導(dǎo)讀:
中國碳排放總量在全球的比重不斷上升,中央政府對碳減排目標(biāo)持續(xù)加碼,逐步形成碳達(dá)峰、碳中和的“3060”目標(biāo)。根據(jù)“碳中和”機(jī)理,實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)主要路徑包括重點(diǎn)領(lǐng)域部門減少碳排放、生態(tài)固碳與技術(shù)固碳合力增加碳吸收、逐步完善碳交易市場、構(gòu)建綠色金融配套體系等。未來,“碳中和”主題下可加速商業(yè)化落地的技術(shù)方向包括固態(tài)電池技術(shù)、新材料技術(shù)、智慧車路協(xié)同技術(shù)、存算一體AI 芯片等;而根據(jù)與碳減排的相關(guān)程度,結(jié)合“碳中和”主要路徑,可大致描繪“碳中和”產(chǎn)業(yè)圖譜及重點(diǎn)領(lǐng)域在零碳革命之下的發(fā)展趨勢。
一、碳達(dá)峰、碳中和背景與內(nèi)涵解析
1.“雙碳”(碳達(dá)峰、碳中和)目標(biāo)背景
①中國承諾“3060”目標(biāo),充分體現(xiàn)大國擔(dān)當(dāng)
2020年9月,在第七十五屆聯(lián)合國大會期間,國家主席習(xí)近平提出“力爭2030 年前CO2排放達(dá)到峰值、努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)”。2020年12 月,國家主席習(xí)近平于氣候雄心峰會(CLIMATE AMBITION SUMMIT)發(fā)言,再次重申碳達(dá)峰、碳中和“3060目標(biāo)”,并提出具體的數(shù)量目標(biāo) 。而事實(shí)上,中國推進(jìn)“碳中和”的速度將遠(yuǎn)快于歐美等發(fā)達(dá)國家,減排任務(wù)的艱巨程度史無前例。歐盟和美國均表示在2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和,然而歐盟已于1979年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,美國也已于2005年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。作為世界上最大的發(fā)展中國家,中國的碳中和斜率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)陡峭于歐美,碳減排速度也將超出歐盟一倍。
②全球氣候變化形勢嚴(yán)峻,“碳中和”終成共識
全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境不斷惡化,全球已就此進(jìn)行了多次氣候談判。2016 年11月正式生效的《巴黎協(xié)定》具有標(biāo)志性意義,為2020年后全球應(yīng)對氣候變化行動作出安排,主要目標(biāo)是將21世紀(jì)全球平均氣溫幅度控制在2℃以內(nèi),并將全球氣溫上升控制在前工業(yè)化時(shí)期水平之上1.5℃ [1]以內(nèi)。
自工業(yè)革命以來,地球氣候系統(tǒng)長期升溫,以1951~1980年平均溫度為基準(zhǔn), 到2020年,全球平均溫度增加了約1℃,目前這一數(shù)字正以每十年0.2 ℃ 的速度不斷攀升。20世紀(jì)以來,地球氣候變化主要由人類活動推動,特別是化石燃料的燃燒增加了地球大氣中的溫室氣體含量。碳排放驅(qū)動溫室效應(yīng)積累,全球變暖趨勢愈加嚴(yán)峻,導(dǎo)致了冰川融化、海平面上升、極端天氣頻發(fā)等惡劣影響,嚴(yán)重威脅人類生存。
圖:全球氣候治理3大里程碑
2.“雙碳”(碳達(dá)峰、碳中和)概念內(nèi)涵
碳達(dá)峰、碳中和、凈零排放、氣候中和,是各國應(yīng)對氣候變化的不同階段目標(biāo)。其中,“碳達(dá)峰”指CO2排放量不再增長,達(dá)到峰值后開始慢慢下降;“碳中和”(carbon neutrality)指排放到大氣中的CO2凈增量為零(又稱“凈零碳排放”(net-zerocarbon emissions));“ 凈零排放”(net-zeroemissions)既包含CO2 凈零排放,又包含其他溫室氣體的凈零排放,如甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)等;“氣候中和”(climate neutrality)則除了需要溫室氣體的凈零排放,還需要合理控制其他人類活動,如城市化、植被改變等。
二、“碳中和”機(jī)理與主要路徑解析
1.“碳中和”機(jī)理
