2021年碳中和专题研究：碳中和的投资布局全景图-solarbe文库

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市场数据人民币）市场优化平均市盈率 18.90 国金能源产业指数 3402 沪深300指数 5281 上证指数 3503 深证成指 14416 中小板综指 12848 郭荆璞分析师 SAC执业编号S1130519100005 guojingpu＠gjzq.com.cn 牛波分析师 SAC执业编号S1130520060001 niubo＠gjzq.com.cn 陈屹联系人 chenyi3＠gjzq.com.cn 倪文祎分析师 SAC执业编号S1130519110002 niwenyi＠gjzq.com.cn 丁士涛分析师 SAC执业编号S1130520030002 dingshitao＠gjzq.com.cn 赵旭翔分析师 SAC执业编号S1130520030003 zhaoxuxiang＠gjzq.com.cn 碳中和的投资布局全景图行业观点  源头减量是实现碳中和的最重要抓手。中国依托四大抓手进行减碳一是源头减量，包括产业升级、节能减排、消费电气化、产品再生等举措；二是通过氢能二次转化与大力发展风光电源进行供应结构优化；三是通过碳捕捉、利用与封存技术（CCUS）减少温室气体排放四是增加碳汇，固定空气中的二氧化碳从而减少空气中的碳浓度。我们的研究表明，碳中和的总减排量是清洁能源转型减排量的 5 倍，在实现碳中和的 40年进程中，源头减量是最重要的减碳抓手，因产业结构和节能减排等因素造成的源头减量占整个减碳量的 51，而由非化石能源替代化石能源的供应优化占比约 21，碳捕捉占比约3，碳汇占比约24左右。  氢能发展是中国实现碳中和的关键一环。根据碳排放要求与氢能的高中低发展速度设置了零碳、碳中和和高碳三种情景，三种情景下，中国碳排放均于 2029年左右达峰于109亿吨；至2060年，中国碳排放量分别为3.8亿吨、 12亿和17.8亿，在高碳情景下，中国约5亿吨原煤消耗量。  2040年前化石能源都将分别达峰。至2060年，在高碳、碳中和与零碳三种情景下，水电、核电、风光等非化石能源占比将从 2020年的 16.4分别增加到 82.4、87.3和 94.6；原油从 2020 年的 16.4分别降低到 6.17、5.42和 3.54；原煤由 2020 年的 56.1分别下降到 9.65、 5.69和 0；天然气受氢能挤压由 2020年的 8.5下降至 1。煤炭、原油和天然气分别于2023、2027和2040年达峰。  电气化与低碳转型带来智能电网发展黄金十年。至 2060 年，中国电力在终端能源消费中的占比将由 2020年的 27.7增加到 2060年的 57；高碳、碳中和及零碳情景中，风光发电占比将由 2020 年的 9.9分别增加至 74.1、78.1和86.3，风光合计装机分别达到65.3亿千瓦、71.3亿千瓦和 74.3 亿千瓦。能源消费侧多元化、电气化趋势与能源清洁低碳转型将大力推动能源互联网建设，电网必将加大系统智能化水平提高，迎来二次设备的黄金十年。  碳中和在碳达峰阶段（2021-2030 年）带来的主要投资机会包括产业升级催生的新一轮供给侧改革带来的钢铁、煤炭等行业去产能与效益改善；节能环保要求进一步催生数字化建设与改造需求；建筑领域中节能技术与保温材料需求促进节能保温材料与阻燃剂市场迎来高增长；电气化与新能源汽车带动的铜、铝、镍、钴等有色金属行业增长；包括地沟油生产燃料油、钢铁、铝、塑料等再生资源利用；低碳转型带来的零碳能源大发展，推动核电建设与风光大发展以及氢能领域科技攻关发展。投资建议  我们看好碳中催生的高耗能产业升级、智能电网升级、保温材料发展、数字化改造、电气化带来的铜、钴需求增长等相关行业龙头，建议关注鄂尔多斯、国电南瑞、万华化学、紫金矿业、怡球资源。风险提示  经济增速下行风险，政策不大预期，计算机等新动能发展制约产业升级，风光发电受电网灵活性与价格制约消纳不达预期。 