2021年碳中和系列报告：碳达峰全景图，新目标、新结构、新机遇-solarbe文库

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证券证券研究报告请务必阅读正文之后的免责条款碳达峰全景图新目标、新结构、新机遇碳中和系列报告之一｜2021.3.2 ▍ 中信证券研究部 ▍ 核心观点杨帆首席政策分析师 S1010515100001 敖翀首席周期产业分析师 S1010515020001 华鹏伟首席电新分析师 S1010521010007 李超首席有色钢铁分析师 S1010520010001 李想首席公用分析师 S1010515080002 宋韶灵首席新能源汽车分析师 S1010518090002 孙明新首席建材分析师 S1010519090001 王喆能源化工首席分析师 S1010513110001 唐川林商品策略分析师 S1010519060002 祖国鹏能源化工分析师 S1010512080004 于翔政策分析师 S1010519110003 2060 年碳中和，是中国融入新时期全球产业链，及构建人类命运共同体的关键决策，将给中国发展带来深刻的变革。为实现 2030 年碳达峰，非化石能源将首次成为能源增量的主力军，能耗“双控”、碳交易及绿色金融是重要政策抓手。投资机遇电力方面，火电逐步退出历史舞台，光伏和风电接力增量需求；工业品方面，限产或为主要方式，供给侧改革再现；化石能源方面，煤、油、气先后达峰，过程中价格承压；新兴领域方面，新能源车、低碳技术和清洁能源材料机遇广阔。 ▍实现碳中和的坚定决心将深刻的影响中国的能源结构、工业生产与消费方式。实现碳中和的关键，是在于使占85碳排放的化石能源实现向清洁能源的转变。我们预测2060年的中国将有以下变革第一，借助光伏、风电装机增长，电力系统将实现完全脱碳；第二，氢能源将实现全面商业化，特别是在航空等领域；第三，钢铁、建材、交通等能源消费部门，将进行大规模的电动化和氢能化改造；第四，碳捕捉是实现雄伟目标的关键拼图。 ▍预计2030年中国碳排放将达到 116亿吨的峰值，是实现碳中和的关键里程碑。未来十年，非化石能源将首次成为增量能源需求的主力。2030年碳达峰的目标既是时间的承诺，也隐含了峰值的约束。预计从2020-2030年，我国能源消费总量将增长20；非化石能源是满足这部分增量需求的关键，占一次能源比重将从16.4上升到26.0，其中光伏、风电潜力最大；化石能源占比将从 83.6 下降至74.0，其中煤炭、石油和天然气消耗总量分别于 2025年、2030年和 2040年达峰。 ▍履行庄严承诺，需要全面而有力的政策落实，能耗“双控”、碳交易与绿色金融将是三大主要抓手。第一，能耗“双控”是直接的行政手段，“十四五”规划中有望明确各地方目标。第二，碳交易是核心市场调节机制，全国交易市场已经成立，电力行业率先纳入履约周期，其余七大高耗能行业预计于“十四五” 期间纳入。采用基准线法分配碳排放配额的方式，将促进高耗能的落后产业出清。第三，绿色金融是重要的配套支撑，规模已超 12万亿，将通过融资成本的调节，促进企业减排；特别地，绿色产业基金或将复制集成电路“大基金”热潮。 ▍投资策略 ▍电力格局展望火电逐步退出历史舞台，光伏风电接力增量需求。光伏、风电装机增长有望进入二次爆发阶段，从补充性能源升级为主要增量能源形式，储能与氢能开启商业化应用。  火电由于调峰更为灵活，2030年之前火电装机绝对量仍有增长，但规模迎来触顶且增幅有限，2030年后开始逐步退役。  光伏、风电发电成本持续下降，2021年进入平价元年。预计光伏和风电“十四五”年均装机73GW 和34GW 以上，“十五五”109GW 和51GW 以上。碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款刘春彤政策分析师 S1010520080003 林劼电新分析师 S1010519040001 董雨翀新能源汽车分析师 S1010520120006 联系人遥远联系人王希明联系人滕冠兴联系人张柯  储能光伏、风电发电不稳定带来储能调峰需求，中性预计未来 10 年国内新能源发电侧配储容量达 130GWh，锂电或为主要技术手段。  氢能源或将率先在交通领域应用，待光伏、风电发电成本降低后大规模推广。 ▍工业品生产展望限产或为主要方式，供给侧改革再现。