能源产业投资策略专题报告

能源产业投资策略专题报告
1、传统世界中的“新花”正在孕育
1.1、电力系统稳定的保障：火电调峰
面对能源的“不可能三角”：清洁、便宜而且稳定安全，此次能源转型的核心问题在于解决风能、光能等清洁能源的不稳定性。

一次能源是历次能源转型的核心，从最开始的柴薪时代→煤炭时代→石油时代，这些一次能源的特征是稳定而且便宜，但并不十分清洁；到现在开始大力发展的清洁能源，其特征是清洁而且最终也可以比石化能源便宜，但很不稳定，比如风能、光能都是人类所不能掌控的。

面对不稳定的一次能源，参考马车被火车替代、而汽车还未被发明时短途运输对于马车的依赖/需求反而是增加的，下游对于稳定的一次能源的依赖反而可能在某些场景下加强而非减弱：面对电力供给端的不稳定性越来越大而用电需求仍在增长，电力系统对于储能和调峰的需求将大幅上升。

当前储能还是以抽水式储能为主（90%以上）、电化学式储能为辅（不到5%）且体量跟不上风电/光伏装机容量，因此未来很长一段时间内尖峰时刻的调峰功能仍然主要以火电机组为主。

1.2、新世界带来新需求：电力、传统工业金属、化学原材料
由于一次能源往往很难直接被利用（除了生物质能），因此需要将一次能源转化为其他方便于直接利用的二次能源的形式，比如燃料、电力等，而在新世界摆脱对燃料的依赖之时，对于电力的需求将会大幅增长。

以新能源汽车为例，其不断渗透的同时也伴随着充电桩数量的增加：充电桩与新能源汽车的比在2019-2020年大幅抬升，目前一辆新能源汽车平均能够拥有0.1531个充电桩；虽然不排除因为牌照政
策的缘故消费者选择购置新能源汽车，但我们看到主要发达城市圈以
外的其他地区其充电桩数量的占比是在不断提升的。

充电桩的不断普
及也将加速新能源车的普及，汽车的用电需求也将大幅增长。

在新能源下游市场（车、风电、光伏等）不断扩容放量的过程中，
也将带来对于传统工业金属/化学原材料的需求：工业金属主要包括铜、铝，甚至是钢铁；化学原材料主要包括纯碱、六氟磷酸锂等。

其中，
铜根据用途的不同主要可以分为线缆用铜、锂电铜箔、高端铜合金
（军工、电子产品等）；铝主要用于线缆、汽车轻量化、锂电铝箔、
新能源发电设备等；钢铁主要用于汽车高强度钢、新能源发电设备等；纯碱主要用于制取光伏玻璃，六氟磷酸锂主要用于锂电池电解质。

接下来我们将分别根据相应的情景假设对上述传统世界在新世界中
的需求进行详细测算。

由于能源消费的预测还牵涉到相应工业品需求
的预测（比如用电占比较高的铝以及未来用电占比将上升的钢铁等），因此我们先对工业品的新需求进行测算，然后再对电力消费的需求进
行测算，最后测算对于煤炭的消费需求。

2、工业金属/化工的需求拉动：光伏玻璃＞氢氟酸＞萤石＞铝＞
铜＞纯碱＞钢铁
新能源下游对于工业金属/化工原材料的需求拉动预测关键在于工
业金属/化工原材料在相应产品上（新能源汽车/风电、光伏发电设备/
输电线缆/充电桩等）的用量以及对应的产品未来的销量，因此接下来
我们第一步先分析各个下游单位产品对于上游原材料的用量需求，第
二步分析下游产品整体的需求量，最后得出最终的需求拉动弹性。

2.1、不同下游产品的原材料用量测算
2.1.1、新能源车：铝、钢、铜、六氟磷酸锂/萤石
对于下游产品新能源车而言，主要涉及到轻量化带来的对铝和高强度钢的需求、汽车电力化与智能化带来的对于铜的需求以及锂电池对于六氟磷酸锂、铜/铝箔的需求。

（1）一般而言，新能源汽车的整车重量要大于燃油车，因此在汽车轻量化（节能减排）和电动化（电池铝箔）的趋势下汽车生产商更有动力去用更多的铝来生产新能源汽车。

根据国际铝业协会的数据：中国2020年纯电动汽车单车用铝量为157.90kg，2025年预计可以达到226.80kg，2030年有望增长至283.50kg，2020-2030年平均每年增加12.56Kg。

