CGI深度 | 区域“闯关”碳中和

 $中金MSCI中国A股国际质量指数A(F006341)$   $中金MSCI中国A股国际质量指数C(F006342)$   $中金沪深300指数增强A(F003015)$  

                                       内容概要

►    实现碳达峰、碳中和的目标,不仅需要“自上而下”政策引导,更需各地“自下而上”的勇于探索和积极实践。然而,如何厘清各地实际碳排放量是首要的难题。“谁生产谁负责”还是“谁消费谁负责”?不同方法测算各地的碳排放量有所差异,达峰情况也有不同。

►     “自下而上”可能的碳达峰路线图。根据CEADs、生产者责任法及消费者责任法三种方法,“自下而上”汇总得出中国整体2030年可实现碳达峰,峰值规模在99-108亿吨之间。其中,截止2018年已达峰的省市碳排放量占全国总碳排放量的20%-30%。当然,各省市能源布局不同、产业结构不同,碳中和目标下可能面临的冲击也不同。 

►    从传统能源到新能源,我国能源供给的区域分布将更趋均衡。实现碳中和目标,以新能源替代化石能源的结构转型至关重要。相比于化石能源的资源属性,新能源的制造业属性有望推动整体能源供给的区域分布更趋均衡,也会降低形成“资源诅咒”的可能。

►    能源版图变革可能会推动产业格局重塑。基于未来能源版图的变革及各行业核心成本构成,我们认为,能源成本敏感性行业,如电解铝、时延需求低的数据中心有望继续向新能源相对富集、成本降低的地区转移;反之,对原材料、市场需求更为敏感的行业可能受到的影响相对有限。

►    他山之石,国际经验借鉴。伴随能源和产业格局重塑,部分地区可能会面临增长放缓、转型动力不足、职工转岗或失业等问题。实现碳达峰、碳中和需要借鉴国际经验,北欧五国低碳合作及卢森堡产业转型等经验具有一定参考意义。

                                          正文

实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,伴随碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,各地方政府已开始密集部署制定相应行动方案。那么,各区域如何选择适合自身发展的行动路线图?长期来看,实现碳达峰、碳中和对各区域能源格局、产业布局会产生哪些深远的影响?发达国家已有的国际经验可能有哪些借鉴意义?这是本篇报告要讨论的核心内容。

一、“自下而上”可能的碳达峰行动路线图

实现碳达峰、碳中和的目标,不仅需要“自上而下”的政策引导和统一行动,更需要各区域、各地方“自下而上”的勇于探索和积极实践。然而,我国幅员辽阔,各区域、地方之间自然禀赋不同、能源和产业结构也有所不同,如何厘清各地方真正的碳排放量及其相应承担的责任是一个首要的难题。

(一)“谁生产谁负责”or“谁消费谁负责”?

判断是否碳达峰的前提条件是对碳排放量有一个准确的衡量。由于气候问题超大时空尺度的外部性,产生碳排放的能源、工业产品通过省际之间的贸易在全国各省市之间自由流动。以山西省为例,2017年作为中间品投入的煤炭采选行业,对应的最终产品仅9%为本地所用,其余91%流入到其他省市。那么相应产生的碳排放量究竟应该是生产者承担还是消费者承担,是个值得讨论的问题。

现有最常用的中国碳核算数据库(CEADS),披露的数据采用的是生产法,主要以能源消费量为标准进行统计,并没有考虑到最终产品或服务的实际消费地,传统能源大省的碳排放量普遍相对偏高。

为更全面、更多维度界定各地碳排放量及其相应的责任,我们尝试从生产者责任和消费者责任两个角度重新核算各省市能源活动对应的碳排放量,其中,

►    生产者责任法:即通过统计各地区生产过程中所消耗的全部化石能源产品,进行标煤化后,结合各类能源的碳排放因子(参考2005年国家温室气体清单),计算得出该区域因生产产品或提供服务而产生的直接碳排放量。

►    消费者责任法:即在生产者责任法的基础上,进一步根据跨区域投入产出表,计算得出各区域对各行业产品的真实消费量及其相应的碳排放量。

那么,如何“自下而上”推导可能的碳达峰路线图?一方面,根据生产法、消费法重新计算2010-2018年30[1] 个省市的碳排数据(具体测算原理及方法介绍详见报告附录);另一方面,基于对各省市未来GDP增速及碳排放强度下降幅度的假设[2],计算推导CEADs、生产法、消费法下的各省市2019-2030年的碳排放量,综合数据结果,结论主要包括:

