政策端发力降碳,碳排双控带动碳市场发展提速
1)从能耗双控转向碳排放双控,助力“双碳”目标精准施策。2023年7月11日,中央全面深化改革委员会第二次会议审议通过了《关于推动能耗双控逐步转向碳排放双控的意见》。碳排放双控将有助于精准、全面地控制高碳行业排放,解决可再生能源、原料用能在能耗双控下受到限制的问题。碳排放双控带动配套政策完善,碳核算体系建设加速。碳核算体系是碳排放双控指标体系执行、碳市场正常运转的基础条件,我国正在加速建设统一规范的碳排放统计核算体系,仍需在微观企业层面精细化核算、增强排放因子测算准确度方面进行优化。
2)碳排放双控有望助推碳市场扩容升级。碳排放权交易市场能够以最小化的社会成本达成降碳目标。近期,钢铁、建材、化工等行业相继召开纳入全国碳市场工作会议。我们认为,碳排双控的关键在于约束重点行业的碳排放,因而“新双控”或将推动重点行业加快纳入全国碳市场的步伐,低碳技术和碳交易能力或将成为高碳行业新的竞争焦点。
行业视角:部分行业减碳压力上行,绿色能源与低碳技术有望提振
1)我们基于A股上市公司碳排放数据,对高碳行业在碳排双控情境下面临的减碳压力、潜在的减碳路径进行分析:
减碳压力:石油石化、公用事业、电力设备、有色金属、交通运输等行业在能耗双控与碳排放双控之下均面临较高的减排压力。我们认为,钢铁、基础化工在碳排放双控下或将面临减碳压力上行,主要由于以上行业工业过程排放较高,或将被纳入碳排双控的监管范围。
减碳路径:直接排放较高的行业应优先关注生产工艺减碳、CCUS等负碳技术。钢铁、石油石化、建筑材料等行业的直接碳排放量较大,直接排放在碳排放总量中的占比较高,通过改进生产工艺削减碳排放,或采用CCUS等负碳技术,对于碳排放总量控制贡献较大。间接排放较高的行业应优先关注能效提升、增加绿电消费比重。通信、基础化工等行业的温室气体间接排放占比较高,分别达到90%和70%以上,应优先关注用电能源结构调整,增加外购能源中清洁能源的比重。
2)我们对电力、化工、水泥、钢铁等碳排双控潜在影响较大的行业进行重点分析:
电力行业:碳排双控提振高耗能行业绿电消费需求,将促进可再生能源行业发展。火电行业或将加速清洁化转型的步伐,应重点关注火电灵活改造。可再生能源电力发展需要电力市场改革与新型电力系统的配合,储能等辅助服务亦有望得到进一步发展。化工行业:控排压力主要与不同技术路线的排放因子相关。石油化工原料用能碳排放因子低于燃料用能,或将受益于碳排双控政策;而煤化工原料用能排放因子水平明显高于燃料用能,或将承担较大减排压力。水泥行业、钢铁行业直接排放较高。水泥行业减排重点将聚焦于CCUS技术和生产流程改进;而钢铁行业应重点关注提高材料效率、废钢回收利用、氢气直接还原等减碳路径。
区域视角:地区减碳压力分化,区域协同释放减排潜力
1)区域减排压力分化:各省碳排放总量和强度存在差异,在“碳排放双控”之下的压力程度有所不同。山东、河北、江苏、内蒙古等省份碳排放总量较大,宁夏、内蒙古、新疆、山西等省份碳排放强度较高,碳排放总量和与强度双高的省份面临较大控排压力,主要有内蒙古、河北、山西、新疆、辽宁等。
2)各省的高碳行业集中程度或将对行业减排压力产生影响。电解铝在山东、新疆、内蒙古等省份分布较为集中,粗钢生产在江苏、河北分布相对集中。河北、内蒙古均属于碳排放总量与强度双高地区,相关行业布局或应生产与地方控碳目标的协同。水泥行业在广东、江苏、安徽、山东、四川、河南、湖北等地均有较大规模的分布,CCUS布局潜力有待挖掘。
3)区域协同释放减排潜力。我国西部可再生能源资源较为丰富,而东部地区产业布局相对集中,对可再生能源需求较大。我们认为,依托东部地区的工业基础、绿色创新技术和绿色投资,以及西部地区优良的可再生资源禀赋,发挥不同区域的减排优势,有助于带动全国减排潜力进一步释放。
政策端发力降碳,碳排双控带动碳市场发展提速
精准控碳:从能耗双控转向碳排放双控
