本文來自“中金點睛”。
內(nèi)容概要
? 實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),不僅需要“自上而下”政策引導(dǎo),更需要各地“自下而上”的勇于探索和積極實踐。然而,如何厘清各地實際碳排放量是首要的難題?!罢l生產(chǎn)誰負(fù)責(zé)”還是“誰消費誰負(fù)責(zé)”?不同方法測算各地的碳排放量有所差異,達(dá)峰情況也有不同。
? “自下而上”可能的碳達(dá)峰路線圖。根據(jù)CEADs、生產(chǎn)者責(zé)任法及消費者責(zé)任法三種方法,“自下而上”匯總得出中國整體2030年可實現(xiàn)碳達(dá)峰,峰值規(guī)模在99-108億噸之間。其中,截止2018年已達(dá)峰的省市碳排放量占全國總碳排放量的20%-30%。當(dāng)然,各省市能源布局不同、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同,碳中和目標(biāo)下可能面臨的沖擊也不同。
? 從傳統(tǒng)能源到新能源,我國能源供給的區(qū)域分布將更趨均衡。實現(xiàn)碳中和目標(biāo),以新能源替代化石能源的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。相比于化石能源的資源屬性,新能源的制造業(yè)屬性有望推動整體能源供給的區(qū)域分布更趨均衡,也會降低形成“資源詛咒”的可能。
? 能源版圖變革可能會推動產(chǎn)業(yè)格局重塑?;谖磥砟茉窗鎴D的變革及各行業(yè)核心成本構(gòu)成,我們認(rèn)為,能源成本敏感性行業(yè),如電解鋁、時延需求低的數(shù)據(jù)中心有望繼續(xù)向新能源相對富集、成本降低的地區(qū)轉(zhuǎn)移;反之,對原材料、市場需求更為敏感的行業(yè)可能受到的影響相對有限。
? 他山之石,國際經(jīng)驗借鑒。伴隨能源和產(chǎn)業(yè)格局重塑,部分地區(qū)可能會面臨增長放緩、轉(zhuǎn)型動力不足、職工轉(zhuǎn)崗或失業(yè)等問題。實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和需要借鑒國際經(jīng)驗,北歐五國低碳合作及盧森堡產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等經(jīng)驗具有一定參考意義。
正文
實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)性變革,伴隨碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局,各地方政府已開始密集部署制定相應(yīng)行動方案。那么,各區(qū)域如何選擇適合自身發(fā)展的行動路線圖?長期來看,實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和對各區(qū)域能源格局、產(chǎn)業(yè)布局會產(chǎn)生哪些深遠(yuǎn)的影響?發(fā)達(dá)國家已有的國際經(jīng)驗可能有哪些借鑒意義?這是本篇報告要討論的核心內(nèi)容。
一、“自下而上”可能的碳達(dá)峰行動路線圖
實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),不僅需要“自上而下”的政策引導(dǎo)和統(tǒng)一行動,更需要各區(qū)域、各地方“自下而上”的勇于探索和積極實踐。然而,我國幅員遼闊,各區(qū)域、地方之間自然稟賦不同、能源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也有所不同,如何厘清各地方真正的碳排放量及其相應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任是一個首要的難題。
(一)“誰生產(chǎn)誰負(fù)責(zé)”or“誰消費誰負(fù)責(zé)”?
判斷是否碳達(dá)峰的前提條件是對碳排放量有一個準(zhǔn)確的衡量。由于氣候問題超大時空尺度的外部性,產(chǎn)生碳排放的能源、工業(yè)產(chǎn)品通過省際之間的貿(mào)易在全國各省市之間自由流動。以山西省為例,2017年作為中間品投入的煤炭采選行業(yè),對應(yīng)的最終產(chǎn)品僅9%為本地所用,其余91%流入到其他省市。那么相應(yīng)產(chǎn)生的碳排放量究竟應(yīng)該是生產(chǎn)者承擔(dān)還是消費者承擔(dān),是個值得討論的問題。
現(xiàn)有最常用的中國碳核算數(shù)據(jù)庫(CEADS),披露的數(shù)據(jù)采用的是生產(chǎn)法,主要以能源消費量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計,并沒有考慮到最終產(chǎn)品或服務(wù)的實際消費地,傳統(tǒng)能源大省的碳排放量普遍相對偏高。
為更全面、更多維度界定各地碳排放量及其相應(yīng)的責(zé)任,我們嘗試從生產(chǎn)者責(zé)任和消費者責(zé)任兩個角度重新核算各省市能源活動對應(yīng)的碳排放量,其中,
? 生產(chǎn)者責(zé)任法:即通過統(tǒng)計各地區(qū)生產(chǎn)過程中所消耗的全部化石能源產(chǎn)品,進(jìn)行標(biāo)煤化后,結(jié)合各類能源的碳排放因子(參考2005年國家溫室氣體清單),計算得出該區(qū)域因生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務(wù)而產(chǎn)生的直接碳排放量。
? 消費者責(zé)任法:即在生產(chǎn)者責(zé)任法的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步根據(jù)跨區(qū)域投入產(chǎn)出表,計算得出各區(qū)域?qū)Ω餍袠I(yè)產(chǎn)品的真實消費量及其相應(yīng)的碳排放量。
那么,如何“自下而上”推導(dǎo)可能的碳達(dá)峰路線圖?一方面,根據(jù)生產(chǎn)法、消費法重新計算2010-2018年30個省市的碳排數(shù)據(jù)(具體測算原理及方法介紹詳見報告附錄);另一方面,基于對各省市未來GDP增速及碳排放強(qiáng)度下降幅度的假設(shè),計算推導(dǎo)CEADs、生產(chǎn)法、消費法下的各省市2019-2030年的碳排放量,綜合數(shù)據(jù)結(jié)果,結(jié)論主要包括:
