新能源风劲潮涌碳中和任重道远.docx
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1、导言交通运输是社会开展的血脉,根据IEA数据,2018年中国的交通碳排放占全社会碳排放9.7%,占世界交通碳排 放13.6%。本章内容将会围绕绿色交通展开,力争推演中国实现交通碳中和的路径和方法,可能面临的挑战和问 题,需要采取的政策和措施。以下为本文的框架要点:第一节,我们将从全球视角审视绿色交通。我们在本节会分析全球交通碳排放的来源、占整体世界碳排放的比 重、历史增速、分运输方式的占比变化以及分国别的变化。同时我们也分析了欧盟和美国交通碳排放的历史变化, 希望从中得到借鉴。第二节,从“绿色溢价”看中国交通运输碳中和的难度。承接上一节的国际视角,我们这节将聚焦中国,详细 说明中国交通运输碳排
2、放的上行压力,我们也计算了交通运输领域的“绿色溢价,通过绿色溢价的计算,我们 发现交通运输目前要实现碳中和的本钱较高、难度较大,需技术和政策共同推动,这也会是下面第三节、第四节 和第五节的内容。第三节,绿色交通的中国“解法”。本节是全文的主体,我们会在本节给出中国交通运输到2060年的碳排放路 径。方法上,我们会先总后分,先分析交通运输整体,再细分子行业,但逻辑类似:我们会先测算未来四十年各 种交通方式保有量/周转量,再详细测算碳达峰和碳中和的时间点和路径。我们尽量将能够考虑到的细节均纳入 计算中,试图得出基于目前可用技术的最精准预测。整体而言,新能源运用和节能减排是两条颠扑不破的路径, 新能
3、源是治本之法,节能减排是辅助之道。由于公路客运/货运/航空分别占2019年碳排放的44%/38%/10%,会是我们重点讨论的子行业。整体而言,我 们认为乘用车实现碳中和路径较为清晰,中国在新能源领域(锂电)的优势将有望带动中国乘用车行业实现绿色 的弯道超车;公路货运那么将更依赖燃料电池(比方氢能)的开展,碳达峰和碳中和时间点上均存在一定的不确定 性;航空实现碳中和难度最大,更加依赖技术进步,我们将重点探讨新能源替代传统燃油的可能性。第四节,绿色交通技术篇绿色解法”中异常关键的一个路径便是新能源的运用,我们会在本节聚焦动力电池 和氢燃料电池未来可能的技术演变。对于技术变化而言,十年左右的路径较为
4、清晰,比方动力电池技术演化和电 动车较燃油车平价的实现具备较强确实定性;对于氢燃料电池,我们从燃料电池系统和用氢两个环节尽量推演可 能的路径,时间点存在超出或者低于我们预期的可能性。第五节,绿色交通建言篇。如果第三节和第四节阐述的是实现减排的技术路径和方法,是关于“如何做”的问 题,我们在本节会从政策角度阐述“如何促进全社会去做”以及“如何做好”。第六节,再探交通运输“绿色溢价工我们在第三、第四和第五节分别刻画了碳排放曲线、技术路径和政策导向, 我们在这节将再回到“绿色溢价测算达峰时点和2060年的“绿色溢价:我们发现“绿色溢价”较2021年 大幅下降,说明我们给出的碳排放路径具有一定的有效性
5、。第七节,绿色交通畅想篇。在这一节我们会仰望星空,超脱现实,畅想更长时间技术变革对出行和生活方式的 重构。比方自动驾驶、超级高铁(B寸速约1,200km)、超音速飞机(B寸速超2,000km)将会如何重新定义城市和 出行?技术开展可能使得低碳转型和碳中和的语境又有不同的情景。第八节,绿色交通投资标的。基于以上所有分析,结合碳中和的开展方向和可能的技术演进,我们在本章整理 出了绿色出行中受益标的共25个,它们涵盖:1)新能源龙头企业;2)造车新势力、具备先发优势的整车厂商 和智能汽车供应链;3)低碳运输和出行方式如铁路、水运;4)通过提升交通运输效率降低碳排放的技术性企业。绿色交通的中国“解法”
6、我们在上一节介绍了中国交通运输碳排放的现状,并通过“绿色溢价”分析了实现碳中和的难度。我们在本节将 会着重探讨未来减排路径。我们首先会测算交运行业整体的碳排放,再看细分行业,但逻辑类似:首先,我们都 会先预测未来40年保有量/周转量的趋势,并基于保有量/周转量、新能源渗透假设、单位能耗假设来测算碳排 放的规模,之后我们会详细介绍具体的脱碳及减排途径。行业整体碳排放测算:2030年碳达峰,中性假设下2060年碳排放为2019年的23%,蜘 以碳中和交通运输周转量测算:2060年预计将较2019年翻倍从碳排放的角度来看,周转量(吨公里)是比货运量/客运量更有效的指标。2019年交通运输行业总周转量
