新能源产业大起底万字长文一次全弄懂。自从内燃机发明、取代蒸汽机之后,作为能源的煤主要用来燃煤发电,其次用在钢铁、建材、化工行业。
比如2019年,我国煤炭消费3930Mt(百万吨),其中用于发电2040Mt,用于钢铁行业670Mt、建材行业510Mt、化工行业280Mt。
这个在农村生活过比较长时间的应该更有体会,因为以前农村里还是普遍使用蜂窝煤,是不烧柴火之后的主要家庭能源,后来才有了液化气和电的替代。
我小时候家里每年都会买那种“散煤”,加上水弄成糊糊状,然后用蜂煤器做成一个个的蜂窝煤,晒干后就可以用。
比如2020年,我国消费天然气3200亿m³,发电占比18%、城镇燃气占比38%、工业燃料占比34%,其余化工占比10%。
在美国,天然气是发电的主要能源,美国能源信息署(EIA)数据,2020年天然气发电占总发电量39%。
从第二次工业革命至今,煤、石油、天然气是全球主要的一次能源,是不可再生的化石能源,煤电和天然气电是全球主要的二次能源(经一次能源加工),以上统称是传统能源。
现在我们正在经历第四次工业革命,从2000年开始,全球科技创新进入空前密集期,主要集中在五个领域。
一是以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用。
二是以合成生物学、基因编辑、脑科学、再生医学为代表的生命科学领域发生新的变革。
三是融合机器人、数字化、新材料的先进制造技术正在加速推进制造业向智能化、服务化、绿色化转型。
在20世纪80年代,南极臭氧层空洞曾经是个全球性大问题,应对全球气候变暖、减少碳排放,成为国际社会的共识。
2021年,《巴黎协定》实施细则通过决议,国际社会开始全面落实协定内容。
《协定》主要内容是把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2°C之内,并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5°C之内。
2020年12月在气候雄心峰会上,我国宣布到2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、光伏发电(本文简称光伏)总装机容量将达到12亿千瓦以上。
2021年10月,我国发布《2030年前碳达峰行动方案》,具体内容下文再说。
实际上,减少碳排放不是表面的环保问题,碳排放关系国家经济发展的权利,这里不细说了,有兴趣的去看丁仲礼院士和公知柴静的对线。
在十年前,雾霾和PM2.5曾经是我国的大问题,现在的空气质量比过去好太多了。
排放到空气中的大量工业废气、燃煤烟尘以及逐渐增加的汽车尾气是大气污染物的主要来源,2015年燃煤对全国PM2.5排放量贡献率达62%,是雾霾的元凶。
在20世纪80年代,石油枯竭曾经是个全球性大问题,近年似乎提得不多了,但是可再生仍然是新能源与传统能源的重要差异。
煤资源,我国储量和产量位居世界第一,2019年产量达38.5亿吨,算入未统计的部分,实际产量高达42.5亿吨。
2018年,矿井平均开采深度已达510米,最深1450米,开采成本高,因此价格高,煤炭出矿价66.1美元/吨,是美国的1.7倍。
而且我国的煤炭储量并不是很足,相比美国煤炭储存量高达390年来说,我国仅仅只有37年,40年之后我国就会面临煤炭资源不足的局面,储产比非常低。
恰恰煤是我国的主要消费能源,因此也是减碳的主力,最重要的手段就是减少煤电发电量,增加绿电(清洁电力)发电量。
石油资源,我国储量和产量都比较小,2021年进口原油5.1亿吨,对外依存度72%。
并且,我国石油资源开采条件差、成本高,单井平均日产2吨,中东地区高达685吨。
天然气资源,情况和石油资源差不多,2016年我国管道天然气市场价2.04元/m³,是美国的3.5倍。
储产比是剩余可采储量和当年产量的比值,数字越大越好,从上表看,我国石油和天然气能源储产比都比较小。
综上,从国家能源安全和可持续角度看,新能源作为可再生能源,是取代传统不可再生能源的又一个原因。
经过以上分析,不难发现,全球能源变革尤其是我国能源变革的主因是国际政治、环保主义、国家能源安全,和能源产业本身的发展规律关系不大。
