能源行业发展分析报告二

3/26能源行业发展分析报告二2022年6月

1.能源革命，从旧能源到新能源1.1.破局者——美国页岩油革命在过去的件导致的1973年第一次石油危机及1979年第二次石油危机，70-80年代原油价格的上涨促进了能源消费组合中煤炭和天然气占比的提升，也推动了对页岩油和光伏世纪初，受到强劲的新兴市场需求2008年7130美元2014100美元2000年代中期第三次油价冲击带来了水平钻井和水力压裂技术的发展和应用，并在2010年代开始对美国和全球的原油市场供给产生巨大的影响。图：高油价和能源消费结构转变数据来源：，市场研究部早在上世纪70年代石油危机背景下，美国广泛推动页岩油相关技术的发展，到90年代中期，Mitchell公司蹭开展过一些商业化的开采活动，但直到本世纪第二个十年开始之前，页岩油的产量都非常有限，页岩油的生产一直属于试验性质。能源革命的开启是从美国压裂技术开始，改变了以中东为核心的供应链体系。原油是全球定价的商品，相比于页岩气，原油更容易在全球市场上流通运输，美国页岩油技术的发展对全球原油市场的供需格局发生了迅速而深刻的转变。由于油价的全球定价属性，在早期页岩油主要表现为一定程度上的价格接受者，但随着成本的下降和产量的增加，页岩油对全球原油市场的定价具有一定的影响力，原油生产的供给格局也发生了转变，石油产量的增加导致美国石油产品净进口快速下降。4/26在页岩油革命之前致非欧佩克供应增长缓慢以及欧佩克产油国闲置产能耗尽，原油市场供需平衡脆弱。全球原油供给曲线弹性较低，面对新兴市场需求的增长，原油市场价格大幅上涨，对需求产生了一定程度上的抑制，市场对于供应中断非常脆弱。从远期曲线看，大多数时间内表现为升水，市场预期中期和远期原油市场供需将继续关系紧张，呈现中期和远期原油价格带动现货价格上涨的结构。图：2003-2008年欧佩克较低的闲置产能限制了应对需求和价格上涨的能力数据来源：，市场研究部图：原油远期曲线数据来源：，市场研究部5/262006年-2008年全球经济快速增长，以石油为代表的大宗商品价格上涨，投资者增页岩油生产初具规模，但总产量占比仍非常有限。2008降低了大宗商品的需求使得原油价格断崖式下跌，另一方面作为资本密集型的行业，金融危机也影响了页岩油企业的现金流。尽管页岩油生产商得到了美国政府一定的资金支持，但是由于国际油价下跌挤压了页岩油厂商的利润空间，产量出现萎缩。20102010年的约109万桶天增长至近万桶天，年均复合增速高达25%以上，页岩油占美国原油总产量的比例也从2010年的不足20%增长至60%以上。页岩油增产推动美国先后超越俄罗斯、沙特成为全球第一大产油国，改变了全球原油供需格局。2019年月美国原油产量已增长至1280万桶天，尽管新冠疫情期间产量下降但仍有望重回增长。图：页岩油产量占比不断提升数据来源：，市场研究部1.1.1.页岩油的出现改变了全球原油的市场格局和定价模式我们暂时不考虑地缘政治、危机冲突的影响，仅先从微观经济学模型来考虑全球原油市场的结构。理论上在完全竞争的市场中，原油市场的均衡价格应与边际供给成本相当，但石油市场并非完全竞争：欧佩克可以通过调节闲置产能增加或减少产量原油产量。全球石油市场上的大多数生产商都是价格接受者——相对于全球供应，6/26它们的石油产量很小，而且它们的产品差别很小。国际原油市场既非完全竞争市场也非垄断市场，在页岩油革命之前，更接近于由主导企业（dominantfirm）和竞争性边缘企业（competitivefringe）构成的市场结构，但随着页岩油产量的逐渐提高，主导企业（沙特阿拉伯或欧佩克）的定价权逐渐减弱，页岩油生产商的边际成本变化（取决于页岩油的技术进步）对原油市场均衡价格的重要性上升。在页岩油还不具备大规模生产条件影响定价时，且假设占主导地位的公司放弃最大化当下的利润，而是选择最大化中长期的利润，如果主导企业有足够的闲置产能，那么主导企业的最佳策略是加大产能降低均衡水平的原油价格至边缘企业的成本以下，从而将页岩油生产商挤出市场，回到垄断定价最大化利润。