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華創宏觀:能源革命與產業變遷

本文來自格隆匯專欄:華創宏觀張瑜 作者:張瑜 牛播坤

前言:

我們可能正處在新一輪能源革命的浪潮中。早在2014年,總書記就提出中國要推動能源消費革命、能源供給革命、能源技術革命、能源體制革命並全方位加強國際合作,實現開放條件下的能源安全。今年,在碳達峯目標指引下,能源革命的浪潮正廣泛的影響着幾乎每一個行業。

作爲資本市場的研究者,我們希望能深入的研究能源革命的歷史進程、未來發展路徑、以及對產業、對投資帶來的影響,以期幫助投資者在能源革命的浪潮中把握機會,規避風險。

本篇報告是華創證券能源革命系列的第一篇報告,簡要回顧全球四次重大能源轉型史,以四次能源轉型進程中的代表性國家爲觀察對象,瞭解其背後的產業變遷,以對當下中國的能源革命,提供可供借鑑的經驗。

一、全球能源革命:四次重大轉型歷史回顧

全球能源轉型歷史:有四次大規模的能源轉型。第一次,煤炭代替傳統的生物燃料(木炭),典型國家是英國。第二次,石油代替煤炭,典型國家是美國。第三次,天然氣代替石油/煤炭,典型國家是荷蘭。第四次,朝向可再生能源的轉型,代表性國家是德國。

二、全球能源革命與產業變遷:案例分析

(一)第一次能源轉型代表:英國。儘管英國的煤炭革命首先源於城市化而非工業化,但英國的煤炭轉型,極大的促進了其工業化進程。例如,蒸汽機的發明、城鎮照明燃氣(煤氣)的生產、焦炭的使用,背後都離不開煤炭的使用。

(二)第二次能源轉型代表:美國。美國的能源轉型來自供需多個有利因素的共振。包括供給側:大型油氣資源被發現與開採,天然氣長距離輸送技術得到完善,需求側:汽車的普及、二戰的爆發等。美國的能源轉型更多是在增量領域,傳統的煤炭能源的消費並沒有受到影響。

(三)第三次能源轉型代表:荷蘭。荷蘭的能源轉型提供了一個鮮活的案例,在徹底拋棄煤炭的進程中,如何實現產業的轉型。從荷蘭國企帝斯曼的業務發展中,我們能夠找出其轉型的脈絡:從傳統煤化工企業轉型爲精細化學品、特種化學品製造商。

(四)第四次能源轉型代表:德國。作爲可再生能源轉型的旗手,德國的轉型是較爲激進的。其轉型進程中產生了較多問題,值得我們思考甚至引以爲戒。包括擠佔了傳統發電企業的生存空間;削弱了高耗能行業企業的競爭力;加大了居民部門的用電成本等。

中國能源革命:政策目標與產業變遷願景

(一)頂層設計:目標與過程

目標:1)到2025年,單位國內生產總值二氧化碳排放比2020年下降18%22030年,二氧化碳排放量達到峯值並實現穩中有降,單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上。32060年,碳中和目標順利實現。

過程:宏觀層面是雙管齊下。一是能耗雙控。二是提高非化石能源佔比。產業層面,重點聚焦能源、工業、交通、建築等領域的碳達峯行動。

(二)產業層面:遠景指引

梳理各類文件,遠景指引包括四大領域20多個細分產業。具體參見正文。

中國能源革命:應對挑戰,行穩以致遠

參見正文。

風險提示:

出現新的技術路線;政策超預期推進。

正文

全球能源革命:四次重大轉型歷史回顧

當下全球一次能源消費結構:煤炭、石油、天然氣三大化石能源消費爲主。2020年,根據BP能源統計,全球一次能源消費中,煤炭佔比27.2%、石油佔比31.2%、天然氣佔比24.7%、核能佔比4.3%、水電佔比6.9%、可再生能源(包括生物燃料、風電與光伏)佔比5.7%

風電與光伏的消費佔比接近5%根據BP能源統計中可再生能源的發電情況,2020年,風電與光伏的發電佔可再生能源發電之比爲77.7%。則,風電與光伏佔全球一次能源消費總量之比大概是4.4%

全球能源轉型歷史回顧:有四次大規模的能源轉型。(加拿大科學家瓦科拉夫·斯米爾認爲,開始轉型的標誌是其消費佔比達到5%,完成轉型的標誌是其成爲第一大消費的能源[1])。

第一次,煤炭代替傳統的生物燃料(木炭)典型國家是英國,最早可追溯到1560年之前,當時煤炭就已在英國能源消費總量中達到 5%。到1619年,英國基本完成第一次能源轉型。彼時,煤炭消費佔其一次能源消費之比高達49.1%。荷蘭、美國、德國完成第一次能源轉型的時間點分別在1865年、1885年、1853年。就全球情況看,1840 年左右,以煤炭爲主的礦物能源開始佔全球能源消費總量的 5%,全球能源轉型至此開啓。70 年之後,也即到 1910 年左右,全球向煤炭時代的過渡才告完成。

