煤炭深度报告：能源替代研究框架及今明年替代分析-国信证券.pdf

请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 证券研究报告 | 2022年 10月 19日 证券分析师：樊金璐 010-88005330 fanjinlu@guosen.com.cn S0980522070002 行业研究 · 深度报告 煤炭 · 煤炭 投资评级：超配 （维持） 能源替代研究框架及今明年替代分析 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 报告摘要 1.能源革命推动社会进步 ， 人类发展中经历了三次能源革命及能源替代 。 安全性 、 经济性 、 清洁性是能源革命 （ 替代 ） 本质需求 。 能源的安全性确保能源需求能够得到稳定保障； 能源的经济性驱动着能源选择的变化；能源清洁性要求促进能源变革 。 三者的核心在于技术进步 。 技术进步与资源禀赋特征共同促进能源替代 。 2.能源替代： 能源价格变动与可再生能源不稳定下的优化选择 。 （ 1） 能源经济性替代：当国际市场油气价格上涨时 ， 煤炭体现出成本优势 ， 成为短期替代油气能源的最优选择 。 煤与油之间主要通过电动车代替燃油车 、 煤制油以及煤化工替代石油化工实现替代；煤与气之间主要通过煤电替代气电 、 燃煤供暖替代燃气供暖和煤制气实现替代 。 （ 2） 能源稳定 性替代：可再生能源的发展还受制于技术 、 经济性和安全可靠性影响 ， 而煤炭与可再生能源之间可通过电力替代来应对可再生能源的不稳定性 ， 提供电力供应保障 。 （ 3） 我国丰富 的煤炭资源储备 、 煤与油气相似的终端消费场景 、 较高的可再生能源占比为实现煤炭能源替代提供了基础 。 3.供给方便：国际能源价格上升 ， 能源进口同比大幅下滑 。 2022年 1-8月 ， 煤 、 石油 、 LNG进口累计量同比下降 15%、 4.7%和 22.1%。 基于该变化率 ， 预计 2022年全年煤炭进口相比 2021 年减少 4858万吨 ， 石油减少 2401万吨 ， 天然气进口减少 185亿立方米 ， 其中 LNG减少 246亿立方米 ， 管道天然气增加 62亿立方米 。 同时 ， 基于我国增产保供策略 ， 石油和天然气的供给 全年将分别增加 557万吨和 115亿立方米 ， 煤炭起到托底保障作用 ， 缺口基本由煤炭增产来补充 。 4.需求方面： 2022年 ， 煤炭需求增加约 1.9亿吨 ， 以满足消费需求增加和其他能源替代 。 （ 1） 在 2021年能源供需基准上进行替代 。 ① 从全年来看 ， 经济性替代方面 ， 需要煤炭 （ 替代 油气 ） 3180.8万吨 ， 以实现对 1606.2万吨石油和 67.9亿立方米天然气的替代；增加煤炭需求 4857.5万吨 ， 补足进口短缺； ② 稳定性替代方面 ， 增加煤炭需求 2567.2万吨 ， 实现与可再 生能源的替代； （ 2） 2022年能源消费增长部分的煤炭需求 ， 还需额外增加煤炭 8216.2万吨 ， 满足 2022年能源消费总量增量的煤炭需求 。 （ 3） 仅看 2022年四季度 ， 我们测算需要额外 煤炭需求 7232.8万吨 ， 以满足能源替代和能源消费增量的总需求 。 5.预测明年： 2023年 ， 能源替代的煤炭需求波动范围为 -4964.6万吨到 6331.2万吨 。 在未来油气价格回落且可再生能源电力增加的低煤炭需求情景下 ， 出现其他能源替代煤炭的情况 ， 进而相比 2022年减少煤炭需求 4964.6万吨 ；而在油气价格维持高位且可再生能源电力出力降低的高煤炭需求情景下 ， 需进一步提供 6331.2万吨煤炭来满足能源替代需求 。 我们预测 2023年的煤炭替代需求量约为 2081.8万吨 ， 基于 2022年上半年的高基数 ， 上半年煤电替代水电的需求较多 。 6.投资建议： 能源革命与能源替代推动了社会经济进步 ， 在当前国际能源价格高位 、 新能源波动加大的情况下 ， 国内煤炭能源发挥 了 经济性替代和稳定性替代的作用 。 2022年 ， 我们 预测经济性替代和稳定性替代需要增加煤炭 5748.0万吨 ， 仅四季度就会增加 3793.9万吨 ， 主要因为水电出力大幅下降 。 2023年能源替代的煤炭需求波动范围为 -4964.6万吨到 6331.2 万吨 ， 我们预计为 2081.8万吨 。 在全球能源供需紧张格局下 ， 国内相对低价的煤炭必然会替代高价能源 ， 也必须要为新能源的不稳定性来兜底 。 受今年极端天气影响 ， 四季度水电供 应大幅下降 ， 煤炭需求进一步提升 。 维持行业 “ 超配 ” 评级 。 