碳中和約束下的產(chǎn)業(yè)投資機會分析：碳中和約束下的龍頭企業(yè)選擇

碳中和約束下的產(chǎn)業(yè)投資機會分析：碳中和約束下的龍頭企業(yè)選擇1.

國內(nèi)碳排放歷史：化石能源占比高1.1.

八大行業(yè)占比

90%根據(jù)中國碳核算數(shù)據(jù)庫，八大行業(yè)中，2017

年二氧化碳排放量為

93.39

億噸，碳排放占比分別為發(fā)電及供熱（44%）、鋼鐵（18%）、建材（13%）、

交運（含航空，8%）、化工（3%）、石化（2%）、有色（1%）、造紙（0.3%）。從終端消費角度來看，發(fā)電及供熱約占

40%，建材約占

13%，鋼鐵約占

18%，交運（含航空）約占

8%，其他約占

20%。從直接排放源角度來看，能源活動約占

90%，其中，煤炭約占

80%，石

油約占

15%，天然氣約占

5%；加工過程約占

10%，其中，水泥約占

75%，

其他約占

25%。1.2.

化石能源的下游依然集中于鋼鐵水泥化工2018

年，我國煤炭消費

39

億噸，約

70

億噸碳排放量。電力全年耗煤

21

億噸左右，鋼鐵行業(yè)耗煤

6.2

億噸，建材行業(yè)耗煤

5

億噸，化工行業(yè)耗

煤

2.8

億噸。2018

年，石油消費量約為

6.1

億噸，約

13

億噸碳排放量。其中成品油消費量約

3.3

億噸，汽油消費量

1.31

億噸，乘用車

100%替換鋰電帶來

3.8

億噸碳減排。石油化工消費

2.8

億噸石油，換算碳排放量約

3

億噸。

2018

年，天然氣消費量達(dá)到

2808

億立方米，約

3.6

億噸碳排放量。2.

減排路徑推演和龍頭戰(zhàn)略選擇2.1.

電力：用電量和

GDP強相關(guān)，仍為正增長電力碳排不但占比高，和鋼鐵、水泥、電解鋁等重工業(yè)最大的不同在于，

在

2030

年碳達(dá)峰之前，仍有年化個位數(shù)的增長。我們后面以

2021-2025

年復(fù)合增速

5%，2026-2030

年復(fù)合增速

3%作為用電量的測算。美國和日本的

GDP和用電量呈同向變化，有強相關(guān)性。我們將美國和

日本的

GDP和用電量按時間維度劃分，每十年為一組，其復(fù)合增速之間

呈強相關(guān)性，其中，美國的

GDP和用電量的變化趨勢基本相同。燃煤發(fā)電的度電碳排放量是燃?xì)獍l(fā)電的兩倍。根據(jù)我們測算，燃煤發(fā)電

的度電碳排放大約在

0.91

kgCO2/kwh，燃?xì)獍l(fā)電的度電碳排放大約在

0.46

kgCO2/kwh。按照

IEA公布的《2050

年凈零排放：全球能源行業(yè)路線圖》的指引，要

求到

2030

年，全球太陽能光伏發(fā)電新增裝機達(dá)到

630GW，風(fēng)力發(fā)電的

年新增裝機達(dá)到

390GW，這是

2020

年創(chuàng)紀(jì)錄新增裝機數(shù)據(jù)的

4

倍。我

們按照中國光伏/風(fēng)電裝機全球占比

40%簡單測算（252GW、156GW）假設(shè)

1：我們以

2021-2025

年復(fù)合增速

5%，2026-2030

年復(fù)合增速

3%作

為用電量的測算，2025

年同比

2020

年累計新增發(fā)電量

2

萬億度電都需

要由清潔能源來提供，約占全社會總發(fā)電量的

20%以上。假設(shè)

2：我們按照

2030

年光伏新增裝機

252GW倒算，2021-2030

光伏

新增裝機的復(fù)合增速在

17.56%，累計裝機復(fù)合增速

20.42%。（如果以更

合理的制造業(yè)生產(chǎn)邏輯擬合，2021-2025年假設(shè)新增裝機復(fù)合增速25%，

2026-2030

年新增裝機復(fù)合增速依然有

10%）；假設(shè)

