能源產(chǎn)業(yè)投資策略專題報告：新需求VS老供給

1、 傳統(tǒng)世界中的“新花”正在孕育

1.1、 電力系統(tǒng)穩(wěn)定的保障：火電調(diào)峰

面對能源的“不可能三角”：清潔、便宜而且穩(wěn)定安全，此次能源轉(zhuǎn)型的核心問題在于解決風能、光能等清潔能源的不穩(wěn)定性。一次能源是歷次能源轉(zhuǎn)型的核心，從最開始的柴薪時代→煤炭時代→石油時代，這些一次能源的特征是穩(wěn)定而且便宜，但并不十分清潔；到現(xiàn)在開始大力發(fā)展的清潔能源，其特征是清潔而且最終也可以比石化能源便宜，但很不穩(wěn)定，比如風能、光能都是人類所不能掌控的。

面對不穩(wěn)定的一次能源，參考馬車被火車替代、而汽車還未被發(fā)明時短途運輸對于馬車的依賴/需求反而是增加的，下游對于穩(wěn)定的一次能源的依賴反而可能在某些場景下加強而非減弱：面對電力供給端的不穩(wěn)定性越來越大而用電需求仍在增長，電力系統(tǒng)對于儲能和調(diào)峰的需求將大幅上升。當前儲能還是以抽水式儲能為主（90%以上）、電化學式儲能為輔（不到5%）且體量跟不上風電/光伏裝機容量，因此未來很長一段時間內(nèi)尖峰時刻的調(diào)峰功能仍然主要以火電機組為主。

1.2、 新世界帶來新需求：電力、傳統(tǒng)工業(yè)金屬、化學原材料

由于一次能源往往很難直接被利用（除了生物質(zhì)能），因此需要將一次能源轉(zhuǎn)化為其他方便于直接利用的二次能源的形式，比如燃料、電力等，而在新世界擺脫對燃料的依賴之時，對于電力的需求將會大幅增長。以新能源汽車為例，其不斷滲透的同時也伴隨著充電樁數(shù)量的增加：充電樁與新能源汽車的比在2019-2020年大幅抬升，目前一輛新能源汽車平均能夠擁有0.1531個充電樁；雖然不排除因為牌照政策的緣故消費者選擇購置新能源汽車，但我們看到主要發(fā)達城市圈以外的其他地區(qū)其充電樁數(shù)量的占比是在不斷提升的。充電樁的不斷普及也將加速新能源車的普及，汽車的用電需求也將大幅增長。

在新能源下游市場（車、風電、光伏等）不斷擴容放量的過程中，也將帶來對于傳統(tǒng)工業(yè)金屬/化學原材料的需求：工業(yè)金屬主要包括銅、鋁，甚至是鋼鐵；化學原材料主要包括純堿、六氟磷酸鋰等。其中，銅根據(jù)用途的不同主要可以分為線纜用銅、鋰電銅箔、高端銅合金（軍工、電子產(chǎn)品等）；鋁主要用于線纜、汽車輕量化、鋰電鋁箔、新能源發(fā)電設備等；鋼鐵主要用于汽車高強度鋼、新能源發(fā)電設備等；純堿主要用于制取光伏玻璃，六氟磷酸鋰主要用于鋰電池電解質(zhì)。

接下來我們將分別根據(jù)相應的情景假設對上述傳統(tǒng)世界在新世界中的需求進行詳細測算。由于能源消費的預測還牽涉到相應工業(yè)品需求的預測（比如用電占比較高的鋁以及未來用電占比將上升的鋼鐵等），因此我們先對工業(yè)品的新需求進行測算，然后再對電力消費的需求進行測算，最后測算對于煤炭的消費需求。

