请务必阅读正文之后的免责条款部分[Table_MainInfo][Table_Title]2021.06.16碳中和路线图推断及产业变迁推演——碳中和系列报告（三）[Table_Guide]本报告导读：本文将碳排放拆解为经济增长、技术进步、产业结构、能源结构四个关键要素，以此为着力点，对我国过去的碳排成因和未来的减排路径进行深入探讨。摘要：[Table_Summary]见微知著：我国碳排构成及拆解能源相关碳排占我国碳排总量的90%以上，是实现双碳目标的关键，负碳技术有较大的发展空间；我国在某一阶段内的能源相关碳排变化量可以通过结构分解模型拆分为能源结构、能耗强度、产业结构、经济增长四个因素的影响。鉴古知今：我国能源相关碳排成因历史溯源技术&增长：2007~2017年间，我国实现了从能源密集型的粗放生产到技术导向型的高质量发展的转变，以环境换经济的时代已成过往，未来将进入高质量的经济发展阶段；产业&能源结构：产业结构变化对于我国的减排贡献在两个阶段出现分化，未来需进一步促进产业结构低碳转型；能源结构优化加速助力我国碳减排，清洁能源发电具有广阔空间。路径推演：我国双碳目标实现的路径分析减排路线概览：三力齐发助达峰，技术突破达中和。碳达峰路线图：我国需要将碳排峰值控制在104~110亿吨之间。在此期间，工业技改、能源结构、产业结构三大因素均衡发力，分别为碳达峰贡献18.7、15.5和11.7亿吨的减排量；碳中和路线图：我国预计于2050年实现深度减排，碳排量降至20亿吨左右。该阶段技术进步成为减排核心驱动力，新能源革命开始接力，两者分别贡献78.2和50.1亿吨的减排量，负碳技术的作用也逐渐凸显。工业技改降低能耗强度，是我国双碳目标的核心助力：绿色技改政策力度逐渐加码，电力、冶金、交运、化工、建材等高耗能行业的能源使用效率将大幅提升，成为我国实现双碳目标的核心助力；碳市场促进产业结构低碳转型，重点助力我国碳达峰：碳交易背景下，采掘、高能耗制造、交运、建筑的产值占比将受到压缩，产业结构低碳转型助力我国快速达峰，碳中和阶段其减排动能边际趋弱；新能源革命优化能源结构，将成为碳中和的中坚力量：为实现碳中和目标，光伏设备和风电设备装机容量需分别提升至当前的17倍和12倍，储能行业也将迎来重大发展机遇，新能源革命助力电力行业深度脱碳，预计将成为碳中和的中坚力量；负碳技术加速发展，为碳中和再添助力：农林碳汇持续发力，负碳排技术使碳中和成为可能；碳封存技术预计在2030年以后投资大幅提升，助力我国碳中和目标。[Table_Author]报告作者董琦(分析师)010-83939823dongqi020832@gtjas.com证书编号S0880520110001[Table_Report]相关报告社融结构变化体现防风险特征，未来收缩幅度放缓2021.06.12宏观角度三大担忧的减弱会到何时2021.06.07中国“三孩”时代的喜与忧2021.06.03复苏趋势减缓，不均衡特征变强2021.06.01“稳”的基调正在全面蔓延2021.06.01专题研究宏观研究宏观研究证券研究报告专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分2of17目录1.见微知著：我国碳排构成及拆解........................................................41.1.能源相关碳排是我国实现碳中和的关键............................................41.2.从因素分解的视角理解能源相关碳排的影响因素............................42.鉴古知今：我国能源相关碳排成因历史溯源...................................62.1.碳排成因概览：过去十年经济增长是碳排高增的主因，减排动能开始出现转变........................................................................................................62.2.技术&增长：以环境换经济的时代已成过往，未来将进入高质量的经济发展阶段....................................................................................................72.3.产业&能源结构：需进一步促进产业结构低碳转型，清洁能源发电具有广阔空间....................................................................................................83.路径推演：我国双碳目标实现的路径分析......................................103.1.减排路线概览：三力齐发助达峰，技术突破达中和......................103.2.