接下来考虑主导企业的供给曲线不变，但边缘企业能够在某个价格水平下增加大量的闲置产能可能不足以将均衡价格压低至足够的水平；期内的巨大损失。此外当降低产量油价回升时，页岩油生产商产量也将回升。随着页岩油成本降低和产量增加，此时主导企业需要通过判断边缘企业的行为来制定自身的最优决策，若主导企业缩减的产能能够被页岩油企业完全弥补，那么减产推高价格将不再是主导企业的最优决策。因此国际石油市场的关键变量从沙特阿拉降低资本开支，不能完全弥补主导企业缩减的产能，那么主导企业的最优决策也会发生变化，油价的决定因素将更加复杂。1.1.2.页岩油成本美国的页岩油气生产主要依赖于水平井压裂技术。按照页岩油气开采环节来看，成本结构包括两个方面，其一为矿权购置和钻探完井成本。其中矿权购置合约主要是1/4包括钻井成本、完井成本、设备成本。此外页岩油开采环节还包括页岩油的运营成本，包括加工、运输成本和生产税等。6）与收入无关的税，主要是产量税和从价税；）利息费用等。根据美国最新的一项调查Eagle盆地的平均盈亏平衡价格最低，在当地运营的石油公司，要想在新钻井中获得收益，需要将WTI油价维持在每桶美元以上，而现有油井的盈亏平衡价格仅为23美元7/26图：不同产区页岩油生产商的盈亏平衡线数据来源：Statista，市场研究部2014年，页岩油平均盈亏平衡价格大约在2025年潜在供给预估为1200万桶天，2018年平均成本下降至2200万桶天，此后成本进一步盈亏平衡价格持续下跌，达到目前37美元的均价，而2025年的潜在远期供应下降至1600万桶天左右。这一下降一方面是受到新冠疫情期间活动急剧减少的影响，另一方面对于环保气候政策的担忧也抑制了页岩油厂商恢复生产的10油气行业资源的增加和成本的下降，石油成本曲线从非常陡峭的形态趋于平坦，当原油价格在50美元至60美元之间的供给能力大幅增加。图：过去十年石油供给曲线趋于平坦数据来源：达拉斯联储，市场研究部8/261.2.新能源的浪潮欧盟是全球气候议题和新能源转型的主要推行者，年92030199055%2050为世界第一个“碳中和”的大陆。以德国为例，近年来一直在大幅削减煤炭和核能34.8%25.7%15.2%4.7%1.4%和18.2%20108可再生能源的占比相比于2010年上涨了个百分点。从欧盟整体来看，初次能源消费中，可再生能源占，核能占10%，其他占79%，到2030年，目标将核能和可再生能源的比重从提升至50%，其中核能10%，可再生能源40%。与美国页岩油革命成功依赖于水平井压裂技术一样，新能源革命最终将取决于也只能取决于技术的进步，包括可再生能源、碳捕集利用、电网升级、储能、氢能、低碳生产技术等在内的技术进步对未来年实现能源安全和碳中和的目标至关重要，新能源和碳中和最终方案将是一套综合性的技术解决方案。并且各种技术之间将是互相关联的，例如可再生能源依赖绿氢和电池储能解决能源的季节和日间的不稳定性，而绿氢的经济性有赖于廉价可大量获取的可再生能源，此外转向能源向新能源转型的过程中，离不开电气化、电网、运输、港口、桥梁等各种基础设施和冶炼、网络电网安全、半导体等其他行业的技术进步。90%和39%年标2020在年只占中国总发电量的1.6%，但到了2020年，占比达到9.5%。在未来，高效电池技术将有望推动光伏度电成本的进一步降低，硅片领域转向大尺寸和组件领域的双面双玻璃解决方案也有望提高效率和摊薄单位成本。如果清洁能源的成本能够进一步降低，绿氢的商业利用也将变得更经济。绿氢被视为未来无法通过电气化脱碳的领域的理想解决方案，例如工业燃料、重型运输等。氢能大规模商业化的障碍主要在于高成本、安全有效运输储存和足够的基础设施。碳捕集、利用与封存是关键的技术之一，在水泥、钢铁、化工等行业，是实现工业2019上游行业的碳捕集成本为40-120美元的工业应用在目前阶段仍不具备经济性，但鉴于许多技术仍在开发中或处于试点阶段，未来的技术进步值得关注。