2、 工業(yè)金屬/化工的需求拉動：光伏玻璃＞氫氟酸＞螢石＞鋁＞銅＞純堿＞鋼鐵

新能源下游對于工業(yè)金屬/化工原材料的需求拉動預測關鍵在于工業(yè)金屬/化工原材料在相應產(chǎn)品上（新能源汽車/風電、光伏發(fā)電設備/輸電線纜/充電樁等）的用量以及對應的產(chǎn)品未來的銷量，因此接下來我們第一步先分析各個下游單位產(chǎn)品對于上游原材料的用量需求，第二步分析下游產(chǎn)品整體的需求量，最后得出最終的需求拉動彈性。

2.1、 不同下游產(chǎn)品的原材料用量測算

2.1.1、 新能源車：鋁、鋼、銅、六氟磷酸鋰/螢石

對于下游產(chǎn)品新能源車而言，主要涉及到輕量化帶來的對鋁和高強度鋼的需求、汽車電力化與智能化帶來的對于銅的需求以及鋰電池對于六氟磷酸鋰、銅/鋁箔的需求。

（1）一般而言，新能源汽車的整車重量要大于燃油車，因此在汽車輕量化（節(jié)能減排）和電動化（電池鋁箔）的趨勢下汽車生產(chǎn)商更有動力去用更多的鋁來生產(chǎn)新能源汽車。根據(jù)國際鋁業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)：中國2020年純電動汽車單車用鋁量為157.90kg，2025年預計可以達到226.80kg，2030年有望增長至283.50kg，2020-2030年平均每年增加12.56Kg。

（2）高強度鋼材也是新能源汽車輕量化的重要應用之一。使用高強度鋼材相比于使用普通鋼材，無論是從重量、成本還是碳排放上都具備優(yōu)勢。以蒂森克虜伯的InCAR輕量化項目為例，其六個方案中減排最多可達17%，減重最多可達19%，降成本最多可達12%。

根據(jù)ECB（EuroCarBody）的數(shù)據(jù)顯示，2009-2018年鋼材依舊是車身輕量化的主要材料，其中先進高強度鋼的用量占比（指的是占白車身重量的比）開始逐步超過軟鋼與普通的高強度鋼。但具體到不同車型來看，根據(jù)ECB最新的數(shù)據(jù)顯示，2020屆展示的車型中純電動車的高強度鋼用量占比均值僅為48.02%，比非電動車還要低（50.33%）。而根據(jù)中國汽車工程學會節(jié)能與新能源汽車技術路線，預計在2025年高強度鋼材在新能源汽車中的用量占比將普遍達到50%及以上，這意味著未來新能源汽車對于高強度鋼的需求仍將繼續(xù)增長。如果我們假設2025年國內(nèi)生產(chǎn)的新能源汽車中高強度鋼用量占比提升到60%，而根據(jù)節(jié)能與新能源汽車技術路線，白車身重量由于輕量化的趨勢到了2025年將降低至約當前（2020年歐洲車身大會上6款純電動車型的白車身重量平均值為453.90kg）的90%，因此2025年單位純電動車的用鋼量（高強度鋼）約為245.16kg。

（3）根據(jù)ICA（國際銅業(yè)協(xié)會）的數(shù)據(jù)顯示，2016-2019年由于汽車的電力化和智能化不斷加深，使得單位車的用銅需求不斷增長，全球平均水平從11.00kg/輛增長到了12.60kg/輛。展望未來，單位汽車用銅的需求仍將不斷增長，尤其是新能源汽車：根據(jù)ICA的預測，未來BEV（純電動汽車）至少會在傳統(tǒng)燃油車（10.50kg/輛）的基礎上增加5.00kg/輛的用銅量，最多會增加6.00kg/輛。

（4）六氟磷酸鋰作為鋰電池電解液的核心材料之一，其成本約占60%，而與電解液的配比約為1:81，1kwh需要消耗約1.5kg的電解液2，因此1GWh的鋰電池出貨量對應約187.50噸的六氟磷酸鋰的需求。而根據(jù)開源化工團隊的測算，六氟磷酸鋰對氫氟酸的單耗為1.3噸/噸，氫氟酸對螢石單耗2.3噸/噸，因此1GWh的鋰電池出貨量對應約243.75噸的氫氟酸需求、560.63噸的螢石需求。