建议关注中国神华 、 陕西煤业 、 发展煤制乙醇的淮北矿业 、 转型新能源的盘江股份 、 华阳股份以及煤矿智能化龙头天地 科技 。 7.风险提示： 疫情的反复；产能大量释放；新能源的替代； 国际油气价格回落； 安全事故影响 。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 目录 Contents ◆能源革命推动全球社会经济发展 ◆中国能源替代研究框架和技术路径 ◆我国今年及明年能源替代情况分析 ◆投资机会及风险提示 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 1.能源革命推动全球社会经济发展 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 需求升级与科技进步推动能源革命 ➢ 人类发展进程的三次能源革命及能源替代 能源革命 工业革命 能源特征 技术特征 第一次（ 1860- 1920） 以人类大规模的煤炭使用为主要标志，为第一 次工业革命提供源动力 以煤炭推动了蒸汽机为主要标志，机器开 始大规模替代人力、畜力、水力等自然力， 人类社会进入蒸汽轮机时代 煤炭为主 蒸汽轮机 第二次（ 1930- 1960） 在大规模使用石油、天然气和煤炭基础上，以 内燃机和发电机的发明为标志，为第二次工业 革命提供源动力 以电力的广泛应用和一系列电气发明为标 志，人类社会开始进入电气化时代 煤炭、石油 天然气 蒸汽轮机、内燃机、燃气 轮机、发电机 第三次 （ 1970- 至今） 实现太阳能、风能、生物质能、潮汐能等新能 源的大量使用为基础，实现人类社会新能源使 用的清洁化、低碳化为主要特征的能源时代 通过互联网技术与可再生能源实现深度融 合，构建遍布五大洲的全球电网，为人类 提供充沛的清洁能源 太阳能、风能等 风力发电机、太阳电池板（组件） 三次能源革命主要特征及核心技术 煤炭推动 蒸汽轮机时代 油气推动 电气化时代 可再生能源 推动清洁电力时代 薪柴 → 煤炭 煤炭 → 油气 化石 → 可再生 （资料来源：煤炭科学研究总院、国信证券经济研究所整理） 蒸汽轮机 内燃机、发电机 风电机、太阳能电池板 能源变换 主要技术 核心特征 两类能源替代 ◆ 煤炭与石油天然 气的替代 ◆ 化石能源与可再 生能源的替代 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 安全 、 经济 、 清洁是能源替代本质需求 ， 其核心在于技术进步 各类能源占全球一次能源比例变化趋势 （资料来源： BP、国信证券经济研究所整理） ➢ 安全性：长期稳定供应与技术可靠性保障 • 从宏观供应层面 ， 过度依赖进口会导致国家能源安全稳定供应存在不确定性 ， 需从国家能 源安全角度寻求替代能源； 从微观技术层面 ， 要考虑新的能源技术的安全可靠性 ， 确保能 够持续稳定供应能源 ， 才能实现替代 。 ➢ 经济性：能量密度的提升与单位能源成本的下降 • 纵观能源革命历程 ， 其背后隐含着能量密度和能源经济性的变革作用 。 例如 ， 按照 1吨秸 秆热值约为 0.5吨标准煤测算 ， 煤炭对秸秆的替代意味着单位能量成本下降 50％ ；而按照 2 吨煤炭等于 1吨石油的热值测算 ， 同时考虑石油燃烧效率高于煤炭 50％ ， 石油相比煤炭是 一种更为优越的能源 。 如果考虑运输 、 设备投资 ， 石油能量效果更高 。 可见 ， 柴薪煤炭石 油的演变过程 ， 体现了能源的经济性驱动能源选择 。 ➢ 清洁性：未来能源发展的长期趋势 • 工业化进程中的大量化石能源开采和使用 ， 使得生态环境不断恶化 ， 而能源产生的碳排放 也使得全球变暖日益严峻 。 随着人们越来越关注能源的环境影响 ， 能源生产和消费过程中 的清洁性逐步受到重视 。 太阳能 、 风能 、 生物质能 、 潮汐能等新能源开始进入全球视野 。 例如 ， 近年来全球风电与光伏机组的大幅增长表明 ， 风能 、 太阳能等清洁能源代将成为未 来长期发展趋势 。 技术 进步 拓宽能源供应渠道 加强新技术可靠性 以更低成本获取同 等能量密度能源 清洁能源利用技术 安全性 经济性 清洁性 ➢ 能源替代的本质需求 能源安全 保障能源需求 能源经济 驱动能源选择 能源清洁 推动能源变革 （资料来源： BP、国信证券经济研究所整理） 技术进步是能源替代的核心 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 技术水平与资源禀赋推动各国能源替代 ➢ 中东石油勘探推动全球石油消费增加 • 1908年 ， 中东地区第一次开采出石油 。 而随着石油勘探技术进步 ， 中东 其他地区陆续发现一些易开采的大油田 。 