“碳中和”行业研究报告-跃为资本头豹

2021年12月电力领域交通领域电力领域交通领域能源领域建筑领域工业领域碳信息化领域建筑领域工业领域碳信息化领域碳中和行业概况—“碳中和”即净零碳排放，旨在实现碳吸收端与碳排放端的抵消，实现全球范围内的碳碳吸收碳中和碳排放碳吸收碳中和碳排放碳捕捉、利二净零碳排放碳捕捉、利二净零碳排放国家碳中和进程国家碳中和进程碳达峰时间碳达峰时间目前排放相对峰值水平下降约40%目前排放相对峰值水平下降约35%于峰值水平下降约20%碳中和时间碳中和时间国际：气候变化是人类面临的全球性问题国际：气候变化是人类面临的全球性问题国内：“碳中和”是中国经济的内在需求国际：石油美元的终结国际：石油美元的终结国际：发展中国家发展权之争 一次能源的化石能源，煤炭要面对供给侧改革；控依托技术改造的节能 99·2020年，中国二氧化碳排放量约为99亿吨。·当前，中国的能源结构仍以煤炭为主；因此，以火力发电占主导的电力行业、燃煤取暖的热力行业、高炉冶炼钢铁的工业与制造行业便成为了中国碳排放量最大的三个行业。电力领域：排放占比40%-45%电力领域：排放占比40%-45%·预期中和方式：降低传统煤电比例，大力发展清洁电力，2060年清洁能源供应占比近80%,剩余部分通过碳捕捉工业领域：排放占比25%-35%·预期中和方式：推动产业优化升级，争取2025年前钢铁碳排放达峰与2022年前石化行业达峰，2060年实现工业碳排放较2020年降低70%-80%建筑领域：排放占比10%-15%头豹·预期中和方式：发展绿色建筑材料和建筑能效管理，争取2060年碳中和时期城镇商业绿色建筑覆盖率达70%-交通领域：排放占比7%-9%·预期中和方式：大力发展新能源，推动汽车与交通行业2028年提前达峰，2060年实现核心城区新能源汽车与配套设施全覆盖头豹“碳中和”电力领域产业链分析储能侧抽水蓄能一累计装机占比89.3%(2020年)储能侧抽水蓄能一累计装机占比89.3%(2020年)·抽水蓄能是当前主要储能方式，但受地理选址和建设施工的局限，近几年新增装机已停滞，未来发展空间相对有限。电化学储能一累计装机占比9.2%(2020年)·锂电池是电化学储能主流技术路线，磷酸铁锂电池更适用于储能场景·钠离子电池从实验室走向实用化阶段，已有其他储能·飞轮储能率先在城市地铁和电气化铁路领域实现示范应用，产业化尚需时日。·氢能有望成为长时间、跨区域储能方案·熔盐储能：目前大规模高温储热技术的首选。输配及用电侧居民用电能量流+→信息流在发电与用电侧都频繁波动的情况下，电网需要对电力供需进行实时的平衡。贯穿短中长期来看需要通过对电网的持续升级提升电网的平衡管理·可再生能源具有出力波动幅度大、功率扰动大等特点，对于电网来说可以通过优化升级增强电网的稳定性，应对可再生能源占比提升后的波动问题。-需要配套软件系统，例如分析预测能力的提-硬件设备的匹配升级，例如加强远距离输电通道建设等；-电网业态的配合，例如电力交易机制市场化 发电侧从总量上看，在实现碳中和的过程中，需将发电量从目前的约7万亿千瓦时增加到2050年的15万亿千瓦时。同时提高风、光、核占比。·火电-2050年发电占比降至5%以下。·水电-中国主要的水电资源开发近80%,受环保限制、资源开发难度影响，水电未来发展空间有限。·核电-核电仍面临较为严峻的安全问题，难以成为碳中和背景下中国电力系统的主力能源。·风电和光伏：在中国电力系统中，风电和光伏发电量的占比仍然很低，由于技术进步和发电成本大幅下降，风电和光伏将有巨大的发展前景。产业链光伏发电累计容量市场规模产业链光伏发电累计容量市场规模(GW)硅料硅料硅片电池片光伏电站投资投资豹豹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。2012年，隆基股份成功在上海证券交易所主板上市(代码：601012)。隆基股份总部位于西安国家民航航天产业基地，拉晶工厂位于宁夏中宁和银川，切片工厂位于西安和无锡。隆基股份的主要产品包括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电池。M1&M2产品”豹“碳中和”电力领域—储能行业概况—光伏、风电资源供需区域错配以及“储能配额制”政策，共同推动储能领域发展为什么要发展储能?