“碳中和”是人類經(jīng)濟(jì)社會活動的綜合反映,與人口、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、能源、技術(shù)等多重因素均相關(guān)。要實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo),一方面需要“做減法”,即降低碳排放,包括能源消費(fèi)總量與能源碳強(qiáng)度的降低,能源消費(fèi)總量的下降,主要依靠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,以及節(jié)能和提高能效;能源碳強(qiáng)度的下降,則主要依靠清潔化和電氣化。另一方面,需要積極“做加法”,即增加碳移除和“負(fù)排放”。從碳移除來看,主要依靠碳捕獲、利用與封存(CCUS);從增加“負(fù)排放”來看,主要依靠土地利用變化和林業(yè)碳匯,以及提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力。
“雙碳”目標(biāo)屬于系統(tǒng)性工程,涉及能源供給等多個領(lǐng)域,因此,2060年中國“碳中和”愿景的實(shí)現(xiàn)頗具挑戰(zhàn),需要有效識別電力、工業(yè)、交通、建筑、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等關(guān)鍵領(lǐng)域的碳減排和碳足跡,從政策、技術(shù)和金融等多角度實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)合作。根據(jù)能源基金會中國碳中和綜合報(bào)告研究,要達(dá)到1.5℃的溫控目標(biāo),低碳能源在一次能源消費(fèi)總量中的占比,應(yīng)從2015年約6% 增加至2035 年的35~65%,以及2050年的70~85%,這些脫碳戰(zhàn)略的實(shí)施還將導(dǎo)致建筑、工業(yè)和交通領(lǐng)域使用的能源載體發(fā)生根本性變化。
2.“碳中和”主要路徑解析
①減少碳排放
減少碳排放,需要能源供給側(cè)的深度“脫碳”,以及工業(yè)\交通運(yùn)輸\建筑等領(lǐng)域的清潔化電氣化。
(1)能源供給側(cè)- 能源體系清潔低碳化
從國情出發(fā),實(shí)現(xiàn)碳中和潛力最大的方向是能源結(jié)構(gòu)的清潔化、低碳化。國家電投在2020年12月8日,成為國內(nèi)第一個宣布碳達(dá)峰的企業(yè),計(jì)劃在2023 年實(shí)現(xiàn)在國內(nèi)的碳達(dá)峰;此后各高耗能企業(yè)紛紛出臺碳達(dá)峰、碳中和路線圖,明確承諾企業(yè)碳達(dá)峰時(shí)間,推動能源結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)型,發(fā)展低碳清潔能源。
圖:全球氣候治理3大里程碑產(chǎn)業(yè)研究
(2)終端用電部門- 工業(yè)\交通運(yùn)輸\建筑領(lǐng)域清潔化電氣化
從工業(yè)領(lǐng)域來看,工業(yè)部門以建材、冶金、化工等重工業(yè)生產(chǎn)部門碳排放量最高;這些傳統(tǒng)工業(yè)一般是建立在豐富的煤炭、石油、礦石資源基礎(chǔ)上,其碳排放一方面來自于生產(chǎn)過程中的高溫加熱的燃料燃燒,另一方面來自于原材料的合成加工。工業(yè)部門減排而言,主要是通過燃料的替換以及生產(chǎn)工藝的升級。
從交通運(yùn)輸領(lǐng)域來看,我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放占全國終端排放的15% 左右,是前四大碳排放部門;2013~2019年,碳排放平均增速保持在5% 以上,成為溫室氣體排放增長最快的領(lǐng)域。根據(jù)2020年12月發(fā)布的《機(jī)動車污染防治政策的費(fèi)用效益評估(CBA)技術(shù)手冊》,未來5年我國還將新增機(jī)動車1億多輛,工程機(jī)械160多萬臺,由此導(dǎo)致的碳排放量十分巨大。為了實(shí)現(xiàn)零排放的交通運(yùn)輸,電氣化是解決運(yùn)輸部門排放日益增長的主要方式。
