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1、电气设备行业研究报告:碳中和方向上的产业展望1. 1第26次联合国气候大会因疫情推迟一年的联合国气候变化框架公约第二十六次缔约方大会，于本月13日在英国格拉斯哥闭幕。自1992年195个国家共同签署联合国气候变化框架公约以来，各国在历次缔约方大会上进行谈判、协调、定责、确权，逐步搭建起各国实践气候目标的基础，并诞生了京都协议书、巴黎协定等协议。本次会议期待达成的四个目标。会前确定有4方面的谈判目标，包括“确保本世纪中旬前实现碳中和及气温升高幅度1.5摄氏度以内”、“帮助受气候变化影响最大的区域和自然栖息地”、“资金动员”、“敲定巴黎协定细则”，实现部分达成或阶段性进展。关于本次大会结果的重要关
2、注点有:国家自主贡献行动计划、全球控制温度升高目标及措施、巴黎协议核心条款第六条等。1.2 更新更优的自主贡献行动计划各国陆续递交了新版或更新版本的自主目标，减排强度更进一步。根据2016年签署的巴黎协议约定，189个缔约方应减少碳排放，共同致力于把全球平均气温升幅控制在工业革命前水平以上低于2之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5C之内。同时约定，缔约国公布国家自主贡献行动计划（NDC）,并进行每五年一次审核及更新，2020-2021年为更新时点。本次大会期望达成1.5摄氏度控温目标共识，这需要各国NDC贡献更强的减排量目标。先于本次气候大会召开的G20会议，在其联合公告中，也对
3、控温1.5摄氏度及本世纪中叶前达成碳中和目标持认可态度。至今年三季度，超过120个国家上报新版或更新版国家自主贡献目标（NDC）,占全球温室气体排放量一半以上。根据NewCIimate组织的NDC专家代表调查问卷，对比前后两轮提交的NDC文件，后者体现诸多进步，包括将气候变化目标嵌套进本国执政纲领，以及执行更为严苛的温室气体减排目标等。1.3 有难度亦有进展的1.5摄氏度控温目标目前新版NDC依然无法满足控温1.5摄氏度的目标。即使新版NDC全部履约，减排量依然无法使得全球变暖控制在2摄氏度以下。根据气候专门委员会此前测算：为实现控制升温2摄氏度以下的目标，需要使得2030年二氧化碳净排放量较
4、2010年降低25%,并在2070年左右实现碳中和；为实现控制升温1.5摄氏度以下的目标，需要使得2030年二氧化碳净排放量较2010年降低45%,并在本世纪中叶实现碳中和。根据联合国环境规划署的2021排放差距报告，参照会前新版本的NDC目标值，至本世纪末的全球气温升温将在2.7摄氏度。对此，本届气候大会要求，至2022年召开下一届气候大会前时，各国应该再次评估目前的NDC,以接近控温1.5摄氏度目标。控温目标有差距，但“脱煤”努力取得进展。26届大会官网表述，为实现控温1.5摄氏度以内目标，实施途径有：加速淘汰煤炭使用、减缓森林退化、加快转向电动车、加码可再生能源投资。根据Ember和IE
5、A数据，2020年煤电在全球电源结构中占比33.8%,煤电产生的碳排放量占到全球的30%,因此，关于煤电的谈判成为历次会议的焦点。自2013年世界银行宣布（带豁免条件地）中止向新建燃煤电厂融资以来，20142020年期间，法国、德国、瑞典、英国，以及欧洲复兴开发银行、非洲开发银行、亚洲基础设施投资银行，均相继宣布停止对新建燃煤电站融资。1.4 姗姗来迟的“第六条”国际间碳交易基础，姗姗来迟。巴黎协议共有29个条款，其中第6条提到两点：第一，缔约方可使用国际转让的减缓成果来实现国家自主贡献（NDC）,即基于各国自愿合作完成国家自主贡献减排目标的国际合作机制，转让减排量仅供一方NDC核算；第二点，
