煤炭行业：发电能源结构深度研究：禀赋不改现状维持技术环保无力颠覆1102.ppt

,-14%,-7%,-21%,-28%,相关研究,研究报告,2012-10-25,煤炭行业,行业研究(深度报告)评级 中性,维持,发电能源结构深度研究：禀赋不改现状维持，技术环保无力颠覆,分析师：葛军(8621)执业证书编号：S0490510120019联系人：姚承斌(8621)联系人：杨靖凤(8621)行业内重点公司推荐,报告要点国际横向比较：主导发电能源多具备最低成本，但水电和核电例外发电成本是决定主导能源的核心因素，但同样要求供给的充分和安全。电网平稳运行需要不同发电能源的组合，因此发电能源结构注定是多元化的，但绝大多数国家都存在主导发电能源。低成本是主导发电能源的核心特征，在绝大多数国家主导能源都是最低成本的发电能源，但低成本的水电和核电例外。水电受制资源有限，核电受制安全问题，难成为主导能源，煤电和气电才是主流。发电成本的决定性因素：技术和资源禀赋技术决定了能源转化效率和运营成本。天然气相对煤炭在发电转化效率上具有一定优势，且天然气发电投资规模较小，运营成本较低，使得天然气发电成本对燃料价格变动更为敏感。气电在转化效率和运营成本方面的优势使得煤电必须拥有更低的燃料成本，才能与其竞争。,公司名称,公司代码,投资评级,国内外资源禀赋决定了发电燃料的相对成本，高自给率和国际供给充裕是相对,廉价发电燃料的基本特征。由于自产能源相对于进口能源通常具备更低的价,市场表现对比图（近 12 个月）,格，在满足需求条件下，具有绝对自给率优势的能源多具备燃料价格优势，并,2011/1014%,2012/1,2012/4,2012/7,2012/10,占据主导发电能源地位。对于能源进口国，国际能源供给非常重要。亚太地区充裕的煤炭供给使得日韩等地煤电的燃料成本优势显著，经济性明显优于气电。,7%0%煤炭与消费用燃料资料来源：Wind,沪深300,历史纵向研究：禀赋+技术+环保，发电能源结构因此而变资源禀赋变化是发电能源结构改变的决定性因素，技术和环保难产生颠覆性影响。以日本为例，对环保的重视虽然使得石油危机后，气电发展较煤电更为迅速，但随着外部资源禀赋改变，天然气供给偏紧，煤电的经济性显现，逐步在竞争中占据优势。石油危机后，美国煤电在经济性上一直占据优势，快速发展，但其后由于分布式电源发展带动燃气装机容量大幅增加，煤电占比有所下降。,周报：动力煤反弹或受制国际煤价下行，炼焦煤有望表现更佳弹性2012-10-21周报：短期供需改善推动煤价回升，澳煤下跌或致进口压力再现2012-10-15流动性及相关因素煤价影响深度研究：供需偏松下，煤价仍有上升可能2012-10-4请阅读最后评级说明和重要声明,尽管技术因素战胜了资源禀赋，但无价格优势的气电对煤电的替代进程缓慢，最终由于页岩气革命带来的资源禀赋改变才使得进程加速，反而更体现了资源禀赋对发电能源结构的决定性影响。主导能源的必要条件是能以较低成本实现充分供给，其变化也必然来自于此。中国：资源禀赋不改现状维持，技术环保颠覆效应难现资源禀赋支持煤电主导格局延续，技术环保不改趋势。未来能实现较高自给率的能源依然只有煤炭。外部能源获取依然是煤易气难。分布式电源对煤电的冲击还远未出现。环保政策难对现有格局产生颠覆性影响。煤炭仍是主导发电能源，用电量增长将带来煤炭需求的直接改善。1/20,行业研究(深度报告)目录前言.4世界发电能源结构如何？火电为主，水、核补充.4什么决定了主导发电能源？成本！.5什么决定了发电成本？