第二次,石油代替煤炭。典型國家是美國1950年率先完成第二次能源轉型,彼時石油消費佔其能源消費的38.4%。全球石油消費量在 1915-1920 年左右達到能源消費總量的 5% ,到 1970 年時儘管上升到 38. 2% ,但仍沒有佔據能源消費總量的最大比例。

第三次,天然氣代替石油/煤炭典型國家是荷蘭。1971年率先完成第三次能源轉型。彼時天然氣消費佔其能源消費的51.3%。全球能源消費向天然氣轉型始於1930年左右。

第四次,朝向可再生能源的轉型。典型國家是德國。2000年通過《可再生能源法》,建立系統的光伏和風電上網支持政策。2010年制定國家可再生能源行動計劃,目標到2020年年底可再生能源消費量佔德國能源消費總量18%。對於全球而言,2015年時,根據瓦科拉夫·斯米爾《能源轉型:數據、歷史與未來》一書的統計,可再生能源(含風電、光伏、現代生物燃料,不含傳統生物燃料)佔比依然低於5%。到2020年,根據BP的統計,可再生能源(含風電、光伏、生物燃料)佔比爲5.7%

全球能源革命與產業變遷:案例分析

(一)第一次能源轉型代表:英國

能源轉型(從木炭煤炭,轉型時間是1560年之前→1619年)

轉型背景:英國的城市化而非工業化首先激發了煤炭革命,煤炭的廣泛應用首先是作爲燃料直接燃燒爲家庭供熱取暖。

原因包括:1)煤炭資源豐富,尤其在16世紀前半葉,煤炭價格不斷下跌,成了窮人家庭的流行選擇。2)木材的價格不斷上漲,促使消費者產生了採用其他類廉價燃料的動機。3)在1618世紀,英國國際貿易日益興旺,倫敦城的城市規模在這一時期不斷擴大,城市取暖需求增加。

煤炭革命與英國的工業化進程相輔相成:產業層面,煤炭先是用在需要低熱供應的生產行業(打鐵、釀酒、染色,以及鹽、石灰和肥皁的生產),繼而是玻璃。隨後,得益於蒸汽機的發明、城鎮照明燃氣(煤氣)的生產、焦炭的使用,煤炭不斷獲得新的應用市場。

(二)第二次能源轉型代表:美國

能源轉型(從煤炭油氣;根據石油消費佔比,轉型時間是1910年前→1950年)

轉型的背景:供給側,大型油氣資源被發現與開採,天然氣長距離輸送技術得到完善

1)油1860年開始,陸續發現大型油田。1860 年時,美國石油產量佔世界總產量的 98.4%1900年,美國有7座大型油田,到了1925年,大型油田數量增至75座,1950年則達到220[2]。石油開採不受資源不足的限制。

2)氣1916年至1922年美國發現了兩座大型氣田,給美國的天然氣產業帶來了質的飛躍。據統計,1921年美國的天然氣產量已達184億立方米,1925年則爲342億立方米,1930年達到了540億立方米。

3)管道建設:20世紀20年代,美國天然氣長距離輸送技術逐步完善1925年,美國建成了第一條長達1000千米的跨州輸氣管道。

需求側:

1)汽車普及激發了石油的需求。1908年,福特公司生產出世界上第一輛T型車,並於1911年大批量投入市場,同年汽油的銷售量首次超過煤油。1913年,福特開發出第一條汽車生產流水線,日產汽車1000輛。汽車流水線的推廣,使得汽車在美國進一步普及。1921年,美國已達到每14人擁有一輛汽車,到1929年,美國註冊汽車達到2310萬輛。

2)二戰的爆發:二戰以石油作爲主要動力燃料。194112月至19458月,同盟國共消耗70億桶石油,佔世界石油總產量的2/3,其中絕大部分來自美國[3]

3)美國輸送管道的大規模建設擴展了天然氣的利用範圍:20世紀20年代起,長距離輸送管道的出現,使天然氣供應擺脫了地理範圍限制,被廣泛運用於家庭做飯和供暖、工業鍋爐等領域。此外,天然氣價格比煤炭、石油更具競爭力。在天然氣快速發展時期,美國的氣價僅爲油價的15%-25%,爲煤價的25%-40%[4]

轉型過程中的思考:

1)對於油氣,需求的爆發、使用技術的成熟是關鍵早期,精煉技術和利用技術落後,石油主要是供提煉煤油以作照明之用。加之市場需求量難以擴大,故而在美國能源消費總量中佔比不大。直到後來汽車普及,二戰爆發,交通運輸業對汽油、柴油和燃料油的需求大增,石油消費量在能源消費總量中的比重才逐漸上升。