2023年7月11日,中央全面深化改革委员会第二次会议审议通过了《关于推动能耗双控逐步转向碳排放双控的意见》。习近平总书记在主持会议时强调,要立足我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期,完善能源消耗总量和强度调控,逐步转向碳排放总量和强度双控制度。[1]
我们认为,从能耗双控转向碳排放双控强化了碳达峰碳中和的目标导向,在宏观层面有利于统筹经济发展与节能减排、能源安全与能源转型;在微观层面有助于释放可再生能源减排潜力,引导高碳企业高质量发展。
从能耗双控到碳排放双控的发展历程
我国的能耗考核制度开始于1980年。2015年10月党的十八届五中全会中,“能耗双控”政策正式提出。在“双碳”目标提出后,节能与降碳的联系更加紧密,从能耗双控转向碳排放双控提上日程,发改委等有关部门对能耗双控的调控机制进行完善。
► 我国从 1980 年发布《关于逐步建立综合能耗考核制度的通知》开始逐步确立能耗强度考核制度,主要考核指标为“万元产值综合能耗”。[2]
► 2015年10月26日,党的十八届五中全会正式提出“能耗双控”政策。按省、自治区、直辖市行政区域设定能源消费总量和强度控制目标,对各级地方政府进行监督考核;把节能指标纳入生态文明、绿色发展等绩效评价指标体系,引导转变发展理念;对重点用能单位分解能耗双控目标,开展目标责任评价考核,推动重点用能单位加强节能管理。[3]
► 2021年以来,“能耗双控”政策持续完善,精准控碳趋势初显。2021年9月,发改委出台《完善能源消费强度和总量双控制度方案》。对能耗双控政策的完善主要包括两大方面:其一,原料用能不纳入能源消费总量控制;[4]其二,新增可再生能源消费不纳入能源消费总量控制。[5]
► “十四五”以来,转向碳排放双控的趋势渐明。“十四五”规划中提到,我国现阶段以碳排放强度控制为主,碳排放总量控制为辅。2021年中央经济工作会议提出,要创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变,加快形成减污降碳的激励约束机制。[6] 2023年7月,中央深改委会议审议通过《关于推动能耗双控逐步转向碳排放双控的意见》,再次明确转向碳排放双控的整体趋势。
图表1:能耗双控到碳排放双控的转变历程
资料来源:国家发改委等部委官网,中金公司研究部
碳排双控与能耗双控的主要差异
能耗双控指能源消费总量与强度控制,而碳排放双控则是对碳排放的总量和强度进行控制。随着我国“双碳”战略的推进,能耗双控的局限初步显现:
► 能耗双控对非化石能源消费和原料用能形成限制,一方面可能限制可再生资源的开发,另一方面可能限制石化化工行业的生产和地方重大项目的落地
► 以发达国家经验来看,碳达峰往往先于能耗达峰。以美国为例,美国2007年实现碳达峰,2018年才实现一次能源消费的达峰。我国能源消费总量还有进一步增长空间,以满足经济社会发展的合理需求。
图表2:能耗双控与碳排放双控的主要差异
资料来源:新华网,中金公司研究部
碳排放双控的区域试点:上海市
上海是中国率先开展碳排放“双控”试点的城市,试点中的指标、配套政策、管理机制具有借鉴意义。2017年3月,上海市政府发布《上海市节能和应对气候变化“十三五”规划》,在上海市层面提出了CO2排放总量控制目标,在重点部门和区级层面与能耗强度指标同步下达碳排放强度指标,初步形成了“能耗双控”与“碳排放双控”平行推进的工作格局。[7]
图表3:上海市“十三五”各领域能耗和碳排放强度和总量控制指标
资料来源:《上海市节能和应对气候变化“十三五”规划》,中金公司研究部
图表4:上海市“十三五”各区能耗和碳排放强度控制指标
资料来源:《上海市节能和应对气候变化“十三五”规划》,中金公司研究部
碳排双控有望助推碳市场扩容升级
碳市场:具有成本效益的减排工具
