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民生轻工&中小盘 | “碳中和”深度报告:一文读懂CCUS
金融民工1990
长线持有
2023-12-10 21:54:44

会议要点

1. 应对气候危机的战略技术

• 温室气体排放创新高,全球气候变化引发极端事件,远未达到巴黎协定目标,CCUS成为实现巴黎协定温控目标的必要技术。

• 中美元首会晤发表声明,推进至少5个CCUS项目,显示两国对CCUS技术合作的重视,反映了CCUS在国际合作中的战略地位提升。

• 中国政策大力支持CCUS,截至2022年底发布70余项政策文件,CCUS技术引入经济社会发展纲要中,表明中国政府对CCUS技术发展的高度重视。

2. 中国CCUS投资与技术现状

• 碳减排支持工具:中国人民银行设立碳减排支持工具,提供低至1.75%的资金支持利率,主要用于CCUS相关企业贷款。

• 二氧化碳捕捉与封存技术(CCUS)细分:中国已实现一代CCUS技术商业化应用,二代技术发展关键在于降低能耗和成本,补给环节能耗占60%-70%,成本占70%-80%。

• CCUS未来需求大增:国际能源署预测2070年CCUS需求达104亿吨,中国2060年需求达23.5亿吨;火电、钢铁、水泥、化工等行业将成为CCUS的应用重点,实现减排潜力巨大。

3. 全球CCUS项目分布与领军企业分析

• 北美和欧洲占领CCUS项目和补给能力的主导地位,北美占全球的37%和61%,欧洲分别占全球的14%和5%;东亚项目和补给能力相对较低,只占全球的22%和8%。

• 美国和北欧是CCUS技术发展最早,同时美国通过45Q法案以及通胀削减法案中对CCUS的财政支持政策鼓励技术发展,欧盟通过碳交易市场和基金支持。

• 全球CCUS市场由传统石油和工业巨头主导,同时新兴技术如DAC和玄武岩的固碳技术吸引资本市场关注。

4. CCUS投资与技术发展现状

• CCUS商业模式主要为垂直一体化,限制了企业间协作。预计将随技术成本降低和商业模式多元化而改变。

• 国内CCUS示范项目投运和规划建设中近百个,年补给能力400万吨。油气行业为主,单体项目投资巨大,多为大型央企。

• 未来商业化应用需建立在成本大幅下降基础上,碳市场价格预计将稳步上升,国内外当前碳价格存在较大差距。

5. 中国CCUS技术发展与市场潜力

• 国内碳市场低估:2050年碳价239元/吨被认为过于保守,即便如此,2060年CCUS市场规模预计达5600亿元。

• 巨大的封存潜力:我国理论地质封存容量约1.21至4.13万亿吨,海上封存潜力也在2200亿至5000亿吨之间,尽管存在东部排放源与中西部封存地理位置不匹配的挑战。

• CCUS技术应用潜力大:石油气企业利用CCUS技术可显著提高原油采收率,腾讯等公司正在积极布局CCUS项目,以及通过资助计划支持创新技术孵化和规模化应用。

6. 多家A股积极布局CCUS

• 广汇能源2023年前三季度营收450.5亿元,同比+33%;归母净利润48.5亿元,同比-42.3%。紧跟双碳目标,通过二次转型依托优势资源进军CCUS,并建设示范工程,已开始试生产。

• CCUS项目预计每年减碳10万吨,增油3.5万吨,节水25万吨;公司计划加大投入探索应用场景和技术创新。

• 其他上市公司如华光环能、农信环保等也积极布局CCUS,进行技术开发和示范工程建设,但将CCUS作为主业且实现正向盈利的公司不多,技术仍处于较早期阶段。

会议实录

1. 应对气候危机的战略技术

广泛的共识。确实,当前我们所看到的减排措施无法满足巴黎协定的温控目标。2022年全球温室气体排放量再创新高,达到了547亿吨二氧化碳当量。截至2023年,全球平均地表温度比工业化前水平高出了1.2度,引发了一系列极端气候事件,使达成巴黎协定所定目标变得遥不可及。联合国也明确表示,CCUS技术是实现巴黎协定温控目标的必要手段。

