中国碳中和产业链研究报告

上游中游下游(一)碳排放火电热电厂、钢铁厂、水泥厂、石油化工厂(一)能源替代(二)节能减排(三)碳吸收(四)碳交易1.太阳能2.风能3.氢能4.核能1.生物碳汇1)植树造林1)碳铺集2)碳输送3)碳利用①生物利用②地质利用-强化石油天然气开采(EOR)③化学利用1)海上成水层封存(一)新能源发电(二)新能源汽车(三)储能(四)绿色建筑(五)林业(六)碳交易市场等生物碳汇碳中和进程二二国家英国碳达峰时间碳中和时间德国20世纪70年代达到峰值后，较长时间处于平台期，目美国日本韩国韩国排放还未达到峰值中国25%,欧盟28国贡献22%,中国排放占比为13%。化石能源非化石能源交通领域工业领域民用领域化石能源非化石能源交通领域工业领域民用领域“缺油/少气/多煤”的能源结构下从供给端和需求端双向发力，含“碳”量高的供给侧改革和低“碳”需求侧的节能减排一次能源二次能源乘用车商用车航空航天天然气一次能源二次能源乘用车商用车航空航天天然气轨道交通钢铁太阳能a钢铁太阳能a水能居民生活水能居民生活的目标的目标围绕发电侧、储能侧为主航线，输配及用电侧为辅助，革新发电侧能源结构，配套储能侧完成产业“调峰”1院炖2储能氢储能电储能热储能描水高磁、压空抽水蓄能-累计装机占比89.3%(2020年)电化学储能-累计装机占比9.2%(2020年)3工登周电革。水201620172018201920202021202235逆变器&支架23%,全行业平均转化效率2019年的25%提升至33.3%成立时间：西安隆基硅材料股份有限公司(以下简称隆基股份)于2000年设立。上市时间：2012年，隆基其股份成功在上海证券交易所主板上市(代码：601012)。主要产品：包括6英寸、6.5英寸、8英寸单品硅棒、单品硅片，以及M1、M2规格单晶硅片，主要应用于各类太阳能光伏太阳能科技时代太阳能科技时代硅片时代半导体时代·2014年5月8日，控股子公司西安隆基清洁能源公司正式成立，标志公司正式进军光伏电站建设及EPC业务·2019年5月，隆基72型双面半片组件正面功率突破450,刷新世界纪录·2006年12月，全资控股子公司宁夏隆基硅材料有限公司成立，致力于单晶硅棒的研发和制造，是西安隆基重要的研发和制造基地·2013年12月19日，隆基等五家中国主流单晶制造商联合会发布“单晶M1&M2产品”·2000年2月14日，西安新盟电子科技有限公司成立，以半导体材料半导体设备的开发、制造、销售为主要业务·2005年底，隆基股份形成年产30吨器件级单晶硅生产能力中病下缩上中病下缩隆基毅份产业链布局其地150%%其地150%%电池环节BMS(电池管理系统)当前技术成熟度低、缺乏行业标准、竞争格局分散；未来储能电池BMS大概率延续动力电池BMS市场格EMS(能量管理系统)需与电网进行交互，现有EMS公司主要是国网系，未来EMS核心竞争力看软件开发能力和能量优系统集成环节国内系统集成商玩家众多，兼具集成能力、运维服务、当地渠道和品牌力的公司会胜类型启动时间放电时间效率能量密度优点劣势电化能技术成熟、成本低锂离子电池(三元锂)价格偏高、安全风照理离子电池(磷酸铁锂)能量密度偏低锂离子电池(钛酸锂)能量密度任天/功率高、技术成熟/飞轮储能/响应快、寿命长宁德时代竞争优势宁德时代竞争优势站后备电源等.宁德时代：全球领先的动力电池系统提供商，新能源汽车动力电池系统及储能系统于2011年设立。市(代码：300750).市占率：2020年国内动力电池装机量31.5Gwh(含时代上汽),市占率50.1%,全球装机量35.4Gwh,市占率26%,动力电池使用量宁德时代企业简介承担“十三五”承担“十三五”力电池产品三元动力电池海外生产基地投资额达到4473亿元，同比下滑8.51%,达到近5年最低值。