碳中和報告!
發(fā)布時間：2021-06-02
關(guān)鍵詞：碳中和、排碳限制、能源保障、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型
“排碳限制”的本質(zhì)，是一種發(fā)展權(quán)的限制；而“碳關(guān)稅”的本質(zhì)，是應(yīng)對貿(mào)易 劣勢的一種手段，而這種劣勢，可能一部分是由實施碳減排后成本增加而造成的。站在我國的角度：“碳關(guān)稅”既是貿(mào)易壁壘“壓力”，也是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的“動 力”。
1.1、 發(fā)展的權(quán)利：大國博弈與利益統(tǒng)一站在全球視角，我們認為中國加快“碳達峰、碳中和”主要基于以下三方面推動：（1）“碳中和”是中國經(jīng)濟的內(nèi)在需求——能源保障、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型在能源保障方面：2020 年底，我國原油進口依賴度達 73%，天然氣進口依賴度 也在 40%以上；基于能源保障考慮，發(fā)展新能源具有必要性。與此同時，我國 已在新能源領(lǐng)域建立起全球優(yōu)勢。根據(jù)麥肯錫測算，我國在太陽能電池板領(lǐng)域的 國家表現(xiàn)遠超美國，在所有行業(yè)對比中位列第一。
在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型方面：雖然“新冠疫情”對全球經(jīng)濟的負面影響正在逐步消除，但是 仍有流動性泛濫、債務(wù)問題等未來潛在的風險點；中國經(jīng)濟已經(jīng)取得了長足的進 度，然而面對比如貿(mào)易摩擦、技術(shù)封鎖等復(fù)雜的國際形勢，做好自己顯得尤為重 要，科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級將是未來重要的發(fā)展方向，加快新產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局，產(chǎn) 業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度前所未有，步伐明顯加快，在能源與資源領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)信息領(lǐng)域、 先進材料與制造領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、人口健康領(lǐng)域等出現(xiàn)科技革命的可能性較大。“碳減排”作為重要的抓手，通過“碳成本”這一要素的流動，推動我國產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)性改革。2）“碳中和”的對立性——大國博弈、貿(mào)易摩擦部分發(fā)達國家其實此前已多次討論過包括對中國在內(nèi)的不實施碳減排限額國家 的進口產(chǎn)品征收“碳關(guān)稅”，但因經(jīng)濟與貿(mào)易依賴性、碳市場不成熟等原因而擱 淺。根據(jù) OECD 數(shù)據(jù)，2015 年我國對外出口約 6 億噸 CO2，其中對美出口 2.26 億 噸，占比約 35%。假設(shè)國際對我國按 40 美元/噸征收碳稅，增加開支約 260 億 美元；按 100 美元/噸，增加 650 億美元。假設(shè)我國碳排放成本全部內(nèi)部化，2019 年我國碳排放 98.26 億噸，按碳價 100 美元/噸測算，需 9826 億美元。“排碳限制”的本質(zhì)，是一種發(fā)展權(quán)的限制；而“碳關(guān)稅”的本質(zhì)，是應(yīng)對貿(mào)易 劣勢的一種手段，而這種劣勢，可能一部分是由實施碳減排后成本增加而造成的。站在我國的角度：“碳關(guān)稅”既是貿(mào)易壁壘“壓力”，也是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的“動 力”。