作为一种市场化的减碳政策工具,碳排放权交易系统具有成本效益,能够以最小化的社会成本达成降碳目标。以纳入碳市场的A企业和B企业为例,在成本效益分析阶段,如果A企业能以行业内较低的成本实施减碳,就能获得配额盈余,搭配以较强的碳交易能力,就会有较大优势通过碳交易增加收益。而B企业在成本效益分析中发现减碳成本高于购买碳配额履约的成本,更可能选择购买配额将碳排放负外部性“内部化”。由此,行业内具有减碳成本优势的企业将更有动力实施减排,带动全行业减排成本向“最小化”靠拢。因此,我们认为低碳技术与碳交易能力建设或将在行业竞争格局中发挥愈发重要的作用,碳市场也将成为淘汰落后产能、推动行业高质量发展的重要抓手。
图表5:碳排放权交易工具具有成本效益
资料来源:中金公司研究部
碳市场预期扩容,八大重点行业将依次纳入
我国碳排放权交易市场目前已纳入发电行业的2162家企业,覆盖45亿吨碳排放量。[8]根据国家“十四五”规划,全国碳市场将在“十四五”期间逐步纳入电力、石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、航空八大重点行业。我们认为,碳排双控的关键在于约束重点行业的碳排放,因而“新双控”或将推动重点行业加快纳入全国碳市场的步伐。
图表6:八大重点行业纳入全国碳市场进展梳理
注:钢铁行业年排放量为2022年数据,其余行业为2020年数据 资料来源:各行业协会,中金公司研究部
碳排双控带动配套政策完善,碳核算体系建设加速
碳核算体系是碳排双控和碳市场运行的重要基础
碳排放双控与碳市场扩容对碳核算体系建设提出了更高的要求,或将促进碳核算体系加速建设。碳排放的统计核算是一项重要的基础性工作,为气候政策的科学制定、气候治理进展评估、参与国际气候谈判提供数据依据。同时,碳计量也是碳市场正常运转的基础条件,并为企业可持续发展绩效与气候风险评估提供重要数据基础。
我国碳计量工作起步于“十二五时期”。2022年8月,国家发展改革委、国家统计局、生态环境部发布的《关于加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案》提出,到2025年,统一规范的碳排放统计核算体系进一步完善,并明确了碳排放统计核算建设工作的重点任务。[9]
图表7:中国碳核算体系建设进程
资料来源:国家发改委,生态环境部,中金公司研究部
与国际标准相比,我国碳核算体系建设挑战尚存
能源利用和工业过程是碳排放的2个主要领域。这2个场景的碳排放核算均离不开对各种经济活动的活动水平或能耗统计及对各种能源的碳排放因子参数的测度。中国目前碳核算体系面临较多挑战,包括基础核算体系建设、计量中心建设、微观数据获取、宏观数据实时监测、精细化高质量测算等多方面挑战。
► 目前,我国区域或分行业的碳排放核算相对完善,基于全行业微观企业层面的碳排放核算体系尚未完全确立。由于碳排放监测技术尚显粗浅,精细化监测仪器价格高昂,我国目前的碳排放数据颗粒度较大,在时间和空间层面评估监测上仍需提升精度。[10] 相较于国际标准而言,我国核算体系建设起步稍晚,且核算体系主要基于ISO、IPCC等国际主流标准,距离形成具有中国特色的核算体系尚有一定空间。
► 在我国碳排放核算的实际工作中,各类化石能源消费统计及碳排放因子测度容易存在一定偏差,数据的质量有待提升,在后续的政策部署和行动规划中,我国碳排放核算体系仍有较大优化空间。
图表8:中国碳排放核算及评估体系相关政策与管理办法
资料来源:国家发改委、生态环境部、国家统计局,中金公司研究部
行业视角:绿色能源与低碳技术有望提振
碳排双控下,不同行业的控碳压力及减碳路径
钢铁、基础化工行业减排压力或将上行
我们基于申万行业分类,采用A股上市公司用能数据与碳排放数据,对不同行业在能耗双控与碳排放双控下的承压情况进行评估。结合行业内A股上市公司年排放总量和行业间平均能耗与平均碳排放量排序的差异,我们发现高耗能行业在碳排放双控之下仍将面临较高的减排压力,部分行业或将面临减排压力上行。
► 石油石化、公用事业、电力设备、有色金属、交通运输等行业在能耗双控与碳排放双控之下均面临较高的减排压力。部分煤炭行业A股上市公司平均排放量居前,主要由于煤电一体化公司的火电业务排放量较大。能源燃烧是我国主要的二氧化碳排放源,占全部二氧化碳排放的88%左右[11],能源燃烧排放仍是高碳行业控排的重要方面。