2.1.2、 新能源發(fā)電：鋁、鋼、銅、光伏玻璃/純堿

對于下游新能源發(fā)電/用電而言，產(chǎn)生的主要需求在于輸電線纜的增加（比如家庭分布式光伏對于銅導線的需求）、風電/光伏發(fā)電設備以及充電樁的建設對于工業(yè)金屬的需求、光伏發(fā)電對于光伏玻璃和對應的純堿需求。

（1）新能源發(fā)電對于裸電線、電力電纜和電氣設備電纜的需求在增加，2020年裸電線、電力和電氣設備電纜占比相比于2018年整體提升了5%。裸電線、電力線纜中的特高壓輸電線一般用鋼芯鋁絞線，但電纜截面不一樣：裸電線一般為150平方毫米，每1米電纜中含鋁約0.42kg，含鐵0.095kg；特高壓電線一般為900平方毫米，對應Chukar或Bluebird型鋼芯鋁絞線，每1米電纜中含鋁約2.51kg，含鐵0.57kg3；銅線多用于短距離輸電以及電氣設備電纜等，2019年我國電力用銅占比為49.20%，其中1米AWG12銅線纜含銅約為0.03kg4。

（3）根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)，雖然光伏的雙玻組件中的玻璃要比傳統(tǒng)單玻更薄，但由于數(shù)量從1片增加為2片，因此對于玻璃原片的需求量將明顯比傳統(tǒng)單玻高：以1GW為單位，3.2mm厚的傳統(tǒng)單玻對應的原片需求為5.6萬噸，2.5mm厚的雙面雙玻為8.9萬噸，2mm厚的雙面雙玻為7.3萬噸。由于1噸玻璃需要消耗的純堿約為0.21噸，因此1GW光伏組件對應的純堿需求在1.18~1.87噸之間。

2.2、 不同下游產(chǎn)品的需求預測

2.2.1、 新能源汽車銷量：2025年預計占全球的47%

預計我國新能源車中純電動車（BEV）的銷量在2020-2025年增長最快，2025-2030年逐步放緩。根據(jù)IEA的數(shù)據(jù)，2020年我國純電動車（BEV）的銷量預計為93.13萬輛，到2025年我國純電動車（BEV）的銷量預計將達到336.36萬輛，占全球的47.28%，2020-2025年年化增速為29.28%；2030年我國純電動車（BEV）的銷量預計將達到659.98萬輛，占全球的45.93%，2025-2030年的年化增速為14.43%，2020-2030年的年化增速為21.63%。

2.2.2、 線纜/光伏、風電裝機量/充電樁需求測算

對于電線電纜的需求而言，保守假設各個類型的線纜占比與2020年保持一致：即裸電線、繞線組、電線及電纜配件、電氣裝備電纜、通信電纜以及電力電纜的占比分別為15%、13%、3%、22%、8%和39%，同時根據(jù)6Wresearch的預測，2020-2025年中國電線電纜的產(chǎn)量年化增速為5.7%，根據(jù)電纜網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示高壓電纜占電力電纜的比例將超過51%（保守假設到2025年為51%），則預計2021-2025年新增的裸電線、繞線組、電線及電纜配件、電氣裝備電纜、通信電纜以及電力電纜中的特高壓電纜、高壓電纜、中低壓電纜的產(chǎn)量分別為：1194.25億米、1035.01億米、238.85億米、1751.56億米、636.93億米、18.32億米、1565.25億米、1521.47億米。

而由新能源帶來的線纜需求我們假設與新能源發(fā)電占比保持一致，根據(jù)國家能源局發(fā)布的《關于2021年風電、光伏發(fā)電開發(fā)建設有關事項的通知》，2025年我國風電、光伏發(fā)電發(fā)電量占全社會用電量的比重達到16.50%左右，因此預計2021-2025年由于新能源發(fā)電帶來的電線電纜需求將達到（假設新能源發(fā)電占比線性變化）1.04億千米，占總產(chǎn)量約13.11%。