工业技改：电力、冶金、交运、化工、建材的绿色技改将成为我国双碳目标的核心驱动力..................................................................................113.3.碳市场：碳交易背景下碳排放成为一种新的生产要素，碳价引导产业结构低碳转型..............................................................................................133.4.新能源革命：光伏、风电前景广阔，发电行业的新能源革命将成为碳中和的中坚力量..........................................................................................143.5.负碳技术：农林碳汇持续发力，碳封存技术加速发展，为碳中和再添助力..............................................................................................................15附录：结构分解分析（SDA）...................................................................16风险提示.......................................................................................................16专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分3of17专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分4of171.见微知著：我国碳排构成及拆解1.1.能源相关碳排是我国实现碳中和的关键实现双碳目标需要充分理解我国实际碳排放的构成：能源相关碳排、工业过程碳排、负碳排。我国实际二氧化碳排放（简称“碳排放”）可以分为三个部分：能源相关碳排放（Ce）、工业过程碳排放（Cu）和负碳排放（C-），其中：能源相关碳排（Ce）表示在生产过程和居民活动中由于燃烧化石能源所产生的碳排放；工业过程碳排（Cu）表示在工业生产过程中由于能源燃烧以外因素所产生的碳排，如：水泥生产过程中由于化学反应产生的碳排放，也称作“非燃碳”；负碳排（C-）表示碳汇、碳封存（CCUS）等负碳技术对于碳排放的吸收和储存：实际碳排（C）=能源相关碳排（Ce）+工业过程碳排（Cu）+负碳排（C-）能源相关碳排占我国碳排总量的90%以上，是实现双碳目标的关键，负碳技术有较大的发展空间。我国2020年的能源相关碳排达到了100.3亿吨，达到了我国碳排总量的93.1%，因而我在实现碳达峰和碳中和的目标过程中需要充分重视这一部分的减排潜力，一方面通过发展清洁能源来优化能源结构来，从而减少单位能耗的碳排放，另一方面通过改进生产技术来提高能源使用效率，从而减少单位GDP的能源消耗。此外，负碳技术目前对于我国的减排贡献仅为5.8亿吨，占我国碳排总量的5.4%，其中主要是农林碳汇的贡献，碳封存（CCUS）技术目前还处于起步阶段。碳中和目标要求达到“零碳排”，仅靠节能减排是难以实现零碳目标的，因此我国应加大负碳技术的研发投入，助力我国的碳中和目标。图1：能源相关碳排是实现双碳目标的关键数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究1.2.从因素分解的视角理解能源相关碳排的影响因素根据传统的三因素分解框架，我国能源相关碳排可以分解为：单位能源碳排强度、单位GDP能耗强度、GDP。单位能源碳排强度指我国每消耗一单位的能源所排放的二氧化碳，主要反映我国总体的能源碳排系数；单位GDP能耗强度指我国每增加一单位的GDP所消耗的能源，主要反映我国总体的能源使用效率；GDP则反映我国经济增长对于碳排放的影响，我国以往的经济高速增长一直是我国碳排的主要驱动力，要想实现碳中和，需要我国经济进入高质量的低速增长通道。Ce=单位能源碳排强度单位GDP能耗强度GDP100.313.2-5.8-20020406080100120能源相关碳排工业过程碳排负碳排(亿吨)碳排放量专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分5of17单位能源碳排强度关键在于各类能源碳排系数（c）和能源结构（Se），其中各类能源的碳排系数相对稳定，能源结构优化的关键在于提升清洁能源和天然气的占比。单位能源碳排强度进一步可以分解为能源碳排系数（c）和能源结构（Se），其中能源碳排系数（c）表示每消耗单位能源所产生的碳排量，由能源自身的特性决定，具有一定的稳定性；能源结构（Se）表示各类能源占总能耗的比重，由于各类能源的碳排系数存在差异，因而通过优化能源结构即可减少单位能源的碳排强度。