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碳达峰和碳中和:内涵、趋势与投资机会

时间:  2021-03-17 17:33   来源:  黑金新视野    作者:  网络转载

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内容提要:

核心提要:碳达峰与碳中和(双碳目标)是全球大势所趋。双碳目标的提出不仅彰显我国应对气候变化大国担当,更是我国实现经济高质量发展、构建人类命运共同体的重要举措。恪守共同但有区别的责任原则,有序推进双碳目标实现至关重要。双碳目标问题是系统性问题,涉及到经济结构、产业结构、能源结构,以及节能、碳技术与碳市场等,重点在于能源结构调整与节能降耗。在双碳目标驱动下,光伏、风电等非化石能源将加快发展,传统能源将加快转型升级步伐,节能节材与循环利用将日益得到重视,碳技术(捕集、封存、利用)与碳市场将得到更积极探索。建议重点关注新能源、节能节材、电能替代、循环经济、传统能源转型升级、碳技术与碳市场等领域投资机会。

我国宣布将碳达峰目标提前,并首次提出碳中和,将有力推动全球应对气候变化工作,有序性、平衡性和多元化是减排过程中需要遵循的基本原则。人类活动对气候变化产生重要影响,我国政府积极应对气候变化,先后四次提出相关国际承诺。2020年9月提出的“双碳目标”(二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和)将加速全球温室气体减排行动。从碳达峰到碳中和既是大势所趋,又非一蹴而就。碳中和难度远高于碳达峰。有序性(从达峰到中和是循序渐进,经历较漫长过程)、平衡性(温室气体排放既是生态环境问题,也是发展权问题,减排速度应当与经济发展、技术发展相契合)和多元化(应用多元化技术,形成立体式的减排体系)尤为重要。

双碳问题是以能源为主的系统性问题,关系到经济与产业结构调整,核心是降低CO2排放强度与总量,由近及远重点是“节能减排”、“调整能源结构”、“发展碳技术与市场”。双碳问题重点在能源,但非单纯的能源结构调整,同时涉及经济社会诸多方面,如节能环保、工业、建筑、交通等。近期从中央到地方、从各行业到企业都纷纷出台相关政策与规划以促进双碳目标的实现。减少CO2排放,具体涉及供给侧和需求侧两大部分,供给侧将以电力系统为核心,推动能源结构调整与转型升级;需求侧将以工业为重点,多措并举,包括产业结构调整、节能、材料循环利用、使用低排放原料等。在减少排放的同时,加强CO2的吸收、捕集、利用等碳技术与碳市场也将逐步得到更加积极地探索。

关于投资,建议重点关注新能源、节能节材、电能替代、循环经济、传统能源转型升级、碳技术与碳市场等领域投资机会。一是节能减排方面,考虑到现阶段节能减排将是最现实有效降低CO2排放强度与总量的措施,或未得到应有重视,重点关注该领域余热余压利用、装配式建筑、资源循环综合利用等细分赛道相关投资机会。二是能源结构调整方面,不断提高非化石能源占能源消费比重将是大趋势,重点在于市场高度关注的光伏、风电等新能源和储能领域,同时还需关注电能替代,以及氢能源、天然气(化石能源里最低碳)、水电、核电、地热等零碳低碳能源领域。三是传统能源转型升级方面能源结构调整并非一蹴而就,“碳中和”也并非完全零排放(实为净零概念),且许多传统能源企业也在纷纷“拥抱”双碳目标,以“剩者为王”和“转型为王”的思路关注具有核心竞争力、不易被替代、积极探索转型发展的相关公司。四是关注相对远期的碳技术与碳市场下相关机会。

风险因素:1、自然因素导致的全球气候预期变化;2、主要国家或经济体退出应对气候变化国际协定,或不履行相关承诺,拖累全球减排步伐与相关国家参与积极性;3、碳达峰和碳中和相关政策力度或落实效果不及预期。

一、碳达峰与碳中和的背景与内涵

1、总体认识气候变化和碳排放

1.1、全球气候变暖是人类亟需解决的关键问题

气候指一个地区大气的多年平均状况,通常由温度、降水、光照等气候要素的统计量来反映。

气候变化是指长时期内气候状态的变化。气候变化有两方面表现形式:一是气候平均值的变化,如温度整体下降或者升高;二是气候离差值的变化,是指目前的气候状态偏离正常状态的程度,气候离差值增大,气候状态的不稳定性增加,气候异常将愈加明显。

气候变化的原因既有自然因素也有人为因素。自然因素包括太阳辐射的变化、地球轨道的变化、火山活动、大气与海洋环流的变化等;人为因素主要是工业革命以来人类活动,包括人类生产、生活所造成的二氧化碳等温室气体的排放、对土地的利用、城市化等。

全球变暖是目前气候变化的主要特征,其原因是大气中温室气体浓度上升导致温室效应增强。

温室气体主要包括水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)等,其中除水蒸气外的其他温室气体与人类活动关系密切,成为当前减排的重点。

温室效应是指地球主要通过地表吸收来自太阳的辐射,并以长波辐射(热辐射、红外辐射)到宇宙。某些长波辐射被大气中的温室气体所吸收。这些被吸收的能量再向各个方向辐射,向上辐射的部分从大气较冷的高层消失到宇宙之中,向下辐射的部分使地表增温。

