碳中和，離我們還有多遠(yuǎn)：能源電力篇

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碳中和目標(biāo)加速中國經(jīng)濟和能源轉(zhuǎn)型。

?我們認(rèn)為隨著碳中和目標(biāo)的提出，中國未來能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向已經(jīng)確定。我們預(yù)計到2060年中國經(jīng)濟會達到人均GDP4.8萬美元水平，帶來能源需求67.3億噸標(biāo)煤，較現(xiàn)在提升38%。如果我們以目前的能源結(jié)構(gòu)不變，將會產(chǎn)生每年160億噸二氧化碳的碳排放。 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com

?我們預(yù)計隨著十四五開始執(zhí)行碳中和目標(biāo)，中國將在2028年達到碳排放峰值在134億噸二氧化碳，較現(xiàn)在的115億噸上升16%。而之后中國將通過電力領(lǐng)域提升非化石能源比例完成電力碳中和，非電領(lǐng)域先推動天然氣替代再推動氫能替代完成能源碳中和，并在需求端通過碳排放權(quán)總量控制+交易的形式推動新技術(shù)在工業(yè)和交通等領(lǐng)域的應(yīng)用、加速碳中和進程，從高碳向低碳最后向零碳三步走，完成2060年對能源，工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳中和。 內(nèi).容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

?雖然碳中和目標(biāo)從目前的位置來看實現(xiàn)難度較大，很多技術(shù)也并未成熟，但是我們認(rèn)為中國經(jīng)濟目標(biāo)的背后不僅僅是十四億人生活質(zhì)量的提升，也是隨之而來的能源和資源更高需求，而碳中和一方面帶來更清潔，更經(jīng)濟和更安全的能源將確保這一目標(biāo)完成，另一方面也將打開中國的能源需求天花板，使得未來的科技浪潮不受環(huán)境問題的束縛。 本文+內(nèi)-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

 

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電力碳中和是必經(jīng)之路。

?電力是需求端零排放的能源，但是在供給端電力目前占碳排放的32%，因此降低電力排放將是中國碳排放的主要工作，也是中國長期希望完成的能源轉(zhuǎn)型任務(wù)。而隨著中國非化石能源擺脫補貼，我們認(rèn)為推動非化石能源比例在電力中不斷提升將是成本最低也是最有效的電力碳中和方式。 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

?考慮到非化石能源的不穩(wěn)定性，就不得不考慮電網(wǎng)的消納成本，因此如何增加和釋放電網(wǎng)靈活性就成為非化石能源比例提升的關(guān)鍵。 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

?最后，電力碳中和又將是開啟能源碳中和最后一步氫能的基礎(chǔ)。因此我們認(rèn)為非化石能源的發(fā)展在平價之后仍然需要經(jīng)歷4個階段，通過新能源+電網(wǎng)靈活性平價，新能源+儲能用戶側(cè)平價，到新能源+儲能發(fā)電側(cè)平價，到最終氫能平價實現(xiàn)電力碳中和。

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非電能源碳中和推動氫能發(fā)展： 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

?目前中國能源需求中非電占53.8%，但是在能源使用中，部分使用形式需要更高的能量密度，長期的儲存，以及燃燒釋放熱能的形式，因此即使到2060年我們預(yù)計也將有30%的能源無法被電取代。

? 對于非電能源領(lǐng)域，我們認(rèn)為目前將只有碳捕捉和氫能兩種形式來完成，相比碳捕捉，我們認(rèn)為氫能對于產(chǎn)業(yè)提升和技術(shù)進步帶來的機會更高，因此我們大膽地預(yù)測氫能將會是最終完成能源碳中和的主要方向。

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正文

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經(jīng)濟繼續(xù)增長的需求與碳排放下降的壓力將加速中國能源轉(zhuǎn)型革命

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?經(jīng)濟轉(zhuǎn)型帶來GDP增長逐步放緩但仍具韌性；中金宏觀組預(yù)計GDP增速到2030年、2040年、2050年和2060年將分別至4.7%、3.6%、2.5%和1.4%水平。其中，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變化體現(xiàn)在三產(chǎn)比重將由2019年的54%提升至2030年達59%，并在2060年進一步提升至接近75%。2060年人均GDP或突破4.8萬美元，超過當(dāng)前日本、德國水平。 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