煤炭的碳排系数相对较高，原煤、焦炭等能源的碳排系数基本在3吨CO2/吨标煤左右，石油的碳排系数次之，但基本也都达到了2吨CO2/吨标煤，天然气的碳排系数在化石能源中相对最小，仅为1.6吨CO2/吨标煤，非化石能源由于不排放二氧化碳，因而其碳排系数为0。根据各类能源的碳排系数特征，优化能源结构的关键在于提升非化石能源和天然气的占比，而我国目前的能源结构仍然是以碳排系数较高的煤炭和石油为主，分别占我国能耗总量的60.7%和18.0%，因此我国能源结构仍有较大的提升空间。表1:天然气和非化石能源是相对较为清洁的能源一次能源二次能源碳排系数(c)吨CO2/吨标煤煤炭原煤2.9其他洗煤3.1焦炭3.1石油汽油2.0煤油2.1柴油2.2燃料油2.3液化石油气1.8天然气—1.6非化石能源—0.0资料来源：IPCC手册(2006)，国泰君安证券研究图2：具有高碳排特性的煤和石油占比较高数据来源：中国能源统计年鉴(2018)，国泰君安证券研究60.7%18.0%7.6%13.8%煤石油天然气非化石专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分6of17单位GDP能耗强度不仅取决于各行业单位增加值能耗强度（E），还取决于各行业占GDP的比重（Sy）。单位GDP能耗强度可进一步分解为分行业能耗强度（E）和产业结构（Sy），其中，分行业能耗强度（E）表示各行业单位增加值的能源消耗，反映了各行业的能源使用效率，一般取决于其生产工艺和生产技术；产业结构（Sy）表示各行业增加值占GDP的比重，产业结构优化的关键在于提高低耗能行业在我国GDP中的比重，缩减高耗能行业的比重，从而实现产业结构的低碳化。目前我国电力、冶金、建材、化工、交运行业的能耗强度相对较高，应当实行工业技改提升这些高耗能行业的能源使用效率，同时适当降低这些高耗能行业在我国国民经济中的比重。表2:电力、冶金、建材、化工、交运行业的能耗强度相对较高行业能耗强度(E)产业结构(Sy)吨标煤/万元%农林牧渔0.18.1采掘0.43.5食品饮料0.32.2纺服制造0.21.7木材家具0.10.7造纸印刷0.31.1石油加工0.41.2化学工业0.94.3建材1.62.3金属冶炼2.62.9金属制品0.11.3设备制造0.18.3其他制造0.10.1电力热力13.42.2燃气和水0.30.3建筑0.16.9交运仓储0.85.8其他服务0.047.0资料来源：中国能源统计年鉴(2018)，投入产出表(2017)，国泰君安证券研究通过上述分析，能源相关碳排放（Ce）可进一步分解为以下5个因素：Ce=能源碳排系数(c)能源结构(Se)产业能耗强度(E)产业结构(Sy)GDP(y)其中，能源碳排系数相对稳定，因而我国在某一阶段内的能源相关碳排变化量（ΔCe）可以通过结构分解模型（SDA）拆分为能源结构变动（ΔSe）、产业能耗强度变动（ΔE）、产业结构变动（ΔSy）、GDP变动（Δy）四个因素的影响（具体的拆分方法见附录），下面我们将从这四个因素的角度出发，重点分析我国过去的碳排成因和未来的减排路径。2.鉴古知今：我国能源相关碳排成因历史溯源2.1.碳排成因概览：过去十年经济增长是碳排高增的主因，减排动能开始出现转变2007~2017年间，经济增长一直是我国碳排高速增长的主要动因，减排动能从前专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分7of17五年的产业结构低碳化（ΔSy）转变为后五年的生产技术进步（ΔE）。2007~2012年是我国碳排高速增长的五年，碳排量从62.6亿吨增长至83.2亿吨，在这一阶段，我国经济呈现高速增长的态势，年均GDP将近10%，经济增长（Δy）对我国碳排的影响达到了33.5亿吨，因此我们可以认为我国在这五年实际上是以环境成本换经济发展；这一阶段的减排动能主要是产业结构的低碳化（ΔSy），该因素为我国贡献了11.7亿吨的减排量，而能源结构和能耗强度对于在这五年对于我国碳排的影响十分微弱。2012~2017年间，我国碳排增速放缓，仅从83.2亿吨提升至90.0亿吨，在这一阶段我国经济稳定增长，GDP增速基本在7%附近，因而该因素对于我国碳排的影响有所下降，但也达到了30亿吨；这一阶段的减排动能相较于前五年发生了显著转变，随着我国经济水平的提升，技术进步（ΔE）开始承担主要的减排任务，在这一阶段为我国碳减排贡献了19.8亿吨，几乎抵消了经济增长带来的碳排量的2/3；同时，也需注意到，在这一阶段能源结构改善（ΔSe）对于碳减排的影响逐渐开始体现，预计未来将成为碳减排的中坚力量。图3:2007~2012年，经济高增推升碳排量，产业结构趋于低碳化图4：2012~2017年，经济增速开始放缓，技术效应初步释放数据来源：中国能源统计年鉴(2008&2013&2018)，投入产出表(2007&2012&2017)，国泰君安证券研究2.2.技术&增长：以环境换经济的时代已成过往，未来将进入高质量的经济发展阶段2007~2017年间，我国实现了从能源密集型的粗放生产到技术导向型的高质量发展的转变。