人类活动排放的温室气体快速增长,导致全球气候变暖、极端天气频发等一系列严重后果。根据政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanel on Climate Change,IPCC)最近一次评估形成的《气候变化2014综合报告》,自1850年以来,全球人为CO2排放快速增长,导致地球表面温度趋势性上行,过去30年里,每10年的地球表面温度都依次比前一个10年的温度更高。人为温室气体排放与全球温升、海平面上升具有高度相关性。

1.2、 温室气体的来源与构成

(1)关于温室气体

应对气候变化,需要减少温室气体排放,其核心是要减少二氧化碳排放。一是CO2是最主要的温室气体,在全球和我国温室气体排放总量中的占比分别超过七成和八成。二是现有技术条件下,CO2减排难度低于其它温室气体。CO2减排目前已有相对清晰的实施路径,如通过风电、光伏等可再生能源发电替代化石能源发电,有效降低电力行业CO2排放;通过氢能使用,降低钢铁等工业CO2排放;通过大规模植树造林,有效吸收CO2。

从全球来看,二氧化碳排放占温室气体排放总量的75%。根据联合国环境规划署《The Emissions Gap Report 2020》,全球温室气体排放持续增长,其中CO2增量最大。2019年,全球温室气体排放总量为59.1±5.9GtCO2e(十亿吨二氧化碳当量),其中化石(包括化石燃料和碳酸盐)相关CO2排放约38.0±1.9Gt,占温室气体排放总量的65%,加上土地利用变化(land-use change)带来的排放,CO2排放占比上升至75%左右。

从我国来看,二氧化碳排放占温室气体排放总量的80%以上。根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》,2014年我国温室气体排放总量为123.01亿tCO2e(亿吨二氧化碳当量),其中CO2排放102.75亿吨,占83.5%;若考虑土地利用、土地利用变化和林业(LULUCF)带来的吸收量,则CO2净排放占比为81.6%。需要特别说明的是,2014年国家温室气体清单是我国官方披露的最近期数据,根据联合国环境规划署(UNEP)数据,2019年我国温室气体排放总量在140亿tCO2e左右,较2014上升14%左右。因此,下表中排放量绝对值会有所上升,但比例关系不会有明显变化。

(2)关于二氧化碳

二氧化碳排放主要来源于两方面,与能源相关排放占比接近90%,工业过程排放占比略超10%。根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》,2014年二氧化碳排放(不计吸收)中,能源活动占比86.9%,工业过程占比12.9%。农业活动、废弃物处理等产生的二氧化碳排放较小,可予以忽略。2020年,根据清华气候院“中国低碳发展战略与转型路径研究项目成果介绍”,二氧化碳总排放量113.5亿吨,其中与能源相关排放100.3亿吨,占比88.4%;工业过程排放13.2亿吨,占比11.6%。

工业生产过程的CO2主要集中于非金属矿物制品、金属冶炼、化工,占比分别约7成、2成、1成。2014年我国工业生产过程排放13.3亿吨二氧化碳,其中非金属矿物制品排放9.15亿吨(主要为水泥),占68.8%;金属冶炼排放2.73亿吨,占20.5%;化学工业排放1.42亿吨,占10.7%。

能源相关二氧化碳排放中可分为供给端和需求端来拆解其结构。供给端,煤炭、石油、天然气排放占比分别为77%、17%、6%。根据Global Carbon Project初步测算,2020年中国煤炭、石油、天然气CO2排放量约为72亿吨、16亿吨、6亿吨,总计94亿吨,与清华气候院总量数据(100.3亿吨)相近。煤油气三者排放占比分别为76.6%、17.0%、6.4%。需求端,不计间接排放,电力、工业、建筑、交通排放占比大致为“4-4-1-1”关系;若计间接排放,工业、建筑、交通排放占比大致为“7-2-1”关系。根据清华气候院《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》综合报告,2020年电力、工业、建筑、交通四部门CO2排放占比分别为40.5%、37.6%、10.0%、9.9%;若计用电带来的间接排放,则根据工业、建筑、交通用电量占比计算,三者排放占比约70%、20%、10%。

(3)关于工业二氧化碳排放

从全球来看,2018年工业占全球CO2排放总量(不计土地利用变化带来的CO2排放)的46.8%。UNEP数据显示,2018年化石(包括化石燃料和碳酸盐)相关CO2排放约375亿吨;IEA数据显示,2018年化石燃料燃烧产生的CO2排放约335亿吨;二者差值约40亿吨,占总排放的比重为10.7%,参照我国工业过程CO2排放占CO2总排放的11%-13%,基本可认为上述差值属于工业过程CO2排放。化石燃料燃烧产生的335亿吨CO2排放中,发电供热CO2排放140亿吨,占比41.7%;制造业、建设、能源生产相关CO2排放(不计发电供热间接排放)77.7亿吨,占比23.2%。根据国网能源研究院《全球能源分析与展望》数据,2018年全球工业用电占终端用电总量的41.2%,因此我们判断工业中与能源相关CO2总排放约为77.7+140×41.2%=135.4亿吨。工业总体CO2排放约为135.4+40=175.4亿吨,占全球CO2排放总量(不计土地利用变化带来的CO2排放)的46.8%。