? 預(yù)計能源消費總量或在2060年達到67.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（總量較當(dāng)前上行38%），增速逐步放緩。我們預(yù)測我國的能源消費總量將在2025/2035/2060年分別達到57.6/63.6/67.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，總體保持連年同比增長。但隨著單位GDP能耗較低的三產(chǎn)比重不斷擴大，能源消費增速將呈現(xiàn)放緩走勢。 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

圖表: 消費需求總量預(yù)測

資料來源：國家統(tǒng)計局，中金公司(64.860, -1.12, -1.70%)研究部 夲呅內(nèi)傛萊源亍：ф啯碳*排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

? 從能耗和碳排放的角度來看，當(dāng)前單位GDP能耗0.328千克標(biāo)準(zhǔn)煤/美元，而經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不斷改善疊加各行業(yè)加速單位能耗控制，我們預(yù)計單位GDP能耗有望在2060年大幅回落64%至0.119千克標(biāo)準(zhǔn)煤/美元，低于當(dāng)前美國和日本的能耗水平。而單位GDP排放水平也會從當(dāng)前的0.778千克二氧化碳/美元不斷走低，在2060年完成能源零排放、以及碳捕捉等方式達成非能源領(lǐng)域碳中和目標(biāo)。

圖表: 人均GDP，單位GDP排放，單位GDP能耗 （中國2019/2060 vs.對標(biāo)美國2019） 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

資料來源：BPEnergy，中金公司研究部 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

達成“碳中和”的4種主要途徑和方法 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

當(dāng)前我國能源供給仍以煤炭消費為主，能源是二氧化碳排放的第一大來源。2019年，我國共產(chǎn)生能源消費48.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，雖然提早完成了非化石能源15%的目標(biāo)，但其中大部分仍來自于煤炭（占比57%）。根據(jù)我們估算，2019年我國或產(chǎn)生二氧化碳排放125.9億噸（未扣除碳吸收部分），同比增長2.8%。其中能源部分同比增幅2.6%，仍占據(jù)碳排放總量的77%。

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圖表: 當(dāng)前中國能源結(jié)構(gòu)和碳排放來源細(xì)分 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com

資料來源：BP Energy，中國生態(tài)環(huán)境部，歐洲環(huán)境署，中金公司研究部

注：中國2019年數(shù)據(jù)為中金估算 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

我們認(rèn)為中國要達成2060年“碳中和”的目標(biāo)，需要從能源需求側(cè)和供給側(cè)兩方面進行： 本@文$內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

供給側(cè)：電力 + 非電碳中和

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?電力碳中和：電力領(lǐng)域的碳排放仍然占到了我國碳排放總量的30%以上，實現(xiàn)電力碳中和是中國碳排放的核心。一方面電力領(lǐng)域可再生能源發(fā)展將大幅降低中國的碳排放，加速碳達峰在2030年前的到來，另一方面，電能在終端完全零排放的特性，也使得電能替代成為諸多終端應(yīng)用上實現(xiàn)碳中和的主要手段。

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?非電碳中和：還是有很多領(lǐng)域的能源需求無法通過電來替代，不僅僅是電力的成本問題，也是其利用能源的形式所致。比如在交通長距離領(lǐng)域能源使用難以通過電能實現(xiàn)，化工，金屬&非金屬冶煉等行業(yè)需要通過燃燒能源的使用形式也難以被電能滿足。我們預(yù)計在2060年能源中30%的能源消費將以非電的形式存在，因此能源碳中和的最后一步將需要由氫能或者碳捕捉完成。 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

需求側(cè)：“節(jié)能 + 減排”雙管齊下 本+文+內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

?節(jié)能：我們認(rèn)為在能源供給端轉(zhuǎn)型加速的同時，在能源需求端政府也不會放松對于節(jié)能的需求，我們預(yù)計會在三個領(lǐng)域：1）提升生產(chǎn)能效，2）區(qū)域能源消費，特別是化石能源消費控制，3）加速經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，降低經(jīng)濟對高耗能產(chǎn)業(yè)的依賴。 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

?減排： 由于二氧化碳在過去并非污染物，因此我們對于二氧化碳排放的監(jiān)測并不完善，我們相信隨著碳中和的目標(biāo)推進，國家必然會建立一套完善的碳排放相關(guān)體系，從需求端加強對于減排的控制，才能在政策上做到有的放矢。