關于中國風電、光伏的裝機需求，根據(jù)世界風能委員會（GWEC）預測，2025年中國新增的陸上風電裝機容量為44.89GW，占全球的50.63%；2025年中國新增的海上風電裝機容量為3.22GW，占全球的21.90%。根據(jù)歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會預測，2025年中國新增的光伏裝機容量為101GW，占全球的38.38%。

充電樁的建設需求核心在于車樁比的目標，根據(jù)前文對于新能源車（BEV）的銷量預測，2020-2025年年化增速為29.28%，則2025年我國新能源汽車（BEV）保有量將達到1566萬輛，目前我國最新的車樁比約為6.5:1，充電樁保有量為95.05萬個，假設2025年的車樁比為3:1，則未來5年增加的充電樁數(shù)量約為427萬個，其中根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，2020年公共樁（直流）、公共樁（交流）以及私人充電樁（多為交流）的占比分別為25.00%、17.50%、57.50%。

2.3、 最終的需求拉動：光伏玻璃＞氫氟酸＞螢石＞鋁＞銅＞純堿＞鋼鐵

根據(jù)上述產(chǎn)品材料的單耗量和下游產(chǎn)品需求量測算，我們最終可以得到2025年對應原材料的消耗量測算，以及2020-2025年的年化增長率和占2020年表觀消費量的比例，我們發(fā)現(xiàn)從年化增長率的角度來看：螢石＞氫氟酸＞鋁＞光伏玻璃/純堿＞銅＞鋼鐵，從對2020年表觀消費總量的需求拉動貢獻度來看：光伏玻璃＞氫氟酸＞螢石＞鋁＞銅＞純堿＞鋼鐵，而從占2020年表觀消費量的比例來看：光伏玻璃＞氫氟酸＞螢石＞銅＞鋁＞純堿＞鋼鐵。

當然，需要強調(diào)的是上述測算的假設中有一些機構（如IEA、歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會等）對于2025年新能源車的銷量/保有量、光伏/風電的當年裝機量的預測相比于當前市場預期而言偏保守，如果投資者認可新能源行業(yè)的超預期，更不應該忽視傳統(tǒng)行業(yè)同樣存在向上的彈性。

3、 電力：充電樁、原材料生產(chǎn)的新增需求

未來由于新能源下游帶來的電力新增需求主要來自新能源汽車充電以及相應的原材料生產(chǎn)耗電（光伏硅片、鋁、銅等）。根據(jù)我們的測算上述領域?qū)τ陔娏Φ男略鲂枨髮⑾噍^于2020年同口徑增長230%，占2020年全社會用電總量約5.76%。

3.1、 充電樁的用電需求測算

充電樁的用電需求測算涉及到兩個方面：一方面是充電樁本身用電需求的測算，即不同類型的充電樁數(shù)量*相應功率再進行求和；另一方面是充電樁用電新增負荷給電網(wǎng)可能帶來沖擊，從而新增調(diào)峰用電需求。

根據(jù)前文測算，到2025年我國交流公共充電樁、直流公共充電樁以及私人充電樁（假設全部為交流）的數(shù)量分別是92萬個、132萬個以及303萬個，一般交流充電樁的功率為7kW，而直流充電樁的功率為60kW，則2025年所有充電樁充電1小時需要耗電1.07億kWh，相比于2020年增長了449%，假設全年充電小時數(shù)達到2200小時（平均每天6個小時），則預計2025年全年充電樁的耗電總量為2348億kWh，占2020年全年全社會用電量約3.13%。

未來充電樁普及所帶來的另外一個問題便是私人充電樁一般都是在晚上進行充電從而滿足白天的用車需求，這將導致以往用電的低谷期將會變成用電高峰期，從而產(chǎn)生調(diào)峰的需求。以目前擁有充電樁數(shù)量最多的城市上海為例，我們會發(fā)現(xiàn)基本上晚上六點之后上海的用電負荷便開始下降，凌晨12點一直到凌晨5點都是用電的低谷期，而如果未來私人充電樁在夜晚進行6-8個小時的充電的話，假設目前上海擁有的私人充電樁比例為57.50%，2021年7月上海充電樁保有量為91465個，則夜晚所有私人充電樁同時在線充電將給上海增加368MW的用電負荷；如果到了2025年這個數(shù)字將變?yōu)?022MW。