储能行业市场规模，2016-2020年一装机规模同比增速(%)-中国装机规模在全球占比(%)装机规模(GW)为什么要发展储能?储能行业市场规模，2016-2020年一装机规模同比增速(%)-中国装机规模在全球占比(%)装机规模(GW)或煤电灵活性改造等资源。发展的带动下，中国储能项目装机规模呈稳步上升趋势，由2016年24.3GW增长至2020年的35.6GW,年均复合增长率为10%。中国储能装机分类占比，2020年储能其他豹抽水储能方面，2020年中国储能项目新增装机规模为3.2GW,同比增长191%。其中，中国储能装机分类占比，2020年储能其他豹抽水储能学储能形式。电化学储能机械锂离子电池(三元锂)电化学储能机械锂离子电池(三元锂)锂离子电池(钛酸锂)锂离子电池(磷酸铁锂)储能1-20小时 企业简介：·宁德时代成立于2011年，总部位于福建宁德。2012年公司与德国宝马达成战略合作，正式进入动力电池系统行业。2015年公司收购广东邦普循环科技有限公司，布局锂离子电池产品梯次利用及回收产业链，提供全生命周期服务，并形成产业链循环闭环。2017年公司研发生产的动力电池系统使用量攀升至全球第一并保持至今。·宁德时代以动力电池系统为中心，综合布局锂电材料、储能系统等，通过合作车企龙头宝马、宇通等实现了动力电池研发设计、开发、认证、测试的闭环流程，是全球动力电池领跑者。·2020年实现国内动力电池装机31.5Gwh(含时代上汽),市占率50.1%,实现全球装机量35.4GWh,市占率26.0%,动力电池使用量连续四年问鼎全储能产品品类齐全·宁德时代储能系统产品主要包括电芯、模组、电箱和电池柜，主要采用方型磷酸铁锂电池，涵盖大型太阳能、风电发电储能配套、工业企业储能、储能充电站、数据中心储能、商业楼宇储能和通信基站后备电源等。高度重视产品和技术工艺的研发·宁德时代的研发费用遥遥领先于其它同行，2020年支出35.69亿元，五年复合增速33.2%。研发支出占营收比例在7%左右。企业拥有涵盖产品研发、工程设计测试验证、工艺制造等领域完善的研发体系。储能全产业链布局·宁德时代陆续加大产业链上下游环节延展，先后进入锂、钴、镍、三元、磷酸铁锂、锂电设备和储能设备等环节。在储能业务方面，宁德时代先后与科士达、星云股份合作开发储能变流器及系统集成，与国网综合合资设立国网时代面向大规模电网侧储能。创办ATL,打造承担“十三五”海外生产基地用量全球第一 (亿元；%)005豹201020112012201320142015201620172018投资额达到4473亿元，同比下滑8.51%,达到近5年最低值。回升，2020年投资规模达到4699亿元左右。——热电厂、钢铁厂、水泥厂与石油化工厂排放总量大、付费能力强，是工业碳中和的主力付费客户热电厂排放总量高，是低碳转型热电厂排放总量高，是低碳转型的主力钢铁厂付费能力极强，平均排放量超高，急迫于进行转型水泥厂排放量大且企业数量多，付费能力稍弱石油化工厂付费能力强，付费企业数量众多，低碳压力较小头豹0有色金属年产值(万亿元) 短期看，CCUS是目前工业领域最直接的低碳技术；长期看，各大领域需要对能源及产业设备完成底层革新才可实现捕集CCUS全过程碳封存碳利用将煤高压富氧气化变成煤气，再经过水煤气变换后将产生二氧化碳和氢气，将二氧化碳进行捕集，氢气可以被当作燃富氧燃烧富氧燃烧通过制氧技术将空气中大比例的氮气脱除，采用高浓度氧气进行燃烧，燃烧后高浓度的二氧化碳气体可以直接进行处理和封存在燃烧排放的烟气中捕集二氧化碳，主要有化学吸收法(利用酸碱性吸收)和物理吸收法(变温或变压吸附)以及膜N₂,O₂,H₂ON₂,O₂,H₂O流程相对复杂最具潜力的大规模碳捕集技术之一，产生的CO₂浓度高(约90%~95%)更易发展迅速，可用于新建燃煤电厂和部分改造后的火电厂。