中东地区不仅大油田多 ， 而且油 井产量高 、 质量好 ， 地质条件简单 ， 开采成本低 ， 使得石油开始具备经济 优势 ， 逐步替代煤炭成为核心的能源 。 ➢ 美国页岩气开采技术使得天然气成本下降 • 美国从上世纪 70年代开始布局页岩油气技术攻关 ， 并成功发展了旋转导向 钻井 、 水平井分段压裂等系统化页岩油气开发技术 。 随着技术水平不断成 熟 ， 开采成本大幅下降 ， 页岩气商业化具备可行性 。 2008年石油价格飙 升 ， 刺激了美国第一次页岩气开发热潮 。 由于天然气成本下降 ， 其在美国 能源结构中占比逐步增加 ， 并在 2020年超过石油 。 同时 ， 美国页岩气的 发展也极大改变了国际 LNG的市场格局 。 ➢ 技术水平与资源禀赋共同促进能源经济性 • 除了美国和中东地区 ， 其他国家能源供给和消费也取决于其资源禀赋与相 关技术水平 。 例如 ， 俄罗斯丰富的天然气资源促进其天然气开采技术的进 步 ， 也使得能源消费超过一半都来自天然气 。 而中国也因为煤炭资源的丰 富和先进的煤开采和加工技术 ， 使得煤在中国的消费占比最高 。 本质上 ， 技术水平与资源禀赋共同提升能源经济优势 ， 最终影响消费选择 。 （资料来源： IEA、国信证券经济研究所整理） （资料来源： BP、国信证券经济研究所整理） 2021年主要地区一次能源消费结构 24.0% 22.9% 23.5% 24.1% 22.7% 17.2% 11.1% 39.5% 38.1% 38.4% 40.1% 36.4% 36.2% 34.6% 22.9% 24.6% 24.1% 21.9% 25.1% 29.6% 35.0% 0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0% 70.0% 80.0% 90.0% 100.0% 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 煤 石油 天然气 其他 1990年以来美国能源供给结构变化 石油 天然气 煤 其他 美国 38.00% 32.01% 11.37% 18.62% 俄罗斯 21.43% 54.59% 10.90% 13.08% 中国 19.41% 8.65% 54.66% 17.28% 欧盟 35.46% 23.75% 11.21% 29.58% 中东 43.07% 54.74% 0.90% 1.29% 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 国际市场变动及极端气候下的能源短期“逆替代” ➢ 欧洲能源危机使得全球能源价格快速上涨 • 北溪 1号泄露 ， 欧盟面临天然气短缺： 北溪 1号是俄罗斯对欧洲的主 要输气管道 。 2021全年 ， 欧盟从俄罗斯进口天然气 1550亿立方米 ， 其中 1400亿立方米为管道气 ， 由北溪输送的约为 550亿立方米 ， 占 比接近 40%。 今年 6月以来 ， 俄罗斯减少了 “ 北溪 1号 ” 供气 ， 将日 输气量降至约 40%， 每日运输不超过 6700万立方米 ， 而在 7月又进一 步降至 20%， 即 3300万立方米 /日 ， 并在 9月 2日正式宣布停止供应 。 • 美国自由港对欧洲断供 ， 欧洲需从其他途径补充库存： 美国自由港 推迟恢复供应时间 ， 从原先计划 90天后逐步恢复供应推迟至 2022年 11月中上旬逐步恢复 ， 并在 2023年 3月恢复至满负荷运营 。 美国自由 港 “ 爆炸 ” 后持续对欧洲断供 ， 欧洲需从其他途径补充库存 。 各类能源价格变化趋势（元 /GJ） （资料来源： wind、国信证券经济研究所整理）➢ 国际油气价格飙升 ， 煤炭短期经济优势显现 • 煤与油气替代： 当国际市场油气价格飙升时 ， 煤炭体现出成本优势 ， 成为短期替代油气能源的最优选择 。 待油气价格回落时 ， 油气再重新替换煤炭 。 例如 ， 近期欧盟受天然气断供影响 ， 重新转向煤炭消费以缓解能源危机 ， 推动全球煤炭需求提升 。 • 煤与可再生能源替代： 今年夏季 ， 高温导致河流蒸发加剧 ， 水库水位下降 ， 欧洲水电同比大幅减少 。 今年上半年挪威水电发 电量同比下滑超 10%， 意大利 、 西班牙同比萎缩 40%、 45%。 而欧洲长期推崇清洁能源 ， 造成能源供应稳定性下降 ， 脆弱性 上升 。 新能源波动增加 ， 天然气供给受限 ， 煤炭成为欧盟应对能源危机的重要选择 。