水泥、钢铁、化工是工业中CO2排放最大的三个行业,比重约为17.2%、16.7%、12.1%(2015年)。基于上述方法,测得2015年工业CO2排放约174亿吨。根据麦肯锡《Decarbonization of industrialsectors: The next frontier》,2015年水泥行业CO2排放约30亿吨(占非金属矿物制品业排放的80%),钢铁行业CO2排放约29亿吨,化工行业CO2排放约21亿吨(其中合成氨排放5亿吨,乙烯排放2亿吨),占工业总排放的17.2%、16.7%、12.1%。

从我国来看,钢铁、水泥、化工CO2排放占CO2排放总量的比重约16.2%、15.7%、7%。2019年,中国化石燃料相关CO2排放约98.1亿吨,连同工业过程CO2排放,共计109.9亿吨(假设工业过程CO2排放占全部CO2排放的10.7%,与2020年相同)。根据麦肯锡数据,2015年全球水泥、钢铁、化工CO2排放30亿吨、29亿吨、21亿吨。假设单位产量CO2排放不变,则2019年中国水泥CO2排放17.2亿吨,占全部CO2排放15.7%。中国钢铁CO2排放17.8亿吨,占全部CO2排放16.2%。另据冶金工业规划研究院测算,钢铁行业占全国碳排放总量15%左右,是制造业31个门类中碳排放量最大行业,与我们测算结果大致吻合。化工行业产品众多,基于主要化工产品大致估算我国化工CO2排放占全球1/3,即排放约7亿吨,约占全国CO2排放的7%(2015年)。

分用能形式来看,除电力产生的间接排放外,全球40%工业CO2排放来源于燃烧供热,以满足各类低温(<100°c)、中温(100-500°c)、高温(>500°C)需求。

(4)关于建筑二氧化碳排放

建筑全过程包括建材生产阶段、建筑施工阶段、建筑运行阶段,各阶段CO2排放占CO2总排放的28%、1%、22%。2018年我国建筑全过程CO2排放总量为49.3亿吨,占全国CO2排放的比重为51.3%(此处对全国CO2排放或未考虑工业过程排放,导致各占比略偏大)。其中,建材生产阶段CO2排放27.2亿吨,占全国CO2排放的比重为28.3%;建筑施工阶段CO2排放1亿吨,占比1%;建筑运行阶段CO2排放21.1亿吨,占比21.9%。

(5)关于交通二氧化碳排放

全球交通CO2排放占比24.6%,其中公路交通占比18.2%。根据IEA数据,2018年全球化石燃料燃烧CO2排放335.1亿吨(未计工业过程排放,下述占比会略偏高),交通CO2排放82.6亿吨,占比24.6%;公路交通CO2排放60.9亿吨,占比18.2%。

中国交通CO2排放占比9.6%,其中公路交通占比7.9%。根据IEA数据,2018年中国化石燃料燃烧CO2排放95.3亿吨(未计工业过程排放,下述占比会略偏高),交通CO2排放9.2亿吨,占比9.6%;公路交通CO2排放7.5亿吨,占比7.9%。

2、全球应对气候变化的总体框架

2.1、全球应对气候变化的发展历程

气候变化问题自上世纪70年代开始得到广泛研究,80年代逐渐引发全球关注,经过三十余年的发展,逐渐成为各方政治力量角逐的舞台之一。当前,全球应对气候变化的基本框架已经建立,主要涵盖研究支撑和公约协定两条主线。

(1)研究支撑

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)是全球应对气候变化的主要支撑机构,由世界气象组织(WMO)及联合国环境规划署(UNEP)于1988年联合建立的政府间机构,其主要任务是总结气候变化的“现有知识”,评估气候变化对社会、经济的潜在影响以及适应和减缓气候变化的可能对策,旨在为决策者提供有关气候变化严格而均衡的科学信息。

IPCC大约每6年发布一次气候变化评估报告,支撑应对气候变化政策的制订。1990年、1995年、2001年、2007年和2014年,IPCC相继五次完成了评估报告,这些报告已成为国际社会认识气候变化问题、制订相关应对政策的主要科学依据。

(2)公约协定

全球应对气候变化,以《联合国气候变化框架公约》为基本框架,通过《京都议定书》(《联合国气候变化框架公约》补充条款)、《<京都议定书>多哈修正案》、《巴黎协定》对2008-2012年、2013-2020年、2020年之后三阶段减排行动作出了安排。

从目标要求来看,减排压力逐渐加大。《京都议定书》规定了《联合国气候变化框架公约》附件一所列发达国家和转轨经济国家2008-2012年(第一承诺期)温室气体排放量在1990年的水平上平均削减至少5.2%;《<京都议定书>多哈修正案》规定附件一所列缔约方在2013-2020年(第二承诺期)内将温室气体的全部排放量从1990年水平至少减少18%;《巴黎协定》提出将全球平均气温较工业化前水平上升幅度控制在2°C以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5°C以内。

从执行方式来看,由“自上而下”向“自下而上”转变。《京都议定书》和《<京都议定书>多哈修正案》在总体减排目标下,划分《联合国气候变化框架公约》附件一所列发达国家和转轨经济国家各自减排量。《巴黎协定》规定各方将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动,各方根据不同的国情,逐步增加当前的自主贡献,并尽可能增大力度。