► 钢铁、基础化工、通信行业在碳排放双控下或将面临减碳压力上行。钢铁行业、基础化工行业,除化石能源燃烧、外购电力外,还有较大比重的工业生产过程排放,碳排放双控将扩大对碳排放的监管范围,或将导致以上行业控碳压力上行。
图表9:不同行业2021年碳排放总量(A股上市公司)
注:基于妙盈科技A股上市公司2021年ESG数据计算,采用申万行业分类,图表仅包含行业碳排放总量相对居前的行业,数据范围包括披露值和估计值 资料来源:公司ESG报告,MioTech,中金公司研究部
图表10:不同行业平均能耗与平均碳排放的排序差异(申万一级行业)
注:基于妙盈科技A股上市公司2021年ESG数据计算,采用申万行业分类,图表仅包含平均能耗与平均碳排放相对居前的行业,数据范围包括披露值和估计值 资料来源:公司ESG报告,MioTech,中金公司研究部
减碳路径:依据直接排放和间接排放分布采取差异化战略
我们依据不同行业内A股上市公司直接和间接温室气体排放的均值和占比,对行业在碳排双控下应重点关注的减碳路径进行分析。
根据GHG Protocol定义,温室气体排放的类别包括范围一、范围二和范围三排放。[12]直接排放也即范围一温室气体排放,是公司自由或控制的排放源产生的直接排放,主要包括公司运营过程中产生的排放。间接排放也即范围二温室气体排放,主要包括公司外购能源发电产生的排放。范围三排放又称供应链排放,包含公司供应链上下游所有的间接排放(非范围2)。我们认为,企业温室气体排放来源和属性的不同,决定行业应采取差异化的减排路线。
直接排放较高的行业应优先关注生产工艺减碳、CCUS等负碳技术,主要包括:钢铁、石油石化、公用事业、煤炭、建筑材料等行业。
► 钢铁、石油石化、建筑材料等行业的直接碳排放量较大,直接排放在碳排放总量中的占比较高,通过改进生产工艺削减碳排放,或采用CCUS等负碳技术,对于碳排放总量控制贡献较大。
► 交通运输行业的直接排放占比较高,主要来自运输过程中燃料燃烧的排放,应重点关注交通运输装备用能结构优化、低碳燃料替代。
图表11:不同行业A股上市公司直接碳排放均值及占比
注:基于妙盈科技A股上市公司2021年ESG数据计算,采用申万行业分类,图表仅包含直接排放均值相对居前的行业
资料来源:公司ESG报告,MioTech,中金公司研究部
我们认为,间接排放较高的行业应优先关注能效提升、增加绿电消费比重。
► 钢铁、石油石化、煤炭、建材等行业的温室气体间接排放占比相对较低,但平均间接排放量较大。因此,以上行业仍需关注对范围二温室气体排放的控制,增加绿色电力的消费比重。
► 2021年,通信、基础化工等行业的温室气体间接排放占比较高,分别达到90%和70%以上,应优先关注用电能源结构调整,增加外购能源中清洁能源的比重。
图表12:不同行业A股上市公司间接碳排放均值及占比
注:基于妙盈科技A股上市公司2021年ESG数据计算,采用申万行业分类,图表仅包含直接排放均值相对居前的行业 资料来源:公司ESG报告,MioTech,中金公司研究部
电力行业:加速可再生能源电力发展,储能或迎机遇
碳排放双控的导向下,能源结构调整成为大势所趋,或将促进电力行业低碳转型的步伐。另一方面,碳排双控或将提振高碳行业对绿色电力的需求,从需求端助力可再生能源的发展。考虑到可再生能源电力的季节性、波动性特征,我们认为火电灵活改造、抽水蓄能、化学储能等储能配套设施或将迎来发展机遇,电力市场改革持续深化将有助于可再生能源平抑“绿色溢价”。
图表13:碳排双控对电力行业的影响
资料来源:中金公司研究部
► 绿证和CCER助力可再生能源电力增加经济性
绿证、CCER可以增加绿色电力的经济性,平抑可再生能源的“绿色溢价”,助力可再生能源的长期发展。碳排双控在促进企业使用可再生能源的同时,也将提高企业对非水可再生能源的“绿证”需求,从而促进可再生能源的发展与投资。能耗双控转向碳排双控,加强了对于碳排放的精确控制,但也对碳排放基础能力建设提出了挑战。2023年8月,国家发改委等三部门发布三部门发布《关于做好可再生能源绿色电力证书全覆盖工作促进可再生能源电力消费的通知》[13],通知要求规范绿证核发,实现绿证核发全覆盖,范围新增海上风电、分布式光伏、市场化水电等,“绿证新政”进一步规范了我国可再生能源相关环境权益交易,有助于可再生能源的价值实现。