技术和资源禀赋！.8纵向比较：逻辑依然成立，禀赋+技术+环保.11中国：禀赋不改现状维持，技术环保无力搅局.15图表目录图 1：2000 年以来，世界核电、水电基本稳定，石化和新能源增长较快.4图 2：09 年全球发电能源结构石化是主流，核电、水电是重要补充.5图 3：11 国在绝大多数发电能源中具有代表性.5图 4：电力系统的稳定性要求多种发电能源组合.5图 5：固定运行成本高的发电能源更需要保证利用率.5图 6：日本水电成本较低.6图 7：水电禀赋差异较大，高禀赋国家多为能源消耗大国.6图 8：法国核电在 1970S 石油危机后得到迅速发展.7图 9：核电站事故导致限制世界核电发展.7图 10：天然气发电效率相对煤炭具有一定优势.8图 11：天然气发电成本对燃料价格变动更为敏感.9图 12：单位热量煤炭相对天然气具有一定优势，但优势受相对需求影响.9图 13：美国煤炭价格优势较弱，部分地区甚至存在天然气更廉价的情况.10图 14：美国天然气自给率的提高使得美国天然气价格远低于欧洲.10图 15：同消费量下自给率较高的燃料多为主导发电能源，自给率优势决定主导能源地位稳固程度.10图 16：亚太地区煤炭可供出口量远大于天然气.11图 17：日本更注重降低能源使用过程中二氧化碳排放量.11图 18：日本火电燃料消耗量.12图 19：日韩外亚太天然气和煤炭自给率.12图 20：日本进口燃料价格.12图 21：美国分燃料火电发电量.14图 22：美国天然气与煤炭价格.14图 23：美国天然气与煤炭自给率.14图 24：天然气进口价较国内存在溢价，进口增加提高总体价格.14图 25：美国非电企发电占比提高.14图 26：非电企燃气发电占比高，电企燃气发电占比变化较小.15图 27：美国天然气发电利用率远低于煤电.15图 28：真正的快速替代出现在页岩气革命发生后.15,请阅读最后评级说明和重要声明,2/20,行业研究(深度报告)图 29：页岩气革命导致美国天然气自给率提高.15图 30：中国对外能源依赖度逐步提高，从能源自给向能源进口发展.17图 31：2020 年后，美国有望实现天然气净出口.17图 32：相对天然气，亚太地区煤炭对中国可供量较大.17图 33：中国气电装机容量远小于煤电，分布式电源的影响还远.17表 1：主要国家发电能源结构大致可分为三类（2009 年）.5表 2：各国发电平准化成本（2006 年）.6表 3：美国不同技术发电成本，天然气联合循环发电投入成本远低于燃煤发电.8表 4：1960s-1970s 日本出台大量环保政策，限制了 SO2 排放量较高的燃煤发电.13,请阅读最后评级说明和重要声明,3/20,1.,2.,3.,4.,行业研究(深度报告)前言近年对全球煤炭市场出现了一些结构性冲击的因素，主要表现为天然气在发电领域对煤炭的替代，假如未来火电能源结构发生改变或将长期影响煤炭需求，制约煤炭股的长期估值。我们试图分析发电能源结构改变的原因，从而判断煤炭需求在中长期是否会出现一些结构性的冲击。我们试图按以下逻辑寻找结论：国际横向比较：分析主要国家的发电能源结构，寻找主导发电能源的特征；分析影响该特征的核心因素；历史纵向研究：验证前述的核心因素是否在历史上主导了发电能源结构的改变，从而确认核心因素对于未来发电能源结构能起决定性作用；这些核心因素在未来的中国和亚太地区会发生怎样的变化，进而分析我国煤电为主的发电能源结构是否会发生变化。世界发电能源结构如何？火电为主，水、核补充世界发电能源结构以石化能源为主，水电和核电为重要补充，新能源发展较快，但占比较小。1971 年以来，世界发电能源结构就以石化能源为主，09 年石化能源发电占比在65%以上，煤炭发电约占 40%，天然气发电约占 21%，石油发电约占 5%。虽然期间经历了 1973 年和 1978 年两次石油危机，核电得到了快速发展，09 年核电占比达到 13%，但仍然无法动摇石化能源作为发电基础能源的地位。