為什么“新冠疫情”后，我國推動“碳中和”更加迅速？——增加國際聲譽和話 語權(quán)。2019 年我國碳排放量達 98.26 億噸位列全球第一（人均碳排放和碳排放 量/GDP 均相對較低），自 2005 年以來為全球碳排放總量最高的國家（加入世 貿(mào)組織后，全球產(chǎn)業(yè)鏈分工變化所致）。近年來我國碳排放增速已有所放緩，但 較為龐大的人口基數(shù)使得我國碳排放全球占比仍在持續(xù)提升，2019 年達 28.76%。而針對“新冠疫情”源頭問題，經(jīng)常有部分西方國家和人員因政治原因公開抹黑 中國。而加速推動“碳中和”將助力我國樹立負責任的大國形象，在國際氣候法 律秩序構(gòu)建中爭取獲得“話語權(quán)”，并掌握未來全球“游戲規(guī)則”的主動權(quán)和制 定權(quán)。目前，全人類氣候目標競賽已經(jīng)開啟，根據(jù) EnergyClimate 機構(gòu)推出的凈零排 放競賽計分卡，目前我國已處于第四梯隊，位列全球第 28 位。3）“碳中和”的統(tǒng)一性：全球難得的政策與利益一致點從全球來看，多數(shù)國家已更新 NDC（國家自主貢獻）目標。“碳中和”已成為 全球大趨勢。拜登上臺后，美國重新加入《巴黎協(xié)定》，應(yīng)對氣候變化是拜登此次總統(tǒng)競選的 核心承諾之一，未來美國將在全球氣候變化、新能源發(fā)展方面采取更多的措施。雖然前期中美在貿(mào)易和技術(shù)層面有著種種的不愉快，但是在應(yīng)對全球氣候變化方 面，無論是中美還是全球，在碳中和方面，具有相同的利益和方向。盡管全球越來越多的政府正在將碳中和目標納入國家戰(zhàn)略，但就具體目標而言， 仍有區(qū)別。如歐盟在 2020 年 3 月提交《氣候中性法》，旨在從法律層面確保歐洲到2050 年成為首個“氣候中性”大陸。美國加州和中國分別制定了 2045 年 和 2060 年“碳中和”目標。加州的目標包括削減所有溫室氣體排放，包括二氧 化碳、甲烷等，并抵消其無法削減的排放量，而中國的目標僅針對二氧化碳。我國碳排放下降斜率更大。由于發(fā)展階段的不同，發(fā)達國家已普遍經(jīng)歷“碳達峰”， 為達到 2050 年“碳中和”，更大程度上只是延續(xù)以往的減排斜率。而我國碳排 放總量仍在增加，需要經(jīng)歷 2030 年前“碳達峰”，然后走向 2060 年前“碳中 和”。從實現(xiàn)“碳中和”的年限來看，比發(fā)達國家時間更緊迫，碳排放下降的斜 率更大。
在陡峭的碳排放量下降曲線背后，是規(guī)模化的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。這意味著我國當前 經(jīng)濟結(jié)構(gòu)下相當規(guī)模的存量資產(chǎn)將失去原有功能。煤電資產(chǎn)擱淺的問題，表明了轉(zhuǎn)型需經(jīng)歷陣痛。一方面，從能源結(jié)構(gòu)和自身稟賦 來看，我國的能源消耗以煤為主，煤電發(fā)電量在 2019 年占總發(fā)電量的 65%，遠 超發(fā)達國家；另一方面，我國煤電機組的平均服役年限僅 12 年，而發(fā)達國家普 遍達到 40 年以上。更快的碳排放量下降斜率，意味著將會有大量的未達到退役 年限的煤電資產(chǎn)提前“擱淺”。根據(jù)牛津大學 2017 年研究，在不同的情景假設(shè)下，我國煤電擱淺資產(chǎn)規(guī)模估算 可能高達 30,860-72,010 億元（合 4,490-10,470 億美元），相當于中國 2015 年 GDP 的 4.1-9.5％。由于近年來我國仍在新建煤電機組，實際擱淺規(guī)模可能更 大。
在碳排放量結(jié)構(gòu)方面，目前發(fā)電已成為占比最高的部門。2019 年我國碳排放量 115 億噸，其中發(fā)電碳排放量 45.69 億噸 CO2，占比 40%；工業(yè)燃燒碳排放量 33.12 億噸 CO2，占比 29%。各大碳排放重點國家中，除美國外，碳排放占比最高的均為發(fā)電部門（美國為交通，占比 45%）。因此，要實現(xiàn)“碳中和”，能源轉(zhuǎn)型首當其沖。廣義的能源板塊包括能源的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、消費過程，用途包括驅(qū)動、產(chǎn)熱等，是 大多數(shù)溫室氣體排放的根源。除此之外，交通、工業(yè)過程和農(nóng)業(yè)也是溫室氣體排 放的主要來源。
從微觀角度看，工業(yè)企業(yè)碳核算邊界內(nèi)主要包含三個方面：1）燃料在氧化燃燒過程中產(chǎn)生的溫室氣體排放；2）在生產(chǎn)、廢棄物處理處置過程中除燃料燃燒之外的物理或化學變化造成的溫 室氣體排放；3）企業(yè)輸入/出的電力、熱力所對應(yīng)的電力、熱力生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化碳排放。這意味著我們需要從燃料燃燒/非燃燒過程著手，向可再生能源轉(zhuǎn)變；或通過節(jié) 能降耗的措施減少二氧化碳的排放。2、 六大碳減排路線：供給側(cè)改革、能源革命與產(chǎn)業(yè)升級我們從“能源碳”和“物質(zhì)碳”兩方面出發(fā)，構(gòu)建了“碳中和”的實現(xiàn)路徑。