来源：华创证券研究
一“碳”究竟
碳中和产业链机会梳理
华创研究从实现碳达峰、碳中和的两条路径入手，详细梳理了碳达峰、碳中和带来的行业增量投资机会，推出研报《【华创环保公用联合行业】碳中和改变中国系列二：政策走向、产业影响、个股推荐全景图》。华创环保公用团队联合钢铁有色、能源化工、建筑建材、电新、交运、轻工、新能源车等行业，从碳约束和碳交易机制对各行业的影响入手，挖掘各行业供需格局和价格变化带来的投资机会。本篇为您精选报告第九章：碳中和下的水泥行业
碳中和下的水泥行业
（一）水泥碳排放占比10%以上，预计技术性减排起到九成
水泥行业碳排放量占社会总排放量的16%。水泥是二氧化碳排放的重点行业，排碳量来看，2018年我国水泥行业二氧化碳排放量为11.1亿吨，占全社会排放量的11.54%；2019年，水泥碳排放量达到13.2亿吨，占全社会总量的16%，占比提升接近5个百分点；2020年为13.75亿吨，占比13.5%。而根据巴黎协议的摄2度协议（2DS）约定，全球水泥业必须在2050年达到碳中和的目标，2030年必须要达成减碳40%，当前水泥行业的减排为大势所趋。
我国水泥熟料排碳因子距离巴黎协议2050目标仍需压减12%，距离国际能源署2030预计均值需压减7%。水泥行业的二氧化碳排放量与产量和碳排放因子（即生产一吨熟料产生的二氧化碳量）有关。产量与需求、供给、产能政策因素等相关，排放因子与生产工艺、装备水平、原材料有关。排放因子方面，我国目前熟料碳排放因子为0.86，生产一吨熟料将产生约860公斤二氧化碳，对应一吨水泥的二氧化碳排放量597kg。而巴黎协议的2DS协议中要求生产一吨水泥的二氧化碳的排放量为520-524公斤，我国水泥二氧化碳排放因子距离2DS协议的2050年目标仍需压减12%左右。另外，根据国际能源署在《水泥工业低碳转型技术路线图》中预计，2030年行业平均单吨熟料二氧化碳排放量下降至800公斤左右，我国目前水平需压减7%左右。
熟料生产阶段碳排放占据水泥行业的90%碳排量，原材料分解和燃烧是最大排碳源。水泥工业生产流程分为熟料生产和水泥生产两个阶段，水泥行业的碳排放主要来源于熟料的生产过程。熟料生产过程中石灰石等原材料被研磨成粉末再高温煅烧，释放出二氧化碳。水泥熟料生产过程导致的碳排放占据了整个水泥行业排放量的 90%，其中原料石灰石分解和燃烧与燃料燃烧是水泥生产过程中碳排放的主要来源。能源消耗方面，水泥企业主要消耗能源为煤、电力及少量柴油。原煤主要用于熟料烧成系统；柴油主要用于烧成系统点火升温；电力在水泥生产的每一道工序均有应用。其中，煤消耗占93.61%，电力消耗占5.90%（熟料烧成的电力消费占总电耗的47.61%，水泥粉磨的电力消耗占总电耗的34.10%），燃料油消耗占比0.49%。
水泥行业碳中和碳达峰途径主要有技术性减排和结构性减排，技术性起到主要作用。水泥行业的二氧化碳排放量与产量和碳排放因子（即生产一吨熟料产生的二氧化碳量）有关。依据现有学术研究，目前水泥行业碳减排有3大类途径，分别是技术性减排（降低单吨排放量、降低排碳因子）、相对减排（产业间转移）、市场化与产业政策结合减排（降低水泥熟料行业总产量的结构性减排），技术性减排、结合减排分别针对碳排放因子和水泥熟料产量，预计为主要的实现途径。水泥协会副秘书长范永斌提出的较为可行的实现路径有六条，基本也可划归为技术性减排和降低产量用量的结构性结合减排中。世界水泥可持续发展促进会预计，为达到2050年减排目标，提高能效占比10%、使用替代燃料占比24%、降低熟料用量占比10%、碳捕获占比56%。综合来看，提高能效、使用替代燃料和碳捕获均可划分为技术性减排，占据90%左右的减排贡献度。
●技术性减排：比如发展智慧矿山，通过改善工艺使用替代原燃料优化指标、余热利用、水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化等；
●市场与产业政策结合减排：比如错峰生产，淘汰落后产能，龙头不断收购兼并小企业。