? 整體而言,三種方法“自下而上”匯總顯示,我國整體2030年前可實現(xiàn)碳達(dá)峰,峰值規(guī)模大約在99-108億噸之間。
? 事實上,2018年部分省市已實現(xiàn)碳達(dá)峰。根據(jù)CEADs、生產(chǎn)者責(zé)任法及消費者責(zé)任法計算,2018年已達(dá)峰的省市達(dá)10個左右,占全國碳排放量規(guī)模的20%-30%。
? 部分省市可能在2025年前實現(xiàn)達(dá)峰,如江蘇、上海等;部分高耗能產(chǎn)業(yè)相對集中的區(qū)域達(dá)峰時間相對較晚,如山西、內(nèi)蒙古等。
特別需要說明的是,由于數(shù)據(jù)獲得的不完全性和對GDP增速、碳排放強(qiáng)度下降幅度的初步假設(shè),我們得到的結(jié)論可能與實際情況存在一定偏差。
圖表1:以四個能源大省為例,其可能的碳排放流向
資料來源:CEADs,能源統(tǒng)計年鑒,各省市統(tǒng)計局,中金研究院
(二)驅(qū)動因子不同,碳中和目標(biāo)下各區(qū)域面臨的沖擊可能不同
碳排放強(qiáng)度的持續(xù)下降對實現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要,而碳排放強(qiáng)度又可進(jìn)一步區(qū)分為單位GDP能耗和單位能耗碳排放。其中,單位GDP能耗越高,說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能源的依賴程度越高;單位能耗碳排放越高則意味著能源結(jié)構(gòu)中對高碳排放的化石能源依賴更大。因此,穩(wěn)定降低碳排放強(qiáng)度,歸根結(jié)底在于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
基于2017年CEADS數(shù)據(jù),我們以30個省市單位GDP能耗為橫坐標(biāo)、單位能耗碳排放為縱坐標(biāo),構(gòu)建相應(yīng)散點圖,以討論碳中和目標(biāo)下各區(qū)域可能受到的沖擊情況。兩個指標(biāo)相比于全國平均水平,各省市可相應(yīng)落入“雙高壓區(qū)”、“單高壓區(qū)”及“相對低壓區(qū)”。
總之,基于各區(qū)域能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀,參考中金宏觀報告中提出的碳中和“先苦后甜”及外部沖擊下經(jīng)濟(jì)發(fā)展可能的路徑,對于“雙高壓區(qū)”而言(比如內(nèi)蒙古、山西等),無論是單位GDP能耗還是單位能耗碳排放都顯著高于全國平均水平,未來實現(xiàn)碳中和能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都面臨較大的調(diào)整壓力。同時,這些區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)對傳統(tǒng)能源依賴性較高(如山西2019年煤炭開采和洗選業(yè)營業(yè)收入、就業(yè)分別占工業(yè)整體的33%和44%),實現(xiàn)碳中和過程中經(jīng)濟(jì)增長可能受到的沖擊相對更大,所需調(diào)整時間相對更長。在后面國際經(jīng)驗部分的討論中,盧森堡從高碳排的鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向服務(wù)業(yè)發(fā)展的成功案例,可能具有一定的借鑒意義。
而“相對低壓區(qū)”受到?jīng)_擊可能較小、調(diào)整時間相對較短。當(dāng)然,處于“相對低壓區(qū)”省市的碳排放量絕對值也存在較大下降空間,在推動碳中和過程中也應(yīng)承擔(dān)較大的減排責(zé)任。
圖表2:我國30省市單位GDP對應(yīng)的碳排放因素(2017年數(shù)據(jù))
資料來源: CEADs,CEIC,中金研究院
二、從傳統(tǒng)能源到新能源,我國能源供給的區(qū)域分布將更趨均衡
(一)我國能源供給的區(qū)域分布將更趨均衡
實現(xiàn)碳中和目標(biāo),首要任務(wù)是實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型,即以非化石能源替代化石能源。根據(jù)中金公用新能源組的預(yù)測,未來40年,我國能源消費結(jié)構(gòu)中,煤炭、石油、天然氣等化石能源占比將從2019年的84%下降至2060年的22%,并通過碳捕捉方式實現(xiàn)碳中和;清潔電力占比將從16%大幅提升至70%,其余8%將由綠氫支撐。與此同時,與傳統(tǒng)能源的資源屬性不同,新能源的制造業(yè)屬性將會有望推動能源供給的區(qū)域分布更加均衡。
自然資源稟賦分布決定我國化石能源供給總體呈現(xiàn)“北多南少”的格局。以2014~2017年能源生產(chǎn)量占全國比重來看,我國化石能源主要集中于山西、內(nèi)蒙古、陜西等東北、西北區(qū)域。相應(yīng)地,這些資源相對集中的省市區(qū)域在實現(xiàn)自給自足的基礎(chǔ)上對外輸送,而長三角、珠三角等南部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)則主要通過外省調(diào)入或進(jìn)口來滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的能源需求。
相比之下,新能源的制造業(yè)屬性使之區(qū)域分布不僅局限于資源儲備,也取決于生產(chǎn)技術(shù)的不斷迭代和發(fā)展:
1)光伏、風(fēng)能資源分布上,內(nèi)蒙古、新疆、青海等西部地區(qū)資源儲備豐富,未來有望顯著受益。與此同時,考慮到中東部地區(qū)多數(shù)具備900-1,200小時的有效光伏利用小時能力,分布式光伏省去了跨區(qū)域輸配電的成本可彌補(bǔ)中東部相對西部利用小時的不足,因此,將首次實現(xiàn)無差別的電源分布。海上風(fēng)電也在逐步規(guī)模開發(fā)。整體而言,風(fēng)光供給的區(qū)域分布相比于化石能源將更加均衡。
2)核能作為重要的非化石能源供給之一,目前主要集中于我國東部沿海地區(qū)。核電支撐多能互補(bǔ),根據(jù)中金公用新能源組統(tǒng)計,我國沿海的累計核電裝機(jī)空間有望達(dá)200吉瓦以上,形成對新能源供給的進(jìn)一步補(bǔ)充和支撐。