2020年碳排放总量中，钢铁21.1亿吨、水泥13.9亿吨、玻璃0.4亿吨、电解铝 4.3亿吨、电解铜0.4 亿吨，电解锌0.2亿吨、电解铅 0.03亿吨。钢铁、建材、电解铝等碳排放重点行业或将通过限产支持碳中和目标实现，相关商品价格有望得到提升。  钢铁预计粗钢产量 2023年见顶（未考虑可能的限产影响），此后产量温和下降，2030年粗钢产量达到 9.95亿吨，同时电炉炼钢工艺逐步替代高炉转炉，吨钢能耗明显降低。  水泥预计未来 3-5 年产销量稳定在 2223 亿吨左右，到 2030 年降为 17 亿吨，供给侧限产能或将推动行业集中度提升。  玻璃预计 2030 年前产销维持在 10 亿重箱左右的水平，通过提升窑炉规模、推广节能技术、采用清洁燃料，单位重箱碳排放有望下降至 30kg以下。  有色金属预计铝、铜、锌、铅等主要有色金属产量在2025年前后见顶，带动整体能耗见顶，碳达峰下成本抬升支撑价格上行。 ▍化石能源需求展望煤、油、气先后达峰，过程中价格承压。从消费量看，预计煤炭 2025 年达峰、石油 2030 年达峰、天然气 2040 年达峰，在需求达峰值后相关产品的价格或将逐步承压。  煤炭随着节能减排强化和经济结构转变，预计煤炭消费将从2020年的28.2 亿吨标煤降为 2030年的26.3亿吨标煤，占比从 57降为44。预计供给侧收缩速度慢于需求侧，企业集中度将不断提升，价格中枢承压。  石油预计国内原油需求量从 2020 年的 9.4 亿吨标准煤小幅增长到 2030 年的10.9亿吨标准煤，占比从 19降为18，成品油需求将持续下降。  天然气天然气是单位能量碳排放最少的化石能源品种，未来有望替代煤炭成为冬季取暖的主要能源，预计需求量从 2020 年的 4.0 亿吨标准煤增长为 6.8亿吨标准煤，占比从 8上升为11。 ▍新兴领域机遇新能源车、低碳技术和清洁能源材料机遇广阔。随着清洁能源占比的不断提升，新能源车渗透率的提升有助于降低碳排放，此外低碳技术和清洁能源材料也有望迎来广阔发展空间。  新能源汽车随着智能化时代来临，预计 2030年中国新能源汽车产销 1400 万辆，渗透率40，电动车用电量占全社会用电量 1左右。  低碳技术和清洁能源材料低碳技术路线和清洁能源相关材料有望获得长远发展，重点关注热塑性弹性体和太阳能背板。 ▍风险因素经济增速下行风险，政策不及预期风险；电网消纳光伏风电能力不足，国际油价大幅波动，终端需求不及预期，行业竞争加剧。 QXpOqOpQmRpPqNqOyRsRoRsN7N9R6MtRrRtRoPkPoOsRiNrRsQaQpNnMvPtPtRNZpOoN 碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款目录全图景中国的碳达峰和碳中和路径 1 中国2030年碳排放达到 116亿吨峰值，能源结构转型势在必行 . 4 当前化石能源是最主要的碳排放来源 4 碳达峰需能源结构转型，预计光伏风电带动非化石能源占比达到 26 6 碳达峰的政策抓手能耗“双控”、碳交易与绿色金融 . 10 能耗“双控”是直接的行政手段 10 碳交易是核心市场调节机制. 10 绿色金融是重要的配套支撑. 12 电力格局展望火电逐步退出历史舞台，光伏风电接力增量需求 15 预计我国用电需求持续稳健增长，2030年前用电量年均复合增速 4.6 15 火电或将经由三阶段逐步退出历史舞台 . 16 光伏、风电成本持续下降，覆盖增量电力需求 18 水电、核电与生物质潜力相对有限，未来充当补充电源 . 20 储能与光伏风电“孪生”发展 23 氢能汽车先导，降本后全面利用 25 工业品生产展望限产或为主要方式，供给侧改革逻辑再现 . 26 钢铁粗钢产量或将温和收缩，电炉和短流程炼钢比例有望增加 . 26 水泥碳排放或出现明显下降，行业集中度有望提升 . 28 玻璃应用节能减排技术，调整能源结构 . 29 有色金属产能见顶带动碳排放见顶 30 化石能源需求展望煤、油、气先后达峰，过程中价格逐渐承压 31 煤炭占比加速下降，达峰目标“十四五”有望实现 . 31 石油汽车电动化压制成品油需求，增量主要源自化工品 . 35 天然气最清洁的化石能源，2030年前保持增长 36 煤化工保持战略性定位，耗煤达峰或较晚实现 37 油气开发加工电气化改造和二氧化碳封存或为主要减排措施 39 新兴领域机遇新能源汽车、低碳技术和新材料机遇广阔 . 