7、19.7 万亿吨公里,至2060年,我们预计交通运输总周转量为38.7万亿吨公里,40年复合增速1.7%。(注:由于交 通部的统计口径,乘用车出行并未纳入到公路客运周转量中,但在碳排放测算中,我们将其纳入。)各行业增速来看,我们预计未来四十年,公路/航空/航运/铁路的周转量增速分别为0.6%/3.5%/1.8%/2.4%,公 路增速慢源于客运中的高铁和航空分流以及货运的“公转铁”和“公转水”;航空增速最高,来自人均出行的增 加;铁路和航运作为低碳方式,也将录得相对高的增长。图表16:2060年交通运输周转期周转至20192060E2060年;2019年复合增速基本假段总体(亿公里)197,16
8、4387,418196%1.7%分运输方式公路60,42578,408130%0.6%1)我们认为公路客运会娥被高铁和航空分流;2)公路货运的增速会随,大宗货物分流到铁路上而较2019 年的放熊;航空1935393417%3.5%根据美国蝴S验,人均GDP10K-20KUSD,航空周转CAG5%; gGDP20K-30KUSD,航SJSMCAGR4%;MSA30K-40KUSD,航空周MCAGR2%航运103,970219,094211%1.8%在期济内循环的背景下,我们认为内河周转速为44%, 会快斑6增速2.0%硝增速1.0%铁路31,47684323269%2.4%1)我们预计铁路里程到
9、206悔将会到达25万公里,其中9.5 万公里是高铁,届时中国铁路的密度会和2019年美国相近2)客运会受益于高铁里程的犷张3)货运会分流局部公路货运资料来源:万得资讯,中金公司研究部中性假设下,2060年交通运输碳排放预计较2019年下降77%根据我们的估算,2019年交通运输行业碳排放量为11.6亿吨,中性假设下,我们预计交运2030年碳达峰,峰 值13.3亿吨;到2060年交运碳排放2.6亿吨,较2019年下降77%,基于目前技术,我们认为航空和航运或难 以在2060年前脱碳,因此在中性假设下交通运输或难以实现碳中和。但是,技术进步总会超出想象,未来40 年,我们相信或许会有技术突破,助
10、力交运行业实现碳中和。整体而言,交通运输行业碳排放取决于三个因素:1)周转量上行;2)各交通方式的燃油效率提升;3)低碳或 无碳能源替代传统化石燃料,例如电动车、生物质航空燃料、LNG船舶等。在中性假设下,我们预计到2060 年周转量上升带来14.0亿吨碳排放,而燃油效率提升会降低9.5亿吨二氧化碳,新能源替代传统燃油带来减 排13.5亿吨,因此2060年碳排放仅为2.6亿吨。我们的测算考虑了许多细节,力争在可预测的范围内做到准确,比方我们测算乘用车的碳排放时,将非纯电乘用 车又进一步细分为传统燃油车(ICE)、油电混合(HEV)、轻混(MHEV),以充分反映乘用车向纯电的过渡状态。图表17:
11、中国典2020.2060年蝌岫构资料来源:中金公司研究部我们的中性假设的前提是什么?主要的节点有哪些?主要节点我们总结如下(具体内容请见下列图): 我们预计乘用车出行2028年将会碳达峰,届时新能源乘用车保有量渗透率约为10%,而后新能源车销售 渗透率不断提升,于2045年新能源新车销售到达100%渗透率,到2060年所有乘用车均为新能源,实现 碳中和;我们预计公路货运商用车在2030年实现碳达峰,届时新能源货车保有量渗透率约为10%,到2050年我 们预计中轻微卡保有量将100%电动化,到2060年燃料电池重卡保有量渗透率有望到达100%,公路货运 实现碳中和; 我们预滑航空2050年碳达峰