►    整体而言,三种方法“自下而上”汇总显示,我国整体2030年前可实现碳达峰,峰值规模大约在99-108亿吨[3]之间。

►    事实上,2018年部分省市已实现碳达峰。根据CEADs、生产者责任法及消费者责任法计算,2018年已达峰的省市达10个左右,占全国碳排放量规模的20%-30%。

►    部分省市可能在2025年前实现达峰,如江苏、上海等;部分高耗能产业相对集中的区域达峰时间相对较晚,如山西、内蒙古等。

特别需要说明的是,由于数据获得的不完全性和对GDP增速、碳排放强度下降幅度的初步假设,我们得到的结论可能与实际情况存在一定偏差。

图表1:以四个能源大省为例,其可能的碳排放流向

资料来源:CEADs,能源统计年鉴,各省市统计局,中金研究院

(二)驱动因子不同,碳中和目标下各区域面临的冲击可能不同

碳排放强度的持续下降对实现碳中和目标至关重要,而碳排放强度又可进一步区分为单位GDP能耗和单位能耗碳排放。其中,单位GDP能耗越高,说明经济发展、产业结构对能源的依赖程度越高;单位能耗碳排放越高则意味着能源结构中对高碳排放的化石能源依赖更大。因此,稳定降低碳排放强度,归根结底在于产业结构和能源结构的优化。

基于2017年CEADS数据,我们以30个省市单位GDP能耗为横坐标、单位能耗碳排放为纵坐标,构建相应散点图,以讨论碳中和目标下各区域可能受到的冲击情况。两个指标相比于全国平均水平,各省市可相应落入“双高压区”、“单高压区”及“相对低压区”。

总之,基于各区域能源结构和产业结构的现状,参考中金宏观报告[4]中提出的碳中和“先苦后甜”及外部冲击下经济发展可能的路径,对于“双高压区”而言(比如内蒙古、山西等),无论是单位GDP能耗还是单位能耗碳排放都显著高于全国平均水平,未来实现碳中和能源结构、产业结构都面临较大的调整压力。同时,这些区域经济结构对传统能源依赖性较高(如山西2019年煤炭开采和洗选业营业收入、就业分别占工业整体的33%和44%),实现碳中和过程中经济增长可能受到的冲击相对更大,所需调整时间相对更长。在后面国际经验部分的讨论中,卢森堡从高碳排的钢铁产业转向服务业发展的成功案例,可能具有一定的借鉴意义。

而“相对低压区”受到冲击可能较小、调整时间相对较短。当然,处于“相对低压区”省市的碳排放量绝对值也存在较大下降空间,在推动碳中和过程中也应承担较大的减排责任。

图表2:我国30省市单位GDP对应的碳排放因素(2017年数据)


资料来源: CEADs,CEIC,中金研究院

二、从传统能源到新能源,我国能源供给的区域分布将更趋均衡

(一)我国能源供给的区域分布将更趋均衡

实现碳中和目标,首要任务是实现能源结构的转型,即以非化石能源替代化石能源。根据中金公用新能源组的预测,未来40年,我国能源消费结构中,煤炭、石油、天然气等化石能源占比将从2019年的84%下降至2060年的22%,并通过碳捕捉方式实现碳中和;清洁电力占比将从16%大幅提升至70%,其余8%将由绿氢支撑。与此同时,与传统能源的资源属性不同,新能源的制造业属性将会有望推动能源供给的区域分布更加均衡。

自然资源禀赋分布决定我国化石能源供给总体呈现“北多南少”的格局。以2014~2017年能源生产量占全国比重来看,我国化石能源主要集中于山西、内蒙古、陕西等东北、西北区域。相应地,这些资源相对集中的省市区域在实现自给自足的基础上对外输送,而长三角珠三角等南部经济发达地区则主要通过外省调入或进口来满足经济发展所需的能源需求。

相比之下,新能源的制造业属性使之区域分布不仅局限于资源储备,也取决于生产技术的不断迭代和发展:

1)光伏、风能资源分布上,内蒙古、新疆、青海等西部地区资源储备丰富,未来有望显著受益。与此同时,考虑到中东部地区多数具备900-1,200小时的有效光伏利用小时能力,分布式光伏省去了跨区域输配电的成本可弥补中东部相对西部利用小时的不足,因此,将首次实现无差别的电源分布。海上风电也在逐步规模开发。整体而言,风光供给的区域分布相比于化石能源将更加均衡。