对于可再生能源的不稳定性，更高效、更智能的电网是必不可少的基础设施。理想的电网系统可有效分配电网资源，动态调节负荷。建设特高压线路可长距离、低损耗输送电力，二次设备及软件设备、虚拟电厂也是未来技术进步的方向。储能是全球能源转型的必需环节，伴随着储能规模的上升和成本的下降，搭配储能的可再生能源装机才最终可实现对传统化石能源装机的彻底取代，储能行业目前处于快速导入期，电化学储能将逐步成为主流。1.2.1.天然气——新能源浪潮下的过渡能源9/26化石能源的开采生产、炼化和使用是最大的碳排放的源头，燃烧天然气排放的二氧化碳是煤炭燃烧排放量的一半左右，石油介于二者之间，因此天然气是最清洁的化除了可再生能源的占比将进一步上升之外，全球的传统能源消费结构也是一个减碳图：全球新旧能源生产和消费结构变迁数据来源：，市场研究部从用途来看，天然气通常是欧洲发电的边际燃料，这意味着它是电价的关键驱动因44%34%34%48%从趋势来看，出口和工业的比重将进一步增加。10/图：美国天然气用途分类数据来源：，市场研究部1.2.2.可再生能源过去十年中，各种技术的可再生能源发电成本累计下降了70%电的平准化度电成本分别下降了90%和39%电的发电成本考虑，2020年全球平均光伏平准化度电成本0.06美元千瓦·时，风电度电成本之前，光伏和风电的平均度电成本已下降至天然气发电成本线以下，传统能源紧缺导致的价格上涨使得可再生能源发电的经济性进一步上升。图：技术进步推动新能源发电成本降低数据来源：，市场研究部俄乌冲突和能源危机使得人们在能源的经济性之外，更加关注能源的稳定可靠。欧洲对天然气的需求冬季约是夏季的2倍，欧洲能源危机具有很强的季节性因素，需678/26月平均消费量为亿立方米，而月、1月、2月的月平均消费量为45-500亿立方米，季节性需求使得俄罗斯天然气很难被可再生能源——尤其是具有相反季节性的太阳能完全代替。随着可再生能源的加速增长，必须通过能源存储解决方案来解决可再生能源的日间和季节变化。电池和绿氢储能是解决可再生能源日间和季节的不稳定性的关键，对解决能源可靠性问题是必要的。在电动汽车行业规模扩大和锂离子技术持续投资的推动下，电池储能的经济性提高，但规模问题仍待解决。目前储能的规模能够满足小时级别的调配，远不能满足季节性的大规模调节能力，电池储能的兴起需要成本和规模问题的进一步解决方案，并可能导致对钴镍等矿物的需求增加。绿氢可能是供应安全、季节性储存和工业需求的长期解决方案，清洁氢经济的兴起需要全球平均每年三分之一的可再生能源产能的增加，并可能导致对镍、铂族金属和铱等矿物的需求增加。1.3.新旧能源的开支新周期可再生能源的黄金时代终将到来，但在转型过程需要做到稳定有序的发展，从文件落地到现实，这条路径需要仔细的设定。新旧能源转换的过程中，不能忽略旧能源主动压缩产能的影响，并且这种产能的变化是动态的而非静态的。新能源在发展的初期首先会增加对传统能源的需求，在实现净零碳排放的过程中，需要大量的基础设施建设，交通运输和工业领域的电气化也会增加铝、铜等基本金属的需求，例如光伏面板、风机制造、电网基础设施、充电基础设施、电动车、电池等等，消费端电气化的转型不能解决根本问题，即由此在传统能源转向新能源的初期，对于传统能源的需求可能反而是净增加的。2020年的需求同比下降2021期的基础上下降，可再生能源的经济效益已经变得越来越好，随着更多的燃煤电厂升可能会刺激太阳能/风能/氢能领域的投资进一步增加，但其对能源结构的影响无法快速显现，短期来看全球石油需求在2030年前不会持续下降。由于供应不足导致的高油价——无论是由地缘政治、气候政策还是上一个周期投资不足驱动——催化的快速脱碳路径，是以通过化石燃料价格飙升实现脱碳将以社会经济发展为代价达到环境和气候的目的，至少在短期内是这样，尤其可能会伤害低收入人群。即使在美国，收入最低的五分之一家庭在汽油和公用事业上的支出占税后收入的23%，而收入最高的五分之一家庭仅占。