(报告出品方:华泰证券)
能源转型催化科技产业趋势变革碳中和是新一轮产业变革主题,科技行业将引领绿色低碳浪潮。气候危机仍然是国际社会 关注的焦点问题,1.5℃的控温目标达成亟需更大力度的减排行动,否则人类将面临气候引 发的一连串黑天鹅事件;同时,在全球化面临十字路口的当下,推动气候问题解决也成为 了当今局势中为数不多的合作力量。我们认为,碳中和的根本变革为:高环境代价的低质 量发展模式向低环境影响的可持续发展模式转变。在这种转变当中,随着数字经济加速渗 透,科技行业自身能耗问题引人注目,在价值链控排上需要起到排头兵作用;与此同时, 科技行业无疑需要深度参与,以高端技术驱动助力社会低碳转型。
迫在眉睫的科技行业碳中和
科技行业应当成为碳中和先行者,充分释放减排潜力
随着数字经济快速渗透,科技行业碳排放压力加剧。据 BCG 统计,ICT 行业碳排放约占全 球碳排放总量的 3~4%,若不采取减排措施,到 2040 年 ICT 行业碳排占比将达 14%。根据 温室气体核算体系,企业排放包括自身排放(范围 1&范围 2)以及供应链排放(范围 3)。对于科技行业,自身减排着力解决数据中心和场所用电能耗加剧问题,更重要的挑战来自 所售卖产品和设备相关的价值链排放。据 BCG《中国碳中和指引》(2021 年 9 月)测算, 美国上市企业中科技行业价值链排放为自身运营排放的 2.64 倍,高于消费、金融等行业, 因此科技行业去碳化有价值链放大效益。电信基站、数据中心、电子设备制造等科技领域或将成为未来能耗增长主要来源。据 Wind 数据,分板块来看,在科技相关领域中,电信基站/数据中心/计算机、通信及其他电子设备 制造业/信息服务业/科学研究与技术服务业在 2020 年用电量分别占我国全社会总用电量的 1.2%/2.7%/2.4%/0.3%/0.3%。随着数字经济的到来,数据中心、电信基站等科技领域或将 成为未来的主要耗能来源,据 BCG《中国碳中和指引》(2021 年 9 月)测算,到 2030 年, 科技行业能耗占比将占全球用电能耗的 20%。
ICT 及消费电子耗能占比有望下降,但数据流量快速增长背景下,数据中心及网络耗能问 题亟待解决。当前科技行业用电能耗中,ICT 及消费电子生产在科技行业中能耗占比较高, 但苹果、华为等头部科技企业节能降碳成果显著,我们观察到近三年推出的 iPhone11~13 同类机型碳足迹有明显下降,iPhone 13 相比 iPhone6 碳足迹下降 33%,这得益于可再生 材料的使用、严格的供应商准入及生产过程控制,我们认为在此趋势下,ICT/消费电子制造 环节耗能占比有望下降。然而,在数据流量高速增长的背景下,未来数据中心规模及网络 负载将会逐步提升,成为我国用电量主要增长极之一,数据中心及网络向绿色化、低碳化 转型迫在眉睫。
海外科技巨头净零目标超前,拥有系统化减排举措
海外科技厂商短中期实现 100%可再生电力,长期推动供应链减排。我们看到海外科技厂商 净零目标集中在 2030 年至 2040 年,较国际普遍目标 2050 年显著提前,减排举措集中于 低碳产品、能效提升和推进可再生电力使用,微软率先实施内部碳定价。自 2011 年开始, Meta、苹果、谷歌、微软、亚马逊等众多科技品牌厂先后公开承诺 100%使用可再生能源, 并披露清洁电力项目利用计划和实施情况。近年来,科技企业在清洁电力和绿色能源的采 购与投资上加大了步伐和力度。根据 RE100 2021 年度报告,已有超 30%的科技企业已经 达成了 100%的可再生能源目标。国内科技厂商近年主动加速碳中和进程,阿里巴巴、腾讯 先后发布行动框架,但在减排举措落实上,国内的科技厂商的实际进展有限,仍需更多投 入。
能源转型产业链相关公司梳理
我们从能源供给及需求两个方面出发,对科技产业链中或将受到能源转型影响的主要公司 进行了梳理。在能源供给侧,功率半导体及被动元器件是新能源发电系统的关键器件,电 网数字化离不开各类通信及物联网技术的支持,热管理系统更是保障储能安全性的基础;在能源需求侧,以华为为代表的 ICT 企业凭借在数字技术和电力电子技术领域的优势在数 字能源领域展开布局,数据中心及消费电子制造产业随着能源转型的推进或将迎来行业格 局重塑。