水电发展较为平稳，09 年发电占比约为 16.5%。2000 年以来，新能源虽然发展较快，但总体占比仍然较小，09 年新能源及其他能源发电占比略超 3%。图 1：2000 年以来，世界核电、水电基本稳定，石化和新能源增长较快资料来源：IEA，长江证券研究部11 国占全球发电量 67%，且除石油发电外，各类型能源发电占比均在 50%以上，其发电能源结构具有代表性，若发生变化对全球一次能源需求的影响也较大。我们选取了 11个主要发达国家和新兴市场国家作为研究样本，包括美国、日本、英国、德国、法国等发达国家，也包括中国、印度、俄罗斯、巴西、韩国、南非等新兴市场国家。这些国家占全球发电量的 67%以上，对全球发电量及相关一次能源需求影响重大。除石油发电，由于主要集中在中东等石油富产国，11 国样本占其发电量比例较小外，在各类发电能源中，11 国样本占比普遍在 50%以上。考虑到石油发电整体规模较小，且对石油总体需,请阅读最后评级说明和重要声明,4/20,新能源及其他,煤炭,天然气,石油,核能,水利,行业研究(深度报告)求影响不大，石油发电代表性的不足不影响我们对能源结构影响因素及相关变化对世界能源需求影响的分析。因此，分析 11 国发电能源结构形成的主导因素，并研究其变化可能性，对于分析全球发电一次能源需求具有充分的代表性。,图 2：09 年全球发电能源结构石化是主流，核电、水电是重要补充,图 3：11 国在绝大多数发电能源中具有代表性,煤炭,40.3%,天然气,21.4%,9,0007,500,82.6%,79.7%,60.7%,100%80%,6,0004,5003,0001,5000,51.5%24.9%,53.3%,60%40%20%0%,新能源及其他,3.3%,水电,16.5%,核电,13.4%,石油,5.1%,世界,11国,11国占比,资料来源：IEA，长江证券研究部,资料来源：IEA，长江证券研究部主要国家发电能源结构大致可分为三种：单类能源发电占绝对主导地位；一类能源发电占相对优势，其他 2-3 类能源发电作为有效补充；多类能源发电较为均衡，不存在主导性发电能源。出于到数据的可得性和可横向比较，我们以 09 年各国发电能源结构作为分析对象。当然这一时期还未发生页岩气革命、福岛核事故等影响发电能源结构的重要事件，但这正好给我们足够空间研究导致发电能源结构改变的因素。在主要国家中，中、印、法、巴、南属于一类能源发电占绝对主导，发电量占比在 65%以上；美、俄、德、韩、英属于部分发电能源具有相对优势，其他能源作为重要补充；日本属于多类发电能源均衡发展的典型。表 1：主要国家发电能源结构大致可分为三类（2009 年）,单位：GWh发电总量煤炭占比天然气占比石油占比核电占比水电占比其他占比,中国3,695,92878.8%1.4%0.4%1.9%16.7%0.8%,印度899,38968.6%12.4%2.9%2.1%11.9%2.2%,法国542,1845.3%3.9%1.1%75.6%11.4%2.7%,巴西466,4682.1%2.9%3.1%2.8%83.8%5.3%,南非249,55793.0%0.0%0.0%5.1%1.7%0.1%,美国4,188,21445.2%22.7%1.2%19.8%7.1%4.0%,俄罗斯991,98016.5%47.3%1.6%16.5%17.8%0.3%,德国592,46443.4%13.3%1.6%22.8%4.2%14.7%,韩国454,50446.0%15.5%4.4%32.5%1.2%0.5%,英国375,66528.2%44.1%1.2%18.4%2.4%5.8%,日本1,047,91926.7%27.2%8.7%26.7%7.8%2.9%,资料来源：IEA，长江证券研究部什么决定了主导发电能源？