中國能源格局未來圖景猜想

導讀

21年清潔能源佔我國能源消費比重16.6%(風光水核爲主),雙碳目標要求30&60年應分別達到25%和80%以上。能源轉型帶來了新能源巨大的發展空間,而能源供應問題給新能源建設方向提供了新的指引。對於中國能源未來圖景,我們提出三大猜想:一,老能源退出要慢,新能源建設要快,保供是碳達峯之前的第一要義;二,儲能換時間,特高壓換空間,爲新能源穩定輸出保駕護航;三,新型電力體系風光是核心,但受限於季節性仍需重視能源多樣性的战略意義(水電、氣電、燃氫調峯)。

摘要

1、新能源轉型的進程何以步履維艱?

1)時空錯配、起步伊始,風光電出力尚未成氣候。風光電的問題在於兩個方面:其一,雖然增長幅度快,但由於未具規模,因而對發電側的貢獻尚且不足,近幾年雖然總發電增速維持在5%附近,但風光電增速貢獻僅1%左右;其二,風光自然屬性導致其時間和空間兩個維度受限(日內出力不穩定、區域分布不均衡),利用小時數有限,因而實際出力與裝機量不成比例,2021年風光累計裝機佔比已經達到26%,而發電量佔比僅10%。

2)安全考量要求核電“有序”發展,氣候問題導致水電穩定性受限。近十年水電和核電新增裝機佔比相對穩定,沒有明顯增長,主要在於兩點:對於核電,由於其產生放射性廢料,因此存在一定的風險,政府在加強監管的同時要求其“有序”發展,近五年裝機負增(年均-13.9%);對於水電,由於其極強的季節性特徵,因此比較依賴氣候因素,穩定性常常遭受挑战,近兩年的局部限電都與來水不足有關(雲南、四川爲主)。

2、兼顧雙碳約束和能源安全,新老能源如何順利交接?

1)正視“雙碳”目標:老能源退出要慢,新能源建設要快,保供是碳達峯之前的第一要義。碳達峯有兩個明確的量化指標——25&30年清潔能源佔比分別達到20%和25%,據此,我們測算,在2025年之前老能源的需求將延續穩步增長,2025~2030年間,預計煤炭和原油有望實現需求達峯並緩步退坡。需要注意的是,全球能源貿易格局重塑帶來的能源價格中樞上移將對我國油氣進口帶來制約,因此煤炭需求可能會進一步提升,我們認爲能源保供是碳達峯之前的主旋律。

2)儲能換時間,特高壓換空間,爲新能源穩定輸出保駕護航。

儲能可以對新能源電力即時儲存和釋放來削峯填谷,實現時間維度的相對自主可控。主要分爲抽水蓄能(目前約佔九成)和電化學儲能(鋰電池爲主),根據碳達峯行動方案,預計2030年前,抽水蓄能和電化學儲能的裝機規模都將達到億千瓦級別,其中電化學儲能具有數十倍的發展空間,需重視鋰電池、釩電池等新型儲能的高成長性;

特高壓有助於降低遠距離輸配電過程電力損耗,實現新能源電力空間維度的均勻覆蓋。“十四五”期間,國網規劃建設特高壓线路“24交14直”,總投資3800億元(“十三五”約2800億),同比增長迅速。其中今年計劃开工“10交3直”共13條特高壓线路,從我們跟蹤的高頻數據來看,截至目前特高壓累計同比65.6%,新一輪建設周期已經开啓。

3)新型電力體系風光是核心,仍需重視能源多樣性的战略意義。考慮新能源的自身特性,未來的新型電力體系配合方式應當如下:

核電是發電優先級最高的電源,年均工作7802個小時,基本滿發,但受限於安全性,無法實現大幅擴張,因此可作爲電力系統中的“先鋒隊”;

風光水電都存在穩定性不足的問題,需要配置儲能、特高壓等新基建來保駕護航,同時相互之間存在季節性互補的特點,這三大能源應成爲我國未來電力體系的核心(其中水電是夏季調峯的核心);

