文/新浪财经意见领袖专栏作家 东亚前海证券郑嘉伟
核心观点
本文通过对CO2 排放量进行因子分解，将 CO2排放量分为能源结构系数、能源效率（单位GDP能耗）、人均GDP以及人口数量的乘积。日本以及欧洲碳达峰主要依赖清洁能源核能实现能源结构优化，辅之以产业升级以及产业转移从而实现其单位GDP能耗的下降；美国碳达峰主要依赖清洁能源天然气实现其能源结构优化，加之国家层面出台能源改革政策以实现其单位GDP能耗下降。人均GDP与人口数量对于碳排放的影响较为复杂，在考虑其量的同时还应该考虑到其结构的影响，我们认为人均GDP与碳排放存在倒U型影响路径，而人口数量对于碳排放影响需要考虑城镇化进程。
国内能源结构系数整体处于下降趋势，但相对发达国家仍然偏高。中国能源结构系数整体处于下降状态，在1986年以前国内能源结构系数基本保持在0.3左右震荡，之后开始出现下行。尽管国内能源结构系数在下行，但是相较于发达国家来说国内的能源结构系数还是偏高，日本能源结构系数保持在0.21附近，美国能源结构系数也在2019年下降到0.2，而国内2019年能源结构系数仍然为2.6，与发达国家之间仍然存在差距，表明我国能源结构方面仍有较大优化空间。
国内单位经济增长对于资源依赖逐年减少。国内能源效率系数分为两个阶段，第一阶段是20世纪90年代初以前阶段，此阶段能源效率系数基本保持在1.5-2之间；第二阶段是20世纪90年代初以后阶段，此阶段的能源利用系数不断下降，表示国内单位经济增长对于资源消耗越来越少。2019年中国能源效率系数为0.27（TWh/亿美元），仍然显著高于美国同期数据0.12以及美国实现碳达峰时数据0.15。
当经济发展到一定程度，产业结构不断优化，能源密集型重工业比例正在减少，技术密集型产业和服务业所占比例增加，环境污染以及碳排放会开始减少。目前中国人口老龄化成为人口结构变化最主要特征，“人口红利”正逐渐减少。但是由于老年人口碳排放相对较少，中国人口年龄结构变化会降低或减缓碳排放加速可能，并在一定程度上会改善当前我国碳排放量大状态，助力国内完成2030年前达到碳达峰目标。
投资建议
未来国内风能将会相当于日本和美国天然气能源在其国内地位，相比2018年，国内在2030年前光伏新增装机量仍有超过7倍空间，建议关注受益于风机大功率趋势的板块和海上风电具有领先技术以及较低成本的龙头企业；国内在设计领域、晶圆代工领域以及封测领域全球市场份额分别排名第三、第二以及第二，芯片半导体产业将会迎来更大发展前景。国内动力电池的需求将在2025年达到385GWh，相较于2020年增长5.1倍，新能源汽车高景气下，动力电池明显受益。国内芯片产业以及新能源汽车产业链将会迎来投资机会。
风险提示
国内相关产业发展不及预期；政策落实不及预期。
报告正文
01 碳中和成为世界主流国家共识
1.1．抵御全球变暖，减少碳排放成为全球共识
当前全球温度上升，碳排放成为罪魁祸首。相对于1961-1990年的平均温度，2019年全球温度异常变化中位数为0.74℃，且这一异常变化呈上升趋势。当前气候变化主要原因是由于“温室效应”引起，而引发“温室效应”主要原因是当前人类排放了太多温室气体，大气层中温室气体浓度不断增加而形成了一个笼罩地球的“温室”。根据京都议定书，当前公认的温室气体主要有二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。二氧化碳在整个温室效应中作用可占一半，其余为其他各种微量气体共同作用结果。
CO2排放量与全球温度变化存在显著正相关。全球CO2排放量在1951年进入加速期，随之在1976年全球温度上升也进入加速期，考虑到CO2从排放到引起气候变化需要时间，将1935年后全球CO2排放量与对应时间15年后的世界温度相对于1961-1990平均水平异常变化的中值做回归，回归后R2为0.83，且P值显著小于0.01，表明CO2排放量与全球温度变化存在显著正相关关系。
积极应对气候变化，减少碳排放成为全球共识。根据世界气象组织发布的“2020年全球气候状况”临时报告，2020年前10个月全球平均气温高于工业化前（1850至1900年）1.2摄氏度，是有记录以来的3个最暖年份之一。减少碳排放已经成为全球迫在眉睫重要事件。国际社会一直在为实现碳排放做努力，并达成了一系列共识，形成了《联合国气候变化框架公约》（1992年签署，1994年生效）、《京都议定书》（1997年达成，2005年生效）和《巴黎协定》（2015年达成，2016年生效）等文件。
