中国电力行业能源转型系列 | 解锁碳中和投资密码

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摘要

电力行业低碳发展和转型已是大势所趋，BCG近期发布了《锚定碳中和，电力行业减排扬帆》白皮书，除了对电力行业的发展现状和情景展望做出了深度剖析，为面临诸多严峻挑战的发电企业提供“三步走”战略之外，也为投资者解锁了新生商业模式和多重投资机会。

值得注意的是，在从以煤炭发电为主向清洁低碳能源转变的过程中，大力发展核电、风电和光伏等可再生能源，不仅可以提高我国能源的独立性，降低能源的区域依赖，还能实现能源生产与能源消费一体化，保障能源安全以及满足长期能源需求，进而助力全面提高社会经济发展能力和人民生活水平。

新商业模式和投资机会应运而生

可再生能源发展迅速,占比的提升可能引发价值链变化，催生新的商业模式和投资机会。从目前情况看，短时间内，输配电和零售环节的新机会预计有限。一方面，国有电网企业占主导地位，新业务模式的机会有限，比如直购电的市场化试点规模较小；另一方面，电价由政府制定并受到高度监管，灵活定价空间有限。

在绿色可再生能源情景下，可再生能源发电量会大幅增长，为了支持可再生能源电力并网，储能需求将呈现指数型增长；另外，在太阳能和/或风能资源丰富的地区，充足的电力供应也将推动氢能等行业发展。

风力发电

随着对海上风电和相关服务的日益重视，新玩家或呼之欲出。不过整体看来，陆上风能仍将是主要风能来源。调研显示，陆上风电项目的数量与日俱增。

虽然陆上风电市场的本土企业数量出现饱和，但海上风电的增长为不同企业提供了机遇。预计从2020年到2030年装机量将增长19%，从2030年到2050年增长10%。具备领先技术和运营经验的企业可以合作，发挥各自的技术优势、资金成本/资源关系优势。法国电力公司和中国国家能源投资集团成立了主要面向海上风电市场的合资企业，立足双方专长，打造竞争优势。

随着装机容量高速增长，风电服务市场将迎来迅猛发展，2020年服务市场规模约275亿元。由于部件老化，为提升投资回报率，运营维修服务得到越来越多的关注，且服务类型从基础服务（常规检修、机油更换等）拓展到高端服务（部件升级、部件深度检测、运行数据分析、控制系统升级等）。专注于某一高端领域的玩家将获得一定的市场空间，例如，主机厂可以通过提供整体解决方案来抢占国企份额，专业服务（如数字化工具）领域也存在发展空间。

光伏发电

当前，集中式光伏的项目开发和运营仍由国营发电企业主导。原因在于国企与当地政府关系密切，尤其是在太阳能资源最好的“三北”地区。另外，与民企相比，国企的资本成本低——民营运营商纷纷向国企出售内部收益率低的项目。

分布式光伏有望催生新的业务模式和新玩家。屋顶租赁是目前的主导模式，光伏运营商从终端用户处租用屋顶，并赚取发电收入和补贴，通过租赁模式向终端用户支付租金；另外，局部区域将催生电力直销等新模式，目前该模式已经在几个省份试点。民营安装商和运营商或将瞄准小型光伏项目，由于掌握用电数据，电网相关企业在大型工商业项目上也具备优势。

电化学储能

电化学储能目前装机量较低，大约4亿千瓦时，处于早期阶段。可再生能源发展促进了储能市场增长，不同玩家仍在摸索各自的角色定位。

■ 零部件：制造电池包，在电池元件上安装电池管理软件（BMS）和制造储能变流器（PCS）；目前由民企主导，例如宁德时代、比亚迪、阳光电源和锦浪科技。市场整合后，头部玩家在技术成熟度和性价比上有较大优势。

■ 集成：采购系统硬件的零部件，组装成容器化产品，以及开发能源管理软件（EMS），协调储能资产的运作。九成市场份额被民企占据，如阳光电源、科陆电子；国企占比小于10%，主要厂商是南瑞。市场前景比较分散，零部件制造商需凭借硬件知识优势，向集成领域拓展。

■ 开发：储能系统项目的投融资；现场工程设计、采购、施工、试运行移交给运营商。这一板块被国企主导（约70%），如投资商为南方电网；工程总承包（EPC）为中国能建、中国电建。市场同样分散，表现在投资方和EPC角色存在重叠，对于单个项目，可能分别签订设计、工程、施工和设备合同。