40 新能源汽车智能化时代来临，电动车加速渗透 40 新材料低碳技术路线和清洁能源材料方兴未艾 43 风险因素 . 46 碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款插图目录图1碳中和全图景 1 图22060年实现碳中和的路径 2 图32020-2060年中国一次能源消费结构变化预测 . 3 图42019年部分经济体能源活动碳排放总量（亿吨） 5 图52019年部分经济体单位GDP碳排放量和人均碳排放量 5 图6中国碳排放和能源结构 5 图7部分经济体人均 GDP与年人均碳排放量变化. 6 图82005-2030年中国GDP增速（含预测） 7 图9 2005-2030年中国单位GDP二氧化碳排放下降60-65 7 图102005-2030年中国能源消费总量（含预测） . 8 图11 2005-2030年中国非化石能源消费占比（含预测） 8 图122020-2030年中国一次能源消费量预测（亿吨标准煤） . 8 图132020-2030年中国一次能源消费结构预测（） 8 图142020年发电量占比（） . 9 图152030年发电量占比预测（） . 9 图16中国单位 GDP能源消耗目标（吨标准煤/万元） 10 图17中国能源消费总量目标（亿吨标准煤） 10 图18欧盟碳交易市场价格变化（欧元/吨） . 11 图192020年地方碳交易所交易额（亿元） 12 图202014-2020年地方交易所交易均价（元/吨） 12 图21绿色金融体系介绍 . 13 图22本外币绿色贷款余额及占全部贷款的比例 . 13 图23绿色贷款的行业分布 . 13 图24绿色债券发行金额和只数 14 图25绿色债券的行业分布 . 14 图26国内用电量长期趋势展望 16 图2720102060年国内火电装机容量（亿千瓦） 17 图2820102060年国内火电装机容量变动趋势（亿千瓦） . 17 图2920192060年国内火电发电量（亿千瓦时） 18 图302019-2060年国内火电利用小时数（h） 18 图31近十年全球可再生能源技术 LCOE降幅 . 18 图32中国新建风光电站 LCOE已逐步低于在运火电度电成本 18 图332019-2060年国内水电装机容量（亿千瓦） . 21 图342019-2060年国内水电发电量（亿千瓦时） . 21 图352019-2060年国内核电装机容量（亿千瓦） . 22 图362019-2060年国内核电发电量（亿千瓦时） . 22 图3720102020垃圾焚烧及无害化处理能力变动趋势（万吨/日） 22 图3820102020焚烧在生活垃圾无害化处置中占比（） 22 图39储能应用场景 23 图402017-2020Q3全球/国内储能累计装机结构 24 图412017-2020 3Q全球/中国电化学储能占新增储能比例、锂电储能占新增电化学储能比例 . 24 图42储能行业处于 0到1的商业化爆发阶段 25 碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款图43全球氢能下游应用及推进时间表 . 25 图44中国各技术路线制氢成本（单位元/kg） . 26 图45中国氢气供给结构及预测 26 图46我国黑色金属冶炼及压延加工业碳排放量占比 . 26 图47我国黑色金属冶炼及压延加工业碳排放量（亿吨 CO2） 26 图48我国吨钢综合能耗情况 27 图49我国钢铁产量及碳排放预测 27 图50我国钢铁行业碳排放来源占比 . 27 图51全球炼钢不同工艺的碳排放强度（吨CO2/吨钢） 27 图52美国人均水泥产量与开发规模关系 . 28 图53我国水泥消费量预测 . 28 图54水泥行业碳排放量预测 28 图552019-2030年中国主要有色金属产量（单位万吨） 30 图562019-2030年中国主要有色金属电耗（单位亿度） 30 图57“北铝南移”成为趋势 31 图58电解铝分地区的产能增量 31 图59中国煤炭消费占比演变（亿吨标煤） 31 图60中国煤炭下游消费结构演变（亿吨原煤） . 31 图61“十四五”非化石能源不同占比情境下，煤炭需求增速预测（横轴为整体能源消费增速假设） 32 图622020年煤炭下游行业消费占比 . 