中金 | 碳中和，离我们还有多远：综述篇
摘要
国家首次提碳中和目标，不仅是中国首次对碳排放下降提出的明确目标，也是巴黎协定签订以来中国提出的最远期的减碳承诺。我们认为这个目标将实现中国在能源领域的革命，不仅会重塑中国能源结构，也会对经济产生正面的影响，带来数字化转型和智能化的应用在电力，交通的普及。而从一个更大的维度去看，中国进行能源领域的碳中和变革也是中国科技进步浪潮下的一个能源领域缩影。
碳中和=更经济 更清洁 更安全的能源结构。长期来看碳中和将会完成美丽中国提出的能源革命战略目标，我们大胆的预测以非化石能源为主的电能将成为一次能源主体，能源消费中电气化率达到100%，二次能源中氢能达到30%，完成净零排放。而可再生能源制造业属性将带动成本的进一步下降和能源安全性的提升。
碳中和对能源投资究竟有什么影响？我们认为主要关注成长空间和三条主线。
►我们预计未来国内光伏累计装机空间会达到成长70倍，年装机或超20倍。我们预计未来光伏随着成本不断下降会成为能源供给主力，国内光伏年需求有望达到700GW，累计超过1.4万GW，增长70倍，如果考虑海外需求则市场空间甚至会达到3000GW/年以上，是目前的25倍。并且国内储能市场也将达到超过1万GWh的累计装机来平衡波动的可再生能源电力，带来每年新增需求在700GWh以上。而新能源车产值在顶峰期也将较当前提升23倍到1.2万亿元/年，其中电动车占主要份额，我们预计2060年动力电池年需求将较2020年增长61x，剩余约0.04万亿元/年为氢燃料电池车产值。国内新能源年度总产值有望从2020年的7700亿元增长12x到2060年的10万亿元水平。
► 从投资的角度我们认为将围绕三条主线逻辑去选择投资标的。1）技术变革带来的市场份额变化是主线，包括光伏新技术、大尺寸风机和锂电池技术。2）下游应用端新的商业模式可能是下一个投资主题，包括分布式光伏、储能和新能源车智能化。3）成长赛道中会出现部分传统产业受益于行业需求的持续增长，而自身存在供给壁垒，因此成为穿越周期、量价双击的受益者。
碳中和对新能源主题以外的其他板块可能意味着什么？虽然2030年前达峰，但是从2030年后的减排任务来看，难度仍然很大，因此我们认为节能减排特别是对排放总量的控制很可能在十四五就会开始。
►从供给侧看，碳排放减量可能相当于另一次供给侧改革。1）基础材料：可能推出更严格的环保措施或倒逼落后产能退出。2）农业：规模化养殖及高效种植更为顺应碳中和趋势。3）交通运输：碳排放控制将倒逼企业效率提升和成本控制，长期可能影响行业格局和供需关系。
►从需求侧看，碳中和目标有望带来新市场的崛起。建筑环保标准的提高和节能要求有望带来建筑节能玻璃、保温材料、轻质材料三大投资机遇。
图表: 中国二氧化碳排放结构预测
资料来源：BP Energy，中金公司研究部
正文
自从国家提出中国2060年碳中和目标之后，无论是市场还是行业，“碳中和”都成为一个热门话题，那么什么是碳中和，碳中和对于我们国家的能源经济意味着什么变化，又会给我们带来什么样的投资机会。首先，我们想通过市场关注的5个问题来给出我们对于碳中和的解答。
问题一，什么是碳中和，对我们意味着什么？
碳中和=更经济 更清洁 更安全的能源结构。碳中和意味着社会经济活动的二氧化碳排放和二氧化碳吸收总和为零（包含非二氧化碳的温室气体），我国目前碳排放主要来源是能源，工业过程，农业，废物处理，碳吸收主要来自森林绿化。2019年全国碳排放约在115亿吨二氧化碳当量，约为美国58亿吨，欧洲35亿吨的2~3倍，但是人均与欧盟相当、不到美国的一半。因此相比西方经济已经稳态而中国计划在2035年实现社会主义现代化，以及在2050年下，能源需求的增长和碳排放下降的约束将使得我国完成碳中和目标更具挑战，需要强有力的政策支持和指引，但同时也将加速中国的能源转型、使得我国经济最终受益。