從建筑領(lǐng)域來看,建筑業(yè)占全球能源和過程相關(guān)CO2排放的近40%。中國建筑行業(yè)預(yù)計(jì)在2039年前后實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,遠(yuǎn)低于2030年碳達(dá)峰目標(biāo)。我國現(xiàn)有城鎮(zhèn)總建筑存量約650億㎡,這些建筑在使用過程中排放的CO2約占中國碳排放總量的20%,即“運(yùn)營碳排放”;此外,我國每年新增建筑面積約20億㎡,其鋼鐵、水泥、玻璃等建筑材料的生產(chǎn)和運(yùn)輸,以及現(xiàn)場施工過程的碳排放被稱為“內(nèi)含碳排放”,約占我國總碳排放量的11%。面對減碳要求,建筑業(yè)應(yīng)對整個生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)建筑脫碳,提升材料效率,推廣低碳材料、采用清潔室內(nèi)能源等。
②增加碳吸收
負(fù)排放技術(shù)(Negative EmissionsTechnologies, NETs)不可或缺,是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)美國國家科學(xué)院《負(fù)排放技術(shù)和可靠的封存:研究議程》報(bào)告,造林/再造林、森林管理的變化、農(nóng)業(yè)土壤的吸收和儲存以及生物能源與碳捕獲和封存(BECCS)這4種負(fù)排放技術(shù)已準(zhǔn)備進(jìn)行大規(guī)模部署。
碳匯指通過森林、草原、濕地等保護(hù)修復(fù)措施增加對溫室氣體的吸收,減緩氣候變化。我國大規(guī)模國土綠化行動成效顯著,目前我國碳匯造林項(xiàng)目已具備從育苗、栽種、設(shè)計(jì)到養(yǎng)育、監(jiān)測的全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)施能力。中國森林生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)了約80%的固碳量,據(jù)評估,我國森林覆蓋率最大潛力有可能達(dá)到28%,對應(yīng)森林碳匯約22.7億噸。
CO2捕獲、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(shí)現(xiàn)CO2減排的工業(yè)過程。IEA(國際能源署)在《通過CCUS 改造工業(yè)》(2019)(TransformingIndustry through CCUS)提出,在清潔技術(shù)情景(與《巴黎協(xié)定》路徑一致)下,CCUS 將實(shí)現(xiàn)38%的化工行業(yè)減排,15% 的水泥和鋼鐵行業(yè)減排。CCUS 全球發(fā)展和部署正繼續(xù)加快步伐,相較于發(fā)達(dá)國家和地區(qū),中國的CCUS 項(xiàng)目尚處于起步階段,未來仍有較大增長空間。從中國CCUS技術(shù)現(xiàn)狀來看,CO2捕集環(huán)節(jié),部分技術(shù)已進(jìn)入或接近商業(yè)化應(yīng)用;運(yùn)輸環(huán)節(jié),陸運(yùn)和船舶運(yùn)輸技術(shù)成熟,正處于陸地管道運(yùn)輸示范階段;利用環(huán)節(jié),地質(zhì)利用潛力大,技術(shù)成熟;封存環(huán)節(jié),目前也已進(jìn)入工業(yè)階段,陸上地址利用封存容量達(dá)萬億噸。
③完善碳交易市場
1997年12月于日本京都通過了《公約》的第一個附加協(xié)議,即《京都議定書》[2],其重要貢獻(xiàn)是將市場機(jī)制作為解決CO2為代表的溫室氣體減排問題的新路徑,即把CO2排放權(quán)作為一種商品,從而形成了CO2排放權(quán)的交易,簡稱“碳交易”。現(xiàn)階段,全球的碳定價(jià)機(jī)制包括碳稅、碳排放交易市場(ETS)、碳信用機(jī)制、基于結(jié)果的氣候金融(RBCF)、內(nèi)部碳定價(jià)等。各國在不同的碳定價(jià)機(jī)制下,形成了不同的碳價(jià)水平,瑞典的碳稅最高為119 美元/ 噸,大部分國家和地區(qū)碳價(jià)水平在28美元/ 噸之下。盡管碳價(jià)水平在不斷提高,但仍低于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)所需水平[3]。
中國碳市場的建設(shè)路徑是從試點(diǎn)市場向全國統(tǒng)一市場過渡。2011年10月,國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于開展碳排放交易試點(diǎn)工作的通知》,將北京、天津、上海等7省市列為碳排放試點(diǎn)地區(qū)。2013年6月至2014年,7省市相繼啟動碳排放權(quán)交易市場。2020年底,生態(tài)環(huán)境部出臺《碳排放權(quán)交易管理辦法(試行)》,正式啟動全國碳市場第一個履約周期。