12、,届时生物质燃油和氢能可以供能25%,之后生物质燃油和氢能会持续渗透, 但无法完全替代传统航空燃油,我们预计2060年生物质供能30%,氢能供能15%,碳排放为2.3亿吨, 约是2019年碳排放的2倍,届时航空碳排放占交通整体排放量比例为89%;我们预鸿航运2040年碳达峰,届时新能源供能25%,之后LNG、氨和氢会逐步渗透,但也无法完全替代 航运燃油,我们预计航运2060年碳排放约为2,900万吨,较2019年下降62%,占届时的比例为U%; 我们预计铁路电气化比例到2060年提升至100%,实现碳中和。图表18: 2020-2060年交通运输碳排放侬1,4001,2001,00080060
13、04002001,4001,2001,00080060040020036soz 岩0Z UJK0Z 3K0Z 3Ts0Z 哲0Z UJZ3Z LLJSSZ 3ESZ 3W0Z 3637 LUZSZ UJS8Z LUE3Z 1I3Z 胃ON 3Koz LLJSOZ LLJkoz wwoz 20Z公路货运 公路客运 航空 航运 铁路资料来源:中金公司研究部*注:红线表示交运整体碳达峰时间点图表19:交通运输碳排放主要节点及假设(M)标志住件20%叫2千 AWMHT出 MA250U千人EBIIM500, RMWHH忸,; 后酬餐下降;2)urn;A MMAWWP源化(M*) H件9鼻0 中IH-fi
14、I1)中 像*M 1)中 IHWMm2)2)111J中*MUM.卡保#UM4 WMIOO%100%主哂I202520820402050ft事件4间t.件 Xtt,占出”生WWW W25%45%上宾住.件2) LNGttmiti 燃油U内均*MBA W10%2) LNGWftlMI soiio AmmMm2) LN码件资料来源:中金公司研究部有什么可能超预期或低于预期?我们认为未来10-15年的技术路径和新能源应用具有更高确实定性,但更长时 间的技术开展我们无法准确预测。基于我们对技术的理解,我们认为: 可能超预期的局部:1)智能驾驶可能提前到来,届时汽车保有量可能会提前下降,乘用车可能早于20
15、60 年实现碳中和;2)燃油效率的提升幅度可能会超预期:如果未来碳交易市场成熟,有可能倒逼企业加快节 能减排,届时燃油效率提升可能会超出我们预期;3)储氢技术近期有突破2,未来氢能开展可能会超预期;可能低于预期的局部:1)公路商用车的新能源渗透率可能慢于预期,由于公路商用车以个体户为主,更 多讲究经济效益,因此在新能源车还没有完全平价之前,商用车的渗透率可能会慢于预期;2)航空的生物 质燃油开展可能低于预期:生物质燃油需要有完善的生物质产业链,上游生物质原料的、转化都比拟 难,因此可能会低于预期。Balancing volumetric and gravimetric uptake in hi
16、ghly porous materia Is for clean energy-Zhijie Chen, Penghao Li 等作者于 2020 年 4 月 17 发布于 Sc-ence我们根据超预期和低于预期的局部,刻画了三种不同情景(乐观、中性和悲观)下的未来中国交运碳排放图。在乐观假设下,交运整体碳达峰会提前到2028年,峰值为12.7亿吨,并会在2060年实现碳中和;而在悲观假 设下交运整体会在2035年碳达峰,峰值为14.4亿吨,2060年碳排放量为6.1亿吨,较2019年仅下降48%。表20:中国交运2020-2060年不同情事碳排放豳y资料来源:中金公司研究部*标记点表示碳达峰
17、的时间点资料来源:中金公司研究部*标记点表示碳达峰的时间点表21:中国交运2020-2060年不同情景主要假般3 .铁路通过全部里程电,化实现碳中和情景达峰时间金虫峰峰值 36)旅.36)2060Mft2019W 持放下降比 例主要假设乐观2028年12.70100%L公路客运集用蚪2.公踣货运(商用车) 现碳中和:2060年汽车电气化实现碳中和:2060年电动化中轻卡、麒料电池M卡实4敏空和航运氢能和氢能会超抑a,届时可以全部替代传姚燃油L公路客运肆用车):2060年汽车电气化实现碳中和2.公踣货运(商用车) : 2060年电动化中轻卡、爆料电池M卡实中性2030年13.32.6中性2030