1）能源供給側(cè)：提高可再生能源比例，構(gòu)建零碳電力為主、氫能為輔的能源結(jié) 構(gòu)，同時大力發(fā)展儲能以保障電網(wǎng)平衡。2）能源需求側(cè)：分行業(yè)看，主要是工業(yè)、交通、建筑三個部門；按實現(xiàn)路徑劃 分，主要有終端電氣化、源頭減量、節(jié)能提效三種途徑。物質(zhì)碳與工業(yè)過程息息相關(guān)，因此涉及到大規(guī)模的工藝改變和原材料替換。2.1、 源頭減量：碳減排驅(qū)動的供給側(cè)改革（1）2021 年 1 月 26 日，國務(wù)院新聞發(fā)布會披露，工信部與國家發(fā)改委等相關(guān) 部門正在研究制定新的產(chǎn)能置換辦法和項目備案的指導(dǎo)意見，逐步建立以碳排放、 污染物排放、能耗總量為依據(jù)的存量約束機制，確保 2021 年全面實現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)量 同比的下降。促進鋼鐵產(chǎn)量的壓減主要從以下四個方面：一是嚴禁新增鋼鐵產(chǎn)能。對確有必要建設(shè)的鋼鐵冶煉項目需要嚴格執(zhí)行產(chǎn)能置換 的政策，對違法違規(guī)新增的冶煉產(chǎn)能行為將加大查處力度，強化負面預(yù)警。同時 不斷地強化環(huán)保、能耗、安全、質(zhì)量等要素約束，規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)行為。二是完善相關(guān)的政策措施。根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新情況，工信部和國家發(fā)改委等相關(guān) 部門正在研究制定新的產(chǎn)能置換辦法和項目備案的指導(dǎo)意見，將進一步指導(dǎo)鞏固 鋼鐵去產(chǎn)能的工作成效。三是推進鋼鐵行業(yè)的兼并重組，推動提高行業(yè)集中度，推動解決行業(yè)長期存在的 同質(zhì)化競爭嚴重，資源配置不合理，研發(fā)創(chuàng)新協(xié)同能力不強等問題，提高行業(yè)的 創(chuàng)新能力和規(guī)模效益。四是堅決壓縮鋼鐵產(chǎn)量。結(jié)合當前行業(yè)發(fā)展的總體態(tài)勢，著眼于實現(xiàn)碳達峰、碳 中和階段性目標，逐步建立以碳排放、污染物排放、能耗總量為依據(jù)的存量約束 機制，研究制定相關(guān)工作方案，確保 2021 年全面實現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)量同比下降。回顧上一輪供給側(cè)改革，以差別化電價、階梯電價為代表的市場化政策，以及清 查中頻爐（地條鋼）為代表的行政手段（包括后期的環(huán)保督查），有效促進了鋼 鐵行業(yè)落后產(chǎn)能淘汰，也使鋼鐵價格飆升。目前，政策尚處于討論中，我們需要進一步進行分析：1）雖然碳減排是一場“馬拉松”，但是指標的設(shè)定、路徑的選擇具有顯著的政 策因素，而目前在其他減排路徑經(jīng)濟技術(shù)較為一般或時間成本較高的情況下，短 期壓減產(chǎn)能或許是一條行之有效的措施；2）目前，生態(tài)環(huán)境部主管碳減排相關(guān)事宜，從環(huán)保督察手段來看，歷史已證明 其有效性；3）各地、各行業(yè)都將制定自己的減排目標和減排路徑，不可避免有排名、比較 的因素。 綜上所述，我們對通過壓減落后產(chǎn)能來降低能耗進而減少二氧化碳排放的政策手 段持樂觀態(tài)度。當然具體仍需要待政策最終落地，具體評估減排指標與減排路線。（2） 2021 年 2 月 4 日，內(nèi)蒙發(fā)布《調(diào)整部分行業(yè)電價政策和電力市場交易政 策》，對部分行業(yè)電價政策和電力市場交易政策進行調(diào)整。嚴格按照國家規(guī)定對 電解鋁、鐵合金、電石、燒堿、水泥、鋼鐵、黃磷、鋅冶煉 8 個行業(yè)實行差別電 價政策，繼續(xù)對電解鋁、水泥、鋼鐵行業(yè)執(zhí)行階梯電價政策。2021 年 2 月 24 日，甘肅省發(fā)布《高耗能行業(yè)執(zhí)行差別電價管理辦法通知》， 要求 2021 年 3 月 31 日前完成本地區(qū)首次執(zhí)行差別電價企業(yè)確認工作。針對鋼 鐵、鐵合金、電解鋁、鋅冶煉、電石、燒堿、黃磷、水泥等八個高耗能企業(yè)，按 照允許類、限制類、淘汰類，執(zhí)行差別化電價。從近期政策來看，以碳排放、能耗總量、污染物排放為依據(jù)的存量約束機制正在 收緊。電網(wǎng)企業(yè)因?qū)嵤┎顒e電價政策而增加的加價電費收入全額上繳省級國庫，納入省 級財政預(yù)算，實行“收支兩條線”管理，統(tǒng)籌用于支持經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排 工作。對水泥行業(yè)、鋼鐵行業(yè)因?qū)嵤┎顒e電價政策增加的電費收入，10%留電網(wǎng) 企業(yè)用于彌補執(zhí)行差別電價增加的成本；90%上繳省級國庫，納入省級財政預(yù)算， 統(tǒng)籌用于支持行業(yè)技術(shù)改造和轉(zhuǎn)型升級，促進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整。