► 绿电需求提振,储能配套设施或将迎来发展机遇
可再生能源具有较强的季节波动性,碳排双控下绿电需求的增长,有望带动长时段储能发展。目前,我国中西部风光资源丰富的地区仍然存在较高的弃风弃光比例。储能结合光伏风力发电能够提升新能源电源的稳定性和消纳能力,我们认为,碳排双控将进一步提升储能在新能源建设中的地位,火电灵活改造、抽水蓄能、化学储能等方向或将迎来新的发展机遇。
以火电灵活改造为例:一方面,随着可再生能源发电成本不断下降和绿色电力的清洁属性加强,传统火力发电行业在成本和清洁属性方面不占优势,火电需调整在电力行业中的角色定位;另一方面,非水可再生能源发电的波动性、不稳定性和用电端稳定的需求形成矛盾;由于现有可供开发的水资源禀赋有限,随着非水可再生能源比重不断提升,对于传统火电提出了更高的“削峰填谷”的调峰、调频要求。我们认为,火电灵活改造是辅助可再生能源发展的重要支持。
图表14:全国弃风、弃光率呈现“M”型变动
资料来源:全国新能源消纳监测预警中心,中金公司研究部
► 电力市场改革逐步深入,助力电力供应价值链结构调整
碳排双控需要新型电力系统的基础支撑,电力市场改革逐步深入。碳排双控政策重点突出绿电的清洁价值,同时也对绿色电力交易、辅助服务电力市场等基础设施建设提出了要求。2023年7月11日,与碳排双控政策同日审议通过的《关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统的指导意见》提出需建设新型电力系统,整合协调新能源与传统能源,创新市场机制、商业模式、电力技术。[14]我国目前的电力辅助服务市场的建设较为缓慢,在可再生电力跨区调控、弃风弃光、风光互补、源网荷储、调峰调频等基础设施建设上存在较大提升空间。我们认为,电力市场改革对于能够帮助可再生能源电力行业更好地消化储能配套设施等环节带来的附加成本,帮助调峰调频等辅助服务获得合理收益,带动电网、发电商、售电商的新一轮创新发展。
化工行业:强化低碳目标导向,助力高质量发展
2022年11月发布的《关于进一步做好原料用能不纳入能源消费总量控制有关工作的通知》明确不再限制作为原料运用于工业过程中的化石能源使用,原料用能主要包括用于生产非能源用途的烯烃、芳烃、炔烃、醇类、合成氨等产品的煤炭、石油、天然气及其制品等。[15]
碳排双控则直接从生产过程的排放端加以控制,化工行业不同技术路线承受的控排压力主要与其排放因子相关,因而对化工行业低碳、高质量发展有着积极意义。原料用能主要转化成产品或下游产品的原料,碳主要以物质的形式存在于产品中,而不作为二氧化碳排出。2020年,我国原料用能消费量约3.46亿吨标准煤,约占能源消费总量的7%。[16]
► 区分燃料用能与原料用能,石油化工有望获益
石化、化工行业作为下游材料、纺织、有机材料等产业链的重要基础行业,具有稳定经济、保障供应安全的压舱石作用。以石化、化工为首的行业在工业原料中使用化石能源较多,碳排双控能够打破相关行业在能耗双控中的瓶颈,引导行业低碳、高质量发展。
以石油化工行业为例,石油作为原料在分馏过程中通过物理变化生产汽油和柴油,碳排放因子显著低于作为燃料时的强度;烯烃生产过程需要加热裂解,产生较汽油更高水平的碳排放,但也仅为作为燃料时排放水平的77%。[17]
图表15:石油产品制造中原料和燃料排放强度对比
资料来源:IPCC,王陶等(2020)炼化企业汽油及柴油生产阶段碳排放分析,中金公司研究部
► 部分技术路线原料用能排放因子较高,煤化工或将承压