因此，即使处在碳中和的浪潮中，当下可以也将是油气资本支出周期的转折点，近年来资本开支的下降耗尽了大部分行业的闲置产能，而俄罗斯和乌克兰的冲突再次让人们对供应安全产生了紧迫感。2014年之前是一轮勘探和大型项目资本开支的高2015-2021下降，在非OPEC除页岩油以外的原油产出下降。同时可再生能源资本开支周期也将继续，在以供应安全为核心的能源政策中，可再REPowerEU12/大增加，到2030年将可再生能源投资将达到1万亿欧元，这可以将风能太阳能的装机量从目前的30-35GW/年提高到150GW/翻四番。REPowerEU的计划明确目标是增加的风能和420GW的太阳能光源发电的比重从45%到2030年提升至70%。13/2.能源供需格局重塑？2.1.俄乌冲突影响——从俄罗斯到非俄罗斯俄乌冲突爆发后，欧盟宣布自2022年8月起暂停进口俄罗斯的煤炭，天然气进口年内下降2022年底前逐步停止从俄罗斯进口石油，几家大型石油公司宣布将停止在俄罗斯的运营，而市场也为了合规和声誉避免从俄罗斯进口，乌拉尔（俄罗斯基准油价）的价格跌至比布伦特原油价格低美元桶以上。图：不同产地原油价差数据来源：，市场研究部2.1.1.欧盟俄罗斯进口的天然气约占欧盟最终天然气消费量的35%的是天然气，每年大约消费5000亿立方米的天然气市场，其中40%的消费来自家35%25%80%的天然气需要1500-1700从挪威（约900亿立方米，18%%）和阿尔及利亚（约300亿立方米，6%）进口。剩下的来自于液化天然气进口，进口量为每年约1000亿立方米，欧盟液化天240040%来源地相对较为集中，对俄罗斯的依赖程度高。2.1.1.1.REPowerEU短期目标对俄罗斯天然气进口的依赖在年内下降2/3从1700亿立方米下降至550200-300亿立方米，14/延长燃煤发电厂和核电厂的营运期限（500-6001.41/3难度较大，尤其是对于德国和意大利而言挑战更大，将在接下来的章节具体分析。虽然欧盟液化天然气终端目前的利用率为40%亿立方米；通过增加从北非的天然气进口，预计最多亿立方米，受基建限制美国短期内能向欧洲增加出口的液化天然气能力有限；另外通过降低天然气发电厂的产量，增加煤500-600亿立方米盟27国的国内产量，但这可能对即将到来的冬季贡献有限。2.1.1.2.REPowerEU中长期目标1700亿立方米1000市场增加进口亿立方米，和从北非增加200亿立方米的进口，以降低对俄罗斯天然气的依赖，但仍存在500-800亿立方米的缺口。缺口通过寻求加快可再生能源的建设，大幅加快风能太阳能的推出，加快审批流程，从过去几年的年均30兆瓦装机容量提升至150兆瓦；另外提高家庭取暖用气的效率，据测算通过翻新可以降低天然气消耗20%-40%；在某些工业过程中取代天然气，加快过渡到绿色氢气。图：俄罗斯和美国管道天然气出口数据来源：，市场研究部15/图：主要液化天然气出口商数据来源：，市场研究部2.1.2.俄罗斯在俄乌冲突爆发之前，俄罗斯每日出口万桶原油和万桶制成品油，预测制裁可能会使得俄罗斯原油出口下降万桶的下降规模将取决于全球新增能源供给的能力和亚洲国家转向俄罗斯原油的意愿，例如印度已经增加了对俄罗斯石油的进口。但实际转移的规模除了价格的因素外，同时也要考虑到基础设施和运输等其他因素。对于天然气而言，俄罗斯对远东和中国市场的供气仍在起步和发展阶段，无法比拟欧洲的成熟市场。此外对于全球能源市场的影响，还需要考虑其他国家通过释放原油储备对冲的效果、OPEC是否会增产，以及在价格冲击下，全球需求下降的幅度。2.1.3.美国短期内美国对于欧洲摆脱俄罗斯天然气的作用有限，美国没有管道气输往欧洲，相比于原油运输，液化天然气的运输更依赖基础设施的建设，且一旦建成在短期内的替代成本很高。的确由于页岩革命的成功，页岩气的产量增长迅速，但与页岩油产量增长能够迅速影响到全球原油市场的价格相比，页岩气产量增加的影响相对更加区域性，天然气的全球贸易更加依赖于港口终端和管道建设。