與早期的石油一樣,天然氣在其初期發展階段主要用於產地周邊地區的照明、取暖及炊事之用,利用規模有限,且開採過程中伴隨有大量浪費現象。直到長距離燃氣輸送系統的建設後,天然氣得以長距離、大批量運輸,其消費量才迅速提高。

2)對於煤炭,看似被替代,實則沒有:從能源消費比例看,煤炭似乎在被替代:煤炭在美國能源消費中的比例從 1910 年的 77% 下降到 1925 年的65.5% ,繼而再降至 1945 年的 48. 9%。但,煤炭產量並沒有減少,同時期其產量從13400PJ 增長到 15508PJ,繼而增長到 16880PJ[5]這意味着,得益於增量需求而進行的能源轉型,可能並不會對被替代的能源產生負面影響。

(三)第三次能源轉型代表:荷蘭

能源轉型(從煤炭/石油到天然氣/石油,轉型時間是1963年前→1970年代)

轉型背景:主要是供給側的原因:1)大型氣田資源的發現。1959年,荷蘭在斯洛赫特倫附近發現巨大格羅寧根氣田。該氣田徹底改變了荷蘭的能源供求情況。它能夠給所有工業、家庭提供能源2)出售天然氣盈利豐厚,彼時,核能被認爲會很快佔據主導地位,因而應當儘快生產和銷售天然氣

轉型過程:不再開採煤礦196512月,荷蘭政府決定在10年內全部淘汰林堡省內的煤礦開採業務,關停這些煤礦讓荷蘭人口最稠密地區的20萬人失去了工作基礎,影響了大約45000個採礦工作和30000個直接相關的工作[6]。(荷蘭的煤炭主要在南部,關閉煤礦涉及到荷蘭南部30%就業和45%的收入)

1958年,天然氣佔荷蘭一次能源供應的1%1965年,佔5%,到1971年,上升至30%1975年,到46%。在同一時間段,煤炭的佔比從26%下降到了2.5%。(剩餘的小部分用作冶煉焦炭)。

轉型過程中其他舉措(對被替代能源的補償):1)就業:給新的工業提供補貼,從首都安置一些政府崗位等吸納原有就業人員。2)助力企業轉型:參見Staatsmijnen公司的發展歷程。

Staatsmijnen公司(帝斯曼)的發展情況簡介如下:最早的設立是作爲國有煤礦公司開採煤礦,主要經營收入來自煤炭以及焦爐煤氣。1973年左右,帝斯曼關閉全部煤礦。但荷蘭政府給予其40%的大格羅寧根氣田助其轉型。帝斯曼後來重新僱傭了30000名失去工作的礦工中的15000人,並轉型爲特種化學品、精細化學品製造商。

(四)第四次能源轉型代表:德國

能源轉型(2000年開始,從化石能源、核能向可再生能源轉型)

1、德國可再生能源產業的發展概況

在德國政府20多年持續的政策支持下,德國可再生能源消費量在能源消費總量的佔比從2000年的2.6%增至2005年的5.5%,進入能源轉型的理論啓動點5%)。2013年,可再生能源佔比達11.4%2018年這一佔比又提升到16.6%

電力領域是德國推動能源轉型的關鍵。2020年,可再生能源發電量佔德國電力市場的近50%,是十年前的近3倍。其中,風力發電做出了最大貢獻,佔比27.4%;光伏發電佔比9.7%;其餘的12.2%則由生物質能,水力發電和其他可再生能源構成。

2、德國能源轉型的背景

1)政策端:主動扶持可再生能源的發展

德國可再生能源的發展主要是政府扶持的結果,而不是市場機制的推動[7]2000年,德國頒佈《可再生能源法》,爲可再生能源發展打下法律基礎。此後,德國制定完善了一系列促進可再生能源發展和利用的聯邦法規,如可再生能源發電可以享受長期的固定補貼,降低可再生能源發電企業的經營風險。近十年來,德國政府開始調整政策思路,逐步調減補貼,推動可再生能源市場化發展。但政策大的方向沒有改變,推進可再生能源使用仍是其能源轉型的核心內容。如果以《可再生能源法》修訂爲標誌,德國可再生能源產業可分爲以下六個發展階段:

2)供給端:主要化石能源進口依存度居高不下,發展核能有輿論壓力

德國在能源方面最大的特點是富煤缺油缺氣,因此石油和天然氣長期依賴進口。20世紀90年代以來,德國石油和天然氣對外依存度長期居高不下。1990-2013年,德國石油進口依存度在95%-100%區間波動,同期天然氣進口依存度也維持在75%以上的高位且增加趨勢更爲明顯。

出於能源安全考量,德國在20世紀90年代提出向核能和可再生能源轉型。但核能發展長期受民衆反對,核電政策搖擺不定。2011年福島核事故後,德政府宣佈放棄核電,能源供應壓力的加劇更加突出了可再生能源的重要地位。

3、德國能源轉型過程中產生的問題

德國採取的可再生能源固定電價補貼機制,造成了批發市場的低電價和零售市場的高電價。政策規定,電網運營商必須優先並以較高的指定價格收購利用可再生能源所發綠色電力,多出的成本通過可再生能源附加費計算到零售電價中,從而轉嫁到消費者頭上。

