“碳资产”的那些事,中国双碳投资地图
碳税机制下,企业只有惩罚没有奖励;碳市场机制下,企业有奖有惩。
中国“双碳”投资地图着重强调了循环经济和可再生能源这两大领域中 18 个最具潜力的 IOAs(表 4)。为方便读者快速了解这 18 个 IOA 涵盖的主要经济活动,本章将对每个 IOA 从产业角度做概览式简述。
电力设备和发电机行业
中国持续增长的电力需求及能源结构低碳转型紧迫性对于电力系统提出了新的挑战。要构建以新能源为主体的新型电力体系,则必须提升电源系统的稳定性、安全性和智能化水平。“十四五”规划指出,到 2025 年,要提高特高压输电通道利用率,加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电力系统互补互济和智能调节能力,加强源网荷储衔接,提升清洁能源消纳和存储能力,提升向边远地区输配电能力。基于“十四五”规划的政策指引,综合考虑支持低碳转型,在此行业下选择了以下三个关键投资领域。
智能电表与用电信息采集系统建设——
智能电表是智能电网和能源互联网高级量测体系的基础元件,承担电能数据采集、计量、传输和处理的功能,是智能电网和能源互联网实现用电负荷管理、分布式能源计量、电网运行调度、电力市场交易和电能质量监测的必要装备。用电信息采集系统是智能电网建设中的重要一环,在节能减排的工作中发挥重要作用。2021 至 2026 年,智能电表与用电信息采集系统建设将带来总计超过 2,000 亿元的市场需求。未来 2 至 3 年,智能用电市场预计将保持 20% 至 30% 的年均增速 16。
特高压建设——
特高压由 1,000 千伏及以上交流和 ±800 千伏及以上直流输电构成,是目前世界上最先进的输电技术之一,具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势。建设特高压、远距离输电通道可以提高输电效率。中国东部地区用电量和发电量存在巨大缺口,而中西部地区的电力显著供大于需,两者间的落差表明以特高压为载体的“西电东送”、“北电南送”工程还远未达到理想状态。大力发展特高压,持续将西南水电基地、北方可再生能源基地的电力资源输送到珠三角、长三角和京津唐等东部电力负荷中心,能够帮助解决电力供需错配及新能源消纳问题,是中国未来优化区域能源供需的重点。
2015 年至 2019 年,中国特高压电器行业市场规模由 895.9 亿增长至 1,345.5 亿元,年均复合增长率达到 10.7%。2020年至 2024 年间,预计中国特高压电器行业市场规模将保持 8.3% 的复合年均增长率增长,到 2024 年中国特高压电器行业的市场规模将达到 2,008 亿元左右 17。
电动汽车充电基础设施——
充电桩是为新能源电动汽车提供充电服务的设备装置,安装于公共楼宇、停车场、商场、运营车充电站等公共场所及居民小区等私人场所。充电桩的普及能够解决电动汽车充电难的问题,促进电动汽车的普及以及交通行业的低碳转型。此外,充电桩还能够将新能源电动汽车作为移动储能单元向电网供电,起到调整用电负荷、改善电能质量、消纳可再生能源的作用。中国目前公共充电桩和私人充电桩的数量远远无法匹配新能源汽车的产能,为实现国家新能源汽车规划目标,充电基础设施建设将成未来发展重点,电动汽车充电基础设施行业成长空间巨大。2020 年中国电动汽车充电基础设施累计数量为 168.1 万个,预计到 2026 年,中国电动汽车充电基础设施累计需求量将超过 1,000 万个,2020 年至 2026 年的复合年均增长率将达到 37% 左右 18。
生物燃料行业
生物质能是一种极具潜力的可再生能源,推进储量丰富和绿色环保的生物质材料资源化利用,是实现“双碳”目标的技术途径之一。其中,废油脂制生物质柴油具有清洁和可再生的优势,不仅能减少碳排放、减轻大气污染,同时也能够从源头上阻止地沟油回流餐桌,保障食品安全,因此其发展也有广阔的市场空间。短期来看,预计将有相关产业补贴政策出台,支持废油脂制生物质柴油的经济性,促进行业研发投入;长期来看,行业技术进步、成本降低、产能扩张、海外需求等都将进一步支撑废油脂制生物质柴油行业的投资价值。
废油脂制生物质柴油——