2020年投资规模达到4699亿元左右国家电同投资额及增长情况(亿元；%)第六章第六章0微弱火电化工水泥钢铁航空司3、枯竭油气田封存燃烧燃烧CO2浓度高(约90%~95%)更易于捕获。发展迅速，可用于新建燃煤电厂和部分改造后的火电厂。碳碳捕集三种方式碳封存和利用1化工利用以CO₂为原料，与其他物质发生化学转化，产出附加值较高的化工产品·无机产品：纯碱、小苏打、白炭黑、硼砂以及各种金属碳酸盐等；·有机产品：合成气，低碳烃，各种含氧有机化合物单体，高分子聚合物；2电化学利用在熔盐体系下，通过调控CO₂反应途径和采用不同电的碳纳米材料·碳纳米管、石墨烤及S掺杂碳3生物利用·微藻固碳技术：以微藻固定CO,·液体燃料、化学品、生物肥料、食品和饲料添加剂4CO₂矿化利用·模仿自然界CO₂矿物吸收过程，利用天然硅酸盐矿石或固体废渣中的碱性氧化物，将CO₂化学吸收转化成稳定的无机碳酸盐的过程5CO₂注入地质体内(不可采煤层、深部咸水层和枯竭利用价值的产品，同时将CO₂封存资源和深部水资源局(排碳格局)式(排碳方式)技(CCUS技术)价(美元/吨)分布式碳源交通建筑生活固定集中式碳源水泥产业软件新技术/新技术/强制减产&钢铁厂重组强制减产&钢铁厂重组碳替换减产是最直接的减排手段，技术主要关注废铁相关的粗钢工艺流程改造，碳捕捉与替换技术仍处于研究当中。钢铁行业：钢铁行业是我国碳排放最多的工业部门，碳排放主要集中于长流程的高炉和烧结工序，电炉短流程碳排放强度较低，到2050年中国钢铁行业须减排近100%。综合考量成本、技术成熟度和资源可用性，需求减少、能耗提升，以及废钢再利用、碳捕集利用与封存(CCUS)等技术的加速推动是中国钢铁行业碳中和的重要抓手。强制减产：强制减产：河北省限产常态化，唐山市粗钢限产规模达到30%~50%强制重组：到2025年，中国钢铁产业CR10达到60%,包括8000万吨级的钢铁集团3家~4家、4000万吨级的钢铁集团6家~8家距世界平均值(28%)美国(70%)有较大工艺流程粗钢生73.6%的CO₂得到大规模应用碳替换：碳替换技术(CDA)主要集中于直接还原铁(DRI)技术与电解法冶炼·利用天然气作为直接还原冶炼的技术已经成熟，但对铁矿的品质要求高，且天然气消耗量巨大，生产成本高于传统高炉炼铁；·利用氢能源做直接还原的冶炼技术和电解铁技术仍处于初级阶段我国水泥消费量已于2014年见顶，目前2020年为24亿吨，2030年将减至21.5亿吨，2040年将减至17.5亿吨，房地产红利下降的背原料替代替代欧盟水泥行业替代燃料使用量占其总燃料消耗量百分比达43%,德国达65%,中国仅为8%。废旧轮胎，固体废弃物，废弃塑料，废机油及生物质燃料等可能将逐步被利用比例存在局限；头部水泥企业如海螺水泥，已开始初步应用碳捕集早期根据测算，27%的CO,排放在目前技术背景下无法实现清零碳捕集煤化工行业中高浓度CO,最适合开展CCUS,中短期内关注电解氢和燃料电气化的成本下降趋势煤化工行业：煤化工行业在2015年约贡献了中国碳排放总量的10%,是化工行业中碳排放主力。相比其他国家，中国的化工行业更多使用高碳排放的煤炭作为原料(比如合成氨与甲醇，占到煤化工行业煤耗的一半以上),导致中国煤化工行业的碳强度高于其他国家，化工行业需要在2050年之前将碳排放量降低90%以上，合成氨主要下游用途为氨肥生产，约90%的合成氨会被加合成氨主要下游用途为氨肥生产，约90%的合成氨会被加工为氨肥。