圖表: “碳中和”的解決途徑 夲呅內(nèi)傛萊源亍：ф啯碳*排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

資料來源：BPEnergy，中國生態(tài)環(huán)境部，中金公司研究部

碳中和目標(biāo)下，我國能源結(jié)構(gòu)變化的三步走

?我們認(rèn)為未來中國的能源發(fā)展將會經(jīng)歷從高碳到低碳到零碳的過程，分別是現(xiàn)在至2028年新能源平價時代來臨，煤炭、石油消費量達峰，碳排放在2028年達峰；2028-2040年非電領(lǐng)域通過天然氣代替石油煤炭降低碳排放，在電力領(lǐng)域新能源從增量替代逐漸開始存量替代，分別完成用戶端儲能+新能源和發(fā)電端儲能+新能源平價，中國碳排放從高碳走向低碳；2040-2060年隨著發(fā)電成本進一步降低、氫能邁向平價，完成能源碳中和。 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com

圖表: 能源結(jié)構(gòu)變化的三步走 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

資料來源：國家統(tǒng)計局，中金公司研究部 本+文+內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

?非化石能源+氫能逐步形成傳統(tǒng)能源替代，在不增加碳排放的情況下支撐能源消費上行。我們認(rèn)為要達到最終“碳中和”目標(biāo)，可預(yù)見的電能使用比例不斷提升，各行業(yè)都最大范圍實現(xiàn)電氣化，并且電能逐步由非化石能源滿足?；茉捶矫?，2025-2028年間，煤炭、石油消費量占比從2025年46.9%和21.1%，分別下滑至42.3%和19.7%，而天然氣將從12.0%小幅上升至13.5%。此外，我們認(rèn)為2035-40年氫能將起步，并在2040年后開始逐步邁向平價，與非化石能源電力一起形成對傳統(tǒng)能源的替代，并帶來天然氣消費于2049年達峰后回落，由氫能支撐能源消費增長、同時不產(chǎn)生二氧化碳。隨著煤炭、石油消費在2028年達峰，排放總量將同時實現(xiàn)峰值，并在2060年非化石能源和氫能全面取代后，達成零排放。

? 節(jié)能減排+碳吸收等手段完成非能源領(lǐng)域碳中和。非能源板塊（工業(yè)、農(nóng)業(yè)、廢棄物處理）隨著發(fā)展需求增速放緩、節(jié)能減排效果顯現(xiàn)，整體碳排量走弱，剩余量或由森林碳吸收、碳捕捉等手段達成“碳中和”。

圖表: 中國能源結(jié)構(gòu)和碳排放結(jié)構(gòu)圖 – 基礎(chǔ)假設(shè)（非化石能源占能源消費比例100%）

資料來源：BPEnergy，中金公司研究部 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

2060年電力需求或達18萬億度 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

? 長期：能源需求增長疊加電氣化比例提升，電力需求增長持續(xù)超預(yù)期。作為能源需求增長和降低碳排放約束的主要手段，我們認(rèn)為電能在能源結(jié)構(gòu)中的占比將快速提升，各行業(yè)將盡可能地提升各自的電氣化率，用清潔的電滿足自身能源消費，并達到降低排放的目的。因此，我們判斷我國的電力需求將保持堅挺走勢，持續(xù)超預(yù)期。長期來看，我們認(rèn)為2060年我國的全社會用電量或達到18.4萬億度，在2019年的水平上行151%。屆時人均用電將實現(xiàn)13,611千瓦時，高于當(dāng)前美國、韓國的人均12,546/10,665億千瓦時。

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?短期：我們預(yù)計電力需求將在“十四五”保持5.6%的CAGR，高出行業(yè)預(yù)期的4%~5%增速。進入新的五年發(fā)展階段，我們認(rèn)為我國將從小康社會繼續(xù)向社會主義現(xiàn)代化邁進，居民生活水平提升帶來人均用電持續(xù)上升。傳統(tǒng)行業(yè)將加快電能替代（客車有望最早實現(xiàn)純電化，乘用車電動化也在加速滲透，鐵路也將實現(xiàn)100%電氣化）。數(shù)字經(jīng)濟社會發(fā)展將進一步推升通信基站、數(shù)據(jù)中心、比特幣的用電需求。除了比特幣由于幣價較為波動無法預(yù)測，可以看作不可持續(xù)增長因素外，電能替代、居民需求和數(shù)據(jù)中心都是較為持續(xù)的增長點。