大部分新能源下游需要用到的原材料生產(chǎn)其實十分耗電，典型的如電解鋁、硅片。根據(jù)測算，預計2025年由于新能源帶來的上游原材料需求對應的生產(chǎn)耗電總量約為1973億kWh，相較于2020年增長123%，占2020年全社會用電量約2.63%。

具體來看：

（1）根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)，一噸電解鋁耗電約為13000度，一噸電解銅的耗電約為1050度，預計2025年由于新能源帶來的鋁和銅需求的產(chǎn)量耗電量約為637.71億kWh，相較于2020年同口徑增長157.97%，占2020年全社會用電量約0.85%。

（2）根據(jù)Solarzoom的數(shù)據(jù)，每1WP的光伏發(fā)電需要約0.42片的硅片、0.0069kg的硅棒、0.0083kg的高純多晶硅以及0.0125kg的冶金硅，根據(jù)相關工序的能耗進行折算，我們得到1MWp的光伏發(fā)電用硅需要耗電1321.7MWh。假設2025年我國光伏裝機達到101GW，這意味著硅片的制造耗電總量將達到1335億kWh，相較于2020年增長110%,占2020年全社會用電量約1.78%。

3.3、 電力調(diào)峰的成本將由全社會一起承擔

正如前文分析，未來經(jīng)濟發(fā)展對于電力的依賴隨著此次新能源轉(zhuǎn)型逐步深入是在不斷加大的。然而面對不穩(wěn)定的一次能源，電力系統(tǒng)的調(diào)峰需求將不可避免地上升，短時間內(nèi)寄希望于儲能是不太現(xiàn)實的，火電和天然氣將在很長一段時間內(nèi)扮演調(diào)峰的重要角色。我們發(fā)現(xiàn)，即便是在天然氣大幅替代煤炭發(fā)電的美國，在冬季用電高峰時期，其煤炭發(fā)電占比較其他季節(jié)明顯提高。

由于火電供給受限，但面對日益增長的調(diào)峰需求，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的成本將由全社會一起來承擔。我們可以看到2020年歐盟的可再生能源占一次能源消費占比已經(jīng)超過12%，我國不足6%，但歐盟的用電成本卻明顯高于國內(nèi)：歐盟居民用電價格是國內(nèi)的近3倍，工業(yè)用電價格是國內(nèi)的1.12倍。我們在此前《能源轉(zhuǎn)型下的隱藏劇情》中也提到，在能源轉(zhuǎn)型較為領先的歐美國家，在光伏安裝量迅速抬升的時期，全社會的用電成本反而出現(xiàn)了上升，背后的原因可能是發(fā)電成本的降低并不必然等于使用成本的降低：在風、光發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)的同時，不僅需要支付相關新能源的發(fā)電成本，還需要支付為其構建的為保障其用電安全與穩(wěn)定的新型用電系統(tǒng)的運行成本。

而離我們最近的案例便是德國和美國由于惡劣天氣的影響其電力成本大幅抬升：德國由于棄核脫煤使得其對于可再生能源的依賴大幅上升，但由于惡劣天氣的影響風電和光伏發(fā)電存在明顯的供需缺口，因此德國的電價大幅抬升的同時電力進口量也大幅抬升；美國由于極寒天氣的影響其天然氣價格在2021年Q1大幅上漲，同時也帶動了煤炭的價格上漲。