3：我們按照

2030

年風(fēng)電新增裝機

156GW倒算，2021-2030

年風(fēng)

電新增裝機的復(fù)合增速在

8.04%，累計裝機復(fù)合增速

17.54%；我們測算，2025

年光伏風(fēng)電發(fā)電量占比超過

25%，2030

年光伏風(fēng)電發(fā)

電量占比近

50%，間歇性的電力供應(yīng)占比達(dá)到

25-30%，已經(jīng)對電網(wǎng)的運

行造成了巨大的沖擊，是否能實現(xiàn)的核心并不在于電站資產(chǎn)的運營和經(jīng)

濟性，而在于電網(wǎng)的消納和用電、發(fā)電、電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的儲能配套。即

便按照新增裝機謹(jǐn)慎的配置

20%的儲能，2025

年可以達(dá)到

50GW的量

級。與之相匹配的發(fā)電端、電網(wǎng)端、用電端的資本開支遠(yuǎn)超想象。我們按照2030年全球新能源汽車5500萬量（對應(yīng)動力電池需求2500GW，

不含換電）倒算，2021-2030

年復(fù)合增速

33.76%。（如果以更合理的制造

業(yè)生產(chǎn)邏輯擬合，2021-2025

年假設(shè)復(fù)合增速

50%，2026-2030

年復(fù)合增

速依然有

20%）；與之相匹配的電池的循環(huán)回收、梯次利用于儲能的體量

也可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過

50GW的量級。2.2.

水泥：工業(yè)過程排放占比

60%，減排難度最高水泥雖然是碳排放大戶，但是從具體碳排放看，生產(chǎn)過程中碳排放占總

量的

60%左右，剩下

40%為燃煤消耗。水泥的生產(chǎn)過程為用天然的石灰石及粘土（碳酸鈣、二氧化硅）煅燒成

熟料（氧化鈣），熟料加適量石膏共同磨細(xì)后，即成硅酸鹽水泥（主要由

CaO.SiO2

.Al2O3

和

Fe2O3）。而其中的煅燒過程，石灰石變成氧化鈣的

同時，其中碳與氧氣結(jié)合生成二氧化碳；生產(chǎn)

1

噸普通硅酸鹽水泥熟料

需要使用到

1.47

噸生石灰原材料，假設(shè)其中硅酸鹽礦物占比

68%計算

（國家標(biāo)準(zhǔn)要求

66%以上），即生成

0.534

噸

CO2。由于目前石灰石作為

低價、易采原料的不可替代性，生產(chǎn)過程中尋求替代品壓縮碳排放非常

困難。另外一方面水泥碳排放來自于生產(chǎn)過程中的煤炭消耗，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一般生

產(chǎn)

1

噸水泥需要消耗

108kg的標(biāo)煤，大約排放：108*7000*4.10*26.10*44/12*0.98/1000000=0.291

噸的二氧化碳。2.2.1.

碳中和約束下水泥龍頭的未來2018

年，水泥熟料產(chǎn)能前三大企業(yè)，中國建材、海螺水泥、金隅冀東分

別占全國水泥熟料總產(chǎn)能的

19.75%、11.07%、5.26%，合計

36%。我們

假設(shè)以日本水泥產(chǎn)業(yè)史的發(fā)展作為

2035

年終局來測算，CR3

達(dá)到

70-80%

的競爭格局，總量需求下滑一半，海螺、中國建材、金隅冀東幾大龍頭

的產(chǎn)銷量剛好維持不變。隨著免費配額發(fā)放量的大幅縮水，企業(yè)碳排成

本不斷提升，以海螺和行業(yè)平均成本差距

30-50

元/噸作為公司長期盈利

能力來實現(xiàn)行業(yè)的產(chǎn)能出清，仍有

4

億左右的碳排放量需要

CCUS來解

決。同時，海螺也深耕水泥窯協(xié)同處置垃圾焚燒技術(shù)，成為水泥龍頭加

速減排的另一途徑。日本水泥產(chǎn)銷量在

96

年達(dá)到峰值

9449.2

萬噸，此后逐年下降，10

年產(chǎn)