火電是我國能源安全的底线,碳達峯之前核心地位無法動搖;往2060年去看,隨着儲能技術逐步完善,煤電將逐步退出,相對清潔的氣電、燃氫將成爲冬季調峯的主要手段。


2021年,我國能源消費結構中清潔能源佔比約16.6%(風光水核爲主),按照雙碳目標,在2030和2060年這一比重應分別達到25%和80%以上,這種歷史性變革帶來的投資機遇值得投資者長期重視。一方面,老能源在長期低資本开支下,產能釋放接近極限,同時國內穩增長疊加全球能源困局加劇我國保供壓力;另一方面,能源轉型帶來了新能源巨大的發展空間,而能源供應問題給新能源建設方向提供了新的指引。

因此,能源轉型初期新老能源的景氣共振持續性將遠超市場預期。往後看,我們需要進一步思考兩個問題:一,新能源轉型的進程何以步履維艱?二,兼顧雙碳約束和能源安全,新老能源如何順利交接?


1.  新能源轉型的進程何以步履維艱?


1.1 時空錯配、起步伊始,風光電出力尚未成氣候

時空錯配、起步伊始,風光電出力尚未成氣候。風光電的問題在於兩個方面:其一,雖然增長幅度快,但由於未具規模,因此對於發電側的貢獻尚且不足,因此我們看到近幾年雖然用電增速維持在5%附近,但是風光電的增速貢獻僅1%左右;其二,由於在時間和空間兩個維度受限,導致實際出力與裝機量不成比例,相應的,我們看到2021年風光累計裝機佔比已經達到26%,而發電量佔比僅10%。

具體來看,當前風光電出力受限主要體現在兩個方面:

1)時間維度,風光電的出力依賴自然環境,因此在一天當中的不同時間出力有所差異,風電的出力具有隨機性,夜間出力相對較高,而太陽能的出力具有明顯的峯谷性,出力集中在午間;

2)空間維度,由於自然條件的限制和因地制宜的發展考量,風光電裝機在區域間分布極其不均,風電場主要集中在風力資源相對豐富的大西北地區,而光伏電站則以東部沿海地區爲主,但規模有限。這就導致近幾年我國局部地區的限電現象頻發,如:雲南、浙江、廣東等地都是限電高危區。

1.2.  安全考量要求核電“有序”發展,氣候問題導致水電穩定性受限

安全考量推動核電“有序”發展,氣候問題導致水電穩定性受限。近十年水電和核電的新增裝機佔比相對穩定,沒有明顯增長,主要是兩個方面的考慮:對於核電,由於存在放射性廢料,因此存在一定的風險,政府在加強監管的同時推動其“有序”發展,近五年的裝機年均增速僅-13.9%;對於水電,由於其極強的季節性特徵,因此比較依賴氣候因素,穩定性常常遭受挑战,近兩年的局部限電都與來水不足有關。因此,在未來的新型電力體系框架下,這兩類電能被定位爲風光電的補充和調峯。

具體來看,水電的不穩定主要與兩個因素相關,其一,水電具有極強的季節性,高峯(7月)出力達到低谷期(1~2月)出力的2~3倍,說明水電的出力與氣候因素高度相關;其二,不同年份之間的來水存在明顯的差異,這或許與氣候周期相關,近兩年的氣候波動有放大的跡象。因此導致水電難以成爲我國電力體系中的核心角色,但其在夏季作爲調峯電源的特徵應當引起重視。


2. 兼顧雙碳約束和能源安全

新老能源如何順利交接?