2.2 巴黎协定明确全球目标

当前全球平均温升约1°C,根据巴黎协定要求,上升幅度须控制在2°C以内,并努力限制在1.5°C以内。气候变化长期研究表明,当前人类活动估计造成了全球升温高于工业化前水平约1.0°C(可能区间为0.8-1.2°C)。全球变暖超过2°C,大概率将对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆转影响。若能将温升控制在1.5°C以内,将更有助于降低热浪和暴雨等事件的风险,对于处于热带的发展中国家、岛屿国家及其他脆弱国家和地区来说尤其重要。

控制温室气体排放,大致会经历“碳达峰 - 碳中和 - 温室气体中和”三个关键时点,由于远期存在较大不确定性,因而目前关注重点为前两者。碳达峰是指二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低(或存在峰值平台期)。二氧化碳在温室气体中占比很高,二氧化碳排放达峰后,温室气体排放也将大致达峰。碳中和多指国家、企业、团体或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳排放量。简言之,碳中和不是不排放,而是二氧化碳排放和吸收正负抵消,达到“净零排放”。温室气体中和(温室气体净零排放),是控制二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)等各类温室气体排放,使其排放量等于吸收量,以彻底停止人类活动带来的全球变暖。

将全球温升限制在2°C,在大多数路径中CO2排放量预估到2030年减少约25%,并在2070年左右达到净零;将全球温升限制在或有限过冲1.5°C,2030年全球净人为CO2排放量从2010年的水平上减少约45%,在2050年左右达到净零,此外非CO2温室气体排放也需要大幅下降。

2.3、全球由多方争论向加快减排转变

历史上,各国对于应对气候变化的争议主要集中于两点:一是气候变暖是否与人类活动相关,人为温室气体排放是否有上限约束;二是发达国家和发展中国家如何确定“共同但有区别”的责任。

(1)关于排放上限

部分研究者对于全球气候变暖的观点存在质疑。一是由于气候变化极其复杂,相关研究目前仍处于逐步深入的过程之中,研究方法论尚不完善,非政府间气候变化专门委员会(Nongovernmental InternationalPanel on Climate Change,NIPCC)常就此提出异议,认为气候变暖与人类活动的关联性有限;二是由于IPCC曾经出现过报告引用文献不严谨等问题,引发信任危机,如第四次评估报告发布以后,相继出现了“气候门”、“冰川门”等事件。

但人类活动导致全球气候变暖被越来越多的证据所支持,日益成为全球共识。随着气候变化研究的深入,越来越多的证据支持了人类活动与气候变暖的关联性,IPCC的评估报告对此的肯定性也愈发增强。积极应对气候变暖已逐渐成为全球共识。

1.5°C温升控制目标下,全球人为CO2排放预算剩余约4200-7700亿吨。根据IPCC《全球升温1.5°C技术摘要》,全球温升控制在1.5°C,使用全球平均地表气温(GAST)估算出在50%概率有580GtCO2剩余碳预算,66%概率下为420GtCO2(中等信度);利用全球平均地表温度(GMST)得出在50%和66%概率下分别为770和570GtCO2(中等信度)。

(2)关于“共同但有区别”的责任

我国温室气体排放占全球总排放27%,人均温室气体排放已超过欧盟,逐渐强调“共同的责任”,弱化“有区别的责任”,加速减排已是大势所趋。2019年,全球温室气体排放总量(不含土地利用变化带来的温室气体排放)52.4±5.2GtCO2e,中国温室气体排放总量14 GtCO2e,占比26.7%;美国温室气体排放总量6.6 GtCO2e,占比12.6%;欧盟27国和英国温室气体排放总量4.3GtCO2e,占比8.2%。

基于2019年新冠疫情前各国政策情景,测算全球温室气体减排路径,与1.5°C温升控制,甚至2°C温升控制目标还存在较大差距。据联合国环境规划署《Emissions Gap Report 2020》报告,与国家自主贡献(NDC)目标情景相比,2030年排放需要进一步下降12-15GtCO2e(-27% ~ -23%),才能满足2°C温升控制要求;下降29-32GtCO2e(-57% ~ -55%),才能满足1.5°C温升控制要求。

自2019年底开始,欧盟、中国、日本、韩国等主要经济体相继提出碳中和目标,预计美国也将加快提出相关目标,全球碳减排有望驶入快车道。欧盟委员会于2019年12月11日在布鲁塞尔公布应对气候变化新政“欧洲绿色协议”,提出到2050年欧洲在全球范围内率先实现“碳中和”,该长期战略于2020年3月提交联合国;中国政府于2020年9月22日提出“双碳目标”(二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和);基于拜登在气候领域做出的承诺,预计美国将提出“到2035年,通过向可再生能源过渡实现无碳发电;到2050年,实现碳中和” 。

特别地,我国提出的“双碳目标”将成为加速全球温室气体减排行动的关键动力。一是作为全球最大的温室气体排放国提出“双碳目标”,有望与欧盟(2050年碳中和)、美国(有望提出2050年碳中和)一同带动全球减排,向1.5°C温升控制目标(2050年左右碳中和)迈进;二是作为全球最大的发展中国家提出“双碳目标”目标,将推动全球减排从争论实质性转向合作,发达国家和发展中国家或将更多强调“共同的责任”,弱化“有区别的责任”,竞相提高减排目标。