一是2021年发布的《2030年前碳达峰行动方案》,规定到2025年非化石能源消费比重达到20%左右,到2030年非化石能源消费比重达到25%左右。
在该文件中,有一段叫“大力发展新能源”,主要内容是全面推进风电、光伏大规模开发和高质量发展,探索地热能、海洋能开发利用,规定到2030年风电、光伏总装机容量达到12亿千瓦以上。
另外,文件中的新能源指风电、光伏、地热能、海洋能,其它清洁能源并没有归入新能源,这一点我们在下文具体讨论。
二是2022年发布的《“十四五”现代能源体系规划》,规定到2025年,非化石能源消费比重达到20%左右,非化石能源发电量比重达到39%左右,电能占终端用能比重达到30%左右。
在该文件中,有一段叫“加快发展风电、太阳能发电”,主要内容是全面推进风电和光伏大规模开发和高质量发展,优先就地就近开发利用,加快用电侧分散式风电和光伏建设。
有序推进集中式开发,加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设,积极推进黄河上游、新疆、冀北等多能互补清洁能源基地建设。
上面这张图是我在西北拍的,我每年都会出去走动走动,美其名曰“放空”,其实就是贪玩。
我发现西北最大的变化就是多了很多漫山遍野的“大风车”,像上面这种场面,西北到处都是,太阳能板反而没那么多。
受光照和气候影响,风电、光伏的输出电压和发电量不稳定,解决的办法之一是和水电互补,从而向电网输送稳定电压和稳定电量的电力。
《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》,规划到2030年,总装机容量达到4.55亿千瓦。
《关于2021年可再生能源电力消纳责任权重及有关事项的通知》,规定自2021年,每年印发当年和次年消纳责任权重,当年权重为约束性考核指标,各省能源主管部门负责。
以上两个配套文件极为清楚的说明,我国能源改革是政策推动的,新能源建设的规模是政策规定的,新能源的消纳列入地方政府考核。
总结一下,我国能源变革是政策推动的,主要方向是减少煤、石油、天然气化石能源消费,增加非化石能源消费,尤其是增加电力在终端的消费。
非化石能源主要是电力和氢能,电力指清洁电力,主要是可再生的风电、光伏、水电和不可再生的核电。
地热能、海洋能、生物质能等其它新能源还在探索阶段,而且资源储量小,这里先略过。
从资源端看,我国水电技术可开发资源量542GW,其中有经济效益的经济可开发资源量402GW。
从开发端看,2021年水电已开发利用量391GW,接近402GW的极值。
2021年,风电总装机容量3.3亿千瓦,同比新增47.57GW(100GW=1亿千瓦)。
2020年、2021年,风电有肉眼可见的巨大增长,原因在于新能源产业是政策推动的,政策是根本。
2019年5月,发改委发布《关于完善风电上网电价政策通知》,主要内容有2块。
2018年底之前核准的陆上风电项目,2020年底前仍未完成并网的,国家不再补贴;
2019年1月1日至2020年底前核准的陆上风电项目,2021年底前仍未完成并网的,国家不再补贴。
自2021年1月1日开始,新核准的陆上风电项目全面实现平价上网,国家不再补贴。
最重要的内容是上一句,文件规定陆上风电项目自2021年取消国家补贴,因此2020年有一波陆上风电的抢装潮。
比如2020年,我国陆上风电新增装机68.6GW,是海上风电新增装机3GW的近23倍。
2018年底前已核准的海上风电项目,如在2021年底前全部机组完成并网的,执行核准时的上网电价。
文件规定2021年底前并网的海上风电项目有国家补贴,自2022年取消国家补贴,因此2021年有一波海上风电的抢装潮。
比如2021年,我国陆上风电新增装机41.4GW,同比大幅减少,海上风电新增装机14.5GW,同比增长近3倍。
自2022年开始,新增风电项目不再有国家补贴,增长率不如前两年是必然的,不过仍然是市场最为看好的赛道之一。
《“十四五”现代能源体系规划》,规定到2025年,非化石能源消费比重达到20%左右,非化石能源发电量比重达到39%左右。