33 图63未来 10年主要行业煤炭演进（亿吨原煤） 33 图64秦皇岛港 5500大卡煤价预测（元/吨） 34 图65行业净资产收益率长周期预测（） 34 图66国内原油及成品油表观消费量（万吨） 35 图67国内汽油、柴油、煤油及其他占成品油消费量比例 35 图68国内原油及成品油表观消费量预测（万吨） . 35 图69国内成品油需求结构预测 35 图70化石燃料单位热值含碳量吨二氧化碳/吨标煤 36 图712010-2030年中国天然气消费总量亿吨标煤 36 图72“十四五”煤化工规划（征求意见稿）产能指引. 37 图73中国化工行业碳排放量（万吨） . 37 图742025年煤化工产能及耗煤量预测（万吨） . 38 图752030年煤化工产能及耗煤量预测（万吨） . 38 图76国内油气总产量及油气开采对应的碳排放（千吨二氧化碳） 39 图77我国油气产量及油气开采对应的碳排放量预测 . 39 图78国内原油加工量及同比增速 40 图79国内原油加工量及碳排放量预测 . 40 图802018年中国交通领域碳排放测算（万吨二氧化碳） 40 图81各国汽车保有量与经济发展的关系，交通、能源、文化等因素导致汽车渗透率的实现路径差异和天花板高低 41 图图82国内新能源汽车销量及预测 . 42 图832020年中国汽油需求结构估算 . 42 图842020年中国柴油需求结构估算 . 42 图85国内化工行业碳排放量（千吨） . 44 图86传统橡胶橡胶加工过程 44 碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款图87公司 KPF型背板和KPK型背板 . 45 表格目录表1高耗能行业能源需求预测 9 表2国家集成电路产业投资基金（“大基金”）与国家绿色发展基金对比 14 表320212025年我国电力需求预测 15 表4中国能源消费结构及“十四五”、“十五五”光伏风电发电量需求测算 . 19 表5中国“十四五”末光伏风电装机预测 . 20 表6中国“十五五”末光伏风电装机预测 . 20 表7焚烧在东部发达地区生活垃圾处理中占比 . 23 表8不同规模窑炉能耗 . 29 表9不同燃料 CO2排放情况 29 表10主要有色金属冶炼电耗 30 表11历史能源消费及煤炭消费复合增速 32 表12煤炭未来 10年供需平衡表（万吨） . 34 表13中国汽车油耗、电耗结构 2020-2030年演变测算 . 42 表14中国两轮车油耗、电耗结构 2020-2030年演变测算 . 43 表15热塑性弹性体（TPE）与传统橡胶之间的对比 45 表16市场背板类型及产品概况 46 碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 1 ▍ 全图景中国的碳达峰和碳中和路径碳达峰与碳中和涉及到国民经济的方方面面，牵一发而动全身。联合国气候变化框架公约下的IPCC国家温室气体清单指南，将碳排放来源分为能源活动、工业生产过程、农业、林业和废弃物处理等五类。能源活动指，化石燃料的燃烧以及化石燃料开采时的温室气体逃逸排放，占比约为85.5。工业过程指，工业生产中能源活动温室气体排放之外的其他化学反应过程或物理变化过程的温室气体排放，如石灰石分解产生的碳排放（CaCO3CaOCO2），占比约为 15.4。农业、林业和废弃物处理占比仅为-0.8，表现为净吸收二氧化碳。图1碳中和全图景资料来源Wind，中信证券研究部绘制实现碳中和的途径主要包括电力生产清洁化，发展氢能源，交通和工业的电动化、氢能化，以及碳捕捉等四个方面。碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 2 图22060年实现碳中和的路径资料来源中信证券研究部 1）发电业是目前最大的碳排放来源，实现碳中和需要使用光伏、风电、核电、水电等清洁能源完全替代火电。发电业产生的碳排放约占总体碳排放的 37.6，是最大的碳排放来源，也是实现碳中和的关键。2060年，需要用清洁能源完全替代化石能源火力发电，其中光伏和风电的潜力最大，核电次之，水电的潜力相对较小。 2）由于电力的局限性（电池的能量密度、无法作为还原剂），部分场景无法使用电力供能，氢能源将作为重要补充。氢能源的燃烧只产生水，不产生任何温室气体，可以在部分场景作为电能的补充能源。