3)作為非電的可能解決方案,我國氫能產(chǎn)業(yè)已初步形成“東西南北中”五大發(fā)展區(qū)域,如以上海、江蘇和山東為代表的東部區(qū)域,以四川為代表的西部區(qū)域。往前看,伴隨技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng),制氫成本有望逐步下降,氫能的使用和普及將更加廣泛。
圖表3:我國化石能源供給“北多南少”格局
注: 2015-2017年各類煤炭、原油、天然氣生產(chǎn)量占全國平均比重;資料來源: 中國能源統(tǒng)計年鑒,中金研究院
圖表4:我國大陸地區(qū)核電廠分布圖(2020年4月27日)
資料來源: 核安全局,中金研究院
結(jié)合以上分析,在推動實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)下,傳統(tǒng)化石能源的需求將大幅下降,這將使得山西、內(nèi)蒙古等傳統(tǒng)能源凈輸出大省面臨較大的需求下降壓力,疊加其自身低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型的需求,未來經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型壓力較大;而可再生能源豐富的西部地區(qū),有望發(fā)揮優(yōu)勢,以能源低成本優(yōu)勢吸引更多產(chǎn)業(yè)聚集,形成新的發(fā)展空間。
同時,對于東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源消費大省,有望通過加快新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),加快海上風(fēng)電、氫能、核能等技術(shù)創(chuàng)新,推動能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化,從而提高自身能源供應(yīng)能力,減少傳統(tǒng)化石能源的輸入和依賴。
(二)加速新能源發(fā)展,會形成新的“資源詛咒”嗎?
對于這一問題,首先需要從資源詛咒的定義和傳導(dǎo)機(jī)制入手:
1)所謂資源詛咒是指與經(jīng)濟(jì)效益相背離的實際情況。經(jīng)濟(jì)學(xué)理論認(rèn)為,作為生產(chǎn)要素的資源越豐富,經(jīng)濟(jì)發(fā)展越好,但大量實證研究發(fā)現(xiàn),豐裕的自然資源不但沒有助力國家或區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長,反而造成負(fù)擔(dān),資源富集地區(qū)頻頻陷入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)扭曲、環(huán)境狀況惡化的陷阱之中,這一現(xiàn)象被稱為“資源詛咒”。當(dāng)前以化石能源為主的格局下,我國部分區(qū)域可能存在一定的資源詛咒。
2)資源詛咒的傳導(dǎo)機(jī)制主要是:A. 單一的資源型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)擠占了技術(shù)含量和附加值含量高的最終產(chǎn)品工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;B. 豐富的資源給人以“虛假的安全感”,減弱對于人力資本擴(kuò)張的動力;C. 權(quán)力尋租,造成大量資源浪費和掠奪性開采;D. 資源型產(chǎn)業(yè)高污染帶來生態(tài)環(huán)境問題和其他民生問題。
圖表5:學(xué)者指出的我國能源資源詛咒分布情況
資料來源: 中國資源詛咒的區(qū)域差異及其驅(qū)動力剖析(2011),中金研究院
但在非化石能源全面替代化石能源的背景下,我們認(rèn)為能源導(dǎo)致的資源詛咒可能得到緩解,具體來看:
1)首先,非化石能源可能較難出現(xiàn)單一產(chǎn)業(yè)支持一個區(qū)域的情況。如前所述,可再生能源是制造業(yè),且資源區(qū)域分布相對更為均勻。風(fēng)光資源并非像煤炭、石油資源儲量一樣是“有”與“無”的本質(zhì)差異,更多只是利用效率的高低問題,風(fēng)光等新能源產(chǎn)業(yè)鏈需要的不僅僅是風(fēng)光等能源,還需要許多分布在全國各地的原材料(硅、沙子)和輔材,單一原材料在終端的價值量占比也沒有那么高,因而產(chǎn)業(yè)不會集中在某一原材料的地點。
2)其次,與傳統(tǒng)化石能源對研發(fā)創(chuàng)新存在擠出效應(yīng)不同,非化石能源需不斷迭代的技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)降本增效。非化石能源的開發(fā)和利用并非簡單的資源型產(chǎn)業(yè),而是需要大量技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入,例如光伏電池是一個將降本追求到極致的產(chǎn)品,十分重視技術(shù)的發(fā)展和變革,技術(shù)周期在3年左右。也正是由于可再生能源的技術(shù)研發(fā)與投入不斷增加,才使得成本快速降低成為可能,對于其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有技術(shù)溢出紅利。
三、能源版圖變革可能推動產(chǎn)業(yè)格局重塑
2016年,發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于切實做好全國碳排放權(quán)交易市場啟動重點工作的通知》,將石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、電力(火電)、交運(yùn)里的航空作為重點排放行業(yè)。根據(jù)CEADs數(shù)據(jù)庫,2017年這八大行業(yè)的碳排放量占全國碳排的88%。推動高耗能行業(yè)的低碳發(fā)展是我國實現(xiàn)碳中和的必經(jīng)之路。本節(jié)中,我們重點選取傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)(鋼鐵、電解鋁)和新興高耗能產(chǎn)業(yè)(數(shù)據(jù)中心)為例進(jìn)行分析。
(一)存量:傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)
1、碳中和如何影響傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)的區(qū)域布局?
