昨天和大家分享了碳計(jì)量系列的第六部分：國(guó)內(nèi)主要碳計(jì)量方法與 IPCC 指南方法對(duì)比


今天和大家分享第七部分：發(fā)電行業(yè)案例

1、計(jì)量規(guī)則

2、碳排放計(jì)算實(shí)例

3、碳排放實(shí)例結(jié)果分析

4、碳減排技術(shù)路徑

5、發(fā)電行業(yè)投資展望

發(fā)電行業(yè)是我國(guó)自“十二五”規(guī)劃以來(lái)發(fā)改委列入碳計(jì)量測(cè)算要求的第一批行業(yè)，其碳計(jì)量方法是所有其他行業(yè)進(jìn)行“范圍二”計(jì)量的理論基礎(chǔ)，精準(zhǔn)、明確的發(fā)電行業(yè)碳計(jì)量方法不僅是發(fā)電企業(yè)進(jìn)入碳排放權(quán)交易市場(chǎng)的理論依據(jù)，同時(shí)也是分析電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)價(jià)格聯(lián)動(dòng)、信息傳導(dǎo)等的關(guān)鍵模型。


自 2015 年 3 月以來(lái)，我國(guó)推行了全國(guó)性的電力市場(chǎng)改革。截至 2020 年，試運(yùn)行規(guī)模已初見(jiàn)成效，全國(guó)參與市場(chǎng)交易的電量（8597 億 kWh）已占總用電量的約 40%，而其中火電又占了 90%以上。


碳市場(chǎng)的價(jià)格會(huì)影響火力發(fā)電的成本，而火力發(fā)電的電量會(huì)影響碳市場(chǎng)的需求。發(fā)電行業(yè)的碳計(jì)量模型的提出為全國(guó)統(tǒng)一碳排放權(quán)市場(chǎng)做好了充分的計(jì)量準(zhǔn)備，為隨后的發(fā)電行業(yè)“碳達(dá)峰-碳中和”路徑的設(shè)計(jì)、投資價(jià)值的分析以及電力-碳兩市場(chǎng)間的價(jià)格機(jī)制傳遞研究做好了充分的理論準(zhǔn)備。


1、計(jì)量規(guī)則


根據(jù)發(fā)電設(shè)施核算指南，發(fā)電企業(yè)的碳計(jì)量范圍包括：化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放 +企業(yè)購(gòu)入使用電力產(chǎn)生的二氧化碳排放。


在此之上，我們?cè)谟?jì)算過(guò)程中考慮了脫硫過(guò)程的二氧化碳排放，原因是在我國(guó)大部分燃煤機(jī)組采用的脫硫工藝為石膏或石灰石脫硫法， 其原理為利用碳酸鹽的水溶混合物與煤炭燃燒后的二氧化硫發(fā)生置換反應(yīng)，生成亞硫酸鹽和二氧化碳。這部分二氧化碳可占一個(gè)燃煤機(jī)組的整體排碳量約 20-30%。


故結(jié)合發(fā)電設(shè)施指南與脫硫工藝考量，故碳排放總量（????）可表示為：


E=E 燃料+E 脫硫+E 電?


其中，每一項(xiàng)的排放計(jì)量又可以大致概述為“活動(dòng)水平×碳排放強(qiáng)度”，即 E 燃料=AD 燃料×EF 燃料 E 脫硫=AD 脫硫×EF 脫硫 E 電=AD 電×EF 電?


這里，AD 燃料、AD 脫硫、AD 電分別對(duì)應(yīng)每項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)相應(yīng)的“活動(dòng)水平”，即燃料燃燒時(shí)釋 放的熱能、脫硫時(shí)消耗碳酸鹽的重量或體積、廠用電量。


而 E 燃料、EF 脫硫、EF 電分別對(duì)應(yīng) 每項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)相應(yīng)的“碳排放強(qiáng)度”，即燃料燃燒時(shí)每焦耳釋放的溫室氣體碳當(dāng)量、脫硫 時(shí)每單位碳酸鹽置換反應(yīng)釋放的二氧化碳質(zhì)量、廠用電對(duì)應(yīng)的度電碳排放量。


實(shí)際計(jì)算中， 生產(chǎn)活動(dòng)相應(yīng)的“活動(dòng)水平”往往由企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中的原材料消耗量直接或間接計(jì)算得到， 生產(chǎn)活動(dòng)相應(yīng)的“碳排放強(qiáng)度”通常是一個(gè)通過(guò)對(duì)應(yīng)領(lǐng)域的理論或?qū)嶒?yàn)由大量統(tǒng)計(jì)得出的常數(shù)。


2、碳排放計(jì)算實(shí)例?