（2）高强度钢材也是新能源汽车轻量化的重要应用之一。

使用高强度钢材相比于使用普通钢材，无论是从重量、成本还是碳排放上都具备优势。

以蒂森克虏伯的InCAR轻量化项目为例，其六个方案中减排最多可达17%，减重最多可达19%，降成本最多可达12%。

根据ECB（EuroCarBody）的数据显示，2009-2018年钢材依旧是车身轻量化的主要材料，其中先进高强度钢的用量占比（指的是占白车身重量的比）开始逐步超过软钢与普通的高强度钢。

但具体到不同车型来看，根据ECB最新的数据显示，2020届展示的车型中纯电动车的高强度钢用量占比均值仅为48.02%，比非电动车还要低（50.33%）。

而根据中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线，预计在2025年高强度钢材在新能源汽车中的用量占比将普遍达到50%及以上，这意味着未来新能源汽车对于高强度钢的需求仍将继续增长。

如果我们假设2025年国内生产的新能源汽车中高强度钢用量占比提升到60%，而根据节能与新能源汽车技术路线，白车身重量由于轻量化的趋势到了2025年将降低至约当前（2020年欧洲车身大会上6款纯电动车型的白车身重量平均值为453.90kg）的90%，因此2025年单位纯电动车的用钢量（高强度钢）约为245.16kg。

（3）根据ICA（国际铜业协会）的数据显示，2016-2019年由于汽
车的电力化和智能化不断加深，使得单位车的用铜需求不断增长，全
球平均水平从11.00kg/辆增长到了12.60kg/辆。

展望未来，单位汽车
用铜的需求仍将不断增长，尤其是新能源汽车：根据ICA的预测，未
来BEV（纯电动汽车）至少会在传统燃油车（10.50kg/辆）的基础上增加5.00kg/辆的用铜量，最多会增加6.00kg/辆。

（4）六氟磷酸锂作为锂电池电解液的核心材料之一，其成本约占60%，而与电解液的配比约为1:81，1kwh需要消耗约1.5kg的电解液2，因此1GWh的锂电池出货量对应约187.50吨的六氟磷酸锂的需求。

而
根据开源化工团队的测算，六氟磷酸锂对氢氟酸的单耗为1.3吨/吨，
氢氟酸对萤石单耗2.3吨/吨，因此1GWh的锂电池出货量对应约
243.75吨的氢氟酸需求、560.63吨的萤石需求。

2.1.2、新能源发电：铝、钢、铜、光伏玻璃/纯碱
对于下游新能源发电/用电而言，产生的主要需求在于输电线缆的
增加（比如家庭分布式光伏对于铜导线的需求）、风电/光伏发电设备
以及充电桩的建设对于工业金属的需求、光伏发电对于光伏玻璃和对
应的纯碱需求。

（1）新能源发电对于裸电线、电力电缆和电气设备电缆的需求在
增加，2020年裸电线、电力和电气设备电缆占比相比于2018年整体提升了5%。

裸电线、电力线缆中的特高压输电线一般用钢芯铝绞线，但
电缆截面不一样：裸电线一般为150平方毫米，每1米电缆中含铝约
0.42kg，含铁0.095kg；特高压电线一般为900平方毫米，对应
Chukar或Bluebird型钢芯铝绞线，每1米电缆中含铝约2.51kg，含
铁0.57kg3；铜线多用于短距离输电以及电气设备电缆等，2019年中
国电力用铜占比为49.20%，其中1米AWG12铜线缆含铜约为0.03kg4。

（3）根据中国产业信息网的数据，虽然光伏的双玻组件中的玻璃
要比传统单玻更薄，但由于数量从1片增加为2片，因此对于玻璃原
片的需求量将明显比传统单玻高：以1GW为单位，3.2mm厚的传统单玻对应的原片需求为5.6万吨，2.5mm厚的双面双玻为8.9万吨，2mm厚
的双面双玻为7.3万吨。

由于1吨玻璃需要消耗的纯碱约为0.21吨，
因此1GW光伏组件对应的纯碱需求在1.18~1.87吨之间。

2.2、不同下游产品的需求预测
2.2.1、新能源汽车销量：2025年预计占全球的47%
预计中国新能源车中纯电动车（BEV）的销量在2020-2025年增长
最快，2025-2030年逐步放缓。