我们认为碳中和目标是美丽中国下实现能源革命战略目标思想的更进一步，将使得中国在2060年获得不仅是更清洁，也会是更经济和更安全的能源结构。
图表: 更安全的能源结构
资料来源：BP Energy，中金公司研究部
图表: 更清洁的能源结构
资料来源：BP Energy，中金公司研究部
图表: 更经济的能源结构
资料来源：BP Energy，中金公司研究部
对内长期来看，碳中和将会完成中国的能源转型，以非化石能源为主的电能将成为一次能源主体，一次能源消费中电气化率达到100%，终端能源消费中氢能达到30%，完成净零排放。相比传统化石能源，可再生能源的资源规模是前者的800倍，因此制造业属性远大于资源属性，即使在平价之后中国制造业也能更好的发挥优势，在光伏，风电，锂电池和氢能等产业产生规模效应和技术迭代后实现能源成本的进一步下降，带来更经济的成本。考虑到中国新能源产业的全球市场地位，我们认为能源转型也将有利于中国在能源供给上摆脱对海外的依赖。到2050年随着中国新能源车的渗透率达到约60%，石油进口会下降到40%以下的水平，提升国家的能源安全，而当中国完成可再生能源 氢能的平价，甚至我们可能会成为能源出口国，改变目前的全球能源版图。
图表: 能源结构变化的三步走
资料来源：国家统计局，中金公司研究部
我们预计中国会在供给端和需求端同时发力，实现从高碳到低碳到零碳的转型，在供给端，将会推动非化石能源电力比例提升和电气化率提升，在非电能源领域将会加速推动氢能的发展；在需求端，将会推动节能减排，一方面对能耗的控制我们认为不会放松，加速沿海经济转型，另一方面会建立碳排放的监测以及碳排放权的交易体系，逐步完成对于减排的推动。
图表: “碳中和”的解决途径
资料来源：BP Energy，中国生态环境部，中金公司研究部
问题二，碳中和对新能源主题相关到底会带来多少装机和产值空间？
我们从累计投资和年度产值两个角度看碳中和主题投资的规模。我们在2060年中国人均GDP达到4.8万美金，单位GDP能源消费达到0.12千克标煤/美元的假设下，估计中国在2060年能源消费为67.3亿吨标准煤（对应1亿EJ），其中终端电能消费比例70%，剩余由氢能满足。
► 国内绿色能源总投资2060年将会累计达到55万亿元。我们预计到2060年国内光伏发电、风电、核电装机将较2019年增长35x、7x、7x至7,332吉瓦、1,660吉瓦、386吉瓦，并催生储能装机达到电力装机的近30%。我们预计清洁制氢带来的光伏装机需求会在2040年后加速、2050年后达到高峰，额外贡献将近7,400吉瓦的装机空间。我们测算以上装机需求合计将带来2020~2060年55万亿元国内绿色能源投资空间。其中，国内光伏新增装机20万亿元，风电新增装机14万亿元，核电新增装机5万亿元，储能新增装机7万亿元，清洁制氢新增装机9万亿元；叠加海外光伏新增装机47万亿元也主要由国内光伏产业链承接，我们预计国内清洁能源行业将受益于总价值102万亿元的绿色能源投资。
图表: 绿色能源累计投资
资料来源：中电联，公司公告，中金公司研究部
►国内新能源年度产值有望从2020年的0.77万亿元成长到2060年的10万亿元水平。其中清洁发电从0.7万亿元扩张到6万亿元，覆盖我国全部电力需求。新能源车方面，我们估算2020年动力电池年需求在46吉瓦时，2045年随新车销量增长将达峰在4,140吉瓦时，增长近90x，而后随着新车销量见顶回落至2055年后稳定在2,875吉瓦时，对应新能源车年产值将从2020年的0.049万亿元，增长到2045年顶峰期的1.2万亿元/年，其中电动车占主要份额，剩余约0.04万亿元/年为氢燃料电池车产值。
图表: 绿色经济年产值（截点数据）
资料来源：中电联，公司公告，中金公司研究部
问题三，碳中和对能源投资究竟有什么影响？
从投资的角度我们认为将围绕三条主线逻辑去选择投资标的：