對於傳統發電企業,由於風電和太陽能發電企業不斷涌入市場,導致電力供過於求,上網電價下跌,傳統電力公司的利潤下跌;對於高耗能行業,部分企業(主要是中小企業)未獲得可再生能源附加費豁免權,因爲要承擔較高的用電成本,企業競爭力被削弱;對於居民部門,其承擔了電價上漲的主要部分,2020年居民用電價格比工業用電價格高出75%左右。

1)對傳統發電企業的影響

德國能源轉型對傳統電力企業的衝擊,主要體現在電價和發電量的下滑。

首先是批發市場電價的持續走低。可再生能源發電量大量涌入電網,使得批發市場電價已從2008年以來的高點80歐元/兆瓦時降至2015年的低點32歐元/兆瓦時左右。德國傳統電力供應企業的售電價格有時候會低於其發電成本。

其次是傳統化石能源發電量持續下降。以德國兩大傳統發電巨頭意昂集團和萊茵集團爲例,意昂集團煤電發電量從308億千瓦時(2013年峯值)降至2015年的160億千瓦時,降幅達到48.1%;萊茵集團煤電發電量從1052億千瓦時(2013年峯值)降至2015年的942億千瓦時,降幅達到10.5%[8]

傳統電力供應商售電價格和發電量的下滑,壓縮了其市場佔比和盈利空間。據國家能源局《德國電力市場供應嚴重過剩》,2013年德國8大電力公司的利潤率從10年前的15%跌倒5.4%

2對高耗能企業(尤其是中小企業)造成衝擊

工業部門中承擔高電價的主要是高耗能部門的中小企業。根據德國弗勞恩霍夫協會(Fraunhofer ISI)的測算,高耗能行業(化學品、造紙、鋼鐵、鋁、銅和紡織品)中,享有可再生能源附加費豁免權的大企業用電價約爲5歐分/千瓦時,而沒有豁免權的中小企業的電價達到了14歐分/千瓦時以上。中小企業的成本又難以通過產品價格轉嫁到消費者身上,而是直接表現爲利潤的下降。

德國科隆經濟研究所2013年曾發佈報告指出,高電價已經威脅到了德國作爲投資地的區位優勢。特別是高耗能行業,如化工、玻璃、水泥、造紙業所受衝擊較大。2010年對德國高耗能行業的投資額已經比2000年銳減了85%

3)加劇了居民部門的負擔

德國能源轉型的高電價主要由居民部門承擔。德國居民電價過去21年漲了78%2019年德國居民電價30.22歐分/千瓦時,位居歐洲第二,同年工業部門用電價爲17.75歐分/千瓦時。這樣的漲幅使690萬德國家庭面臨電貧困的威脅,即電費支出超過家庭收入的1/10[9]

電價中可再生能源附加費增長過快是電價飆升的主要原因。2012-2014年,該費用從3.6歐分/千瓦時增至6.24歐分/千瓦時,不到3年時間就增長了73%。目前可再生能源附加費爲6.41歐分/千瓦時,佔居民電價的21%

4、政府或企業給出的應對措施

1)傳統電力企業積極應對能源轉型

以意昂集團、萊茵集團、EnBW爲代表的傳統能源企業給出的應對措施包括:

i)併購:大企業之間爲了應對市場競爭進行合併、收購或整合。1997年,德國8家全國性電力公司的市場份額爲79%;到了2004年,僅有4家全國性電力公司,市場份額上升至95.6%[10]

ii 企業間資產互換重組:20183月,萊茵集團接手意昂集團的可再生能源,取得約8GW的可再生能源發電容量,意昂集團則接管萊茵集團旗下的配電網和售電業務。重組後,意昂集團專注於配售電等業務,而萊茵集團將成爲德國綠色電力的最大供應商。

iii)佈局可再生能源領域:20215月,德國四大傳統能源巨頭的之一的EnBW與英國石油天然氣巨頭BP合夥投資116.5億歐元建設海上新能源風力發電項目,預計發電能力爲290萬千瓦。此前兩家公司還在英國聯合開展兩個海上風電項目,總潛在發電能力爲3GW,可以爲340多萬英國家庭提供清潔電力。

2)政府針對電價上漲的政策調整

針對電價上漲過快對居民和企業部門造成的影響,德國政府主要採取以下能源政策調整措施:

i)逐步降低可再生能源補貼

一是以市場溢價逐步取代固定電價補貼。新能源上網電價水平爲溢價補貼+電力市場價格注:是在電力市場價格的基礎上給予可再生能源相應的電價補貼,市場溢價補貼水平固定不變)。2014年,德國規定對500kW以上新建設備採用溢價補貼機制,2016年,這一標準進一步降低至100kW