ICT:以华为为例,探讨科技行业如何参与能源数字化进程
数字化为能源转型注入新动能,华为领先布局能源数字化业务。在能源转型进程中,包括 人工智能、大数据分析、云计算、物联网在内的数字技术得到广泛应用,发挥着效率和成 本的双重优势。举例来说,通过能源基础设施数字化升级,企业能够实现对设备能耗实时 监控管理;数字孪生技术在新能源系统中的应用,能够精准预测可再生能源出力及供电负 荷,从而实现分布式能源供需就地平衡。华为作为 ICT 龙头企业,凭借在数字技术和电力 电子技术领域的优势,发力包括智能光伏、站点能源、数据中心能源、能源管理云等在内 的数字能源业务,推动瓦特技术、热技术、储能技术、云与 AI 技术的创新融合。基于华为布局,我们看到科技行业在智能光储、ICT 能源基础设施建设、能源管理监控等 领域将大有可为。1)在光伏储能赛道,华为主要供应逆变器、控制器、储能电池系统等, 我们认为产业链上游的材料(GaN/SiC)、器件(IGBT)、电池封装及管理等值得关注;2) 在 ICT 能源基础设施领域,华为布局高能效、智能化的基站和数据中心建设,我们看到产 业链中低功耗天线、模块化数据中心、模块化 UPS 电源、温控系统等产品需求高景气;3) 在能源管理监控系统方面,华为正在建设开放的能源管理云平台,未来能源 IoT 传感器、 SaaS 软件在能源数字化中发挥关键作用。
清洁发电:储能+光伏大机遇,华为智能光储解决方案推动五大场景光伏应用
储能+光伏的大型部署需求下,华为将数字技术与光伏、储能、云与 AI 技术融合,推出针 对五大场景的智能光储解决方案。华为的智能光储系统应用于大型地面电站、大型储能电 站、园区工商业屋顶、户用屋顶、智能微网五大市场,核心产品包括光伏控制器、组串式 储能、储能控制器、箱变以及光伏管理系统等。具体来看:1)针对大型地面电站,华为打造智能光储发电机,提升发电系统在弱电网环境 下的表现,加速光伏成为优质电和主力电;2)针对大型储能电站,华为提供智能储能解决 方案,通过“一包一优化、一簇一管理”解决电芯的不一致性带来的容量低、寿命短、运 维难、风险高等痛点,实现更高放电、更优投资、极简运维、安全可靠;3)针对家庭场景, 华为提供“能源控制器”+“组件、组串式储能、绿电云”方案,解决屋顶复杂性与安全性 难点,提高发电效率和用电体验,并降低用电成本;4)针对工商业场景,华为推出行业绿 电解决方案,解决该场景发电量低、安全性堪忧、运维难等痛点,帮助客户实现更高收益、 主动安全和智能运维;5)针对微网场景,华为布设光伏板和储能实现可靠安全供电。
绿色 ICT 能源基础设施:实现站点和数据中心高效智能化
在站点领域,华为推动基站全生命周期低碳降耗。1)在基站建设环节,华为围绕电源、温 控、储能等设备推进站点形态极简化,包括在站点侧推动“以柜替房、以杆替柜”成为运 营商主流建站模式,在机房侧通过“以柜替房”实现新建免机房,采用升压供电、精确制 冷等方式实现扩容免改造。2)在运行环节,华为部署 isolar 叠光发电、高效能转电、多制 式电源系统、智能锂电储能、智能用电管理系统,大幅降低站点能耗。3)在运维环节,华 为通过站点数字化和运维智能化,实现站点能源的自动驾驶和低碳化看板,降低站点运维 成本,并提升运营效率。
在数据中心领域,华为供应模块化+智能化产品,解决能效、建设周期、运维、安全问题。华为数据中心能源解决方案基于数字化、网络化、智能化技术,提供电力模块、锂电池、 UPS 模块、精密空调、室内模块化和室外集装箱数据中心解决方案、数据中心管理系统等, 让数据中心基础设施简单、高效、可靠。例如,针对大型数据中心场景,华为通过供电、 温控、管理、架构四大重构,在提升供电效率、节省占地面积的同时,PUE 从 1.4 降到 1.2、 运维效率提升 35%、建设周期从 18 个月缩短到 6-9 个月。据赛迪顾问、ICT research,2021 年华为 UPS 产品、数据中心锂电、间接蒸发冷却、行级温控、智能微模块产品市场份额位 居中国市场第一。
综合智慧能源:与合作方共建绿色建筑、园区和城市