6、在公约缔约方会议的权力和指导下建立机制和监督机构，即设置“可持续发展机制（SDM）”，本次大会又称为6.4机制，作为国际间减排量转让的框架。该条款是未来全球减排量交易（碳市场）的法律基础，历经多次气候峰会依然争议不断，至本次会议终于达成初步一致。2. 1顶层设计及国际承诺内在要求与责任担当。纵观我国应对气候变化的国内政策顶层设计以及国际减排承诺，出发点和立足点可以概括为“满足我国可持续发展的内在要求，推动构建人类命运共同体的责任担当在国内政策体系下，应对气候变化被赋予了经济发展的意义，视作推动我国经济高质量发展的重要抓手，从经济、产业、能源、运输、消费结构调整等领域为经济发展构建新动能；应对气
7、候变化也具备民生属性，是生态环境高水平保护的重要内容，协同污染治理、生态保护等政策部署，从源头上改善环境质量、丰富环境治理手段。在国际治理环境中，应对气候变化是我国推动构建人类命运共同体所作出的具体贡献。参与全球气候治理的过程，也是我国践行多边主义、坚持“共同但有区别”等原则、支持发展中国家合理诉求的过程。例如，2017年1月，面临美国将退出巴黎协定之际，我国领导人在达沃斯论坛上发言，表达对巴黎协定的坚定支持，即是中国态度在全球治理体系变革中的体现。因此，历数我国的气候变化顶层设计和减排承诺，最显著的特征是，伴随着综合国力和经济发展水平的提升，我国减排承诺的内容更为具体，减排承诺的力度更加强化
8、。不同时期的国际减排承诺和不同阶段的国家发展聚焦方向，存在协同关系。预计国内气候政策还将持续强化、细化、深化。2.2应对气候变化的国内政策强化约束，引导激励，减少信息不对称性。围绕1+N的碳中和体系，在顶层设计之下，是各部委政策。政策涉及的行业方面，工业及电力相关政策数量最多，这两个领域占全国碳排放总量约70%-80%,在关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见和2030年前碳达峰行动方案等文件中居前提及，是未来主要减排方向。建筑、交通和循环经济也是重点关注领域。政策施力的角度方面，可分为控制、激励、信息。比如，对于电解铝、钢铁及石化等高能耗产业，政策着力点多以能耗、排放量、严
9、控新增产能为约束条件，对于新能源、储能及电网等能源转型支点领域，政策着力点多以价格开放、资金引导、增加低碳方向投资等激励方式。此外，采取多种方式降低碳排放信息不对称性，也成为政策施力点，比如，近期成立的碳排放统计核算工作组，及碳达峰碳中和纳入中央环保督察范围，以及越频繁的信息公示。总体来看，部委及行业层级的政策方面，约束性条件以行政方式为主，激励性手段运用行政和市场两种方式协调推进，降低信息不对称性的程度受益体制创新。3. 1排放量的来源及减碳方向电力、黑色金属及非金属矿物部门排放量居前。44个分类部门二氧化碳排放量统计中，我国碳排放量的47%来自电力部门，另有黑色金属冶炼及压延加工业部门（钢
10、铁等行业）、非金属矿产部门（水泥玻璃等行业）、运输部门排放量居前，合计达到85%排放量。2019年上述部门的合计排放量增幅为2.77%,高于我国整体排放量增幅（1.80%）,是过去一段时间主要的碳排放量增量来源。从替代和控量两方面达成双碳目标。电力部门和工业部门是减碳主力，但不同阶段的侧重点不同。在达峰阶段，用电量需求持续增长，预计电力部门将以替代手段为主，在电源端以清洁能源作为新增电源主体，同时煤电机组向基础保障性和系统调节性电源转型。电网端，增加调节能力建设，市场化改革和储能设施构成软硬件基础。用户端，增加电能替代比例，减少化石能源直接消费比重。在碳中和阶段，预计煤电机组进入批量退役时期，