在“碳達峰”、“碳中和”目標的倒逼之下，“能耗指標”將成為重要的抓手， 2021 年全球經(jīng)濟復(fù)蘇，大宗商品價格上漲動力較強，疊加“碳中和”目標下的 產(chǎn)能壓降手段，高能耗產(chǎn)品供給側(cè)約束后，價格有可能進一步提升。我們根據(jù)能耗指標，梳理了高耗能類型產(chǎn)品：電解鋁、硅鐵、電爐錳鐵、石墨電 極、燒堿、滌綸、銅等，都有可能成為限制對象。現(xiàn)有的能源系統(tǒng)中，煤、石油是主要力量。據(jù)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，2019 年我國能源 消費總量 48.7 億噸標煤，其中煤炭、石油、天然氣、一次電力及其他能源占比 分別為 57.7%、18.9%、8.1%、15.3%。從用途來看，石油主要用于終端消費（交通、工業(yè)），煤炭主要用于中間消費（火 力發(fā)電），天然氣主要用于終端消費（交通、工業(yè)、建筑部門）。回顧人類對能源利用的探索歷程，實際上是從利用核外電子到利用核內(nèi)電子的過 程，但這恰是宇宙、物質(zhì)、能源發(fā)展的逆過程。二次能源中，對電能的利用是一項偉大的革命，現(xiàn)已成為能源利用的樞紐，從歷 史上看，“電”也引發(fā)了多次生產(chǎn)技術(shù)革命。而氫能同作為二次能源，具有可存 儲的優(yōu)勢，但也因制備和使用效率稍遜而經(jīng)濟性較差，但從能量循環(huán)的角度看， 可以有助于碳的減排。鋰、氫能同作為可行且具有前景電子存儲載體，其重要的原理特點在于，Li+與 H2 都是小粒子，有助于提升物質(zhì)/能源轉(zhuǎn)換便利性。碳中和的最重要目的就是減少含碳溫室氣體的排放，采用合適的技術(shù)固碳，最終 達到平衡。為達到碳中和，我們預(yù)計到 2060 年，清潔電力將成為能源系統(tǒng)的配置中樞。供 給側(cè)以光伏+風電為主，輔以核電、水電、生物質(zhì)發(fā)電；需求側(cè)全面電動化，并 輔以氫能。2.2.1、能源供給側(cè)：可再生能源主導(dǎo)（1）我們采用“自上而下”的測算方法，假設(shè)未來 GDP 增速和發(fā)電量增速從“十 三五”末期的 5%逐步下降到 2.5%；而由于節(jié)能降耗的原因，未來單位 GDP 能 耗逐步下降，電力消費彈性系數(shù)將小于 1。（2）假設(shè)未來我國總發(fā)電量和 GDP 保持同步增長態(tài)勢且增速一致，假設(shè) GDP 和總發(fā)電量增速分別為 2021-2030 年 4%、2031-2040 年 3%、2041-2060 年 2.5%。
根據(jù)我們的上述假設(shè)，以 2019 年發(fā)電量 7.22 萬億千瓦時為基礎(chǔ)，2030 年發(fā)電 量達到 11.9 萬億千瓦時（和部分機構(gòu)的預(yù)測數(shù)據(jù)基本一致），2060 年發(fā)電量進一步達到 32.71 萬億千瓦時。在總發(fā)電量預(yù)測的基礎(chǔ)上，我們將進一步對不同發(fā)電方式未來的發(fā)電量及相應(yīng)的 裝機需求進行拆分。（1）火電：裝機量方面，在 2030 年碳達峰基礎(chǔ)上，在經(jīng)濟發(fā)展的過程中 2020-2030 年仍需要有一定規(guī)模的火電裝機支撐發(fā)電量增長，因此我們假設(shè)火電 裝機在 2020-2030 年間每年仍將維持增長態(tài)勢，但增量逐步減少直至 2030 年無 新增火電裝機；2030-2060 年，火電裝機每年將逐步退出電力市場，直至 2060 年碳中和時存量火電裝機清零。利用小時數(shù)方面，隨著火電裝機的逐步減少，未 來火電將更多用于調(diào)峰平抑發(fā)電曲線，因此我們假設(shè)火電利用小時數(shù)從 2020 年 的 4080 小時逐步降低至 2030 年的 3080 小時，后續(xù)則保持平穩(wěn)。發(fā)電量方面， 在裝機量和利用小時數(shù)假設(shè)的基礎(chǔ)上，火電的發(fā)電量占比將從 2020 年的 68%逐 步減少至 2060 年碳達峰時的 0%。