国际目标的完成需要在2050年实现全球“碳零净排放”。2009年的哥本哈根世界气候大会上提出，与1750年工业化之前的水平相比，全球气温继续升高2℃是人类社会可以承受的最高限度。2015年12月达成的《巴黎协定》提出，要把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃内而努力。而根据联合国秘书长古特雷斯，全球需要在2020至2030年间每年减少7.6%的碳排放量才能实现《巴黎协定》目标，否则本世纪的平均气温将上升3.2摄氏度。根据2018年10月8日联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第48次全体会议举行新闻发布会，要实现全球气温升高1.5摄氏度以内这一目标，全球各国土地、能源、工业、建筑、运输和城市建设等各个层面都应“迅速而广泛”地改变，以使人为CO2净排放量至2030年要比2010年水平减少45%，2050年实现“零净排放”，即二氧化碳的排放量与消除量对等。
目前全球多个国际已积极提出实现碳中和计划，多数国家计划2050年实现碳中和。截至2021年5月，全球已经有超过130个国家提出碳中和目标，其中大部分计划在2050年实现碳中和，比如英国、法国、丹麦、加拿大、日本等国家；一些国家计划更早实现，比如乌拉圭提出2030年实现碳中和、芬兰目标为2035年、冰岛和奥地利目标为2040年，瑞典目标为2045年；且目前苏里南和不丹已经实现碳中和目标，进入了负排放时代。
1.2．展现大国担当，中国积极推进碳达峰、碳中和政策
由于经济结构中制造业占比较大，中国目前是全球最大二氧化碳排放国。根据统计，当前全球CO2人为排放量中占比最大的为电力以及产热部门，其次为交通运输、建筑、制造业及建筑业等部门。排放量较多的部门多与工业相关度较高，而中国作为“世界工厂”，制造业较为发达，能耗占比较高，因此碳排放量在全球位居第一，这也导致未来中国碳减排之路挑战重重。
相较于发达国家，中国实现碳中和难度更大。大多数发达国家由于处于后工业化时代，在发展过程中产生大量碳阶段已经度过，其碳排放量往往已经处于下降阶段，目前很多发达国家已经实现碳达峰，而中国由于改革开放以来工业发展时间较短，且正处于碳排放上升阶段，因此要实现碳达峰、碳中和所面临挑战相对而言要大于其他发达国家。
中国积极推进2030年碳达峰、2060年碳中和落地。2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出中国碳达峰、碳中和时间表，即二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。且《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（简称《纲要》）中再次强调“积极应对气候变化”，要求“落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标，制定2030年前碳排放达峰行动方案”。2021年两会期间《政府工作报告》也指出，要制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构，推动煤炭清洁高效利用，大力发展新能源，在确保安全前提下积极有序发展核电。扩大环境保护、节能节水等企业所得税优惠目录范围，促进新型节能环保技术、装备和产品研发应用，培育壮大节能环保产业，并且要实现“十四五期间”单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%。
02 发达国家碳达峰经验与启示：清洁能源与产业转型
2.1．碳排放量与多项因素相关
CO2排放量与能源结构、经济结构、人均GDP以及人口因素相关。通过对CO2排放量进行因子分解，可以将CO2排放量分为能源结构系数、能源效率（单位GDP能耗）、人均GDP以及人口数量的乘积。每一项系数越小，代表经济体该项因素导致的碳排放相对越少。
2.2．日本碳达峰复盘：资源贫乏国核能源与产业升级
作为世界GDP第三名国家，日本CO2排放量全球第五。日本于1868年开始了工业化进程，在此之后由于工业化以及人口增长，日本在经济不断发展同时，其碳排放量也在不断增加。截止到2020年，日本已经成为全球第五大CO2排放国，其CO2排放量占全世界3%。2013年日本实现碳达峰，从此碳排放开始下降。
2.2.1．能源结构变化：依赖核能降低能源结构系数