从经济增长(Δy)的碳排影响来看，两个阶段受到的总体影响程度和产业间的影响结构基本一致，电力行业受到的影响最大，其增加值提升导致我国碳排量分别上升了17.88亿吨和16.08亿吨，其他高耗能行业（如：冶金、交运、建材、化工）的经济发展对于我国的碳排影响也较为显著；而技术进步(ΔE)对于两个阶段碳排放的影响则出现了分化，在前五年技术进步对于我国碳减排的贡献基本为零，说明在这一阶段我国的经济发展主要是通过增加要素投入来实现，生产方式较为粗放，而在后五年随着我国经济发展水平的提升，技术进步对于碳减排的贡献开始凸显，帮助我国减排约20亿吨，从细分行业来看，经济增长所导致的碳排增量越多，相应行业的技术进步所产生的减排贡献也越高。这一现象实际上刚好解释了“环境库兹涅兹曲线”，即经济增长和碳排放的关系是一个倒U型曲线，在经济水平较低的阶段，经济增长和碳排放呈显著正相关，而随着经济水平的提升，技术进步的减排作用开始体现，这时候经济增长和碳排放开始呈现弱相关，甚至负相关。根据我国过去十年的碳排成因来看，我国将进入技术驱动+33.5-11.7-2.0+0.862.683.220406080100碳排量(2007)经济增长产业结构能源结构技术进步碳排量(2012)(亿吨)碳排影响2007年能源相关碳排2012年能源相关碳排+30.0-19.8-4.7+1.483.290.0405060708090100110120碳排量(2012)经济增长技术进步能源结构产业结构碳排量(2017)(亿吨)碳排影响2012年能源相关碳排2017年能源相关碳排专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分8of17的高质量经济发展阶段，生产技术的改进将助力我国的双碳目标。表3:我国逐步从能源密集型的粗放生产转变为技术导向型的高质量发展资料来源：中国能源统计年鉴(2008&2013&2018)，投入产出表(2007&2012&2017)，国泰君安证券研究2.3.产业&能源结构：需进一步促进产业结构低碳转型，清洁能源发电具有广阔空间产业结构变化（ΔSy）对于我国的减排贡献在两个阶段出现分化，未来需进一步促进产业结构低碳转型。2007~2012年我国产业结构低碳化趋势显著，该因素是我国在这一阶段减排的主要动能，帮助我国实现了11.71亿吨的碳减排，其中关键的高耗能行业基本都有正向的减排贡献，电力热力贡献了9.26亿吨的减排量，其次为交运仓储（-1.78亿吨），这主要是由于这些高耗能行业占我国国民经济的比重发生了一定程度的下降，其中电力和交运行业增加值占我国GDP的比重分别下降了0.6%和2.1%。而2012~2017年我国高耗能行业的比重开始回升，产业结构的变化对于我国不再有减排的作用，反而导致我国碳排量增加了1.4亿吨，其中仅冶金行业具有正向的减排贡献（-1.94亿吨），其余高耗能行业的结构变化都导致我国碳排量产生一定程度的提升，其中电力和交运行业增加值占GDP的比重分别上升了0.1%和0.9%，从而导致我国碳排量增加了1.70和1.16亿吨。可以发现，产业结构变化对于我国的减排贡献在两个阶段出现了分化，前五年产业结构低碳化趋势显著，而后五年我国产业结构出现了轻微的高碳化，为了实现我国的双碳目标，应继续控制我国高耗能行业在国民经济中的比重，进一步促进我国产业结构的低碳转型。图5：高耗能行业占比先降后升，产业结构仍需优化经济增长(Δy)技术进步(ΔE)经济增长(Δy)技术进步(ΔE)农林牧渔54-53369采掘89664-140食品饮料31-2727-10纺服制造21-2212-1木材家具5-23-6造纸印刷20-1915-15石油加工237252化学工业176-95161-126建材201-53173-249金属冶炼544-153484-225金属制品6-35-4设备制造41-3128-47其他制造3102-2电力热力17884231608-929燃气和水3-61-2建筑19-1817-7交运仓储241148244-195其他服务86-3393-31总计3351762998-19792012~2017碳排成因行业2007~2012碳排成因专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分9of17数据来源：投入产出表(2007&2012&2017)，国泰君安证券研究表4:高耗能行业占比降低对于减排贡献显著行业产业结构(ΔSy)减排贡献(百万吨)2007~20122012~2017石油加工-108化学工业838建材-440金属冶炼-31-194电力热力-926170交运仓储-178116其他-29-39总计-1171140资料来源：中国能源统计年鉴(2008&2013&2018)，投入产出表(2007&2012&2017)，国泰君安证券研究能源结构优化（ΔSe）加速助力我国碳减排，清洁能源发电具有广阔空间。2007~2012年我国能源结构变化对于我国的减排贡献达到了1.98亿吨，其中电力行业的能源结构优化是减排的主要动因，在该阶段电力行业所使用的非化石能源占比由7.5%提升至9.7%，从而为我国贡献了1.93亿吨的碳减排，其他行业的能源结构优化主要在于天然气占比的提升，在这一阶段天然气占比由3.6%提升至5.4%，这一方面的变化对于我国的减排贡献相对较弱（-0.06亿吨）；相比较而言，2012~2017年间我国能源结构变化对于碳减排的贡献进一步提升，达到了4.72亿吨，其中非化石能源占比由9.7%进一步提升至13.8%，助力电力行业能源结构优化，实现4.19亿吨的减排量，天然气占比也加速提升，目前达到了7.6%，助力其他行业的能源结构优化。