碳中和专题报告：践行绿色发展 拥抱低碳革命
大重构：供给侧改革、能源革命与产业升级
碳中和：减少含碳温室气体的排放，采用合适的技术固碳，最终达到平衡。
1. 人类对能源利用的探索历程，实际上是从利用核外电子到利用核内电子的过程，但这恰是宇宙、物质、能源发展的逆过程。
2. 二次能源中，对电能的利用是一项伟大的革命，现已成为能源利用的枢纽，从历史上看，“电”也引发了多次生产技术革命。而氢能同作为二次能源，具有可存储的优势，但也因制备和使用效率稍逊而经济性较差，但从能量循环的角度看，可以有助于碳的减排。
3. 锂、氢能同作为可行且具有前景电子存储载体，其重要的原理特点在于，Li+与H2都是小粒子，有助于提升物质/能源转换便利性。
1.1 发展的权利：大国博弈与利益统一
（1）“碳中和”是中国经济的内在需求——能源保障、产业转型在能源保障方面：2019年底，我国原油进口依赖度达73%，天然气进口依赖度也在40%以上,发展新能源具有必要性。我国已在新能源领域建立起全球优势。根据麦肯锡测算，我国在太阳能电池板领域的国家表现远超美国，在所有行业对比中位列第一。
在产业转型方面：在能源与资源领域、网络信息领域、先进材料与制造领域、农业领域、人口健康领域等出现科技革命的可能性较大。“碳减排”作为重要的抓手，通过“碳成本”这一要素的流动，推动我国产业结构性改革。
1.1 发展的权利：大国博弈与利益统一
（2）“碳中和”的对立性——大国博弈、贸易摩擦碳税：部分发达国家其实此前已多次讨论过包括对中国在内的不实施碳减排限额国家的进口产品征收“碳关税”，但因经济与贸易依赖性、碳市场不成熟等原因而搁浅；未来重启可能性极大。
“排碳限制”的本质，是一种发展权的限制；而“碳关税”的本质，是应对贸易劣势的一种手段，而这种劣势，可能一部分是由实施碳减排后成本增加而造成的。站在我国的角度：“碳关税”既是贸易壁垒“压力”，也是产业结构升级的“动力”。拜登上台后，我国的碳减排压力不降反升。
1.1 发展的权利：大国博弈与利益统一
（3）“碳中和”的统一性：全球难得的政策与利益一致点从全球来看，多数国家已更新NDC（国家自主贡献）目标。“碳中和”已成为全球大趋势。
拜登上台后，美国重新加入《巴黎协定》，应对气候变化是拜登此次总统竞选的核心承诺之一，未来美国将在全球气候变化、新能源发展方面采取更多的措施。
虽然前期中美在贸易和技术层面有着种种的不愉快，但是在应对全球气候变化方面，无论是中美还是全球，在碳中和方面，具有相同的利益和方向。
1.2 “碳中和”对我国意味着什么
（1）我国碳排放下降斜率更大
由于发展阶段的不同，发达国家已普遍经历“碳达峰”，为达到2050年“碳中和”，更大程度上只是延续以往的减排斜率。而我国碳排放总量仍在增加，需要经历2030年前“碳达峰”，然后走向2060年前“碳中和”。从实现“碳中和”的年限来看，比发达国家时间更紧迫，碳排放下降的斜率更大。
1.2 “碳中和”对我国意味着什么
（2）能源转型首当其冲
我国碳排放占比最多的部门从1970年起的工业燃烧逐步变为发电。2019年我国碳排放量115亿吨，其中发电碳排放量45.69亿吨CO2，占比40%；工业燃烧碳排放量33.12亿吨CO2，占比29%。
各大碳排放重点国家中，除美国外，碳排放占比最高的均为发电部门（美国为交通，占比45%）。因此，要实现“碳中和”，能源转型首当其冲。
1.2 “碳中和”对我国意味着什么
（3）通过工艺改造、节能等降耗的措施减少二氧化碳的排放在能源的产生、转换、消费过程，用途包括驱动、产热等，除了能源使用、燃烧过程排碳，工业过程也是重要的排放来源；除此之外，交通和农业也是温室气体排放的重要来源。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（1）源头减量
1) 直接压减产能：2021年1月26日，国务院新闻发布会披露，工信部与国家发改委等相关部门正在研究制定新的产能置换办法和项目备案的指导意见，逐步建立以碳排放、污染物排放、能耗总量为依据的存量约束机制，确保2021年全面实现钢铁产量同比的下降。
虽然碳减排是一场“马拉松”，但是指标的设定、路径的选择具有显著的政策因素，而目前在其他减排路径经济技术较为一般或时间成本较高的情况下，短期压减产能或许是一条行之有效的措施。
我们对通过压减落后产能来降低能耗进而减少二氧化碳排放的政策手段持乐观态度（环保部主管、各省各行业排名、比较）。当然具体仍需要待政策最终落地，具体评估减排指标与减排路线。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（1）源头减量
2) 差别电价，重新界定清单： 2021年2月4日，内蒙发布《调整部分行业电价政策和电力市场交易政策》，对部分行业电价政策和电力市场交易政策进行调整。 2021年2月24日，甘肃省发布《高耗能行业执行差别电价管理办法通知》，要求2021年3月31日前完成本地区首次执行差别电价企业确认工作。
涉及行业：电解铝、铁合金、电石、烧碱、水泥、钢铁、黄磷、锌冶炼8个行业资金用途：电网企业因实施差别电价政策而增加的加价电费收入全额上缴省级国库，纳入省级财政预算，实行“收支两条线”管理，统筹用于支持经济结构调整和节能减排工作。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（1）源头减量