20世纪70年代后期日本能源结构调整，单位能耗碳排放量显著下降。能源结构系数为单位能源消耗所排放CO2量，以此来观测经济体能源结构转变对于CO2排放影响。日本能源结构系数在1974年左右便开始逐步下降，直到2013年左右产生过突然回升，并且在2013年后仍然保持下降趋势，表明日本能源使用结构方面有所改善。
1974年以前以石油作为主要能源，其他能源占比逐渐缩小。作为资源贫乏型国家，日本在探究能源转型方面做了众多努力。1960年后到日本实现碳达峰这一时期，日本能源结构可以根据对于石油依赖分成两个阶段：第一阶段是1974年以前的阶段，该时期日本的主力能源为石油，且其发消耗量占比逐年上升，相对应的是煤炭消耗占比以及水力消耗占比呈现下降趋势。石油危机后日本减少对于石油的依赖，煤炭、天然气、核能消耗占比逐步提升。1973-1974年由于爆发第一次石油危机，日本是OPEC限制出口国之一，其能源使用受到了比较大的影响。石油危机之后，日本对于石油的依赖逐渐减少，并逐步转向了核能与天然气共同取代石油的阶段；从1974年到1987年，此阶段核能消费占比不断提升，其占比由1974年1.35%上升至1987年11.52%，根据中国碳交易网数据，核能全生命周期内度电碳排放为9-70克/千瓦时，相较于煤电（230-800克/千瓦时）以及天然气发电（179-336克/千瓦时）度电碳排放大幅减少，因此此期间能源结构系数不断减小，这也表明日本单位能耗所排放CO2是不断减小的。
1998年后核能消费占比基本保持平稳，能源结构系数进入平台期。1986年由于苏联发生了切尔诺贝利事故，受此影响日本对于核能的态度有所转变，核能发电占比停止上升趋势，甚至有所下降，核能消耗量占比也有所下降，对于核能依赖突然下降也导致了日本能源结构系数出现了突然上升，但此后能源结构系数随着核能消耗占比回升而又出现了下降。此后日本核能消耗比例并未出现之前那样大幅涨势，其比例大致稳定在10%-15%之间，此阶段能源结构系数也并未继续下降，而是震荡稳定在0.21附近。直到2011年发生福岛核电站事故以后，日本核能占比急剧下降，其能源结构系数也急剧上升。核能使用对于日本能源结构系数产生着重大影响，日本核能发电量占比最高达到31%以上。
核能利用有效改善了二氧化碳排放状况，日本能源结构系数变动与核能消耗占比以及核电发电量占比高度相关。把1966年到2013年日本核能消耗占比、核电发电量占比数据和日本能源结构系数做回归分析，得出他们之间具有显著相关性（P值均小于0.001），表明日本能源结构系数降低与其大规模发展核电是显著相关的。
2.2.2．能源效率变化：产业升级带来能源利用效率提升
日本能源利用效率不断提升，90年代后基本保持稳定。日本能源效率系数整体呈下降趋势（代表能源利用效率上升），但下降趋势在1990年左右停止，从此进入了大致稳定阶段。
20世纪60年代至70年代日本依赖重工业并购重组提升能源利用效率。1971年以前日本能源效率系数稳定降低，表明日本能源利用效率有所提高。此阶段日本工业主要以重工业为主，且在政府支持背景下众多重工业集团开始并购重组。根据日本公平交易委员会调查，1961年前后，其所受理合并数大幅增加，1961年-1973年间平均每年增加7%，其中大企业合并同期增加48%，此期间产生了日本新日铁公司、三菱重工业、川崎重工等巨无霸企业。由于大企业存在规模效应，日本大型企业并购重组在一定程度上提高了日本能源利用效率，但是其提升速度相对较慢。
20世纪70年代后日本重点发展高科技产业，经济增长对于能源依赖度大幅减小。在石油危机爆发后，日本经济增速有所下行，同时面临发展中国家竞争，日本开始把发展方向转向汽车、机械、半导体等技术密集型的产业，并将资源消耗较大的钢铁、化工等产业向其他国家进行转移。此后日本国内经济发展对于资源消耗型产业依赖程度大大降低，相对应的是其能源效率系数快速下降，能源利用效率大幅上升。日本能源利用效率在20世纪90年代后期并未出现大的变动，表明其经济增速对于能源依赖程度已经基本稳定。
2.2.3．人均GDP和人口数量：90年代后处于停滞状态
日本人均GDP在1995年冲顶，此后进入平台期。日本人均GDP在战后实现快速发展，日本人均GDP在1983年突破1万美元大关后，此后便快速提升，并在1995年达到4.3万美元。日本人均GDP快速提升，主要是其在科技方面对于领先国家的快速追赶以及日元升值叠加金融泡沫所带来的。之后由于金融泡沫破裂，日本人均GDP进入平台期，此后保持在3.5万美元左右。
日本人口在1990年前后增速明显下滑。日本人口数量在20世纪90年代前基本保持稳定中略有降低增速，但在金融泡沫破裂后，日本人口增速开始下滑，最终在2009年日本人口增速开始由正转负，至此日本人口进入负增长时代。
