能源脱碳加速,2023 年有望实现碳达峰。
2023 年第一季度,中国的二氧化碳排放同比增长了 4%,预计全年排放量将创下历史新高。这一增长趋势背后 的原因包括气候变化对中国的水电和风电产能产生了不利影响,如干旱和风力减弱,导致现有风电和水电设施 的年利用小时减少。此外,2022 年新增的燃煤发电机组逐渐投入使用,与疫情后的经济复苏导致社会用电量大 幅增长(中国电力联合会预计,2023 年社会用电量可能增加 6%),这些因素共同推动了 2023 年碳排放创纪 录高峰(CarbonBrief,2023)。
新能源对火电发电量挤出效应加速,2023 年后能源活动的碳排放将持续下降
中国第一季度新增光伏规模增速远超预期,彭博新能源财经(以下简称“BNEF”)显著调高了 2023 中国全年 新增光伏装机预计规模,从 129GW 调高至 154GW。这一规模不仅创造历史新高,且一年增量就将超过美国截 止 2022 年底的历史累计规模。综合各方预测,2030 年中国光伏新增规模将达到惊人的 258GW。 凭借更低的边际发电成本,持续增长的光伏与风电规模将进一步压低火电排放量。2022 年中国新建燃煤电厂将 替代部分老旧机组容量,同时将具有更好的深度调峰经济性,为适应基荷电量下降、辅助服务电量上升的趋势。 以长期运行为目标的火电机组,需要调整运营策略,在更低发电小时数中保持盈利,并负担 CCUS 的额外成本 (BNEF-New Energy Outlook: China,2023)。
考虑到中国能源体系占全部二氧化碳排放的 88% 左右,其中电力行业排放占全国能源体系总排放量约 41%(中 电联 - 电力行业碳达峰碳中和发展路径研究,2022),中国电力行业二氧化碳排放达峰意味着中国碳排放可能 在 2024 年开始下降。此刻,我们正处于拐点之上。
全球能源转型创造增长新动能
为应对疫情后的经济复苏以及能源危机,2023 年全球在能源领域投资将达 2.8 万亿美元的新高,其中 1.7 万亿 美元将用于可再生电力、核电、电网与储能、低碳燃料、能效提升与终端能源消费电气化改造。预计 2023 全 年光伏投资将达到 380 亿美元,首次超过上游石油开发投资,为新兴行业扩张和就业增长创造了重大机遇。中 国已经在风电、光伏、电池储能、氢电解槽、热泵等领域占据技术和规模的主导优势(IEA-ETP,2023),以 太阳能电池、锂电池、电动乘用车为代表的“新三样”成为外贸增长新动能,今年上半年“新三样”产品合计 出口增长 61.6%,拉动出口整体增长 1.8 个百分点。
数字能源新基建培育产业新集群
根据 BNEF 分析,中国在 2025 至 2030 年的零碳转型,将带动年均投资达到 10.7 万亿元人民币,相当于 2022 年 GDP 的 8% 和社会固定资产投资的 20%。其中,电网支出将增长 81%,每年约达 136 亿美元,以提升可再 生电力的远距离输送和提高配电网络的可再生电力容纳能力。实际上,2022 年中国电网工程建设投资已超出 BNEF 的预测,达到 5,012 亿元。 新型电力系统基于能源互联网技术,能源零碳转型正在带动数字新基建、交通网络系统与新型电力系统融合发展, 培育了一批具有核心技术能力的新型产业,加速了新能源、新智能等要素在各个领域的渗透率。数字经济与新 型储能都将受到新型电力系统建设直接拉动。截止 2023 年 6 月,全国已建成运行的新型储能项目累积规模超 过 1,733 万千瓦 /3,580 万千瓦时,其中一半都是在 2023 上半年完成。按照市场价格测算投资规模,直接拉动 投资超 300 亿元。在数字经济领域,2022 年,华为数字能源营收超过了传统华云,验证了新型电力系统建设对 ICT 技术与设施显著的带动作用。