圖表: 鐵路電氣化率提升 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

資料來源：中金公司研究部 本`文-內(nèi).容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

圖表: 汽車電氣化率提升

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資料來源：中金公司研究部

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圖表: 5G新增用電需求測算 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

資料來源：中電聯(lián)，中金公司研究部 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

平價時代，非化石能源走上前臺

在電力碳中和的目標(biāo)下，我們預(yù)計2025、2030、2035、2060年非化石能源電力裝機將分別達到1,527、2,856、4,524、9,898吉瓦，占到全部電力裝機的54%、69%、79%、100%。其中十四五期間光伏、風(fēng)電年均新增裝機分別達到74吉瓦和40吉瓦。發(fā)電量方面，隨著裝機量提升、傳統(tǒng)能源退役，我們預(yù)計2060年非化石能源將貢獻全部電量。 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

圖表: 各階段非化石能源裝機量（整數(shù)節(jié)點）

資料來源：中電聯(lián)，中金公司研究部注：不考慮清潔制氫帶來的光伏裝機需求 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

圖表: 各階段非化石能源發(fā)電量（整數(shù)節(jié)點） 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

資料來源：中電聯(lián)，中金公司研究部

 注：不考慮清潔制氫帶來的電力需求和光伏裝機需求

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1、可再生能源發(fā)展改變中國對于能源資源的依賴 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

我們認(rèn)為以可再生能源大范圍應(yīng)用來跨越油氣能源時代，有望提高我國的能源獨立性，改變能源生產(chǎn)和分配結(jié)構(gòu)，從而最終使得能源消費不再受限，全面提高社會經(jīng)濟發(fā)展能力和人民生活水平： 本`文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

?能源獨立，可再生能源資源稟賦遠(yuǎn)大于化石能源。根據(jù)國家氣象局以及中科院的資源調(diào)查結(jié)果，我國光伏和風(fēng)電理論可開發(fā)資源量分別達到186萬吉瓦以及5000吉瓦以上，我們測算，2060年碳中和目標(biāo)所需的約14,720吉瓦光伏與約1,660吉瓦風(fēng)電，只相當(dāng)于開發(fā)了資源量的1%和33%；同時由于我國在光伏和風(fēng)電發(fā)電設(shè)備制造領(lǐng)域具備產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，風(fēng)光作為主力能源后將助力我國實現(xiàn)能源獨立，保障能源安全以及滿足長期能源需求。 內(nèi).容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

?降低能源的區(qū)域依賴，資源分布更加均勻。由于我國國土大部分位于中緯度地區(qū)，整體光照輻射資源分布相對均勻，中東部地區(qū)多數(shù)具備900-1,100小時的有效光伏利用小時能力。不同于此前煤炭、石油、天然氣資源在西部、北部地區(qū)的富集，我們認(rèn)為光伏發(fā)電的分布式開發(fā)能力，將打破此前能源富集區(qū)域與負(fù)荷中心的錯配，實現(xiàn)能源生產(chǎn)與能源消費的一體化，減低運輸成本與損耗，并提升系統(tǒng)靈活性。

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圖表: 幾個非化石電源品類對比 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

資料來源：中國氣象局，統(tǒng)計局，公司公告，中金公司研究部

注：圓球大小表示資源量規(guī)模，光伏資源量數(shù)量級大于其他能源，僅顯示四分之一球體示意

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2、可再生能源發(fā)展帶來能源成本下降 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

?我們認(rèn)為隨著國內(nèi)能源需求總量未來持續(xù)增長，人均能源需求向發(fā)達經(jīng)濟體進一步看齊的過程中，能否實現(xiàn)單位能源成本的維持或下降，將是能源結(jié)構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的重中之重。我們認(rèn)為資源屬性仍將導(dǎo)致傳統(tǒng)能源（煤、石油、天然氣）的邊際開采成本穩(wěn)中有升，而制造業(yè)屬性將繼續(xù)驅(qū)動新能源發(fā)電技術(shù)的持續(xù)降本，隨著新能源占比的穩(wěn)步提升，我們認(rèn)為我國的綜合能源成本將在未來40年下降13%，主要受益于兩個維度：（1）2035年后，光儲、光儲氫平價后新能源裝機加速，能源成本加速下降；（2）化石能源減量退出，壓低邊際成本，也促進了綜合成本下降。也意味著中國將以更小的經(jīng)濟代價、完成能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

