【国君宏观】中国能源格局未来图景猜想——能源“不可能三角”系列三

导读

21年清洁能源占我国能源消费比重16.6%（风光水核为主），双碳目标要求30&60年应分别达到25%和80%以上。能源转型带来了新能源巨大的发展空间，而能源供应问题给新能源建设方向提供了新的指引。对于中国能源未来图景，我们提出三大猜想：一，老能源退出要慢，新能源建设要快，保供是碳达峰之前的第一要义；二，储能换时间，特高压换空间，为新能源稳定输出保驾护航；三，新型电力体系风光是核心，但受限于季节性仍需重视能源多样性的战略意义（水电、气电、燃氢调峰）。

摘要

1、新能源转型的进程何以步履维艰？

1）时空错配、起步伊始，风光电出力尚未成气候。风光电的问题在于两个方面：其一，虽然增长幅度快，但由于未具规模，因而对发电侧的贡献尚且不足，近几年虽然总发电增速维持在5%附近，但风光电增速贡献仅1%左右；其二，风光自然属性导致其时间和空间两个维度受限（日内出力不稳定、区域分布不均衡），利用小时数有限，因而实际出力与装机量不成比例，2021年风光累计装机占比已经达到26%，而发电量占比仅10%。

2）安全考量要求核电“有序”发展，气候问题导致水电稳定性受限。近十年水电和核电新增装机占比相对稳定，没有明显增长，主要在于两点：对于核电，由于其产生放射性废料，因此存在一定的风险，政府在加强监管的同时要求其“有序”发展，近五年装机负增（年均-13.9%）；对于水电，由于其极强的季节性特征，因此比较依赖气候因素，稳定性常常遭受挑战，近两年的局部限电都与来水不足有关（云南、四川为主）。

2、兼顾双碳约束和能源安全，新老能源如何顺利交接？

1）正视“双碳”目标：老能源退出要慢，新能源建设要快，保供是碳达峰之前的第一要义。碳达峰有两个明确的量化指标——25&30年清洁能源占比分别达到20%和25%，据此，我们测算，在2025年之前老能源的需求将延续稳步增长，2025~2030年间，预计煤炭和原油有望实现需求达峰并缓步退坡。需要注意的是，全球能源贸易格局重塑带来的能源价格中枢上移将对我国油气进口带来制约，因此煤炭需求可能会进一步提升，我们认为能源保供是碳达峰之前的主旋律。

2）储能换时间，特高压换空间，为新能源稳定输出保驾护航。

储能可以对新能源电力即时储存和释放来削峰填谷，实现时间维度的相对自主可控。主要分为抽水蓄能（目前约占九成）和电化学储能（锂电池为主），根据碳达峰行动方案，预计2030年前，抽水蓄能和电化学储能的装机规模都将达到亿千瓦级别，其中电化学储能具有数十倍的发展空间，需重视锂电池、钒电池等新型储能的高成长性；

特高压有助于降低远距离输配电过程电力损耗，实现新能源电力空间维度的均匀覆盖。“十四五”期间，国网规划建设特高压线路“24交14直”，总投资3800亿元（“十三五”约2800亿），同比增长迅速。其中今年计划开工“10交3直”共13条特高压线路，从我们跟踪的高频数据来看，截至目前特高压累计同比65.6%，新一轮建设周期已经开启。

3）新型电力体系风光是核心，仍需重视能源多样性的战略意义。考虑新能源的自身特性，未来的新型电力体系配合方式应当如下：

核电是发电优先级最高的电源，年均工作7802个小时，基本满发，但受限于安全性，无法实现大幅扩张，因此可作为电力系统中的“先锋队”；

风光水电都存在稳定性不足的问题，需要配置储能、特高压等新基建来保驾护航，同时相互之间存在季节性互补的特点，这三大能源应成为我国未来电力体系的核心（其中水电是夏季调峰的核心）；

火电是我国能源安全的底线，碳达峰之前核心地位无法动摇；往2060年去看，随着储能技术逐步完善，煤电将逐步退出，相对清洁的气电、燃氢将成为冬季调峰的主要手段。

目录

正文

2021年，我国能源消费结构中清洁能源占比约16.6%（风光水核为主），按照双碳目标，在2030和2060年这一比重应分别达到25%和80%以上，这种历史性变革带来的投资机遇值得投资者长期重视。一方面，老能源在长期低资本开支下，产能释放接近极限，同时国内稳增长叠加全球能源困局加剧我国保供压力；另一方面，能源转型带来了新能源巨大的发展空间，而能源供应问题给新能源建设方向提供了新的指引。

因此，能源转型初期新老能源的景气共振持续性将远超市场预期。上一篇我们回答了《老能源保供的故事还要延续多久？》，往后看，我们需要进一步思考两个问题：一，新能源转型的进程何以步履维艰？二，兼顾双碳约束和能源安全，新老能源如何顺利交接？

1.  新能源转型的进程何以步履维艰？

1.1 时空错配、起步伊始，风光电出力尚未成气候

时空错配、起步伊始，风光电出力尚未成气候。风光电的问题在于两个方面：其一，虽然增长幅度快，但由于未具规模，因此对于发电侧的贡献尚且不足，因此我们看到近几年虽然用电增速维持在5%附近，但是风光电的增速贡献仅1%左右；其二，由于在时间和空间两个维度受限，导致实际出力与装机量不成比例，相应的，我们看到2021年风光累计装机占比已经达到26%，而发电量占比仅10%。

具体来看，当前风光电出力受限主要体现在两个方面：

1）时间维度，风光电的出力依赖自然环境，因此在一天当中的不同时间出力有所差异，风电的出力具有随机性，夜间出力相对较高，而太阳能的出力具有明显的峰谷性，出力集中在午间；

