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寻路碳中和:制度与技术的上下求索

中信证券研究 / 2021-04-07 23:14:44
文丨杨帆 敖翀 华鹏伟 李超 李想 宋韶灵 王喆 祖国鹏 林劼 华夏 武云泽 于翔 刘春彤
 
放眼未来,2060年碳中和路径下必由的制度改革与技术革命,预计将持续催生蓬勃增长的新赛道。制度方面,碳交易、碳边境税与可再生能源电力入市交易或深入推进。新能源技术方面,光伏和风电成本可持续下降,氢能和储能发展潜力广阔,电网与用电侧新技术将推广。传统行业方面,生物基技术有望部分取代石油/煤基化工技术,轻量化可支撑铝需求,天然气可在部分非电领域替代煤炭。碳捕捉技术方面,预计捕捉与封存经济性将提升,碳利用前景广阔。
 
2060年实现碳中和的宏伟目标,预计将深刻影响中国未来的经济发展、产业变革与制度优化。本篇报告将以前瞻的视野,展望2060年碳中和路径下必由的制度改革与技术革命,探索未来的新赛道。
 
▍展望一:制度建设的新格局。预计将深化全国碳交易市场建设,开展碳边境税谈判,推动可再生能源电力入市交易,综合权衡社会成本。
 
1)全国碳交易市场正式启动,未来或扩大至八大重点行业。并从2030年后逐步提价并由免费发放配额转向拍卖,倒逼节能减排。参考欧盟电力行业经验,其煤电的碳成本已涨至上网电价的60%左右。
 
2)欧盟碳边境税2023年或率先在水泥和电力行业开征,预计将影响全球贸易格局。预计未来将与碳排放交易体系挂钩,并将积极开展双边和多边谈判。
 
3)可再生能源电力入市交易是大势所趋,可缓解补贴缺口与“弃风弃光”问题。预计将着力优化可再生能源消纳责任权重指标,特别是完善跨省区消纳机制,深化绿证机制,完善辅助服务市场。
 
4)碳中和路径下的电力成本、碳交易成本、原材料涨价成本、环保改造成本上升或温和可控,在环保成本与气候变化损失权衡下寻找最优增长路径。
 
▍展望二:新能源技术的新前景。预计光伏和风电成本都有明显下降空间,推动投资成本和发电成本降低;氢能和储能发展潜力广阔;电网将强化枢纽与稳定器定位,用电侧电气化与数字化将加速。
 
1)光伏行业未来5年每年都或有5-10%的成本下降空间,在硅料、硅片、电池效率与组件等环节均有新技术应用。预计风电行业成本的下降主要集中在机组大型化的发展,如叶轮直径变大、传动链结构的完善、发电机成本和效率的提升等。
 
2)氢能是受益“双碳”目标的长坡赛道,可在交通动力、发电供暖、冶炼等领域逐步替代化石燃/原料。而氢能广泛利用建立在可再生能源发电成本降低的基础上。
 
3)储能产业大势所趋,电化学储能尤其是锂电池储能,具有很好的空间及环境适应性、响应快速、功率和能量密度高等特点,受益近年技术和规模驱动成本快速下降,有望成为主流路线。2025年电化学储能市场规模有望超千亿。
 
4)电力系统加速迈向“源网荷储”协同发展阶段,电网的枢纽与稳定器作用凸显,电网的改变需要从软硬件等技术升级与用能模式、商业模式等业态升级同时推进。配电网建设领域,主动配电网建设料将在配电网扩容与升级的过程中持续落地。而能源数字化预计将进一步改变综合能源服务(节能服务)的服务模式。
 
▍展望三:传统行业的新革命。生物基技术有望部分取代石油/煤基化工技术;汽车轻量化可支撑铝需求,水电铝和再生铝将渐次推广;天然气可在部分非电领域替代煤炭。
 
1)化工行业方面,目前多数化工品以原油或煤炭作为基础原料,未来生物基技术有望部分取代石油/煤基化工技术。生物燃料、生物合成纤维、生物合成可降解塑料等拥有巨大发展前景。从碳中和角度来看,生物合成的PLA、PHAs和以二氧化碳为原料的PPC更具潜力。
 
2)铝行业方面,汽车轻量化支撑铝需求,预计中国燃油车/纯电动车/混合动力车未来五年单车用铝量增速为5.8%/7.5%/3.7%。碳达峰下能源成本抬升和碳交易的执行将凸显水电铝的成本优势。而未来国内再生铝产量占比有望从2019年的16.2%向发达国家50%以上的水平趋近。
 
3)天然气行业方面,天然气是单位热值碳排放最少化石能源品种,或是过渡性能源,可在部分非电领域替代煤炭。
 
▍展望四:碳捕捉技术的新赛道。碳捕捉是碳中和路径下不可回避的领域,预计碳捕捉投资的经济性劣势有望逐步消失;碳封存的经济性将随规模扩大而增强;化学领域依然有望保持对二氧化碳利用的领头羊地位。
 
1)在碳的捕捉环节,目前技术路径明确,但成本过高。随着技术进步和大规模应用,以及碳排放价格的上升,碳捕捉投资的经济性劣势有望逐步消失。
 
2)在捕捉后的封存环节,手段主要包括地质封存、海洋封存和化学封存。目前封存资源有保障,但经济性依赖规模化。
 
3)在碳的利用环节,未来除了传统的能源、采掘等领域,化学领域依然有望保持对二氧化碳利用的领头羊地位。
 
4)预计到2030年中国每年碳捕集规模可以达到4亿吨二氧化碳,2050/2070年分别达到16亿/20亿吨二氧化碳。结合生物能的碳捕捉技术(BECCS)以及直接从大气捕集的技术(DACCS),在碳中和之后,负排放的情景也指日可待。
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