量僅為峰值的

54.5%。但龍頭間收購+去產(chǎn)能提升行業(yè)集中度，到

1998

年日本已經(jīng)形成了

CR3

超過

80%的競爭格局。此外，日本于

1998

年開

始了第三輪去產(chǎn)能以保證水泥產(chǎn)能利用率：第三輪去產(chǎn)能主要由大企業(yè)

帶頭開始，水泥窯容量從

9700

萬噸降到

5500

萬噸，同時，幾家大企業(yè)

在主動減少自己的國內(nèi)產(chǎn)能，CR3

在過去二十年內(nèi)市場份額共計下降了

3.21%。水泥廠從

69

個關(guān)停到

19

個，產(chǎn)能水平更是降到了

6200

萬噸，

成功的將水泥產(chǎn)能利用率保持在

85%左右。整體來看，產(chǎn)能下滑程度基

本與需求相匹配，這使得產(chǎn)能利用率得到了很好的控制。2.3.

鋼鐵：電爐替代高爐的核心在于廢鋼回收我國鋼鐵行業(yè)以高爐煉鐵-轉(zhuǎn)爐煉鋼的長流程為主，占整體粗鋼產(chǎn)量的90%

左右。從生產(chǎn)過程看，高爐煉鐵過程是在高爐高溫環(huán)境中，以焦炭（主

要化學(xué)成分為

C）為還原劑將鐵礦石（以

Fe2O3、Fe2O3·H2O為主）

還原為鐵元素并釋放二氧化碳的過程。電弧爐煉鋼以廢鋼為主要原料，因此除去所耗電力以及電爐中所需要的

石墨電極，短流程并不會額外排放大量

CO2。2.3.1.

碳中和約束下的鋼鐵龍頭的未來日本：不同于水泥行業(yè)

1998-2010

年，產(chǎn)銷量下滑一半，2015

年日本粗

鋼產(chǎn)量依然維持高位，且電爐占比不高，30%左右。美國：1973-2015，產(chǎn)銷量大幅下滑

30-40%，歐美電爐比例較高，超過

80%。中國：以

10

年的設(shè)備折舊周期和

20

年的房屋折舊周期來看，累計廢鋼

量的拐點是不是在

2030

年以前到來？那么電爐替代的核心在于“回收體系”的建立，以及下游家電、汽車、工業(yè)企業(yè)龍頭的示范效應(yīng)。我們按照鋼鐵長流程

5000

元/噸的投資強度測算，而更換電爐單設(shè)備投

資僅為

100

元/噸，按照長達(dá)

20-30

年的設(shè)備替換周期，以及行業(yè)自然的

衰減（假設(shè)

2060

年同比

2020

年產(chǎn)能下滑

30%），平均每年的投資額度

僅為

17.5

億元，電爐對于高爐的替代并不會給龍頭企業(yè)帶來過重負(fù)擔(dān)。2.4.

電解鋁：電氣化程度高、減排路徑清晰電力為電解鋁二氧化碳主要排放項：據(jù)

IAI數(shù)據(jù)目前全球平均每生產(chǎn)一

噸原鋁，大約會排放

16

噸二氧化碳。其中鋁土礦端約

0.05

噸，占比

0.3%，

主要系用電及熱能釋放；氧化鋁端約

3.1

噸，占比

19.6%，主要系熱能釋

放過程排放；而電解環(huán)節(jié)排放最多為

12.4

噸（含電力+陽極），占比

79.4%，

且以電力排碳為主，約

9.5

噸占比約

61.0%。若考慮全流程，則電力環(huán)節(jié)

排放占比超

50%達(dá)到

63%左右（考慮鋁土礦、氧化鋁、電解鋁及其他生

產(chǎn)環(huán)節(jié)的總用電）?；痣娬急容^高，中國電解鋁電力環(huán)節(jié)排放量遠(yuǎn)高于世界平均：國內(nèi)鋁行

業(yè)電力能源結(jié)構(gòu)嚴(yán)重依賴火電（占比

85%左右）；而歐美鋁廠的水電占比高達(dá)

80%以上，其噸鋁冶煉的電力碳排放量僅在

2-3

噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于中國

的

11.2

噸。電解鋁的減排路徑非常清晰，以清潔能源替代火電即可，減

排難度較低。2.5.