1977 2268 2560 2851 3142 3433 3725 20 03 05 20 06 05 20 09 05 20 12 05 国金行业沪深300 2021年 3月 5日资源与环境中心能源行业研究买入（上调评级）行业深度研究深度证券研究报告行业深度研究内容目录引言 .4 中国为何提出2060碳中和 4 中国如何实现碳中和 .8 抓手一源头减量产业升级节能减排消费电气化再生产品10 抓手二供应优化氢能零碳能源 14 抓手三碳捕捉 19 抓手四森林碳汇 19 碳中和重点影响的领域与行业有哪些 .20 投资建议 22 风险提示 22 图表目录图表1碳中和投资全景图 .4 图表2中国碳约束目标变迁5 图表32°C和1.5°C目标对中国碳中和时间的影响 .6 图表4新能源发电成本变化趋势.6 图表52010-2019年我国一次能源产量与自给率 7 图表62015-2019年我国石油与天然气依存度7 图表7不同情景下能源碳排放 8 图表8零碳情景分品种能源消费.8 图表9中国零碳产业发展协同效应 .9 图表10碳中和背景下重要时间节点的经济结构调整.9 图表11美国制造业占比增长中行业集中度不断提升 . 11 图表12供给侧改革带来高耗能行业集中度不断提升. 11 图表13碳中和背景下重要时间节点的经济结构调整. 11 图表14中国零碳产业发展协同效应 .12 图表15中国40年能源强度下降速度与降幅.12 图表16美国能源强度下降速度与降幅12 图表17电力在终端消费中的占比.13 图表18电力在终端消费中的占比.14 图表19中国或在2050年实现深度电气化14 图表202050年三大主要部门细分领域的电气化水平 .14 图表21电力系统灵活性.15 图表22中国零碳产业发展协同效应 .16 图表23全社会用电量及增速17 图表24不同情景下非水可在生装机 .18 行业深度研究图表25不同情景下非水可再生发电占比 18 图表26碳中和情景分品种能源消费 .18 图表27高碳情景分品种能源消费.19 图表28零碳情景分品种能源消费.19 行业深度研究 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明引言  根据碳排放降低的进程，我们将中国的“碳中和”发展分为三个阶段。  碳达峰阶段2020 年-2030 年。主要目标为碳排放达峰。在 2030 年达峰目标的基本任务下，主要任务是降低能源消费强度，降低碳排放强度，控制煤炭消费，大规模发展清洁能源，继续推进电动汽车对传统燃油汽车的替代，倡导节能（提高工业和居民的能源使用效率）和引导消费者行为。  快速降碳阶段2030 年-2045 年。主要目标为快速降低碳排放。这一阶段在大面积完成电动汽车对传统燃油汽车的替代，及完成第一产业的减排改造，以 CCUS 等技术为辅的过程中，将加大氢能研究与开发，积极开拓氢能在航运、航空领域的运用，大幅降低氢能成本，加大氢能发电、供热等应用。  深度脱碳阶段 2045年-2060年。主要目标为深度脱碳，参与碳汇，完成“碳中和”目标。深度脱碳到完成“碳中和”目标期间，工业、发电端、交通和居民侧的高效、清洁利用潜力基本开发完毕，此时应当考虑碳汇技术，以碳捕捉、利用与封存（CCUS）、生物质能碳捕捉与封存（BECCS）等兼顾经济发展与环境问题的负排放技术为主。  我们有别于其他券商的观点是碳中和的总减排量是清洁能源转型减排量的 5 倍，因此碳中和带来是四十年的长期大机遇。根据我们测算，因产业结构和节能减排等因素造成的源头减量占整个减碳量的 51，而由非化石能源替代化石能源的供应优化占比约 21，碳捕捉占比约 3，碳汇占比约 24左右。就碳中和的发展阶段可能出现的政策与市场影响出发，我们将碳中和的行业投资机会总结如下图。图表1碳中和投资全景图来源国金证券研究所根据公开信息整理中国为何提出2060碳中和  驱动因素一2060碳中和目标的提出有利于改善我国外部政治生态。在全球共同应对气候变化，力图实现 2 度甚至 1.5 度增温控制目标的大趋势下，碳中和成为各国、政府、企业、活动组织方乃至个人应对行业深度研究 - 5 - 敬请参阅最后一页特别声明气候变化、减缓全球变暖的主要措施之一。在第75届联合国大会期间，中国提出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。