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 20 20 /11 20 20 /12 20 21 /1 20 21 /2 20 21 /3 20 21 /4 20 21 /5 20 21 /6 20 21 /7 20 21 /8 20 21 /9 20 21 /10 20 21 /11 20 21 /12 20 22 /1 20 22 /2 20 22 /3 20 22 /4 20 22 /5 20 22 /6 20 22 /7 20 22 /8 20 22 /9 期货收盘价 (活跃合约 ):动力煤 期货收盘价 (活跃合约 ):NYMEX轻质原油 期货收盘价 (连续 ):NYMEX天然气 期货收盘价 (活跃合约 ):IPE英国天然气 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 2.中国能源替代研究框架和技术路径 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 能源替代动因 |国际价格波动下的中国进口短缺 ➢ 油气对外依存度高，国际价格波动影响进口量 • 煤炭： 2021年 ， 我国进口煤炭约 3.23亿吨 ， 对外依存度为 7.3%。 其中 ， 主要的煤炭进口国为澳大利亚 、 印度尼西亚 、 俄罗斯和蒙 古国等 ， 占进口总量的 94%。 • 石油： 2021年 ， 我国进口原油约 5.13亿吨 ， 对外依存度高达 72%。 其中 17.1%来自沙特阿拉伯 ， 15.5%来自俄罗斯 ， 10.5% 来自伊拉克 。 • 天然气： 2021年 ， 我国进口天然气 1680亿立方米 ， 对外依存度 达 45%。 澳大利亚 、 土库曼斯坦 、 俄罗斯 、 美国 、 卡塔尔及马来 西亚六个国家的进口量合计 1290亿立方米 ， 占比 77%。 其中 ， 澳大利亚是中国最大的 LNG进口来源国 ， 进口占比 39.4%；美国 超越卡塔尔成为中国第二大 LNG 进口国 ， 占比 11.4%。 ➢ 能源高价导致我国能源进口量降低 • 2022年 ， 受国际形势影响 ， 国际能源价格有明显上升 ， 我国能 源进口量也受到影响 。 据统计 ， 2022年 1-8月 ， 我累计煤炭 、 石 油 、 天然气进口量分别为 16797.8万吨 、 33017.7万吨以及 7127 万吨 ， 同比下降 14.9%、 4.7%和 10.9%。 2021（ 1-8月） 2022（ 1-8月） 同比变化率 煤炭 (万吨 ) 19,768.8 16,797.8 -14.9% 石油 (万吨 ) 34,635.6 33,017.7 -4.7% 天然气 (万吨 ) LNG 5,248.0 4,086.0 -22.1% 管道 2,751.0 3,041.0 10.5% 合计 7,999.0 7,127.0 -10.9% 2022年 1-8月能源进口量及同比下降率 （资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理） （资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理） 0% 20% 40% 60% 80% 2016 2017 2018 2019 2020 煤 石油 天然气 我国煤 /石油 /天然气消费对外依存度 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 能源替代动因 |技术限制及气候影响下的可再生能源不稳定性 11 ➢ 可再生能源存在波动性 • 可再生能源以发电为主要应用场景 。 一方面 ， 可再生能源电力相比于煤电具有更为明显的季节性波动 。 例如 ， 水 电通常在夏季达到最高负荷 ， 而在冬季有所下降；风电机组则相反 ， 在夏季的出力最低 ， 而在秋冬季逐渐提升 。 • 另一方面 ， 由于近年极端天气频发 ， 不同年份同比出现显著差异 。 例如 ， 今年八月长江来水较少 ， 水电机组平均 发电小时数为 353h， 同比下降 17.3%， 相比 2020年下降 19%；同时 ， 8月风电机组平均发电小时数为 156h， 同比上 升 20.9%。 可再生能源的发展还受制于技术 、 经济性和安全可靠性影响 ， 较大的不确定性使得短期需要煤炭提供 稳定的电力供应 。 