化工：碳排總量有限，但強度突出化工、石化合計碳排放占比

4%，約

4-5

億噸，和水泥、鋼鐵相比總排放

量并不高。但化工由于產(chǎn)品線和工藝路線繁多，碳排放強度較高，且工

業(yè)過程占比較高，電氣化轉(zhuǎn)換困難。尤其是煤化工碳排強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石

油化工、天然氣化工。2.5.1.

合成氨和甲醇合計約占總化工排放的

50%煤制甲醇以某年產(chǎn)能

22.4

萬噸的化工廠為例，其燃料煤炭消耗為

19.44

萬噸，單噸電力消耗

0.21MWh，我們測算，燃燒過程的二氧化碳單噸排

放為

1.78

噸。合成氨碳排放主要來源于過程、燃燒和用電層面。過程排放二氧化碳量

為

3.88

噸二氧化碳/噸；燃燒排放為

1.59

噸二氧化碳/噸；用電過程排放

為

0.26

噸二氧化碳/噸，合計

5.73

噸二氧化碳/噸合成氨。以乙烯的三種工藝測算為例，天然氣是碳排強度最低的路線，但與此同

時，天然氣（甲烷）以及其共生的乙烷、丙烷又是國內(nèi)最為稀缺的資源。

碳中和約束下的困局在于，如何實現(xiàn)“產(chǎn)業(yè)鏈能源供應(yīng)安全”、“糧食安

全”（煤制尿素）和“碳減排”之間的矛盾和再平衡。而煤化工龍頭長期

積累的成本優(yōu)勢和工藝端的核心競爭力如何更快地釋放？2.5.2.

碳中和約束下的龍頭萬華化學(xué)性能優(yōu)越的

MDI產(chǎn)品：一直受成本制約的聚合

MDI應(yīng)用于建筑保溫領(lǐng)

域或有突破，很可能帶來

mdi新一輪的成長。石化產(chǎn)品路線的拓展選擇碳排最小的路線?；さ倪^程排放控制，解決

氫氣的來源問題是核心。和其他制氫方式相比，輕烴裂解裝置產(chǎn)生的氫

氣屬于藍(lán)氫，幾乎不產(chǎn)生碳排放。2015

年之后，萬華的大石化項目陸續(xù)

投產(chǎn)，PDH、大乙烯項目一期二期（分別投資

168

億、200

億）。規(guī)劃可降解塑料

PBAT全產(chǎn)業(yè)鏈。四川眉州基地的

10

萬噸

BDO產(chǎn)能及

配套的天然氣制乙炔和甲醛產(chǎn)業(yè)鏈，為四川基地的

6

萬噸

PBAT項目做

原料配套。2.5.3.

提升精細(xì)化工率是減少碳排放強度的最佳方式未來，全世界化學(xué)原料超過

50%在中國生產(chǎn)，從最初的基礎(chǔ)產(chǎn)品慢慢過

渡到功能性產(chǎn)品，從化學(xué)的角度就是精細(xì)化工，這才是化工產(chǎn)業(yè)升級以

及降低碳排的最佳方式。目前國內(nèi)的精細(xì)化工率大概在

30-40%，而海外

大概在

70%左右。精細(xì)化工的產(chǎn)業(yè)難點在于如何在

10

萬個產(chǎn)品中不斷

地選出更適合企業(yè)發(fā)展的品類，龍頭新和成已經(jīng)走出了一條在精細(xì)化工

領(lǐng)域不斷復(fù)制的路徑。3.