总体来说，由于非化石能源的零碳排特性和天然气的低碳排特性，我国能源结构优化的关键还是在于提升这两种能源的比重，其中非化石能源对于我国的减排贡献至关重要，但目前占比仍相对较低，未来清洁能源发电具有广阔的发展空间，有望加速助力我国的双碳目标。图6：非化石能源和天然气占比逐步提升0%5%10%15%20%25%200720122017GDP构成:交运仓储GDP构成:化学工业GDP构成:金属冶炼GDP构成:电力热力GDP构成:建材GDP构成:石油加工专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分10of17数据来源：中国能源统计年鉴(2008&2013&2018)，国泰君安证券研究表5:能源结构优化加速助力我国碳减排行业能源结构(ΔSe)减排贡献(百万吨)2007~20122012~2017电力热力-193-419其他-6-52总计-198-472资料来源：中国能源统计年鉴(2008&2013&2018)，投入产出表(2007&2012&2017)，国泰君安证券研究3.路径推演：我国双碳目标实现的路径分析3.1.减排路线概览：三力齐发助达峰，技术突破达中和碳达峰路线图：绿色技改先行，新能源革命初露端倪，碳交易助力产业结构低碳转型，三大因素均衡发力助力我国碳达峰。根据我们的测算，在2030年碳达峰目标的约束下，我国预计未来十年只能增加4.4亿吨的能源相关碳排，碳达峰需要将能源相关碳排（Ce）控制在104.7亿吨，考虑到工业过程碳排（Cu）和森林碳汇（C-），实际达峰碳排量预计在104~110亿吨之间。在未来十年，我国经济将进入稳定发展阶段，GDP年均增长率进一步降至5%左右，经济增长（Δy）导致的碳排增加预计达50.3亿吨，相较于2007~2017年的63.5亿吨有所降低。在减排动能方面，技术进步（ΔE）预计为我国碳达峰目标贡献18.7亿吨减排量，为实现这一部分的减排任务，我国在未来十年将加速推进绿色技改，例如：电炉钢、装配式建筑、新能源汽车等；能源结构的优化（ΔSe）在未来十年预计为我国贡献15.5亿吨的减排量，相较于2007~2012年的6.7亿吨出现了大幅提升，说明我国能源结构的转型升级需要加速，新能源革命初露端倪；产业结构的低碳化（ΔSy）是我国实现碳达峰的第三大减排动能，预计为我国贡献11.7亿吨的减排量，这一部分的贡献主要由于我国将推进全国碳市场，对于高耗能行业实施碳价规制，受政策规制的高耗能行业生产成本的提升将导致其产业规模受到一定的影响，最终实现产业结构的低碳转型。图7：绿色技改、能源结构、碳交易三大因素均衡发力助力我国碳达峰69.4%66.6%60.7%19.5%18.4%18.0%3.6%5.4%7.6%7.5%9.7%13.8%0%20%40%60%80%100%200720122017煤石油天然气非化石专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分11of17数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究碳中和路线图：技术进步成为减排核心驱动力，新能源革命接力后半程，经济进入高质量增长阶段。根据我们的测算，在碳中和目标的约束下，我国在2030~2050年间需要将能源相关碳排（Ce）从104.7亿吨迅速降至16.7亿吨，叠加工业过程碳排（Cu），此时实际碳排量预计在20亿吨左右。在这一阶段，我国经济将进入高质量发展阶段，经济增速进一步放缓，预计年均GDP增速将低于4%，从而经济增长（Δy）导致的碳排增量也相对较低（62.4亿吨），相较于之前20年的113.8亿吨发生了显著降低。在减排动能方面，技术进步（ΔE）将成为我国碳中和的核心驱动力，预计为我国贡献78.2亿吨的减排量，说明随着我国经济发展水平的进一步提升，能源使用效率将出现质的提升，环境库兹涅兹曲线开始进入下半程；能源结构（ΔSe）则将经历一场彻底的新能源革命，煤炭占比将大幅降低，清洁能源发电占据主导，新能源革命将助力我国碳中和，为我国实现50.1亿吨的减排贡献；随着技术水平的提升，负碳技术（C-）也开始发力，碳汇和碳吸收（CCUS）将帮助我国实现12.1亿吨的负碳排，为碳中和再添助力。图8：技术进步成为碳中和核心驱动力，新能源革命接力后半程数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究3.2.