根據(jù)全國碳市場總體設(shè)計(jì),啟動初期將以電力行業(yè)(純發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn))為突破口,最終納入全國碳市場的高能耗行業(yè)有電力、石化、化工、建材、鋼鐵、有色金屬、造紙、民航等8大行業(yè),其20個主要子行業(yè)中,近7500家企業(yè)都將納入,碳市場控制的碳排放總量約為67億噸,約占全國碳排放量的72%。全國碳排放交易市場建立后,將進(jìn)一步提高光伏、風(fēng)電等清潔能源替代的經(jīng)濟(jì)效益。
④綠色金融支撐配套
綠色金融是指為支持環(huán)境改善、應(yīng)對氣候變化和資源節(jié)約高效利用的經(jīng)濟(jì)活動,即對環(huán)保、節(jié)能、清潔能源、綠色交通、綠色建筑等領(lǐng)域的項(xiàng)目投融資、項(xiàng)目運(yùn)營、風(fēng)險(xiǎn)管理等所提供的金融服務(wù)。“十四五”規(guī)劃明確提出“發(fā)展綠色金融,支持綠色技術(shù)創(chuàng)新,推進(jìn)清潔生產(chǎn),發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè),推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)和重點(diǎn)領(lǐng)域綠色化改造。”
2021年3月,中央財(cái)經(jīng)委員會召開第九次會議,明確“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期,為此要完善綠色低碳政策和市場體系,加快推進(jìn)碳排放權(quán)交易,積極發(fā)展綠色金融。為助力碳達(dá)峰、碳中和愿景,國開行成功發(fā)行首單3年期200億元“碳中和”專題“債券通”綠色金融債券,推動電力系統(tǒng)脫碳,同時(shí)樹立國內(nèi)外碳中和債券市場典范。未來,可建設(shè)更多樣化的碳市場,擴(kuò)大交易主體范圍,合理定價(jià)碳排放權(quán),先試點(diǎn)碳遠(yuǎn)期、碳掉期等場外產(chǎn)品,再逐步推廣到碳期貨、碳期權(quán)等場內(nèi)碳產(chǎn)品。
三、“碳中和”主題之下的技術(shù)前瞻
1.“碳中和”技術(shù)前景
要實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo),必須依靠突破性技術(shù)。根據(jù)紅杉中國發(fā)布的《邁向零碳,基于科技創(chuàng)新的綠色變革》,在此背景下可加速商業(yè)化落地的十大技術(shù)方向則包括固態(tài)電池技術(shù)、太陽能搭配鋰電池的一體化家用儲能、促進(jìn)節(jié)能減排的新材料技術(shù)、緩堵減排的智慧車路協(xié)同技術(shù)、暖通空調(diào)AI數(shù)據(jù)采集與節(jié)能控制系統(tǒng)、高能效比的存算一體AI芯片、“化石能源+CCUS”低碳排放技術(shù)、直接空氣中碳捕獲技術(shù)、碳排放的量化和審計(jì)技術(shù)、合成生物技術(shù)等。
除掌握不同技術(shù)的應(yīng)用場景外,更需要關(guān)注技術(shù)背后應(yīng)用產(chǎn)業(yè)所處的生命周期,判斷其市場前景,為技術(shù)在時(shí)間縱向布局提供支持。因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)替代空間大、緊迫性強(qiáng),光伏、新能源汽車等技術(shù)應(yīng)優(yōu)先推廣普及,而對于碳移除、太陽輻射管理這類產(chǎn)業(yè)空間大但技術(shù)尚未成熟、短期見效慢的新技術(shù),可繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)培育和儲備,待減排成本整體可控之后,結(jié)合實(shí)際情況納入前瞻性布局。
2. 正加速商業(yè)化落地的重要技術(shù)方向
①促進(jìn)節(jié)能減排的新材料技術(shù)
在碳中和目標(biāo)驅(qū)動下,無論是實(shí)現(xiàn)小型、輕量化和廉價(jià)的能源設(shè)備,還是提升高能源利用率,新型電池材料、超導(dǎo)材料、納米材料、稀土功能材料、綠色建筑材料等在其中的重要價(jià)值日益凸顯。