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1-2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 2022 2021 2020 2019 50 75 100 125 150 175 200 225 250 1-2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 2022 2021 2020 2019 60 70 80 90 100 110 120 130 140 1-2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 2022 2021 2020 2019 （资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理） （资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理）（资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理） 水电月平均发电小时数 /h 风电月平均发电小时数 /h 太阳能电力月平均发电小时数 /h 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 能源替代基础 |丰富煤炭储备及可观的可再生能源消费占比 ➢ 我国呈现 “ 富煤 、 贫油 、 少气 ” 的能源禀赋特征 • 据 《 中国矿产资源报告 2022》 统计 ， 截止 2021年底 ， 我国煤炭资源储 量为 2078.85亿吨 ， 石油储量为 36.89亿吨 ， 天然气为 63392.67亿立方 米 ， 煤层气为 5440.62亿立方米 ， 页岩气为 3659.68亿立方米 。 丰富的 煤炭资源储备为煤炭能源替代提供充足保障 。 ➢ 煤炭仍在我国一次能源供应中占据主导地位 • 2021年我国一次能源生产总量为 43.3亿吨标准煤 ， 比上年增长 6.2%。 能源生产结构中煤炭占 67.0%， 石油占 6.6%， 天然气占 6.1%， 水电 、 核电 、 风电 、 光电等非化石能源占 20.3%。 尽管煤炭供应占比有所降 低 ， 但在短期仍将成为我国能源供应最主要的来源 。 ➢ 非化石能源在我国能源消费结构中逐渐兴起 • 2021年我国煤炭消费占一次能源消费总量的比重为 56.0%， 石油占比 为 18.5%， 天然气占 8.9%， 水电 、 核电 、 风电等非化石能源占 16.6%。 逐渐上升的非化石能源消费也为煤炭与可再生能源之间的相互替代提 供了空间 。 煤炭 , 67.0% 石油 , 6.6% 天然气 , 6.1% 非化石能源 , 20.3% 煤炭 石油 天然气 非化石能源 2021年我国一次能源供应结构 （资料来源：自然资源部、国信证券经济研究所整理） 煤炭 , 56.0% 石油 , 18.5% 天然气 , 8.9% 非化石能源 , 16.6% 煤炭 石油 天然气 非化石能源 2021年我国一次能源消费结构 （资料来源：自然资源部、国信证券经济研究所整理） 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 能源替代途径 |煤炭 VS油气 煤炭 VS可再生能源 13 各类能源电热生产及终端消费结构 （资料来源：中国能源统计年鉴、国信证券经济研究所整理） 煤炭替代油气可行领域及具体方案 ➢ 煤与油气消费用途接近 ， 具备替代基础 • 从消费来看 ， 煤与油气的消费用途基本接近 ， 尽管比例有所 不同 。 此外 ， 煤炭相比油气价格更低 ， 这为能源替代提供了 经济性基础 。 煤与油气有如下替代渠道： • 电力与热力： 电力与热力能够同时被煤 、 石油 、 天然气生 产 。 三者可通过电力热力供应调整实现替代 。 • 交通运输业 ： 随着新能源电池技术的发展 ， 交通领域呈现 由电动车替代燃油车趋势 ， 而电动车电力供应很大部分来自 煤电 。 因此 ， 通过对燃油车的替换 （ 除民用私家车部分 ） ， 可实现煤与石油间的替代 。 • 民用： 在出行方面 ， 通过电动车替换燃油车实现煤与石油间 的替代；通过家庭烹饪方式变化 ， 如电磁炉替代燃气 ， 以及 取暖方式变化 ， 实现煤与天然气的替代 。 • 化工： 通过煤制油和煤制气技术实现煤与油气的替代 。 同时 ， 还可通过煤制化工产品 ， 来替代由石油和天然气制备的相同 化工产品 ， 来间接实现煤与石油 、 天然气的替代 。 ➢ 煤炭通过生产电力实现与可再生能源的替代 • 可再生能源大部分用于电力供应 。 因此 ， 可通过煤电与清 洁电力的替代实现煤炭与可再生能源的替代 。 