华为综合智慧能源方案涵盖双碳咨询服务、“源、网、荷、储”一体化应用和双碳云脑平台。华为综合智慧能源方案通过协同智能光储、充电网络、智慧照明、智能温控等能源基础设 施,使系统性能达到最优,根据华为能源官网,可提升能源效率约 20%,降低用能成本约 10%,缩短投资回报周期约 25%,已打造的案例包括华为安托山基地“光储直柔”近零碳 园区、深圳国际低碳城近零能耗场馆。同时,华为积极参与超低能耗建筑标准和相关政策 制定,推广建设深圳市福田区近零碳排放区试点项目。
能源管理云:构建开放平台和生态,推动能源数字化转型
针对家庭、园区、ICT、县域和城市能源管理,华为打造开放的能源管理云平台。能源管理 云平台基于能源 SaaS、aPaaS、IoT 生态,通过大数据精准调控和 AI 优化,提升运维效率, 并降低用能成本。深圳国际低碳城是首个应用能源管理云的案例:1)在优化运营方面,基 于 AI、大数据、物联网等技术,能源管理云能够实现空调、照明、充电桩、电动窗等能耗 设备精细化管理,并实现水、电、气能耗参数可视化,辅以大屏数据动态刷新、历史数据 查询等服务;2)在降低用能成本方面,能源管理云实现园区能源设备统一接入、统一管理、 统一运营,通过发储用智能协同和一体化调度,打通能源设备管理孤岛,根据华为能源官 网,综合节能率最高可达 15%。
数据中心:绿色化能力成为行业长期胜负手
我们认为能源转型将从中长期维度影响 IDC 行业竞争格局,绿色化能力将成为未来行业的 核心竞争要素之一。主因:1)行业准入规则层面,2021 年来北上深等一线城市能耗指标 明显收紧,新建 IDC 规定 PUE 准入水平为 1.15-1.3,低于 2021 年行业平均 PUE 水平 1.5, 在此规则下,未来绿色化能力较差的项目将逐步从行业中出清。2)运营成本层面,经我们 测算,峰谷差价拉大、尖峰电价、惩罚性电价等措施的出台使得核心城市 IDC 电费成本平 均上涨 8.8%,长期而言,绿色化能力突出的 IDC 企业将拥有更高的利润率,或更具竞争力 的价格水平,有望在行业竞争中胜出。
IDC 企业的绿色化破局之路在于从能源供、需两个维度加大技术升级迭代投入。我们认为, IDC 企业可从能源供给、能源需求两个维度入手,通过技术升级迭代提升绿色化能力。1) 在能源供给端,投资建设分布式/集中式光伏项目并配合储能技术能够有效提升可再生能源 利用率,并通过平抑峰谷电价的方式实现电费成本的降低,当前光伏建设项目的投资回报 率在 9%-12%之间,储能配套项目的投资回收期约为 3-4 年,未来随着光储项目的规模化 应用与技术迭代,其经济效益还有望进一步提升。2)在能源需求端,降低 PUE 是数据中 心行业监管政策的明确要求,使用间接蒸发冷却、液冷等新型制冷技术是较为经济有效的 降低能耗方式。
政策导向:核心城市能耗指标收紧,绿色化限制行业供给
一线城市能耗指标收紧、政策审批趋严,新增供给有限。2021 年以来,我们观察到北上深 等一线城市能效指标要求提高,能耗指标明显收紧。其中,(1)北京明确要求到 2030 年 IDC 可再生能源利用比例达到 100%,并实施差别电价政策推动能源升级提速。新建 IDC 的 PUE 要求收紧,2021 年规定 PUE 准入水平为 1.15-1.3(依据规模有所不同),而 2018 年标准 为 1.4。(2)上海规定新建/改造数据中心 PUE 控制在 1.3 以下,机架规模不低于 3000 架, 鼓励集约化建设。(3)深圳则对高能耗企业展开在线监测,并实施奖励政策,未办理节能 审查的违规数据中心均需依法依规停止使用或建设。
具体而言,我们观察到各省市政策主要从可再生能源利用、能源利用效率及上架率三个维 度对数据中心绿色化提出了指引和要求细则。可再生能源利用方面,北京市鼓励 2021 年及 以后建成的项目,按照每年 10%逐年提高可再生能源利用比例,到 2030 年实现 100%(不 含电网既有可再生能源占比)。能源利用效率方面,各省市对数据中心提出了 PUE 不高于 1.3-1.4 的要求。上架率方面,北京/广东指出,两年内数据中心上架率应达到 80%/75%以 上;上海则对数据中心建设规模提出明确要求。
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