2.1 老能源退出要慢,新能源建設要快,保供是當下第一要義

“雙碳”目標的提出讓市場對於新老能源轉換的節奏有一個不切實際的預期,市場認爲:老能源在近幾年內就會實現需求達峯,然後开始逐步被新能源取代。實際情況是,從碳中和元年2021年开始,雖然新能源建設持續加碼,但是老能源的需求並沒有受到影響,反而極端天氣和地緣局勢讓我們再次意識到老能源作爲能源安全支柱的重要性。

再次正視“雙碳”目標,我們的看法是:老能源退出要慢,新能源建設要快,保供是碳達峯之前的第一要義。碳達峯有兩個明確的量化指標——2025年和2030年清潔能源佔比分別達到20%和25%,根據我們測算,在2025年之前老能源的需求不會退坡,其中:煤炭(29.3→30.3億噸標煤)、原油(9.7→10.2億噸標煤)、天然氣(4.7→5.7億噸標煤),在2025~2030年間,預計煤炭和原油有望實現需求達峯並緩步退坡。需要注意的是,我們在上一篇中提到,全球能源貿易格局重塑帶來的能源價格中樞上移將對我國油氣進口帶來制約,因此煤炭的需求可能會進一步提升,我們認爲能源保供是碳達峯之前的第一要義。

2.2. 儲能換時間,特高壓換空間,爲新能源穩定輸出保駕護航

風光電是我國未來新型電力體系的核心,爲了解決其時間和空間維度的出力受限問題,新能源基建——儲能和特高壓的建設亟需加碼:

1)儲能換時間——儲能可以對新能源電力即時儲存和釋放來削峯填谷,來實現時間維度的相對自主可控。儲能主要分爲抽水蓄能和電化學儲能(鋰電池爲主),存量市場主要由抽水蓄能佔主導(約九成),未來兩者的發展空間巨大。根據碳達峯行動方案,預計2030年前,抽水蓄能和電化學儲能的裝機規模都將達到億千瓦級別,電化學儲能具有數十倍的發展空間,重視鋰電池的歷史級別投資機會;

2)特高壓換空間——特高壓有助於遠距離輸配電的電力漏損最小化,來實現新能源電力空間維度的均勻覆蓋。根據《中國能源報》,“十三五”期間全國口徑投資大概在3000多億,國網約2800億左右。往後看,“十四五”期間,國網規劃建設特高壓线路“24交14直”,涉及线路3萬余公裏,總投資3800億元,同比增長迅速。其中今年計劃开工“10交3直”共13條特高壓线路,從我們跟蹤的高頻數據來看,截至目前特高壓累計同比65.6%,新一輪建設周期已經开啓。

2.3.新型電力體系不能只靠風光,重視能源多樣性的战略意義

風光電的另一個問題在於季節性的供需錯配。由於居民、三產在夏季制冷和冬季供暖需求較高、二產在年底由於趕工迎來用電旺季,導致用電側存在明顯的季節性特徵;相應的,未來如果以風光作爲我國電力體系的核心,那么季節性供需錯配將成爲常態(風電在用電高峯夏季出力相對較弱,太陽能在冬季出力有所不足)。因此,能源多樣性的战略意義凸顯,爲了彌補風電的季節性缺口,水電需要承擔夏季調峯的重任;爲了平滑太陽能的冬季出力不足,火電(氣電爲主)、核電等主要能源也需搭把手。

未來的電力體系運作方式應當如下:

1)核電是優先級最高的電源,年均工作7802個小時,基本實現滿發,但受限於安全性,無法實現大幅擴張,因此可作爲電力系統中的“先鋒隊”;

2)風光水電都存在穩定性不足的問題,需要配置儲能、特高壓等新基建來保駕護航,同時相互之間存在季節性互補的特點,這三大能源應成爲我國未來電力體系的核心(其中水電是夏季調峯的核心);

3)火電是我國能源安全的底线,碳達峯之前核心地位無法動搖;往2060年去看,隨着儲能技術逐步完善,煤電將逐步退出,相對清潔的氣電、燃氫將成爲冬季調峯的主要手段。

風險提示

雙碳目標推進不及預期、俄烏局勢緩解超預期。



標題:中國能源格局未來圖景猜想

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