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圖表: 社會能源成本下降

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資料來源：BPEnergy，部分核電、光伏、風(fēng)電公司年報，中金公司研究部

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?我們認(rèn)為光伏和風(fēng)電的全面平價是推動綜合能源成本下降的主要動力。其中西部大基地項目由于利用小時和造價優(yōu)勢（光伏超過1,500小時與3元/瓦的成本，風(fēng)電近3,000小時與6.5元/瓦的成本），在2020年前已實現(xiàn)了發(fā)電側(cè)平價。我們預(yù)計隨著造價的進一步下降以及特高壓成本的改善，到十四五末，大基地+0.07元/度特高壓送電成本將會與沿海地區(qū)的火電實現(xiàn)平價。而由于外送費用的節(jié)省，盡管造價較大基地略高，我們測算中東部分布式光伏接近20個省區(qū)已經(jīng)在2020年實現(xiàn)對于沿?；痣姷钠絻r。 本+文+內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

圖表: 各電源度電成本橫向比較2020~2050，西部區(qū)域（考慮西部電力本地消納） 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

資料來源：能源局，部分核電、光伏、風(fēng)電公司年報，中金公司研究部 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

圖表: 各電源度電成本橫向比較2020~2050，東部區(qū)域（考慮西部電力特高壓外送）

資料來源：能源局，部分核電、光伏、風(fēng)電公司年報，中金公司研究部 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

 

3、三大因素決定風(fēng)光成為主體能源 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com

? 制造業(yè)屬性+技術(shù)迭代帶來的可再生能源成本優(yōu)勢

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傳統(tǒng)能源：資源屬性制約可經(jīng)濟開發(fā)空間，成本穩(wěn)中有升。1）煤電：成本主要隨機組利用小時波動，我們預(yù)計先降后升。煤電投資成本趨于平穩(wěn)。2）水電：單位投資造價走高，我們預(yù)計未來度電競爭力較以往有所削弱。

圖表: 非化石能源成本優(yōu)勢來自零資源成本和制造業(yè)屬性 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

資料來源：中金公司研究部 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

新能源：制造業(yè)屬性隨著規(guī)模效應(yīng)將帶來量升價跌，改變過去能源價格隨需求上漲的邏輯。1）光伏：更高的轉(zhuǎn)換    效率是行業(yè)永恒追求。2）風(fēng)電：成本下降主要通過風(fēng)機大型化，對資源區(qū)稟賦相對更依賴。3）核電：遠(yuǎn)期通過批量化建設(shè)以及技術(shù)迭代壓降CAPEX實現(xiàn)度電成本降低。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

圖表: 光伏成本下降學(xué)習(xí)曲線

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資料來源：公司公告，能源局，BP  Energy, 中金公司研究部 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

圖表: 風(fēng)電成本下降學(xué)習(xí)曲線

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資料來源：公司公告，能源局，BP  Energy, 中金公司研究部 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

?分布式應(yīng)用：改變電力結(jié)構(gòu)，從堅強電網(wǎng)走向智能電網(wǎng)

由于光伏項目可以進行分布式開發(fā)的特性，并從3個層面改變我國的電力結(jié)構(gòu)：1）實現(xiàn)無差別的電源分布，降低對于能源供應(yīng)點電力外送通道的壓力；2）用戶自發(fā)自用、隔墻售電打破了此前發(fā)用電二元結(jié)構(gòu)，在提升電力系統(tǒng)靈活性的同時，降低了用能成本；3）降低了發(fā)電行業(yè)的門檻，引發(fā)能源革命。我們預(yù)計未來電網(wǎng)、電源結(jié)構(gòu)將會發(fā)生根本性改變，從傳統(tǒng)只聚焦電網(wǎng)穩(wěn)定性與可靠性的集中性網(wǎng)絡(luò)，向更加智能與靈活的分布式網(wǎng)絡(luò)邁進。