二是引入可再生能源發電項目競爭性招標制度,即通過招標方式確定可再生能源的補貼額度。2014年,招標機制僅針對部分地面光伏發電試點項目。2017年開始,德國全面引入可再生能源發電招標制度。

ii)抑制可再生能源附加費過快增長

針對可再生能源附加費增速過快的問題,《可再生能源法》(2016版)在提出要限制陸上風電擴建速度,規定可再生能源如風能、太陽能年度裝機上限,以抑制可再生能源附加費過快上漲。

iii)實施更具公平性的能源轉型成本分擔機制

《可再生能源法》(2014版)將豁免可再生能源附加費的企業主體縮小爲電費成本佔生產成本極高的用電密集型企業和10兆瓦以下的小型自發自用光伏發電設備,其餘企業和大中型光伏發電設備都需要承擔可再生能源附加費。

此外,針對傳統能源企業負電價的問題,《可再生能源法》(2021版)擬修改負電價規定,提出如果連續15分鐘爲負電價,那麼可再生能源發電方就不再享受補貼。

iv)加速與歐盟成員國電網整合力度

德國推動與歐盟成員國之間電網的互聯互通,尤其是與鄰國法國、捷克、荷蘭等國的電網整合,以應對退出核能後的電力不足。

中國能源革命:政策目標及產業變遷願景

(一)頂層設計:目標與過程

綱領性文件:三個。120213月,《十四五規劃和2035年遠景目標綱要》(簡稱十四五)。220211024日,中共中央、國務院《關於完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峯碳中和工作的意見》(簡稱意見)。320211026日,國務院《《2030年前碳達峯行動方案》(簡稱方案)。

目標規劃1)到2025年,單位國內生產總值二氧化碳排放比2020年下降18%2)到2030年,二氧化碳排放量達到峯值並實現穩中有降,單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上。3)到2060年,碳中和目標順利實現。

實施過程:宏觀層面是雙管齊下。一是能耗雙控。尤其是控能耗強度。要求到2025年,單位國內生產總值能耗比2020年下降13.5%二是提高非化石能源佔比。要求到2025年、2030年、2060年非化石能源佔比分別提高到20%25%80%

產業層面包括多項內容:1)能源:能源綠色低碳轉型行動。推進煤炭消費替代和轉型升級,大力發展新能源。2)工業:工業領域碳達峯行動。實現鋼鐵、有色金屬、建材、石化化工等行業碳達峯。3)交通:加快推進低碳交通運輸體系建設,推廣節能低碳型交通工具。4)建築:城鄉建設碳達峯行動。加快優化建築用能結構,推進農村建設和用能低碳轉型。產業層面的具體遠景指引參見章節3.2

根據國家電力科學院的研究,2030年實現碳達峯,大體需要四個領域的碳減排。分別是1)產業結構調整,減排8.1億噸。2)工業節能,減排12.3億噸。3)能源結構調整,減排9.8億噸。4)建築、交通減排6.5億噸。

“2030年前,受工業化和城鎮化進程以及經濟較快發展的影響,能源需求仍然在增長。應大力改善能源結構,使得新增長的能源需求主要由新增的非化石能源供應來滿足,保證煤炭、石油等化石能源基本不再增加。2030後,能源系統要建成以新能源和可再生能源爲主體的近零排放的能源體系,煤炭、石油、天然氣等化石能源的消費量控制在極低水平。”——國網電力科學研究院,20213月,《碳達峯與碳中和國際政策背景及中國方案》。

(二產業層面:四大領域,20多個細分行業的遠景指引

具體產業層面的遠景指引信息彙總如下:

1、能源:綠色低碳轉型

1)煤炭:十四五時期嚴格合理控制煤炭消費增長,十五五時期逐步減少。推動煤炭生產向資源富集地區集中。推動重點用煤行業減煤限煤。

2)油氣,保持石油消費處於合理區間,逐步調整汽油消費規模。有序引導天然氣消費。加快推進頁巖氣、煤層氣、緻密油(氣)等非常規油氣資源規模化開發。

3)煤電(火電):合理控制煤電建設規模和發展節奏。嚴格控制新增煤電項目,新建機組煤耗標準達到國際先進水平,有序淘汰煤電落後產能,加快現役機組節能升級和靈活性改造。對供電煤耗在300克標準煤/千瓦時以上的煤電機組,十四五期間改造規模不低於3.5億千瓦。存量煤電機組靈活性改造應改盡改,十四五期間完成2億千瓦,增加系統調節能力3000-4000萬千瓦,促進清潔能源消納。

4)水電(含抽水蓄能):十四五十五五期間分別新增水電裝機容量4000萬千瓦左右,西南地區以水電爲主的可再生能源體系基本建立。到2025年,抽水蓄能投產總規模6200萬千瓦以上(截至目前,中國已投產抽水蓄能電站總規模3249萬千瓦,在建規模5393萬千瓦)。到2030年,抽水蓄能電站裝機容量達到1.2億千瓦左右。