如在電動車領(lǐng)域,高性能的電池材料可以應(yīng)用在正極、負(fù)極、電解液、隔膜等環(huán)節(jié),提升電池的可持續(xù)性、成本和安全性。以車規(guī)級碳化硅器件為例,碳化硅器件應(yīng)用于車載充電系統(tǒng)和電池轉(zhuǎn)換系統(tǒng),可以有效降低開關(guān)損耗、減小模塊體積重量、提升續(xù)航能力。而在能源化工、環(huán)境領(lǐng)域處理環(huán)節(jié),分子篩和過濾膜等新材料的應(yīng)用場景也頗為廣泛。
圖:新型電池材料
②緩堵減排的智慧車路協(xié)同技術(shù)
道路交通在行業(yè)整體碳排放中,占比高達(dá)75%[4],特別是由于擁堵和規(guī)劃不足,建成區(qū)擴(kuò)張和通勤距離加大,出現(xiàn)更復(fù)雜的交通形態(tài)和潮汐出行,交通擁堵程度和碳排放都在日益增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),道路交通狀況惡化導(dǎo)致駕車時(shí)間和怠速增加,碳排放增加約3.88倍[5]。而AI 可通過智慧紅綠燈、實(shí)時(shí)感知分配路權(quán)等,充分發(fā)揮在通行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測、診斷分析、趨勢推斷、預(yù)報(bào)預(yù)警等方面的作用,使擁堵時(shí)間降低約20%,將汽車油耗和排放降低5%~20%[6]。數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)對長沙部分交叉路口V2X、公交線路、公交車進(jìn)行智能網(wǎng)聯(lián)化改造,公交車通過率提升10%,準(zhǔn)點(diǎn)率優(yōu)化50%,有效緩解了城市交通擁堵。隨著交通運(yùn)輸業(yè)碳達(dá)峰任務(wù)的迫切性增強(qiáng),提升道路通行率、打造高容量的運(yùn)輸系統(tǒng),將更加依賴車路協(xié)同來提供疏堵減排的解決方案。
③高能效比的存算一體AI 芯片
能效比是AI 芯片的核心痛點(diǎn)之一,AI 芯片90%的性能功耗都用在和內(nèi)存有關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸及讀寫上。能源密集型的數(shù)據(jù)運(yùn)算產(chǎn)生的碳排放不容小覷。根據(jù)《中國數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀白皮書》,我國有40萬個中小數(shù)據(jù)中心總體耗電超1000億度,折算成碳排放約9600萬噸,接近目前中國民航年排放量的3倍[7] 。存算一體芯片能在不降低準(zhǔn)確度的前提下大幅提升算力,還可顯著降低功耗,使其應(yīng)用場景突破性能瓶頸。存算一體技術(shù)將為無人小車、泛機(jī)器人等算力要求高的邊緣端場景,提供大算力、低功耗的高能效比芯片及解決方案。
圖:能源互聯(lián)網(wǎng)助力碳中和
四、“碳中和”產(chǎn)業(yè)圖譜描繪與分析
根據(jù)與碳減排的相關(guān)程度,結(jié)合“碳中和”主要路徑,可大致描繪碳中和產(chǎn)業(yè)圖譜:其一,高度相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,主要為能源供給側(cè),電力脫碳(火電、水電、光伏、風(fēng)電等)、輸配升級(儲能、特高壓等)。其二,中度相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,聚焦工業(yè)部門(鋼鐵、水泥、化工等)、建筑部門節(jié)能減排(裝配式建筑等)、交通運(yùn)輸部門電氣化(新能源汽車等)。其三,其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,包括固廢等環(huán)保產(chǎn)業(yè),以及碳匯、碳捕集、碳交易等。
①能源領(lǐng)域
從能源結(jié)構(gòu)來看,中國化石能源占比仍然較大,能源利用效率偏低。從行業(yè)排放來看,電力行業(yè)碳排放量最多,占比超過40%。因此,降碳的首要措施就是提能效、降能耗,推動可再生能源高比例發(fā)展,減少化石能源使用比例。此外,低碳零碳技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵,而中國能源互聯(lián)網(wǎng)為低碳零碳技術(shù)發(fā)展提供了集成創(chuàng)新平臺。