（2）水+核能+生物質(zhì)：假設(shè)未來水+核能+生物質(zhì)整體的發(fā)電量情況保持穩(wěn)定， 2020-2060 年，在 1.7 萬億千瓦時的基礎(chǔ)上每年增長 2%。（3）光伏+風電：在火電發(fā)電量逐步減少，水+核能+生物質(zhì)發(fā)電量保持相對穩(wěn) 健增長的背景下，光伏和風力發(fā)電將逐步成為未來最重要的發(fā)電方式。發(fā)電量占 比方面，我們假設(shè)光伏+風電發(fā)電量中光伏發(fā)電的占比維持在 40%；利用小時數(shù) 方面，假設(shè)風電、光伏年利用小時數(shù)分別維持在 2400h、1300h；裝機量方面， 在總發(fā)電量發(fā)展、其他發(fā)電方式發(fā)電量、光伏發(fā)電量占比、以及光伏和風電利用 小時數(shù)等預(yù)測的基礎(chǔ)上，我們測算得出2030年風電、光伏新增裝機量分別為1.53、 1.88 億千瓦，2060 年風電、光伏新增裝機量進一步達到為 2.19、2.7 億千瓦。（4）儲能：由于光伏、風電的不穩(wěn)定性，必須輔以必要的儲能以平抑發(fā)電波動。假設(shè)儲能容配比從 2020 年的 10%逐步提升至 2060 年的 100%，備電時長從 2020 年的 2h 逐步提升至 2060 年的 4h，則儲能每年的新增容量將從 2020 年的 0.24 億千瓦時增長至 2060 年的 19.55 億千瓦時。需要注意的是，我們對光伏、風電新增裝機量的預(yù)測源自對部分關(guān)鍵變量的核心 假設(shè)，如果其未來發(fā)生變化（如火電利用小時降低超預(yù)期、水+核能+生物質(zhì)發(fā) 電量降低、儲能配套設(shè)施建設(shè)超預(yù)期等），則未來光伏、風電每年的新增裝機量 或?qū)⒊A(yù)期增長。
在每年光伏、風電新增裝機量的測算基礎(chǔ)上，我們將進一步測算可再生能源發(fā)電 設(shè)施建設(shè)所需要的投資規(guī)模。（1）預(yù)測光伏、風電、儲能的單位投資成本保持下降趨勢，到 2030 年分別達 到 0.371 元/瓦、5.63 元/瓦、1.03 元/瓦時，到 2060 年分別達到 1.35 元/瓦、 4.5 元/瓦、0.5 元/瓦時。結(jié)合我們對光伏、風電、儲能新增裝機預(yù)測，可以得到 2021-2060 年每年在可 再生能源發(fā)電端所需要的投資規(guī)模。我們預(yù)測“碳中和”將為可再生能源發(fā)電領(lǐng) 域累計增加約 84 萬億元人民幣的新增投資，其中光伏、風電裝機建設(shè)投資規(guī)模 約 60 萬億元，儲能設(shè)施投資規(guī)模約 24 萬億元。在能源供給側(cè)脫碳的過程中，氫能與電能同為重要的二次能源，扮演著重要作用， 如重工業(yè)（高溫-超高溫環(huán)境）、道路交通（氫燃料汽車）、大規(guī)模儲能、船運 等。目前，電解水制氫的成本仍較高。根據(jù)能源轉(zhuǎn)型委員會的預(yù)測，隨著電解槽成本 下降，未來電解水制氫將成為主流方法。要實現(xiàn)“零碳”排放，電解水所需的電 力也必須來自于可再生能源，由此產(chǎn)生的氫氣稱為“綠氫”。海上風電制氫（直接在風機附近制氫）是海上風電未來發(fā)展的重要方向，主要有 兩個原因：1）隨著海上風電離岸越來越遠，外送電纜投資成本也逐步攀升，而利用風機所 發(fā)電力將水電解產(chǎn)生氫氣后，通過比電纜便宜得多的管道將氫氣送到岸上，甚至 有些海域有現(xiàn)成的天然氣管道可供使用；
由于能源供給側(cè)向綠色電力轉(zhuǎn)變，所以需求側(cè)的脫碳首先意味著終端電氣化。根據(jù)國網(wǎng)能源研究院 2019 年 12 月的研究成果，終端電氣化率在 2050 年達到 50%以上，其中工業(yè)、建筑、交通部門分別達到 52%、65%、35%。
鋼鐵、電解鋁、水泥等行業(yè)是能耗大戶，也是碳排放大戶。鋼鐵行業(yè)的電氣化路徑主要是從高爐轉(zhuǎn)向電爐，電爐及其設(shè)備、耗材仍具有較好 的投資機會。根據(jù)鋼協(xié)數(shù)據(jù)，2019 年我國鋼鐵行業(yè) 90%以上的產(chǎn)能采用高爐 （BOF）技術(shù)，而電爐技術(shù)（EAF）僅占生產(chǎn)總量的 9%。特別是以廢鋼為原料 的短流程煉鋼技術(shù)，碳排放量僅 0.4 噸二氧化碳/噸鋼，若使用綠色電力為電爐 供能，則碳排放量可降為 0。水泥的生產(chǎn)過程中需要將水泥窯加熱到 1600 攝氏度以上，目前電爐的使用尚未 商業(yè)化，投資成本較高。目前較為可行的方法是用沼氣、生物質(zhì)替代化石燃料。從建筑屬性來看，可以分為公共建筑、城鎮(zhèn)居民建筑和農(nóng)村居民建筑。從用途來 看，供熱、制冷、烹飪是中國建筑部門的主要能源消費來源。