根据IEA的数据，2020年中国纯电动
车（BEV）的销量预计为93.13万辆，到2025年中国纯电动车（BEV）
的销量预计将达到336.36万辆，占全球的47.28%，2020-2025年年化
增速为29.28%；2030年中国纯电动车（BEV）的销量预计将达到
659.98万辆，占全球的45.93%，2025-2030年的年化增速为14.43%，2020-2030年的年化增速为21.63%。

2.2.2、线缆/光伏、风电装机量/充电桩需求测算
对于电线电缆的需求而言，保守假设各个类型的线缆占比与2020
年保持一致：即裸电线、绕线组、电线及电缆配件、电气装备电缆、
通信电缆以及电力电缆的占比分别为15%、13%、3%、22%、8%和39%，
同时根据6Wresearch的预测，2020-2025年中国电线电缆的产量年化
增速为5.7%，根据电缆网数据显示高压电缆占电力电缆的比例将超过51%（保守假设到2025年为51%），则预计2021-2025年新增的裸电线、绕线组、电线及电缆配件、电气装备电缆、通信电缆以及电力电缆中
的特高压电缆、高压电缆、中低压电缆的产量分别为：1194.25亿米、
1035.01亿米、238.85亿米、1751.56亿米、636.93亿米、18.32亿米、1565.25亿米、1521.47亿米。

而由新能源带来的线缆需求我们假设与新能源发电占比保持一致，
根据国家能源局发布的关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项
的通知，2025年中国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达
到16.50%左右，因此预计2021-2025年由于新能源发电带来的电线电
缆需求将达到（假设新能源发电占比线性变化）1.04亿千米，占总产
量约13.11%。

关于中国风电、光伏的装机需求，根据世界风能委员会（GWEC）预测，2025年中国新增的陆上风电装机容量为44.89GW，占全球的
50.63%；2025年中国新增的海上风电装机容量为3.22GW，占全球的21.90%。

根据欧洲光伏产业协会预测，2025年中国新增的光伏装机容
量为101GW，占全球的38.38%。

充电桩的建设需求核心在于车桩比的目标，根据前文对于新能源车（BEV）的销量预测，2020-2025年年化增速为29.28%，则2025年中
国新能源汽车（BEV）保有量将达到1566万辆，目前中国最新的车桩
比约为6.5:1，充电桩保有量为95.05万个，假设2025年的车桩比为3:1，则未来5年增加的充电桩数量约为427万个，其中根据前瞻产业
研究院的数据显示，2020年公共桩（直流）、公共桩（交流）以及私
人充电桩（多为交流）的占比分别为25.00%、17.50%、57.50%。

2.3、最终的需求拉动：光伏玻璃＞氢氟酸＞萤石＞铝＞铜＞纯
碱＞钢铁
根据上述产品材料的单耗量和下游产品需求量测算，我们最终可以
得到2025年对应原材料的消耗量测算，以及2020-2025年的年化增长
率和占2020年表观消费量的比例，我们发现从年化增长率的角度来看：
萤石＞氢氟酸＞铝＞光伏玻璃/纯碱＞铜＞钢铁，从对2020年表观消费总量的需求拉动贡献度来看：光伏玻璃＞氢氟酸＞萤石＞铝＞铜＞纯碱＞钢铁，而从占2020年表观消费量的比例来看：光伏玻璃＞氢氟酸＞萤石＞铜＞铝＞纯碱＞钢铁。

当然，需要强调的是上述测算的假设中有一些机构（如IEA、欧洲光伏产业协会等）对于2025年新能源车的销量/保有量、光伏/风电的当年装机量的预测相比于当前市场预期而言偏保守，如果投资者认可新能源行业的超预期，更不应该忽视传统行业同样存在向上的弹性。

3、电力：充电桩、原材料生产的新增需求
未来由于新能源下游带来的电力新增需求主要来自新能源汽车充电以及相应的原材料生产耗电（光伏硅片、铝、铜等）。

根据我们的测算上述领域对于电力的新增需求将相较于2020年同口径增长230%，占2020年全社会用电总量约5.76%。

3.1、充电桩的用电需求测算
充电桩的用电需求测算涉及到两个方面：一方面是充电桩本身用电需求的测算，即不同类型的充电桩数量*相应功率再进行求和；另一方面是充电桩用电新增负荷给电网可能带来冲击，从而新增调峰用电需求。