工业技改：电力、冶金、交运、化工、建材的绿色技改将成为我国+50.3-18.7-15.5-11.7100.3104.7406080100120140160碳排量(2020)经济增长技术进步能源结构产业结构碳排量(2030)(亿吨)碳排影响2020年能源相关碳排2030年能源相关碳排+62.4-78.2-50.1-10.0-12.1104.716.70306090120150180碳排量(2030)经济增长技术进步能源结构产业结构负碳技术碳排量(2050)(亿吨)碳排影响2030年能源相关碳排2050年能源相关碳排专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分12of17双碳目标的核心驱动力绿色技改政策力度逐渐加码，电力、冶金、交运、化工、建材等高耗能行业的能源使用效率将大幅提升，成为我国实现双碳目标的核心助力。在碳达峰期间（2020~2030年），电力行业的能源使用效率将大幅提升，帮助我国实现9.5亿吨的碳减排，一方面是由于传统的火电企业在差别电价等环保政策的规制下，开始通过技术改进来获得市场竞争力，另一方面由于清洁能源发电的规模效应逐步体现，能耗强度随之降低；在碳中和期间（2030~2050年），冶金和交运行业的技改效应开始凸显，其中冶金行业的技改在这一阶段贡献了18.53亿吨的碳排量，这主要得益于钢铁行业的电炉炼钢工艺的规模提升，以及富氧高炉技术的逐步完善；交运行业则通过技术改造为我国碳中和贡献了11.65亿吨的碳排量，这主要随着充电桩等基础设施的完善，新能源汽车在这一阶段的增长动能加速释放。此外，化工和建材行业的技改对于我国双碳目标的贡献作用也不容忽视，下面我们将重点结合政策梳理相关高耗能行业的技改方向。表6:高耗能行业的绿色技改将成为我国双碳目标的核心驱动力行业能耗降低(ΔE)减排贡献(百万吨)2020~20302030~2050电力热力-955-2545金属冶炼-109-1853交运仓储-98-1165化学工业-211-579建材-137-496其他-362-1182总计-1873-7820数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究电力技改：余热回收是工业节能重要方式之一，未来十年，电站余热锅炉市场空间有望超过500亿元。余热资源是指在现有条件下可回收利用而未回收利用的能量，被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源。按其来源可分高温烟气余热等六类。这些余热资源可用于发电、驱动机械、加热或制冷等，因而能减少一次能源的消耗，并减轻对环境的热污染。在天然气集中式发电和区域分布式能源项目中，燃机余热锅炉是关键的能量回收装置，不可或缺，根据我们的测算，未来10年，仅电站余热锅炉新增市场容量就可达到500亿元以上，具备广阔的发展空间。钢铁技改：政策引导锅炉以电替煤，电炉炼钢工艺占比预计逐年提升，有助于减少钢铁行业的能耗强度。由于我国是煤炭生产大国，我国目前还是以长流程的焦炭炼钢为主，电炉炼钢仅占10%，远低于世界平均水平。为了尽快促进钢铁行业实现碳达峰，我国于去年12月出台了《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见(征求意见稿)》，提出到2025年电炉钢产量占粗钢总产量比例提升至15%以上，力争达到20%，废钢比达到30%，由于电炉炼钢不直接产生碳排，因而其占比提升将有助于减少钢铁行业的碳排强度。此外，富氧高炉等技术改造将进一步提升钢铁行业的能源使用效率。交运技改：“十四五”期间新能源汽车销量有望翻四番，锂电池、充电桩等相关产业链将跟随进入跨越式发展阶段。2020年10月，由工业和信息化部、中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》正式发布。路线图预测，专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分13of17纯电动汽车和插电式混合动力汽车在2025年、2030年与2035年销量占汽车总销量有望分别达到15%~25%、30%~40%、50~60%，实现跨越式增长。此外，中汽协发布的《新能源汽车产业发展规划》也对新能源汽车销量做出了预测，按照2025年我国新能源汽车占新车总销量占比20%的目标推算，当年我国新能源汽车销量便有望达到600万辆。其上游的锂电池和下游的充电桩设备将受益于新能源汽车的发展，我国锂电池和充电桩目前的市场份额分别为243亿元和700亿元，预计在“十四五”期间将分别提升至972亿元和2800亿元。建材技改：装配式建筑助力建筑行业的全产业链减排。根据我们的测算，建筑行业的全产业链碳排放达到了36.5亿吨，其中建材的生产过程排放了大量的二氧化碳，因此，推动建筑产业链向绿色节能转型，也是碳达峰碳中和的必要举措。2020年7月住建部等七部委发布《关于印发绿色建筑创建行动方案的通知》，要求2022年当年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比要达到70%，装配化建造方式占比稳步提升，绿色建材应用进一步扩大。装配式建筑是最常见的绿色建筑，与现场浇筑建筑相比，在建材生产阶段与建筑施工阶段均能够通过集约化、机械化、规模化的生产及现场施工方式产生良好的碳排放量节约优势，预计能耗强度可降低25%~30%。