3) 重点关注“能耗”指标： “能耗指标”将成为重要的抓手，2021年全球经济复苏，大宗商品价格上涨动力较强，叠加“碳中和”目标下的产能压降手段，高能耗产品供给侧约束后，价格有可能进一步提升。我们根据能耗指标，梳理了高耗能类型产品：电解铝、硅铁、电炉锰铁、石墨电极、烧碱、涤纶、铜等，都有可能成为限制对象。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代
现有的能源系统中，煤、石油是主要力量。据统计年鉴数据，2019年我国能源消费总量48.7亿吨标煤，其中煤炭、石油、天然气、一次电力及其他能源占比分别为57.7%、18.9%、8.1%、15.3%。
从用途来看，石油主要用于终端消费（交通、工业），煤炭主要用于中间消费（火力发电），天然气主要用于终端消费（交通、工业、建筑部门）。
为达到碳中和，我们预计到2060年，清洁电力将成为能源系统的配置中枢。供给侧以光伏+风电为主，辅以核电、水电、生物质发电；需求侧全面电动化，并辅以氢能。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源供给侧——光伏风电
2030年风电、光伏新增装机量分别为1.53、1.88亿千瓦，2060年风电、光伏新增装机量进一步达到为2.19、2.7亿千瓦。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源供给侧——光伏风电
光伏、风电单位投资成本保持下降趋势，到2030年分别达到0.371元/瓦、5.63元/瓦，到2060年分别达到1.35元/瓦、4.5元/瓦。预测“碳中和”将为可再生能源发电领域累计增加约84万亿元人民币的新增投资，其中光伏、风电装机建设投资规模约60万亿元。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源供给侧——储能
假设储能容配比从2020年的10%逐步提升至2060年的100%，备电时长从2020年的2h逐步提升至2060年的4h，则储能每年的新增容量将从2020年的0.24亿千瓦时增长至2060年的19.55亿千瓦时。
储能的单位投资成本保持下降趋势，到2030年达到1.03元/瓦时，到2060年达到0.5元/瓦时。 碳中和，储能设施投资规模约24万亿元。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源需求侧——终端电气化由于能源供给侧向绿色电力转变，所以需求侧的脱碳首先意味着终端电气化。根据国网能源研究院2019年12月的研究成果，终端电气化率在2050年达到50%以上，其中工业、建筑、交通部门分别达到52%、65%、35%。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源需求侧——工业电气化2019年我国钢铁行业90%以上的产能采用高炉（BOF）技术，而电炉技术（EAF）仅占生产总量的9%。特别是以废钢为原料的短流程炼钢技术，碳排放量仅0.4吨二氧化碳/吨钢，若使用绿色电力为电炉供能，则碳排放量可降为0。
水泥的生产过程中需要将水泥窑加热到1600摄氏度以上，目前电炉的使用尚未商业化，投资成本较高。目前较为可行的方法是用沼气、生物质替代化石燃料。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源需求侧——建筑电气化制冷、照明、家电已经实现了100%电气化，供暖和烹饪的电气化推进较为缓慢。我国北方城镇普遍实行集中供暖，主要热源为燃煤热电联产和燃煤锅炉。建筑部门电气化需综合考虑公共部门与居民住宅，也要考虑南北方气候差异。随着人民生活水平提高，家用电器的数量和使用强度呈上升趋势。未来采暖电气化应逐步替代燃煤锅炉，炊事电气化应重点关注餐厅电气化和住宅炊事习惯引导。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源需求侧——交通电气化我们预计，乘用车销量在2040年见顶，电动车的渗透率在2045年达到100%，则电动车的销量将在2045年达到3600万辆/年。假设单车售价保持下行趋势，在2060年达到12万元/辆左右。则电动车领域累计将带来130万亿人民币的累计新增投资。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源需求侧——交通电气化随着电动车保有量的提升，假设车桩比在2030年达到1：1，则2060年充电桩总数将超过5亿个。综合考虑充电桩的新建需求和更换需求，累计新增投资达到18.15万亿元人民币。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（2）能源替代——能源需求侧——交通电气化氢能燃料电池将主要用于重型道路交通（客车、货车）。假设轻型、中型、大型货车的年销量保持在150、20、70万辆，燃料电池渗透率在2045年达到40%、60%、80%，而后保持该渗透率；轻型、中型、大型客车的年销量保持30、7、7万辆，燃料电池渗透率在2045年达到30%、50%、70%，而后保持该渗透率，则累计新增投资达到29万亿元人民币。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（3）回收利用——废钢利用、再生铝。钢铁行业的电气化趋势（电炉代替高炉）与废钢的利用属于同一路径。对比发达国家，我国的电炉钢产量占比处于较低水平。