考慮到高耗能產(chǎn)業(yè)對能源的依賴程度,一種可能的情形是,高耗能產(chǎn)業(yè)將隨能源供給分布變化而發(fā)生轉(zhuǎn)移。姜克雋等(2021)的研究結(jié)果認(rèn)為,碳中和目標(biāo)會影響未來一些產(chǎn)業(yè)的區(qū)域布局,對于工業(yè)中難以減排的行業(yè),如鋼鐵、水泥、合成氨、乙烯、苯、甲醇等,氫基工業(yè)是實現(xiàn)深度減排的一個重要選項,而綠氫的供應(yīng)將會明顯影響這些產(chǎn)業(yè)采用氫工藝的成本,進(jìn)而影響產(chǎn)業(yè)的區(qū)域布局。在碳中和目標(biāo)之下,與2018年相比,2050年粗鋼、乙烯、甲醇等氫基產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)向可再生能源富集地區(qū)轉(zhuǎn)移的明顯趨勢,新疆、寧夏、青海等西部省份有望顯著受益。
圖表6:2018 vs 2050年氫基產(chǎn)業(yè)可能的區(qū)域布局
資料來源: 零碳電力對中國工業(yè)部門布局影響分析(2021),中金研究院
然而,現(xiàn)實中,在能源成本之外還有許多其他成本因素會影響到產(chǎn)業(yè)分布格局,比如生產(chǎn)端的原材料成本、碳價及需求端的運(yùn)輸成本等,不同行業(yè)對各細(xì)分成本的依賴不同,能源變革對各產(chǎn)業(yè)格局重塑的影響也會不同。
比如,若能源成本占商品生產(chǎn)成本的比重處于重要地位,可再生能源的富集地將具有顯著優(yōu)勢;若商品成本中的低碳工藝改造和需求端的運(yùn)輸成本等占主導(dǎo)地位,則可能更偏向于靠近技術(shù)集中地或終端市場;若再加入碳價的考慮,則情況更為復(fù)雜。下文我們分別以電解鋁和鋼鐵兩個行業(yè)予以具體分析。
圖表7:分析傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)區(qū)位選擇成本因子框架
資料來源:中金研究院
【案例1】能源成本占主導(dǎo):以電解鋁為例
目前我國電解鋁的產(chǎn)能主要分布于山東、新疆、內(nèi)蒙古等省份,2019年三個地區(qū)產(chǎn)能分別占全國的27%、17%和12%,較2010年均實現(xiàn)了較大幅度提高。總體來看,2010-2019年中國電解鋁的產(chǎn)能分布呈現(xiàn)兩大趨勢:
1)向電力成本較低的地區(qū)轉(zhuǎn)移:山東自備電發(fā)展較早,電價有優(yōu)勢,而新疆、內(nèi)蒙古、甘肅等地煤炭開采成本很低,廣西和云南水電資源豐沛。
2)向原材料氧化鋁的進(jìn)口地轉(zhuǎn)移:山東除了電價優(yōu)勢外,依托山東港口資源,區(qū)域內(nèi)電解鋁企業(yè)通過進(jìn)口鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁,進(jìn)口鋁土礦品質(zhì)更高,進(jìn)口增加有望釋放工藝流程優(yōu)化空間。
從成本結(jié)構(gòu)來看,電解鋁的原材料氧化鋁占35%、電力成本占35%、預(yù)焙陽極占13%。各地氧化鋁、預(yù)焙陽極和人工成本差異并不顯著,而電力價格為主導(dǎo)電解鋁產(chǎn)業(yè)布局的最關(guān)鍵因素。根據(jù)相關(guān)測算,電解鋁企業(yè)用電成本每降低0.1元/千瓦時,可貢獻(xiàn)至少1,320元/噸的毛利潤,相當(dāng)于將氧化鋁運(yùn)入新疆以及電解鋁出疆的全部運(yùn)費。
碳中和背景下,能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大轉(zhuǎn)向,風(fēng)電光伏等可再生能源在供給端比例提升,終端電氣化比例2060年將達(dá)到100%。由于電力成本占比高,電解鋁的生產(chǎn)可能向可再生能源富集、電價低的區(qū)域進(jìn)一步轉(zhuǎn)移,例如青海、甘肅、內(nèi)蒙古等風(fēng)光資源富集的的省份。而考慮到進(jìn)口鋁土礦的礦質(zhì)更好(鋁含量更高),可以采用拜耳法減少整體能耗,也存在部分電解鋁向原材料進(jìn)口地集中的可能性,例如山東。當(dāng)然,無論哪種情形,可以確定地是電解鋁產(chǎn)業(yè)碳排放都將大幅下降。
圖表8:2019年電解鋁產(chǎn)能分布集中于山東、新疆、內(nèi)蒙古,2010年后更集中于三省,而從河南轉(zhuǎn)出較多
資料來源:Woodmac,中金研究院
圖表9:原材料氧化鋁和電力是電解鋁主要成本,各占35%和35%
資料來源:SMM,中金研究院
圖表10:從電解鋁主要成本構(gòu)成來看,我國各省市電力成本差異較大(對應(yīng)方差最大)
資料來源:SMM,中金研究院
【案例2】原材料占主導(dǎo):以鋼鐵行業(yè)為例
目前我國粗鋼生產(chǎn)主要集中在北方的河北、遼寧、山東和山西,2019年北方區(qū)域占粗鋼總產(chǎn)量59%。碳中和目標(biāo)下,整體而言,對鋼鐵產(chǎn)業(yè)格局的變化可以歸納為兩點:一是粗鋼產(chǎn)量將整體縮減;二是考慮到低碳技術(shù)的改進(jìn)及廢鋼成本的占比較高,靠近城市群或東南沿海地區(qū)或?qū)⑹卿撹F產(chǎn)業(yè)新的聚集地。
鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)碳減排,將更多依賴于低碳技術(shù)的發(fā)展:
1)目前已廣泛應(yīng)用、比較成熟的電爐煉鋼技術(shù)核心原理是利用電將廢鋼熔化,重新冶煉成鋼坯。2019年電爐工藝占比12%,和傳統(tǒng)高爐相比,電爐二氧化碳排放量降低77%。隨著電爐鋼發(fā)展環(huán)境的逐步趨好,預(yù)計2030年電爐產(chǎn)能占比提升至30%;2060年占比接近于美國當(dāng)前水平達(dá)60%。