日本人均GDP和人口数量在90年代后基本没有大变动，这对于其实现CO2排放起到了一定助推作用。但是由于这两项因素政策调节空间较小，且人口数量下降以及人均GDP停滞也给日本社会带来了如老龄化、经济缺乏活力等不利因素，因此寻求碳减排应主要寻求对于能源结构以及能源效率优化上。
日本碳达峰过程使得相关产业明显受益。1974年以后在日本产业升级的大背景下，高科技相关公司股价实现了较好的增长，以索尼为例，索尼2000年的股价相对于1980年提升了近35倍，大幅跑赢日经225指数。
2.3．欧盟碳达峰复盘：清洁能源与产业转移双轮驱动
欧盟工业发展史较长，已于1979年实现碳达峰。欧盟作为现代工业发源地，其工业发展较快，欧盟27国碳排放量先于世界上其他国家开始上升，并且在全球CO2累计排放量中也有较大占比，其最高占比接近35%。欧盟27国CO2排放量于1979年实现碳达峰，此后便开始下降。
2.3.1．能源结构：煤炭使用显著影响能源结构系数
欧盟能源结构系数整体呈下降趋势，能源结构有阶段性调整。欧盟的能源结构系数在1965年之后保持稳定下降，表明其能源结构一直持续优化。但是欧盟能源结构系数下降过程中有两个下降速度减缓期：第一个阶段是1972-1980年代之间，此阶段主要是由于石油危机造成了一系列能源结构调整；第二个阶段是位于碳达峰后2001-2007年之间，此阶段主要是由于对于核能利用出现了下降。
两次石油危机过后，欧盟对于石油依赖迅速减少，天然气补上了能源缺口。在两次石油危机之前，欧盟对于石油依赖程度相当大且一直上升，直到第一次石油危机前，欧盟能源消耗结构中石油占比为53.34%，石油成为欧盟主要能源。两次石油危机之后，欧盟经济与能源出现了巨大危机，期间欧盟经济同比增速出现了短暂大幅下降，1975年欧盟GDP同比增速由3.1%下滑至-0.65%，1981年欧盟的GDP同比增速由1980年2.07%下降至0.5%。在认识到石油对于经济巨大影响以及其不确定之后，欧盟便开始了其减少对于石油依赖程度。欧盟能源消耗中石油占比从1973年达到最高点53.34%，此后便开始了下滑阶段。但是虽然清洁能源在欧盟的能源消耗占比总体呈现上升状态，但是石油消耗减少带来缺口主要是被天然气、煤炭消耗所补上的。由于煤氢碳原子比在0.2-1.0之间，而石油氢碳原子比达1.6-2.0，因此在用煤替代石油能源过程中，往往会伴随着更多碳排放。
欧盟减少核依赖后短暂转向煤炭，碳排放有所提升。21世纪初欧洲对于核能利用有所减少，比如2001年欧洲核大国德国红绿联合政府通过了到2022年左右完全退出核电计划。欧洲对于核能利用在2002年达到顶峰12.27%，随后便开始出现稳中略有下降态势。而天然气、煤炭再次成为了紧急能源，煤炭使用占比在1999年到2013年之间基本没有保持继续下降态势，表明核能利用减少所出现能源缺口又一次被天然气、煤炭所补上，而该时期欧盟能源结构系数下降速度也出现了放缓迹象。
2.3.2．能源效率：产业升级与产业转移下单位GDP能耗有所降低
欧盟碳达峰前单位GDP能耗总体呈减小态势。20世纪70年代以后欧盟能源效率整体处于提升状态，即单位GDP能耗逐渐减少。欧盟整体能源效率系数从1970年2.20下降到了1979年0.70，下降幅度接近70%。欧盟能源效率下降，主要是由于其工业发展比较早，因此其工业在20世纪中期开始产业升级以及向外转移。
制造业外移为欧盟降低了单位GDP能耗。欧盟由于工业化起步较早，且欧盟地区较早开始了工业转移。以英国为例，英国制造业在1970年占GVA（毛附加价值）比例为32%，在1979年其制造业占比已经下滑至26%。虽然在1982-1988年制造业占比下降速度大大减缓，但1988年之后制造业仍然保持了下降趋势。由于制造业创造单位GDP耗能更大，因此随着制造业占比减少，单位GDP能耗也开始减少。制造业转移同时欧盟自身也在进行产业升级，20世纪80年代后，欧洲传统工业大国制造业开始面临新挑战，一方面是亚洲新兴国家低廉的劳动力造成的成本优势；另一方面是以韩国、日本为代表一批新兴工业国家优良工业产品在全球份额越来越大，欧盟以德国为代表的制造业大国在成本和质量都不具优势情况下开始了产业升级。欧盟中主要工业国英国、德国、法国、意大利均在20世纪80年代前后增加了对于制造业投资，其制造业在向外转移同时开始实现自身升级。