成本！电网平稳运行需要多种发电能源组合，因此发电能源结构注定是多元化的。由于电网负荷在不同时段会有明显变化（比如白天、夏季），为保证调峰需求，不同发电能源的电厂组合是非常必要的。通常，建设成本较低，但运营成本较高的能源多被用于满足峰值发电需求，比如柴油发电机；而建设成本较高，需要较充分产能利用率，保证足够发电量摊销投资成本，而变动成本较低的发电能源，如核电则多作为基础负荷电源。当然，不同国家具体情况不同，基荷电源和调峰电源的发电能源种类存在差异。,图 4：电力系统的稳定性要求多种发电能源组合请阅读最后评级说明和重要声明,图 5：固定运行成本高的发电能源更需要保证利用率,5/20,天然气燃气,天然气联合,煤炭气化联,合循环发电,水电,洁净煤,非洁净,煤发电,轮机发电,循环发电,发电,核电,-,-,-,行业研究(深度报告),10,$/MWh,$/KW,100,86420,可变运营维护成本,固定运营维护成本-右,806040200,资料来源：日本电力企业联合会，长江证券研究部,资料来源：OpenEI，长江证券研究部；备注：数据为 01-10 年美国电厂平均运行和维护成本，不包括燃料等其他成本发电成本是决定主导能源的核心因素，但水电和核电受其他因素制约。我们对比了 11国的主要能源发电成本和发电量占比，发现除水电外的主导发电能源基本都是成本最低的能源，差异仅发生在俄罗斯、韩国和日本的核电成本更低，但未作为主导能源。此外，巴西形成了以水电为绝对主导的发电能源结构。因此，要进一步确认发电成本是决定主导能源的核心因素，需要回答两个疑问：1.为何只有巴西形成了以水电为主的能源结构；2.为什么俄、日、韩的核电成本更低，但是没有成为主导能源，或者说，为何法国形成了以核电为主导能源的发电能源结构。表 2：各国发电平准化成本（2006 年）,/MWh中国印度法国巴西南非美国俄罗斯德国韩国英国日本,核电31352531352537223042,占比1.9%2.1%75.6%2.8%5.1%19.8%16.5%22.8%32.5%18.4%26.7%,天然气342228292633332657,占比1.4%12.4%3.9%2.9%0.0%22.7%47.3%13.3%15.5%44.1%27.2%,煤炭2832333515263632243749,占比78.8%68.6%5.3%2.1%93.0%45.2%16.5%43.4%46.0%28.2%26.7%,资料来源：UK ERC，长江证券研究部水电的资源禀赋决定在能源消耗大国难以满足主导发电能源需求。从日本发电成本（图6）数据，我们可以发现水电发电成本较低，但水电对资源禀赋要求较高，供给有限，对于能源需求较大的国家，往往难以满足发电需求。因此，在主要国家中，也仅有巴西水电禀赋好，发电量相对其他高禀赋国家较小，水电能够支持电力需求，成为主导能源。中国等虽然禀赋较高，但发电量需求巨大，难以依靠水电满足。,图 6：日本水电成本较低请阅读最后评级说明和重要声明,图 7：水电禀赋差异较大，高禀赋国家多为能源消耗大国,6/20,行业研究(深度报告),2520,1400012000,亿KWh,20%16%,10000,151050,80006000400020000,12%8%4%0%,2007,2008,2009,2010,2011,中国,巴西,俄罗斯,印度,美国,日本,法国,德国,水电,核电,火电,经济可开发的水电资源,占比,资料来源：日本东京、关西、中部电力公司财报，长江证券研究部,资料来源：人民网，长江证券研究部,核电的安全困扰导致各国有限制的核电发展，即使核电先锋法国也不能避免。1970s 的两次石油危机，对西方世界经济造成了巨大冲击，能源独立呼声空前高涨，法国就是其中的典型。