11、推动电力部门大规模减碳。预计钢铁、冶炼等工业部门在达峰阶段仍将保持排放量增长，需要以控制产能及能耗为主要方式，突破性的减碳技术，诸如氢还原剂的零碳炼钢，则将在碳中和阶段广泛应用，帮助产业部门深度脱碳。同时，经历十年期的产业结构转型后，预计重工业高能耗产品的需求量下降，也是减排来源。预计碳达峰时期，电力部门减碳看替代效益、工业部门减碳看总量控制；碳中和时期，电力部门减碳看煤电退出、工业部门减碳看替代转型。百万亿级别的投资规模，能源部门是重点。根据清华大学中国长期低碳发展战略与转型路径研究的测算，实现2情形下的目标，2020-2050年间需要新增127万亿投资，其中能源部门的占比78%,投资额接近
12、百万亿。另据IEA测算，为实现双碳目标，2030年中国能源投资强度需要达到4万亿/年，2060年需要达到6万亿/年，能源部门的投资方向为电力系统(电源储能充电桩等)、终端电气化系统(电车热泵工控等)、氢能源等。值得注意的是，在IEA测算情形下，虽然能源部门投资额增加，但年投资额所占GDP比重从2016-2020年间的2.5%,下降至1.6%(2030),最终降到1.1%(2060)0虽然实现双碳目标的投资额绝对值较大，但是相对我国未来的经济规模，其融资环境和融资工具完全可以支撑这个体量投资。3.2 风光新能源承担能源转型重任双碳目标方向的确定性增长。预期在碳达峰阶段的两个五年计划期间，能源消费
13、总量和非化石能源占比持续提升。至十四五末，全国能源消费量达到55亿吨标煤，非化石能源占比20%,至十五五末，能源消费量达到60亿吨标煤，非化石能源占比25%。基于上述两个时点的预期以及水电资源等客观现实，测算各类非化石能电力需求量，风电及光伏装机量需要在2025年达到10亿千瓦以上、在2030年达到17亿千瓦以上。即十四五期间的风光年均保底新增量需在100GW以上、十五五期间在130GW以上，较十三五期间62GW的年均装机水平有较大提升。此外，基于“2060年中国一次能源消费总量降至46亿吨标煤/非化石能源占比超过80%”的假设，测算碳中和时期我国风光装机总量需要63亿千瓦以上，意味著2030
14、-2060年新增量达到46亿千瓦，年均保底新增量约150GW以上。光伏：需求景气向好，供给约束放松。围绕双碳目标方向，各层级政策均有发力，从消纳权重到整县推进，以及风光大基地规划，国内需求具备较强的政策因素支撑。其中非水可再生能源消纳权重可看作底线要求，按照2030年约10.7万亿kwh全社会用电量+25.9%非水可再生能源消纳权重，十四五/十五五分别达到62GW/84GW的光伏新增需求量是客观的。实现光伏新增需求的落实条件也陆续成熟：整县推进试点行政区达到676个，估算光伏可装机规模达到150GW;风光大基地首期100GW,估算光伏指标规模达到50GW;以上两项政策预期在2022-2023年
15、带来120740GW光伏指标、土地资源、电网配套设施等条件，叠加其他保障性项目，可实现年均70-80GW光伏国内需求量。海外需求量受益电价上涨以及税收减免等因素，预计近年可实现120-140GW年均需求量，使得全球装机总需求达到200-220GW水平。另一方面，供给端约束趋松。此前最紧缺的硅料和EVA粒子产能，有望在2022年缓解。硅料环节，随着通威10万吨、大全4万吨新增产能于2021Q3-Q4投产，国内硅料行业总产能将来到64万吨，较年初增长48%o2022年将有通威、新特、江苏中能、东方希望等新的一批硅料产能投产，将国内总产能推升至100710万吨、全球超过120万吨水平，考虑产能爬坡期