一方面，电池的能量密度远低于化石燃料和氢能源，在商用车、航空、航运等领域很难使用电力作为能源，氢能源是最有可能的技术解决方案。另一方面，化石燃料除了燃烧以外，还在工业生产过程中承担还原剂的功能（如炼钢过程中的焦炭还原反应 3C 2Fe2O3 4Fe 3CO2），电力只能提供能量，无法作为还原剂发生化学反应，因此也需要氢能源作为补充。目前，我国氢主要来自于工业副产物和煤炭制氢，但是这两种制氢过程均会产生碳排放，真正的绿色氢能应来自于光伏风电等清洁电力分解水。 3）除了能源生产端的清洁化，在能源使用端也需要改变生产工艺流程，尤其是在交通和工业领域使用电力和氢能源替代传统化石能源。在交通领域，预计汽车（乘用车、商用车）、火车、航空、航运行业，在工业领域，钢铁、有色、水泥、玻璃等行业从煤炭供能改为电力供能，并使用氢能作为还原剂。 4）石灰石（CaCO3）煅烧等部分工业过程排放的碳来自于化石能源以外的矿物，难以通过以上方式实现脱碳，因此需要结合碳捕捉技术进行中和。水泥、玻璃等产品的工业碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 3 生产过程涉及到石灰石的分解，石灰石本身即含有碳元素，即使生产过程全部使用清洁能源，也会排放二氧化碳。以目前的技术，还没有找到能够完全替代水泥玻璃的其他绿色建筑材料，因此 2060 年大概率还会有部分工业过程排放二氧化碳。实际上，碳中和并非完全禁止任何温室气体排放，只需要向空气中排放的二氧化碳和从空气中吸收的二氧化碳实现动态平衡即可。从空气中吸收二氧化碳主要包括植树造林和碳捕捉两种方法，但是因为地球土地资源有限，植树造林的空间有限，未来更多需要发展碳捕捉技术对冲无法脱碳的工业过程。碳捕捉就是在工厂烟囱等位置捕捉空气中的二氧化碳，将其压缩成固体后掩埋在地下。图32020-2060年中国一次能源消费结构变化预测资料来源国家统计局，中信证券研究部预测能源结构转变是实现碳达峰和碳中和的关键，2020 年非化石能源占比约为 16.4，预计2030年将达到26.0，2060年接近100。能源消费总量预计 2030年前我国能源需求仍将保持较快增长，2050年左右实现能源需求总量达峰。2030 年前，由于地产和基建投资增速的逐步放缓，我国钢铁、有色、建材、燃油车等传统工业产品需求量有望见顶。不过，数据中心、5G 和电动车等新兴产业的快速发展带来新的能源需求增长点，预计 2030年数据中心、5G和电动车耗电量将分别占到全社会用电量的 5.4、4.3和 0.8，合计达到 10.5。2050年前后，随着中国经济增速的自然放缓，能源需求量总量将出现顶点。化石能源预计煤炭、石油和天然气消费分别于 2025 年、2030 年和 2040 年达峰。碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 4 化石能源是目前中国一次能源消费的主体，2020 年煤炭、石油和天然气消费量分别约为 28.2、9.4 和 4.0 亿吨标准煤，占比分别约为 57、19和 8。到 2030 年，预计煤炭、石油和天然气消费量变为 26.3、10.9和6.8亿吨标准煤，占比分别为 44、18和11。煤炭的占比降幅最为明显，天然气作为最清洁的化石能源占比还将提升。到 2060 年，煤炭和石油的能源消费几乎为零，仅保留部分化工需求，天然气或将作为能源应急响应需求少量存在。非化石能源光伏和风电 2030年前成为增量能源需求的主力，2030年后开始替代存量能源需求。2020 年光伏开启平价时代，陆上风电也接近平价，未来十年光伏和风电将成为增量能源需求的主力。2030 年后，随着光伏和风电成本的进一步下降，将逐步开始替代存量能源需求。但是因为光伏和风电发电不稳定性，需要配合储能设备，预计未来十年储能技术将开启从 0到1的商业性应用。核电将作为光伏和风电的补充，但因为公众对于安全性的担忧难以成为主力能源。水电受制于河流资源潜力，增长空间有限。 ▍ 中国 2030 年碳排放达到 116 亿吨峰值，能源结构转型势在必行当前化石能源是最主要的碳排放来源中国计划在 2030年前实现碳达峰，并在 2060年前实现碳中和。2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论中提出，“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。