清潔替代技術(shù)。清潔替代技術(shù)包括以清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源發(fā)電及清潔能源終端直接利用。清潔發(fā)電作為零碳電源相比化石能源將更具競爭力。預(yù)計(jì)到2060 年,光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電技術(shù)平均度電成本將分別降至0.07、0.3、0.15、0.3元/ 千瓦時(shí)[8]。太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)岬惹鍧嵞茉磸V泛應(yīng)用,預(yù)計(jì)到2060 年終端清潔能源利用總量將達(dá)到4.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,較2017年增長約7倍。
電能替代技術(shù)。電能替代技術(shù)主要包括工業(yè)領(lǐng)域電制熱與電機(jī)械動力技術(shù),交通領(lǐng)域電動汽車、氫燃料電池汽車技術(shù),建筑領(lǐng)域電采暖、熱泵技術(shù),電制氫、電制氨、電制甲烷、電制甲醇等電制燃料及原料技術(shù)。預(yù)計(jì)到2060 年,工業(yè)、交通、建筑領(lǐng)域的電氣化率將分別達(dá)到54%、81%、79%[9]
②工業(yè)領(lǐng)域
鋼鐵行業(yè)。鋼鐵行業(yè)碳排放量居制造業(yè)31個門類首位,占全國碳排放總量的15%以上。鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和需從推動綠色布局、節(jié)能及提升能效、優(yōu)化用能流程結(jié)構(gòu)、建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈、采用突破性低碳技術(shù)等角度綜合建立解決方案。從技術(shù)層面來看,鋼鐵行業(yè)降碳短期依靠高爐改造,中期依靠電爐煉鐵、氫冶金技術(shù),長期依靠推廣應(yīng)用CCUS技術(shù)。此外,機(jī)械設(shè)備等制造業(yè)同樣面臨減排要求,碳減排提高鋼材產(chǎn)品價(jià)格,綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益及碳減排,優(yōu)選高性能特鋼、減少鋼材用量或?qū)⒊蔀橄掠斡娩摰男纶厔荩劁撔枨蠡蛑饾u上升,將減少工具鋼的用量。
圖:碳中和背景下鋼鐵行業(yè)發(fā)展新趨勢
化工。在能耗雙控的政策背景下,煤制甲醇、合成氨、氨綸、工業(yè)硅、純堿、燒堿、電石、電石法PVC等產(chǎn)品具有較高的單噸生產(chǎn)綜合能耗的化工產(chǎn)品將率先面臨產(chǎn)能調(diào)整,行業(yè)集中度有望獲得提升。煤化工產(chǎn)業(yè)正在朝著差異化、精細(xì)化、高端化的方向發(fā)展,有利于行業(yè)集中度不斷提升。國六標(biāo)準(zhǔn)全面落地在即,對尾氣處理技術(shù)及載體設(shè)備都提出了更高的要求,汽車尾氣處理系統(tǒng)有望迎來爆發(fā)。此外,發(fā)展綠色、環(huán)保的可降解材料,有利于減少碳排放及自然界的留存,促進(jìn)碳循環(huán),因此生物可降解塑料的市場前景也較為廣闊。
有色金屬。碳中和政策下新能源領(lǐng)域用鋁成為長周期的增量,鋁行業(yè)景氣周期開啟。由于小水電關(guān)停,大水電難以新增,現(xiàn)有水電生產(chǎn)電解鋁產(chǎn)能或成為成本的天然優(yōu)勢。
③交通運(yùn)輸領(lǐng)域
碳中和大勢下,交通運(yùn)輸領(lǐng)域正加快電氣化進(jìn)程。新能源工程機(jī)械逐步成為政策導(dǎo)向。工信部提出,將聯(lián)合相關(guān)部門發(fā)布實(shí)施《推動公共領(lǐng)域車輛電動化行動計(jì)劃》,加快推進(jìn)工程機(jī)械和重卡電動化。近年來,新能源工程機(jī)械快速發(fā)展。在2021年工程機(jī)械寶馬展上,三一、中聯(lián)、徐工、臨工、鼎力等企業(yè)紛紛展出電動化工程機(jī)械產(chǎn)品,展示自身在新能源領(lǐng)域的布局,搶占行業(yè)先機(jī)。
根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線2.0》,我國汽車產(chǎn)業(yè)的碳排放將力爭在2028年前后達(dá)峰,到2035年全產(chǎn)業(yè)的碳排放量將比峰值降低20%以上。其中,2035年的總體發(fā)展目標(biāo)為,節(jié)能汽車與新能源汽車年銷量各占50%,汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)電動化轉(zhuǎn)型;氫燃料電池汽車保有量達(dá)到100萬輛左右,商用車實(shí)現(xiàn)氫動力轉(zhuǎn)型;各類網(wǎng)聯(lián)式高度自動駕駛車輛在國內(nèi)廣泛運(yùn)行,與智慧能源、智能交通、智慧城市深度融合。