2)目前仍處于實驗階段的氫能冶金技術(shù),采用純氫還原工藝,唯一的副產(chǎn)品是水,因而徹底避免碳排放。其難度主要在于兩點:一是氫冶金爐溫較高,溫度難以控制;二是成本較為昂貴。我國氫冶金起步晚,多數(shù)氫冶金項目處于立項初期。但從40年時間周期來看,隨著制氫技術(shù)的發(fā)展,氫能冶金成本下降具有較大可能性,大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)藍(lán)圖已經(jīng)具備。此外,當(dāng)前鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)零碳排放,仍需依賴碳捕捉技術(shù)。
往前看,基于區(qū)位成本因子的框架,我們將未來可能大規(guī)模應(yīng)用的短流程電爐煉鋼成本進(jìn)一步拆分,僅考慮其商品生產(chǎn)成本和能源成本,其中,廢鋼原材料和電力成本分別占總成本的79%和11%,其他成本(包括燃料、石墨電極等)僅占10%:
1)廢鋼成本:廢鋼原材料成本占總成本的79%,是電爐煉鋼最主要的成本,而隨著城市化發(fā)展,廢鋼回收的主要渠道為汽車、船只和建筑,因此離城市越近,則廢鋼回收成本越低。
2)電力成本:占比僅為11%,并且隨著可再生能源的推廣應(yīng)用,電力成本仍有持續(xù)下降的可能,對鋼鐵行業(yè)的成本占比可能會進(jìn)一步減少。
不過,目前鋼鐵減排技術(shù)路線仍不確定,如果需要深度減排,氫能冶金技術(shù)仍是重要選項,綠氫的供應(yīng)將明顯影響這些產(chǎn)業(yè)采用氫工藝的成本,進(jìn)而影響產(chǎn)業(yè)的區(qū)域布局。為獲取低廉、可靠、清潔的氫氣供應(yīng),鋼鐵行業(yè)可能轉(zhuǎn)向可再生能源富集和綠氫低成本地區(qū),特別是光伏富集發(fā)電地區(qū),以實現(xiàn)本地光伏發(fā)電、制氫、產(chǎn)品制造系列化。
圖表11:粗鋼產(chǎn)量主要集中于東部和北部
資料來源:萬得資訊,中金研究院
圖表12:煉鋼技術(shù)路線及應(yīng)用可能性
資料來源: 冶金技術(shù)網(wǎng),《國外氫冶金發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景》,中金研究院
(二)增量:新興產(chǎn)業(yè),以數(shù)據(jù)中心為例
作為重要的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)字中心為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要支撐。2020年數(shù)據(jù)中心建設(shè)被正式列入新基建戰(zhàn)略,各地區(qū)紛紛部署數(shù)據(jù)中心建設(shè),因此,作為新興高耗能產(chǎn)業(yè),數(shù)據(jù)中心的區(qū)域布局具有一定的代表性。
1、數(shù)據(jù)中心是電力能耗大戶
2019年我國數(shù)據(jù)中心總用電量占全社會用電量的1.4%,預(yù)計隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)體量的快速增加,2025年數(shù)據(jù)中心用電量占比可能會達(dá)到近4%。另一方面,從數(shù)據(jù)中心的成本來看,我國數(shù)據(jù)中心電力成本占運(yùn)營成本的60%以上。具體地,數(shù)據(jù)中心耗能部分主要包括IT設(shè)備、制冷系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和照明系統(tǒng),其中IT設(shè)備和制冷系統(tǒng)合計占總能耗的80%。
圖表13:我國數(shù)據(jù)中心用電量預(yù)測
資料來源:工信部,中金研究院
圖表14:我國數(shù)據(jù)中心平均能耗構(gòu)成
資料來源: 《點亮綠色云端:中國數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》,中金研究院
目前我國數(shù)據(jù)中心的市場布局整體呈現(xiàn)“東部沿海居多,核心城市集中,中、西、北部偏少”的格局。如北上廣三地數(shù)據(jù)中心聚集區(qū)的在用機(jī)架數(shù)占全國的31.3%,若將河北、天津、內(nèi)蒙古、江蘇、浙江、福建、海南等北上廣周邊地區(qū)加上,這一比重會提升至60%以上。
圖表15:2018年底我國數(shù)據(jù)中心在用機(jī)架分布
資料來源:艾瑞咨詢,中金研究院
數(shù)據(jù)中心選址涉及到電力、氣候、通信、交通等多方面,其中,最根本的因素是市場需求,考慮到信息傳輸?shù)臅r延性,距離近,則時延短;距離遠(yuǎn),則時延長,因此數(shù)據(jù)中心多建于對時延性要求較高的金融結(jié)算、交易等業(yè)務(wù)集中的地方,如北京、上海、廣州及其周邊地區(qū)。另外,考慮到數(shù)據(jù)中心高能耗的屬性,電力供給充足穩(wěn)定及電價合理也是重要因素,離線非實時業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心選在較偏遠(yuǎn)地區(qū),如內(nèi)蒙古的烏蘭察布,電力資源充沛,大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)電價低至0.26元/kWh。
此外,政策引導(dǎo)對于數(shù)據(jù)中心建設(shè)也發(fā)揮重要作用。國家層面積極引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心合理布局,根據(jù)能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局、市場發(fā)展、氣候環(huán)境等,在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝等重點區(qū)域,以及部分能源豐富、氣候適宜的地區(qū)布局?jǐn)?shù)據(jù)中心樞紐節(jié)點;地方上,內(nèi)蒙古、貴州等地方政府通過提供稅收、補(bǔ)貼等優(yōu)惠政策也積極支持大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2、碳中和給數(shù)據(jù)中心的區(qū)域格局帶來哪些影響?