前一个目标已经实现,国家能源局数据,2021年我国清洁能源消费比重达到25.3%。
后一个目标还有差距,中电联数据,2021年我国非化石能源发电量比重达到34.6%,距离目标还有4.4个百分点。
在国家补贴退出、新能源消纳责任落在地方政府之后,风电项目的经济效益成为产业发展的关键。
上网电价,发改委《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》规定,2021年起,新核准陆上风电项目国家不再补贴,平价上网;
2021年起,新核准海上风电项目上网电价由地方政府制定,在燃煤发电基准价内的部分由电网企业结算。
简而言之,风电上网电价与煤电基准价挂钩,一般不会超过煤电市场价,大约在0.35-0.45元之间。
度电成本,具体计算方法这里不展开了,请关注公众号,我们会在之后分析上市公司的文章里详细说明。
现在,我们只需要知道,陆上风电度电成本基本控制在0.2-0.3元,海上风电度电成本基本控制在0.4-0.5元之间。
也就是说,陆上风电项目已经实现了正收益,海上风电项目还需要地方政府财政补贴,不过已经非常接近正收益门槛。
在总装机容量和新增装机容量方面,陆上风电比海上风电多得多,经济性是主要原因。
未来,随着风电度电成本进一步下降(几乎是必然事件),风电项目的经济效益进一步提升,产业前景很好。
以上是风电产业大的层面,其实还有很多内容没有讲到,比如集中式和分布式的比较,比如陆上风电和海上风电的比较,比如全产业链,比如技术发展趋势,比如全球市场……
本文没有展开的内容,有可能的话会在之后的分析文章里尽量讲到,请保持关注。
2021年,国际可再生能源署(IRENA)数据,全球光伏总装机容量846GW,同比增长19%,新增133GW。
2021年,国家能源局数据,我国光伏总装机容量3.06亿千瓦,同比新增54.9GW。
2021年,全球新增装机容量133GW,我国新增装机容量54.9GW,占比41.3%。
2021年,全球总装机容量846GW,我国总装机容量306GW,占比36.2%。
无论是累计装机规模,还是新增装机规模,我国都是绝对主力,至少有两点原因。
比如2021年,我国出口光伏组件88.8GW,国外新增装机容量才78.1GW,部分出口组件会在下一年装机。
这里也有统计口径的问题,比如infolink数据,2021年全球新增装机容量172.6GW,非中国市场新增124.6GW,比国际可再生能源数据高出不少。
即便是以infolink数据计算,我国组件出口规模也占国外市场的70%以上。
比如美国,年初重新加入《巴黎协定》,承诺2035年电力行业零排放、2050年温室气体零排放。
不过就在今年6月,美国最高法院裁决,限制环境保护署利用《清洁空气法案》监管发电厂温室气体排放的权力,咳咳这个各位自行脑补。
比如欧盟,2021年通过《欧洲气候法案》,承诺2030年温室气体排放比1990年减少55%、2050年前温室气体零排放。
不过就在前几天,欧盟老大之一德国拟立法推迟2035年电力行业零排放的目标,可能重启燃煤发电厂。
一、2021年起,对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目(以下简称“新建项目”),中央财政不再补贴,实行平价上网。
光伏和陆上风电同一年取消国家补贴,平价上网,因此光伏项目的经济效益成为产业发展的关键。
国外尤其是欧美地区,2021年底至今油气大幅上涨,大概率会推动新能源快速增长,利好我国光伏企业。
集中式光伏项目初始成本,主要由组件、逆变器、支架、电缆、一次设备、二次设备等关键设备成本以及土地费用、电网接入、建安、管理费用等部分构成。
LCOE(Levelized Cost of Energy),平准化度电成本,计算方法是项目全生命周期成本折现除以全发电量,折现率一般是5%。
工商业分布式光伏系统的初始投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、建安费用、电网接入、屋顶租赁、屋顶加固以及一次设备、二次设备等部分构成。