3、我国应对气候变化的总体框架

3.1 总体要求

我国政府积极应对气候变化,先后四次提出相关国际承诺。对比近两次承诺,宏观上,由“2030年左右二氧化碳排放达到峰值并争取尽早达峰”更新为“力争于2030年前达到峰值”,将提早一个五年计划;首次提出“努力争取2060年前实现碳中和”,由于我国碳达峰到碳中和时间只有30年,远小于欧盟等发达经济体50~70年过渡期,因此预计碳中和目标将对碳达峰高度形成牵制;微观上,针对2030年目标,一是将碳强度降幅由60%-65%提高至65%以上,二是将非化石能源占一次能源消费比重由20%左右提高至25%左右,三是将森林蓄积量由增加45亿立方米提高至增加60亿立方米,四是提出风电、太阳能发电装机下限12亿千瓦。

3.2、路径选择

东亚国家(中、日、韩)与欧美国家能源结构和经济结构存在显著差异,煤炭占比高、工业占比高。预计中国减排路径或将有别于欧洲国家,与日本相似,更加注重新能源、节能、核能、氢能、火电+CCS等技术发展。

3.3 政策框架

目前,生态环境部牵头编制实施“2030年前碳排放达峰行动方案”,预计能源局、工信部、建设部、交通部编制施行能源、工业、建筑、交通碳排放达峰专项方案,省级政府制定各省达峰方案,形成矩阵式管理模式。预计相关规划将于年内出台,行业达峰方案与各省达峰方案如何协同,将是未来政策的主要看点。

4、有序性、平衡性和多元化是减排过程中的基本遵循

碳中和难度远高于碳达峰,深度减排挑战众多,有序性、平衡性和多元化尤为重要。

有序性,即是从碳达峰到碳中和将经历较漫长过程,牵一发而动全身,应当循序渐进。

平衡性,即是要认识到温室气体排放既是生态环境问题,也是发展权问题,减排速度应当与经济发展、技术发展相契合。全球加速减排令人欣喜,但我们必须意识到各国经济和技术发展是减排的重要基础,减排不能过慢,导致路径锁定,也不能过快,造成经济社会发展成本大幅提升。历史上,美国因担心影响经济发展退出《京都议定书》、欧盟在《京都议定书》第二承诺期的踌躇不前,均表明减排难以一蹴而就。

多元化,即是因温室气体排放点多面广,需要在诸多领域应用多元化技术,形成立体式的减排体系。温室气体排放涉及到生产生活的方方面面,需要在优化调整经济结构和产业结构的基础上,全面推进减排技术创新与应用,以此以较低成本实现碳中和目标。如丹麦森讷堡零碳项目中广泛采用了零碳建筑,风电、光伏发电、垃圾发电,基于地热、生物质、沼气和太阳能的绿色集中供热,热泵,余热利用,电动汽车,沼气和生物乙醇等一系列技术。

二、我国温室气体来源与减排举措

1、减排重点和节奏

1.1 总体减排节奏

预计我国减排分为三个阶段,2020-2030年属于峰值平台期,2030-2035年逐步减排,2035年之后加速减排。基于清华气候院对于我国不同情境下CO2排放路径的研究,2030年前碳达峰目标对应于研究中所设强化政策情景,2060年碳中和目标位于2°C情景和1.5°C目标情景之间。当前由于能源和经济体系惯性,难以迅速实现2°C和1.5°C情景的减排路径。预计2030年前碳达峰后,再加速向2060年碳中和目标逼近。基于前文所述2°C和1.5°C情景分别对应于全球2070年、2050年左右碳中和,则2060年碳中和路径将位于2°C路径和1.5°C路径之间。

政策情景:CO2排放2030年左右达峰,2050年下降到约90亿tCO2;

强化政策情景:2030年前达峰,2050年下降到约62亿tCO2;

2°C情景:2025年左右达峰,2050年下降到约29亿tCO2,再加上CCS和森林碳汇,净排放约20亿吨,人均排放约1.5t;

1.5°C情景:2025年前达峰,2050年下降到约12亿tCO2,再加上CCS和森林碳汇,基本实现CO2零排放。

1.2 分部门减排重点和达峰节奏

2020年我国CO2排放占温室气体总排放量的82.3%,能源相关CO2排放占72.7%。据清华大学气候院测算,2020年我国温室气体排放总量约137.9亿tCO2e,考虑农林业增汇,净排放量约130.7亿tCO2e。其中,CO2排放由能源相关CO2排放和工业过程CO2排放构成,总量为113.5亿t,占温室气体排放总量的82.3%;能源相关CO2排放为100.3亿t,占温室气体排放总量的72.7%。

分部门看,我国能源相关CO2排放主要来自工业部门和电力部门,各占约40%,是重点减排领域,其余主要来源于建筑部门和交通部门,各约10%。计及间接排放,则工业CO2排放将接近70%,建筑CO2排放约20%,交通CO2排放约10%。

综合国内主流机构预测来看,工业部门CO2排放将于2030年前达峰,建筑(居民建筑、公共建筑等)、交通部门能源消费和CO2排放目前仍持续稳定增长,预计将于2035年左右达峰。