基于以上模型，選取中國(guó)和海外的上市發(fā)電企業(yè)各一家進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，中國(guó)的發(fā)電企業(yè)取華能集團(tuán)有限公司，海外的取澳大利亞的 AGL 公司（Australian Gas and Light Company）。


這兩家公司的燃煤機(jī)組占比都比較高，且近年都有逐步向新能源發(fā)電領(lǐng)域擴(kuò)展的跡象。


華能集團(tuán)是中國(guó)五大發(fā)電集團(tuán)中最早成立的企業(yè)，一直專(zhuān)注于電力行業(yè)的發(fā)展，2018 年 位列世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)的第 289 位。華能集團(tuán)旗下的上市企業(yè)主要為華能?chē)?guó)際和華能新能源， 前者主要致力于傳統(tǒng)火電、水電電源發(fā)展，后者主要致力于風(fēng)電、光伏等新能源電源建設(shè)。


AGL 公司是澳大利亞三大能源公司之一，已有 175 年的歷史，是目前澳大利亞最大的可再生能源發(fā)電資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者和開(kāi)發(fā)者。AGL 公司仍保有大量的火電資產(chǎn)，在此基礎(chǔ)上也投資 了大量的水電、風(fēng)電與太陽(yáng)能項(xiàng)目。


算例選取 2019 年的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與計(jì)算。由于地區(qū)差異，華能集團(tuán) 2019 年的總發(fā)電量約為 AGL 公司的 10 倍，絕對(duì)數(shù)值的對(duì)比沒(méi)有意義。新能源機(jī)組裝機(jī)和出力是發(fā)電行業(yè)響應(yīng)環(huán)保減排政策力度的兩個(gè)重要指標(biāo)，這里選取兩個(gè)公司的新能源機(jī)組的裝機(jī)占比和出力占比進(jìn)行比對(duì)。其中，華能集團(tuán) 2019 年新能源的裝機(jī)和出力占比分別是 16.92%和 5.63%，AGL 公司新能源的裝機(jī)和出力占比分別是 33.98%和 9.72%。


根據(jù)發(fā)電設(shè)施企業(yè)指南計(jì)算方法，結(jié)合已有的我國(guó)電力行業(yè)公開(kāi)數(shù)據(jù)集、IPCC Database、 世界排放數(shù)據(jù)庫(kù)等資源，對(duì)華能集團(tuán)和 AGL 公司分別進(jìn)行碳排放計(jì)量，華能集團(tuán)的火電總發(fā)電量為 374.02TWh，總碳排放量為 319.13Mt，企業(yè)碳強(qiáng)度為 0.8532t/MWh。


華能集團(tuán)主要活動(dòng)的火力機(jī)組集中于我國(guó)的華北區(qū)域，其次是華東區(qū)域。華能集團(tuán)的碳排放高峰機(jī)組主要集中于我國(guó)的東北區(qū)域，其次是南方區(qū)域。


類(lèi)比于華能集團(tuán)，對(duì) AGL 公司進(jìn)行同樣的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，區(qū)域的劃分依據(jù)澳大利亞國(guó)家電 力市場(chǎng)的州名劃分，分別是新南威爾士州(NSW)、昆士蘭州(QLD)、南澳大利亞州(SA)、 維多利亞州(VIC)。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，AGL 公司的總發(fā)電量為 50.92TWh，總碳排放量為 43.12Mt，企業(yè)碳強(qiáng)度為 0.8468t/MWh。


AGL 公司主要活動(dòng)的火力機(jī)組集中于新南威爾士州，其次是維多利亞州。AGL 公司的碳排放高峰機(jī)組主要集中于新南威爾士州，其次是維多利亞州。


值得注意，根據(jù)澳大利亞國(guó)家能源交易中心(AEMO)的數(shù)據(jù)，AGL 公司在新南威爾士州和維多利亞州的火力機(jī)組主要為燃煤機(jī)組，其中維州煤機(jī)的燃料是熱值偏低的褐煤。在昆士蘭州和南澳大利亞州，AGL 公司的火力機(jī)組以燃?xì)夂腿加蜋C(jī)組居多。


3、碳排放實(shí)例結(jié)果分析?