2)核能作为重要的非化石能源供给之一,目前主要集中于我国东部沿海地区。核电支撑多能互补,根据中金公用新能源组统计,我国沿海的累计核电装机空间有望达200吉瓦以上,形成对新能源供给的进一步补充和支撑。

3)作为非电的可能解决方案,我国氢能产业已初步形成“东西南北中”五大发展区域,如以上海、江苏和山东为代表的东部区域,以四川为代表的西部区域。往前看,伴随技术进步和规模效应,制氢成本有望逐步下降,氢能的使用和普及将更加广泛。

图表3:我国化石能源供给“北多南少”格局


注: 2015-2017年各类煤炭、原油、天然气生产量占全国平均比重;资料来源: 中国能源统计年鉴,中金研究院

图表4:我国大陆地区核电厂分布图(2020年4月27日)


资料来源: 核安全局,中金研究院

结合以上分析,在推动实现碳中和的目标下,传统化石能源的需求将大幅下降,这将使得山西、内蒙古等传统能源净输出大省面临较大的需求下降压力,叠加其自身低碳发展转型的需求,未来经济转型压力较大;而可再生能源丰富的西部地区,有望发挥优势,以能源低成本优势吸引更多产业聚集,形成新的发展空间。

同时,对于东部沿海经济发达、能源消费大省,有望通过加快新能源基础设施建设,加快海上风电、氢能、核能等技术创新,推动能源结构优化,从而提高自身能源供应能力,减少传统化石能源的输入和依赖。

(二)加速新能源发展,会形成新的“资源诅咒”吗?

对于这一问题,首先需要从资源诅咒的定义和传导机制入手:

1)所谓资源诅咒是指与经济效益相背离的实际情况。经济学理论认为,作为生产要素的资源越丰富,经济发展越好,但大量实证研究发现,丰裕的自然资源不但没有助力国家或区域的经济增长,反而造成负担,资源富集地区频频陷入产业结构扭曲、环境状况恶化的陷阱之中,这一现象被称为“资源诅咒”[5]。当前以化石能源为主的格局下,我国部分区域可能存在一定的资源诅咒。

2)资源诅咒的传导机制主要是:A. 单一的资源型产业结构挤占了技术含量和附加值含量高的最终产品工业和高新技术产业的发展;B. 丰富的资源给人以“虚假的安全感”,减弱对于人力资本扩张的动力;C. 权力寻租,造成大量资源浪费和掠夺性开采;D. 资源型产业高污染带来生态环境问题和其他民生问题。

图表5:学者指出的我国能源资源诅咒分布情况

资料来源: 中国资源诅咒的区域差异及其驱动力剖析(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,我们认为能源导致的资源诅咒可能得到缓解,具体来看:

1)首先,非化石能源可能较难出现单一产业支持一个区域的情况。如前所述,可再生能源是制造业,且资源区域分布相对更为均匀。风光资源并非像煤炭、石油资源储量一样是“有”与“无”的本质差异,更多只是利用效率的高低问题,风光等新能源产业链需要的不仅仅是风光等能源,还需要许多分布在全国各地的原材料(硅、沙子)和辅材,单一原材料在终端的价值量占比也没有那么高,因而产业不会集中在某一原材料的地点。

2)其次,与传统化石能源对研发创新存在挤出效应不同,非化石能源需不断迭代的技术创新实现降本增效。非化石能源的开发和利用并非简单的资源型产业,而是需要大量技术创新和研发投入,例如光伏电池是一个将降本追求到极致的产品,十分重视技术的发展和变革,技术周期在3年左右。也正是由于可再生能源的技术研发与投入不断增加,才使得成本快速降低成为可能,对于其他经济领域有技术溢出红利。

三、能源版图变革可能推动产业格局重塑

2016年,发改委发布的《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》,将石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力(火电)、交运里的航空作为重点排放行业。根据CEADs数据库,2017年这八大行业的碳排放量占全国碳排的88%。推动高耗能行业的低碳发展是我国实现碳中和的必经之路。本节中,我们重点选取传统高耗能产业(钢铁、电解铝)和新兴高耗能产业(数据中心)为例进行分析。

(一)存量:传统高耗能产业

1、碳中和如何影响传统高耗能产业的区域布局? 