根据前文测算，到2025年中国交流公共充电桩、直流公共充电桩以及私人充电桩（假设全部为交流）的数量分别是92万个、132万个以及303万个，一般交流充电桩的功率为7kW，而直流充电桩的功率为60kW，则2025年所有充电桩充电1小时需要耗电1.07亿kWh，相比于2020年增长了449%，假设全年充电小时数达到2200小时（平均每天6个小时），则预计2025年全年充电桩的耗电总量为2348亿kWh，占2020年全年全社会用电量约3.13%。

未来充电桩普及所带来的另外一个问题便是私人充电桩一般都是在
晚上进行充电从而满足白天的用车需求，这将导致以往用电的低谷期
将会变成用电高峰期，从而产生调峰的需求。

以目前拥有充电桩数量
最多的城市上海为例，我们会发现基本上晚上六点之后上海的用电负
荷便开始下降，凌晨12点一直到凌晨5点都是用电的低谷期，而如果
未来私人充电桩在夜晚进行6-8个小时的充电的话，假设目前上海拥
有的私人充电桩比例为57.50%，2021年7月上海充电桩保有量为
91465个，则夜晚所有私人充电桩同时在线充电将给上海增加368MW的用电负荷；如果到了2025年这个数字将变为2022MW。

大部分新能源下游需要用到的原材料生产其实十分耗电，典型的如
电解铝、硅片。

根据测算，预计2025年由于新能源带来的上游原材料
需求对应的生产耗电总量约为1973亿kWh，相较于2020年增长123%，占2020年全社会用电量约2.63%。

具体来看：
（1）根据产业信息网的数据，一吨电解铝耗电约为13000度，一
吨电解铜的耗电约为1050度，预计2025年由于新能源带来的铝和铜
需求的产量耗电量约为637.71亿kWh，相较于2020年同口径增长
157.97%，占2020年全社会用电量约0.85%。

（2）根据Solarzoom的数据，每1WP的光伏发电需要约0.42片的
硅片、0.0069kg的硅棒、0.0083kg的高纯多晶硅以及0.0125kg的冶
金硅，根据相关工序的能耗进行折算，我们得到1MWp的光伏发电用硅
需要耗电1321.7MWh。

假设2025年中国光伏装机达到101GW，这意味
着硅片的制造耗电总量将达到1335亿kWh，相较于2020年增长110%,
占2020年全社会用电量约1.78%。

3.3、电力调峰的成本将由全社会一起承担
正如前文分析，未来经济发展对于电力的依赖随着此次新能源转型
逐步深入是在不断加大的。

然而面对不稳定的一次能源，电力系统的
调峰需求将不可避免地上升，短时间内寄希望于储能是不太现实的，
火电和天然气将在很长一段时间内扮演调峰的重要角色。

我们发现，
即便是在天然气大幅替代煤炭发电的美国，在冬季用电高峰时期，其
煤炭发电占比较其他季节明显提高。

由于火电供给受限，但面对日益增长的调峰需求，维持电力系统稳
定的成本将由全社会一起来承担。

我们可以看到2020年欧盟的可再生
能源占一次能源消费占比已经超过12%，中国不足6%，但欧盟的用电
成本却明显高于国内：欧盟居民用电价格是国内的近3倍，工业用电
价格是国内的1.12倍。

我们在此前能源转型下的隐藏剧情中也提到，
在能源转型较为领先的欧美国家，在光伏安装量迅速抬升的时期，全
社会的用电成本反而出现了上升，背后的原因可能是发电成本的降低
并不必然等于使用成本的降低：在风、光发电大规模接入电网的同时，不仅需要支付相关新能源的发电成本，还需要支付为其构建的为保障
其用电安全与稳定的新型用电系统的运行成本。

而离我们最近的案例便是德国和美国由于恶劣天气的影响其电力成
本大幅抬升：德国由于弃核脱煤使得其对于可再生能源的依赖大幅上升，但由于恶劣天气的影响风电和光伏发电存在明显的供需缺口，因
此德国的电价大幅抬升的同时电力进口量也大幅抬升；美国由于极寒
天气的影响其天然气价格在2021年Q1大幅上涨，同时也带动了煤炭
的价格上涨。

4、煤炭：未来10年的需求仍为正增长
可以有两种方法对未来10年（即2030年碳达峰）的煤炭消费量进
行测算：
（1）根据原煤在能源消费中的计划比例以及对应的不同经济增长情形假设下对于能源消费的需求增长来测算2030年原煤的消费量：
2030年原煤消费量=原煤消费占比*能源消费总量。