2）空间维度，由于自然条件的限制和因地制宜的发展考量，风光电装机在区域间分布极其不均，风电场主要集中在风力资源相对丰富的大西北地区，而光伏电站则以东部沿海地区为主，但规模有限。这就导致近几年我国局部地区的限电现象频发，如：云南、浙江、广东等地都是限电高危区。

1.2.  安全考量要求核电“有序”发展，气候问题导致水电稳定性受限

安全考量推动核电“有序”发展，气候问题导致水电稳定性受限。近十年水电和核电的新增装机占比相对稳定，没有明显增长，主要是两个方面的考虑：对于核电，由于存在放射性废料，因此存在一定的风险，政府在加强监管的同时推动其“有序”发展，近五年的装机年均增速仅-13.9%；对于水电，由于其极强的季节性特征，因此比较依赖气候因素，稳定性常常遭受挑战，近两年的局部限电都与来水不足有关。因此，在未来的新型电力体系框架下，这两类电能被定位为风光电的补充和调峰。

具体来看，水电的不稳定主要与两个因素相关，其一，水电具有极强的季节性，高峰（7月）出力达到低谷期（1~2月）出力的2~3倍，说明水电的出力与气候因素高度相关；其二，不同年份之间的来水存在明显的差异，这或许与气候周期相关，近两年的气候波动有放大的迹象。因此导致水电难以成为我国电力体系中的核心角色，但其在夏季作为调峰电源的特征应当引起重视。

2. 兼顾双碳约束和能源安全，新老能源如何顺利交接？

2.1 老能源退出要慢，新能源建设要快，保供是当下第一要义

“双碳”目标的提出让市场对于新老能源转换的节奏有一个不切实际的预期，市场认为：老能源在近几年内就会实现需求达峰，然后开始逐步被新能源取代。实际情况是，从碳中和元年2021年开始，虽然新能源建设持续加码，但是老能源的需求并没有受到影响，反而极端天气和地缘局势让我们再次意识到老能源作为能源安全支柱的重要性。

再次正视“双碳”目标，我们的看法是：老能源退出要慢，新能源建设要快，保供是碳达峰之前的第一要义。碳达峰有两个明确的量化指标——2025年和2030年清洁能源占比分别达到20%和25%，根据我们测算，在2025年之前老能源的需求不会退坡，其中：煤炭（29.3→30.3亿吨标煤）、原油（9.7→10.2亿吨标煤）、天然气（4.7→5.7亿吨标煤），在2025~2030年间，预计煤炭和原油有望实现需求达峰并缓步退坡。需要注意的是，我们在上一篇中提到，全球能源贸易格局重塑带来的能源价格中枢上移将对我国油气进口带来制约，因此煤炭的需求可能会进一步提升，我们认为能源保供是碳达峰之前的第一要义。

2.2. 储能换时间，特高压换空间，为新能源稳定输出保驾护航

风光电是我国未来新型电力体系的核心，为了解决其时间和空间维度的出力受限问题，新能源基建——储能和特高压的建设亟需加码：

1）储能换时间——储能可以对新能源电力即时储存和释放来削峰填谷，来实现时间维度的相对自主可控。储能主要分为抽水蓄能和电化学储能（锂电池为主），存量市场主要由抽水蓄能占主导（约九成），未来两者的发展空间巨大。根据碳达峰行动方案，预计2030年前，抽水蓄能和电化学储能的装机规模都将达到亿千瓦级别，电化学储能具有数十倍的发展空间，重视锂电池的历史级别投资机会；

2）特高压换空间——特高压有助于远距离输配电的电力漏损最小化，来实现新能源电力空间维度的均匀覆盖。根据《中国能源报》，“十三五”期间全国口径投资大概在3000多亿，国网约2800亿左右。往后看，“十四五”期间，国网规划建设特高压线路“24交14直”，涉及线路3万余公里，总投资3800亿元，同比增长迅速。其中今年计划开工“10交3直”共13条特高压线路，从我们跟踪的高频数据来看，截至目前特高压累计同比65.6%，新一轮建设周期已经开启。

2.3.新型电力体系不能只靠风光，重视能源多样性的战略意义

风光电的另一个问题在于季节性的供需错配。由于居民、三产在夏季制冷和冬季供暖需求较高、二产在年底由于赶工迎来用电旺季，导致用电侧存在明显的季节性特征；相应的，未来如果以风光作为我国电力体系的核心，那么季节性供需错配将成为常态（风电在用电高峰夏季出力相对较弱，太阳能在冬季出力有所不足）。因此，能源多样性的战略意义凸显，为了弥补风电的季节性缺口，水电需要承担夏季调峰的重任；为了平滑太阳能的冬季出力不足，火电（气电为主）、核电等主要能源也需搭把手。

未来的电力体系运作方式应当如下：

1）核电是优先级最高的电源，年均工作7802个小时，基本实现满发，但受限于安全性，无法实现大幅扩张，因此可作为电力系统中的“先锋队”；

2）风光水电都存在稳定性不足的问题，需要配置储能、特高压等新基建来保驾护航，同时相互之间存在季节性互补的特点，这三大能源应成为我国未来电力体系的核心（其中水电是夏季调峰的核心）；

3）火电是我国能源安全的底线，碳达峰之前核心地位无法动摇；往2060年去看，随着储能技术逐步完善，煤电将逐步退出，相对清洁的气电、燃氢将成为冬季调峰的主要手段。

3. 风险提示

双碳目标推进不及预期、俄乌局势缓解超预期。