考虑到高耗能产业对能源的依赖程度,一种可能的情形是,高耗能产业将随能源供给分布变化而发生转移。姜克隽等(2021)的研究结果认为,碳中和目标会影响未来一些产业的区域布局,对于工业中难以减排的行业,如钢铁、水泥、合成氨、乙烯、苯、甲醇等,氢基工业是实现深度减排的一个重要选项,而绿氢的供应将会明显影响这些产业采用氢工艺的成本,进而影响产业的区域布局[6]。在碳中和目标之下,与2018年相比,2050年粗钢、乙烯、甲醇等氢基产业将呈现向可再生能源富集地区转移的明显趋势,新疆、宁夏、青海等西部省份有望显著受益。

图表6:2018 vs 2050年氢基产业可能的区域布局


资料来源: 零碳电力对中国工业部门布局影响分析(2021),中金研究院

然而,现实中,在能源成本之外还有许多其他成本因素会影响到产业分布格局,比如生产端的原材料成本、碳价及需求端的运输成本等,不同行业对各细分成本的依赖不同,能源变革对各产业格局重塑的影响也会不同。

比如,若能源成本占商品生产成本的比重处于重要地位,可再生能源的富集地将具有显著优势;若商品成本中的低碳工艺改造和需求端的运输成本等占主导地位,则可能更偏向于靠近技术集中地或终端市场;若再加入碳价的考虑,则情况更为复杂。下文我们分别以电解铝和钢铁两个行业予以具体分析。

图表7:分析传统高耗能产业区位选择成本因子框架


资料来源:中金研究院

【案例1】能源成本占主导:以电解铝为例

目前我国电解铝的产能主要分布于山东、新疆、内蒙古等省份,2019年三个地区产能分别占全国的27%、17%和12%,较2010年均实现了较大幅度提高。总体来看,2010-2019年中国电解铝的产能分布呈现两大趋势:

1)向电力成本较低的地区转移:山东自备电发展较早,电价有优势,而新疆、内蒙古、甘肃等地煤炭开采成本很低,广西和云南水电资源丰沛。

2)向原材料氧化铝的进口地转移:山东除了电价优势外,依托山东港口资源,区域内电解铝企业通过进口铝土矿生产氧化铝,进口铝土矿品质更高,进口增加有望释放工艺流程优化空间。

从成本结构来看,电解铝的原材料氧化铝占35%、电力成本占35%、预焙阳极占13%。各地氧化铝、预焙阳极和人工成本差异并不显著,而电力价格为主导电解铝产业布局的最关键因素。根据相关测算[7],电解铝企业用电成本每降低0.1元/千瓦时,可贡献至少1,320元/吨的毛利润,相当于将氧化铝运入新疆以及电解铝出疆的全部运费。

碳中和背景下,能源结构产生巨大转向,风电光伏等可再生能源在供给端比例提升,终端电气化比例2060年将达到100%。由于电力成本占比高,电解铝的生产可能向可再生能源富集、电价低的区域进一步转移,例如青海、甘肃、内蒙古等风光资源富集的的省份。而考虑到进口铝土矿的矿质更好(铝含量更高),可以采用拜耳法减少整体能耗,也存在部分电解铝向原材料进口地集中的可能性,例如山东。当然,无论哪种情形,可以确定地是电解铝产业碳排放都将大幅下降。

图表8:2019年电解铝产能分布集中于山东、新疆、内蒙古,2010年后更集中于三省,而从河南转出较多

资料来源:Woodmac,中金研究院

图表9:原材料氧化铝和电力是电解铝主要成本,各占35%和35%

资料来源:SMM,中金研究院

图表10:从电解铝主要成本构成来看,我国各省市电力成本差异较大(对应方差最大)

资料来源:SMM,中金研究院

【案例2】原材料占主导:以钢铁行业为例

目前我国粗钢生产主要集中在北方的河北、辽宁、山东和山西,2019年北方区域占粗钢总产量59%。碳中和目标下,整体而言,对钢铁产业格局的变化可以归纳为两点:一是粗钢产量将整体缩减;二是考虑到低碳技术的改进及废钢成本的占比较高,靠近城市群或东南沿海地区或将是钢铁产业新的聚集地。

钢铁行业实现碳减排,将更多依赖于低碳技术的发展:

1)目前已广泛应用、比较成熟的电炉炼钢技术核心原理是利用电将废钢熔化,重新冶炼成钢坯。2019年电炉工艺占比12%,和传统高炉相比,电炉二氧化碳排放量降低77%[8]。随着电炉钢发展环境的逐步趋好,预计2030年电炉产能占比提升至30%;2060年占比接近于美国当前水平达60%[9]。

2)目前仍处于实验阶段的氢能冶金技术,采用纯氢还原工艺,唯一的副产品是水,因而彻底避免碳排放。其难度主要在于两点:一是氢冶金炉温较高,温度难以控制;二是成本较为昂贵。我国氢冶金起步晚,多数氢冶金项目处于立项初期。但从40年时间周期来看,随着制氢技术的发展,氢能冶金成本下降具有较大可能性,大规模应用的基础蓝图已经具备。此外,当前钢铁行业实现零碳排放,仍需依赖碳捕捉技术。