碳达峰，指温室气体排放总量要在2030年前达到顶点，此后便要开始下降。碳中和，指温室气体净排放为零，即通过植树造林和碳捕捉等方式抵消全部的温室气体排放。从总量上看，目前中国是全球第一大碳排放国，能源活动碳排放总量约为美国的2倍、欧盟的3倍。2019年，中国、美国和欧盟能源活动碳排放量分别为 98.3亿吨、49.6亿吨和 33.3 亿吨，占全球比例分别为 28.8、14.5和 9.7。碳排放强度方面，中国远高于欧美，2019年中国为6.9吨/万美元，而美国和欧盟分别为 2.3吨/万美元和 2.5吨/万美元。但是从人均碳排放看，中国 2019 年仅为 7.0 吨/人，不足美国 15.1 吨/人的一半，与欧盟的7.4吨/人接近。碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 5 图42019年部分经济体能源活动碳排放总量（亿吨）图52019年部分经济体单位 GDP碳排放量和人均碳排放量资料来源BP，中信证券研究部资料来源BP，世界银行，中信证券研究部从结构上来看，能源活动碳排放占比高达 85.5，主要为发电、钢铁、建材和交通行业；工业过程占比为 15.4，主要为水泥石灰和钢铁化工；农业及其他行业占比-0.8，基本实现碳平衡。我们上文提到，广义的碳排放能源活动、工业过程、农业、林业和废弃物处理等五类，但其中绝大多数碳排放来自能源活动（85.5）和工业过程（15.4），农业、林业和废弃物处理的影响都很小，合计占比-0.8，即体现为净吸收温室气体。能源活动中，发电、钢铁、建材、交通及其他占比分别为 44、18、13、13和9。工业过程中，水泥石灰、钢铁化工和其他占比分别为 53、31和16。图6中国碳排放和能源结构资料来源Wind，国家统计局，联合国，CEADs，中信证券研究部注*为 2017年数据；**为 2014年数据；其余为2020年数据 0 50 100 150 200 250 300 350 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 中国美国欧盟其他地区 0 2 4 6 8 10 12 14 16 美国欧盟中国单位GDP碳排放量（吨/万美元）人均碳排放量（吨/人）碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 6 能源消耗中，只有化石能源产生碳排放，而非化石能源不产生碳排放， 2020年我国化石能源占能源消耗总量的 83.6，非化石能源占 16.4。煤炭、石油和天然气占能源消费总量比重分别为 56.7、18.9和8.0 ，化石能源合计占比 83.6。水电、风电、核电和光伏占比分别为 9.1、3.1、2.4和 1.7，非化石能源占比合计 16.4。能源消费贡献率绝大多数的碳排放，但是只有化石能源产生碳排放，非化石能源不产生碳排放（玉米酒精等生物质能在燃烧时产生二氧化碳，但其在生产过程中会吸收二氧化碳，从整个生命周期的角度看不产生碳排放）。因此，实现碳达峰和碳中和的重中之重是实现能源结构的清洁化。碳达峰需能源结构转型，预计光伏风电带动非化石能源占比达到 26 从宏观层面看，预计我国在 2030 年实现碳达峰时的人均碳排放量与欧洲日韩接近，但是人均GDP远低于发达国家同时期。如下图所示，横轴为人均GDP（经济发展水平），纵轴为人均碳排放量，斜率代表单位 GDP碳排放量（碳排放强度）。从图中可以看出，欧盟、日本和韩国均在年人均碳排放量达到 10 吨/人左右时进入平台期，仅有美国的平台期在 18 吨/人左右。此后随着经济增长各国人均碳排放量基本保持稳定，即单位 GDP 碳排放稳步下降。预计中国 2030年时人均碳排放量将从 2019年7.0上升至 8.4，基本接近欧洲日韩的平台期。不过从经济发展水平的角度看，美国、欧盟和日本碳排放总量达峰的时点，分别为 2007 年、2006 年和 2008 年，当时的人均 GDP 为 49,856 美元（2010 年不变价，下同）、32,783美元和45,166美元。韩国截至2019年还未实现碳排放达峰。预计 2030 年左右中国将可以同时实现总量和人均的碳达峰，但是届时中国的人均 GDP 仅为 14,073美元左右，远低于其他达峰时的数据。