此外,光伏全产业链、光伏技术迭代、光伏电池、光伏建筑一体化等等内容这里也先不做展开,我会尽可能在之后的分析文章里谈到。
核电一直是比较神秘的,大家看到的基本上都是表面的东西,我由于某些特殊的原因,了解得比较多,所以直接说结论:
突然想起前几天被“乾坤圈”刷屏了,大家应该都看到了吧,世界第一大圈非常高调的从世界人民眼前飘过,就是用在核电上的。
其实之前我国只有《中核》和《中广核》两家具备核电站的建设和运营资格,近几年才放开新进入了不少公司。
《“十四五”现代能源体系规划》到2025年,核电运行装机容量达到7000万千瓦。
中国核能行业协会《中国核能发展报告(2021)》预计,到2025年在运核电装机达到7000万千瓦,在建核电装机达到3000万千瓦;
到2030年,在运核电装机容量将达到1.2亿千瓦,发电量占全国发电量8%。
这些年全世界都有点谈核色变的感觉,当然法国除外,法国是世界第二大核电国,核电占比高达7成,而且法国人民对核安全这个问题,好像并没那么在乎。
不像德国,极端到要关闭所有核电站,估计等俄乌战争结束真可能会放弃所有核电站。
美国是全球第一,虽然发电占比20%,看起来好像不是特别高,但是核电站非常多,
第二代核反应堆是1960年代在实验原型堆基础上设计的压水堆、沸水堆、重水堆。
第三代核反应堆具有非能动安全系统,发生严重事故的概率下降1-2个数量级。
其实历史上发生的三次大的核电事故,1979年美国的三里岛事故、1986年苏联的切尔诺贝利事故、2011年日本的福岛事故,都是人为因素占主因。
不过核事故的影响实在太大太广了,仅仅三次事故,就对全世界的核电行业都产生了非常深远的影响。
任何事物我们都应当辩证的去看待,风险和问题只能说明难度,并不能说明就应该放弃,有问题解决问题就好了嘛。
2020年,我国自主第三代核电技术、抗震等级达9级、抗大飞机撞击的“华龙一号”首台核电机组投入运行。
“华龙一号”机组发电功率增加5-10%,采用世界最高安全要求和最新技术标准。
1台“华龙一号”机组一年发电量达100亿度,能够满足100万城市人口一年的生产生活用电需求。
2021年,我国自主第四代核电技术的示范工程也成功并网发电,设备国产率90%以上。
2021年,核电发电量4000亿度左右,同比增加11.2%,上网电量3800亿度左右,同比增加11.4%。
以上市公司业绩为例,2021年中广核营收807亿,同比增加14.3%,扣非净利润97亿,同比增加3.4%。
我个人看好核电产业,核电作为唯一稳定的非化石能源电力,有望替代煤电成为电力系统的基础负荷电源。
目前核电发电量占全国发电量5%以上,中国核能协会预计到2030年发电量占比8%左右,长期来看上升空间很大。
短期来看,核电初始投资大、回收周期长、技术门槛高,不如风电、光伏产业容易上规模。
目前所有新能源的死穴都是储能问题,储能技术一直未能突破,而不管是太阳能还是风能,发电的稳定性都不高,没有储能环节来缓冲的话,效率就始终无法很好的提升。
水电稍微好一丢丢,发出来的电用不完的时候,比如晚上发的电,不用就浪费了,这个时候就把这些要浪费的电来抽水,把水重新抽上去,白天用电高峰的时候,又把水放下来加大发电力度。
说起氢能,不得不想起日本,在新能源汽车的方向选择上,日本没有选择电动汽车,而是选择了氢能汽车。
所以目前日本在电动汽车行业完全失去了先机和竞争力,但是氢能汽车日本是绝对的世界第一。
煤制氢、天然气制氢、石油制氢,化石能源制氢合计占比64%,制氢过程会排放大量温室气体,称之为灰氢。
工业副产品提纯制氢占比32%,主要从焦炉煤气、氯碱尾气之类工业副产品中提纯氢气,称之为蓝氢。
利用风电、光伏清洁电力制氢是未来的大方向,全程不排放温室气体,符合双碳政策,称之为绿氢。
这个时候,电解水制氢就是目前最有可行性的储能手段之一,因为储能技术瓶颈主要在物理结构和化学特性,电解水制氢等于是绕开了这个瓶颈。
从需求侧看,我国氢气需求主要是原油炼化和合成氨化肥,2019年合计占比90%。
高压气态储氢是目前主流的储氢方式,低温(-240℃以下)液态储氢成本太高,主要用在航天领域。
上述储氢方式,低温液态储氢密度最大,但是技术难度最高、成本最高,液态有机物和固态储氢是未来的主流。