往前看,基于区位成本因子的框架,我们将未来可能大规模应用的短流程电炉炼钢成本进一步拆分,仅考虑其商品生产成本和能源成本,其中,废钢原材料和电力成本分别占总成本的79%和11%,其他成本(包括燃料、石墨电极等)仅占10%:

1)废钢成本:废钢原材料成本占总成本的79%,是电炉炼钢最主要的成本,而随着城市化发展,废钢回收的主要渠道为汽车、船只和建筑,因此离城市越近,则废钢回收成本越低。

2)电力成本:占比仅为11%,并且随着可再生能源的推广应用,电力成本仍有持续下降的可能,对钢铁行业的成本占比可能会进一步减少。

不过,目前钢铁减排技术路线仍不确定,如果需要深度减排,氢能冶金技术仍是重要选项,绿氢的供应将明显影响这些产业采用氢工艺的成本,进而影响产业的区域布局。为获取低廉、可靠、清洁的氢气供应,钢铁行业可能转向可再生能源富集和绿氢低成本地区,特别是光伏富集发电地区,以实现本地光伏发电、制氢、产品制造系列化。

图表11:粗钢产量主要集中于东部和北部

资料来源:万得资讯,中金研究院

图表12:炼钢技术路线及应用可能性

资料来源: 冶金技术网,《国外氢冶金发展现状及未来前景》,中金研究院

(二)增量:新兴产业,以数据中心为例

作为重要的数字化基础设施,数字中心为新兴产业发展提供重要支撑。2020年数据中心建设被正式列入新基建战略,各地区纷纷部署数据中心建设,因此,作为新兴高耗能产业,数据中心的区域布局具有一定的代表性。

1、数据中心是电力能耗大户

2019年我国数据中心总用电量占全社会用电量的1.4%,预计随着数据中心建设体量的快速增加,2025年数据中心用电量占比可能会达到近4%。另一方面,从数据中心的成本来看,我国数据中心电力成本占运营成本的60%以上。具体地,数据中心耗能部分主要包括IT设备、制冷系统、供电系统和照明系统,其中IT设备和制冷系统合计占总能耗的80%。

图表13:我国数据中心用电量预测


资料来源:工信部,中金研究院

图表14:我国数据中心平均能耗构成


资料来源: 《点亮绿色云端:中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》,中金研究院

目前我国数据中心的市场布局整体呈现“东部沿海居多,核心城市集中,中、西、北部偏少”的格局。如北上广三地数据中心聚集区的在用机架数占全国的31.3%,若将河北、天津、内蒙古、江苏、浙江、福建、海南等北上广周边地区加上,这一比重会提升至60%以上。

图表15:2018年底我国数据中心在用机架分布

资料来源:艾瑞咨询,中金研究院

数据中心选址涉及到电力、气候、通信、交通等多方面,其中,最根本的因素是市场需求,考虑到信息传输的时延性,距离近,则时延短;距离远,则时延长,因此数据中心多建于对时延性要求较高的金融结算、交易等业务集中的地方,如北京、上海、广州及其周边地区。另外,考虑到数据中心高能耗的属性,电力供给充足稳定及电价合理也是重要因素,离线非实时业务数据中心选在较偏远地区,如内蒙古的乌兰察布,电力资源充沛,大数据产业电价低至0.26元/kWh。

此外,政策引导对于数据中心建设也发挥重要作用。国家层面积极引导数据中心合理布局[10],根据能源结构、产业布局、市场发展、气候环境等,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等重点区域,以及部分能源丰富、气候适宜的地区布局数据中心枢纽节点;地方上,内蒙古、贵州等地方政府通过提供税收、补贴等优惠政策也积极支持大数据产业发展。

2、碳中和给数据中心的区域格局带来哪些影响?