对于煤化工企业而言,原料用能排放因子水平明显高于燃料用能,或将承担较大减排压力。从煤化工的主要产品来看,除了尿素生产中原料排放低于燃料排放,其他主要产品原料排放因子均高于燃料产品。2020年现代煤化工产业二氧化碳排放总量约3.2亿吨,约占石化化工行业排碳量的22.5%。在现代煤化工产业中,煤制甲醇(不含煤制烯烃中甲醇)碳排放占比最大,约52.8%。我们认为,在碳排双控的约束下,煤化工企业可能因为更高的原料用能排放系数而受到碳减排压力。
图表16:煤化工产品制造中原料和燃料排放强度对比
资料来源:金玲等《中国煤化工行业二氧化碳排放达峰路径研究》(2022),中金公司研究部
图表17:2020年煤化工行业碳排放比例
资料来源:刘殿栋、王钰《现代煤化工产业碳减排、碳中和方案探讨》(2021),中金公司研究部由于煤化工行业性质和工艺流程难以避免较高的碳排放强度,煤化工产业需要从清洁技术路径、CCUS和废气利用等综合途径入手减少碳排放。目前煤企工业废气综合利用技术逐步得到应用,2021年顺成集团焦煤尾气联产项目顺利建成,未来有望得到更广泛的拓展。我们认为,碳排双控可能促进煤化工行业中清洁技术和废气利用技术的发展。
图表18:煤企工业废气利用清洁技术案例
资料来源:国资委,中金公司研究部
水泥行业:关注碳捕获与封存技术
基于A股上市公司碳排放数据,水泥行业90%以上的碳排放来自直接排放,工业过程排放占较大比重。据麦肯锡测算,水泥熟料占水泥制造碳排放的95%以上。[18]水泥熟料生产由碳酸盐经高温加热后分解产生CaO和CO2,此过程碳排放约占95%(第二范围排放约为5%),其中燃料排放约占30%,工业过程直接排放约占65%,是水泥生产线最重要的碳排放来源[19]。
图表19:水泥熟料生产碳排放主要为工业直接排放
资料来源:华新水泥低碳发展白皮书,中金公司研究部
基于水泥行业的排放特点,CCUS技术在水泥行业减排中具有关键作用。IEA测算显示,CCUS技术在2020~2070年间预计将贡献水泥行业60%以上的减排量,减排潜力高于钢铁、化工、煤炭等行业。结合欧洲水泥协会Cembureau的政策建议,水泥行业的减排重点将聚焦于效率提升和碳捕集利用,将热力燃料可由煤炭替换为可再生废弃物、氢气等可再生能源,产生的CO2也可通过CCUS进行捕集、储存,以此减少碳排放水平和强度。
图表20:欧洲水泥协会水泥行业五大减排路径
资料来源:Cembureau,中经公司研究部
图表21:2020~2070年CCUS技术对高碳行业的减排潜力
注:减排潜力测算考虑早期、原型期、展示期和成熟期四种不同成熟度的CCUS技术,并基于当前政策情景和可持续发展情景 资料来源:IEA,中金公司研究部
目前,国内水泥行业对碳减排较为关注,力图将减碳责任转化为新的核心竞争力。例如华新水泥对公司碳排放现状进行测算,并结合国际先进实践,制订了减碳量化目标和减碳路线图。现阶段,华新水泥重点关注减碳潜力较大的替代燃料技术和降低熟料利用系数的应用,在提高能源利用率、水泥窑余热阶梯利用技术、替代原料技术、智能制造技术方面深耕,积极开发低碳熟料。[20]中长期来看,公司与需要依靠依靠 CCUS(碳捕集、利用及封存及 BECCS(生物能源碳捕集与封存)技术实现全系统的碳中和。
钢铁行业:关注氢气还原与废钢回收利用
直接排放是钢铁行业的主要碳排放来源,包括煤炭作为燃料和还原剂的使用和石灰石除杂过程中的碳排放,2019年全球钢铁行业直接排放强度为1.4t CO2/t,占全生命周期碳排放的70%。[21]目前,钢材净零排放的技术途径主要有提高材料效率、增加废钢回收利用、碳捕集、氢气直接还原四种方式。[22]
图表22:钢铁行业生产路线和减排路径
资料来源:IDDRI,中金公司研究部
钢铁行业可因地制宜,从可再生还原剂、废钢回收法两方面入手减碳。对于绿氢制造成本更低的西南地区而言,钢铁行业可重点进行氢气还原技术路线发展,从而替代焦炭在钢铁工业中作用。目前,瑞典、德国、奥地利等国已有氢能炼钢项目投产,国内宝武、河钢、酒钢等钢铁企业也开始了氢能炼钢探索试点。而对于环渤海地区等火电供能地区而言,可通过集约化管理,合理利用废气,辅助采取CCUS等方式降低碳排放。[23]对于广东、浙江等废钢存量较大的省份而言,可采取废钢回收再造的工艺手段,最大程度降低碳排放。根据IEA数据统计,通过回收废钢再造粗钢的方式,直接碳排放水平为0.04 tCO2/t,全生命周期碳排放水平也仅为0.3 tCO2/t,为传统高炉炼铁法的15%。[24]