高压气态运氢是目前主流的运氢方式,一般短途运输采用储氢罐拖车或者纯氢管道,中长距离运输采用天然气管道混氢。
目前全球纯氢管道长度也就不到4500公里,我国纯氢管道长度仅有100公里。
《“十四五”现代能源体系规划》提出,攻克可再生能源制氢和氢能储运、应用及燃料电池等核心技术,力争氢能全产业链关键技术取得突破,推动氢能技术发展和示范应用。
国家能源局《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提出,到2025年,基本掌握核心技术和制造工艺,初步建立较为完整的供应链和产业体系。
到2030年,形成较为完备的创新体系、供应体系,可再生能源制氢广泛应用。
到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等氢能应用生态,可再生能源制氢在终端消费中比重明显提升。
站在初级阶段看问题,氢能问题不少,比如制氢不环保、不经济,比如氢脆,比如氢气单位体积能量密度低。
最让人怀疑的是氢气爆炸范围大、威力大。氢气泄露在空气中,体积浓度在4-75.6%之间时遇火就爆炸,威力惊人。
比如使用可再生能源电解水制氢,合理利用弃水、弃风、弃光电量,既制氢,又储能,而且还环保。
比如使用常压常温的液态有机物储氢和固态金属合金储氢,既解决氢脆问题,又解决高压气态距离短、低温液态成本高的问题。
比如氢气体积能量密度低,氢气是气体,自然比不上成品油的单位体积能量密度,可是氢气单位质量能量密度高,是除核燃料外热值最高的燃料。
比如制氢环节,可再生能源电解水制氢(绿氢)必须发展到电价足够便宜,制氢有经济效益才行。
比如储运环节,高压气态、低温液态储运的缺陷都比较大,液态有机物、固态合金储氢必须发展到技术成熟、成本低廉才行。
2019年,世界第一个液态有机物储氢的全球氢供应链正式运营,从文莱到日本。
关于用氢,氢燃料电池是当前资本市场关注的重点,投资人希望它成为第二个锂电池,甚至替代锂电池,从而获取巨大收益。
它的工作原理是,氢气在催化剂作用下分解成氢质子和电力,在质子交换膜作用下,氢质子和电子分离,氢质子在催化剂作用下和氧气(空气)生成水,电子进入电路生成电力。
分析工作原理,不难发现,氢燃料电池有2个关键的零部件:质子交换膜和催化剂。
质子交换膜占电池总成本16%左右,催化剂(贵金属铂催化剂)占电池总成本36%左右,合计50%以上,主要依赖进口。
锂电池汽车的弊端显而易见,全球锂资源储量有限,自从电动汽车大卖,锂价格一路走高。尤其是三元锂电池,钴、镍价格也大幅上涨。
氢燃料电池汽车的优点在于,总有一天,可再生能源电解水制氢会具有经济效益,这是一件大概率事件。
美国地质调查局数据,2018年全球铂族金属储量6.9万吨,南非6.3万吨,俄罗斯0.39万吨,津巴布韦0.12万吨,美国900吨,加拿大310吨。
氢气一旦泄漏,如果是开放空间,氢气会快速扩散,危害不算太大;如果是封闭空间,比如地下车库、隧道,危害太大。
因此,我个人认为,短期内氢燃料电池汽车应以公共交通为主,比如停放在开放空间的公交车、中重型卡车、工程机械。
在国家能源局《氢能产业发展中长期规划》中,有一段叫“有序推进交通领域示范应用”。
主要内容是重点推进氢燃料电池中重型车辆应用,有序拓展客货汽车市场应用,探索船舶、航空器等领域应用。
不算土地成本,一座日加氢500kg的加氢站总投资超过1500万元,导致新开加氢站数量增长缓慢,从而不利于氢燃料电池汽车销售。
氢能产业没有展开的内容很多,比如产业发展趋势、全产业链、电解水制氢技术与成本、氢燃料电池汽车全产业链……
新能源产业还有两个非常重要的部分没有讲到,一是风电、光伏输出电压和发电量不稳定,而且需要储能;
二是集中式风电、光伏项目主要在“三北”地区,离用电侧很远,需要西电东送。
储能和高压输电都是万亿级别的市场,产业链很长,值得说的内容很多,估计再有个2万字差不多。限于篇幅,不能在本文尽述,请持续关注。
优秀公司的表格已经公布,同时在表格里说明了每家公司未来三年的每股收益、PE估值区间、加仓点、减仓点以及评级等内容,以后就会不断更新表格内的公司数据以及后续分析内容,需要的朋友可以去“找”。