華能集團(tuán)是中國(guó)五大發(fā)電集團(tuán)中成立最早、裝機(jī)第二的公司，其碳排放數(shù)據(jù)具有一定的代表性。


根據(jù)算例，華能集團(tuán) 2019 年的火電總發(fā)電量為 374.02TWh，總碳排放量為 319.13Mt， 企業(yè)平均碳強(qiáng)度為 0.8532t/MWh。其主要活躍的火力機(jī)組集中于我國(guó)的華北區(qū)域，其次是華東區(qū)域。旗下的高碳排放機(jī)組主要集中于我國(guó)的東北區(qū)域，其次是南方區(qū)域。


AGL 公司是澳大利亞三大能源公司之一，其 2019 年的火電總發(fā)電量為 50.92TWh，總碳排放量為 43.12Mt，企業(yè)碳強(qiáng)度為 0.8468t/MWh。其主要活動(dòng)的火力機(jī)組集中于新南威爾士州，其次是維多利亞州。其碳排放高峰機(jī)組主要集中于新南威爾士州，其次是維多利亞州。?


對(duì)比以上統(tǒng)計(jì)和計(jì)量結(jié)果，華能集團(tuán) 2019 年新能源的裝機(jī)和出力占比分別是 16.92%和 5.63%，AGL 公司新能源的裝機(jī)和出力占比分別是 33.98%和 9.72%。


不難看出，華能集團(tuán)在電源低碳轉(zhuǎn)型上都暫時(shí)落后于 AGL 公司，不論是新能源機(jī)組的裝機(jī)還是出力占比，都低于 AGL 公司，距我國(guó)“碳達(dá)峰”目標(biāo)仍有一定距離，需要繼續(xù)推進(jìn)新能源機(jī)組 發(fā)展的進(jìn)度。


據(jù)悉，自 2019 年起華能集團(tuán)已加大新能源領(lǐng)域的投資，包含以下四個(gè)重大舉措：


1）2019 年投資計(jì)劃中，風(fēng)電、光伏占比 68%。


2）在江蘇投資 1600 億開(kāi)發(fā)海上 風(fēng)電。


3）儲(chǔ)備 105 萬(wàn) kW 風(fēng)電+光伏平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目。


4）收購(gòu)協(xié)鑫新能源。


4、碳減排技術(shù)路徑?


作為世界上最大的煤炭消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)，煤炭已深深植根于中國(guó)的能源體系及經(jīng)濟(jì)體系中。中國(guó)燃煤機(jī)組總裝機(jī)容量約為 11 億 kW，電力行業(yè)占中國(guó)煤炭消費(fèi)總量的 54％，是碳排放的主要產(chǎn)生者。為使電力行業(yè)支撐 2030 年碳達(dá)峰目標(biāo)，需要在 2030 年實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源（主要包括風(fēng)電與光伏）取代高碳排放強(qiáng)度的發(fā)電機(jī)組（如燃煤機(jī)組）。


2020 年 12 月 12 日，習(xí)近平主席在氣候雄心峰會(huì)上宣布，到 2030 年，我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到 12 億 kW 以上。截至 2020 年 9 月，全國(guó)風(fēng)電、光伏累計(jì)裝機(jī)已達(dá)到 4.4 億 kW，距離 12 億 kW 的裝機(jī)目 標(biāo)仍有 7.5 億 kW 的差額。


為如期實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，中國(guó)能源轉(zhuǎn)型與“十四五”電力規(guī)劃研 究給出兩套裝機(jī)方案：


方案1的核心思想是以較快的清潔能源裝機(jī)速度來(lái)替代煤電退出后所產(chǎn)生的電力缺口需求， 即 2025 年風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到 5.36 億 kW，光伏 5.51 億 kW，總計(jì)約等于 11 億 kW，接近 12 億 kW 風(fēng)電、光伏累計(jì)裝機(jī)容量的目標(biāo)。


方案 1 的裝機(jī)速度約為 1.3 億 kW/年，其中風(fēng)電 約 0.632 億 kW/年，光伏約 0.663 億 kW/年。


相比于方案 1，方案 2 對(duì)風(fēng)電和光伏裝機(jī)的 速度相對(duì)緩和。


預(yù)計(jì) 2025 年，方案 2 風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到 4.25 億 kW，光伏 3.75 億 kW，總計(jì) 8 億 kW 裝機(jī)容量。以方案 2 的裝機(jī)速度預(yù)估，到 2030 年，可以 0.77 億 kW/年的裝機(jī)速 度完成 12 億 kW 的裝機(jī)目標(biāo)，其中風(fēng)電 0.41 億 kW/年，光伏 0.31 億 kW/年。


考慮到環(huán)境和社會(huì)成本，以更快地裝機(jī)速度完成風(fēng)電、光伏的裝機(jī)目標(biāo)，可以減少更多的 CO2 排 放量。全國(guó)碳市場(chǎng)開(kāi)始運(yùn)行后，碳排放將作為發(fā)電企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，配額被市場(chǎng)調(diào)控。碳排放總量受市場(chǎng)的激勵(lì)，預(yù)計(jì)會(huì)逐年削減。節(jié)能減排技術(shù)的使用可減少碳排放造成的成本，故以更快的裝機(jī)速度達(dá)到裝機(jī)目標(biāo)更能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)效益。


5、發(fā)電行業(yè)投資展望?