特高壓可開發(fā)空間有限，分布式光伏開發(fā)具備優(yōu)勢，因而有短期爆發(fā)的可能性。1）特高壓所需架空占地面積較大，可用線路通道有限。2）特高壓接入落地端電網(wǎng)后帶來較大的脈沖輸入，沖擊電網(wǎng)穩(wěn)定運行。3）成本下降有極限。由于特高壓建設(shè)的瓶頸，大基地建設(shè)受到總量限制，因此我們認(rèn)為未來中東部分布式光伏開發(fā)具備必要性：國內(nèi)分布式光伏開發(fā)空間達到12,106吉瓦，即使按80%的開發(fā)比例測算，將可以貢獻9,700吉瓦的裝機量，約為我們2060年光伏裝機需求（含制氫）的66%。我們認(rèn)為分布式光伏將成為支撐零碳電源體系的關(guān)鍵。 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com

圖表: 分布式屋頂測算（2020年）

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資料來源：住建部，國家統(tǒng)計局，中金公司研究部

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? 資源稟賦充足，相對平均：

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光伏方面，我國75%的國土面積光伏資源開發(fā)潛力在一般或豐富，中國氣象局風(fēng)能太陽能(4.770, 0.01, 0.21%)資源中心2015年估計以此輻照能力相當(dāng)于186萬吉瓦的光伏裝機空間。風(fēng)電方面，沿海有足夠資源，風(fēng)能資源儲量5,000吉瓦以上，大基地與海上風(fēng)電具備競爭力。核電支撐多能互補，但需加速技術(shù)迭代、靜待政策支持。水電與生物質(zhì)資源受限，參與多能互補但難以成為主力。 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com

圖表: 中國太陽能輻照資源圖（2019） 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com

資料來源：世界銀行，中金公司研究部

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圖表: 中國風(fēng)資源圖（2010）

資料來源：《中國自然地理圖集》2010年版，中金公司研究部

平價之后，可再生能源市場空間存在4個階段

電力系統(tǒng)輔助服務(wù)市場即將起航：可再生能源從過去替補能源到主力能源不僅是電量，更重要是電力支撐的轉(zhuǎn)變。其在可調(diào)度性和可預(yù)測性上遜于傳統(tǒng)能源，因而可再生能源滲透率的提升將帶來電力系統(tǒng)平衡和安全的新挑戰(zhàn)，驅(qū)動電力輔助服務(wù)市場的快速增長。我們認(rèn)為在高可再生能源滲透比例的電力系統(tǒng)中，輔助服務(wù)市場的電量規(guī)?？梢赃_到電力交易市場的10~20%。而輔助服務(wù)市場收入規(guī)模的占比可能更高，以體現(xiàn)系統(tǒng)安全性的價值，因此這將會是潛力可觀的一個增量市場。

電力系統(tǒng)輔助服務(wù)市場的特征是多樣、復(fù)雜、動態(tài)，市場的發(fā)展受到多重因素的影響。我們認(rèn)為，雖然短期輔助服務(wù)市場發(fā)展易受到多重因素的干擾，但長期來看我們認(rèn)為成本是電力輔助服務(wù)能源的核心競爭力：1）火電靈活性改造成本最優(yōu)，碳排、響應(yīng)性能欠佳，資源量隨火電機組到期退役減少。2）抽水蓄能成本、性能介于火電和電化學(xué)之間，零碳排但資源量受到地域限制。3）電化學(xué)儲能性能最佳、不受地域限制、可以匹配分布式，當(dāng)前成本偏高但遠(yuǎn)期下降空間可期。

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圖表: 不同電力輔助服務(wù)資源優(yōu)劣勢對比

資料來源：GGII，中金公司研究部

圖表: 儲能電池系統(tǒng)學(xué)習(xí)曲線 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

資料來源：GGII，BNEF，中金公司研究部

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基于成本和資源可得性的推演，我們認(rèn)為可再生能源+儲能會經(jīng)歷四個平價階段。

?第一階段（2020~2025）：發(fā)電側(cè)+火電靈活性全面平價。這一階段，火電靈活性改造可以提供最低成本的輔助服務(wù)，光伏發(fā)電+火電靈活性的成本低于標(biāo)桿電價。電力系統(tǒng)仍以火電為主力電源支撐，靈活性改造釋放電力系統(tǒng)冗余，再配比少量電化學(xué)儲能提升響應(yīng)性能，即能滿足系統(tǒng)的輔助服務(wù)需求。當(dāng)前火電提供輔助服務(wù)的收益模式尚不清晰，企業(yè)靈活性改造積極性未得到充分調(diào)動。電網(wǎng)的靈活性政策會極大的影響最終電網(wǎng)接納可再生能源的成本，若利好政策出臺，電力系統(tǒng)冗余得到釋放，可再生能源的裝機和消納空間有望快速打開。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