化工技改：化工行业大力发展氢化工，探索生物基高分子材料。化工行业对石油、天然气化石能源依赖性强，生产过程产生大量二氧化碳。实现碳中和，一方面要积极推动氢化工，实现燃料端脱碳；另一方面要推动生物基高分子材料替代石化基材料，实现原料端脱碳。氢化工方面，与钢铁、水泥行业类似，氢化工有利于降低燃料燃烧碳排放。目前氢化工技术尚在突破阶段，未来技术突破主要在氢气制造、储藏和运输领域。生物基高分子材料方面，化工行业主要产品包括塑料、合成纤维和合成橡胶，塑料制品中的塑料瓶原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），若用生物基高分子材料（淀粉基生物塑料等）进行可降解替代，对实现碳中和有利。使用生物基高分子材料替代传统化石燃料应用广泛、前景广阔，目前生物基高分子材料技术尚在探索阶段。3.3.碳市场：碳交易背景下碳排放成为一种新的生产要素，碳价引导产业结构低碳转型碳交易本质上就是对碳排放权进行定价，通过释放碳价信号，引导所有行业调整产业规模，实现产业结构低碳化。碳交易是碳排放权的交易，政府设置一定时期的碳排放控制总量，再给排放者发放或拍卖排放权额度，并赋予排放权额度的买卖自由，因此碳排放权成为一种可以交易的商品。碳交易政策的作用机理主要包括三个阶段：成本推动、需求拉动、技术革新。首先，碳市场通过碳排放权交易出碳价信号，推升政策规制行业的价格，通过产业链的价格传导导致所有部门价格普涨；生产者纷纷提价之后，消费者根据其需求价格弹性相应地减少对高耗能行业产品的需求量，终端需求的缩减进一步拉动其上游行业总产出的下降；低碳化的需求选择倒逼企业进行技术改进，一方面采取低碳化的生产工艺，另一方面发展清洁的能源品种，最终实现低碳生产。在我国碳市场背景下，采掘、高能耗制造、交运、建筑的生产规模将受到较为明显的压缩，预计其增加值占我国GDP的比重逐步降低，产业结构低碳转型助力我国双碳目标。全国碳交易市场于2021年年初已正式落地，初期以电力行业作为突破口，预计在“十四五”期间逐渐纳入其他七个高耗能行业。根据我们的测算，碳交易对于高耗能行业的规制将最终压缩整个高耗能产业链在我国国民经济专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分14of17中的产值占比。其中，受碳交易政策规制的高能耗制造（冶金、建材、化工、石化、造纸）、交运（航空）和公用事业（电力）的生产规模将受到压缩，在碳达峰窗口期其产业规模分别由11.8%、5.8%、2.5%下降至10.5%、5.1%、2.4%，此外其产业链上游的采掘业和下游的建筑业产值也将受到较大的冲击，分别由3.5%和6.9%下降至2.9%和6.1%，整体产业链将趋于低碳化，预计为我国碳达峰目标贡献11.7亿吨的减排量；而在后一阶段，随着新能源发电的普及，电力行业的产值规模预计有所回升，产业结构优化的减排动能边际趋弱，预计贡献9.96亿吨的减排量。图9：碳交易政策下，采掘、高能耗制造、交运、建筑的产值占比将受到压缩数据来源：投入产出表(2017)，国泰君安证券研究表7:产业结构低碳转型助力我国快速达峰，碳中和阶段其减排动能边际趋弱行业产业结构(ΔSy)减排贡献(百万吨)2020~20302030~2050电力热力-644332高能耗制造-398-983交运仓储-117-306采掘-23-50其他912总计-1173-996数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究3.4.新能源革命：光伏、风电前景广阔，发电行业的新能源革命将成为碳中和的中坚力量新能源技术：为实现“碳中和”目标，光伏设备和风电设备装机容量需分别提升至当前的17倍和12倍。据全球能源互联网发展合作组织估算，中国实现“碳中和”，需要约35.5亿千瓦光伏资源量，目前我国光伏装机量规模约为2.1亿千瓦，为满足2060年光伏装机容量需求，供给至少需增长为当前的17倍。2021年400余家风能企业代表联合发布的《风能北京宣言》提出，到2030年风电装机至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦。据国家应对气候变化战略研究所数据，我国当前风电装机容量约2.5亿千瓦，若2060年风能装机量按30亿千瓦算，是当前风能装机容量的12倍。0%20%40%60%80%100%202020302050农林牧渔采掘高能耗制造其他制造公用事业建筑交运其他服务专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分15of17新能源革命助力电力行业深度脱碳，预计将成为碳中和的中坚力量。根据我们的测算，在碳达峰阶段，我国非化石能源和天然气占比分别由16.0%和8.5%进一步提升至25.0%和13.0%，预计帮助我国实现15.46亿吨的减排贡献；而到了碳中和阶段，能源结构需要发生质的跃迁，为了实现碳中和目标，我国需要将非化石能源占比从25.0%提升至73.2%，同时化石能源占比全面降低，其中煤炭由45.0%骤降至9.1%，这一场新能源革命将助力电力行业深度脱碳，电力行业90.7%的发电量将由清洁能源提供，在这一阶段，能源结构的变革将成为我国碳中和的中坚力量，为我国贡献50.11亿吨的减排量。