图7部分经济体人均GDP与年人均碳排放量变化资料来源Wind，世界银行，中信证券研究部预测碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 7 碳达峰从字面意思上理解，只需要2030年之后碳排放总量出现下降即可，没有对2030 年前碳排放最高值的约束。但是实际上，我国存在单位 GDP 二氧化碳排放与能源消耗总量“两条红线”约束。红线一单位 GDP 二氧化碳排放约束下，预计我国 2030 年碳排放总量为 116.1 亿吨，比 2019 年增长 18.2。2015 年我国在巴黎气候协定中承诺，到 2030 年单位 GDP二氧化碳排放需比2005年下降60～65。因此，可以根据我国GDP增速和单位 GDP二氧化碳排放量，倒推出 2030年我国碳排放总量的约束。  GDP2020 年我国 GDP 增速为 2.3，预计 2021 年增速为 8，2022-2025 年平均增速为5，2026-2030年平均增速为4.6，则 2030年GDP将比2019 年增长68.2，总额为101.92万亿元（2005年人民币不变价）。  单位 GDP 二氧化碳排放2005 年我国单位 GDP 二氧化碳排放量为 3.26 吨/万元，到2019年下降为1.62吨/万元，累计降低50.2。若 2030年单位GDP二氧化碳排放量比 2005 年下降 65，则 2030 年单位 GDP 二氧化碳排放量应为 1.14吨/万元。  二氧化碳排放总量将 2030 年 GDP 总额（101.92 万亿元）与单位 GDP 二氧化碳排放量（1.14吨/万元）相乘，即可得到2030年我国碳排放应保持在 116.13 亿吨以下。图82005-2030年中国GDP增速（含预测）图9 2005-2030年中国单位GDP二氧化碳排放下降60-65 资料来源Wind，中信证券研究部预测资料来源Wind，中信证券研究部预测红线二 2030 年一次能源消费总量不超过 60 亿吨标准煤，化石能源消费总量不超过45亿吨标准煤。2016年国家发展改革委发布的能源生产和消费革命战略2016-2030 提出，2030 年前能源消费总量控制在 60 亿吨标准煤以内。结合习总书记在 2020 年 12 月气候变化雄心大会上承诺的，中国 2030 年非化石能源消费占比 25，可以得出 2030 年化石能源消费总量应低于45亿吨标准煤。 98.3 116.1 1.62 1.14 - 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 - 20 40 60 80 100 120 140 2005 2010 2015 2020 2025 2030 二氧化碳排放总量（亿吨）单位GDP二氧化碳排放量（吨/万元，2005年不变价）碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 8 图102005-2030年中国能源消费总量（含预测）图11 2005-2030年中国非化石能源消费占比（含预测）资料来源Wind，中信证券研究部预测资料来源Wind，中信证券研究部预测预计 2020 年到 2030 年，非化石能源消费占比将从约 15.8增长到 26.0，增量主要由光伏风电贡献，而传统能源中的煤炭消费占比将从56.7降为44.2。总量方面，2020 年我国一次能源消费总量约为49.7亿吨标准煤，假设 2020-2025年和2026-2030年一次能源消费增速为2.0和1.8，则 2025年和2030年我国一次能源消费总量将分别为54.9 亿吨标准煤和 59.6亿吨标准煤。结构方面，预计我国 2025年和2030年非化石能源占比分别为 21.0和 26.0。其中光伏和风电是最大的增量，预计占比将从 2020 年的 4.9 增长到 2025 年的 8.7和 2030 年的 13.6；水电、核电和生物质能发电量有小幅增长，但占比基本保持稳定，2025年和2030年分别为12.1和12.4。传统能源方面，预计煤炭消费占比变化最大，将从2020年的56.7下降为2025年的51.5和2030年的44.2，石油基本保持稳定，而相对清洁的天然气则可能在 2030年前消费占比小幅增加。