用途 煤 石油 天然气管道天然气 LNG 火力发电 64.9% 0.4% 19.1% 4.4% 供热 10.6% 1.0% 7.9% 0.6% 终端 -交通 0.1% 32.9% 12.7% 6.9% 终端 -民用 2.2% 12.4% 26.0% 0.0% 终端 -工业 19.5% 37.7% 28.6% 88.1% 终端 -其他 2.7% 15.6% 5.7% 0.0% 合计 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 替换能源 用途 石油 替代方案 天然气 替代方案 煤炭 火力发电 × √ 减少气电出力，用煤电替代 供热 × √ 燃煤锅炉替代燃气锅炉 终端 -交通 √ 电动车替代 燃油车 × 终端 -民用 √ √ 1）燃气替代燃煤2）电磁炉与燃气灶替代 终端 -工业 √ 1）煤制油替 代高价进口； 2）煤化工替 代相同油化 工产品 √ 1）直接：煤制油煤制气 2）煤化工替代石油化工产 品 （资料来源：中国能源统计年鉴、国信证券经济研究所整理） 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 能源替代技术路径 |实现能源替代的现有可行技术 ➢ 煤油气各项消费用途的主要技术与装备 用途 煤 石油 天然气 可行性评估 发电 超临界和超超临界技术 循环流化床技术等 （核心：锅炉 +蒸汽轮机 +发电机） 燃油机 +发电机 （国内较少，不考虑此项替代） 燃气轮机 +发电机 气代煤： 对燃煤锅炉改造成燃气锅炉，或直接投资 新建燃气电站； 煤代气： 由于设备无法直接替换使用，需新建燃煤 电站来替代； 供热 燃煤锅炉 燃油锅炉（国内较少，不考虑此项替代） 天然气锅炉 气代煤： 进行锅炉改造或新建燃气锅炉；煤代气： 新建燃煤锅炉； 终端 -交通 直接利用少，间接为电动车供电 （核心：蓄电池、电动机） 内燃机 内燃机 煤油变换： 电动车替代燃油车；煤气变换： 电动车替换天然气汽车； 终端 -民用 1.家用供暖（燃煤炉具） 2.私家车（煤电） 内燃机 灶具，燃气壁挂炉 煤气变换： 家用取暖设备更换；煤油变换： 煤电供应电动车替代燃油车； 终端 -工业 工业加热、传统煤化工（炼焦、电石、 合成氨等）、新型煤化工（煤制气、油、 醇醚、烯烃、芳烃等） 工业加热、制烯烃、芳烃、制合成气、高分子合成材料等 直接替换： 煤直接制人造石油和合成气替代天然石 油和天然气； 间接替换： 煤制烯烃、芳烃、醇醚来替代石油化工， 已有相关产能建设项目 ➢ 煤与可再生能源的电力替代技术 用途 煤 风能 太阳能 水电 可行性评估 发电 超临界和超超临界技术 循环流化床技术等 （核心设备：锅炉 +蒸汽轮机 +发电机） 风力发电 （核心设备：叶 片 +发电机） 光伏发电 （核心设备：太阳能 电池方阵 +蓄电池组） 水力发电 （核心设备：水轮机 +发电机） 清洁能源替煤： 通过新增可再生能源电力机组逐步替代煤 电，中国已具备全球领先的水电、风电和光伏发电技术； 煤替清洁能源： 通过新增燃煤机组，或者对已有机组进行 灵活性改造，以加强燃煤机组的调节功能 （资料来源：北极星电力网、国信证券经济研究所整理） 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 能源替代技术路径 |实现能源替代的现有可行技术 15 0.00 2,000.00 4,000.00 6,000.00 8,000.00 10,000.00 12,000.00 2017 2018 2019 2020 2021 燃气发电量（亿千瓦时） 燃气装机（万千瓦） （资料来源：中电联、国信证券经济研究所整理） 2017-2021年燃气发电及装机量 清洁供暖类别 面积（亿平方米） 清洁燃煤集中供暖 110 地热供暖 10 生物质能清洁供暖 21 天然气供暖 40 电供暖（含热泵） 15 工业余热供暖 2 太阳能取暖 0.5 小计 188.5 散煤供暖 87.5 合计 276 2021年规划实现各类供暖面积 （资料来源： 《 北方地区冬季清洁取暖规划（ 2017-2021） 》 ，国信证券经济研究所整理） ➢ 电力与热力行业的替代 • 煤电供应电动车替代燃油车 ： 随着电动车销量逐渐提升 ， 在总体车辆需 求不变的假设下 ， 电动车替代燃油车可实现煤炭替代石油 。 根据工信部数 据 ， 2021年中国汽车销量为 2600万辆 ， 其中新能源汽车为 350万辆 ， 年消 耗电量 140亿千瓦时 ， 其中 71%的电力为火电 ， 且绝大部分来自煤电 ， 估计 可替代燃油消费 471万吨 ， 所需煤炭 424.4万吨 。 • 煤电替代气电 ： 通过减少燃气机组利用小时数 ， 增加煤电机组利用小时数 实现煤炭和天然气的替代 。 例如 ， 2017-2021年 ， 燃气机组年平均小时数 分别为 2532、 2576、 2573、 2681、 2510小时 ， 存在一定波动空间 。 在保 障燃气机组基本运行需求的前提下 ， 可对燃气机组的发电小时数在合理范 围进行调整 ， 以实现能源替代 。 • 燃煤替代燃气供暖潜力 ： 热力替代主要通过燃煤锅炉替代燃气锅炉供暖 。 