16、及容配比因素，可满足超过260GW装机量需求。光伏EVA环节，斯尔邦和联泓新科稳步扩产，叠加明年浙石化、榆能化等新产能投放，2022年国内产能接近50万吨、全球产能接近100万吨，可以满足约240GW装机量需求。产能就位后，另一个重要的限电因素也在2021Q4得到大幅改善，工业硅、动力煤等价格进入下行通道，为产量释放提供保障。风电：平价时代，依托国产化和大型化实现降本。2020-2021年是风电关键时期，陆上风电及海上风电先后进入无补贴的平价时代。两类型机组招标价格相继见证新低，陆上风电机组(3MW)价格从4000元kw(2020年)下降至2400元kw(2021Q3),海上风电机组价格从接近
17、7000元kw均价(2020年)下降至4000元kw(2021Q3)0价格下降的同时，招标放量趋势明显，今年前三季度公开招标量达到41.9GW,同比增幅115%。降价起量之际，成本控制能力成为产业链核心竞争因素。成本控制可以从两方面获取:首先是机组大型化摊薄单功率成本，陆上风电向4MW平台变化、海上风电向6MW以上平台变化，伴随这一过程，叶片、塔筒、主轴、铸件等环节都有大型化需求，也起到固定资产投资的摊海。其次是设备国产化降低直接成本，包括主轴轴承、齿轮箱、变桨系统等环节，这些环节通过进口替代可实现的降本幅度估算在30-50%以上。3.3 新型电力系统是实现双碳目标的必备环节新型电力系统，源网
18、荷的变革。中央财经委员会第九次会议提出，深化电力体制改革，构建以新能源为主体新型电力系统。从源-网-荷三个方向上，新型电力系统酝酿技术和体系的变革。电源端，风光等新能源的接入，较传统能源存在大量差异：发力曲线的不同，光伏出力高峰在午间、风力出力高峰在晚间：风光出力受云雨等外界影响较大，稳定性和可靠性弱于传统煤电；风电光伏通过电力电子设备接入电网，相比传统煤电水电机组，更容易产生谐波，且惯性下降，对电网的稳态冲击更大；风光新能源的资源区分布不均衡，偏三北地区，而传统煤电多围绕东南经济发达地区建设。负荷端，随着电力市场化改革和电能替代渗透率提升，负荷端的波动性将增加，除传统的生活生产习惯影响负荷变
19、化外,电力交易价格、配售电公司定价策略、用能设备调节灵活度等因素也将显著影响负荷变化。负荷端的能动性将增加，随着户用光伏、分布式能源的广泛接入，负荷端和电源端的界限打破，以往的“源随荷动”将演变成“源荷互动”。电网端，以上的源荷变化都是电网需解决问题的改革方向。常规电力机组的占比下降及新能源大规模并网，将带来电网的系统惯性下降，现有的控制运行系统未来面临大的调整，包括抽蓄和电化学储能的需求量增加。分布式能源的广泛接入，增加了配网潮流运行的不确定性，需要在容量、接入、继电保护等方面做匹配性安排，配网规划的难度增加。此外，在电力能源市场化改革的方向上，上述变化产生的投资成本，如何在市场主体之间分摊
20、，以及收益性和公益性的界定，是技术变革之外需要考虑的变化。新能源高渗透率背景下，应对高峰负荷增加及峰谷差扩大成为迫切问题。在经济新常态阶段，我国用电量整体增速平缓，但随着第三产业及居民用电量的结构性占比提升，我国电力负荷出现高峰负荷快速增长、基荷腰荷缓慢增长、负荷峰谷差扩大的现象，形成“电力缺口大，电量缺口小”的特点。去年末至今年初，我国高峰负荷连续4次创新高，达到11.89亿千瓦，比前次夏季高峰高出10%。据国网能源院测算，十四五期间电网的最大负荷值增速将高于用电量增速1个百分点，年均增速约5.5%,同时，最大日峰谷差率预计将增至35%o系统改造方面：抽蓄和储能是显著需求量。电网侧，据抽水蓄
21、能中长期发展规划，在当前3149万千瓦抽蓄投产量基础上，2025年投产量达到6200万千瓦、2030年投产量达到1.2亿千瓦，年均约9GW抽蓄。负荷侧，目前我国电力最高负荷约12亿千瓦，假设峰谷功率差3.6亿千瓦、用户侧储能承担20%削峰填谷任务，估算需要的装机量约72GW,按2小时运行时间算，折合144GWh,按十年分摊约年均14.4GWho电源侧，假设未来风光年均装机量IOOGW,按5%储能配置/2小时运行，发电侧储能约年均10GWho加大配电网数字化建设是确定方向。分布式能源的广泛接入和电力市场化改革，对配电网的感知和控制能力提出更高要求，配电网由传统配网（PDN）向主动配电网（ADN）