1.3 分能源品种减排重点和达峰节奏

分品种看,我国化石能源排放煤炭、石油、天然气产生的CO2排放分别为76.6%,17.0%,6.4%。根据Global Carbon Project测算数据,2020年我国煤炭产生的CO2排放为72亿吨,石油为16亿吨,天然气为6亿吨。

预计煤炭、石油、天然气消费分别于2025年、2030年、2040年左右达峰。中国石油集团经济技术研究院(ETRI)、国网能源研究院(SGERI)对化石能源消费达峰时间预测,煤炭消费已进入峰值平台期,预计2025年后开始下降;石油消费增长趋缓,预计将在2025-2030年达峰;天然气CO2排放强度相对较低,有望持续增长至2040年左右。

综合国内主流机构预测来看,预计2060年碳中和时,煤炭、石油、天然气剩余消费量约3亿tce、2亿tce、3亿tce。清华气候院预测,2°C情景下,2050年化石能源剩余消费量为煤炭4.7亿tce,石油4亿tce,天然气5.2亿tce;1.5°C情景下,2050年化石能源剩余消费量为煤炭约2.7亿tce,石油1.5亿tce,天然气2.8亿tce。2060年碳中和情景介于2°C和1.5°C情景之间。国网能源研究院预测,深度减排情景(碳中和情景)下,2060年煤炭、石油、天然气剩余消费量约3亿tce、1亿tce、3亿tce。

远期化石能源剩余消费量与碳捕获与封存(carboncapture and storage, CCS)技术息息相关。国内主流机构研究对于CCS技术发展普遍预期谨慎,如果CCS技术具备良好经济性,则化石能源剩余消费量将有所增加。

展望到2030年,清华气候院预计化石能源消费中,石油缓慢上涨(年均+1.1%),天然气较快增长(年均+6.4%);煤炭2020-2025年处于峰值平台期。

需要指出的是,该情景中用电量增速假设(未来十年年均+2.3%)明显偏低,导致“十四五”煤炭消费偏低。我们判断,2021-2025年煤电发电量、动力煤需求最少年均+1.4%、+1%;中性假设下,预计年均+2.1%、+1.6%。上述强化政策情景预测2030年电力需求9.45万亿千瓦时,2020年全社会用电量7.51万亿千瓦时,对应2021-2030年均增速仅2.3%,明显偏低。预计“十四五”全社会用电量年均增速大概率在4.5%以上,全社会用电量2025年就将接近9.45万亿千瓦时。

2、政策要求和发展规划

(1)中央政策

目前公开的中央层面政策主要包括《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》、生态环境部印发的《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》和国务院印发的《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》,政策要求的重点包括:节能优先、大力发展新能源、(以高耗能行业为重点)发展绿色制造、构建循环经济体系、发展绿色金融、加快构建碳排放权交易市场等。

(2)地方政策

碳达峰与碳中和目标提出后,各省(市,自治区)积极响应,在2020年底中央和各省出台的“国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议”中已加入相关内容,基于对所有省份的梳理,能够看到以下趋势:

目标上,一是“能源资源利用效率大幅提高”被反复提及,未来政策导向或由“大力发展新能源”向“大力发展新能源+提升能效”转变;二是个别地区有望提前碳达峰,北京提出“十四五”碳排放稳中有降,上海提出在2025年前实现碳排放达峰,广东、青海、西藏力争率先达峰,海南提出“加快推进清洁能源岛建设”。

举措上,一是减排集中于工业、建筑、交通三大领域,能源总量和强度“双控”将加强,工业方面推进传统产业绿色化改造、实现绿色制造,建筑方面发展绿色建筑、提升建筑能效,交通方面发展新能源汽车、公共交通等;二是调整能源结构,新能源和可再生能源将大力发展,煤炭推进分质分级梯级利用,提升煤炭作为原料和材料使用的比例;三是注重循环经济,加强资源回收与利用,减少浪费;四是发展绿色金融;五是加快推进碳排放权市场化交易;六是黑龙江、海南、云南等生态资源较好地区将大力发展碳汇经济;七是推进碳捕集、封存与利用的示范应用。

(3)行业规划

部分高耗能行业已提出减排规划:

建材行业:2021年1月16日,中国建筑材料联合会发出推进建筑材料行业碳达峰、碳中和行动倡议书,提出倡议:我国建筑材料行业要在2025年前全面实现碳达峰,水泥等行业要在2023年前率先实现碳达峰。配套六方面举措:优化产品结构、加大清洁能源使用、加强低碳技术研发、推进水泥行业率先达峰、提升能效、做好碳交易准备。

石化行业:2021年1月15日,中国石油和化学工业联合会与12家主要石油和化工企业、5家化工园区联合签署并共同发布《中国石油和化学工业碳达峰与碳中和宣言》,倡议并承诺六方面举措:推进能源结构清洁低碳化,大力提高能效,提升高端石化产品供给水平,开展CCUS(碳捕获、利用与封存)和碳汇项目,加强技术创新,加强绿色投资、碳资产管理、国际合作。

