国家电网公司将年均投入超过700亿美元,推动电网向能源互联网升级,促进能源清洁低碳转型,助力实现“碳达峰、碳中和”目标。同样在2021年初,青海省对“新能源+储能” 、“水电+新能源 + 储能”项目中自发自储设施所发售的省内电网电量,给予每千瓦时0.10元运营补贴,同时,经该省工业和信息化厅认定使用本省产储能电池60%以上的项目,在上述补贴基础上,再增加每千瓦时0.05元补贴。援引中关村储能联盟的研究结果,保守场景(年复合增长率55%左右)、理想场景(年复合增长率有望超过65%)下,电化学储能装机规模(基本假设为电化学储能是储能规模提升的主体)分别约为15GW以上和接近24GW。中长期,我国长期储能规模的爆发必然依赖于高比例可再生能源电力风电、光伏的应用,所以风光的实际规模变化情况就是储能规模估计的关键点。彭博估计,到2050年,全球储能累计装机规模将达1600GW以上(并未假设净零,所以碳排放的严格限制事实上可以推高此估计)。
在储能电池应用上,建议关注电池龙头企业宁德时代、比亚迪、亿纬锂能等。在可再生能源与储能协同上,建议关注阳光电源。在储能与氢产业链结合上,建议关注氢能和燃料电池龙头亿华通。
非电力部门更加清洁化+电力化:新能源车/装配式建筑
新能源车
考虑新能源汽车对于改善我国大气质量的重要作用等,国家引导以锂离子动力电池汽车(纯电动汽车)为主体,纯电动、插电混动、燃料电池并行的新能源汽车产业的发展。我国新能源汽车产销多年位居世界第一位,产业链稳居全球第一梯队。据《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿),至2025年我国新能源汽车销量预计将达当年汽车总销量的25%。我们认为,补贴退坡的细则虽仍有待推出,但新能源汽车产业发展的号角不会停息。坚定看好中国成为全球新能源汽车产业发展的长期高地。
在上游原料环节,作为电池原材料的锂、钴资源的战略地位更加突出,有望在未来经历一轮新的周期增长。推荐关注龙头赣锋锂业(01772)、天齐锂业等。
在下游电池环节,动力电池仍然是新能源汽车产业发展的核心驱动力,具备技术先进性的材料与电池公司将深度受益于扶持政策红利、市场占有率提升和优质车型配套溢价。重点推荐宁德时代,亿纬锂能等。
新能源车渗透率的提升,将同时促进自动驾驶技术发展。伴随 5G 网络的普及,车联网的应用正在加速。目前L4级以上的自动驾驶正在逐步落地,但是更应该关注具体场景落地。看好整车企业中同时具备软硬件能力的潜在公司,重点推荐整车企业蔚来(NIO.US)、小鹏(XPEV.US)、比亚迪(01211)等。新介入市场的百度(BIDU.US)、小米(01810)也值得关注。
装配式建筑
装配式建筑替代传统现场作业,有望加快建筑行业减排步伐。建筑原材料如钢材、水泥的生产制造往往消耗大量能源,装配式则更加符合绿色化的趋势。
自《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》文件发布后,从中央到地方关于发展装配式建筑的政策不断加码,装配式建筑项目落地是各地建设工作的重点。文件指出,力争在2025年末实现装配式建筑占新建面积的比例达 30%。将新开工建筑面积年以 5%年增速,装配式渗透率以3%年增速计算,2025年全国装配式建筑市场将达到近5万亿元的规模。在碳中和的目标导向下,建筑行业面临更严苛的减排压力,装配式建筑市场有望得到更快速扩容。
装配式建筑行业发展的确定性趋势较为明确,在传统建筑业向装配式行业特别是钢结构转型升级的过程中,建议关注行业头部企业。
碳排放端深度绿化: 生物降解塑料
生物降解塑料是指以生物质能为原料,最终在自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用又能够被降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料,从而实现了碳循环与零碳排放。援引国际标准化组织塑料技术委员会的数据,与传统的聚乙烯塑料相比,每制造 1kg 塑料,生物降解塑料技术可减少 3.14kg 碳排放。援引欧洲生物可降解塑料协会的数据,如果将全球每年生产的聚乙烯塑料全部替换为生物降解塑料,可减少 4200 万吨碳排放,相当于 1000 万次国际航班产生的碳排放。为解决白色污染与生态危害问题,国家发改委、生态环境部等9部门联合印发了《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》,要求直辖市、省会城市、计划单列市,地级以上城市结合实际需求,2021年1月1日起在城区的商场、超市、药店等场所,以及餐饮打包外卖服务等各类展会活动中,禁止使用不可降解塑料购物袋,这一政策有望推动生物降解塑料渗透率显著提升。
当前生物降解塑料中具备经济性的主要为PBAT 与 PLA,以金发科技为代表的国内企业 PBAT 技术相对成型,亦具备国际竞争力。推荐关注金发科技。
风险提示:政策推进力度不及预期
(编辑:张金亮)