22、提速升级。以南方电网为例，南方电网十四五规划对配电网的投资额上升至3200亿元，占比十四五电网投资规划50%,重点建设方向包括配网智能化、故障自愈、智能配电站、智能开关站等。在这些方向上，感知类设备（配网监测、智能电表、物联网电表等）、控制类设备（智能柱上开关、智能配电台区、智能低压断路器等）以及调度系统等开支将明显增加。系统适应方面，值得关注的是电力市场化背景下新模式。在分时电价机制全面推广后，负荷侧的峰谷电价差加大，加上工商业电力用户全部进入电力市场后，在价格波动下，电力用户存在调节用能行为的动机，包括负荷集成商、可中断负荷、直接控制负荷、需求招标负荷、紧急电力需求响应、V2G虚拟电站等一
23、批商业模式条件逐渐成熟。3.4 钢铁行业控排减排是双碳目标的重要条件排放量大户，提前达峰。我国钢铁产量全球第一，2020年粗钢产量10.5亿吨，占全球总产出56%o以钢铁为代表的金属冶炼及加工部门，则是我国碳排放量第二大部门，排放量18亿吨，占比全国排放量比重18.92%。因排放量影响重大，钢铁行业减排降耗是实现双碳目标的重要条件，其碳达峰碳中和的时点有望较3060目标提前达成。分阶段完成双碳目标。展望未来，钢铁行业的双碳目标将倚重不同的因素达成：第一阶段，产能管控、能效提升、用能结构调整及循环产业是减缓排放量增长的主要手段；第二阶段,流程优化配合用能结构进一步调整降低单位能耗，通过科学用钢控
24、制总量压降总能耗；第三阶段，低碳炼钢技术开始规模化工业应用，开始发挥主力军作用；第四阶段，控制用钢量、流程结构优化及成熟的低碳炼钢技术，共同推进钢铁行业深度脱碳。预计第一阶段在2025年推动钢铁行业排放达峰，第二、三、四阶段在余下35年时间内完成，使得钢铁行业碳中和目标达成。长流程转短流程，废钢循环利用。长流程制钢占比高是我国钢铁行业碳排放高的原因，实际上，由于长流程炼钢过程中90%的能量消耗发生在铁前工序，若提高长流程炼钢流程中的废钢添加比，也能有效降低炼钢过程中的碳排放。若我国铁钢比下降至世界平均的69.7%水平，我国长流程炼钢吨能耗将由703.17千克标准煤/吨降至593.37千克标准煤
25、/吨，吨钢节能约110千克标准煤，若按吨标准煤燃烧产生2.7吨二氧化碳计算，吨钢减排约0.3吨二氧化碳，按我国约90%的长流程炼钢占比计，可减排约2.84亿吨二氧化碳。若进一步铁钢比下降至50.68%,吨钢能耗将降至453.65千克，吨钢节能250千克标准煤，吨钢减排0.675吨二氧化碳，可减排约6.34亿吨二氧化碳。降低铁钢比，提高废钢比对我国钢铁行业减排意义重大。短流程炼钢指的是由废钢投入电炉融化炼钢，没有炼铁程序，由于能耗较低（较长流程炼钢单吨节约能耗490千克标准煤），同时排放较低（较长流程单吨减排二氧化碳12-2.2吨）,因此发展电炉炼钢的对环境保护有着重要意义，我国是钢铁大国，但我
26、国短流程炼钢占比仅占10%左右，远低于美国（69.7%）,欧盟（41.3%）,韩国（31.8%）,和世界（27.9%）。煤制气-气基竖炉还原铁。气基竖炉工艺是迅速扩大直接还原铁生产的有效途径，我国因石油、天然气资源匮乏，不适合直接开展气基直接还原技术，但我国煤炭资源储量丰富，将煤制合成气作为还原气来发展气基竖炉直接还原，是我国钢铁企业未来直接还原铁生产的重点发展方向。2018年东北大学与辽宁华信启动“辽宁钢铁共性技术创新中心”，着力全国低碳炼铁精品炼钢示范基地，建设了我国基于氢冶金气基竖炉短流程的生态型高附加值精品钢生产基地，同时，研发了还原气加热技术和竖炉炉顶煤气循环利用工艺技术，将气基竖炉