建筑部門的電氣化 率仍較低，2017 年僅為 28%。目前，制冷、照明、家電已經(jīng)實現(xiàn)了 100%電氣化，供暖和烹飪的電氣化推進較 為緩慢。我國北方城鎮(zhèn)普遍實行集中供暖，主要熱源為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)和燃煤鍋爐。自 2017 年以來，我國北方地區(qū)推行“煤改氣”、“煤改電”，對建筑部門的電 氣化有一定的推動作用。炊事方面，根據(jù)清華大學建筑電氣化接受程度調(diào)研，一方面，住宅炊事用能逐漸 向公建轉(zhuǎn)移，應(yīng)關(guān)注公建餐廳電氣化；另一方面，住宅炊事電氣化最大難點在于 改變用戶習慣。總之，建筑部門電氣化需綜合考慮公共部門與居民住宅，也要考慮南北方氣候差 異。隨著人民生活水平提高，家用電器的數(shù)量和使用強度呈上升趨勢。未來采暖 電氣化應(yīng)逐步替代燃煤鍋爐，炊事電氣化應(yīng)重點關(guān)注餐廳電氣化和住宅炊事習慣 引導(dǎo)。1）道路交通（小型、輕型）：綠色電力為基礎(chǔ)的電動車（電池），配套充電樁、換電站；2）道路交通（重型）、鐵路或海運：氫能（或氨氣），配套加氫站；我們預(yù)計，乘用車銷量在 2040 年見頂，電動車的滲透率在 2045 年達到 100%， 則電動車的銷量將在 2045 年達到 3600 萬輛/年。假設(shè)單車售價保持下行趨勢， 在 2060 年達到 12 萬元/輛左右。則電動車領(lǐng)域累計將帶來 130 萬億人民幣的累 計新增投資。
隨著電動車保有量的提升，假設(shè)車樁比在 2030 年達到 1：1，則 2060 年充電樁 總數(shù)將超過 5 億個。綜合考慮充電樁的新建需求和更換需求，累計新增投資達到 18.15 萬億元人民幣。氫能燃料電池將主要用于重型道路交通（客車、貨車）。假設(shè)輕型、中型、大型 貨車的年銷量保持在 150、20、70 萬輛，燃料電池滲透率在 2045 年達到 40%、 60%、80%，而后保持該滲透率；輕型、中型、大型客車的年銷量保持 30、7、 7 萬輛，燃料電池滲透率在 2045 年達到 30%、50%、70%，而后保持該滲透率， 則累計新增投資達到 29 萬億元人民幣。
2.3、 回收利用：綠色低碳的循環(huán)經(jīng)濟再生資源的回收利用可以有效減少初次生產(chǎn)過程中的碳排放。目前來看，市場潛 力主要集中在三大領(lǐng)域：1）高耗能行業(yè)（鋼鐵、水泥、鋁和塑料）的產(chǎn)品再生；2）廢棄物（秸稈、林業(yè)廢棄物、生活垃圾）的能源化利用；據(jù)世界鋼鐵協(xié)會預(yù)測，從中長期來看，過去二十年中國鋼材消費量的迅速增長， 將帶動中國國內(nèi)的廢鋼資源快速增長。在未來數(shù)年里，中國國內(nèi)的廢鋼供應(yīng)量可 滿足中國的煉鋼需求。鋼鐵行業(yè)的電氣化趨勢（電爐代替高爐）與廢鋼的利用屬于同一路徑。對比發(fā)達 國家，我國的電爐鋼產(chǎn)量占比處于較低水平。電解鋁的碳排放來源主要包括：電力消耗、碳陽極消耗、陽極效應(yīng)導(dǎo)致全氟化碳 排放。再生鋁可以有效減少初次生產(chǎn)的能耗與碳排放，目前我國的再生鋁產(chǎn)量占 比同樣處于較低水平。在化工行業(yè)的數(shù)千種產(chǎn)品中，僅氨、甲醇和 HVC（高價值化學品，包括輕烯烴 和芳烴）三大類基礎(chǔ)化工產(chǎn)品的終端能耗總量就占到該行業(yè)的四分之三左右。據(jù)上海市再生資源回收利用行業(yè)協(xié)會披露，2019 年我國產(chǎn)生廢塑料 6300 萬噸， 回收量 1890 萬噸，回收率僅 30%。根據(jù)能源轉(zhuǎn)型委員會研究，2050 年，中國的塑料需求中 52%可由回收再利用的 二次塑料提供，初級塑料產(chǎn)量與國際能源署的照常發(fā)展情景中的回收率水平下的 產(chǎn)量相比減少 45%，HVC 和甲醇的需求分別較照常發(fā)展情景大幅減少 40%和 18%。