?第二階段（2025~2035）：用戶側(cè)+電化學(xué)儲能全面平價。這一階段，由于零售端電價高于發(fā)電上網(wǎng)電價，光儲在用戶側(cè)有望較發(fā)電側(cè)更早達到平價條件，在用戶端直接滿足新增電力需求，而不需要電網(wǎng)增加電力供應(yīng)能力。發(fā)、用電邊界模糊，創(chuàng)造出新的電力供給形式。且即使用戶側(cè)平價，也一樣存在不同商業(yè)模式帶來儲能成本的不同，因此從應(yīng)用場景看，通過數(shù)字化的更高效配置和調(diào)度，在用戶側(cè)應(yīng)用上會出現(xiàn)較大的成本差異，產(chǎn)生新的商業(yè)機會。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

?第三階段（2035~2050）：發(fā)電側(cè)+電化學(xué)儲能全面平價。這一階段，可再生能源滲透率提升+火電機組到期退役，而光伏+儲能成本繼續(xù)下降至發(fā)電側(cè)平價空間完全打開，光伏扔掉拐杖成為主力電源。基于此，我們2060年的電力結(jié)構(gòu)預(yù)測光伏多于風(fēng)電，而非落在多能互補的最優(yōu)配比，本質(zhì)是光伏降本的更大潛力，使得光儲達到完全平價條件。

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?第四階段（2050+）：光伏制氫平價打開新的裝機空間。2050年以后，光伏度電成本降到0.12元/度左右的水平，實現(xiàn)氫能在工業(yè)領(lǐng)域較傳統(tǒng)能源的平價，打開非電領(lǐng)域碳中和、氫能替代、以及可再生能源裝機的新機遇?？紤]電氣化率的極限，我們預(yù)期2050年后仍有1/3的能源消費沒有電氣化，這部分需要綠氫替代，因此帶來的新能源裝機需求和發(fā)電側(cè)的裝機在一個數(shù)量級，是具備爆發(fā)潛力、可能超預(yù)期的一個市場。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

圖表: 光伏平價上網(wǎng)與裝機增長的四個階段 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

資料來源：中金公司研究部 本`文-內(nèi).容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

天然氣替代將完成碳減排的第一步，氫能可能是非電的最終解決方案

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從排放來看能源消費中存在一部分能源利用形式難以被電力替代，而因此最終需要另外的能源形式實現(xiàn)碳中和。我們預(yù)計到2060年如果不考慮非電領(lǐng)域的能源突破，中國電氣化率在70%水平，則仍然有20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能源需要完成脫碳。

?天然氣替代實現(xiàn)高碳到低碳：1）在提供相同能量的情況下，天然氣相比石油和煤炭將減少33%和53%的碳排放；2）天然氣可以帶來多少替代：我們預(yù)計到2030年，天然氣占比增長6.9個百分點，天然氣消費量約增加4000億立方米，可減少碳排放約3.7-8.4億噸。3）天然氣的過渡能力：中國天然氣供應(yīng)保障能力增強，未來要實現(xiàn)國產(chǎn)多元化、進口多渠道的供應(yīng)格局。

?氫能可能是最終解決方案。我們認(rèn)為要實現(xiàn)能源最終的能源碳中和必須在非電領(lǐng)域推動新的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，目前來看主要有三個解決方案，分別是氫能源，碳捕捉和生物質(zhì)。但是考慮到生物質(zhì)資源上的限制，以及碳捕捉對于政策要求，氫能在產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)迭代上優(yōu)勢更強，因此更有可能是最終解決方案。 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

圖表: 氫能、生物質(zhì)能與碳捕捉的優(yōu)劣比較 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

資料來源：中金公司研究部

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?氫能具備能量密度與可商業(yè)化的充能時間。1）氫燃料電池適合對占用空間要求不高的交運場景，例如商用車、航運或者航空，因為高質(zhì)量能量密度、低體積能量密度，同時其較快的充能速度也有利于商業(yè)化應(yīng)用。2）氫能或可用替代煤用作水泥窯的燃料。3）氫能冶金存在一定可行性。 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