预计到2050年，中国的氨肥用量有潜力下降40%,这是由更低减少和化肥使用效率提高共同驱动的工艺流程粗钢生产工艺新兴气化炉燃料电气化电解氢CCUSCCUS同煤化工的发展具有很好的耦合性，因为CO₂浓度高，捕集成本远低于其他行业第7章第7章建筑材料生产与施工已实现达峰，建筑运行碳排放达峰亟需完成，其中公共与商业建筑的减排是重点。农村建筑农村建筑运行阶段碳排放主要源于建筑物的采暖和制冷，其中公共与商业建筑以19%的面积，排放了37%的CO2,是节能减排的重点城镇居建全周期碳排放■建材生产■建筑施工■房屋总量由快速增长满足刚需转换拆旧改新，建材生产总量见顶。现在年建筑净竣工面积维持在10~20亿m²之间铝材及其他2.95亿吨建材与建设控制建筑总规模(国家调控)改造)环保涂料、节能建筑玻璃、石膏板等高建筑生产效率型”太阳能光伏建筑建筑运行新能源替代：太阳能、地热能、生物质能替代传统暖气第8章第8章电机、电控、电池“三电系统”,是新能源汽车发展主力，动力系统BOM拆分：电池-70%;电控-20%;电机-10%电机电控0R缺点电解质为液态安全性高，便宜能量密度低，电解质相容性差安全性高，寿命长低温性能差高温性能差，安全性差，工艺复杂固态电池固态电解质>90%硫化物电解质导电性高氧化物电解质固体聚合物电解质稳定性与离子导电度差，操作温度范围窄薄膜成本高，难以量产固态电解质<90%能量密度与安全性相较于液态电池有一定提升产业链正极、负极、电解液、隔膜为四大核心，围绕安全性、材料体系、成本、产能、能量密度其中原材料包括正负极、电解液、其中原材料包括正负极、电解液、其中三元材料密度高但安全性差；磷酸铁锂材料安全性高但低温性能差；钴酸锂安全性高但密度低。动力电池应用乘用车专用车客车添加剂等添加剂等运营充电桩·下游主要为各类新能源乘用车和现有锂电池无法彻底解决安全、能量密度、成本与资源瓶颈等各种焦虑问题，难以满足中长期电动车产品应用需求·新能源汽车自燃事件频发成为关注焦点·动力电池由于短路和过充出现热失控安全性问题动力电池占整车成本40%(发动机<15%)液态电池成本几乎已达极限，扩大产能带来的成本降幅有限补贴退坡后，高成本将阻碍产业可持续发展电池包成本居高不下能量密度迟能量密度迟迟无法提高属资源稀缺·2030年国家指标：单体能量密度500WH/kg·现有体系：电池能量密度极限350WH/kg·现有体系钴、镍需求较大，有资源瓶颈·核心原材料依赖进口，政治和成本波动风险以电解质类型来划分技术路线，主要分为聚合物、氧化物、硫化物三类，性能参数各有优劣势聚合物固态电池率先实现商业化。聚合物电解质在室温下导电率低，能量上限不高，升温后离子电导率大幅提高但既消耗能量又增加成本，增加了商业10*S/cm、电化学窗口宽、锂负极兼容性好，被认为是最有吸引力的但由于离子电导率极高、电化学稳定窗口较宽(5V以上),日韩企业投入了大量资金进行研究，购&属照照电机分类优势：更节能、更轻量化劣势①:造价成本更高(需要用到稀土材料)国内新能源车永础同步电机装机此例占98%-99%优势②:能适应恶劣的环境。劣势②:体积大永磁同步电机·当电机工作时，由电子控制电路对三相电感格局：龙头企业市场份额高·当电机工作时，由电子控制电路对三相电感*线圈依次通电，产生旋转的磁场，转子根据*分两类磁场旋转同步旋转，产生动力并驱动汽车·具备自产能力或关联供应链的传统整车企业(比亚迪、北·永磁体通常采用稀土永磁材料(钕铁硼)·永磁体占电机原材料成本比例高达45%·永磁体通常采用稀土永磁材料(钕铁硼)·永磁体占电机原材料成本比例高达45%·专门从事电机电控产品的供应商(博世、大陆、上海电驱动、上海大郡、汇川技术、英威腾)第9章第9章氯能源产业针煤炭煤炭燃料电池汽车有机氢化物氨气直燃轮机脱氯脱氯氨燃烧炉氨燃烧炉因此成为推动传统能源清洁利用、扩大可再生能源利用规模的理想媒介。23%45%生能源将逐步替