生物柴油是指以动植物油脂或废油脂为原料、由甲醇或乙醇在催化剂作用下经酯交换或酯化反应制成的脂肪酸甲(乙)酯、可代替化石柴油的再生性燃料,是生物质能的一种。生物柴油为国际公认的可再生清洁能源,主要用于动力燃料和生物基材料领域,是交通运输部门实现碳减排的主流方向之一。与传统石化柴油相比,以餐饮废弃油脂和食品加工业废弃油脂为原料的生物柴油可减少约 80% 温室气体排放 19。推广和使用这类生物能源,对于提高交通运输燃料可再生能源占比、减少柴油车温室气体排放、推动碳达峰碳中和工作具有重要现实意义。随着众多国家的掺混比例要求提升,生物柴油产能将难以满足燃料添加需求,为中国企业出口以废弃油脂生产的生物柴油提供了充足的市场空间。在考虑隐形资源的条件下,2021 年中国柴油实际消费量约为 1.9 亿吨 20,按 B5 柴油调配比例计算(即 5% 生物柴油添加比例),中国生物质柴油市场空间约 700 亿至 900 亿元。
太阳能技术与项目开发行业
太阳能是主要的可再生能源之一。目前中国太阳能光伏发电已趋于成熟,成本快速下降,太阳能热发电、热利用技术与应用也发展迅猛,将助力中国“双碳”目标的实现。一是为提高太阳能转换效率,N 型光伏电池将逐渐替代现在主流的 P型硅片电池;二是为提高太阳能发电资源区域整合能力,分布式光伏电站还将进一步扩大投资建设;三是为增强建筑物综合经济效益,光伏建筑一体化(BIPV)新型材料将承担重要战略核心角色。
N 型光伏电池——
光伏电池可以根据技术路径分为 P 型电池片和 N 型电池片两类:P 型电池原材料为 P 型硅片(掺杂硼),N 型电池原材料为 N 型硅片(掺杂磷)。目前光伏行业主流是 P 型电池(PERC 技术为主),未来 N 型电池将可能逐渐取代 P 型电池的市场,N 型电池的推广可以提升太阳能转换效率,降低光伏发电成本,提高可再生能源可及性。投资 N 型电池的目的是不断提高电池的转换效率,提高组件的发电能力,进而增加全生命周期的总发电量,实现最低度电成本,帮助更多的人以更低廉的价格使用清洁能源。2020 年 N 型电池产能为 14GW,预计 2025 年可达到 136GW,对应 2020 年至 2025 年的复合年均增长率将达到 58% 左右 21。
分布式光伏电站——
分布式光伏指的是利用分散式资源,装机规模较小的、布置在用户附近的发电系统,能够将太阳能转变为电能并向电网输送电力,具有输出功率相对较小、污染小、环保效益突出、能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况以及可以发电用电并存等特点。推进分布式光伏建设,有利于整合资源实现集约开发、削减电力尖峰负荷、节约优化配电网投资、引导居民绿色能源消费,是实现“双碳”目标的重要措施。相较于城市,县城土地、屋顶面积较大,用能成本较低,发展分布式能源潜力大、优势明显。2016 年至 2021 年,国内分布式光伏新增装机规模从 4.24GW 增加至 29GW,累计装机规模从10.32GW 增加至 107GW,累计规模五年复合年均增长率达到 60%22。
光伏建筑一体化(BIPV)——
BIPV 将光伏板视为一种建筑构材,与建筑物同时设计、施工、安装,令建材自身具备光伏发电功能,从而既能达到建筑物遮风挡雨、保温隔热等传统效果,又能发挥光伏发电的作用。BIPV 系统的材料造价和使用寿命也具备极高的经济性,能减少建筑物的整体造价、节省安装成本,持续产生可观的经济效益。随着光伏发电成本进一步下降,BIPV 将在“双碳”目标下持续承担提供清洁能源的战略核心角色。2020 年中国 BIPV 的市场规模约为 50 亿元,预计到 2025 年中国 BIPV 的市场空间将接近 500 亿元,对应 2020 年至 2025 年的复合年均增长率将达到 58% 左右 23。
风能技术与项目开发行业
中国拥有广阔的陆地和海岸,是世界上陆上和海上风电发展的领先者,其装机总量为 342 千瓦,占全球装机总量超过1/4,并且自 2015 年以来增加了一倍多。因此,中国具有发展风力发电的良好前景 24。中国“十四五”规划指出,要在风能资源禀赋较好、建设条件优越、具备持续整装开发条件、符合区域生态环境保护等要求的地区,有序推进风电集中式开发。一方面,发电效率高、耐用性强等优势使海上风电拥有巨大的发展潜力;另一方面,为进一步推动风电项目规模化建设,风机轴承制造、叶片碳纤维材料、大型风机制造等制造业领域都有望迎来更大需求。
海上风电——