此外,钢铁行业还可通过工业园区产业联动,进行集约化碳管理。该举措有助于发挥规模效益,增强钢铁减碳能力。首钢集团于2018年投资4.1亿元开发钢铁废气造乙醇项目,是全球首套铁合金尾气工业化应用装置。项目年产3000万升燃料乙醇,于2021年5月6日成功投产,产出了浓度达到99.5%以上的合格燃料乙醇。[25]
图表23:钢铁行业减排案例
资料来源:World Steel Association,中金公司研究部
区域视角:地区减碳压力分化,区域协同释放减排潜力
区域碳减排压力分化
中国土地广袤,不同省份发展水平和工业技术水平差距较为显著,区域发展需要统筹协调。碳排双控不仅仅是对于碳排放总量的控制,还需从碳排放强度上进行管理。目前,我国碳排放总量较大的省份为山东、河北、江苏和内蒙古,而碳排放强度较高的省份则聚集在宁夏、内蒙古、新疆、山西等地。碳排双控需要统筹协调分区域的减排降碳能力,还需要兼顾工业生产能力与经济发展水平,确保在不限制经济发展的前提下做好“碳达峰,碳中和”工作。
中国土地广袤,不同省份的发展水平和产业结构存在差异,也导致各省碳排放总量和强度存在差异,在“碳排放双控”之下的压力程度有所不同。
► 碳排放总量较大的省份为山东、河北、江苏、内蒙古等。
► 碳排放强度较高的省份主要有宁夏、内蒙古、新疆、山西等。
► 碳排放总量和与强度双高的省份面临较大控排压力,主要有内蒙古、河北、山西、新疆、辽宁等。
图表24:中国分省碳排放总量与碳排强度(2019)
注:灰色表示该省级行政单位数据暂缺 资料来源:CEADs,国家统计局,自然资源部,中金公司研究部
产业布局应考虑区域碳控排压力
在碳排双控指标下,各省的高碳行业集中程度或将对行业减排压力产生影响。我们选取石油化工、有色金属、钢铁、建材等重点行业,根据国家统计局主要工业产品产量,测算了分省份高碳行业的集中程度。数据表明,高碳行业集中于中、东部地区,尤以山东、江苏、广东等地为重。我们认为,对于高碳产业较为集中的省份,相关行业在布局时应更多考虑碳排双控考核带来的影响。
图表25:高碳产品在不同省份的产量分布情况(万吨)
注:电解铝为2021年产量数据,其余产品均为2022年产量数据 资料来源:中经网统计数据库,国家统计局,Mysteel,中金公司研究部
► 乙烯、初级塑料、化肥、烧碱等化工产品主要分布于山东、江苏、浙江、广东等地。其中山东、江苏的碳排放总量较大,但考虑到我国“十四五”阶段“碳强度控制为主、碳排放总量控制为辅”的制度安排[26],相关行业可通过生产流程改进降低碳强度,以适应碳排放双控的要求。
► 粗钢、电解铝均属于高耗电行业,电解铝生产在山东、新疆、内蒙古等省份分布较为集中,粗钢生产在江苏、河北分布相对集中。河北、内蒙古均属于碳排放总量与强度双高地区,相关行业布局或应生产与地方控碳目标的协同。
► 水泥行业在广东、江苏、安徽、山东、四川、河南、湖北等地均有较大规模的分布,以上地区的碳排放总量和强度相对居前。CCUS是水泥行业减碳的关键技术,我们认为,以上地区的CCUS布局潜力或有待进一步挖掘。
2021年“拉闸限电”对于高负荷电力进行了限制,使得部分钢铁企业难以同时启用多条产线,导致企业产量下滑、产值受损,频繁的高炉休风减风也带来了较大的成本,从而影响其对下游产业的供给能力。广西钢铁在“拉闸限电”期间合计每天减少工业产值约4640万元[27]。我们认为,碳排双控对于高负荷可再生能源用电解套,使得高耗能行业能够在保证产能稳定的前提下,对生产线进行绿色化管理,减少限电、减产带来的直接损失。
图表26:“拉闸限电”对钢铁行业产生较大影响
资料来源:全华贤《限电形势下的节电生产组织——以广西钢铁集团有限公司为例》(2022),中金公司研究部
区域协同释放减排潜力