钢铁行业:工信部、生态环境部等部委和中国钢铁工业协会近期多次表态:短期要求来看,要求坚决压缩粗钢产量,确保粗钢产量2021年同比下降。长期举措来看,一是研究应用低碳工艺技术,推动非化石能源尤其是氢能的使用;二是引入产品全生命周期绿色发展理念,促进长寿命、可循环的钢铁产品应用,加强废钢利用,实现产品可循环;三是加快钢结构建筑在大城市新建公共建筑中的推广应用;四是做好参与全国碳市场的准备;五是加强钢铁行业碳捕集、利用与封存技术应用示范。

(4)企业规划

目前主要有油气、电力(电网+发电)、钢铁、有色四类企业提出碳减排目标和规划。

从应对碳达峰的准备来看,电力企业优于油气企业,优于钢铁和有色企业,主要因为风光等新能源技术已经过多年发展,电力行业减排路径相对清晰。

从举措来看,油气企业以加快天然气供应、加强新能源(风电、光伏、氢能)投资、加强生态治理为主;电网企业以适应新能源大规模接入为主;发电企业以提高可再生能源装机占比为主;钢铁和有色企业以压缩产量、加大非化石能源使用、加强产品循环使用为主。

3、从能源系统整体看减排框架

控制温室气体/CO2 排放,核心是要把握四个要点:控总量、调结构、碳市场、碳技术。

降低CO2净排放,包括减少排放和加强吸收两种方式,由于吸收量较排放量相差一个量级,因此减少排放必定是未来工作重点。吸收CO2包括两种方式,一是生态吸收,如提高森林等碳汇,稳步推进但相较排放总量吸收规模有限;二是人工吸收,如加大碳捕获、利用与封存(CCUS),直接空气捕捉技术(DAC)技术研发应用,但相关仍处于研发初期,预计大规模应用将在2030年之后。

减少CO2排放,涉及供给侧和需求侧调整。供给侧,以风电、光伏为代表的非化石能源发电技术带动电力系统横向扩张,压缩化石能源消费是大势所趋。长远来看,大规模发展风电、光伏需要大规模储能作为支撑,氢气有望成为重要储能介质,加之氢气作为燃料、工业原料的大量使用需求,氢气系统有望与电力系统耦合形成主辅双系统,共同组成未来能源系统的核心。需求侧,工业、建筑、交通等主要用能部门,通过产业结构调整、能源结构调整、物质循环利用等方式,多措并举,实现减排。

总体来看,减排举措可分为节能减排、调整能源结构、发展碳技术与碳市场。

(1)节能减排

工业部门:一是节能,包括开展余热余压利用、变频电机等通用设备改造等设备节能,以及基于物联网和数字化的系统节能。二是节材,以发展循环经济为重点,包括废旧金属(钢铁、铝等)回收利用、塑料回收利用、生物降解塑料等。2月22日,国务院印发《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》,强调“大力发展再制造产业,加强再制造产品认证与推广应用。建设资源综合利用基地,促进工业固体废物综合利用。”

建筑部门:一是在建设过程中,重点发展装配式建筑。装配式建筑主要能够实现对建材的节约利用,其次在建设过程中节能,在使用过程中增强保温、实现节能。《装配式高层住宅建筑全生命周期碳排放研究》数据显示,装配式建筑全生命周期内比传统现浇建筑减少5.86%碳排放,其中建材准备环节实现减排14%,该环节减少碳排放量占总减排量的比重达到68.7%。二是在使用过程中,加大对冷热领域改造,包括利用保温材料增强围护结构,基于热泵提高供暖制冷效率等。建筑使用过程中CO2排放占CO2排放总量的20%左右,其中一半来自于用电导致的间接排放,剩余一半来源于散烧煤、天然气等,其大部分转化为供热供暖等最终需求,该领域成为建筑使用过程中节能减排的重点。

交通部门:重在发展公共交通、共享交通、智慧交通,关注车联网等投资机会。(此处将电动汽车划分为电能替代领域,归属调整能源结构板块)

(2)调整能源结构

能源供给侧:压减化石能源,化石能源内部将以低排放强度能源(天然气)替代高排放强度能源(煤炭、石油),重点关注天然气逆势增长机会。发展非化石能源,风电和光伏将迎来快速发展,此外建议关注核电发展机会,基于电量平衡测算,在十四五、十五五用电量年均增长4.6%、4.0%条件下,新增煤电装机1亿千瓦,即使未来十年年均新增120GW风电、光伏装机,2030年仍存在较大电力供需缺口,或给予核电新一轮发展机会。建议关注水电、地热能、生物质能发展机会。水电方面,关注雅鲁藏布江下游水电开发进程;地热能方面,国内可关注地热供暖领域,全球可进一步关注地热发电;生物质能方面,除传统发电领域,可进一步关注生物燃料发展。

能源需求侧:顺应供给侧能源结构变化,需求侧将以电能替代为主线提升终端电气化率。工业领域,关注电制热方向,如提供高温热源的电弧炉,提供中低温热源的电锅炉。交通领域,电动汽车成为发展重点,包括纯电动汽车和氢燃料电池汽车。

传输配置环节:电力系统升级,适应新能源大规模接入,电力系统将配置更多灵活性资源(电化学储能、抽水蓄能、火电灵活性改造等)、支撑性设备(静态无功补偿、虚拟同步机等),并加强电网数字化升级,提升调控能力。氢能系统构建,关注氢气制备、传输、消费全环节的系统性发展机会。