海上风电是未来清洁能源新方向。由于陆地上经济可开发的风资源越来越少,全球风电场建设已呈现从陆地向近海发展的趋势。与陆地风电相比,海上风电风能资源的能量效益比陆地风电场高 20% 至 40%25,还具有不占地、风速高、沙尘少、电量大、运行稳定以及粉尘零排放等优势,同时能够减少机组的磨损,延长风力发电机组的使用寿命,适合大规模开发。
另外,海上风电还能减少电力运输成本。由于海上风能资源最丰富的东南沿海地区、毗邻用电需求大的经济发达地区可以实现就近消化、降低输送成本,所以发展潜力巨大。2021 年中国海上新增风电装机容量为 16.49GW,累计海上风电装机容量为 26.39GW,预计 2022 年至 2025 年国内海上风电将新增装机约 73.6GW,对应 2021 年至 2025 年的复合年均增长率将达到 40% 左右 26。
大型风机制造——
风机大型化是风电长期降本的根本路径,是风电的未来发展趋势。在整机制造环节,风机大型化可减少风机制造过程中单位功率的原材料用量,实现成本的有效下降。在风场项目建设运营方面,风机大型化不仅可以摊薄基础、电缆及其他电力设施的成本,还可在相同风场容量下减少点位数,降低建设成本和运维成本。因此,大型风机制造有利于加速推进风电产业规模化扩大,助力中国碳达峰碳中和目标的实现。
风机轴承制造——
风电轴承作为风电核心零部件,具有高技术壁垒、高附加值的特征。风电轴承主要用于连接机组内偏航、变桨和传动等系统转向,一般风电机组的核心轴承包含 1 套主轴轴承、1 套偏航轴承和 3 套变桨轴承。风电机组工况恶劣,对工作寿命和稳定性要求较高,作为风机各动力系统连接体的风电轴承技术复杂度高,是业内公认的国产化难度最高的风电设备零部件之一,因此是技术密集型产品。2021 年中国国产风电轴承行业市场空间为 203 亿元,预计 2025 年中国国产风电轴承行业空间将达到 253 亿元,对应 2021 年至 2025 年的复合年均增长率将达到 6% 左右 27。
叶片碳纤维材料——
叶片约占风机总成本的 22%,叶片的尺寸、形状直接决定了能量转化效率,也直接决定了机组功率和性能,因此风电叶片在风机设计中处于核心地位。碳纤维具有质量轻、强度高、刚性好等特点,风机叶片采用碳纤维可以提高叶片捕风能力,在保证大型化风机结构强度的同时,也能避免叶片在风载作用下发生大变形甚至撞击风车支柱等情况的发生。根据一次对业界相关人士的匿名采访,在满足刚度和强度的前提下,碳纤维的质量可比玻璃钢叶片质量轻 30% 以上;当前风轮直径已突破 120m,叶片重量达 18 吨,采用碳纤维的 120m 风轮叶片可以有效减少总体自重 38%,成本下降 14%。2020 年,在中国碳纤维下游应用中,风电叶片需求量占比最大,达 40.9%;风电叶片碳纤维需求量约为 2 万吨,同比增长 45%28。随着风机大型化发展趋势明显,风机叶片碳纤维材料有望迎来较大需求。
燃料电池与工业电池
废旧电池回收和利用——
2020 年交通运输业二氧化碳排放量占中国排放总量的 10%,新能源汽车的发展对进一步推动交通领域的清洁低碳转型尤其重要 29。电池技术一直是制约电动汽车发展的关键因素,直接影响电动汽车的续驶里程,甚至影响整车质量及成本。随着新能源汽车的普及应用和保有量攀升,车用电池面临的能量补充、报废回收等需求也将大幅增加。一方面,废旧电池回收和利用,既可以重复利用稀有金属资源,也能够减少环境污染;另一方面,换电站建设和运营,既能基于其补能时间短、电池损耗低等优势方便车主,也能够节约土地资源、推进交通电动化全面普及,拥有巨大的发展潜力。
换电站建设和运营——
新能源汽车换电模式在中国正处于探索发展阶段。相较于充电模式,换电模式在配电容量、电网调度、土地资源、基础建设、电池管理等方面起到更好的调节作用,凭借其补能时间短、电池损耗低、电网改建成本低、占地面积小等优势能够有效解决充电模式下的电动车发展困境,助力交通领域电动化的全面普及。在政策推动、电动汽车保有量攀升以及产业资本加速进入的背景下,商用车换电站具有更广阔的市场以及更优的盈利模式。预计 2025 年换电站有望达 2.2 万座,运营市场规模有望达 2,631 亿,换电站设备市场有望达 693 亿,对应换电站建设、运营、换电设备在 2021 年至 2025 年间的复合年均增长率将达到 80% 至 107%,换电模式将在“十四五”期间进入高速增长期。
未纳入地图,但具备发展潜力的 IOA