根據(jù)中金電信組預(yù)測,未來5年IDC市場規(guī)模仍將保持25%左右年均復(fù)合增速。據(jù)近期國際環(huán)保組織綠色和平發(fā)布的《邁向碳中和:中國互聯(lián)網(wǎng)科技行業(yè)實現(xiàn)100%可再生能源路線圖》,在我國“3060”目標(biāo)下,數(shù)據(jù)中心企業(yè)轉(zhuǎn)向100%可再生能源已成為必然趨勢,特別地,我國數(shù)據(jù)中心企業(yè)秦淮數(shù)據(jù)集團(tuán)于去年末正式提出碳中和目標(biāo),預(yù)計在2030年實現(xiàn)我國運(yùn)營范圍內(nèi)所有新一代超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心100%采用“可再生綜合能源解決方案”。
那么在碳中和背景下,伴隨能源區(qū)域格局的變化,在不考慮邊緣數(shù)據(jù)中心的前提下,我們預(yù)計我國中西部數(shù)據(jù)中心數(shù)量占比有望進(jìn)一步提高,即一線城市數(shù)據(jù)中心增速將低于中西部地區(qū):
1)較為肯定的是,考慮到時延性,市場需求較為集中的區(qū)域,如北上廣及其周邊,現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心因降本增效搬遷至中西部地區(qū)的可能性較低。
2)對于離線非實時業(yè)務(wù),即時延需求低的業(yè)務(wù),新建數(shù)據(jù)中心可能考慮到降本增效或其他因素選擇建立在具有氣候、電力資源稟賦的中西部地區(qū),從而帶動當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)集聚和經(jīng)濟(jì)增長,如內(nèi)蒙古東中西布局的數(shù)據(jù)中心體系已初步形成,同時產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)開始顯現(xiàn),如呼和浩特市大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)已入駐300多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu),基本形成了大數(shù)據(jù)云計算產(chǎn)業(yè)研究、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、“互聯(lián)網(wǎng)+”等9大類的產(chǎn)業(yè)布局。
更進(jìn)一步,如果技術(shù)創(chuàng)新能夠大幅降低時延影響,降本增效可能在選址考量因素中更為重要,那能源變革帶動一線城市存量數(shù)據(jù)中心進(jìn)行轉(zhuǎn)移也將存在一定的可能性。如呼和浩特國家級互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點開通后,內(nèi)蒙古區(qū)內(nèi)網(wǎng)間平均時延由原來的29.11毫秒左右降至3.3毫秒左右,跨省網(wǎng)間平均時延由原來的41.57毫秒左右下降至37.08毫秒左右,網(wǎng)間通信效率和質(zhì)量顯著提升。伴隨技術(shù)創(chuàng)新,時延影響越低,內(nèi)蒙古數(shù)據(jù)中心為北京提供實時數(shù)據(jù)服務(wù)的可能性也就越高。
圖表16:全國主要中西部數(shù)據(jù)中心集群資源稟賦對比
資料來源:各政府官網(wǎng),中金公司研究部,中金研究院
總之,碳中和背景下,相對于煤、石油和天然氣等傳統(tǒng)能源“北多南少”格局,新能源區(qū)域格局更趨均勻分布,從而帶動產(chǎn)業(yè)格局可能重塑:一方面能源成本敏感性行業(yè),如電解鋁(電力成本占35%)、時延需求低的數(shù)據(jù)中心(電力成本占運(yùn)營成本的60%以上)有望繼續(xù)向能源富集、成本相對較低的地區(qū)轉(zhuǎn)移,如內(nèi)蒙古、甘肅等省份;反之,對原材料依賴更高、市場需求敏感的行業(yè)可能受到的影響相對有限。
四、他山之石——國際經(jīng)驗分析
根據(jù)前文分析,實現(xiàn)碳中和將推動能源格局更趨于均衡,而能源版圖變革可能會推動產(chǎn)業(yè)格局重塑。在這一過程中,各地區(qū)可能面臨不同的沖擊,如傳統(tǒng)煤炭大省“去煤化”的過程中可能會面臨增長放緩、轉(zhuǎn)型動力不足、職工轉(zhuǎn)崗或失業(yè)等問題。如何應(yīng)對這些問題?我們認(rèn)為可通過借鑒國際上的成功經(jīng)驗,進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃和布局。對此,我們選取國際上關(guān)于區(qū)域合作、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型方面的兩個案例進(jìn)行深入探討。
(一)區(qū)域合作:北歐五國合力應(yīng)對氣候變化
2019年1月,北歐國家芬蘭、瑞典、挪威、丹麥和冰島簽署了一份應(yīng)對氣候變化的聯(lián)合聲明,表示將合力提高應(yīng)對氣候變化的力度,爭取比世界其他國家更快實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo),這幾個國家的碳中和目標(biāo)都定在2050年前,其中芬蘭更是提出了2035年率先實現(xiàn)碳中和。
近年來,北歐五國的碳強(qiáng)度呈現(xiàn)連續(xù)下降趨勢,而這主要受益于其能源強(qiáng)度下降和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,如丹麥通過大力發(fā)展風(fēng)電、生物燃料等可再生能源,將燃煤發(fā)電比例從上世紀(jì)90年代的91%下降至2019年的11%,風(fēng)電占比從2%提升至55%。