其次,碳排双控对区域减排能力和减排潜力提出了要求。减排能力指的是在现有技术条件、资金支持、能源效率、产业结构下,区域在降低碳总量和碳强度上的能力。减排潜力是指存在于能耗或排放主体内尚未发掘的减排能力。合理地估算这种潜力是厘清我国节能减排空间、制定相关政策的重要前提。[28] 区域碳减排潜力挖掘越充分,则其对全国减排的贡献度就越大。[29]
低碳技术与可再生能源投资强化减排能力
► 政府投资能力、能源效率是区域减排能力中的重要影响因素。碳排双控引导政府在碳总量和强度上加以管控,引导投资即为管控的重点环节。从投资角度出发,东部地区政府投资能力充分,中、西部地区投资水平仍有待提高。目前我国电力投资主要集中于东部地区,如广东、江苏、浙江、山东、辽宁等地。但从可再生电力投资比例来看,西部地区重点投资可再生能源,在绿色电力投资层面发展势头正盛。
► 从能源效率角度来看,我国能源效率值逐年递增,但仍呈现“西低东高”的特点。于静和屈国强基于2017年区域能源消耗、投资、劳动力、GDP等数据,构建了分省份生态能源效率值,发现了我国能源效率不断提高,但仍呈现“西低东高”的区域分化特点。西部地区虽然有着逐年递增的能源效率值,但总体上对碳减排潜力的挖掘不够充分,仍有较大发展空间。如果每个能源低效地区能获得先进技术,其能源的利用率和环境质量将进一步提高。[30]
图表27:中国分省电力投资和可再生能源比例(2020)
资料来源:中国电力工业统计,自然资源部,中金公司研究部
西部可再生能源资源与东部绿色能源需求相匹配,释放区域减排潜力
减排潜力可以从可再生能源资源禀赋、消纳能力和产业结构三个角度进行衡量。
► 从可再生能源资源禀赋而言,西部地区具有丰富的可再生资源。学术研究表明,提高中国整体生态能源效率的关键在于大力挖掘西部地区的节能减排潜力。水电资源在四川、云南尤为发达;风电、光伏资源则主要聚集于青海、内蒙古、宁夏、甘肃等地。在碳排双控不再限制可再生能源的背景下,绿色电力消纳需求将逐步提升。我们认为,对于可再生资源丰富的西部地区而言,碳排双控将不再对可再生能源投入加以限制,工业发展限制将被进一步释放;同时,碳排双控能够激励可再生电力厂商提高可再生能源发电能力,逐步挖掘碳减排潜力,提高能源效率。
► 从消纳能力来看,西部地区可再生电力消纳水平仍有待提升,而东部地区产业布局相对集中,对可再生能源需求较大。碳排放控制的重要环节之一为替换化石能源,可再生电力为最重要的二次能源替代品。可再生能源消纳能力提升,能够显著减少化石能源使用、减少碳排放[31]。2021年可再生能源消纳数据显示,西部地区的实际消纳完成比例仍有较大提升空间。除内蒙古和宁夏之外,其他西部省份的可再生电力消纳比例远低于激励值或仅达标。
图表28:各省份可再生能源消纳水平与激励值比较(2021)
资料来源:国家能源局,中金公司研究部
从产业结构来看,工业部门产值比重较高的省份减排潜力较大,工业部门减排将拉动对绿色能源的需求。工业是中国能源消耗和二氧化碳排放的最主要领域,也是我国实现节能减排的重要方向。工业能否率先碳达峰是2030年达峰目标实现的关键。[32]目前,我国工业结构偏重,在绿色创新领域能力有较大提升空间,也具有较高的绿色能源消费需求。对于工业占比较高的省份,如山西、广东、宁夏等省份而言,实施工业低碳行动和绿色制造工程势在必行。因此,在现有工业的基础上,工业占比较大的省份在存量工业的节能改造、低碳创新方面具有较大空间,也将进一步提升对绿色能源的需求。
图表29:各省份分行业增加值比重(2022)
资料来源:国家统计局,中金公司研究部
碳排双控重点强调碳排放和强度的控制,对不同地区发起了不同的变革挑战。在现有经济水平、技术水平和资源禀赋基础上,对于绿色能源的需求主要集中于东部地区,而可再生资源禀赋集中于西部地区。我们认为,二者可通过联动协调进行需求匹配:东部地区提供绿色创新技术和绿色投资,西部地区提供可再生能源,各自发挥区位优势,将促进我国碳减排潜力的进一步释放。
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