磷酸鐵鋰電池回收后兩大利用途徑：梯次利用與拆解回收，這兩個途徑并不是排 斥關(guān)系，而是互補關(guān)系。三元正極材料回收與再生的技術(shù)路線主要分以下兩種形式:物理修復(fù)再生，對只是失去活性鋰元素的三元正極材料，直接添加鋰元素并通過 高溫燒結(jié)進行修復(fù)再生；對于嚴重容量衰減、表面晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的正極材料， 進行水熱處理和短暫的高溫燒結(jié)再生；冶金法回收，主要有火法、濕法、生物浸出法三種方式。其中火法耗能高，會產(chǎn) 生有價成分損失，且產(chǎn)生有毒有害氣體；生物浸出法處理效果差，周期較長，且 菌群培養(yǎng)困難；相比之下，濕法具有效率高、運行可靠、能耗低、不產(chǎn)生有毒有 害氣體等有毒，因此應(yīng)用更普遍。對于三元電池，我們預(yù)測：2019 年預(yù)計可回收三元正極 0.13 萬噸，隨后逐年遞 增至 2030 年的 29.25 萬噸。1）NCM333：隨著 2014 年安裝的 NCM333 三元電池于2019 年開始退役，2019 到 2022 年 NCM333 回收量逐步增加，2022 年達峰值 1.28 萬噸，隨后由于 NCM333 的退出而逐步減少，至 2026 年回收量歸零；2）NCM523：2016 年開始進入市場的 NCM523 于 2021 年開始報廢回收，隨后 回收量于 23-28 年穩(wěn)定在 4-6 萬噸之間，預(yù)計 2030 年上漲至 10.78 萬噸；3）NCM622：2017 年進入市場的 NCM622 于 2022 年開始報廢回收，回收量小 幅上漲，直到 28 年上漲幅度增加，預(yù)計 30 年可回收 6.03 萬噸；4）NCM811：2018 年進入市場的 NCM811 于 2023 年開始報廢回收，預(yù)計 30 年可增長至 12.44 萬噸。預(yù)計 30 年可回收鋰 2.09 萬噸，鎳 11.47 萬噸，鈷 2.80 萬噸，錳 3.23 萬噸。1）2030 年，報廢鐵鋰電池將達到 31.33 萬噸；2）隨著梯次利用逐年上升，預(yù)計 2030 年可梯次利用的鐵鋰電池達 109.93GWh， 共 25.06 萬噸；其余 6.27 萬噸進行拆解回收，可回收鋰元素 0.28 萬噸；3）2027 年梯次利用的磷酸鐵鋰電池將在 2030 年達到報廢標準，此時拆解回收 8.604 萬噸，可回收鋰元素 0.379 萬噸。二者總計可以回收鋰元素 0.65 萬噸。市場空間方面，根據(jù)我們的測算：三元電池回收：在金屬處于現(xiàn)價（ ）時，2030 年三元電池鋰/鎳/鈷/ 錳回收市場空間預(yù)計 103.67/154.24/85.80/5.29 億元。中性假設(shè)條件下（梯次利用殘值率 30%），2030 年梯次利用市場空間預(yù)計 180.93 億元。在鋰金屬處于現(xiàn)價（2021/1/22）時，2030 年磷酸鐵鋰電池鋰元素回收 市場空間預(yù)計 32.38 億元。2020年噸新型干法水泥熟料綜合能耗已下降至85kg標煤，較2005年下降35%。噸鋼綜合能耗下降至 552 克標煤，較 2005 年下降 20%以上。中國鋼鐵行業(yè)還有一定的節(jié)能技術(shù)推廣、能效提高的空間。如余熱回收（TRT 等技術(shù)）、高級干熄焦技術(shù)（CDQ）等。對于水泥行業(yè)來說，2020 年底已有 80%的水泥窯利用余熱發(fā)電，總裝機 4850 兆瓦。同時，現(xiàn)有的商業(yè)模式（DBB 模式、EPC 模式、BOT 模式）較為成熟， 將推動我國實現(xiàn)“2035 年熟料生產(chǎn)完全不依賴外部電力”的目標。針對化工行業(yè)，由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會主辦的石油和化工行業(yè)重點耗能產(chǎn) 品能效“領(lǐng)跑者”標桿企業(yè)評選已持續(xù)多年，2018 年行業(yè)單位能耗持續(xù)下降， 萬元收入耗標煤同比下降 10%，電石、純堿、燒堿、合成氨等重點產(chǎn)品單位綜 合能耗同比分別下降 2.18%、0.6%、0.51%和 0.69%。根據(jù)國務(wù)院新聞辦公室《新時代的中國能源發(fā)展白皮書》，截止 2019 年底，我 國累計建成節(jié)能建筑面積 198 億平米，占城鎮(zhèn)既有建筑面積比例超過 56%。推 動既有居住建筑節(jié)能改造，提升公共建筑能效水平，是建筑領(lǐng)域節(jié)能的重要途徑。在居民制冷、取暖領(lǐng)域，熱泵技術(shù)可以有效利用空氣熱能，較現(xiàn)有的壁掛爐、電 加熱等方式更節(jié)能。功率半導(dǎo)體 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的應(yīng)用，可以有效提升能效水平，尤 其是在家電（變頻家電）和工業(yè)（工業(yè)控制和自動化）領(lǐng)域，兩者占 IGBT 下游 需求的 47%左右。根據(jù)產(chǎn)業(yè)在線統(tǒng)計，2013 年變頻空調(diào)標準頒布實施，空調(diào)的變頻占有率提升超 過了 6 個百分點；2016 年 10 月份冰箱新標準實施，2017 年冰箱的變頻化率迅 速提高了 10%；洗衣機新標準在 2018 年 10 月推出，2019 年變頻洗衣機的市 占率較推出前大幅增加了 8 個百分點。未來隨著能效要求的進一步提升，以 IGBT 為核心的變頻領(lǐng)域前景廣闊。