碳中和約束下十年的產(chǎn)業(yè)投資機會（2020-2030

年）3.1.

儲能：解決電網(wǎng)消納問題的必然選擇歷史上儲能的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的制定，路徑依賴于成本下降的經(jīng)濟性。但在光

伏風(fēng)電發(fā)電量占比達(dá)到

25-30%的零界上（2025），儲能成為解決電網(wǎng)消

納問題的必然選擇，經(jīng)濟性的考慮退居其次。電力是即發(fā)即用、無法直接儲存的能源形態(tài)。從整個電力系統(tǒng)的角度看，

儲能的應(yīng)用場景可分為發(fā)電側(cè)儲能、輸配電側(cè)儲能和用電側(cè)儲能三大場

景。其中，發(fā)電側(cè)對儲能的需求場景類型較多，包括電力調(diào)峰、輔助動

態(tài)運行、系統(tǒng)調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)等；輸配電側(cè)儲能主要用于緩解電

網(wǎng)阻塞、延緩輸配電設(shè)備擴容升級等；用電側(cè)儲能主要用于電力自發(fā)自

用、峰谷價差套利、容量電費管理和提升供電可靠性等。電池組成本是電化學(xué)儲能系統(tǒng)的主要初始成本。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，一

套完整的電化學(xué)儲能系統(tǒng)中，電池組成本占比最高達(dá)

67%，其次為儲能

逆變器

10%，電池管理系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)分別占比

9%和

2%。作為成本占比最高的電池環(huán)節(jié)，成本曲線的陡峭下滑的拐點可能在于新

能源車的快速普及（2021-2025

復(fù)合增速

50%），帶來動力電池的梯次利

用于儲能，由此衍生出來的動力電池回收、檢測等產(chǎn)業(yè)鏈機會，同時，

鐵鋰電池路線的成本在設(shè)備和原料創(chuàng)新端仍有大幅下降的空間。另外，儲能系統(tǒng)里，BMS、EMS、逆變器都有著巨大的創(chuàng)新機會。3.2.

工業(yè)電氣化：碳中和的必經(jīng)之路工業(yè)電氣化過程（包括鋼鐵改電爐、靈活電網(wǎng)系統(tǒng)重建、水泥有色化工

節(jié)能減排設(shè)備再投入）催生設(shè)備端的機會，需要依靠電力設(shè)備和機械設(shè)

備龍頭的研發(fā)創(chuàng)新能力。3.3.

未來工業(yè)過程減排依靠

CCUS工業(yè)過程的未來碳減排路徑主要是通過

CCUS的方式實現(xiàn)。根據(jù)

IEA發(fā)

布的《2050

年凈零排放：全球能源行業(yè)路線圖》，化工、鋼鐵、水泥的減

排方式主要是通過

CCUS來實現(xiàn)，其次為氫能。根據(jù)預(yù)測，截止

2020

年，

全球工業(yè)的碳排放量存在

20

億噸。我們保守估計國內(nèi)情況，實現(xiàn)碳中和，水泥仍有

4

億噸碳排、石化化工

2-3

億噸碳排、天然氣

3.6

億噸，

合計

10

億噸碳排要靠

CCUS。2019年中國共有18個捕集項目在運行，二氧化碳捕集量約170萬噸/年；

12

個地質(zhì)利用項目運行中，地質(zhì)利用量約

100

萬噸/年；化工利用量約

25

萬噸/年、生物利用量約

6

萬/年噸。在

CCUS捕集、輸送、利用與封存環(huán)節(jié)中，捕集是能耗和成本最高的環(huán)

節(jié)。二氧化碳排放源可以劃分為兩類：一類是高濃度源（如煤化工、煉

化廠、天然氣凈化廠等），另一類是低濃度源（如燃煤電廠、鋼鐵廠、水

泥廠等）。高濃度源的捕集成本大大低于低濃度源。捕集環(huán)節(jié)：典型項目（低濃度燃煤電廠）的成本約在

300-500

元/噸；運

輸環(huán)節(jié)：罐車運輸成本約為

0.9-1.4

元/噸/公里，管道運輸成本約為

0.9-

1.4

元/噸/公里；利用封存環(huán)節(jié)：驅(qū)油封存技術(shù)成本約在

120-800

元/噸，

同時可以提高石油采收率。咸水層封存的成本約為

249

元/噸。4.