1973 年 12 月，OPEC 为打击在第四次中东战争中支持以色列的国家，宣布收回石油标价权，第一次石油危机爆发。1974 年 3 月，在未经过充分社会讨论的情况下，时任首相 Pierre Messmer 宣布了一项庞大的核电建设计划，意图用核电提供法国全国的用电需求。而此前，法国作为一个缺乏能源类资源的国家（除核电燃料铀资源相对较为丰富），严重依赖进口石油提供电力。尽管未经过充分讨论，遭到了部分争议（近4000 名科学家成立了 Association of Scientists for Information on Nuclear Energy，要求信息公开，但并未要求停止发展核电），但法国的核电计划依然顺利的展开了，甚至连 1979 年美国三里岛和田纳西州核事故，以及 1986 年切尔诺贝利核电站爆炸也未能阻止法国核电的发展，而同期世界核电发展受到了严重影响。法国民众和政治家对核电的支持度达到了惊人的高度，IPSOS 在 2001 年进行的一次民意调查结果显示，近 70%的民众对核电有好感，尽管 56%的民众认为法国也可能发生“切尔诺贝利”一样的核事故。如此高的民众支持与法国政府的有效宣传不无关系，但更多被归因为法国民众对于“独立精神”（包括能源独立）的追求，对减少温室气体排放等环保问题的重视（从前任法国总统萨科齐积极主导碳减排的行为中可见一斑），以及对大型技术项目的偏爱（就像法国人爱高铁和协和飞机一样）。但大多数国家或不具备法国的社会环境，缺少民众的足够支持，或者不像法国这样“no oil,no gas,no coal,no choice”，所以俄、日、韩尽管核电成本更低，但核电事业一直在有限制的发展。但即使如法国这样在历史上高度发展核电发展，甚至曾经试图完全依赖核电的国家（法国的核电采用负荷跟踪，而不像其他国家核电作为基本负荷，牺牲核电的经济性提高发电占比），也在今年 10 月 15 日宣布计划到 2025 年，核能发电占全法发电总量的比例将从目前的 75降至 50。OpinionWay 在福岛核危机后的一次民意调查显示 57%的法国民众反对核电，核电失去了社会支持基础。法国的变化显示再强的社会文化精神也难敌对核事故的恐惧，核电在保证安全性前无法成为发电能源的主流。,图 8：法国核电在 1970S 石油危机后得到迅速发展请阅读最后评级说明和重要声明,图 9：核电站事故导致限制世界核电发展,7/20,1966,1970,1974,1978,1982,1986,1990,1994,1998,2002,2006,2010,1966,1970,1974,1978,1982,1986,1990,1994,1998,2002,2006,2010,行业研究(深度报告),5004003002001000资料来源：BP，长江证券研究部,法国核电消费量,300025002000150010005000核电消费量资料来源：BP，长江证券研究部,增速-右,50%40%30%20%10%0%-10%,什么决定了发电成本？技术和资源禀赋！由于我们已经在上文分析了水电和核电发展受成本以外因素影响，而石油发电在石油危机后已经在主要国家沦为边缘发电能源。因此，发电成本的讨论主要针对天然气和煤炭，其成本主要包括运营成本和燃料成本。技术决定了能源转化效率和运营成本。天然气相对煤炭在发电转化效率上具有一定优势，尤其是在最先进技术的比较中。目前，燃气轮机和蒸汽轮机发电厂供电净效率已经超过了 60%，通过热电联产电厂甚至能实现超过 90%的能源转化效率，而燃煤电厂供电净效率超过 45%已实属不易，08 年中国燃煤电厂供电净效率仅为 36%。此外，天然气发电投资规模较小，运营成本较低，使得天然气发电的相关技术对燃料价格变动更为敏感。