国内动态。从中国内地来看,自2021年以来,国内能源企业开始积极部署CCUS(碳捕捉、利用和封存)全产业链技术研发和产业示范。2022年11月15日,值得大家关注的是,中美两国元首会面,并发表了加强气候危机应对合作的《阳光之乡声明》。声明中明确指出,到2030年两国将推动至少5个工业和能源领域的CCUS大规模合作项目。

政策与技术路线图。中国在2018年就已经由科技部编制了CCUS的技术发展路线图,并赋予其“战略储备技术”的高度定位。从政策角度来看,对于CCUS技术的重视程度不断提升。到2022年底,国家已发布了70余项CCUS相关政策文件,包括设计规划、标准路线图、技术目录等。2021年,CCUS技术首次被写入中国经济社会发展的纲领性文件——《中华人民共和国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》。随后,国务院也在一系列文件中提及了这项技术。

2. 中国CCUS投资与技术现状

具体从资金层面来看,2021年中国人民银行设立了一个碳减排的支持工具。在资金方面,按照贷款本金的60%提供资金支持,且利率非常低,仅为1/1000.75。这个支持工具的主要内容是向碳减排重点领域企业发放减排贷款,包括了碳捕集利用与封存(CCUS)这一技术。事实上,CCUS是一系列技术的缩写,涵盖了捕集技术、运输技术、利用技术以及封存技术。

二氧化碳捕集技术是指捕获空气中的二氧化碳,包括燃烧前后的吸收和吸附等方法。当前,我国的捕集技术正从第一代向第二代过渡。第一代捕集技术是指已经完成工程示范并投入商业应用的技术,例如传统的燃烧后化学吸收技术和燃烧前物理吸收技术。在运输技术方面,包括罐车、船舶、管道等。我国在罐车运输方面已实现大规模商业化应用,但是在船舶和管道运输方面,距离商业化应用仍存在技术差距。二氧化碳的利用包括化工利用、生物利用和地质利用等。展望未来,大约只有20%的二氧化碳会在CCUS流程中得到利用,大部分仍将进入地质封存或海洋封存环节。

在封存技术方面,根据封存介质的不同,可以分为多种类型,比如陆上咸水层封存,海上潜水层封存,以及枯竭油气田封存等。我国有些企业已开始探索海上封存技术,为未来沿海地区的大规模二氧化碳封存做前期探路。

二氧化碳捕集技术是CCUS产业化的重点和难点。因为捕集环节的能耗占整个过程的60%到70%,成本则占总成本的70%到80%。因此,如何降低捕集环节的能耗和成本,成为整个CCUS产业化过程的关键。

我们在第一代技术已相对成熟,目前正在向第二代技术转型。提到二氧化碳的全球捕集需求,国际能源署预测,在可持续发展情景下,到2070年,全球CCUS捕集需求将达到104亿吨。天然气、生物质、煤炭将成为CCUS技术最大的需求方,在捕集的二氧化碳中,有91%将被封存,仅少部分会被利用。按照这个预测,能源部门的全球二氧化碳排放量需在2070年前降至零,而CCUS将在这一转变中扮演愈发重要的角色,并将扩展至全球能源系统的几乎所有板块。

从中国国内角度看,对CCUS技术的需求将随时间显著增加。据中国21世纪议程管理中心、全球碳捕集与封存研究院、清华大学共同撰写的《中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告》分析预测,为实现碳中和目标,我国CCUS减排需求在2025年大约是2400万吨/年,2030年将增长至1亿吨/年,到2040年预计将达到10亿吨/年,2050年为20亿吨/年,最终在2060年的全面碳中和目标下,需求将是约23.5亿吨/年。随着碳中和目标临近,对CCUS技术的需求将会呈指数级增长。在行业层面,火电行业将是CCUS应用的重点,预计到2060年,火电行业可通过CCUS实现约10亿吨/年的二氧化碳减排量,而钢铁、水泥、化工等行业在提高生产效率和达到生产峰值后,仍将需要CCUS技术来实现进一步减排。