隨著 3060 政策的提出，電力行業(yè)作為全球二氧化碳排放占比最高的部門(mén)（行業(yè)）將成為國(guó)家碳減排的重要環(huán)節(jié)，而火力發(fā)電作為其主要來(lái)源則勢(shì)必成為主要關(guān)卡。


據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)， 2020 年我國(guó)火電發(fā)電量 5.17 億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的 67.87%，高于全球平均火電占比，電力行業(yè)在碳排放中的占比更加突出。


從 Carbonmonitor 的數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國(guó)電力行業(yè)的二氧化碳排放占比約為 45%。隨著新冠疫情的好轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的恢復(fù)，2021 年及未來(lái)我國(guó)用電端的需求還將繼續(xù)保持低速增長(zhǎng)。


據(jù) IEA 預(yù)測(cè)，2021 年中國(guó)的 GDP 增長(zhǎng)為 9%，與之對(duì)應(yīng)的用電量需求將同比增長(zhǎng) 8%（中電聯(lián)預(yù)測(cè)為 6-7%）。


因此，要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，電力行業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型是重中之重。


（1）行業(yè)現(xiàn)狀及競(jìng)爭(zhēng)格局


電力行業(yè)改革方針將按照國(guó)家能源局規(guī)劃開(kāi)展，即到 2030 年我國(guó)非化石能源消費(fèi)比重要達(dá)到 25%，以火電為主的電力供應(yīng)體系雖然面臨結(jié)構(gòu)調(diào)整壓力，但中短期來(lái)看火電仍將占 據(jù)主導(dǎo)地位。


投資方面來(lái)看，隨著“停建一批、取消一批、緩解一批”的相關(guān)工作不斷落 實(shí)，整體火電行業(yè)投資規(guī)模明顯下降。2016 年至 2020 年，我國(guó)電源工程總投資從 3408 億增長(zhǎng)到 5244 億元，相應(yīng)的火電電源投資從 1119 億元下滑到 553 億元，降幅較為明顯。與此同時(shí)，由于負(fù)荷端的需求持續(xù)增長(zhǎng)，加上新能源電力供給的不穩(wěn)定性，火電企業(yè)每年 的新增裝機(jī)容量近幾年仍將處于各電源類(lèi)型前列。


據(jù)中電聯(lián)預(yù)測(cè)，2021 年我國(guó)全社會(huì)用 電量將增長(zhǎng) 6-7%，在此背景下，“五大四小”集團(tuán)（央企國(guó)企）在行業(yè)內(nèi)占有領(lǐng)先地位，火電的裝機(jī)容量和發(fā)電量大部分集中在頭部。電力行業(yè)本身是高度依賴(lài)資源（區(qū)位）和資 本，深耕行業(yè)多年的龍頭企業(yè)在未來(lái)的發(fā)展中將繼續(xù)擁有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。


此外，2020 年 5 月，國(guó)資委向五大發(fā)電集團(tuán)下發(fā)《關(guān)于印發(fā)中央企業(yè)煤電資源區(qū)域整合第一批試點(diǎn)首 批劃轉(zhuǎn)企業(yè)名單的通知》，甘肅、陜西、新疆、青海、寧夏五大試點(diǎn)區(qū)域首批劃轉(zhuǎn)企業(yè)裝 機(jī)容量達(dá) 3262.9 萬(wàn)千瓦。區(qū)域資源的整合不僅有利于提升火電市場(chǎng)的供給效率，也為面臨資金壓力的企業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展可能。


（2）建立容量電價(jià)補(bǔ)償機(jī)制，推進(jìn)環(huán)保節(jié)能技改


從各大火電企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展道路中我們可以看到，淘汰落后產(chǎn)能是提升企業(yè)整體效益的有 效辦法。但有轉(zhuǎn)讓就有接收，直接停用則可能造成供應(yīng)短缺，在用電需求保持增長(zhǎng)的情況下，如何更好地利用落后產(chǎn)能也是火電行業(yè)內(nèi)亟待解決的問(wèn)題。