討論與借鑒4.1.

產(chǎn)業(yè)發(fā)展和企業(yè)的戰(zhàn)略選擇依賴于“政策機制的設(shè)計”將不同行業(yè)納入同一碳交易市場是否合理？以水泥為例，60%的排放來

源于過程排放，而未來解決大部分過程排放的方式大概率只有最高成本

的

CCUS；而同為碳排大戶的火電，可以靠簡單的新能源（光伏、風(fēng)電）

裝機來替代，經(jīng)濟性已經(jīng)體現(xiàn)。從制度設(shè)計上，碳稅

VS碳交易如何選擇？由于增加了碳排放的成本，

因此無論是碳稅還是碳交易，都是有助于降低碳排放的。相對于碳稅，

碳交易的減排效果更確定；相比于碳市場，碳稅機制的交易成本較小。參考光伏鋰電的歷史，是否需要補貼儲能、CCUS，亦或者工業(yè)龍頭的

電氣化改造？2000

年，無錫尚德成立，2005

年于紐約交易所上市。誰也沒有想到

20

年的光伏歷史是這樣走過（轉(zhuǎn)換效率的持續(xù)提升和產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的持

續(xù)成本下降，是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的推動力），不要低估時間的力

量和持續(xù)的創(chuàng)新。光伏是典型的重資產(chǎn)行業(yè)，加之技術(shù)迭代速度快，資本的協(xié)同和穩(wěn)定的

政策預(yù)期對于龍頭企業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來講至關(guān)重要。優(yōu)秀的隆基也是在

2019

年才實現(xiàn)了正向的現(xiàn)金流。隆基

2012

年在登陸

A股之后，通過增發(fā)、可轉(zhuǎn)債、配股、公司債、短融等多種融資方式，8

年累計融資

147

億

元，是所有光伏行業(yè)上市公司中股權(quán)融資最多的公司，也是相對友好的

融資環(huán)境給了龍頭企業(yè)更為廣闊的發(fā)展空間。4.2.

技術(shù)路線之爭：選擇優(yōu)秀的性能而非當(dāng)下的經(jīng)濟性光伏鋰電的歷史值得所有涉及碳中和約束的行業(yè)學(xué)習(xí)。2012

年，隆基堅

定不移地選擇成本更高地單晶路線，需要對抗的是整條產(chǎn)業(yè)鏈的阻撓。在單晶多晶技術(shù)路線之爭時，看準(zhǔn)行業(yè)的方向可能并不困難，但能夠持

續(xù)堅持戰(zhàn)略選擇，且在遇到下游組件廠商阻力之時，以極高的戰(zhàn)略執(zhí)行

力將產(chǎn)業(yè)鏈拓展至下游單晶組件（2014），引領(lǐng)

PERC技術(shù)成為主流，打

敗了歷史上的“亞洲硅王”保利協(xié)鑫，完成了產(chǎn)業(yè)鏈一體化。動力電池領(lǐng)域，寧德選擇高能量密度和高功率密度的三元而非更穩(wěn)定地

鐵鋰，以及恩捷選擇更高能量密度但資本開支強度更大的濕法。龍頭的

技術(shù)路線之爭往往不拘泥于當(dāng)下的性價比和技術(shù)突破的困難，更在于長

周期的產(chǎn)品性能的領(lǐng)先。4.3.

三代半導(dǎo)：資本選擇更優(yōu)秀的性能，不確定的只是時間第三代半導(dǎo)體在高功率領(lǐng)域的應(yīng)用成為

2020

年一級市場最為熱門的投

資方向。表面催化劑在于特斯拉使用碳化硅替代

IGBT