最后,我们再看一下CCUS技术在全球的布局及其技术发展现状。

3. 全球CCUS项目分布与领军企业分析

从全球项目来看,运行中的项目整体呈现出“一大多小”的格局。截至2022年底,北美在项目数量和存储能力方面占全球最大比重,分别占到37%和61%。欧洲紧随其后,其项目数量和存储能力分别占全球的14%和5%。东亚则分别占全球的22%和8%。在建设和规划中的项目中,北美和欧洲两块领先,北美的项目数量和存储能力分别占了39%和46%,而欧洲分别占了36%和34%,东亚仅占大约6%的比例。

至于项目规模,2022年底,现有的CO2利用与存储(CCUS)项目大约有65个,年二氧化碳处理规模约为4100万吨。根据WoodMackenzie能源咨询公司的统计数据,到2017年,全球由工业碳源产生的二氧化碳注入量为2.2亿吨,其中排名前三的国家是美国、加拿大和挪威。这与前面的数据相吻合,即北美和北欧目前在技术前沿以及发展最成熟。

政策和法规支持层面,北美有一个专门的45Q税法,采取递进式的二氧化碳补贴价格设置方式,为建设和运营CCUS项目的公司提供了较大的税收减免。2022年,美国在通胀削减法案的框架下修订了45Q法案,将地质封存的二氧化碳补贴价格从50美元/吨调整至80美元/吨;而CO2在增强油气回收(EOR)方面的补贴价格,从35美元/吨上调至60美元/吨。此外,美国能源部在2020年投入了2.7亿美元,特别支持CCUS项目,大幅激励了各企业参与的积极性。

在欧洲,这主要表现在欧盟成熟的碳交易市场和各类基金支持上,包括Horizon2020基金和总值100亿欧元的欧洲创新基金等,都为CCUS项目提供了公共资金援助。澳大利亚也在2011年引入清洁能源立法,并且已于2012年生效,在探测和禁止方面取得了进展。实际上,美国和北欧国家是最早开展二氧化碳处理活动的地区,这也是他们目前技术和项目领先的历史原因之一。

全球层面来看,有独立咨询机构360评估了110多家公司的情况,在其中排名前十七的CCUS公司被认为是行业的领导者。他们通过一个象限图,对市场参与者、技术进步、产品创新和塑造新兴行业趋势等方面进行了详细评估。

从市场占有率来看,CCUS领域的头部企业主要是传统的石油和工业巨头,如美国的福隆公司、荷兰的壳牌、日本的三菱重工等。这些领先地区的CCUS参与方背景越来越丰富,商业模式也变得多样化。我们在报告中详细研究了一些先进企业的背景及他们当前的一些举措。

现在不仅是石油和天然气公司,各个环节的不同技术参与方和投资方都在全球范围内涌现。例如,一些天然气开发商开始参与到管道运输中,并将其作为投资组合的一部分;液化天然气运输企业和航运公司也在向运输环节迅猛扩张;化工企业开始投资于二氧化碳利用技术和封存专利技术。我们的报告里详尽介绍了一些代表性公司的情况。

尤其值得注意的是一家叫Aker CarbonCapture的挪威碳封存行业领先企业,是目前唯一单独上市的CCUS公司。他们在2020年在奥斯陆证券市场上市,而在美国可通过OTC市场购买其股票。截至2023年11月29日,公司市值约42亿元人民币。2023年前三季度,公司实现了约3亿元人民币的收入,收入呈增长态势,但净利润仍处于亏损阶段。

除了大家熟知的燃烧前后的物理和化学二氧化碳处理技术外,一些新兴技术也开始在资本市场获得广泛关注。例如,一家名为CarbonEngineering的公司由哈佛大学教授在2009年在加拿大创立,他们开发了空气直接捕获技术(DirectAirCapture,DAC),已经吸引了包括雪佛龙、空客、加拿大航空以及比尔·盖茨等知名公司的投资,累计超过了1.1亿美元。另外,一种新的永久封存方法也值得注意。一家名为Carbfix的公司,他们开发了基于玄武岩的固碳技术,可将二氧化碳封存地下,并矿化成永久性固态岩石。这项技术的亮点是其创造了二氧化碳的永久性封存。Carbfix的长远目标是为地球永久性封存10亿吨二氧化碳,为缓解气候变化做出重大贡献。