發(fā)改委的意見(jiàn)中特別指出， 對(duì)于燃煤機(jī)組利用小時(shí)偏低的省份可建立容量補(bǔ)償機(jī)制，目前全國(guó)首個(gè)燃煤機(jī)組容量電價(jià) 補(bǔ)償機(jī)制已于山東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)得到驗(yàn)證，廣東等省份也開(kāi)始建立電力現(xiàn)貨市場(chǎng)容量補(bǔ)償 機(jī)制。但若要從根本上改變火電機(jī)組的利用效率，環(huán)保節(jié)能技改可能是火電企業(yè)需要重點(diǎn)考慮的方式。


從上文的實(shí)例及各大發(fā)電集團(tuán)的社會(huì)責(zé)任報(bào)告中我們可以看出，火電企業(yè)在環(huán)保節(jié)能技改中的投入對(duì)機(jī)組能耗及污染物排放都有積極的影響，并不同程度地反映在成 本端，積極探索清潔高效的火力發(fā)電技術(shù)是火電企業(yè)在碳中和背景下長(zhǎng)期發(fā)展的必要舉措。


（3）發(fā)電行業(yè)未來(lái)展望


隨著 2030 碳達(dá)峰、2060 碳中和的長(zhǎng)遠(yuǎn)能源政策的推出，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)將加速向低碳化、 清潔化轉(zhuǎn)型，新能源裝機(jī)快速提升替代燃煤發(fā)電將是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中至關(guān)重要的一環(huán)。但這并不意味著十四五期間煤電裝機(jī)將被大規(guī)模淘汰關(guān)停，一方面目前風(fēng)電光伏雖然能夠?qū)崿F(xiàn)平價(jià)，但在電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用前，煤電仍將作為電網(wǎng)的主要支撐起到調(diào)峰平 衡的作用；另一方面當(dāng)前煤電機(jī)組主要系 2005 年至 2015 年間投產(chǎn)，整體使用壽命預(yù)期在 2030 年后逐步到期，其到期關(guān)停即可滿足碳減排的要求，無(wú)需提前加以關(guān)停。


我們以傳統(tǒng)的五大發(fā)電集團(tuán)主體上市公司作為研究對(duì)象（國(guó)家電投暫無(wú)主體上市，以華潤(rùn) 電力代替），觀察其火電業(yè)務(wù)的占比及變化趨勢(shì)。


從裝機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)看，近年來(lái)各大上市公司 火電裝機(jī)占比整體上呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，國(guó)電電力火電裝機(jī)占比有所提升主要系 2019 年 重大資產(chǎn)重組合并部分神華集團(tuán)體內(nèi)火電資產(chǎn)所致。


截止 2020 年，華能?chē)?guó)際、華電國(guó)際、 國(guó)電電力、大唐發(fā)電和華潤(rùn)電力五大電力上市企業(yè)火電裝機(jī)占比基本上均在 75%左右（華 能?chē)?guó)際、華電國(guó)際為煤電口徑），五大電力上市企業(yè)合計(jì)火電裝機(jī)達(dá) 2.88 億千瓦，約占全 國(guó)火電裝機(jī)的 23%左右。


未來(lái)隨著火電上網(wǎng)電價(jià)機(jī)制的改革，火電行業(yè)與煤炭相關(guān)所帶來(lái)的周期性在減弱，在需求端和供給端保持平衡穩(wěn)定增長(zhǎng)的背景下，火電企業(yè)的收入有望保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。未來(lái)越來(lái)越多的火電企業(yè)朝著綜合能源結(jié)構(gòu)企業(yè)發(fā)展，新能源較高的毛利率也將進(jìn)一步拉動(dòng)火電企業(yè)的盈利水平。


在碳中和目標(biāo)的指引下，火電企業(yè)也將更加重視在節(jié)能減排技改上的投入。同時(shí)，火電企業(yè)經(jīng)營(yíng)現(xiàn)金流較大，考慮到未來(lái)火電新增項(xiàng)目節(jié)奏放緩，資本開(kāi)支減少，營(yíng) 收狀況穩(wěn)定的企業(yè)將保有可觀的現(xiàn)金流，具有較大的分紅潛力，也有可能成為市場(chǎng)青睞的對(duì)象。


碳計(jì)量系列的第七部分的內(nèi)容就分享到這里，明天和大家分享第八部分的內(nèi)容：鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)案例。