电解铝的碳排放来源主要包括：电力消耗、碳阳极消耗、阳极效应导致全氟化碳排放。再生铝可以有效减少初次生产的能耗与碳排放，目前我国的再生铝产量占比同样处于较低水平。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（3）回收利用——塑料回收。在化工行业的数千种产品中，仅氨、甲醇和HVC（高价值化学品，包括轻烯烃和芳烃）三大类基础化工产品的终端能耗总量就占到该行业的四分之三左右。根据能源转型委员会研究，2050年，中国的塑料需求中52%可由回收再利用的二次塑料提供，初级塑料产量与国际能源署的照常发展情景中的回收率水平下的产量相比减少45%，HVC和甲醇的需求分别较照常发展情景大幅减少40%和18%。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（3）回收利用——动力电池梯次利用与金属回收。是新能源汽车重要的后市场，有助于企业掌握上游资源，同时降低自身生产成本。有助于全生命周期的碳减排。
2030年三元电池锂/镍/钴/锰回收市场空间预计103.67/154.24/85.80/5.29亿元（按2021/1/22金属价格）。 2030年磷酸铁锂电池梯次利用市场空间预计180.93亿元（残值率30% ）
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（4）节能提效——能源再利用。空间依然存在，需要进一步研发。 2020年吨新型干法水泥熟料综合能耗已下降至85kg标煤，较2005年下降35%。吨钢综合能耗下降至552克标煤，较2005年下降20%以上。
中国钢铁行业还有一定的节能技术推广、能效提高的空间。如余热回收（TRT等技术）、高级干熄焦技术（CDQ）等。对于水泥行业来说，2020年底已有80%的水泥窑利用余热发电，总装机4850兆瓦。
2018年行业单位能耗持续下降，万元收入耗标煤同比下降10%，电石、纯碱、烧碱、合成氨等重点产品单位综合能耗同比分别下降2.18%、0.6%、0.51%和0.69%。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（4）节能提效：截止2019年底，我国累计建成节能建筑面积198亿平米，占城镇既有建筑面积比例超过56%。推动既有居住建筑节能改造，提升公共建筑能效水平，是建筑领域节能的重要途径。
在居民制冷、取暖领域，热泵技术可以有效利用空气热能，较现有的壁挂炉、电加热等方式更节能。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（4）节能提效：功率半导体IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的应用，可以有效提升能效水平，尤其是在家电（变频家电）和工业（工业控制和自动化）领域，两者占IGBT下游需求的47%左右。
2013年变频空调标准颁布实施，空调的变频占有率提升超过了6个百分点；2016年10月份冰箱新标准实施，2017年冰箱的变频化率迅速提高了10%；洗衣机新标准在2018年10月推出，2019年变频洗衣机的市占率较推出前大幅增加了8个百分点。
未来随着能效要求的进一步提升，以IGBT为核心的变频领域前景广阔。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（5）工艺改造：除了能源使用（主要是化石燃料燃烧及电力/热力使用），工业过程碳排放也是重要的二氧化碳来源，2017年占比13%。工业过程碳排放与各个行业采用的生产工艺直接相关。（1）如钢铁行业：含碳原料（电极、生铁、直接还原铁）和溶剂的分解和氧化；（2）电解铝：碳阳极消耗、阳极效应导致全氟化碳排放；（3）水泥：污水污泥等废弃物里所含有的非生物质碳的燃烧、原材料碳酸盐分解产生的二氧化碳排放、生料中非燃料碳煅烧。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（6）碳捕集、利用与封存（CCUS）：是指将二氧化碳从排放源中分离后或直接加以利用或封存，以实现二氧化碳减排的工业过程。 1）煤气化制氢以及甲烷重整制氢过程；2）工业部门的化石燃料燃烧过程；3）化工原料相关碳排放和水泥生产的过程排放等；4）电力部门中的应对短期和季节性峰值的火力发电。2019年中国共有18个捕集项目在运行，二氧化碳捕集量约170万吨；12个地质利用项目运行中，地质利用量约100万吨；化工利用量约25万吨、生物利用量约6万吨。
1.3 六大路线：源头减量、能源替代、回收利用、节能提效、工艺改造、碳捕集（6）碳捕集与利用（CCUS）:在CCUS捕集、输送、利用与封存环节中，捕集是能耗和成本最高的环节。
二氧化碳排放源可以划分为两类：一类是高浓度源（如煤化工、炼化厂、天然气净化厂等），另一类是低浓度源（如燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂等）。高浓度源的捕集成本大大低于低浓度源。
捕集环节：典型项目（低浓度燃煤电厂）的成本约在300-500元/吨；运输环节：罐车运输成本约为0.9-1.4元/吨/公里，管道运输成本约为0.9-1.4元/吨/公里；利用封存环节：驱油封存技术成本约在120-800元/吨，同时可以提高石油采收率。咸水层封存的成本约为249元/吨。