分火电厂的脱碳改造碳捕集物理法化学法 ·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极材料和·碳纳米管、石墨烯及S掺杂碳催化剂，能够将CO₂电化学转化为高附加价值的碳纳米材料生物利用剂·微藻固碳技术：以微藻固定剂头豹·CO₂气肥技术：将CO₂调节到一定浓度注入温室，来提升作物矿化利用的过程同时将CO₂封存 CCUSCCUS创业企业机会碳封存碳利用碳封存——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强制减产&钢铁厂重组工艺流程改造碳捕捉碳替换28%)美国(70%)28%)美国(70%)碳替换 —现有技术无法完成100%碳中和，有赖于新技术的发现探索，现下目前重点关注可替代原料，如再生混凝土、高炉矿渣等工业副产物水泥减产工艺流程改造碳捕集新材料与新技术原料替代艺改革原料替代艺改革燃料替代燃料替代 —煤化工行业中高浓度CO₂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减产工艺流程改造碳捕集新兴气化炉新兴气化炉燃料电气化碳排放(占总体的50%),该项技术已经实现商业落地，但在燃料电气化电解氢电解氢业局(排碳格局)式(排碳方式)技(CCUS技术)价(美元/吨)“碳中和”建筑行业概况-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建筑材料生产与建筑运行板块年碳排超20亿吨4.37亿吨施工阶段1亿吨建筑材料生产与建筑运行板块年碳排超20亿吨4.37亿吨施工阶段1亿吨城镇居建8.91亿吨安所被21全周期碳排放11.17亿吨铝材及其他2.95亿吨建筑行业短期减排重点在于公共与商业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2006200820102012201420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之间头豹跃为资本建建材与建设建筑运行规模大增长快市场细分口产业加速：电动汽车替代燃油汽车，比预期要快。原来计划是2025年电动汽车渗透率20%(500万辆汽车),口市场分布格局：一线城市占比20%;二线城市占比30%-40%;三四线城市占比50%。电驱/电控“碳中和”交通-电池行业电解质为液态能量密度低，电解质相容性差高温性能差，安全性差，工艺复杂固态电池固态电解质硫化物电解质氧化物电解质固体聚合物电解质稳定性与离子导电度差，操作温度范围窄固态电解质能量密度和安全性相较于液态电池有一定固态电池相比仍有较大差距·动力电池系统的生产流程主要包括电芯、模组、电池包三部分的生产·电芯由正负极材料、隔膜、电解质组成，是动力电池系统的最小单元；电池模组由多个电芯串并联组合而成，包括单体电芯、固定框架、电连接装置等；动力电池包由若干电池模组加上各类管理系统共同组成。—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、能量密度上游原料锂矿上游原料锂矿终端锂电池(主要锂电池(主要六氟磷酸锂容器、结构件等√上游主要为电池原材料生产商，其中原材料包括正负极、电解液、隔膜、容器、结构件√正极材料对电池性能的影响较大，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。头豹√中游主要为各类动力电池生产商，包括LG化学、宁德时代、比亚迪、丰田等知名企业,技术路线众多。√下游主要为各类新能源乘用车和新能源商用“碳中和”汽车产业链-液态电池痛点·机<15%·补贴退坡后，高成本将阻碍产业严重能量密度迟盾瓶颈“碳中和”汽车产业链-固态电池-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，性能参数各有优劣氧化物固态电解质路线氧化物固态电解质路线硫化物固态电解质路线宁德时代录合物固态电解质路线 冷却液泵冷却液泵东芝、富士),国际厂商起步早，研发投入大，形成了较高电机分类电机分类机乘用车(单电机)机机机机机商用车(双电机)永磁同步电机永磁同步电机·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)·劣势②:在高温和震动的情况下可能退磁国内新能源车永磁同步电机装机比例占98%-99%·优势①:不需要珍贵的材料·优势②:能适应恶劣的环境·劣势①:功率和扭矩低·劣势②:体积大感线圈依次通电，产生旋转的磁场，转·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%·1、具备自产能力或关联供应链的传统整车企业(比亚迪·2、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