据 《 北方地区冬季清洁取暖规划 （ 2017-2021年 ） 》 ， 2021年天然气供 暖将达到 40亿平方米 ， 估计用于供暖的天然气使用量将达到 480亿立方 米 。 若由于天然气价格影响 ， 天然气供应减少 ， 则可以在仍可采用燃煤 供暖的区域继续使用燃煤供暖 ， 减少天然气供暖面积 。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 16 ➢ 化工行业 的替代 • 煤制油和煤制气替代进口油气： 本技术旨在通过提高煤制油和 煤制气产量 ， 提升国内自主油气供给 ， 减少油气对外依存度 ， 降低国际油气价格上升的风险 。 截止 2021年底 ， 我国建成煤制 油产能 931万吨 、 煤制气产能 61.25亿立方米 。 2021年全年 ， 煤制 油和煤制气的负荷率为 82.6%和 72.7%。 随着负荷率将上升 ， 从而 实现煤炭与油气的替代 。 同时 ， 产能的扩张也将进一步提高能源 替代的潜力 。 • 煤化工产品替代石油和天然气化工产品： 部分石油及天然气进口 用于生产化工产品 ， 如烯烃 、 甲醇 、 乙二醇等 。 若能通过煤化工 技术生产同样的化工产品 ， 则可同样减少对石油和天然气的能源 需求 。 截止 2021年底 ， 我国建成煤制烯烃产能 1672万吨 ， 煤制乙 二醇产能 675万吨 。 2021年全年 ， 煤制烯烃和煤制乙二醇的负荷率 分别为 94.2%和 55.0%。 未来随着技术进步 ， 负荷率将有所上涨 ， 从而实现煤炭与油气的替代 。 同时 ， 产能的扩张也将进一步提高 能源替代的潜力 。 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2015 2016 2017 2018 2019 2020 煤（甲醇）制烯烃 /万吨 煤制气 /亿立方米 煤制乙二醇 /万吨 煤制油 /万吨 我国 2015-2020年新型煤化工产能统计 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2015 2016 2017 2018 2019 2020 煤（甲醇）制烯烃 煤制气 煤制乙二醇 煤制油 2015-2020年新型煤化工项目产能利用率 （资料来源：智研咨询、国信证券经济研究所整理） （资料来源：智研咨询、国信证券经济研究所整理） 能源替代技术路径 |实现能源替代的现有可行技术 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 17 ➢ 煤电与可再生能源电力的替代 • 从历史的变化趋势来看 ， 可再生能源机组全年累计平均发电小时 数具有显著的波动性 。 水电在过去 6年 ， 累计发电小时数范围为 3597-3825h， 风电发电小时数范围为 1745-2232h；光伏发电的电 力小时数为 1129-1291h。 基于历史数据对水电 、 风电 、 光伏发电 三种可再生能源电力的发电小时数的波动范围作出假设 ， 可以推 算出三种电力波动范围部分对应所需煤炭供给变化 。 • 从新增装机来看 ， 由于每年可再生能源新增装机较高 ， 在未来将 会有更多煤电可以被可再生能源电力所替代 。 截止 2021年底 ， 我 国水电总装机已达 3.91亿千瓦 ， 风电总装机达 3.28亿千瓦 ， 光伏 总装机达 3.06亿千瓦 。 而 2022年 1-8月 ， 三种可再生能源装机累计 新增为 1306万千瓦 、 1614万千瓦以及 4447万千瓦 。 （资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理） 历年可再生能源累计发电小时数 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 2016 2017 2018 2019 2020 2021 水电 风电 光电 能源替代技术路径 |实现能源替代的现有可行技术 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 2018 2019 2020 2021 水电 风电 光伏 历年可再生能源新增装机量（万千瓦） （资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理） 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 能源替代综合框架 |通过煤与其他 能源 替代实现供需平衡 18 燃料替代 原料替代 煤电 风电 水电 光伏 电力 热力 化工 产品 石油 天然气 ◆ 煤电替代气电 ◆ 燃煤替代燃油 ◆ 燃煤替代燃气 煤制 油气 ◆ 电车替代油车 ◆ 煤制油技术 ◆ 煤制气技术 ◆ 煤化工替代石 油化工产品 ◆ 煤化工替代天 然气化工产品 煤 稳定性替代 季节性 &突发性 波动及煤电保供 经济性替代 能源供 需平衡 国际能源 市场变动 煤炭价格上升 油气价格上升 煤炭进口减少 油气进口减少 供给侧 需求侧 国内增加煤炭供给 减少油气供给 油气 煤 可再生 煤炭供给 增加 油气供给 减少 煤炭需求 增加 油气需求 减少 （ 注： 当国际能源价格下降、可再生能源供应稳定，能源的反向替代逻辑依然成立） （资料来源：国家能源局官网、国信证券经济研究所整理） 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 19 全年煤炭可实现能源替代量范围 替换途径 关键变量 最低取值 最高取值 最高替代煤量（万吨） 经济性替代 燃料替代 煤电替代石油 电动车年新增销量（万辆） 0 350 424.4 煤电替代气电 燃气机组发电小时数波动（小时） 0 200 927.3 燃煤替代供暖 减少供暖面积（亿平方米） 0 18 3830.3 原料替代 煤制油 生产负荷率提升（ %） 0 19 598.2 煤制气 生产负荷率提升（ %） 0 15 241.3 煤制烯烃 生产负荷率提升（ %） 0 5 292.9 煤制乙二醇 生产负荷率提升（ %） 0 5 89.6 稳定性替代 煤替可再生能源 替代水电 水电机组发电小时数波动（小时） 0 250 4173.8 替代风电 风电机组发电小时数波动（小时） 0 500 7002.7 替代光伏 光伏机组发电小时数波动（小时） 0 150 1959.9 合计 19540.4 ➢ 煤炭可实现能源替代的途径及理论范围 • 由前文框架可知 ， 煤炭与石油 、 天然气可通过燃料和原料的替代实现经济性替代 ， 通过电力的替换实现煤炭与可再生能 源的稳定性替代 。 基于 2021年实际生产运行情况 ， 下表列出了短期内煤炭替代的各种途径对应的可实现替代量变化范围 。 其中 ， 发电小时数的波动范围基于 2016-2021年运行情况而得；天然气减少供暖面积是以 2021年规划值与规划前 2016年底 天然气供暖面积之差为准；原料替代生产负荷提升是以 2021年实际负荷为基准 。 总体而言 ， 燃煤替代燃气供暖具有最高 的理论可替代量 。 稳定性替代方面 ， 由于风电的波动范围最大 ， 因此煤电与风电之间具有更高的替换潜力 。 （资料来源：同花顺、国家统计局、国信证券经济研究所 整理） 能源替代综合框架 |各项技术途径的短期替代潜力评估 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 3.我国今年及明年能源替代情况分析 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 供需影响 |我国 2022年能源替代分析 ➢ 进口：国际能源价格上升对我国能源进口影响 • 根据 2022年 1-8月三种能源进口累计量同比变化率和 2021年 9-12月能源进口量 ， 预测 2022年进口将出现进一步下降 。 全年来看 ， 预计煤炭 进口同比减少 4857.5万吨 ， 石油减少 2401.0万吨 ， 天然气进口减少 185.4亿立方米 ， 其中 LNG减少 246亿立方米 ， 而管道天然气由于运输方 式确定和中长期合同的签订而基本不受影响 ， 增加 62.2亿立方米 。 我国 2019-2021年能源进口量及 2022年预测 2019 2020 2021 2022E 1-8月同比下降率 进口变化量 煤炭 (万吨 ) 29967.4 30361.0 32321.6 27464.1 -15.0% -4857.5 石油 (万吨 ) 50571.5 54239.0 51297.8 48896.8 -4.7% -2401.0 天然气 (亿立方米 ) LNG 843.3 935.3 1111.0 865.0 -22.1% -246.0 管道天然气 504.6 480.2 589.9 652.1 10.5% 62.2 合计 1347.9 1415.6 1700.9 1515.5 -10.9% -185.4 （资料来源：同花顺、国信证券经济研究所整理） ➢ 生产：国际能源价格上升对我国能源供给影响 • 由于国际能源价格上升 ， 我国实施增产保供 ， 因此石油和天然气的生产也有一定提升 。 根据 2022年 1-8月石油和天然气产量同比变化率和 2021年 9-12月产量 ， 结合我国发展规划预测 ， 推算 2022年我国石油和天然气的产量分别增加 557.1万吨和 114.9亿立方米 。 煤炭的生产是根 据国内需求情况变动 。 2019 2020 2021 2022E 平