除了能源使用（主要是化石燃料燃燒及電力/熱力使用），工業(yè)過程碳排放也是 重要的二氧化碳來源，2017 年占比 13%。工業(yè)過程碳排放與各個行業(yè)采用的生產(chǎn)工藝直接相關(guān)。（1）如鋼鐵行業(yè)：含碳原料（電極、生鐵、直接還原鐵）和溶劑的分解和氧化；（2）電解鋁：碳陽極消耗、陽極效應(yīng)導(dǎo)致全氟化碳排放；（3）水泥：污水污泥等廢棄物里所含有的非生物質(zhì)碳的燃燒、原材料碳酸鹽分 解產(chǎn)生的二氧化碳排放、生料中非燃料碳煅燒。相比于“能源碳”，“過程碳”的去除更加困難。原因在于：（1）生產(chǎn)工藝深度整合，對工藝過程的某一部分的改變都伴隨著過程其他部分 的改變；（2）生產(chǎn)設(shè)施的使用壽命很長，通常超過 50 年（定期維護）。改變現(xiàn)有場地 的工藝需要昂貴的重建或改造；（3）大宗商品全球交易，水泥、鋼鐵、氨和乙烯是大宗商品，在采購決策中， 成本是決定性因素。除水泥外，這些產(chǎn)品都在全球范圍內(nèi)進行交易。一般來說， 在所有四個部門中，外部性都沒有被考慮在內(nèi)，而且還沒有為可持續(xù)或脫碳產(chǎn)品 支付更多費用的意愿。
隨著“碳中和”的推進，短流程鋼的產(chǎn)量占比將逐步提升。對于剩余長流程鋼來 說，可以采用基于工藝改造的脫碳路線，如基于氫氣的直接還原鐵（DRI）、電 解法煉鋼、生物質(zhì)煉鋼、碳捕集與封存（CCS）。水泥生產(chǎn)過程中，由于石灰石分解產(chǎn)生的二氧化碳排放占到總量的 60%，因此 將不可避免用到碳捕集與封存（CCS）。其次，原料替代（粉煤灰、鋼渣）等替 代品已被廣泛使用，其他如氧化鎂、堿/地質(zhì)聚合物粘合劑等同樣具備潛力。由于工藝替代的困難，“物質(zhì)碳”在一定程度上不可避免，特別是在水泥、鋼鐵、 化工等重工業(yè)領(lǐng)域。也即如果不采用 CCUS，這些行業(yè)幾乎不可能實現(xiàn)凈零排放。二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將二氧化碳從排放源中分離后或直接 加以利用或封存，以實現(xiàn)二氧化碳減排的工業(yè)過程。碳捕集的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：（3）化工原料相關(guān)碳排放和水泥生產(chǎn)的過程排放等；（4）電力部門中的應(yīng)對短期和季節(jié)性峰值的火力發(fā)電。2019 年中國共有 18 個捕集項目在運行，二氧化碳捕集量約 170 萬噸；12個地質(zhì)利用項目運行中，地質(zhì)利用量約 100 萬噸；化工利用量約 25 萬噸、生物利用 量約 6 萬噸。在 CCUS 捕集、輸送、利用與封存環(huán)節(jié)中，捕集是能耗和成本最高的環(huán)節(jié)。二 氧化碳排放源可以劃分為兩類：一類是高濃度源（如煤化工、煉化廠、天然氣凈化廠等），另一類是低濃度源（如 燃煤電廠、鋼鐵廠、水泥廠等）。高濃度源的捕集成本大大低于低濃度源。捕集環(huán)節(jié)：典型項目（低濃度燃煤電廠）的成本約在 300-500 元/噸；運輸環(huán)節(jié)：罐車運輸成本約為 0.9-1.4 元/噸/公里，管道運輸成本約為 0.9-1.4 元/噸/公里；利用封存環(huán)節(jié)：驅(qū)油封存技術(shù)成本約在 120-800 元/噸，同時可以提高石油采收 率。咸水層封存的成本約為 249 元/噸。通過構(gòu)建“碳中和”實現(xiàn)框架，我們跟隨全社會碳足跡，總結(jié)出各個領(lǐng)域的不同 的路徑。當然，由于技術(shù)、成本、實施條件的差異，不同的路徑之間成熟度差異 較大。目前比較成熟的路徑有：工業(yè)領(lǐng)域的鋼鐵電爐、廢鋼利用、水泥協(xié)同處置、再生 鋁等，道路交通領(lǐng)域的電動車與充電樁，能源領(lǐng)域的清潔能源，建筑領(lǐng)域的電氣 化與空氣熱泵、裝配式建筑等，以及消費側(cè)的綠色出行、垃圾分類等；處于起步階段的路徑有：工業(yè)領(lǐng)域的壓減、轉(zhuǎn)移產(chǎn)能，交通領(lǐng)域的燃料電池、氫 能、電池回收等，能源領(lǐng)域的智慧電網(wǎng)、棄風棄光利用、火電產(chǎn)能壓減等；處于研究階段的路徑有：水泥清潔燃料、化工 Power-to-X、鋼鐵氫還原，以及 碳捕集在各個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
(來源 碳資產(chǎn)管理與能源管理和審計)
來源：碳資產(chǎn)管理與能源管理
所屬分類：能源知識