尽管美国液化天然气的出口量这几年一直在攀升，美国2022年全年的出口量预计能达到8300万的出口量将进一步上升，且边际上将会有更多的天然气转向欧洲，随着更多基础设施的建设完成，将有助于欧洲在十年后大幅降低对俄罗斯的依赖。即便如此，运输上的舍近求远和大量基础设施的重建也会抬高全球市场天然气价格。16/图：美国能源出口预测数据来源：，市场研究部2.2.新能源革命——从旧能源到可再生能源氢气可用于远距离运输，因而绿氢可以发展成为一个主要的全球市场，可比液化天然气，从而深刻影响能源供应的地缘政治格局，中东和北非地区，拉丁美洲，澳大利亚和伊比利亚可能成为关键的清洁氢出口地区，中欧、日本、韩国和中国东部部分地区可能成为关键的进口地区。图：各国能源消费结构比较（Exajoules）数据来源：，市场研究部17/图：各国发电能源比较（）数据来源：，市场研究部18/3.能源转型对全球经济的影响3.1.能源成本是最基础的经济成本能源是经济社会发展的重要物质基础，工业革命的核心实际上是能源革命，能源变革对于产业发展的意义不言而喻，正是对煤炭、原油、天然气等传统能源的利用使人类从农业文明走向了工业文明。图：各国能源消费（Exajoules）数据来源：，市场研究部图：人均耗电量数据来源：，市场研究部因此能源成本是最基础的经济成本，欧洲正在经历的能源危机，在地缘政治紧张局势持续的情况下，欧盟可能面临万亿欧元的能源成本（天然气、电力）上涨，相当于欧盟GDP的近10%。对家庭部门的影响可能尤其严重，能源费用可能会增19/加约150-200欧元月（约为平均净工资的10%欧洲HCPI的6.1%PPI的18%目之一。能源价格上涨对低收入群体的伤害更大，甚至可能带来社会问题，电费和燃料支出占美国低收入家庭支出的20%，占高收入家庭的4%能源价格上涨对于工业而言也有巨大的影响，高电价意味着这些国家的企业，要以更高成本去参与国际竞争，进而也削弱了其竞争力，电力的稳定对工业生产至关重CEO年的一个关键风险，持续的天然气短缺迟早可能会影响更广泛的货币政策。充分体现，技术上的先进性将转变为产业上的主导性，即谁在技术上走在面前，谁将在未来国际竞争中取得优势。发达国家利用自身技术优势和标准优势，强化在全球气候变化领域的话语权，通过设置市场壁垒、征收碳关税等手段，以达到不断保持自身的领先优势地位，同时却一再回避对发展中国家在减碳过程中提供资金和技术的支持，也体现了发达国家推行绿色政纲的过程中，其实也符合其新一代产业竞争中保持优势的利益诉求。正是在碳减排领域取得的领先优势。一方面技术进步将大大降低脱碳成本，提高国内的产业竞争力，增加就业机会，另一方面成为能源技术的领先者向其他国家输出低碳解决方案，获得高额技术收益。3.2.对“石油美元”的影响大宗商品定价是美元全球储备货币地位的重要支柱。布雷顿森林体系瓦解后，美国依靠超强的经济实力和军事实力，建立起来一套石油美元的能源货币化的体系，借赖于中东国家直接或间接地将石油收入转化为美元存款和债券。石油美元作为离岸美元的组成部分，也是美元回归的关键环节，是美元成为世界货币的重要载体。尽管美国本身不再是一个石油净进口大国，但大型石油生产国仍继续为美元信用背书。事实上，石油美元回流是当时美国官员的一个明确目标，部分是为了支持美元的使用，促进美国经济前景。这是一项协议的一部分，允许沙特阿拉伯（以及后来的其他欧佩克产油国）以非竞争性的方式购买美国国债。尽管这一协议的部分内容已不再有效，但大宗商品在全球市场上以美元计价在许多方面帮助强化了美元的储备货币地位。最重要的是，它确保大多数国家将需要以美元为至少一部分贸易计价，这反过来又激励它们以美元持有部分外汇储备。但沙特阿拉伯的潜在转变（以及俄罗斯在2018年将部分美元储备资产转向人民币和黄金）显示了人民币成为更重要的国际货币或至少是地区货币的一种方式。尽管中国保持着巨大的经常账户盈余，但这主要是对美国的顺差，因此中国与世界其他国家的贸易在净值上要平衡得多。20/图：沙特对美债的持有量数