国际社会对“碳中和”的正式提议可追溯至 2015 年，巴黎协定提出 “在本世纪下半叶实现温室气体源的人为排放与汇的清除之间的平衡” ，亦即实现“碳中和”。根据 IPCC 第五次评估报告测算，中国需要在 2075 年前后实现碳中和，与 2℃温升控制目标下全球 2065-2070 年左右实现碳中和的要求较为同步；在1.5℃目标下，中国作为碳排放量约占全球1/5的国家，实现碳中和的时间需要提前 15 年至2060年。因此，目前中国提出的 2060年之前碳中和的目标，将推动全球实现碳中和的时间提前 5-10 年，对全球气候治理起到关键性的促进作用。在当前的国际经济社会发展趋势和政治格局背景下，中国主动顺应全球绿色低碳发展潮流，提出有力度、有显示度的碳达峰和碳中和目标，向国际和国内社会释放了清晰、明确的政策信号，对外树立了负责任大国形象，彰显了大国责任和担当。因此，中国对 2060 碳中和的承诺获得国际社会的一致好评。国际社会普遍认为，中国作为当今世界碳排放第一大国，在美国正式退出巴黎协定之际做出如此雄心勃勃的承诺，对推进世界各国齐心协力控制全球变暖以及应对气候变化具有重要意义。包括联合国秘书长古特雷斯、欧盟委员会主席冯·德莱恩和绿色欧洲协议执行副总裁弗兰斯·蒂默曼斯等政要都赞赏习近平主席的讲话。图表2中国碳约束目标变迁来源国金证券研究所 2009 2015 2020 2021 联合国第 9 届气候变化大会哥本哈根 2030 年前 C O 2 排放量达峰 2060 年争取实现碳中和 2030 年前后， C O 2 排放量达到峰值幵尽早达峰 2030 年单位 G DP 二氧化碳排放量较 2005 年下降 6 0 - 6 5 2030 年非化石能源占比要达到 2 0 2030 年森林积蓄量达到 45 亿立方米 C O 2 排放量在 2030 年前达峰， 2 0 2 5 年后进入平台期且控制在 105 亿吨内 2030 年单位 G DP 二氧化碳排放量较 2005 年下降 6 5 以上 2030 年非化石能源占比要达到 2 5 2030 年森林积蓄量达到 60 亿立方米 2030 年风电、太阳能发电总装机容量达到 12 亿千瓦以上 2020 年单位 G DP 二氧化碳排放量较 2005 年下降 4 0 - 4 5 联合国第 15 届气候变化大会巴黎第 75 届联合国大会一般性辩论纽约联合国第 21 届气候变化大会栺拉斯哥碳排放规模碳排放强度非化石能源占比森林碳汇新能源装机行业深度研究 - 6 - 敬请参阅最后一页特别声明图表32°C和1.5°C目标对中国碳中和时间的影响来源IPCC 第五次评估报告 AＲ5，国金证券研究所  驱动因素二成本下降带来的能源转型推动中国碳中和加速。燃料的经济性是驱动能源替代的主要驱动力，历史上，原油、天然气成本的下降推动油气替代煤炭；近年来，新能源成本逐年降低、竞争力逐渐上升，不断推动世界能源转型，并促进了新能源产业发展。 2010 年以来，太阳能光伏、聚光太阳能电池储能、陆上风电和海上风电等新能源技术成本分别下降了82、47、71、38和29[15]。2019年，所有新近投产的并网大规模可再生能源发电容量中，56的发电容量成本均低于化石燃料的发电成本。其中，并网大规模太阳能光伏发电成本降至 0.068美元/kW·h；陆上和海上风电的成本分别降至0.053美元/kW·h 和 0.115 美元/kW·h；聚光太阳能热发电（CSP）成本降至 0.182 美元 /kW·h；地热发电成本约为 0.073 美元/kW·h；生物质发电成本约为 0.066 美元/kW·h。新能源发电成本已经全面下降至化石能源发电的成本范围[0.051～0.179美元/kW·h]之内，新能源竞争力逐渐显现。图表4新能源发电成本变化趋势来源邹才能等，世界能源转型内涵、路径及其对碳中和的意义公平分配斱案长期排放目标碳中和 2050 年排放量相对 2010 年下降率 / 碳中和时间 2 ° C 目标 1.5 ° C 目标 2 ° C 目标 1.5 ° C 目标基数方案 7 1 .1 8 8 .5 2075 2060 平等方案 7 9 .5 9 1 .9 2075 2060 能力方案 66.0 87.9 2070 2055 责任方案 38.2 60.0 2075 2060 混合方案 64.6 85.9 2075 2060 行业深度研究 - 7 - 敬请参阅最后一页特别声明  能源消费电气化是能源消费结构的发展趋势。