此外,除了识别出了十八个关键 IOAs,中国“双碳”投资地图还识别出了部分潜在投资机遇。尽管这些 IOA 具有很高的环境与社会价值,但在当前仍然存在一些阻碍投资规模化的因素,例如这些 IOA 普遍面临的成本劣势。要想突破这一瓶颈,释放发展潜力,并实现市场扩张,政策和监管创新对于进一步改善现行定价机制至关重要——低碳减排的环境正向外部性及其向成本优势的转化需要依靠一系列的政策工具来实现,例如合理的财政干预和绿色金融政策激励措施。我们将持续关注这些潜在 IOA 的市场发展情况、政策发展环境以及可持续发展影响力因素,在条件允许的情况下,研究团队(研究员来自联合国开发计划署、兴业证券、Impact Intelligence)将积极探索与利益相关方合作,更新相关领域 IOA 信息,并有针对性地提出政策建议或商业方案。以下列出部分潜在投资机遇并做概览性简述。
具有环境与社会价值、但当前商业目前可投性欠佳的 IOA
钠离子工业电池——
钠离子电池以其低成本、高安全性及其他优异电化学属性等优势,在储能、商用车以及部分乘用车中的应用空间广泛,能够成为锂资源的有效补充,加快各领域的电气化进程。2022 年 7 月,全球首条GWh 钠离子电池生产线在中国阜阳落成,总投资 5.88 亿元。然而,目前中国的钠离子电池产业链还处于初级阶段,产业布局尚不成熟,目前还面临材料欠佳、成本偏高、标准未定等问题,在未来相当长的时间内难以与锂离子电池直接抗衡,更可能承担补充或者备选角色。短期来看,投资钠离子电池产业的市场数据仍然比较匮乏,产业发展格局仍待进一步观察。
氢能与燃料电池汽车(FCV)——
虽然在经济性方面暂不具备优势,但绿氢为改善交通、工业和能源三大领域的社会和环境效益提供了新的解决方案。燃料电池汽车与纯电动汽车互为补充,有助于实现交通运输领域脱碳。目前燃料电池系统仍然价格不菲,包括中国在内,燃料电池汽车的商业化刚刚起步,过去 4 年中国每年销售的燃料电池汽车仅在 1,000 与 3,000 辆之间。尽管如此,基于中国对交通运输业的脱碳需求,以及国家发改委和国家能源局在 2022 年 3 月联合印发的《氢能产业中长期规划(2021-2035 年)》中设定的 2025年达到 5 万辆的明确目标,预计燃料电池车辆市场规模将快速增长。此外,上述规划不仅针对交通运输业,还涉及工业和能源领域,重点是将清洁低碳作为氢能发展的基本原则,将可再生能源制氢作为中国制氢的主要发展方向。总体来看,绿氢的成本仍然高昂,但企业也逐渐偏好在终端用户附近建厂以节约成本,如在可再生能源丰富且廉价的化学工业区投资建厂。这些经济性更佳的措施有助于逐步淘汰化石能源制氢。
生物质成型燃料——
生物质成型燃料是一种以农业废弃物、林业三剩物为原材料的新型清洁燃料,具有热值高、燃烧效率高、生产效率高、节能可再生等优势,是常规化石能源的优秀替代品。生物质成型燃料适应性强,下游应用涉及到医药、纺织、印染、食品、造纸、塑料、化工等多个领域,在全球市场上主要用于供暖和发电。然而相比于已形成完整产业体系、已进入成熟商业化阶段的欧洲,中国成型燃料行业起步较晚,中国生物质成型燃料的市场规模较小,投资收益率、投资回报周期等市场数据比较匮乏,投资前景暂不明朗。并且其也有较大的影响力风险,例如由于原料来源把控不严、生产设备及工艺不同导致生物质成型燃料质量不高,可能会造成空气污染等问题。
有发展影响力,但缺乏配套政策环境的 IOA
林业碳汇——
发展林业碳汇不仅能够激励森林经营者对森林进行科学经营和保护,通过增加森林面积和蓄积量来净化空气、防风固沙、调节气候、吸收二氧化碳,而且还能够盘活落后的林区、西部山区的绿色资产,拓展生态产品价值实现的路径,进而缓解地区发展不平衡问题,有潜力同时实现社会效益、生态效益、经济效益。随着中国森林蓄积量和森林覆盖率的提高,森林吸收固定二氧化碳量逐步增加,林业碳汇减碳效应凸显。但中国林业碳汇市场当前仍存在发展困境,林业碳汇项目在核证自愿减排量(CCER)项目中占比较小。目前获得中国国家主管部门备案的 CCER 项目中仅有 15 个 CCER 林业碳汇项目,占总备案项目数量的 2%。其未来发展也受限于目前的政策环境,中国国家发展改革委自 2017 年暂缓受理温室气体自愿减排交易方法学与项目申请后,尚未发布更新后的《温室气体自愿减排交易管理暂行办法》,且中国全国自愿减排交易中心仍在筹备阶段。除此之外,林业碳汇市场还面临计算核证方法不清晰、供应强需求弱、流动性差等问题,为推动林业碳汇向低碳转型贡献有效解决方案,并提供良好的商业机会,上述问题亟需进一步解决。