較為重要的是,北歐五國的緊密合作和優(yōu)勢互補(bǔ)也推動了其能源強(qiáng)度持續(xù)下降。例如能源市場和低碳政策上的合作和創(chuàng)新,目前已成立波羅的海能源市場互聯(lián)互通計劃(BEMIP)、北海國家海上電網(wǎng)倡議(NSCOGI)、五邊能源論壇等專門討論能源問題的區(qū)域合作機(jī)制。通過區(qū)域合作,北歐國家預(yù)計2050年能夠?qū)崿F(xiàn)近碳中和能源系統(tǒng),屆時將通過出口清潔電力為歐洲低碳經(jīng)濟(jì)做貢獻(xiàn) 。
圖表17:北歐五國的人均碳排放
資料來源:IEA,中金研究院
圖表18:北歐五國的單位GDP碳排放
資料來源:IEA,中金研究院
圖表19:芬蘭煤、石油發(fā)電比例呈下降趨勢,生物質(zhì)發(fā)電比例提升
資料來源:IEA,中金研究院
圖表20:丹麥煤、石油、天然氣發(fā)電比例呈下降趨勢,風(fēng)電比例提升
資料來源:IEA,中金研究院
縱觀北歐五國在低碳領(lǐng)域的合作情況,主要體現(xiàn)為:
1)具有前瞻性的頂層設(shè)計,因地制宜制定政策調(diào)控與提供支持。由北歐國家政府組成的北歐理事會(Nordic Council)從上世紀(jì)七十年代開始就將環(huán)保和能源等領(lǐng)域納入工作范圍,并參與制定了區(qū)域內(nèi)的“零碳目標(biāo)”,北歐各國在低碳發(fā)展的戰(zhàn)略框架下,根據(jù)實際情況制定了政策調(diào)控措施和國家行動方案,分階段有步驟的進(jìn)行低碳改革。例如丹麥發(fā)揮了其地區(qū)豐富風(fēng)能資源優(yōu)勢,采取了稅收優(yōu)惠和價格杠桿并用的方式;芬蘭則充分利用國內(nèi)豐富的森林資源,成功地探索出了一條生物質(zhì)能利用之路,建立起了配套完善的生物能源商業(yè)鏈。
另外,北歐國家間就能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略共識達(dá)成一致并制定了一系列目標(biāo),從科研院所之間發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢的研究合作,到北歐環(huán)境與財政合作組織(NEFCO)、北歐合作組織(The Nordic Co-operation)等區(qū)域組織的成立,都發(fā)布了關(guān)于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)、能源合作等相關(guān)的咨詢報告和倡議。
2)加強(qiáng)政策工具方面的創(chuàng)新與兼容。以碳市場為例,2005年《京都議定書》生效后,丹麥率先開始了碳排放交易(即碳市場)的實踐,北歐的其他幾國也均于2005年展開實踐,在政府層面和學(xué)術(shù)層面上都對在碳市場建設(shè)上的要素設(shè)計進(jìn)行了廣泛地借鑒研討,使得幾個國家的機(jī)制具有相似性和相容性,為其碳市場的鏈接打下了良好的基礎(chǔ)。挪威和冰島通過自由貿(mào)易區(qū)協(xié)議將歐盟關(guān)于碳市場的內(nèi)容反映到本國法律中,并和其他國家于2008年實現(xiàn)了對接。北歐碳市場的對接極大地促進(jìn)了區(qū)域?qū)用嫫髽I(yè)和行業(yè)在環(huán)境有效性和經(jīng)濟(jì)有效性上的雙贏。
3)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)互通推動低碳電力共享,促進(jìn)區(qū)域碳中和。北歐資源、負(fù)荷分布呈現(xiàn)明顯的區(qū)域不平衡,與我國較為類似。廉價的水電多集中在北部的挪威和瑞典,昂貴的火電多集中在南部的芬蘭和丹麥地區(qū),與此同時, 電量富余的北部地區(qū)的負(fù)荷較低, 而電量緊缺的南部負(fù)荷較高 。2000年后,北歐各國正式展開了跨國電網(wǎng)的互聯(lián)工作,在互聯(lián)電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)與融資等方面達(dá)成一致,且范圍逐漸擴(kuò)大。
目前,挪威已經(jīng)向瑞典、荷蘭、芬蘭和丹麥出口剩余水電,挪威和德國之間的1.4GW海底互連系統(tǒng)NordLink已投入運(yùn)營,而丹麥通過電網(wǎng)互聯(lián)將高峰時期的富余風(fēng)電及時外輸,避免了可能的“棄風(fēng)”現(xiàn)象。北歐國家電網(wǎng)和市場之間的合作已經(jīng)幫助地區(qū)實現(xiàn)87%以上的無碳化電力供應(yīng),深刻地促進(jìn)了其他行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展,為北歐地區(qū)實現(xiàn)碳中和起到了至關(guān)重要的作用。
北歐各國在政策、碳市場、電網(wǎng)方面的低碳合作為我國各省市合作具有較好的借鑒意義,一方面,我國各地應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計和前瞻布局,加大政策支持力度,例如加快推進(jìn)全國碳市場的建立;另一方面,基于各地的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源優(yōu)勢,各地應(yīng)加快制定碳達(dá)峰及碳中和目標(biāo),加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),推動區(qū)域間能源互聯(lián)互通。
(二)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型:盧森堡
1991年盧森堡實現(xiàn)碳達(dá)峰,人均CO2排放量高達(dá)34噸(中國目前人均7.1噸)。碳排達(dá)峰后,盧森堡產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)繼續(xù)優(yōu)化,經(jīng)濟(jì)仍保持穩(wěn)定增長,1991-2019年盧森堡GDP年均復(fù)合增速達(dá)5.7%,2019年盧森堡人均GDP達(dá)到11.5萬美元,是全球最富有的國家之一。