随着储能技术的不断完善、太阳能和风力发电技术的稳步提升，电气化成为不可逆转的全球化趋势。近 50 年来，电力在终端能源消费中的比重上升至 20，新能源发电量占比达 37；随着可再生能源等新能源发电量的份额逐步增加，到 2050 年，全球总发电量将达到 491012kW·h，年均增速为 2，在能源终端消费中的比重将提高到 50～60，新能源发电量占比将达 75～ 80。因此，高比例可在生能源是全球各国能源发展的必由之路。  驱动因素三碳中和与国内国际双循环新发展格局下能源安全自主的理念不谋而合。能源是国家安全的基石、国民经济的命脉，保能源安全是国家治理现代化的重要课题之一。面对不稳定性、不确定性显著增强的国际复杂局势，中央提出“六稳”“六保”，确保能源安全也被提到更加重要、突出的位置。加快形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局，是应对外部不确定性的必须之举。2019 年一次能源生产总量为 35.9 亿吨标准煤，较上年增长 3.6；2019年，一次能源生产总量为39.7亿吨标准煤，较上年增长5.1；能源消费总量为 48.6亿吨标准煤，增长 3.3，能源自给率为81.7。2019年,我国石油进口量50572万吨，增长9.5，石油对外依存度达 70.8；天然气进口量 9660万吨，同比增长 6.9，对外依存度达43。石油天然气生产和消费的空间、地域不均衡是世界能源转型的外部驱动力。美洲地区既是生产中心也是消费中心，油气生产量和消费量基本平衡。中东和独联体国家油气生产量远大于消费量，是主要的油气输出来源，而欧洲和亚太地区是主要的油气输入地。欧洲和亚太地区石油和天然气化石资源匮乏，消费需求量大，严重影响区域能源安全，迫切需要通过能源转型实现能源自给自足，提高自身的能源安全。从保障能源的角度看，参考欧洲国家加大可在生能源供应、提高能源自给率的路径，风光储电力的大规模推广，能够在全世界范围内，提升各国的能源独立性。而对中国而言，发展推广风光储电力，还能实现发电独立装备生产的独立和出口。碳中和也与提高中国能源安全不谋而合。从我国能源禀赋出发，可将新时代的能源观分为两个维度近期则应做好能源国际合作，保证油气采购通道的安全；同时高度重视油气资源的战略储备体系建设，并保持必要规模的现代煤化工项目建设，以提高保能源安全的可靠性、先进性、可持续性；长期将推进本土化、多元化的可再生能源发展，鼓励交通电气化等油气消费替代、促进石油消费尽快达到峰值。图表52010-2019年我国一次能源产量与自给率图表62015-2019年我国石油与天然气依存度来源自然资源部中国矿产资源报告 2019 来源BP能源统计2018，国金证券研究所 0 20 40 60 80 2015 2016 2017 2018 2019 石油依存度天然气依存度行业深度研究 - 8 - 敬请参阅最后一页特别声明中国如何实现碳中和  由于 100零碳能源需要依托氢能的长足发展，我们的研究根据碳排放要求与氢能的高中低发展速度设置了零碳、碳中和和高碳三种情景，三种情景下，中国碳排放均于2029年左右达峰于109亿吨。  零碳情景下，至 2060 年氢能得到长足发展，电力系统实现零碳发展，能源系统在不需要碳捕捉的情况下，加上碳汇可实现碳中和。我们的模型测算表明如电力系统实现零碳，交通实现全面电气化，2060 年碳排放量仅为 3.8 亿吨，扣除 8 亿吨碳汇，中国可为全球碳排放贡献 4.2亿吨碳汇。  碳中和情景下，至 2060 年氢能发展可基本替代煤炭功能，电力系统基本近零排放，能源系统在利用一定碳捕捉后，加上碳汇可实现碳中和。我们的模型测算结果表明 2060年碳排放量约12亿吨，扣除 8亿吨碳汇，中国需碳捕捉量为4.2亿吨。  高碳情景下，至 2060 年氢能有一定发展，电力系统碳排放得到显著下降，能源系统在利用不超过碳汇碳捕捉后，加上碳汇可实现碳中和。 2060年碳排放量约 17.8 亿吨，扣除 8亿吨碳汇，中国需碳捕捉量为 9.8亿吨。