圖表: 幾個主要板塊的電氣化率預(yù)期以及預(yù)期氫能需求貢獻比例（2060年）

資料來源：中金公司研究部 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

?氫能發(fā)展的3個階段

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2021E-2030E：應(yīng)用初期，平價起點。我們認(rèn)為，在這一階段，燃料電池技術(shù)應(yīng)用得到提速，從終端應(yīng)用層面帶來規(guī)?；c成本下降，同時推動能源供給端的運輸與加注成本受益規(guī)?；c環(huán)節(jié)效率提升得到快速下降，帶來供給與應(yīng)用環(huán)節(jié)并行的降本。從氫能源角度，目前天然氣/煤氣重整+碳捕捉制氫短期內(nèi)成本優(yōu)于可再生能源電解水制氫，成本的制約主要來源于運輸與加注環(huán)節(jié)，其中運輸受限于高壓IV型瓶應(yīng)用、液氫運輸、管路運輸?shù)牟煌晟疲幼h(huán)節(jié)受益于加氫站設(shè)備依賴進口CAPEX較高且目前綜合運營效率較低。我們認(rèn)為隨著燃料電池終端應(yīng)用的起量，終端氫價格可由目前的70-80元/kg（含稅）下降至2025年的約35-40元/kg（含稅），并至2030年下降至約30元/kg（含稅）。 本+文+內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

2031E-2050E：步入平價，應(yīng)用領(lǐng)域拓寬，供給與應(yīng)用規(guī)模大幅提升。我們認(rèn)為，在這一階段，氫能源的成本受益于富電區(qū)域新能源發(fā)電的低電價，與逐步完備的中長距離運輸/管路，使得加氫成本逐步下降至近20元/kg。同時新能源電解水制氫也將逐步成為氫能供給的主流模式。對于燃料電池車輛，當(dāng)不考慮柴油針對碳排成本上升時，氫成本下降至20元/kg可直接與柴油平價。此外，此階段的非交通領(lǐng)域用氫的價格已逐步下降至18-20元/kg（即不考慮加氫站的加注成本），在工業(yè)與家庭供暖領(lǐng)域已逐步具備一定經(jīng)濟性基礎(chǔ)，我們認(rèn)為通過初期與天然氣的混合使用，以及伴隨氫價格的進一步下降，在供暖領(lǐng)域，氫能也將逐步提升應(yīng)用滲透率。

2051E-2060E：全面平價，碳中和目標(biāo)驅(qū)動其余非電領(lǐng)域滲透率全面提升。我們認(rèn)為，此階段受益于新能源發(fā)電成本進一步下降，儲運規(guī)模的大幅提升下應(yīng)用環(huán)節(jié)成本的進一步下降，氫加注成本將下降至20元/kg以下，非交通領(lǐng)域氫應(yīng)用成本將下降至15元/kg以下。應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷嫱卣怪凉峁┡?、船舶等非電領(lǐng)域，補足非電領(lǐng)域碳中和的拼圖。

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圖表: 終端加氫成本下降路徑與應(yīng)用階段 本@文$內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

資料來源：中國氫能聯(lián)盟，中金公司研究部 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

圖表: 不考慮燃油綜合使用成本提升下，重卡領(lǐng)域氫價格低于20元/kg將具備與柴油的直接平價能力

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資料來源：中國氫能聯(lián)盟，中金公司研究部

圖表: 氫能應(yīng)用的總量 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

資料來源：中金公司研究部 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

文章來源

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本文摘自：2020年12月4日已經(jīng)發(fā)布的《碳中和，離我們還有多遠(yuǎn)》

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分析員 劉  俊 SAC 執(zhí)業(yè)證書編號：S0080518010001 SFC CE Ref ：AVM464    

分析員 楊  鑫 CFA SAC 執(zhí)業(yè)證書編號：S0080511080003 SFC CE Ref：APY553

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分析員 陳  彥 CFA SAC 執(zhí)業(yè)證書編號：S0080515060002 SFC CE Ref：ALZ159

分析員 曾  韜 SAC 執(zhí)業(yè)證書編號：S0080518040001

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聯(lián)系人 王  雷 SAC 執(zhí)業(yè)證書編號：S0080118040030 SFC CE Ref：BNN451

分析員 孫揚 SAC 執(zhí)業(yè)證書編號：S0080516050001 SFC CE Ref：BME215 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

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