长期来看，天然气发电在能源转化效率和投入成本方面的优势使得其在与煤炭的竞争中具有一定优势，同时，天然气发电较高的燃料成本敏感性，使得在能源价格下行过程中，煤炭价格必须降幅更大才能实现维持燃料成本的优势。图 10：天然气发电效率相对煤炭具有一定优势资料来源：IEA，长江证券研究部表 3：美国不同技术发电成本，天然气联合循环发电投入成本远低于燃煤发电,单位,IGCC(煤炭气化联合循环发电),Coal(燃煤发电),Gas Combined Cycle Gas Peaking（天然气联合循环发电）（天然气峰值发电）,设备净输出功率,MW,580,600,550,150,请阅读最后评级说明和重要声明,8/20,1990年,1992年,1994年,1996年,1998年,2000年,2002年,2004年,2006年,2008年,2010年,行业研究(深度报告),总资本支出固定运营维护成本可变运营维护成本热效率设备利用率燃料价格建造时间使用寿命二氧化碳排放平准化发电成本,$/kW$/kW-yr$/MWhBtu/kWh%$/MMBtuMonthsYearsTons/MWh$/MWh,$4,075-$5,550$26.40-$28.20$6.808,800-10,52080%$2.5057-63200.93-0.11$110-$141,$2,800-$5,925$20.40-$31.60$2.00-$5.608,870-11,90085%$2.5060-66200.94-0.13$78-$144,$950-$1,175$5.50-$6.20$2.00-$3.506,800-7,22085%-40%$8.0036200.40-0.42$74-$102,$675-$1,575$6.80-$27.00$28.00-$4.7010,880-10,20010%$8.0025200.40-0.42$225-$342,资料来源：Lazard，长江证券研究部,图 11：天然气发电成本对燃料价格变动更为敏感,图 12：单位热量煤炭相对天然气具有一定优势，但优势受相对需求影响,0.30,单位热量比价,4,30.2520.201,0.15,日本进口LNG/进口煤炭价格-右,0亚太天然气消费/亚太煤炭消费,资料来源：The Royal Academy of Engineering，长江证券研究部,资料来源：BP，EIA，长江证券研究部,备注：红线为基准煤价下发电成本，蓝线为燃料成本上下浮动 20%国内外资源禀赋决定了发电燃料的相对成本，高自给率和国际供给充裕是相对廉价发电燃料的基本特征。在大部分地区单位热量煤炭价格具有优势，这是煤炭发电可能存在成本优势的基础，但这一优势受到各地资源禀赋差异（长期趋势性）和能源相对需求（短期暂时性）的影响。日本作为主要的能源进口国，其进口价格较好的反应了世界能源价格变化情况。日本进口单位热量 LNG 价格远高于煤炭，且在煤炭消费较弱，天然气消费较为强劲时，煤炭的价格优势更为明显。我们认为能源相对需求虽然对发电燃料价格的影响会导致短期内煤炭价格优势出现一定波动，但这一波动是不稳定的，短期的，这不是本文的主要着眼点，我们更关心会长期趋势性影响发电燃料成本的因素。观察美国的情况，我们发现美国燃料价格长期趋势性地低于日本，这显示是资源禀赋的差异造成的。我们认为，资源禀赋的差异对发电燃料相对成本存在长期趋势性影响，这个问题可以从国内能源供给和外部能源供给两个角度理解这个问题。首先，能源自给率绝对的优势往往能带来更低的燃料成本。以美国天然气为例，美国自给率的提高使得其天然气价格相对欧洲气价明显下降，能源国内生产总体上相对于进口更低的价格是保证燃料成本优势的重要条件。