图表7不同情景下能源碳排放图表8零碳情景分品种能源消费来源中国统计年鉴，国家统计局，国金证券研究所来源中国统计年鉴，国家统计局，国金证券研究所  为实现“碳中和”目标，中国主要依托四大抓手进行减碳一是通过多种途径在需求端进行碳减排，包括产业结构调整、节能减排等；二是通过可再生能源及氢能的发展，实现供应侧清洁低碳的调整；三是通过碳捕捉、利用与封存技术（CCUS）减少温室气体排放。四是增加碳汇，固定空气中的二氧化碳从而减少空气中的碳浓度，通过发展固碳技术或者生物碳汇。 0 200,000 400,000 600,000 800,000 1,000,000 1,200,000 20 20 20 22 20 24 20 26 20 28 20 30 20 32 20 34 20 36 20 38 20 40 20 42 20 44 20 46 20 48 20 50 20 52 20 54 20 56 20 58 20 60 万吨CO2 高碳情景碳中和情景零碳情景 200,000 100,000 0 100,000 200,000 高碳碳中和零碳万吨CO2 碳排放碳捕集碳汇行业深度研究 - 9 - 敬请参阅最后一页特别声明图表9中国零碳产业发展协同效应来源国金证券研究所  政府应有的放矢地出台支持减排政策。根据我们的研究，根据碳中和情景模型测算，四大减碳抓手的贡献率表明  在实现碳中和的 40 年进程中，源头减量是最重要的减碳抓手，，因产业结构和节能减排等因素造成的源头减量占整个减碳量的 51，而由非化石能源替代化石能源的供应优化占比约 21，碳捕捉占比约 3，碳汇占比约24左右。  随着脱碳深度的加深，源头减量和供应优化的边际效用在递减，因此在碳中和的碳达峰与快速减碳阶段（2021-2045年），我国的减排重点将放在上述两个抓手，重点出台产业发展、节能调整的政策促进减排；深度脱碳阶段，国家应重点支持碳捕捉技术，使其获得迅速发展；森林碳汇作为贯穿整个碳中和进程最为重要的手段之一，是国家为实现碳中和必须大力推进的举措。图表10碳中和背景下重要时间节点的经济结构调整来源中国统计年鉴，国家统计局，国金证券研究所  碳中和源头减量产业升级节能减排消费电气化产品再生供应优化增加非化石氢能碳捕捉碳汇 59 57 44 23 51 25 24 18 7 21 0 0 0 26 3 16 19 38 43 24 0 20 40 60 80 100 2020-2030 2030-2040 2040-2050 2050-2060 2020-2060 源头减量供应优化碳捕捉碳汇行业深度研究 - 10 - 敬请参阅最后一页特别声明抓手一源头减量产业升级节能减排消费电气化再生产品  产业升级降能耗。随着我国劳动力成本和国际能源价格的提升，过去依靠资源能源消耗和出口低端工业制成品的经济发展模式已不可持续。在充分发挥我国超大规模市场的潜在优势，构建以国内大循环为主体，国内国际双循环相互促进的新发展格局下，以消费升级促进产业结构高度化，以自主创新促进价值链高度化，大力推动产业结构转型升级对于加快转变经济发展方式具有重大意义。我们认为产业结构优化升级中的“优化”，其核心是转变经济增长的“类型”，即把高投入、高消耗、高污染、低产出、低质量、低效益转为低投入、低消耗、低污染、高产出、高质量、高效益，把粗放型转为集约型，而不是单纯的转行业。因此，产业升级包括两类一是大力培育新动能，促进产业转型升级，形成以高新技术产业为主导、基础产业和制造业为支撑、服务业全面发展的产业格局。具体路径包括优先发展信息产业，积极发展高新技术产业；坚持用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业，大力振兴装备制造业；加快发展服务业特别是现代服务业。二是深入推进去产能，提升供给体系质量，加速出清产能过剩行业，提高行业集中度，彰显市场供给侧结构性改革外溢正效应。2015 年的上一轮供给侧改革带来低端供给和无效供给的不断清除，市场供求关系明显改善，产能集中度加强，带来煤炭、钢铁等行业全行业脱困，企业经营状况大幅好转、效益回升。碳中和背景下，为降低排放施行的新一轮钢铁等行业的产能产量双控政策，将进一步推动传统高耗能产业的兼并重组，提高行业集中度。