(3)发展碳技术与碳市场

碳技术:以吸碳、固碳为主线,关注森林碳汇变现机会,以及CCS技术突破机会。

碳市场:碳市场需要建立在系统、准确的碳核算体系之上,加快构建全国统一碳市场,可重点关注碳排放监测、碳核算培训行业机会。

三、碳达峰和碳中和目标下的投资机会

关于投资,建议重点关注新能源、节能节材、电能替代、循环经济、传统能源转型升级、碳技术与碳市场等领域投资机会。一是节能减排方面,考虑到现阶段节能减排将是最现实有效降低CO2排放强度与总量措施,或未得到应有重视,重点关注该领域余热余压利用、装配式建筑、资源循环综合利用等细分赛道相关投资机会。二是能源结构调整方面,不断提高非化石能源占能源消费比重将是大趋势,重点在于市场高度关注的光伏、风电等新能源和储能领域,同时还需关注电能替代,以及氢能源、天然气(化石能源里最低碳)、水电、核电、地热等零碳低碳能源领域。三是传统能源转型升级方面,能源结构调整并非一蹴而就,“碳中和”也并非完全零排放(净零概念),且许多传统能源企业也在纷纷“拥抱”双碳目标,以“剩者为王”和“转型为王”的思路关注具有核心竞争力、不易被替代、积极探索转型发展的相关公司。四是关注相对远期的碳技术与碳市场下相关机会。

1、市场上可能存在的几点认知偏差

碳达峰和碳中和是一项重大命题,亟需系统认识,准确把握投资机会。当前市场上或存在以下三方面认知偏差:

(1)“双碳目标”只利好新能源?

发展新能源是调整能源结构的重要抓手,但节能节材、电能替代、循环经济同样是“长坡赛道”。

以节能行业为例,长期看,终端能源消费即将进入快速压降期,伴随电气化水平快速提升。根据国网能源研究院预测,“双碳目标”(对应图中“深度减排情景”)下,终端能源消费需要从2025年峰值36.7亿吨标煤下降至2060年23.9亿吨标煤,降幅34.9%;终端电气化率从2020年26.8%上升至2060年69.8%,提高43个百分点。

短期看,加强节能是实现碳达峰的重要抓手。过去3年、5年,能源需求弹性分别为0.74、0.57。预测2030年能源消费总量,能源需求弹性按0.5保守估算,GDP平均增速设置4%、4.5%、5%三个情景,在最保守的4%增速情境下,2030年能源消费总量也将达到60.6亿吨标准煤。2月5日,国家能源局下发的《关于征求2021年可再生能源电力消纳责任权重和2022 - 2030年预期目标建议的函》提出,将2030年能源消费总量控制在60亿吨标煤,仍低于上述60.6亿吨标准煤。因此,节能需求在未来十年或将快速增长。

(2)传统能源“末日”将至?

“双碳目标”的确利空化石能源,但不宜极度悲观。

一是化石能源总体面临下行风险,但存在结构性机会,如天然气有望逆势增长。

二是煤炭行业预期过于悲观,或将得到修正。长期来看,研究预期大多认为碳中和时煤炭仍有3亿tce消费量,此外随着森林碳汇增加、碳捕集与封存等技术突破,基于较强的CO2吸收能力,煤炭需求或将进一步放大;中期来看,“十四五”煤炭消费量大概率依然有所增长(煤炭消费达峰约2025年),而非市场普遍认为的很快进入存量替代,而当前煤炭新增产能下滑明显;短期来看,气候变化导致极端天气出现概率显著提升,更会明显放大短期需求,煤炭供需偏紧格局有望持续。

三是化石能源企业转型有望超预期。油气公司中,中石化在氢能、地热能领域已深入布局。煤炭公司也开始积极参与能源转型与低碳发展,包括从事新能源行业的投资,典型如中国神华(设立百亿新能源基金)、陕西煤业(委托外部机构投资隆基股份、赣锋锂业),和煤炭深加工转化利用,典型如兖州煤业(高端煤化工),未来上述公司有望进一步加速相关行动,那么低估值的煤炭公司或将具备潜在估值提升的可能性。

(3)传统高耗能行业没有未来?

“双碳目标”带来的新一轮供给侧改革,利好煤炭、石化、钢铁、有色、建材、化工等高耗能行业头部公司。

如以电解铝行业为例,供给端,“双碳目标”下,未来3-5年我国电解铝产量或将压降,新增产能受到政策严格限制,使用绿色电力趋势下高成本地区或将主动去产能;需求端,铝具有轻量化特点,代钢、节铜潜力大,光伏、电动汽车等下游行业用铝需求持续增长。供需剪刀差有望持续拉大,利好使用清洁能源、具有成本优势的头部企业。

2、重点投资领域和上市公司

我们结合上述分析,列举重点领域部分相关上市公司如下(仅代表所列公司从事相关领域,不作为具体公司投资推荐),供投资参考。

风险因素

(1)自然因素导致的全球气候预期变化;

(2)主要国家或经济体退出应对气候变化国际协定,或不履行相关承诺,拖累全球减排步伐与相关国家参与积极性;

(3)碳达峰和碳中和相关政策力度或落实效果不及预期。
 

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