5)核電:合理確定核電站佈局和開發時序,在確保安全的前提下有序發展核電。至2025年,我國核電運行裝機容量達到7000萬千瓦(目前我國商運核電機組49臺,總裝機容量5102.7萬千瓦)。到2030年,核電在運裝機容量達到1.2億千瓦,核電發電量約佔全國發電量的8%

6)風電、光伏:2030年,風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。加快發展東中部分佈式能源,有序發展海上風電。

7)電力系統:深化電力體制改革,加快構建全國統一電力市場體系。2025年,新型儲能裝機容量達到3000萬千瓦以上。省級電網基本具備5%以上的尖峯負荷響應能力。嚴控跨區外送可再生能源電力配套煤電規模,新建通道可再生能源電量比例原則上不低於50%

8)氫能:2025年,中國加氫站的建設目標爲至少1000座,氫燃料成本下滑至40/kg;到2035年加氫站的建設至少5000座,氫燃料成本下滑至25/kg

2、工業:節能增效與碳達峯

1)節能:推進重點用能設備節能增效。以電機、風機、泵、壓縮機、變壓器、換熱器、工業鍋爐等設備爲重點,全面提升能效標準。建立以能效爲導向的激勵約束機制,推廣先進高效產品設備,加快淘汰落後低效設備。推動重點領域節能降碳,到2025年,通過實施節能降碳行動,鋼鐵、電解鋁、水泥、平板玻璃、煉油、乙烯、合成氨、電石等重點行業和數據中心達到標杆水平的產能比例超過30%

2)堅決遏制兩高項目盲目發展:嚴格兩高項目環評審批,石化、現代煤化工項目應納入國家產業規劃。新建、擴建石化、化工、焦化、有色金屬冶煉、平板玻璃項目應佈設在依法合規設立並經規劃環評的產業園區。對能效水平低於本行業能耗限額準入值的,按有關規定停工整改,推動能效水平應提盡提,力爭全面達到國內乃至國際先進水平。對能耗量較大的新興產業,支持引導企業應用綠色低碳技術,提高能效水平。

3)鋼鐵:推動鋼鐵行業碳達峯。2025年前,鋼鐵行業實現碳排放達峯;2030年,鋼鐵行業碳排放量較峯值降低30%,預計將實現碳減排量4.2億噸。推進鋼鐵企業跨地區、跨所有制兼併重組,提高行業集中度。嚴格執行產能置換,嚴禁新增產能,推進存量優化,淘汰落後產能。大力推進非高爐鍊鐵技術示範,提升廢鋼資源回收利用水平,推行全廢鋼電爐工藝。

4)有色:推動有色金屬行業碳達峯。鞏固化解電解鋁過剩產能成果,嚴格執行產能置換,嚴控新增產能。加快再生有色金屬產業發展,到2025年,再生有色金屬產量達到 2000 萬噸,其中再生銅、再生鋁和再生鉛產量分別達到 400 萬噸、1150 萬噸、290 萬噸,資源循環利用產業產值達到 5 萬億元。

5)建材:推動建材行業碳達峯。嚴禁新增水泥熟料、平板玻璃產能,引導建材行業向輕型化、集約化、製品化轉型。加快推進綠色建材產品認證和應用推廣,加強新型膠凝材料、低碳混凝土、木竹建材等低碳建材產品研發應用。

6)石化:推動石化化工行業碳達峯。嚴控新增煉油和傳統煤化工生產能力,穩妥有序發展現代煤化工。調整原料結構,控制新增原料用煤,拓展富氫原料進口來源,推動石化化工原料輕質化。到2025年,國內原油一次加工能力控制在10億噸以內,主要產品產能利用率提升至80%以上。

7)循環經濟:加強大宗固廢綜合利用。到2025年,大宗固廢年利用量達到40億噸左右;到2030年,年利用量達到45億噸左右。健全資源循環利用體系。到2025年,廢鋼鐵、廢銅、廢鋁、廢鉛、廢鋅、廢紙、廢塑料、廢橡膠、廢玻璃等9種主要再生資源循環利用量達到4.5億噸,到2030年達到5.1億噸。大力推進生活垃圾減量化資源化。到2025年,城市生活垃圾分類體系基本健全,生活垃圾資源化利用比例提升至60%左右。到2030年,城市生活垃圾分類實現全覆蓋,生活垃圾資源化利用比例提升至65%

8)先進技術研發:集中力量開展複雜大電網安全穩定運行和控制、大容量風電、高效光伏、大功率液化天然氣發動機、大容量儲能、低成本可再生能源制氫、低成本二氧化碳捕集利用與封存等技術創新,加快碳纖維、氣凝膠、特種鋼材等基礎材料研發,補齊關鍵零部件、元器件、軟件等短板。