根据中金电信组预测,未来5年IDC市场规模仍将保持25%左右年均复合增速。据近期国际环保组织绿色和平发布的《迈向碳中和:中国互联网科技行业实现100%可再生能源路线图》,在我国“3060”目标下,数据中心企业转向100%可再生能源已成为必然趋势[11],特别地,我国数据中心企业秦淮数据集团于去年末正式提出碳中和目标,预计在2030年实现我国运营范围内所有新一代超大规模数据中心100%采用“可再生综合能源解决方案”。

那么在碳中和背景下,伴随能源区域格局的变化,在不考虑边缘数据中心的前提下,我们预计我国中西部数据中心数量占比有望进一步提高,即一线城市数据中心增速将低于中西部地区:

1)较为肯定的是,考虑到时延性,市场需求较为集中的区域,如北上广及其周边,现有数据中心因降本增效搬迁至中西部地区的可能性较低。

2)对于离线非实时业务,即时延需求低的业务,新建数据中心可能考虑到降本增效或其他因素选择建立在具有气候、电力资源禀赋的中西部地区,从而带动当地相关产业集聚和经济增长,如内蒙古东中西布局的数据中心体系已初步形成,同时产业集聚效应开始显现,如呼和浩特市大数据产业园区已入驻300多家企业和研究机构,基本形成了大数据云计算产业研究、大数据应用、“互联网+”等9大类的产业布局[12] 。

更进一步,如果技术创新能够大幅降低时延影响,降本增效可能在选址考量因素中更为重要,那能源变革带动一线城市存量数据中心进行转移也将存在一定的可能性。如呼和浩特国家级互联网骨干直联点开通后,内蒙古区内网间平均时延由原来的29.11毫秒左右降至3.3毫秒左右,跨省网间平均时延由原来的41.57毫秒左右下降至37.08毫秒左右,网间通信效率和质量显著提升[13]。伴随技术创新,时延影响越低,内蒙古数据中心为北京提供实时数据服务的可能性也就越高。

图表16:全国主要中西部数据中心集群资源禀赋对比

资料来源:各政府官网,中金公司研究部,中金研究院

总之,碳中和背景下,相对于煤、石油和天然气等传统能源“北多南少”格局,新能源区域格局更趋均匀分布,从而带动产业格局可能重塑:一方面能源成本敏感性行业,如电解铝(电力成本占35%)、时延需求低的数据中心(电力成本占运营成本的60%以上)有望继续向能源富集、成本相对较低的地区转移,如内蒙古、甘肃等省份;反之,对原材料依赖更高、市场需求敏感的行业可能受到的影响相对有限。

四、他山之石——国际经验分析

根据前文分析,实现碳中和将推动能源格局更趋于均衡,而能源版图变革可能会推动产业格局重塑。在这一过程中,各地区可能面临不同的冲击,如传统煤炭大省“去煤化”的过程中可能会面临增长放缓、转型动力不足、职工转岗或失业等问题。如何应对这些问题?我们认为可通过借鉴国际上的成功经验,进行科学合理的规划和布局。对此,我们选取国际上关于区域合作、产业转型方面的两个案例进行深入探讨。

(一)区域合作:北欧五国合力应对气候变化

2019年1月,北欧国家芬兰、瑞典、挪威、丹麦和冰岛签署了一份应对气候变化的联合声明,表示将合力提高应对气候变化的力度,争取比世界其他国家更快实现“碳中和”目标,这几个国家的碳中和目标都定在2050年前,其中芬兰更是提出了2035年率先实现碳中和。

近年来,北欧五国的碳强度呈现连续下降趋势,而这主要受益于其能源强度下降和能源结构转变,如丹麦通过大力发展风电、生物燃料等可再生能源,将燃煤发电比例从上世纪90年代的91%下降至2019年的11%,风电占比从2%提升至55%。

较为重要的是,北欧五国的紧密合作和优势互补也推动了其能源强度持续下降。例如能源市场和低碳政策上的合作和创新,目前已成立波罗的海能源市场互联互通计划(BEMIP)、北海国家海上电网倡议(NSCOGI)、五边能源论坛等专门讨论能源问题的区域合作机制。通过区域合作,北欧国家预计2050年能够实现近碳中和能源系统,届时将通过出口清洁电力为欧洲低碳经济做贡献[14] 。

图表17:北欧五国的人均碳排放

资料来源:IEA,中金研究院

图表18:北欧五国的单位GDP碳排放

资料来源:IEA,中金研究院

图表19:芬兰煤、石油发电比例呈下降趋势,生物质发电比例提升

资料来源:IEA,中金研究院

图表20:丹麦煤、石油、天然气发电比例呈下降趋势,风电比例提升

资料来源:IEA,中金研究院

纵观北欧五国在低碳领域的合作情况,主要体现为:

1)具有前瞻性的顶层设计,因地制宜制定政策调控与提供支持。由北欧国家政府组成的北欧理事会(Nordic Council)从上世纪七十年代开始就将环保和能源等领域纳入工作范围,并参与制定了区域内的“零碳目标”,北欧各国在低碳发展的战略框架下,根据实际情况制定了政策调控措施和国家行动方案,分阶段有步骤的进行低碳改革。例如丹麦发挥了其地区丰富风能资源优势,采取了税收优惠和价格杠杆并用的方式;芬兰则充分利用国内丰富的森林资源,成功地探索出了一条生物质能利用之路,建立起了配套完善的生物能源商业链。

另外,北欧国家间就能源转型战略共识达成一致并制定了一系列目标,从科研院所之间发挥学科优势的研究合作,到北欧环境与财政合作组织(NEFCO)、北欧合作组织(The Nordic Co-operation)等区域组织的成立,都发布了关于区域可持续发展目标、能源合作等相关的咨询报告和倡议。

2)加强政策工具方面的创新与兼容。以碳市场为例,2005年《京都议定书》生效后,丹麦率先开始了碳排放交易(即碳市场)的实践,北欧的其他几国也均于2005年展开实践,在政府层面和学术层面上都对在碳市场建设上的要素设计进行了广泛地借鉴研讨,使得几个国家的机制具有相似性和相容性,为其碳市场的链接打下了良好的基础。挪威和冰岛通过自由贸易区协议将欧盟关于碳市场的内容反映到本国法律中,并和其他国家于2008年实现了对接。北欧碳市场的对接极大地促进了区域层面企业和行业在环境有效性和经济有效性上的双赢。

3)区域电网互联互通推动低碳电力共享,促进区域碳中和。北欧资源、负荷分布呈现明显的区域不平衡,与我国较为类似。廉价的水电多集中在北部的挪威和瑞典,昂贵的火电多集中在南部的芬兰和丹麦地区,与此同时, 电量富余的北部地区的负荷较低, 而电量紧缺的南部负荷较高 [15]。2000年后,北欧各国正式展开了跨国电网的互联工作,在互联电网的规划、建设与融资等方面达成一致,且范围逐渐扩大。

目前,挪威已经向瑞典、荷兰、芬兰和丹麦出口剩余水电,挪威和德国之间的1.4GW海底互连系统NordLink已投入运营,而丹麦通过电网互联将高峰时期的富余风电及时外输,避免了可能的“弃风”现象。北欧国家电网和市场之间的合作已经帮助地区实现87%以上的无碳化电力供应,深刻地促进了其他行业的低碳转型和可持续发展,为北欧地区实现碳中和起到了至关重要的作用。

北欧各国在政策、碳市场、电网方面的低碳合作为我国各省市合作具有较好的借鉴意义,一方面,我国各地应加强顶层设计和前瞻布局,加大政策支持力度,例如加快推进全国碳市场的建立;另一方面,基于各地的经济结构和能源优势,各地应加快制定碳达峰及碳中和目标,加快基础设施建设,推动区域间能源互联互通。

(二)产业转型:卢森堡

1991年卢森堡实现碳达峰,人均CO2排放量高达34吨(中国目前人均7.1吨)。碳排达峰后,卢森堡产业结构继续优化,经济仍保持稳定增长,1991-2019年卢森堡GDP年均复合增速达5.7%,2019年卢森堡人均GDP达到11.5万美元,是全球最富有的国家之一。

事实上,卢森堡的钢铁工业举世闻名,全盛时期钢铁产业收入占其GDP的一半。70年代全球性钢铁危机爆发,卢森堡陷入产能过剩困境,因而开始积极调整产业结构,制造业占比由1970年的47%下降至2018年的6%,而服务业占比则由1970年的41%提高至2018年的88%。

特别地,在这一过程中,卢森堡加快实现钢铁去产能,逐步向技术先进、高附加值产业转换,从而推动经济低碳可持续增长。从以钢铁为主的金属制造业来看,一方面近年来金属业增加值占GDP的比重呈上升趋势,但另一方面,每单位增加值对应碳排放呈显著下降趋势;二者共同作用带动金属制造业碳排放从1995年的465千吨CO2当量大幅下降至2018年的114千吨CO2当量,下降幅度高达75%。具体来看:

1)技术全面升级,电炉法替代高炉法。1993-1998年短短五年时间内,卢森堡便实现全部技术改造,进入100%电炉炼钢时代。对比我国,目前电炉法工艺占比仅12%,未来有较大提升空间。