■ 运营：运营储能系统，获取经济效益（如电费），维护储能系统。大唐集团、南方电网等国企占据约70%的市场份额，也能看到协鑫新能源等民企的身影。通常由终端用户或开发商运营，并与风电/光伏项目配套，民企仅保留内部收益率高的项目，其他项目出售给国企。

在明晰不同玩家的角色定位和市场发展情况之后，我们可以从中观察到新的趋势和机会。

■ 零部件：宁德时代在储能系统领域进一步整合，规模经济将带来巨大的成本优势；磷酸铁锂（LFP）是最适合储能的锂电池技术，生命周期更长，成本更低，未来五年内很难有颠覆性技术可以在经济性上媲美LFP。

■ 集成：零部件制造商进一步向集成领域拓展，市场将逐步整合；在电池管理方面经验丰富的企业可以优化系统在不同使用情况下的整体性能，有望扩大市场份额。随着电力市场改革，为工商业应用场景开发能源管理软件将迎来发展机遇。

■ 开发：受技术壁垒较低以及与最终用户/投资者的关系影响，EPC市场将继续分散；投资者/资产所有者更多由国企主导，因为电网企业凭借用户数据接入和电网设置优势，在工商业应用领域处于最有利的地位。

■ 运营：运营可进一步细分为系统维护方和投资回报率优化方两类角色；零部件供应商和/或集成商掌握硬件知识，在系统维护领域处于有利地位。

由此可以发现，电力行业市场改革可能催生新的业务模式，并吸引新玩家入场。独立的储能系统资产可能会吸引机构投资者和专业运营商的参与，随着车辆到电网技术（V2G）的发展，电动车或许可以充当储能系统。

能量管理系统（EMS）

在海外成熟市场，屋顶光伏发电的能量管理系统（EMS）包含电力批发、余量存储、自产自用、电网服务、备用电源和削峰填谷/调节负荷。

对工商业客户而言，能量管理系统目前仅部分功能在中国市场得到应用——在余量存储、自产自用方面应用较好，但在电力批发、电网服务、备用电源和削峰填谷/调节负荷方面受到限制，在需求响应方面几乎没有应用。

究其原因，中国应用受到的局限性主要是电网企业拥有完全控制权，大部分服务由电网企业的自身资产提供；其次，电价预测的需求有限，电价随使用时间而变化，却由地方政府定价；另外，EMS供应商很难获得功耗数据，难以对负荷进行优化；分布式光伏发电以固定价格出售给电网，无法发挥市场作用。

辅助服务市场和现货市场目前正在试点阶段，未来进一步发展可以拓宽能量管理系统的应用范围，电力批发市场也会逐渐成型，同时对系统的要求也会有所提升。这其中，电力服务的市场驱动成熟度较高，已在十几个省份试点，但定价机制尚不明确；次成熟的是削峰填谷/调节负荷，八省试点正在进行，交易机制仍在测试阶段；而电力批发的市场驱动成熟度较低，交易模式在少数试点地区开发中，需要放开对批发市场的监管，且允许分布式发电企业参与。

随着能量管理系统应用更广泛，供应商的竞争格局可能会发生变化。目前，市场高度分散，玩家来自于不同的背景且优势不同。像比亚迪和宁德时代这样的电池制造商，优势是掌握电池技术，它是能量管理系统最关键的硬件。集成商的代表是海博思创、阳光电源和沃太能源，他们依托风电/光伏项目经验与客户/工程总承包商建立了良好的联系。南瑞集团等电网相关公司掌握了用电功耗方面的数据，并与电网企业关系较好。以阿里巴巴和华为为代表的科技公司，在人工智能、云平台等数字化水平和基础设施方面能力较强。

未来，掌握了硬件、数据和软件的玩家有望脱颖而出。因为首先硬件技术是能量管理系统的基础；其次，随着硬件（电池）成熟，软件优化和数据库管理会变得越来越重要；最后，采用市场化定价的海外电力行业市场已经出现对能量管理软件的需求。

车辆到电网技术（V2G）

V2G可以使电动汽车中存储的能量反馈到电网中，以在需求高峰时帮助提供能量。这种双向转换不仅鼓励更积极地消耗能源，而且还可以为驾驶员、车队运营商甚至汽车制造商打开新的收入来源。V2G使电动汽车能够发挥虚拟能量管理的功能，但目前以小规模试点为主。

V2G的应用场景：国家电网开发V2G充电器，并与蔚来汽车就充电/放电规则签订合同；蔚来使用自己的平台通知客户充电/放电需求；最后，车主因完成充电/放电而获得积分奖励。