事實上,盧森堡的鋼鐵工業(yè)舉世聞名,全盛時期鋼鐵產(chǎn)業(yè)收入占其GDP的一半。70年代全球性鋼鐵危機(jī)爆發(fā),盧森堡陷入產(chǎn)能過剩困境,因而開始積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),制造業(yè)占比由1970年的47%下降至2018年的6%,而服務(wù)業(yè)占比則由1970年的41%提高至2018年的88%。
特別地,在這一過程中,盧森堡加快實現(xiàn)鋼鐵去產(chǎn)能,逐步向技術(shù)先進(jìn)、高附加值產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)換,從而推動經(jīng)濟(jì)低碳可持續(xù)增長。從以鋼鐵為主的金屬制造業(yè)來看,一方面近年來金屬業(yè)增加值占GDP的比重呈上升趨勢,但另一方面,每單位增加值對應(yīng)碳排放呈顯著下降趨勢;二者共同作用帶動金屬制造業(yè)碳排放從1995年的465千噸CO2當(dāng)量大幅下降至2018年的114千噸CO2當(dāng)量,下降幅度高達(dá)75%。具體來看:
1)技術(shù)全面升級,電爐法替代高爐法。1993-1998年短短五年時間內(nèi),盧森堡便實現(xiàn)全部技術(shù)改造,進(jìn)入100%電爐煉鋼時代。對比我國,目前電爐法工藝占比僅12%,未來有較大提升空間。
2)通過進(jìn)口代替低附加值粗鋼生產(chǎn),生產(chǎn)高附加值的特種鋼。鋼鐵公司阿爾貝德推行多元化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),將粗鋼生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到拉美等發(fā)展中國家,轉(zhuǎn)而生產(chǎn)附加值高的特種鋼。
另外,為安置去產(chǎn)能和企業(yè)重組后大幅削減的鋼鐵從業(yè)人員,政府對實施“自愿限制”的鋼企提供資助安排失業(yè)人員再就業(yè)。歐盟制定了一系列社會保障方面措施,如提高下崗工人福利,實行短時工作制、自愿離職激勵等。
圖表21:盧森堡在1991年碳達(dá)峰后仍保持經(jīng)濟(jì)快速增長
資料來源:世界銀行,UNFCC,中金研究院
圖表22:盧森堡制造業(yè)占比呈下降趨勢,服務(wù)業(yè)占比上升
資料來源:盧森堡統(tǒng)計局,中金研究院
圖表23:盧森堡電爐煉鋼工藝比例快速攀升至100%
資料來源:盧森堡統(tǒng)計局,中金研究院
圖表24:近年來盧森堡金屬制造業(yè)增加值占GDP比重提高,但碳排放強(qiáng)度呈下降趨勢
資料來源:盧森堡統(tǒng)計局,中金研究院
從鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和過渡的具體政策來看,一方面,歐共體發(fā)揮了主要作用,主要為減量經(jīng)營、市場化改革。例如,1977年,西歐實施達(dá)維尼翁計劃(Davignon Plan),包括限產(chǎn)限價、等量置換、減量置換等內(nèi)容。在此計劃下,歐共體評估鋼鐵企業(yè)競爭力,完善補(bǔ)貼制度,將補(bǔ)貼主要用于淘汰產(chǎn)能、設(shè)備升級以及工人安置上。八十年代開始,歐共體推行以市場為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)政策,限制政府補(bǔ)貼,鋼鐵產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了大規(guī)??鐕接谢图娌⒅亟M過程,形成了多家大型跨國鋼鐵集團(tuán),如盧森堡的阿爾貝德(ARBED)鋼鐵公司。
另一方面,盧森堡政府前瞻性地審慎評估并有效調(diào)度各項資源的運(yùn)用,從而推動各項政策的真正落地。例如2015年9月,由盧森堡經(jīng)濟(jì)部、盧森堡商會和盧森堡永續(xù)工作小組共同成立“盧森堡大公國產(chǎn)業(yè)政策工作小組”,與美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Jeremy Rifkin團(tuán)隊合作共同規(guī)劃以2050年為目標(biāo)制定盧森堡第三次產(chǎn)業(yè)革命藍(lán)圖,研究結(jié)果已于2016年11月以“2050藍(lán)圖”的形式公布,包括三大橫向主題(智能經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、專業(yè)消費者和社會模型)和六大產(chǎn)業(yè)思考(能源、交通、建筑、農(nóng)產(chǎn)食品加工業(yè)、工業(yè)和金融)。
盧森堡的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型為我國能源大省提供了較好的經(jīng)驗借鑒:1)加快傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)的升級改造,逐步淘汰或整合生產(chǎn)效率和環(huán)境效益低的企業(yè),尤其是轉(zhuǎn)型過程中,應(yīng)妥善解決好失業(yè)人口再就業(yè)問題;2)因地制宜進(jìn)行多元化的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,避免經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)單一化的風(fēng)險,制定優(yōu)惠政策吸引人才和新興技術(shù)產(chǎn)業(yè);3)政府應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源稟賦,前瞻性地規(guī)劃布局,推動政策真正落地。
(智通財經(jīng)編輯:莊禮佳)