2022年煤炭行业分析 中国能源替代研究框架和技术路径

2022年煤炭行业分析中国能源替代研究框架和技术路径核心观点：1.能源革命推动社会进步，人类发展中经历了三次能源革命及能源替代。安全性、经济性、清洁性是能源革命（替代）本质需求。能源的安全性确保能源需求能够得到稳定保障；能源的经济性驱动着能源选择的变化；能源清洁性要求促进能源变革。三者的核心在于技术进步。技术进步与资源禀赋特征共同促进能源替代。2.能源替代：能源价格变动与可再生能源不稳定下的优化选择。（1）能源经济性替代：当国际市场油气价格上涨时，煤炭体现出成本优势，成为短期替代油气能源的最优选择。煤与油之间主要通过电动车代替燃油车、煤制油以及煤化工替代石油化工实现替代；煤与气之间主要通过煤电替代气电、燃煤供暖替代燃气供暖和煤制气实现替代。（2）能源稳定性替代：可再生能源的发展还受制于技术、经济性和安全可靠性影响，而煤炭与可再生能源之间可通过电力替代来应对可再生能源的不稳定性，提供电力供应保障。（3）我国丰富的煤炭资源储备、煤与油气相似的终端消费场景、较高的可再生能源占比为实现煤炭能源替代提供了基础。能源革命推动全球社会经济发展安全、经济、清洁是能源替代本质需求，其核心在于技术进步安全性：长期稳定供应与技术可靠性保障。从宏观供应层面，过度依赖进口会导致国家能源安全稳定供应存在不确定性，需从国家能源安全角度寻求替代能源；从微观技术层面，要考虑新的能源技术的安全可靠性，确保能够持续稳定供应能源，才能实现替代。技术水平与资源禀赋推动各国能源替代中东石油勘探推动全球石油消费增加。1908年，中东地区第一次开采出石油。而随着石油勘探技术进步，中东其他地区陆续发现一些易开采的大油田。中东地区不仅大油田多，而且油井产量高、质量好，地质条件简单，开采成本低，使得石油开始具备经济优势，逐步替代煤炭成为核心的能源。美国页岩气开采技术使得天然气成本下降。美国从上世纪70年代开始布局页岩油气技术攻关，并成功发展了旋转导向钻井、水平井分段压裂等系统化页岩油气开发技术。随着技术水平不断成熟，开采成本大幅下降，页岩气商业化具备可行性。2008年石油价格飙升，刺激了美国第一次页岩气开发热潮。由于天然气成本下降，其在美国能源结构中占比逐步增加，并在2020年超过石油。同时，美国页岩气的发展也极大改变了国际LNG的市场格局。国际市场变动及极端气候下的能源短期“逆替代”欧洲能源危机使得全球能源价格快速上涨。北溪1号泄露，欧盟面临天然气短缺：北溪1号是俄罗斯对欧洲的主要输气管道。2021全年，欧盟从俄罗斯进口天然气1550亿立方米，其中1400亿立方米为管道气，由北溪输送的约为550亿立方米，占比接近40%。今年6月以来，俄罗斯减少了“北溪1号”供气，将日输气量降至约40%，每日运输不超过6700万立方米，而在7月又进一步降至20%，即3300万立方米/日，并在9月2日正式宣布停止供应。美国自由港对欧洲断供，欧洲需从其他途径补充库存：美国自由港推迟恢复供应时间，从原先计划90天后逐步恢复供应推迟至2022年11月中上旬逐步恢复，并在2023年3月恢复至满负荷运营。美国自由港“爆炸”后持续对欧洲断供，欧洲需从其他途径补充库存。中国能源替代研究框架和技术路径能源替代动因|国际价格波动下的中国进口短缺油气对外依存度高，国际价格波动影响进口量。煤炭：2021年，我国进口煤炭约3.23亿吨，对外依存度为7.3%。其中，主要的煤炭进口国为澳大利亚、印度尼西亚、俄罗斯和蒙古国等，占进口总量的94%。石油：2021年，我国进口原油约5.13亿吨，对外依存度高达72%。其中17.1%来自沙特阿拉伯，15.5%来自俄罗斯，10.5%来自伊拉克。