3、交通:綠色低碳行動

1)推動運輸工具裝備低碳轉型。大力推廣新能源汽車,逐步降低傳統燃油汽車在新車產銷和汽車保有量中的佔比,到2025年,純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百公裏,新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右。2030年,當年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達到40%左右,營運交通工具單位換算週轉量碳排放強度比2020年下降9.5%左右,國家鐵路單位換算週轉量綜合能耗比2020年下降10%陸路交通運輸石油消費力爭2030年前達到峯值。

2)構建綠色高效交通運輸體系。十四五期間,集裝箱鐵水聯運量年均增長15%以上。到2030年,城區常住人口100萬以上的城市綠色出行比例不低於70%

3)加快綠色交通基礎設施建設。有序推進充電樁、配套電網、加註(氣)站、加氫站等基礎設施建設,提升城市公共交通基礎設施水平。在北京、南京、武漢等11個城市開展新能源汽車換電模式應用試點,推廣換電車輛10萬輛+,換電站1000+。到2030年,民用運輸機場場內車輛裝備等力爭全面實現電動化。

4、建築:綠色低碳發展

1)加快優化建築用能結構:推廣光伏發電與建築一體化應用。到2025年,城鎮建築可再生能源替代率達到8%,新建公共機構建築、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%2025年公共機構單位建築面積能耗下降5%、人均綜合能耗下降6%,人均用水量下降6%,單位建築面積二氧化碳排放下降7%

2)加快提升建築能效水平。提升城鎮建築和基礎設施運行管理智能化水平,加快推廣供熱計量收費和合同能源管理,逐步開展公共建築能耗限額管理。到2025年,城鎮新建建築全面執行綠色建築標準。

3)推進農村建設和用能低碳轉型。發展節能低碳農業大棚。推廣節能環保竈具、電動農用車輛、節能環保農機和漁船。加快生物質能、太陽能等可再生能源在農業生產和農村生活中的應用。加強農村電網建設,提升農村用能電氣化水平。

中國能源革命:應對挑戰,行穩以致遠

基本原則:能源轉型具有長期性複雜性,過於保守犧牲子孫後代的利益和過於激進犧牲當代人的福祉都不是明智之舉。能源轉型過程中,應當把握如下基本原則——立足於中國能源稟賦、立足於保障能源安全、立足於中國尚未完成城鎮化,實事求是,循序漸進。

(一)着力解決新能源消納問題

德國經驗:德國可再生能源棄電產生的主要原因是能源消費中心和能源生產中心分佈的不一致性。在德國,風電主要分佈在人煙相對稀少的北部和東部地區,而德國用能中心則分佈在人口較稠密的南部地區。根據據德國弗勞恩霍夫研究院的數據,德國部分地區的棄風率達到8%

爲解決該問題,德國推行電力市場自由的定價機制,努力提升電力市場運行效率;優化電網規劃、運行和建設,就地消納較難的地區,擴建長距離輸電線路;推動配電網的智能優化升級改造;減少電網運行的備用容量需求,挖掘和發揮系統的靈活調節潛力。

中國的情況與德國相似,電力負荷中心位於經濟發達、人口稠密的東南沿海地區,而風電主要分佈在西北、華北地區。2020年全國棄風電量166.1億千瓦時,風電利用率96.5%,同比提升0.5個百分點;棄光電量52.6億千瓦時,光伏發電利用率98.0%,與去年基本持平。

針對消納問題,一方面,可以參考德國的經驗進行電網改造,投資建設新型電力系統。另一方面,需要努力增加消納比例。相關的文件有兩個值得關注:1)發改委和能源局《2021年可再生能源電力消納責任權重及有關事項的通知》,要求從2021年起,每年初滾動發佈各省權重,同時印發當年和次年消納責任權重,當年權重爲約束性指標,各省按此進行考覈評估,次年權重爲預期性指標,各省按此開展項目儲備。2)發改委《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》,鼓勵地方增加可再生能源消費。對超額完成激勵性可再生能源電力消納責任權重的地區,超出最低可再生能源電力消納責任權重的消納量不納入該地區年度和五年規劃當期能源消費總量考覈。

(二)做好傳統能源的有序退出

1、大幅提高煤電效率

能源轉型面臨的挑戰,第一要務是需要大幅提高煤電的效率。目前100萬千瓦及以上的大功率煤電機組,國內已經可以做到供電煤耗量在270餘克標準煤/千瓦時的水平,但中小型機組還有很大的效率提升空間。我國30萬千瓦上下的中等機組大概有4.5億千瓦裝機容量,還有大量5萬千瓦左右的小型電站和中石化、中石油等自備電廠。相比同等機組300克標準煤/千瓦時左右的量,每度電能減少30克耗煤量。據工程院院士倪維鬥測算,如果每度電能降低幾十克的煤耗,國內由此減少的二氧化碳排放量約爲10億噸左右。