圖:節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0
從實(shí)踐來看,目前各公司實(shí)現(xiàn)碳中和的路徑可主要分為三分方面,一是生產(chǎn)加工端,提升能源與材料的使用效率(模塊化平臺);二是在燃油車研發(fā)上,實(shí)現(xiàn)更高的燃油經(jīng)濟(jì)性;三是提升電動車型在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的比例,擴(kuò)大新能源汽車的研發(fā)投入。
從全生命周期視角來看,新能源汽車碳排放具有顯著優(yōu)勢。具體措施而言,電池能量密度提升可有效改善碳排放。一是減少制造過程的碳排放;二是增加使用壽命,隨著行駛里程的增加,電池碳排放平攤加強(qiáng),BEV碳優(yōu)勢凸顯;三是儲能效率增加,用電峰值的減少可大幅減少發(fā)電端的儲能需求和裝機(jī)量,并減少極端場景下化石能源發(fā)電量,提升清潔用電比例。從典型車企來看,如比亞迪的刀片電池、特斯拉的“4680”電池。
圖:刀片電池與傳統(tǒng)電池性能比對
④建筑領(lǐng)域
從建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)來看,主要包括如下主要趨勢:一是低碳技術(shù)助力建材生產(chǎn)階段減排。二是裝配式建筑在建材生產(chǎn)和建筑施工階段減碳優(yōu)勢明顯,光伏建筑一體化(Building IntegratedPV,BIPV)在建筑運(yùn)行階段可實(shí)現(xiàn)從能源系統(tǒng)上脫碳。三是新能源提效降碳重要性凸顯。建筑領(lǐng)域的未來低碳轉(zhuǎn)型方向主要包括裝配式建筑、光電建筑等。
裝配式建筑,能夠大幅減少建筑原材料與能源消耗、降低施工污染、提升施工效率。其中,鋼結(jié)構(gòu)在建筑環(huán)保以及產(chǎn)生的建筑垃圾方面尤其戰(zhàn)友優(yōu)勢。2020年7月,住建部連續(xù)頒布《關(guān)于大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑的意見(征求意見稿)》、《綠色建筑創(chuàng)建行動方案》、《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》等重磅支持政策,要求到2022年當(dāng)年城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑面積占比達(dá)到70%,大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)等裝配式建筑。
光電建筑,光伏建筑一體化優(yōu)勢明顯,如無需占用額外土地資源、有效減少建筑能耗、降低墻面及屋頂?shù)臏厣o噪音及污染物排放、不消耗任何燃料等。2020年下半年出臺的《綠色建筑創(chuàng)建行動方案》和《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》提出,推動超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑[10]發(fā)展,推動智能光伏應(yīng)用示范,促進(jìn)與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用。此后,北京、上海、廣州等地出臺資金扶持政策,如北京提出學(xué)校、社會福利場所以及全部實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化應(yīng)用項(xiàng)目等補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時(shí)0.4元(含稅)。據(jù)估算,“十四五”期間新增BIPV裝機(jī)容量可能達(dá)到30~50GW,對應(yīng)市場規(guī)模約1500~2500億元。[11]
⑤負(fù)碳排放領(lǐng)域
(1)環(huán)保產(chǎn)業(yè)