第一、技术变革带来的市场份额变化是主线。我们认为市场容易高估1-2年内的变化，但往往低估5年的变化，我们已经看到能源和交通行业在新能源相关技术变化下正处于变革前夜，在今年初特斯拉的估值超过丰田汽车成为最大市值的车企，10月美国最大的新能源公司新世纪能源（NEE）超过埃克森美孚（EXB）都显示我们正处在这个拐点上。而在行业内技术发展的细分领域我们看到：
►光伏发电围绕效率提升、成本下降的技术竞赛持续白热化：包括主产业链环节未来3-5年的异质结电池带动转化效率向24.5~26%迈进，我们看好未来5-10年的钙钛矿技术叠层技术一旦突破有望达到28~29%的转化效率，甚至突破30%；也包括发电端功率优化器的普及应用、逆变器控制单元向组件级别，甚至未来电池组串层面升级等。
►大尺寸风机不断突破极限，以容量换取成本下降途径：包括陆上风机逐步突破传统塔筒和叶片限制，向高单位数机型迈进；海上风机不断突破极限，向20MW以及更高机型和深海浮式推进。
►锂电池技术从高镍向固态演化：动力电池的发展必然向能量密度更高的高镍电池发展，而未来会进一步向固态电池，甚至新型的电池结构演化。因此掌握电池研发技术的龙头公司，同时通过规模优势维持不断研发投入将获得持续的优势。
► 随着汽车电气化带来的机会：汽车电气化也将重构整车电子电气架构，对高压电气组件、优质电机电控、先进电池热管理系统带来更大的需求空间。
图表: 光伏成本下降学习曲线
资料来源：公司公告，能源局，BP Energy, 中金公司研究部
图表: 风电成本下降学习曲线
资料来源：公司公告，能源局，BP Energy, 中金公司研究部
第二、数字化浪潮下，下游应用端新的商业模式可能是下一个投资主题。新能源投资的机会不仅仅在于传统制造业的成长，也会诞生新的商业模式或者新的技术应用机会。随着能源结构出现变化，基于能源结构的应用自然也会产生相应的变化，特别是电力更容易被数字化控制，因此电气化也更利于数字化应用推进。其中分布式电源在海外已经逐步取代配网的角色，而基于数字化网络的虚拟电厂也将储能的应用从设备端提升到网络端、从被动迈向主动；新能源车电气化的同时带来自动控制的提升使得自动驾驶的路径越来越清晰，而这些也带来新的应用比如共享出行。
►分布式装机降低发电门槛，打破发用二元结构：以光伏为主体能源的新电力体系中，电源将可以贴近负荷部署，用户具备自发自用能力，相邻用户间可以实现能源双向流动，降低发电行业的进入门槛，也打破了传统电网单向能量流动的模式，提升电力系统灵活性并开辟丰富的电力市场商业模式。
►储能应用解决电网被动调节负担，以主动的发用平衡能力创造商业价值：由于清洁电源与传统电源相比出力稳定性有所减弱，储能将成为未来能源体系的必备要素，实现跨时段、跨季节的发用能平衡。因此储能的匹配比例受多重因素影响，并非一致，这也使得调度模式和能力将会使得储能成本差异较大，甚至智能化调度可以完成和高储能配比一样的效果而无需硬件投入，这将使得智慧能源服务出现较大的商业机会。
►新能源车智能化逻辑：我们认为新能源车的渗透率和发展，最终会成为自动驾驶技术的先决条件，伴随5G网络的普及，加速车联网的应用，发展出“人，车，路，云“物联交互的智能化交通，最终实现完全无人驾驶、促生智慧城市以及相应的共享驾驶服务。看好整车企业中同时具备软硬件能力的潜在公司，看好车载芯片、车载通讯、路边单元等蓝海赛道，建议关注出行服务类公司伴随高级别自动驾驶落地带来的成本下降和运营效率提升。
图表：碳中和拉动产业升级和新兴产业发展
资料来源：中金公司研究部
第三、怎么选择穿越周期者，成长赛道中的传统行业，技术变革中仍然不变的是原材料的使用。成长性赛道中会出现部分传统产业受益于行业需求持续增长，同时自身存在天然供给壁垒，因此成为穿越周期、量价双击的受益者。其中：
►光伏行业的典型代表包括：1）光伏玻璃，技术迭代仰仗工艺积累，良率与成本的控制难度转化为持续偏紧的供需结构；2）胶膜，在组件成本中占比低但对于质量影响重大的特性，决定了龙头用户粘性优势积累并持续放大的特点。