1980年欧盟单位GDP能耗有所回升，主要是由于个别欧盟成员国发展工业所致。欧盟能源效率系数在1980年达到低点后有所反弹，从1980年0.61上升至1985年0.88，这次单位GDP能耗上升主要是由希腊、葡萄牙、保加利亚以及塞浦路斯单位GDP能耗上升所致，这四个成员国单位GDP能耗并没有像其他成员国一样出现下降，而是在20世纪80年代出现了上升趋势。这些国家单位GDP上升主要是由于制造业发展所引起，以希腊为例，希腊制造业在GDP中占比在此期间有所回升，从1980年15%上升至1983年19%，制造业回升使得单位GDP能耗有所增加。
2.3.3．人均GDP与人口：二者数量均增加，但人口同比增速放缓
欧盟人均GDP在实现碳达峰前实现了快速增长。欧盟作为世界上最为发达地区之一，其人均GDP自1960年以来实现了快速增长，1960年欧盟人均GDP为890.41美元，1979年其实现碳达峰时人均GDP为7274美元，人均GDP上升使得欧盟整体碳排放有所增加。
欧盟人口不断增加，但增速有所放缓。人均GDP增加同时欧盟总人口也在平稳增加，其总人口从1960年3.57亿人增加到了1979年4.06亿人，但欧盟人口增速出现了一定程度上放缓。其人口数量同比增速从1960年的0.87%下降至1979年0.44%。
欧盟碳达峰之路主要依赖清洁能源增加，辅之以产业升级以及产业转移。在石油危机之前，欧盟虽然在进行产业升级以及产业转移，但是由于人口增加以及人均GDP增加，此阶段碳排放量仍处于上升状态，此阶段成立高科技公司在此后大幅跑赢市场（以英国富时100指数指代）。1980年之后欧盟迅速减少了对于石油依赖转而加大对清洁能源使用，其碳排放量也迅速减少，欧洲能源巨头也在此期间大幅跑赢市场。
2.4．美国碳达峰复盘：能源消耗大国清洁能源发展之路
2007年美国实现碳达峰。1949年，美国能源消耗产生二氧化碳为22.07亿吨，直至1961年13年间，保持在30亿吨以下水平。从1962年后，美国能源消耗二氧化碳排放数量快速增长，1969年突破40亿吨，1988年增长到49.81亿吨，2006年增长到59.14亿吨。2007年，美国能源消耗排放的二氧化碳为60.03亿吨，美国实现碳达峰，此后碳排放开始下降。
2.4.1．能源结构：石油是最大能源来源，非化石能源占比20%
美国国内可再生能源占比较大，能源消费比重依次是石油、天然气、煤炭、核能以及可再生能源。2005-2014年，美国煤炭和石油发电量占比呈下降趋势，天然气发电量占比呈上升趋势，且风力发电量从2008年5万吉瓦时增加至2017年25万吉瓦时，占整个发电量份额从1.5%增加至6.9%；核电目前占美国总发电量20%，成为世界上核电装机容量最多国家；太阳能发电占比也迅速攀升，其中加利福尼亚州实施“百万太阳能屋顶计划”，该州太阳能发电占全国太阳能发电总增长43%。
能源消费结构持续调整是美国二氧化碳排放达峰和下降重要原因。1949年，煤炭是第一大能源消费来源，占美国一次能源消费总量的37.48%。然而从1950年开始，石油就成为美国第一大能源消费来源并一直保持到今，当年美国石油消费量为13.30千万亿英热单位，超过煤炭12.35千万亿英热单位，煤炭沦为第二大能源消费来源，美国由此进入了石油时代，比1965年全世界迈入石油时代早了整整15年。1958年，美国天然气消费量为10.66千万亿英热单位，超过煤炭，成为美国第二大能源消费来源，并一直保持至今。
美国能源消费结构最有标志性变化为非化石能源已占美国一次能源消费总量20%。2019年，由水力发电、风能、太阳能、地热能等构成的可再生能源消费总量为11.46千万亿英热单位，130多年来首次超过煤炭的11.32千万亿英热单位，成为第三大能源消费来源，煤炭下降到第四位，加上核能，非化石能源已占美国一次能源消费总量的20%。对以天然气为代表的清洁能源依赖增加，使得美国的能源结构系数在2005年后开始下降。
2.4.2．能源效率：页岩油革命和产业升级下实现效率提升
美国单位GDP所需能源消耗不断下降，70年来下降近65%。美国能源消费下降同时经济能保持稳定增长，源自能源效率持续提升及单位能耗不断降低。能源效率（单位GDP所需能源消耗），反映的是一个国家为生产一个单位GDP所消耗能源，是衡量国家经济竞争能力重要指标。按2012年美元计算，1949年美国每美元实际GDP能源消耗为15180英热单位；20世纪50年代至70年代中期，美国单位GDP能耗徘徊在14000至13000英热单位之间；1985年，下降至9600英热单位，此后下降速度加快；2019年，美国单位GDP能耗仅为5250英热单位，仅为1949年的34.58%。