18、年13.32.6悲观2035年14.46.1现碳中和3.铁路通过全部里程电气化实现,中和4鲂空到2。6阵生物质燃油和氢能供能45%5敏运到2060年新能源区40%, LNG50%,传航燃油10%1 .公路客运集用车):2。60年汽车电气化实现津中和2 .公路货运(商周车) : 2060年中轻卡100%电动,盅卡50%来 用了燃料电池.铁路通过全部里程电气化实现,中和4鲂空到2。6阵生物质燃油和氢能供能20%5M运到2060年新能源区20%, LNG6O%,传她燃油20%资料来源:中金公司研究部下文我们会分交运各子行业进行分析。我们同样会先介绍各行业碳排放现状,并测算未来的保有量/周转量以及 2
19、060年碳排放量,之后会详细解释各子行业如何进行碳减排。乘用车碳排放渊算:保有量先升后降,2060年到达零碳排乘用车保有量:预计将经历先升后降,2060年保有量到达5.3亿辆,较2019年增长158%从乘用车保有量来看,我们认为将经历三个阶段: 阶段一:直至2030年,经济处于中高速开展阶段,人均GDP增长拉动我国千人保有量较快速增长。乘用 车保有量从2019年的2.1亿辆提升至2030年的4.3亿辆,CAGR到达6.9%。 阶段二:2030年到2045年,经济开展进入成熟期,人均GDP进入中低增速阶段,千人保有量增速趋缓。我们认为,远期千人保有量中枢可对标人口密度较大的日本、韩国,于2045
20、年到达500辆/千人,仍低于 美国超800辆/千人的水平。届时乘用车保有量触顶,到达7.1亿辆,对应CAGR为3.3%。 阶段三:我们认为智能驾驶和智慧交通会有效提升交通运营效率,从而降低社会对于汽车保有量的需求,带 动汽车保有量下行。我们预计2060年乘用车保有量降至5.3亿辆,2045年-2060年期间CAGR为-L9%。图表22:索用车保有期s s ss s sLLJ0SZ山S0ZUJR0ZLLJ0WZUJS0Z中国乘用车保有中国乘用车保有中国保有量-预测值资料来源:公安部,中金公司研究部新能源汽车销量预测:2025年新能源乘用车实现购置平价,新车渗透率在2045年到达100%基于乘用车
21、保有量的预测,新能源渗透率可以作为最重要的碳排放测算依据。由于电池生产环节规模效应加大, 叠加锂电材料本钱降低,我们预计2025年三元电池组装车本钱将较2020年下降35%,推动纯电动汽车较燃油 车的购置平价,进一步拉动纯电动汽车渗透率提升。2020年新能源乘用车新车销售渗透率到达6.2%。根据新 能源汽车产业开展规划(2021-2035年)以及节能与新能源汽车技术路线2.0,我们预计新能源新车销售渗 透率在2025年将到达20%, 2035年到达50%, 2045年达至I100%。基于对新能源汽车渗透率及燃油车节能化的判断,我们预计乘用车市场将于2028年实现碳达峰。此后,随着已 保有的燃油
22、车不断报废和淘汰,2060年燃油乘用车全部报废完成,乘用车的碳排放量将降至0。图表24:索用车碳排放汨算图表23:乘用车动力电池本钱下行格 推动纯电乘用车购平价20三元赖典装车本钱(右轴)资料来源:帝豪官网,GGII,中金公司研究部资料来源:帝豪官网,GGII,中金公司研究部资料来源:中金公司研究部乘用车节能减排:组合拳模式共同推进乘用车领域实现碳中和的技术路径主要是燃油车节能化和能源清洁化。下面我们将按照减排效果从低到高,对材 料技术、混动技术、锂电技术展开分析:(1)轻量化材料技术降低车辆整备质量,2030年车身较2015年减重35%轻量化技术路线主要是推进铝合金、镁合金、碳纤维增强材料在
23、汽车上的使用。根据欧洲汽车工业协会的研究, 汽车质量每下降100kg,百公里油耗可下降0.4L,碳排放大约可以减少1kg。我们发现欧洲和美国汽车单车用铝 量稳步提升,2020年单车用铝量均超过180KG。比照中国乘用车单车用铝量在2017年仅105kg/辆,存在明显 提升空间,我们预计到2030年车身会较2015年轻35%。表25:轻化技术路线图2020 年2020 年2025 年2030 年车辆整备质量较2015年减重10%较2015年减重20%较2015年减重35%铝合金单车用铝量到达190kg单车用铝量超过250kg单车用铝量超过350kg镁合金单车镁合金使用量15kg单车镁合金使用量2
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