►新能源车领域包括：1）锂，考虑到锂作为最轻的金属，将是电池储存上难以替代的元素，因此随着电池需求受到储能和动力电池两方面的增长，根据大宗组的测算，到2025年全球锂需求量将达93.7万吨碳酸锂当量，钴需求量达到23.8万吨，2020-2025年CAGR分别为24.5%和13.8%。2）铜，随着电气化的提升，铜作为导电性较好的大宗商品，我们看好长期的需求提升。目前电动汽车相比传统燃油车需要多50kg的铜，充电桩需要10kg，叠加电网的铜需求，我们预计2030年铜的总需求量会比目前多至少12%，而铜的供应增加有限，因此也将开启铜的一个长牛周期。3）汽车玻璃，随着汽车智能化，车中使用玻璃的比例也在进一步提升，而对于汽车玻璃来说，其技术和质量要求较高，使得龙头企业在供应链有稳固的地位，带来持续成长。
问题四，碳中和对新能源主题以外的其他板块可能意味着什么？
虽然2030年前达峰，但是从2030年后的减排任务来看，难度仍然很大，因此我们认为节能减排特别是对排放总量的控制很可能在十四五就会开始。我们认为碳排放控制将带来供给侧产能进一步整合，以及需求侧新市场的崛起。
图表: 我国二氧化碳排放来源细分，2014
资料来源：《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》，中金公司研究部
图表: 高耗能产业碳排放预期，2019vs2060
资料来源：中金公司研究部
注：大宗包括有色金属和建材，不包括火电和散煤供暖
从供给侧看，碳排放减量可能相当于另一次供给侧改革。
► 基础材料：可能推出的更严格的环保措施或倒逼落后产能退出。我们认为未来高碳排放板块的新产能投放审批可能更为严格，而落后产能的退出有望提速，基础材料龙头在成本曲线上的优势地位有望进一步凸显，短期的供需错配或利好商品价格及板块龙头。
► 农业：规模化养殖及高效种植更为顺应碳中和趋势。我们认为规模化养殖有望通过精细管理，在粪污管理、饲料效率、物流筹划等方面较散养更易实现减排；而高效种植有望通过育种改良和数字化管理，在作物生长效率、氮肥及农药利用率等方面领先散户种植，碳排放量更少。随我国对碳排放的监管趋严，我们认为头部畜禽养殖公司及生物育种公司也将具有更大的发展空间。
► 交通运输：考虑到铁路单位碳排放较航空和公路更低，因此在碳中和背景下会有望获得较高增长，其中高铁由于时效性较高，占比有望持续提升。
从需求侧看，碳中和目标有望带来新市场的崛起。
► 建筑材料：建筑环保标准的提高和节能要求有望带来三大投资机遇。1）建筑节能玻璃：使用中空或Low-E节能建筑玻璃能够显著削减建筑能耗；2）建筑保温材料：保温材料需求增长与产品升级，涂保一体化等施工效率更高的新保温体系有望迎来蓬勃发展；3）轻质建筑材料：使用石膏板等轻质隔墙材料替代传统的水泥墙、砖墙，能同时减少水泥、建筑砖烧制过程中的碳排放和运输过程中的排放与能耗。
问题五，碳中和思考上我们与别人有何不同？
更看好新能源是基于其成本下降的制造业属性，光伏在中国的资源规模是目前能源需求的接近800倍，因此资源并不稀缺，且改变了过去资源往往地域分配不平均的问题。并且由于可再生能源制造业的特性，受益于中国制造业大国的禀赋，规模效应带来的不仅仅是成本的学习曲线，同时也有产业集群下的技术迭代加速。因此无论是光伏、风电、核电还是电池在中国都有希望进一步提升效率、降低成本。我们认为相比传统能源这将是一个不可逆的过程，而回头来看新能源的发展也就是短短10年左右时间带来了70-90%的成本下降，因此往后看，虽然中国碳中和的目标在很多人看来非常激进，但我们认为40年的时间将会使很多技术变化成为现实。因此我们看好在各个行业中能不断投入技术研发，引领行业技术进步的平台型科技企业，必将在此趋势下受益。
图表: 非化石能源成本优势来自零资源成本和制造业属性
资料来源：中金公司研究部