针对能源效率政策使得页岩革命成为现实，美国持续调整并提高了能源利用效率。由于上世纪70年代石油危机严重冲击了美国，促使时任总统尼克松提出能源独立计划，此后历届美国政府均将实现能源独立作为能源政策核心内容。从20世纪80年代初里根政府开始，联邦政府大力推行能源市场自由化政策，解除对天然气价格管制，努力营造充分竞争、鼓励私人投资和技术进步政策环境。美国在实现能源独立的同时，持续调整能源结构并提高了能源利用效率。预计未来30年美国页岩气产量将保持稳步增长，将从2018年22.05万亿立英尺增长至2050年42.62万亿立方英尺。
美国产业结构不断优化升级，第三产业部门占比快速提升。同第一产业和第二产业形成鲜明对比是美国第三产业，总量和GDP占比均呈显著上升趋势。从二战后至今，美国第三产业由不到1500亿美元增加到10万多亿美元，增长约70倍。第三产业占GDP比重由不到60%上升到80%左右。美国对于衰退产业调整政策以技术促进和劳动调整为主，对于新兴产业政策重心更多在促进高技术研发。即使对“再工业化”制造业复兴也是以大力发展高附加值制造产业，辅之以资金补贴、优惠信贷和减免税收、支持和鼓励风险企业建立等鼓励和促进措施，改造和提高劳动密集型和资本密集型产业技术水平进而影响传统产业生产要素构成，形成新产业部门。
2.4.3．人均GDP：经济平稳增长下能源密集型产业转移至海外
1949年至2020年72年间，除少数年份外，美国名义国内生产总值一直稳定地增长。1949年，美国国内生产总值为2725亿美元，人均1826.4美元。1969年，美国国内生产总值迈过1万亿美元，为10176亿美元。2000年，美国国内生产总值迈过10万亿美元，为102523亿美元；2018年迈过20万亿美元，为206119亿美元。2019年，是美国历史上名义国内生产总值最高的年份，为214332亿美元，人均6.53万美元，分别是1949年的78.65倍和35.75倍。
2.4.4．人口数量：总量不断增加，但高城市化助力减少碳排放
美国人口总数在近一百年内持续增长，总人口数已超过3亿人。作为移民国家，美国总人口数一直保持着良好增势。其人口已经从1929年1.2亿上升至2020年3.3亿，人口平稳增长在为其带来劳动力同时也为其增加了环境负担。人口规模与碳排放正向线性相关，根据计量模型估计的系数，人口总量每增长1%会引起碳排放增加2.473%，人口因素对美国二氧化碳排放量增长贡献超过了62%，且随着美国社会发展和生活质量不断改善，人均能源消费水平持续攀升，人均二氧化碳排放量也逐年递增。人口数量增长以及人均能源消费水平攀升增加了美国碳排放水平。
高城镇化率在一定程度上抵消了美国人口增长带来碳排放负担。这是由于城市化初期会增加二氧化碳排放，而持续城市化则会因规模效应和技术进步最终减少碳排放总量。美国2020年城镇化率已经达到82.7%，较高城镇化率也在一定程度上减少了美国由于人口增加带来碳排放负担。美国实现碳达峰主要依靠其对于清洁能源使用增加，其对能源市场政策改革也帮助其实现了单位GDP能耗的降低。
03 中国趋势向好，清洁能源与产业升级大势所趋
中国的碳排放量在全球处于第一位，在全球碳排放量的占比接近30%。由于国内工业化开始时间较晚，目前国内碳排放量还处于上升状态，且在中国加入世界贸易组织之后国内CO2排放量更是迎来加速阶段。对于国内CO2排放量分析，同样可以将CO2排放量分为能源结构系数、能源效率（单位GDP能耗）、人均GDP以及人口数量的乘积，每一项系数越小，代表该项导致碳排放相对越少。
3.1．能源结构：整体有所优化，加大清洁能源比例
国内能源结构系数整体处于下降趋势，但相对发达国家仍然偏高。中国能源结构系数整体处于下降状态，在1986年以前国内能源结构系数基本保持在0.3左右震荡，之后开始出现下行。尽管国内能源结构系数在下行，但是相较于发达国家来说，国内能源结构系数还是偏高，日本能源结构系数保持在0.21附近，美国能源结构系数也在2019年下降到0.2，而国内2019年能源结构系数仍然为2.6，与发达国家之间仍然存在差距。
1995年以前中国能源消耗以煤为主，之后逐渐减少对煤依赖。1995年以前国内能源结构系数大致在0.31左右震荡，此阶段中国能源消耗以煤炭为主，且在1977年之后其消耗比例基本保持稳定。在1995年后，煤炭消耗量占比逐步减小，与之对应是对天然气与水能等清洁能源依赖加重，此阶段能源结构系数也逐步降低。