虽然目前有小规模试点，但实施V2G仍需要在电动车渗透率、基础设施、软件以及电力市场等多方面实现革新，方能推动规模应用。具体操作可分为三个部分：电网、电动车和充电站。

■ 第一部分是电网：首先需要保护系统，它能够在支持电动车放电的同时，降低电网稳定性和安全性的潜在风险；其次，需要反映电力系统实时需求和容量的能源交易系统；最后则需要智能电表和电价制定软件。

■ 第二部分是电动车电池：需要提高电池效率和寿命，从而增加充放电次数；增加新的电池保修模式，并研发V2G功能控制软件（如最大放电率等）。

■ 第三部分是充电站：需要配备双向充电电缆以及开关。

关联产业的拉动效应——制氢行业展望

可再生能源发展有望推动就地消纳模式，并带动其他产业发展。可再生能源就地消纳对发电企业、电网到用电终端都有好处。对发电企业来说，随着发电机服务时间延长，发电项目的投资回报率将逐渐增加。对电网来说，电力传输距离更短，功耗更低；减少直接并入全国电网的可再生能源电力能提升电网稳定性。对于用电终端来说，能以更低的价格购电，节省电费支出。

此外，可再生能源还可以助推氢能行业和工业园区的发展。氢能行业可以用低成本的电力生产绿色氢能源。

与传统燃料相比，氢气具有清洁、灵活性高和高效的特点。自2012年以来，氢能逐渐受到重视，中央和地方政府在补贴政策、行业标准和公共领域示范方面大力推动氢能的发展。

2019年氢气作为能源的比例约为3%，氢气行业的总市场价值约3,000亿元，未来氢气行业将呈现显著增长，预计到2025年和2050年，比例将分别达到4%和10%，市场价值将分别达到10,000亿元和120,000亿元。

然而，氢气行业尚处于发展初期，在上游生产、中游储运和下游应用环节均面临着挑战。同时，在氢能的工业应用方面，可以看到技术的成熟度相对较高，但成本效益是主要障碍，同样存在挑战和机会。

挑战

■ 制氢成本高昂：钢铁、氨、甲醇等初级产品属于利润率低、成本竞争激烈的商品，因此对成本上升极为敏感。

■ 工艺流程变更需要大量投资：重工业往往采取规模化经营，技术流程深度融合，因此更换现有生产流程需要大量资金投入。

机会

■ 寻求低价电力或低价绿氢：可以选择可再生能源发电企业合作，比如光伏龙头企业（如阳光能源、隆基）正在拓展制氢业务。

■ 氢气业务可带来额外收入来源：工厂额外产生的氢气可以出售给其他市场（如交通运输）增收。

■ 紧凑型工业生产：与依赖化石燃料的流程（如生产灰氢）相比，用电生产绿氢所需空间更小；有望发展分布式工业生产，如在农场直接用太阳能生产绿氢，再利用氢气制造肥料。

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随着可再生能源就近消纳，绿氢有望脱颖而出，更具成本竞争力，大规模制氢也将成为可能（参阅图1）。可再生能源就地消纳解决绿氢生产成本高的挑战：绿氢产生成本70%是电力成本，利用富余可再生能源，通过电制氢技术将电力系统中过剩的电能转化为氢能。这种方式还可以显著降低电力成本，通过直接购电的模式，电价可以比当前工商业电价降低60%以上；同时减少电网传输相关费用，因为与电相比，氢能更容易大规模长期储存。通过可再生能源就地消纳的方式，使得绿氢和灰/蓝氢制造成本相当。预计随着绿氢成本降低，绿氢在氢气中的占比也会逐步提升。

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关于作者

周涵博士是波士顿咨询公司（BCG）董事总经理，全球合伙人，BCG能源专项中国区联席负责人，BCG化工业务领域中国区负责人。

Thomas Palme是波士顿咨询公司（BCG）董事总经理、全球合伙人，BCG气候与绿色转型业务领域中国区负责人。

苏日娜是波士顿咨询公司（BCG）董事总经理，全球合伙人，BCG能源专项中国区联席负责人。

陈白平是波士顿咨询公司（BCG）董事总经理、全球合伙人，BCG社会影响力专项中国区负责人。

范乐思（Lars Fæste）是波士顿咨询公司（BCG）董事总经理、全球资深合伙人，BCG中国区执行合伙人，BCG TURN兼转型专项亚太区负责人。

如需联络，请致信[e-mail]。

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