图10：碳中和需要能源结构发生革命性改变图11：新能源革命助力电力行业深度脱碳数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究表8：电力行业的新能源革命将成为碳中和的中坚力量行业能源结构(ΔSe)减排贡献(百万吨)2020~20302030~2050电力热力-1357-4954其他-189-57总计-1546-5011数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究3.5.负碳技术：农林碳汇持续发力，碳封存技术加速发展，为碳中和再添助力农林碳汇持续发力，负碳排技术使碳中和成为可能。近几次全国森林普查的结果看，新增森林中人工林的占比越来越高，占2009~2018年期间新增森林面积的83.8%。2020年12月，国家林草局副局长刘东生在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上表示，目前“十四五”生态建设主要目标基本确定，力争到2025年全国森林覆盖率达到24.1%，森林蓄积量达到190亿立方米，草原综合植被盖度达到57%，湿地保护率达到55%，60%可治理沙化土地得到治理。即使到2050年以后工业生产过程实现了深度脱碳，但是无法实现完全零碳排，而负碳排技术使得碳中和成为可能，预计碳汇将为我国碳中和贡献7.0亿吨的减排量。碳封存技术预计在2030年以后投资大幅提升，助力我国“碳中和”目标。碳封存指通过碳捕集、利用与封存技术（简称CCUS或CCS），将二氧化碳从排放源中分离后收集起来，并用各种方法使用或者储存，以实现二氧化碳减排的技术过57.0%45.0%9.1%18.5%17.0%7.7%8.5%13.0%10.0%16.0%25.0%73.2%0%20%40%60%80%100%202020302050能源构成:煤能源构成:石油能源构成:天然气能源构成:非化石68.0%51.0%3.8%3.8%5.4%5.5%28.1%43.6%90.7%0%20%40%60%80%100%202020302050发电占比:煤发电占比:天然气发电占比:非化石专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分16of17程，是目前唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术。根据《中国二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）报告（2019）》，截至2019年底，中国共开展了9个捕集示范项目，12个地质利用与封存项目，其中包含了10个全流程示范项目。不包括传统化工利用，所有CCUS项目的累计二氧化碳封存量约为200万吨，封存量仅为年排放量的万分之一。根据《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》（清华大学气候变化与可持续发展研究院，2020）的测算，在2℃减排情景下，2050年中国需要通过碳封存来吸收的碳排量为5.1亿吨，无论是从需要的固碳量，还是从需要固碳的比例来看，中国都必须大力推广技术固碳。目前，中国CCUS技术的全流程成本差异较大，从120元/吨到800元/吨不等。在不考虑技术进步带动成本下降的情况下，按成本区间中值460元/吨来估算，2050年中国CCUS项目的运营成本在2300亿到4500亿之间。表9：农林碳汇持续发力，碳封存技术加速发展，为碳中和再添助力负碳技术(C-)减排贡献(百万吨)202020302050农林碳汇-580-610-700CCUS00-510总计-580-610-1210数据来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院(2020)，国泰君安证券研究附录：结构分解分析（SDA）根据文中的分析，能源相关碳排可以表示为：yEScSCyee根据两极分解原理，能源相关碳排的变化量（ΔCe）可以表示为：ySESySEScySESySEScyESSyESScySESySEScCyeyeyeyeyeyeyeyee1110000111000011100001112222这样，就可以将碳排变化量分解为以下四个部分：第一个部分表示能源结构变动（ΔSe）对于碳排量的影响；第二个部分表示能耗强度变动（ΔE）对于碳排量的影响；第三个部分表示产业结构变动（ΔSy）对于碳排量的影响；第四个部分表示经济增长（Δy）对于碳排量的影响。风险提示模型假设与实际经济运行存在偏差、政策推进力度不及预期专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分17of17本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明