4. CCUS投资与技术发展现状

我们先来谈谈各个环节的代表性公司。在我国,目前主流的商业模式依然是垂直一体化模式。这种情况下,单一的企业,通常是大型油气公司,会负责投资、运输和封存服务。该模式可以降低合作风险,但在一定程度上限制了企业间及行业间的协作。随着技术成本的降低和商业化程度的提升,未来的商业模式将变得更为丰富。CCUS单体项目的投资成本因规模而异,低端在10亿几十亿元,高端可达百亿人民币。因此,只有在大型央企或政府资金支持的情况下,才能具备进行此类项目的技术与资本。

我们的报告列举了不同技术阶段及相对应的分项技术,阐述了它们距离商业化应用及世界先进水平的具体差距。整体而言,我国各个环节的技术进展显著,并且部分已经具备了产业化应用的基础,但与大规模商业化应用相比,仍存在不同程度的差距。截至去年年底,国内已经有近百个投运和规划建设中的示范项目,吸收能力大约是每年400万吨,而全球则为4100万吨。我国的CCUS项目二氧化碳注入能力约200万吨/年,2021年分别提升了33%和65%。

目前,国内的CCUS示范项目主要集中在提高油气采收率。2020年8月,我国首个百万吨级CCUS项目已建成并投产。华能集团、中石油集团以及其他大型企业也在积极布局重大CCUS项目。例如,克拉玛依中国石油新疆油田的项目总投资约为14.64亿元,宁夏300万吨规模的CCS示范项目更是一个三阶段的全流程项目,总投资需102亿元。如此看来,只有资金实力雄厚的大型企业才能开展单体CCUS项目投资。

碳处理规模越大,所涉及的技术环节越完善,则投资成本越高。由于二氧化碳增油能直接提高石油采收率,主要由拥有资金和经济动力的油气企业来承担。其他行业则因技术不成熟、缺乏外部资金支持或国家补贴,自主投资动力较弱。不过,当前我国CCUS示范项目的规模正不断增长,超过40个项目超过10万吨,10个项目超过50万吨,还有少数百万吨级项目规划或建设中。

从行业覆盖来看,示范项目将逐步扩大至火电、钢铁等排放高、减排难度大的行业。2022年以后,水泥和钢铁等行业的示范项目数量显著增多。就成本而言,我国示范项目的普及成本处在全球中等偏低水平,例如:石化行业100~250元/吨,电力行业200~600元/吨,水泥行业305~730元/吨。尽管低于全球平均水平,与目前的碳市场价格70元/吨相较,仅补给环节成本就需要100~600元,后续还要加上运输、封存、利用等成本。企业如果只为减排或满足碳市场履约需求,几乎没有动机采用这样昂贵的技术。

长远来看,大规模的商业化应用必须建立在成本大幅下降的基础之上。据预测,到2060年我国对CCUS技术的需求将达到23.5亿吨/年。根据世界银行2022年的中国碳价调查报告,受访者普遍认为国内碳市场的价格将稳步上升,到2050年将达到239元/吨。然而,我们认为这一预期过于保守。今年以来,国内碳价已经上涨超30%,11月底欧洲碳价更是达到了每吨572元人民币。

5. 中国CCUS技术发展与市场潜力

如果我们国家的碳市场逐渐与国际水平接轨,那么预测的2050年的碳价为239元一吨可能会被严重低估或显得过于保守。即使是以这样保守的估计,CCUS市场到2060年也将达到5600亿元的规模。我国的CCS需求以及发展潜力都是巨大的。

从发展潜力来看,我国理论的地质封存容量大概在1.21至4.13万亿吨之间,这可以充分满足前述的二氧化碳封存需求。相关研究显示,我国海上的封存潜力为2,200亿到5,000亿吨,整体封存潜力巨大。但21世纪议程管理中心的研究员张显然指出,我国大规模的排放源主要位于东部沿海地区,化石能源资源主要丰富于中西部,而适合封存的盆地主要分布在东北和西北地区。这种分布的空间差异,在没有全国性管网系统的情况下,极大地限制了我国潜在二氧化碳封存容量的利用。因此,需要国家进行统一规划和管网建设。