峰值已过,钢铁与水泥进入减量发展期
随着中国城镇化进程趋于完成,中国的水泥消费量已于 2014 年达峰,达到 24.8 亿吨。2021 年中国水泥需求降 至 23.65 亿吨。考虑熟料系数上升因素,预计到 2050 年水泥需求会降至 7.5 亿吨,其中熟料需求降至 5.6 亿吨, 降幅约达三分之二,将导致既有水泥产能逐步退出(RMI- 中国水泥行业碳中和之路,2022)。中国粗钢产量则 预计在 2024 年达到 11 亿吨峰值。在 2050 净零情景下,总产量将降至 4.75-6.21 亿吨,相比 2020 年减半。除 需求因素外,钢铁行业采用氢直接还原、废钢电炉精炼替代长流程炼钢的工艺提升会加速焦炭需求的下降(RMI碳中和背景下的中国钢铁零碳之路,2021)。
先立后破,以多元技术和组团转型规避资产搁浅风险
中国零碳转型并不意味着煤炭、石油与天然气完全退出,而是建构具有韧性的净零碳排放的循环体系,例如与 可再生能源、CO2 利用技术耦合运行通过化石资源清洁利用。从保障能源安全的角度,将遵循先立后破原则, 保持多种技术并行。一方面,传统能源和原料工业设施也将通过绿氢与 CO2 利用体系避免过早退役,另一方面, 也意味着绿氢和碳捕集与封存技术在化石能源和原料工业的重要性与应用潜力将显著提升。
在电力行业,中国不仅拥有全球规模最大、同时也是最年轻、最高效的煤电机组群。截至 2020 年时,85% 的 机组运行年份都未达到预计的 20 年寿命(IEA-CNZ,2021)。在电力行业碳达峰趋势下,最近新增火电机组将 加速老旧机组退役,火电企业需要调整煤电经营策略、发挥煤电能源转型“压舱石”作用,可实现“减量增收”。 化工行业也存在类似的资产重置需求——全球年轻设施产能一半以上都集中在中国,中国合成氨、甲醇和乙烯 生产设施投产后的平均运行时间分别为 13 年,8 年和 7 年,正常剩余运行寿命平均可达 30 年(RMI- 碳中和目 标下的中国化工零碳之路,2022)。除能效和排放特征等决定产能优胜劣汰的传统指标外,企业所拥有的可再 生能源、制氢和碳捕集禀赋和技术能力也将成为关键因素。例如,依托现有园区构建绿氢和 CO2 循环利用项目, 将园区内火电、水泥、钢铁生产过程产生的 CO2 与下游固碳或利用单元衔接,应用加氢制甲醇、MTO 等工艺保 留化石能源利用同时实现净零碳排放的高附加值应用,实现“组团转型”。
依靠技术创新,传统行业重置核心能力
零碳转型的本质是从传统资源驱动转变为创新技术驱动模式。技术研发和初创技术投资正在重塑传统企业核心 能力。
升至近 440 亿美元和 131 亿美元,其中 80% 以上用于新能源汽车、可再生能源、锂电池、氢能与燃料电池领域。 其中,中国两类支出均居引领地位,占全球总量的 1/3 和 2/5。在相关技术领域,包括照明技术、采暖制冷、光伏、 风电和其他可再生能源、电池与电动车相关专利份额占比已经达到 8% 至 32%。在能源技术初创企业获得早期 风险投资规模也创历史新高,达到 67 亿美元,规模继续领先其他行业。其中与 CO2 捕集、能效、核能和可再 生能源初创企业融资规模相比 2019 年翻倍,2018 年以来,中国项目融资额约占其中 1/3。
传统原料产业的研发支出再次上升。2022 年全球范围内水泥公司在研发上花费了 35 亿美元,达到 2015 年的 3 倍。 钢铁行业研发支出达到 180 亿美元,是 2015 年的 2 倍,化工行业支出 540 亿美元,是 2015 年以来首次显著增长。 传统工程和原料工业所积累的核心能力在零碳转型中依然拥有巨大潜力,对于风电、光伏、绿氢以及碳捕集与 封存利用领域具有显著迁移能力。