2理順傳統能源的出清順序,把握退出節奏

德國毫無疑問是氣候變化領域的旗手,主要原因有二:第一是政治因素,由於二戰後歐盟國家實力普遍衰弱,再疊加20世紀七八十年代的石油危機,國際影響力下降,爲重拾國際號召力,大力倡導氣候變化治理;第二是經濟因素(實際利益),德國的傳統能源十分匱乏,無化石能源儲備,甚至冬季還需大量從俄羅斯進口,政府期望通過大力發展可再生能源實現本國的能源獨立。

在激進的氣候政策的引導下,德國對風能和太陽能等間歇性可再生能源的依賴日益增加,而對傳統能源項目的投融資予以限制,也關閉了很多燃煤和核電站,減少了在短缺時可以充當後備力量的發電廠的數量。但今年偏逢北海地區20年來最慢的風速,風力不足造成了德國風力發電沒有達到預期,德國又無充足的多渠道供應和可短時間靈活替換的多品種能源供應,直接導致了今年的能源危機。

相似的事件同樣發生在中國,部分地方政府求政績心切,提出的目標超越發展階段,如對高耗能項目搞一刀切,關停煤電等項目或驟然對其抽貸斷貸。習近平總書記已在730日的中央政治局會議上明確要糾正運動式減碳,過於激進的勢頭有望得到一定程度遏止。

傳統能源固然存在着高碳排放等諸多缺點,但其穩定性與可靠性無任何一種新能源可以媲美。一味的提高新能源裝機比例,關停火電廠,並不是通向碳中和的最優解,理順傳統能源的出清順序,把握其退出的節奏,增強能源系統的靈活調節與危機應對能力纔是更加切合實際的做法。

(三)提升能源消費質量,推動電力系統改造

實現碳達峯、碳中和不單是能源供應方面的責任,需要從碳排放相關的消費端轉型做起。包括改變消費方式,大幅度提高能效;改變依靠化石能源直接燃燒的各種工藝和技術路線,實現高度電氣化的終端用能轉型。

1、合理控制煤炭總消費量。可行的舉措包括,工業領域加快實施雙替代(天然氣代煤、電代煤);重點用煤行業減煤限煤;合理劃定禁止散燒區域,有序推進散煤替代,逐步減少直至禁止煤炭散燒等。

2、以價格等手段引導能源消費側轉型。在農村、邊遠地區,通過鞏固提升農村電網、推廣生物質環保爐具等多種方式,推動當地能源消費質量和服務水平提升;在能源消費水平較高的地區,提高人民羣衆清潔高效能源使用比例,完善社會消費綠色低碳能源的政策支撐體系,重在提升能源消費質量;持續提高北方地區清潔取暖率,合理滿足長江以南地區逐步增加的採暖需求,長江以南地區建議優先推廣分散式、空氣源熱泵方式取暖。

3、重視儲能發展,給予儲能政策支持,完善市場機制爲產業發展創造條件,加快推進風光水火儲一體化源網荷儲一體化發展。提升電力系統綜合調節能力,加快靈活調節電源建設。推動電網系統改造,提高電網與新能源相互適應能力。提升電網安全保障水平。推進能源數字化轉型。

(四處理好能源轉型中的可能出現的就業問題

一方面。是傳統能源從業人員再就業的問題,需做出妥善安排。張鴻宇等(《加速能源轉型的經濟社會效益評估》,2021年)評估,在加速能源轉型的情境下,中國化石能源行業2035年將減少約71萬個崗位,其中煤炭開採和洗選業減少45萬個崗位,煤電行業減少26萬個崗位;2050年將減少147萬個崗位,其中煤炭開採和洗選業減少80萬個崗位,煤電行業減少50萬個崗位,氣電行業減少17萬個崗位。

另一方面,新能源的大規模發展未來可能出現一定的人才短缺,需提早應對。應重點培養在新能源技術研發、新能源工程應用、新能源系統管理等領域的創新型人才與技術型人才,以適應我國戰略性新興產業發展的需要,保障能源系統的加速轉型。根據國際可再生能源署與國際勞工組織聯合發佈的《2021年可再生能源就業報告》,2020年中國可再生能源就業人數約468萬人。而能源轉型委員會和落基山研究所預測,2050年中國可再生能源行業的人才需求將會突破千萬。

(五做好精細化管理,最大限度避免一刀切

1、對企業:深入梳理全球貿易格局裏能耗剝削問題,逐步退出高能耗低附加值產品的出口,避免在薄利的情況下承擔國際社會的能耗壓力。在全國一盤棋的情況下,不斷壓縮碳配額的同時,允許部分有能力承擔碳成本的企業通過交易的方式去獲得超額碳指標,讓其在全球碳成本上升的環境中通過自身的努力獲得相對優勢以保持生存,一刀切式的反對和歧視雙高項目可能不可取。

2、對地方:在政策執行層面,考慮對主政官員的雙碳政策考覈中加入一定的彈性調整空間(比如特殊情況下可以兩年合併考覈等)。組織專家組充分、客觀評估各省的低碳轉型潛力和路徑,避免只做全局變量的層層分解,層層加碼到基層。

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