高耗能产业的产业提升还将提升整个环节去中间商的过程，提高流通效率与流转速度，进一步提升行业效益。  国产业结构现代化的“三步走”。中国科学院中国现代化研究中心发布的中国现代化报告 2018产业结构现代化研究指出我国经济战略目标分为三个阶段实现第一步，从 2015年到2035年前后，完成向服务经济的转型，建成服务经济强国，产业结构现代化水平进入世界前 40位。第二步，从 2035 年到 2050年前后，完成向知识经济的转型，全面建成知识经济强国和现代化产业体系，产业结构水平进入世界前 30位。第三步，从 2050年到 2078年前后，实现产业结构现代化，产业水平、产业结构和产业质量达到世界先进水平，建成现代化经济强国和知识经济发达国家，产业结构水平进入世界前20位。根据上述产业结构调整，我们认为在碳中和背景下，中国经济的工业占比将由 2019 年的 41.8下降至 36.6，且在细分结构中，高端制造业、先进装备等产业占比进一步上升取代钢铁等高耗能产业；房地产与基础设施建设的放缓与减少带来建筑业占比从 2019 年的 3.9下降至 2060 年的 3.9；批零、住宿和餐饮则从 2019年的 15增加值 2060年的 21.3；其他三产从25.4增加值29.1。行业深度研究 - 11 - 敬请参阅最后一页特别声明图表11美国制造业占比增长中行业集中度不断提升图表12供给侧改革带来高耗能行业集中度不断提升来源Wind，国金证券研究所来源Wind，国金证券研究所图表13碳中和背景下重要时间节点的经济结构调整来源中国统计年鉴，国家统计局，国金证券研究所  节能增效降减排。加速能源系统低碳转型，各个用能行业都需要加大转型力度，其中工业、交通、建筑等三大大部门是未来减排的重中之重。  工业部门的能效提升主要潜力来自于余热余压利用、通用设备的能效提升，以及基于数字化技术的流程和系统优化。流程工业将通过使用人工智能提高工厂的安全性和效率，通过 AI，操作员们在工厂车间里一直在减少手动干预的操作，而利用机器学习和预测数据分析的制造系统不仅能提高20的生产能力，更能将资源消耗降低4％-10。  交通领域促进节能减排的手段包括一是促进汽车制造企业改进技术，降低油耗，提高燃油经济性，引导消费者购买低油耗汽车；二是合理规划交通运输发展模式，加快发展轨道交通等公共交通，提高综合交通运输系统效率；三是提高交通运输电气化率，包括加快发展电气化铁路，加速新能源电动车对公共汽车、私家车的替代；五是提高航空运输与水上运输的效率，通过提高航空载运率、客座率和运输周转能力等手段提高燃油效率，降低油耗，通过加速淘汰老旧船舶、发展大宗散货专业化运输和多式联运等现代运输方式提高利用率。  建筑是我国三大主要高耗能高碳排放行业之一，建材产生的能耗是建筑业能耗最主要组成部分，其中钢铁和水泥的生产能耗占到建筑业建造总能耗的 80以上，仅建材部分能耗已占全社会总能耗的20以上。建材行业的能耗与碳排放减量将很大程度上影响碳达峰、碳中和目标 10 15 20 25 30 20 22 24 26 28 30 1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007 2012 美国制造业前50大公司产值占比（） 0 20 40 60 80 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 20 18 CR4煤炭（） CR4工业金属（） CR4钢铁（） CR4化学原料（） 4.5 36.6 3.9 4.5 21.3 29.1 6.2 41.8 6.7 4.9 15.0 25.4 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 农业工业建筑业交通运输、仓储和邮政业批发、零售业和住宿、餐饮业其他三产 2019 2035 2060 行业深度研究 - 12 - 敬请参阅最后一页特别声明的实现。存量公用建筑能耗水平高，具有很大节能空间，主要集中在建筑围护结构、保温材料和供暖制冷系统的能效提升。