4、 煤炭：未來10年的需求仍為正增長

可以有兩種方法對未來10年（即2030年碳達峰）的煤炭消費量進行測算：

（1）根據(jù)原煤在能源消費中的計劃比例以及對應的不同經(jīng)濟增長情形假設下對于能源消費的需求增長來測算2030年原煤的消費量：

2030年原煤消費量=原煤消費占比*能源消費總量

根據(jù)哥本哈根氣候大會中國政府承諾以及“十三五”能源規(guī)劃，2030年我國煤炭消費占比將降至50%左右。而至于能源消費總量的預測，我們認為與經(jīng)濟增長密切相關：我們以單位GDP的能源消費量作為連接經(jīng)濟增長與能源消費總量之間的核心指標，我們發(fā)現(xiàn)2020年我國的單位GDP一次能源消耗與歐盟在1990年前后碳達峰時的水平相似，略高于美國2007年碳達峰時的水平。因此我們可以假設2021-2030年我國的單位GDP能源消耗強度保持不變，則我國的能源消費總量增長速度與GDP保持同步。假設未來2021-2030年我國GDP的年化增速分別為5.5%、5.0%、4.5%、4.0%，則對應的2021-2030年我國原煤的消費總量年化增速分別為4.16%、3.67%、3.18%、2.68%，均為正增長。只有當我國2021-2030年的GDP年化增速為1.20%左右，原煤消費總量年化增速才會為0%。

（2）根據(jù)我國火電發(fā)電在終端能源消費中的占比、火電用煤占所有原煤消費的比例來倒算相應的原煤消費量：2030年原煤消費量=火電發(fā)電耗煤量/火電發(fā)電用煤占比

截至2021年7月我國火電發(fā)電占比為72.20%，而根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）的預測，2030年我國火電發(fā)電比例將下降至52%，這意味著10年內(nèi)下降了約20%，平均每年下降2%。參考美日歐，美國煤炭發(fā)電占比在碳達峰前10年的下滑速度是這三者中最快的，但也僅僅只為每年平均下滑0.48%，這意味著實現(xiàn)我國火電發(fā)電比例大幅下滑的壓力其實很大。

根據(jù)國家電網(wǎng)能源研究院2019年公布的數(shù)據(jù)，預計到2025年/2035年我國電能占終端能源消費的比例為31.4%5/46.6%，假設取上述二者的均值到2030年為39%左右，2030年火電發(fā)電比例為52%，火電用煤量占全部用煤量的比例相較于2020年增長至約30%（增長速度與2010-2020年保持一致），則沿用前文的測算方法：假設未來2021-2030年我國GDP的年化增速分別為5.5%、5.0%、4.5%、4.0%，對應的2021-2030年我國原煤的消費總量年化增速分別為7.35%、6.84%、6.33%、5.83%，均為正增長。

因此我們會發(fā)現(xiàn)無論在哪種假設下，我國原煤消費總量在2021-2030年均為正增長，這意味著即便原煤消費占比下滑，但從絕對增量的角度看全社會對于原煤的消費需求仍是正增長。

5、 還周期以成長：能源轉(zhuǎn)型下的新機遇

本文對新能源下游給傳統(tǒng)行業(yè)帶來的需求進行了具體的測算，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)世界不僅僅沒有被立刻替代而消亡，反而和馬與鯨魚油一樣面臨著需求替代的緩慢甚至是有所提升：無論是上游的煤炭、工業(yè)金屬和化工原材料還是下游的電力，面對下游新能源的發(fā)展，這些傳統(tǒng)事物的新增需求相比于當前的需求和表觀消費量而言，都不容忽視。

在2005年后的周期行情中，周期股兼具了當下高利潤與未來產(chǎn)能成長的特性。在能源轉(zhuǎn)型中，“短缺”看似人為造成，但其實有更深層次含義：約束舊能源與材料的發(fā)展帶來總的能源與材料的短缺，再依靠新型能源系統(tǒng)的發(fā)展來填補空缺。這一過程意味著，高毛利屬于舊能源、產(chǎn)能成長屬于新能源，這對于只對后者充分認知的資本市場定價來說，將是較大的挑戰(zhàn)。而能夠把握其中機會的人，將獲得豐厚回報。

6、 風險提示

測算誤差；新能源下游需求不及預期；政策風險。

報告鏈接：能源產(chǎn)業(yè)投資策略專題報告：新需求VS老供給

編輯：123weilai