天然气：2021年，我国进口天然气1680亿立方米，对外依存度达45%。澳大利亚、土库曼斯坦、俄罗斯、美国、卡塔尔及马来西亚六个国家的进口量合计1290亿立方米，占比77%。其中，澳大利亚是中国最大的LNG进口来源国，进口占比39.4%；美国超越卡塔尔成为中国第二大LNG进口国，占比11.4%。能源替代动因|技术限制及气候影响下的可再生能源不稳定性可再生能源存在波动性。可再生能源以发电为主要应用场景。一方面，可再生能源电力相比于煤电具有更为明显的季节性波动。例如，水电通常在夏季达到最高负荷，而在冬季有所下降；风电机组则相反，在夏季的出力最低，而在秋冬季逐渐提升。另一方面，由于近年极端天气频发，不同年份同比出现显著差异。例如，今年八月长江来水较少，水电机组平均发电小时数为353h，同比下降17.3%，相比2020年下降19%；同时，8月风电机组平均发电小时数为156h，同比上升20.9%。可再生能源的发展还受制于技术、经济性和安全可靠性影响，较大的不确定性使得短期需要煤炭提供稳定的电力供应。能源替代基础|丰富煤炭储备及可观的可再生能源消费占比我国呈现“富煤、贫油、少气”的能源禀赋特征。据《中国矿产资源报告2022》统计，截止2021年底，我国煤炭资源储量为2078.85亿吨，石油储量为36.89亿吨，天然气为63392.67亿立方米，煤层气为5440.62亿立方米，页岩气为3659.68亿立方米。丰富的煤炭资源储备为煤炭能源替代提供充足保障。煤炭仍在我国一次能源供应中占据主导地位。2021年我国一次能源生产总量为43.3亿吨标准煤，比上年增长6.2%。能源生产结构中煤炭占67.0%，石油占6.6%，天然气占6.1%，水电、核电、风电、光电等非化石能源占20.3%。尽管煤炭供应占比有所降低，但在短期仍将成为我国能源供应最主要的来源。我国今年及明年能源替代情况分析供需影响|我国2022年能源供需分析关键假设：2022年能源供需影响分析的关键参数。电动车：据中汽协预测，2022年全年新能源汽车销量有望达到550-600万辆。燃气机组发电小时数：由于2021年燃气发电小时数是过去6年的最低值，因此在2022年假设发电小时数小幅降低至2400小时。燃气供暖面积：由于天然气价格上升，假设2022年燃气供暖面积在2021年规划的40亿平方米基础上减少2亿平方米。煤制油气负荷：在2020年各项煤化工技术负荷基础上，2021年煤化工用煤增长3.6%，负荷平均上升约4个百分点。假设2022年将煤制油、煤制气、煤制烯烃、煤制乙二醇负荷率分别提升至100%、80%、97%和65%。可再生能源发电小时数：根据2021年的各类可再生能源机组发电小时数以及2022年1-8月发电小时数的同比变化率，预测出2022年全年各类可再生能源机组的发电小时数。供需影响|2022年四季度能源供需分析2022年四季度煤炭需求同比增加约7317.4万吨。供给侧：石油和天然气将出现452万吨和20.7亿立方米供应缺口。需求侧：煤炭可实现401.6万吨石油和30.1亿立方米天然气的替换。加上对煤炭进口短缺的弥补，共需要额外煤炭供给约5178.7万吨。能耗需求增量：假设2022年四季度能源消费总量相比于2021年增加2%，根据2021年煤炭消费占比，计算额外需求2054.0万吨煤炭消费。最终，预计2022年四季度新增煤炭需求约7232.8万吨。供需影响|2023年的能源供需分析2023年煤炭需求替代变化范围。需求范围：能源替代所需煤炭量波动在-4964.6万吨到6331.2万吨。根据未来油气价格变动及可再生能源电力变化情况，设计低煤炭和高煤炭两种需求情景。经济性替代方面，新能源汽车增量影响较为显著