技术方面,我国各领域与世界先进水平相比有一定差距,但在一些新兴技术领域,如直接空气捕集、生物能源与CCS等,我国有潜力实现弯道超车。CCUS能进一步提升石油产收率。通常情况下,原油开采初期依赖地层自身能量,随后需注入水或气以促使原油流出。二氧化碳与原油的互溶性好,通过二氧化碳驱动,不仅形成混合区,提升原油流动性,更能大幅提高石油气采收率。

以土哈油田为例,实施CCUS项目预计能提高原油采收率17%。北美油田地质结构优越,其自然地质条件在一定程度上促进了CCU技术的早期发展,并进入了成熟阶段,这是该技术能在北美得以大规模推广应用的原因。除油气行业外,CCUS还将对矿化、制氢等行业产生积极影响,带来附加经济价值。

最后,谈及国内相关布局的公司,大型油气企业外,动作较大的比如腾讯。腾讯宣布计划在2030年实现碳中和,正在与冰岛公司合作规划建设二氧化碳地下玄武岩快速矿化封存示范项目。2023年9月18号,腾讯在深圳举行了探寻计划首轮颁奖仪式,旨在孵化CCUS相关技术和规模化应用。该资助计划资金规模达到1亿元人民币,入选的30个项目覆盖了15至20种不同的CCUS创新技术路线,其中一个重要评选标准是在2030年前实现规模化。腾讯不仅支持初创孵化赛道,还关注CCUS领域的初创企业,协助他们连接共创平台,加速实现规模化和商业化应用。

6. 多家A股积极布局CCUS

当前我们观察到一些积极布局的上市公司,例如广汇能源。该公司成立于1994年,2012年转型致力于专业化能源开发。广汇能源是国内外同时拥有煤油气三种资源的民营企业,其主业与CCUS技术的协同性确立了公司的战略方向。在2023年前三季度,广汇能源报告营收达到450.4957亿元,同比增长33%。同期归母净利润为48.5亿元,同比下降42.3%。

在双碳经济背景下,广汇能源紧跟国家能源结构调整的步伐,依托自身资源优势,开展以绿色革命为主题的转型。与旗下全资子公司广汇化工共同投资建立广汇碳科技公司,致力于CCUS及其相关项目。公司规划建设年处理能力300万吨二氧化碳的收集、管输及区域一体化项目。其中,首期10万吨规模的示范工程已于2023年3月12日开始试生产,并于3月25日成功产出合格的液态二氧化碳,取得阶段性成果。预计该项目每年可实现减碳10万吨、增油3.5万吨并节水25万吨,既有生态效益也有经济收益。未来,广汇能源希望继续加大在CCUS领域的投入,探索更多应用场景和技术创新。

其他公司如华光环能、农信环保、冰冷环境也在CCS领域布局。华光环能的主业集环保和能源两大领域,提供设计咨询、设备制造、工程建设和运营管理等集成服务。2023年前三季度实现营业收入77.4亿元,同比增长27%,实现净利润5.15亿元,同比上升3.52%。该公司近年来积极建设数字化和绿色化技术及生产基地,并与大连理工大学签约开发二氧化碳捕集示范工程。龙净环保着眼于垃圾焚烧电厂项目,并规划在电力、钢铁、水泥和石油等行业开展CCS示范工程的技术评估和实施。

总体来说,虽然多家A股上市公司在技术上进行积极布局,但目前将其作为主业或实现正向盈利的公司仍属少数。746s提到,CCUS仍处于规划或早期阶段。我们团队从前期的CCER追踪及碳价预测,到近期的COP28国际会议和甲烷减排方案,以及CCUR相关政策落地,都在积极跟踪研究。我们希望通过减少研究时间,帮助整理和跟进碳市场的变化,为大家带来价值。后续我们将推出一系列研究产品,继续为大家提供关于碳市场综合风险的提示,警示CCS技术进展不及预期的风险。

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