图122020-2030年中国一次能源消费量预测（亿吨标准煤）图132020-2030年中国一次能源消费结构预测（）资料来源Wind，中信证券研究部预测资料来源Wind，中信证券研究部预测能源生产方面，光伏风电平价时代已经开启，多数地区成本低于传统能源发电，未来将成为增量电力需求的主要提供者。过去十年全球光伏/陆上风电/海上风电项目加权平均度电成本降幅分别达 82/39/20，包括中国在内的大部分国家和地区已陆续低于传统能源发电成本。未来十年，光伏和风电装机成本还将出现明显下降，有望进入二次爆发阶 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 2020E 2025E 2030E 煤炭石油天然气光伏风电水电核电其他 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2020E 2025E 2030E 煤炭石油天然气光伏风电水电核电其他碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 9 段，从补充性能源升级为主要增量能源形式。预计 2030 年风电光伏发电量占比将从目前的 6和 3分别上升至 10和 13。目前，光伏风电主要存在资源分布不均和不稳定两个问题。资源分布方面，我国西北部地区光照和风力资源相对丰富，而且戈壁滩涂等闲置土地也更加充足，但是我国用电需求集中在中东部地区，短期可以通过缓解“三北”地区新能源消纳压力。稳定性方面，光伏风电受制于光照和风力等自然条件，供能不稳定。终极解决方案是储能技术，但是目前成本相对较高，“十四五”时期发电侧储能项目或将率先迎来经济性显著提升和应用规模大幅推广。图142020年发电量占比（）图152030年发电量占比预测（）资料来源Wind，中信证券研究部资料来源Wind，中信证券研究部预测能源需求方面，传统工业产品产量以及燃油车销量的自然下降，以及节能技术的应用，将有效降低煤炭石油等化石燃料消耗量。我国已经渡过了快速工业化时期，城镇化速度开始放慢，房地产建成面积较大，多数地区基础设施也较为完善，固定资产投资增速未来很难再出现大幅提升的情况。由于经济结构的演变，钢铁、水泥、有色金属等高耗能产品需求量有望在“十四五”前实现达峰。交通方面，随着动力电池和智能驾驶技术的发展，电动车将出现加速渗透，预计2025年和2030年渗透率分别达到18和40。不过，由于电池能量密度远低于化石燃料，短期内航空和航海领域无法实现电动化。随着工业产品产量和燃油车销量的达峰，传统化石燃料对应的需求量也将出现达峰。此外，预计“十四五” 末期八大高耗能行业将被纳入全国碳交易系统，技术相对落后的高耗能企业成本或将明显增加，推动节能技术的应用和行业落后产能的出清。表1高耗能行业能源需求预测年产量/存量碳排放总量（亿吨） 2020 2025E 2030E 2020 2025E 2030E 粗钢年产量（亿吨） 10.0 10.7 10.0 20.20 20.50 18.45 水泥年产量（亿吨） 23.8 20.4 17.0 21.09 17.51 13.92 玻璃年产量（亿重箱） 9.5 10.0 10.0 0.43 0.36 0.30 存量燃油车（亿辆） 2.8 3.2 3.6 4.95 4.85 4.75 资料来源Wind，中信证券研究部预测火电 68 水电 18 核电 5 风电 6 太阳能 3 其他 0 火电 56水电 15 核电 6 风电 10 太阳能 13 其他 0 碳中和系列报告之一｜2021.3.2 请务必阅读正文之后的免责条款 10 ▍ 碳达峰的政策抓手能耗“双控”、碳交易与绿色金融能耗“双控”是直接的行政手段我国从 2011 年开始实施能耗总量和强度“双控”行动，各省市参考国家目标制定落实目标，预计“十四五”和“十五五”将继续坚持“双控”制度。我国在 2006 年的“十一五”规划中首次把单位 GDP 能耗降低作为约束性指标，“十二五”规划在把单位 GDP 能耗降低作为约束性指标的同时，提出合理控制能源消费总量的要求。在全国能耗指标制定后，相关部门会将全国“双控”目标分解到各地区、主要行业和重点用能单位，并对结果进行考核评价。在“十三五”提出到 2020年，单位GDP能源消耗比 2015年降低15，能源消费总量低于 50 亿吨标准煤的目标。其中能源消耗强度为约束性指标，能源消费总量为预期性指标（约束性更弱）。2019