27、炉顶煤气进行除尘、换热、脱水、加压后，与脱硫后的粗煤气混合，进行脱碳、加热处理，送入竖炉，实现煤气循环，节能减排效果明显。年产1万tDRI煤制气-气基竖炉直接还原-电炉冶炼短流程中试基地正在建设，该新工艺吨钢总能耗为263.7kgce,吨钢二氧化碳排放量为829.9kg,优于传统高炉-转炉流程。纯氢竖炉。纯氢竖炉炼钢可以实现二氧化碳的零排放，因此是减少排放的重点发展方向。但是纯氢冶金仍存在以下问题:(1)氢气将铁矿还原为铁的过程中需要吸收大量的热，因此炉内散料层的温度场急剧向凉，则必须增加作为载热体的入炉氢气量，这增加了氢气冶金的成本。因此，在目前实际生产的MIDREX、HYLIIKPERED
28、等竖炉中，由于煤气中除了含氢气，还含有20%-35%C0,使吸热与放热反应同时进行，改善炉内供热，但此举又导致了二氧化碳的生成。(2)氢气体积密度小，进入炉内将急剧向炉顶逃逸，难以集中在底部高温带作用于铁矿还原，因此需将入炉氢气压力升高，存在安全隐患。预计在钢铁行业减排的第一二阶段中，氢气炼钢还不具备大规模工业应用基础，但是在碳中和方向的深度脱碳阶段，以氢气炼钢为代表的低碳技术将成为主要减排来源。第二十六届气候大会前后，气候变化共识进一步凝聚。国际方面，国家自主贡献(NDC)及减排量(ITMOs)等核心气候条款已显曙光，为全球碳市场等一系列国际架构打下基础，提升气候因素在国际关系中的权重。国内
29、方面，围绕1+N碳中和政策框架，各部门措施细则陆续出台，行业发展的久期和增速明朗。关注以下投资方向：光伏方面。短期的产业链价格博弈有望随着硅料新产能的释放而缓解，被高价组件抑制的国内装机需求在2022年开始释放。双碳目标给与了长期方向，消纳权重制度及整县推进、大基地等政策树立了规模的底限支撑，绿电及绿色金融等措施补充电站收益率表现，产业链的产能投放及技术进步路径提供了短期和长期的降本空间。配置上：硅料受益价格和产量，未来两至三个季度业绩能见度较好；光伏玻璃享受行业增长和双玻渗透率提升的双重驱动，增量明确且行业格局具备稳定性;一体化厂商具备组件渠道优势，单瓦利润有上行空间；逆变器环节受益储能和户
30、用的需求，国内装机和出口数据见好。风电方面。大基地、存量风场改造、风电下乡等政策提升行业空间潜力，招标量大幅增长提供未来业绩储备。近期陆上及海上风电机组价格的大幅下降推动行业步入平价时代，熨平周期的波动性，提供行业内生增长性。以上因素构成了板块估值提升的基础。配置上：平价时代，整机运营能力和成本控制能力构成重要竞争要素，关注整机厂商的竞争格局变化；降本空间需要全产业链提供支持，关注轴承等关键零部件的国产替代；机组大型化，对铸件、塔筒、叶片等环节的制造条件提出更高要求，关注产能资本开支能力；海上风电的电缆用量及质量要求更高，具备子环节的a。电网方面。南方电网发布6700亿十四五投资计划，其中32
31、00亿元重点投向电网数字化及配网等领域，预期国家电网十四五投资保持平稳增长，投资结构也有同方向倾斜，拉开我国电网的新一轮升级序幕。感知类设备（配网监测、智能电表、物联网电表等）、控制类设备（智能柱上开关、智能配电台区、智能低压断路器等）以及调度系统等开支将明显增加。工控方面。近期宏观的PML固投及工业增加值等景气度指标，以及微观的机床及工业机器人等产品出货量，均有趋缓。本轮工控景气度周期较长，亦有关于景气持续度的担忧。外部性的出口需求和周期性的设备更新均构成工控行业的此轮景气基础，虽近期原材料价格压力及限电因素对工控下游需求有冲击，但在双碳目标和产业升级的背景下，工控的需求存在结构性差异,诸如光伏硅片、光伏电池片、锂电、风电铸件等子行业将在中长期维持景气度向上趋势，且其他用能行业的设备降耗、设备自动化等需求依旧存在较大空间和资本开支动力。