图表14中国零碳产业发展协同效应来源零碳中国，绿色投资，国金证券研究所  根据我们测算，前述产业结构升级与节能减排的效用，推动我国能源结构的不断优化，其中，工业能耗占比从 2019 年的 65.6下降至 2060年的 37.4（从美国能源强度下降幅度看，这一能耗下降速度可实现）；交通、仓储和邮政业能耗占比则由 2019 年的 9.7上升至 28.3；经济结构与节能减排的共同作用也促进了我国的能源强度从 2020年的0.73吨标准煤/万元 GDP下降至2040年的 0.41吨标准煤/ 万元和2060年的0.22吨标准煤/万元。图表15中国40年能源强度下降速度与降幅图表16美国能源强度下降速度与降幅来源国金证券研究所来源国金证券研究所外部环境趋势人文消费理念工业行业技术宏观社会经济零碳产业系统 1 零碳产业系统能源供给侧产业升级系统性斱案数字化共享化个性化智能化去中心化城市化去工业化产品再生电炉利用能效提升交通电气化热泵公交系统 2 3工业交通建筑零碳电力绿氢储能基础市场赋能筑能建筑节能提高效率 0.0 0.3 0.6 0.9 20 20 20 22 20 24 20 26 20 28 20 30 20 32 20 34 20 36 20 38 20 40 20 42 20 44 20 46 20 48 20 50 20 52 20 54 20 56 20 58 20 60 吨标准煤/万元 20年下降 70 40年下降 84 0 20 40 60 80 100 19 60 19 63 19 66 19 69 19 72 19 75 19 78 19 81 19 84 19 87 19 90 19 93 19 96 19 99 20 02 20 05 20 08 20 11 20 14 20 17 mmBtu/000USD 20年下降 63 40年下降 88 60年下降94 行业深度研究 - 13 - 敬请参阅最后一页特别声明图表17电力在终端消费中的占比来源中国统计年鉴，国家统计局，国金证券研究所  终端电气化促低碳。电能占终端能源消费的比重代表电力替代煤炭、石油、天然气等其它能源的程度，是衡量一个国家终端能源消费结构和电气化程度的重要指标。电能是清洁、高效、便利的终端能源载体，在大力推进低碳发展，大规模开发可再生能源，积极应对气候变化的全球发展趋势下，提高电能占终端能源消费比例已成为世界各国的普遍选择。至 2060年，中国电力在终端能源消费中的占比将由 2020年的27.7增加到2060年的57 终端能源消费电气化主要集中在建筑、交通和工业三个领域。  建筑电气化的重点是采暖电气化，空气源热泵是采暖电气化的主要手段，南方夏热冬冷地区的采暖需求增量、新建高端小区和别墅市场都存在一定市场潜力，可促进高端化、智能化冷暖两联供空气源热泵产品的研发和市场渗透；北方农村住宅市场的采暖需求存量，也可通过政府补贴形式降低用户端成本，推广空气源热泵采暖技术。  工业电气化的重点是工业过程热的电气化，主要手段包括微博加热、红外加热、电弧加热等新型技术，政府的生产流程改造和高新技术产业发展的政策将大力推动工业电气化的发展。  交通运输作为碳排放的主要领域之一，占到全球化石能源碳排放总量的1/4。由于电动车百公里能耗远为91MJ/100km，远低于燃油车水平 219MJ/100km，通过交通领域电动化转型来减少化石能源碳排放已成各国共识，也是中国降低石油消耗与碳排放的重要路径。电气化的重点是电动乘用车渗透率的增长。国网能源研究院研究表明到 2050 年，铁路电气化率高达 87，公路电气化率达 41。BP 中国区总裁杨士旭表示，到 2060 年，中国卡车和汽车电气化率要达到 80，届时电动车保有量预计达3.5亿辆。整体看，全球电气化水平整体不高、提升平稳，新兴国家提升较快。1980 年以来，全球每 10年提升 2.2个百分点，中国、印度分别提升 5.3和 3.6 个百分点；中东、中南美、北美、欧洲分别提升2.6、2.3、2.1和 1.8个百分点；非洲受限于经济发展滞后、电力普及率低等限制，仅提升 0.7 个百分点。此外，电气化水平受资源禀赋、能源价格、产业结构等多种因素影响。