能源需求改變分為能源代替、固廢回收利用、使用節(jié)能產(chǎn)品、控制碳排放源頭等。從環(huán)保公用角度,能源替代與固廢回收利用是重要部分。碳排放監(jiān)測主要分為核算法和測量法,目前我國碳排放CEMS系統(tǒng)仍未大規(guī)模展開應(yīng)用,未來有望率先應(yīng)用于碳排放占比較高的火電行業(yè)。
(2)園林工程
碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),可以通過植樹造林、森林管理、植被修復(fù)等措施,增加CO2吸收量。因此園林生態(tài)對碳中和的作用不可小覷,大力發(fā)展園林綠化及生態(tài)修復(fù)工程有助于碳中和目標(biāo)的加速實(shí)現(xiàn)。此外,園林生態(tài)企業(yè)通過碳交易可以低成本、高效率地實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放權(quán)的有效配置,還可以實(shí)現(xiàn)控制碳排放總量的目標(biāo)。
(3)碳捕捉
碳捕捉是傳統(tǒng)高耗能行業(yè)應(yīng)對氣候變化重要的技術(shù)路徑之一,但目前尚存在高成本、高能耗、長期安全性和可靠性待驗(yàn)證等問題。在雙碳目標(biāo)下,碳捕捉作為主要負(fù)碳技術(shù)是煤炭、石化等行業(yè)延續(xù)生存的希望。短期來看,CCUS目前很多技術(shù)還在實(shí)驗(yàn)室階段,由于投資成本高,政策支持力度差異等原因,CCUS 在全球的整體發(fā)展進(jìn)程比較緩慢。而從長遠(yuǎn)來看,CCUS有望成為核心關(guān)鍵技術(shù)。中國有很多的應(yīng)用需求,技術(shù)一旦在經(jīng)濟(jì)性、成熟度及安全性等方面通過工業(yè)化規(guī)模的測試論證,可與發(fā)電、煤化工等產(chǎn)業(yè)做有效整合,未來具備廣闊空間。
圖:瑞士Climeworks
注:作者:戴立群,供職于遠(yuǎn)博志城產(chǎn)業(yè)研究中心。
腳注:
1. 在IPCC《1.5℃特別報(bào)告》中,通過多模型論證,若需在21 世紀(jì)末將溫度上升幅度控制在 1.5℃以內(nèi),全球必須在21 世紀(jì)中葉就實(shí)現(xiàn)凈零排放,即碳中和。
2. 為達(dá)到《聯(lián)合國氣候變化框架公約》全球溫室氣體減量目的,《京都議定書》規(guī)定了3 種機(jī)制:清潔發(fā)展機(jī)制(Clean DevelopmentMechanism,CDM)、聯(lián)合履行(Joint Implementation,JI)及排放交易(Emissions Trade,ET)。
3. 據(jù)碳價(jià)格高級別委員會估計(jì),要實(shí)現(xiàn)以高成本效益方式減少碳排放,碳價(jià)在2020 年前需要達(dá)到40~80 美元/ 噸二氧化碳,2023 年前達(dá)到50~100 美元/ 噸;但目前仍有約一半的碳排放量價(jià)格低于10 美元/ 噸。
4. 中國能源報(bào),交通運(yùn)輸業(yè)節(jié)能減碳刻不容緩
5. 新華網(wǎng),停車不熄火對空氣污染最大 油耗也比行駛時(shí)高50%
6. 中國汽車工程學(xué)會《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》,智能網(wǎng)聯(lián)汽車到2020 年油耗與排放降低5%,2020 年至2025 年油耗與排放均降低20%
7. 億歐,瘋狂追求算力卻忽視能耗成本,AI 或成能源密集型產(chǎn)業(yè)
8.《CEIDCO- 能源行業(yè):中國2060 年前碳中和研究報(bào)告》
9.《CEIDCO- 能源行業(yè):中國2060 年前碳中和研究報(bào)告》
10.“零能耗建筑”,或叫“零能源住宅ZEH(Zero energy house)”,指住宅通過自身外部圍護(hù)構(gòu)造,能夠達(dá)到一種良好的保溫隔熱效果(如使用新型的保溫材料、加大保溫材料的使用厚度、在構(gòu)造組成關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位置上采用斷熱橋的構(gòu)造方法等等);室內(nèi)安裝節(jié)能設(shè)施(如安裝節(jié)能空調(diào)、安裝LED 節(jié)能燈、安裝高效熱水器等等);配合使用再生能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源,以此達(dá)到住宅能源消耗和能源產(chǎn)生兩者相抵為零。
11.興業(yè)證券,建筑行業(yè)周觀點(diǎn):把握雙主線,關(guān)注“混改”與“聚焦主業(yè)”的投資機(jī)會。