（二）落后产能加速退出，或对价格端有利好
碳中和对于水泥行业供给端影响体现为总产能压缩和集中度提升。总供给来看，技术性减排和产能政策的结构性减排，都会加快落后产能退出，压缩水泥行业整体产能。一方面技术性减排要求企业寻找替代原料替代能源，同时要对生产线进行环保升级改造，加大企业产能运行的成本投入，加速小企业落后产能退出；另一方面产能置换和落后产能淘汰政策直接作用于总供给。供给结构上来看，产线更为先进、环保设施配套更齐全的龙头企业有望受益，可以获取更多的市场份额，行业格局有望优化。而行业集中度提升后，全行业来看对于生产过程的控制程度加强，可进一步强化对碳减排的推行，实现正循环作用。价格方面，需结合供给压缩速度和需求判断，若落后产能可被快速淘汰，对于未来水泥价格端存在利好。
水泥行业总产量，或将在十四五期间实现产量达峰。水泥熟料产量对于水泥行业碳排放量具有重要影响，碳达峰的峰值更多取决于熟料的产量。可以通过综合标准淘汰落后、错峰生产、减量置换等压减过剩产能手段进行市场化与产业政策结合减排。根据李琛在《关于水泥行业碳减排工作的几点看法》中的预计，“十四五”期间，我国熟料产量达到峰值在14-16亿吨左右。2020年全国水泥产量23.77亿吨，同比增长1.6%，熟料15.79亿吨，同比增长3.07%，熟料产量已接近预测峰值上限。熟料产量峰值到来后，预计水泥行业的碳排放峰值也将临近。
错峰停窑、淘汰产能等政策早已推行，十四五期间继续巩固去产能成果。通过错峰停窑、淘汰落后压减过剩产能等手段进行碳减排，减排量具有阶段性、时效性和绝对性。针对水泥熟料产量的控制政策，过去几年已经在稳步推行实施中。2015年11月，工信部、环保部联合颁布《关于在北方采暖区全面试行冬季水泥错峰生产的通知》，首次提出熟料生产线试行错峰生产；2016年5月，国务院发布《关于促进建材工业稳增长调结构增收益的指导意见》，明确提出严禁新增产能，通过淘汰落后产能、推进联合重组及推行错峰限产等方式压减过剩产能。之后，各项错峰限产、产能置换政策陆续颁布，对于水泥行业总产量、碳排量起到一定程度控制。
东部地区水泥行业或率先实现碳达峰，加速区域内落后产能退出，为西部地区发展和整合留有空间。未来水泥整体产能产量基本趋于稳定，对于区域间差异来看，根据水泥协会副秘书长范永斌的建议，应首先推动我国东部地区尽快达峰，为西部地区达峰腾出空间，这是由我国东西部地区不同经济发展水平决定。东部和西部地区水泥行业，通过“错峰”达峰的方式，可以使得我国水泥行业碳排量曲线更加平缓，峰值总量保持相对低位，可为接下来行业实现碳中和打下较好基础。东部地区水泥市场集中度相比于中西部地区较高，华东地区CR3达到45%左右、东北地区达到53%左右，龙头企业在水泥主要消费区域东部地区占据较大份额，对于产能政策推进实施、落后产能整合退出可以起到较好贯彻作用。西部地区特别是西北地区当前经济发展水平、基础设施建设水平相对薄弱，错峰达峰为其留下发展空间。
（三）技术性减排：原材料替换、能源替换、窑炉技术改进和碳捕集
技术性减排是水泥行业实现碳减排的重要途径之一。技术性减排是基于对水泥生产过程的研究与对碳排放源头的追溯，通过使用替代原燃料、添加矿化剂降低熟料烧成温度、利用水泥窑余热进行发电、新能源技术、水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化等手段实现碳减排。
技术性碳减排方法多元化、体系化，覆盖各个生产环节，可概括为原材料替换、能源替换、窑炉技术改进和碳捕集四大类。目前，我国水泥行业低碳节能技术主要有水泥窑协同处置废弃物技术、替代原燃料技术、低温余热发电技术、水泥窑节能监控优化和能效管理技术等，覆盖了水泥生产的各个环节。综合来看，可概括为原材料替换、能源替换、窑炉技术改进和碳捕集四大类。