2018 年，美国、英国受天然气资源丰富、用户消费习惯等因素影响，电气化水平分别为 21.6、20.4，明显低于法国、韩国 25左右的水平；受电力价格较高影响，2018年德国电气化水平仅 19.8，中国香港电气化 1.7 37.4 2.4 28.3 8.2 6.6 15.3 2.0 65.6 2.0 9.7 2.9 5.7 12.1 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 农业工业建筑业交通运输、仓储和邮政业批发、零售业和住宿、餐饮业其他三产居民 2019 2035 2060 行业深度研究 - 14 - 敬请参阅最后一页特别声明水平达 40，因其经济结构中金融、贸易占比较高，表明经济结构越轻，电气化水平越高。图表18电力在终端消费中的占比来源中国统计年鉴，国家统计局，国金证券研究所图表19中国或在2050年实现深度电气化图表202050年三大主要部门细分领域的电气化水平来源SGERI，国金证券研究所来源SGERI，国金证券研究所必须指出的是，电气化水平的提高也代表绿色与智能化的不断提升。随着电动汽车、虚拟电厂、储能等交互式能源设施大量接入，配电网从无源网成为有源网，潮流由单向变为双向、多向，电网运行控制更加复杂。安全性成为评价电气化水平的一个重要维度。高电气化率更要求电网安全平稳运营，也对配电网的智能化水平提出更高要求。为确保不发生大面积停电事故与供电高可考虑，未来电网将在进一步加强电网主网架的同时，深化改造城乡配电网，持续提高电力系统信息化、自动化、互动化水平，才能确保电气化水平的提升。此外，未来各类电源低负荷、碎片化的电力组合，需要“源网荷储”分担整个电力系统的安全压力和成本，也进一步要求电力体制深化改革，建立合理有效的成本分摊机制。抓手二供应优化氢能零碳能源 0 10 20 30 40 50 60 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2052 2054 2056 2058 2060 26 34 43 52 25 32 41 54 37 46 54 65 3 5 13 35 0 10 20 30 40 50 60 70 2017 2025E 2035E 2050E 整体非电工业部门建筑部门交运部门行业深度研究 - 15 - 敬请参阅最后一页特别声明  电力系统。碳中和的世界将高度依靠电力供能，电力将成为整个能源系统的支柱，并助力社会实现可持续发展。碳中和要求使得可再生能源（尤其是风能和太阳能发电）的发展速度和规模不断增加。新能源发电具有随机性和波动性，多呈现“反调峰特性”，将给电网带来 15～30反调峰压力。此外，新能源机组大规模替代常规发电使系统总体惯量不断减小，抗扰动能力下降，容易诱发全网频率稳定和电压稳定问题。目前中国以煤电为主的电力系统灵活性调节能力欠缺、电网调度运行方式较为僵化，已成为高比例可再生能源并网消纳的掣肘。为实现 2030 年碳达峰和 2060 年碳中和的国家承诺，对现有的电力系统进行全方位的改进和升级以增强其灵活性。图表21电力系统灵活性来源中国电力系统灵活性的多元提升路径研究电力系统灵活性是指在某一时间尺度下，满足电网运行、经济约束，电力系统快速而有效地调配现有资源，匹配负荷波动和可再生能源出力随机变化的能力。当不确定性因素造成系统电力供应小于需求时，系统可以“向上调节”增加出力，向上灵活性不足是导致电力短缺的重要原因。当不确定性因素造成系统电力供应大于需求时，系统可以“向下调节”减少出力，向下灵活性不足是造成弃风、弃光的重要原因增加灵活性的主要手段包括一是在发电侧实现与电网友好型发展为新能源技术发展趋势。一方面，新能源发电功率预测正向高精度、高分辨率、中长期时间尺度方向发展，将降低新能源出力预测不确定性对电网运行带来的风险；另一方面，虚拟同步机技术能够模拟同步发电机的有功调频以及无功调压等特性，增加系统惯性，提升风电、光伏发电上网的稳定性、安全性，防止脱网。二是在电网侧推动柔性技术、调度控制等技术将进一步提升电网资源配置能力。依靠电力电子和数字化技术的巧妙组合来优化现有电网的效率，实现电力系统功率快速、灵活调节，提高电力系统稳定性，解决送端电压波动、受端频率系数降低和换相失败等问题；大电网调度控制技术将提高系统运行信息的全面型、快速性和准确性，有助于挖掘负荷响应潜力，提高新能源全网统一消纳水平。三是在需求侧推动数字技术在需求侧管理转型升级，加强数字技术与需求侧管理深度融合。一方面可以优化