2)通过进口代替低附加值粗钢生产,生产高附加值的特种钢。钢铁公司阿尔贝德推行多元化产业结构,将粗钢生产转移到拉美等发展中国家,转而生产附加值高的特种钢。

另外,为安置去产能和企业重组后大幅削减的钢铁从业人员,政府对实施“自愿限制”的钢企提供资助安排失业人员再就业。欧盟制定了一系列社会保障方面措施,如提高下岗工人福利,实行短时工作制、自愿离职激励等。

图表21:卢森堡在1991年碳达峰后仍保持经济快速增长

资料来源:世界银行,UNFCC,中金研究院

图表22:卢森堡制造业占比呈下降趋势,服务业占比上升

资料来源:卢森堡统计局,中金研究院

图表23:卢森堡电炉炼钢工艺比例快速攀升至100%

资料来源:卢森堡统计局,中金研究院

图表24:近年来卢森堡金属制造业增加值占GDP比重提高,但碳排放强度呈下降趋势

资料来源:卢森堡统计局,中金研究院

从钢铁产业转型和过渡的具体政策来看,一方面,欧共体发挥了主要作用,主要为减量经营、市场化改革。例如,1977年,西欧实施达维尼翁计划(Davignon Plan),包括限产限价、等量置换、减量置换等内容。在此计划下,欧共体评估钢铁企业竞争力,完善补贴制度,将补贴主要用于淘汰产能、设备升级以及工人安置上。八十年代开始,欧共体推行以市场为导向的产业政策,限制政府补贴,钢铁产业进入了大规模跨国私有化和兼并重组过程,形成了多家大型跨国钢铁集团,如卢森堡的阿尔贝德(ARBED)钢铁公司。

另一方面,卢森堡政府前瞻性地审慎评估并有效调度各项资源的运用,从而推动各项政策的真正落地。例如2015年9月,由卢森堡经济部、卢森堡商会和卢森堡永续工作小组共同成立“卢森堡大公国产业政策工作小组”,与美国经济学家Jeremy Rifkin团队合作共同规划以2050年为目标制定卢森堡第三次产业革命蓝图,研究结果已于2016年11月以“2050蓝图”的形式公布,包括三大横向主题(智能经济、循环经济、专业消费者和社会模型)和六大产业思考(能源、交通、建筑、农产食品加工业、工业和金融)[16] 。

卢森堡的产业转型为我国能源大省提供了较好的经验借鉴:1)加快传统高耗能产业的升级改造,逐步淘汰或整合生产效率和环境效益低的企业,尤其是转型过程中,应妥善解决好失业人口再就业问题;2)因地制宜进行多元化的产业规划,避免经济结构单一化的风险,制定优惠政策吸引人才和新兴技术产业;3)政府应结合当地资源禀赋,前瞻性地规划布局,推动政策真正落地。

注释:

[1]西藏未披露能源数据,故本文仅考虑30省市

[2]结合全国及各省市《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,并假设GDP增速由2019年的增速匀速下降;2)碳排放强度下降幅度,参考各地2013~2018年的年均下降幅度和全国下降幅度假

[3]为与CEADs口径一致,在生产法与消费法能源活动对应的碳排放量基础上按一定比例考虑工业过程碳排放量

[4]详见中金研究部2021年3月22日发布的《碳中和:创新与公平并举》

[5]程志强.资源诅咒假说:一个文献综述[J].财经问题研究,2008,3(3):20-24

[6]姜克隽, 向翩翩, 贺晨旻等. 零碳电力对中国工业部门布局影响分析[J]. 全球能源互联网, 2021, 4 (1).

[7]网页链接

[8]2019年,传统高炉炼钢吨钢二氧化碳排放量为2.2吨/吨,电炉为0.5吨/吨

[9]详见中金研究部2020年12月4日发布的《碳中和,离我们还有多远?》

[10]工信部2013年发布《关于数据中心建设布局的指导意见》、发改委2020年末出台的《关于加快构建全国一体化大数据中心》

[11]国际环保组织绿色和平发布的《迈向碳中和:中国互联网科技行业实现100%可再生能源路线图》

[12]网页链接

[13]网页链接

[14]网页链接

[15]包铭磊,丁一等. 北欧电力市场评述及对我国的经验借鉴[J]. 中国电机工程学报, 2017(17)

[16]网页链接

                                    文章来源

本文参考:2021年4月29日中金研究院已发布的《区域“闯关”碳中和》,作者信息为:

李南南    SAC 执业证书编号:S0080118080023

左烜晅    SAC 执业证书编号:S0080120090014

吴慧敏    SAC 执业证书编号:S0080511030004 SFC CE Ref:AUZ699

文章来自中金点睛

 @蛋卷基金    @今日话题   

雪球转发:0回复:0喜欢:1