与发达国家相比国内对于煤炭依赖过大，且清洁能源占比较低。日本在其发展过程中，通过依赖核能、天然气方式实现了对于石油、煤等高污染能源替代；美国通过增加对天然气、太阳能、风能等能源使用实现对石油、煤油等传统能源依赖。目前虽然中国国内清洁能源使用比重在逐步加大，但是其所占比重远远小于发达国家。日本碳达峰时石油与煤炭消耗占比总和为71.15%（该时期由于福岛核电站事故，日本暂时减小了对于核能的依赖），煤炭消耗量占比为25.07%；美国碳达峰时石油与煤炭消耗量占比总和为63.99%，煤炭单独消耗量占比为23.51%；而2019年中国石油与煤炭消耗量占比总和为77.33%，且中国对于煤炭能源过于依赖，煤炭消耗量单独占比为57.04%，远高于其他经济体。根据发达国家经验，未来国内将降低对煤炭资源依赖，清洁能源所占比重将会快速提升。
3.2．能源效率：单位GDP能耗减少，产业转型进行中
国内单位经济增长对于资源依赖逐年减少。以能源效率系数（单位GDP能耗）来指代国内经济增长对于资源依赖，该系数越小代表国内经济增长对于资源消耗依赖越小，即单位经济增长所排放CO2越少。国内能源效率系数分为两个阶段：第一阶段是20世纪90年代初以前，此阶段能源效率系数基本保持在1.5-2之间；第二阶段是20世纪90年代初以后，此阶段能源利用系数不断下降，表示国内单位经济增长对于资源消耗越来越少。2019年中国能源效率系数为0.27（TWh/亿美元），仍然显著高于美国同期数据0.12以及美国实现碳达峰时数据0.15。
资源型产业占比下降导致单位GDP能耗不断减少。改革开放后到20世纪90年代初之前国内制造业粗放式发展，导致经济增长对于资源依赖较多。改革开放之后，被长期压抑社会需求得到了释放，需求推动了生产领域快速发展，这一时期发展是以工业为主，该时期第二产业同比增速大于第一产业以及第三产业同比增速。随后第二产业同比增速不断减小，最终在1997年被第三产业同比增速反超，随后两者同比增速基本保持一致。第二产业同比增速下降表明其在整个经济体GDP中占比有所下降，经济中对资源型产业依赖相对减轻，加上此后技术改进，单位GDP能耗不断减少。
第三产业比重不断提升，但与发达国家相比占比仍然较低。自从20世纪90年代之后，国内第三产业对于GDP支撑作用就在逐步变大，在2021年3月，国内第三产业对GDP贡献率达到了50.9%，第三产业比重增加也使得国内经济发展对于资源需求降低，但是目前第三产业占比相较于发达国家（美国75%、日本68%）来说仍然偏低。
国内已经开始进行产业升级，先进制造业增速较快。根据发达国家经验，在碳达峰过程中能耗较高以及劳动密集型产业会逐步被淘汰或者被转移至其他地区，而附加值较高、环境更为友好产业将会被留存下来。目前国内这一进程已经开始进行，以仪器仪表制造业、电子信息制造业为代表先进产业工业增加值同比增速快于以煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业为代表传统产业工业增加值同比增速。未来这一趋势将会继续，相关重点产业也会受益。
3.3．人均GDP：趋势不断提升，不同地区间差异较大
中国人均GDP在加入WTO后开始快速增长。在加入世贸组织之前，中国人均GDP只有8717元人民币，在加入世贸组织后，中国人均GDP在20年间增长到70581元人民币，突破人均GDP一万美金重要关口。
国内不同地区碳达峰压力有所差距。从分区域情况来看，重庆、河北、河南、江西、广西、福建、广东这些省份多数工业发达，严重依赖于碳能源相关产业，导致云南、安徽、山西、四川等省份环境污染破坏严重，辽宁、黑龙江、山东、新疆、江苏、湖北、湖南、陕西、青海、宁夏这些省份随着当地人均GDP提高，导致人们对消费增长以及对能源消耗增加，使得人均碳排放量提高。
3.4．人口数量：总体处于增长阶段，老龄化现象严重
中国人口众多，总量增长将引起碳排放量增长。根据CO2因子分解分析，经济体人口数量越多，最终CO2排放量也会越多。中国人口处于不断上升阶段，中国人口数量从1960年6.6亿上升至2021年14.1亿人，人口总量增长也会引起碳排放量增长，但是目前国内人口增速在2025年高峰之后逐年下滑。
目前中国已迈入中度老龄化国家，人口老龄化成为人口结构变化最主要特征，“人口红利”正逐渐减少并最终消失。但是中国人口年龄结构变化会存在降低或减缓碳排放加速可能，并在一定程度上会改善当前我国碳排放量大状态，助力国内完成2030年前达到碳达峰目标。
04 投资建议
4.1．清洁能源是碳达峰必经之路，着重关注风电与光伏
清洁能源消耗占比将会逐步提升。在实现碳达峰乃至碳中和道路上，根据发达国家的经验，清洁能源消耗占比将会逐步提升，相关产业将会受益于碳达峰以及碳中和的推进。