●替代原料：水泥生产的主要原料是石灰石，针对原料煅烧分解和燃烧阶段的碳排放，使用工业固废作为替代原料可以实现碳减排。电石渣作为水泥替代原料替代石灰石，如果以60%的替代率进行核算，单位二氧化碳排放量约为300 kg；以硅钙渣替代30%左右石灰石质原料，排放量约为425 kg/t.cl；以钢渣替代15%左右石灰石质原料，单位二氧化碳排放量约为475kg/t.cl；采用15%粒化高炉矿渣和20%砖渣作为替代原料，生产每吨水泥可以减少90千克二氧化碳。
●替代能源：采用碳排放强度更小的其它矿物燃料和生物质燃料替代常规燃料可大幅度降低二氧化碳的排放量，但我国目前使用比例不高。目前较为可行的方法是用沼气、生物质、协同处置固体废料替代化石燃料，天然气替代成本过高，可行性不强。危废固废中有机质含量通常在55%以上，在水泥窑中煅烧时会产生热量。焚烧后的残渣主要是硅铝无机盐，可作为水泥生产需要的硅铝质原料。危险废物中的有机成分和无机成分均能得到充分利用，因此危险废物可用作水泥生产替代燃料，在4.9%的替代率工况下，每吨危废可有效减排288千克的二氧化碳。使用替代燃料可以减少水泥生产中燃料燃烧环节的碳排放。除燃料外，在用电方面，利用清洁能源可以减少企业在电力消耗方面的碳排放。根据海螺设计院的论述，基本通过余热发电和光伏发电可以达到工厂的用电需求，基本不用外购电力。
●窑炉改造改进：水泥企业可以依托二代水泥技术标准来提升改造生产线，提升能效实现减碳排放，其中包括高效粉磨技术，高效低阻旋风预热器、高能效分解炉及第四代冷却机技术装备的使用，可帮助水泥行业降低约20%的碳排放。水泥企业还可以为水泥窖炉配套低温余热发电系统，积极发挥余热价值，减少碳排放。此外，水泥窖炉的自动化、智能化升级在碳减排方面也有着较大的潜力。如采用能源管理系统、高耗能产品能耗大数据分析及对标节能服务平台，这些改造都将进一步提高能效，控制碳排放。根据数字水泥网的数据，海螺水泥开展生产线综合能效提升技改后，系统标煤耗较改造前降低约10kg/t，熟料综合电耗较改造前降低约10kwh/t。按照年产熟料200万吨，则全年减少二氧化碳排放约67500吨，若该项技术在海螺集团全面推广，年减排二氧化碳约850万吨。
●碳捕集与应用、封存（CCUS）：CCUS技术涵盖碳捕获、利用和封存三大环节，是指把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中，可以循环再利用。在碳减排贡献上，碳捕集、利用和封存技术十分高效，根据世界水泥可持续发展促进会预计，2050水泥减排目标的实现中，碳捕集贡献占比在一半以上；根据国际能源署预测，到2050年捕集回收的二氧化碳量将达到水泥行业二氧化碳总排放量的30%。但该技术目前在全世界水泥行业大规模应用很少，全球CCUS技术的研究仍处于早期阶段，碳捕获效率与成本均难以实操。2018年10月31日，由海螺建设的世界首条水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化环保示范项目成功投运，首开碳捕捉利用实现产业化的先河。
若考虑三种技术性减排方式叠加的效应，假设使用电石渣替代60%石灰石，危废燃料替代率4.9%，同时对窑炉技术改造，则整体减排效果预计为70%（以降幅相加测算），单吨水泥生产的二氧化碳排放量约179千克，折算后水泥行业排碳量的全社会占比降至4.6%左右。
（四）建议关注
中材国际（600970.SH）：大型新型干法水泥工程建设龙头，主要从事新型干法水泥生产线的设计、建设、设备安装调试等水泥生产全过程服务，同时还有水泥技术装备的制造、废弃物处置等环保类业务；
海螺创业（0586.HK）：专业提供余热发电、垃圾焚烧等节能环保解决方案，相关业务收入占据公司营收的90%以上，公司背靠海螺集团，未来有望受益于海螺集团水泥产线的环保设施升级；
海螺水泥（600585.SH）：公司为水泥行业市占率高、产线先进的龙头企业，目前逐渐从传统水泥生产企业向环保型企业转型，绿色生产走在行业前列。
风险提示：碳中和政策推进不及预期；宏观经济极端情况；行业竞争加剧。
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