风电未来将成为最主要非化石能源品种，比重将提升至31%。国家电网国网能源研究院《中国能源电力发展展望》指出，非化石能源占比将在2040年左右超过50%，风能、太阳能发展快速，在2030年以后成为主要非化石能源品种，2050年占一次能源需求总量比重分别为26%和17%，2060年进一步提升至31%和21%。未来国内风能将会相当于日本和美国天然气能源在其国内地位。
陆上风电方面，机组大容量化为最新趋势。2021 年开始，陆上风电项目补贴全面取消，开启平价上网时代，各大风电提供商具较强动力降低发电成本。近年来，陆上风电机组大型化、大容量化趋势明显，风能利用效率进一步提高。建议关注受益于风机大功率趋势的板块。
海上风电成为新方向，政策推动下确定性较强。海上风电是风电一种，且由于其具有资源丰富、不消耗土地等众多优点，成为了众多国家发展新能源重点方向。据全球风能理事会（GWEC）数据显示，2020年全球海上风电累计装机容量超3500万千瓦，其中英国占最大份额29%，中国通过近年来快速发展已达到世界第二，占比28.12%，且目前国内对于海上风电的支持力度逐渐加大。根据《风能北京宣言》倡议，“十四五”年均新增风电装机5000万千瓦以上，风电行业增长确定性较强。
海上风电成本处于下降通道中，将为风电领域新发展方向。相比陆上风电，目前海上风电机组设备成本和运营维护成本仍处于较高水平，随着近年来投资、运维成本不断下降，根据水电水利规划设计总院预测，2025年海上风电也有望实现平价，建议关注海上风电具有领先技术以及较低成本的龙头企业。
2050年全球能源部门碳零净排放目标下，国内光伏新增装机量存在巨大空间。太阳能光伏产业是另一前景广阔清洁能源产业，由于其具有安装灵活特点，从2004年开始，接入电网光伏发电量以年均60%速度增长，到2020年，总发电容量已经达到21.58GW，是当前发展速度最快能源。在NZE2050（2050年全球能源部门碳净零排放）目标指引下，国际能源署预测中国2025E/2030E光伏年新增装机量将分别达85GW/185GW，相比2018年，国内在2030年前光伏新增装机量仍有超过7倍空间。
4.2．产业升级大势所趋，重点关注芯片与新能源汽车
根据发达国家的经验，在碳达峰过程中第二产业将会逐步进行升级以及转移，留在国内产业将是附加值更高、更具科技水平产业，据此我们认为国内芯片产业以及新能源汽车产业将会迎来投资机会。
芯片领域国内初步取得进展，政策鼓励下将会迎来更大机会。日本在碳达峰过程中，在淘汰重工业时曾把汽车、芯片等高科技产业作为重点扶持产业，目前国内也在进行类似进程。随着智能时代来临，国内对于芯片重视程度也在加大，2018年大陆在设计领域、晶圆代工领域以及封测领域全球市场份额分别排名第三、第二以及第二，据中国半导体行业测算，2020年我国集成电路销售收入达到8848亿元，平均增长率达到20%，为同期全球产业增速3倍，技术创新上也不断取得突破，目前制造工艺、封装技术、关键设备材料都有明显大幅提升。随着全球供应链不确定以及政策鼓励下，芯片半导体产业将会迎来更大发展前景。
国内汽车产业有望借电动化浪潮成为新能源汽车产业龙头。新能源汽车由于不依赖燃油资源、无废气排放、效率高、噪声低等优点，其对于完成碳达峰碳中和目标意义重大，且目前全球新能源汽车行业在智能化大势下迎来了巨大发展机会，国内汽车厂商有望抓住机会成为中国产业转型关键。2019年全球前十大新能源汽车厂商合计市场份额接近在60%以上，其中国内厂商占到4位，合计市场份额为25.31%，随着国内智能设备厂商以及更多汽车厂商入局，未来新能源智能汽车产业将成为国内产业转型重点受益领域。
新能源汽车高景气下，动力电池明显受益。动力电池是新能源汽车不可缺少一部分，国内外市场空间巨大。目前国内动力电池市场广阔，我国2020年动力电池装机量为63.64 GWh，同比增加2.3%。2020年上半年疫情影响下游需求，动力电池装机数据有所下滑。随着经济复苏下游需求向好，6月份以来，国内动力电池装机量连续环比增长。12月份装机量为12.95 GWh，同比增加33.4%，环比增加22.0%。2021年1月装机量8.70GWh，同比增加273.53%。我们认为该向好趋势将延续。根据中汽协的测算，国内动力电池的需求将在2025年达到385GWh，相较于2020年增长5.1倍。
05 风险提示
国内相关产业发展不及预期；政策落实不及预期。
(本文作者介绍：东亚前海证券研究所宏观固收首席，经济学博士。)
责任编辑：谢佳涵
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