自给率对燃料成本的影响甚至体现在国内不同地区，在美国西部煤炭主产地，煤炭价格相对天然气仍具有明显优势；而在东部天然气主产地，煤炭的价格优势则小得多。在充分供给情况下，自给率具有绝对优势是发电主导能源的重要特征。在主要国家中，除了依赖核电和水电的法国、巴西，以及几乎没有能源自给能力的日本、韩国，主要国家较低成本的发电能源都是在供给充分的情况下能够实现较高自给率的能源，其自给率的优势幅度决定了主导能源地位稳固程度。南非、中国、印度的煤炭消费,请阅读最后评级说明和重要声明,9/20,2009-08,2009-11,2010-02,2010-05,2010-08,2010-11,2011-02,2011-05,2011-08,2011-11,2012-02,2012-05,1999年,2000年,2001年,2002年,2003年,2004年,2005年,2006年,2007年,2008年,2009年,2010年,2011年,行业研究(深度报告)量都远大于天然气，但煤炭仍能保持较高的自给率，国内自身保证能源供应，相对于进口能源有效降低了发电成本，使得煤炭成为了主导发电能源。俄罗斯与英国则是国内天然气供给相对充裕，成为主导发电能源。德国煤炭工业虽已衰落，但仍具有较强经济性的褐煤开采使得德国煤炭保持相对较高的自给率，发电成本相对天然气略有优势。而美国在天然气和煤炭消费规模相似的情况下，煤炭的自给率并没有显著高于天然气，意味着资源禀赋的差异并不能使得煤炭产生绝对的价格优势。这也是页岩气革命导致美国发电能源结构迅速改变的重要原因，美国煤炭发电并不因资源禀赋因素而享有成本的绝对优势。其次，资源禀赋对资源价格的影响同样体现在国外能源供给方面，尤其是针对日韩等无能源自给能力的国家。日韩在天然气和煤炭方面的国内自给能力几乎可以忽略，严重依赖进口，因此廉价的能源进口对发电成本尤为关键。泛亚地区煤炭资源远较天然气丰富，煤炭出口供给能力远强于天然气出口供给能力，使得日韩煤炭资源的获得成本更低，燃煤发电具备一定的经济性。当然，我们发现日本和韩国在基本情况上非常类似（能源依赖进口，煤炭发电成本相对天然气更低），但是发电能源结构仍有明显差异（韩国煤炭发电占比高，日本煤炭发电占比甚至低于天然气发电）。我们认为，这主要是由于日本对环保和碳减排问题较为重视。作为京都议定书的主要参与者（公约都是在日本签的），日本 05 年开始承担减排义务以来，采取了多项措施（包括近期导致国际煤价下跌的上调能源进口和生产税率）促进减少二氧化碳排放，并取得了明显效果，煤炭作为单位热值二氧化碳排放最高的能源，受到了一定抑制，低排放的天然气更受青睐。而韩国由于在京都议定书制定时争取到了发展中国家的地位，从 2012 年开始承担减排义务，因此更多考虑发电成本因素，燃煤发电占比较高。从法国计划减少核电，日本更青睐高成本低污染的天然气发电可见，安全环保等社会因素虽然无法改变资源禀赋和技术对主导能源的决定性影响（即使法国实现目标，核电仍是主导能源；随着天然气价格的飞涨，日本煤电发展更快），但仍会对发电能源结构产生一定冲击。,图 13：煤炭产地煤价优势明显，天然气产地煤炭优势微弱,图 14：美国天然气自给率的提高使得美国天然气价格远低于欧洲,86420,88%86%84%82%80%,420-2-4-6,宾州煤价,宾州气价,怀俄明煤价,怀俄明气价,天然气自给率,美欧天然气价差-右,资料来源：EIA，长江证券研究部请阅读最后评级说明和重要声明,资料来源：EIA，BP，长江证券研究部图 15：供给充分下自给率较高的燃料多为主导发电能源，自给率优势决定主导能源地位稳固程度10/20,行业研究(深度报告),80706050403020100,万亿英热单位,500%400%300%200%100%0%,美国,俄罗斯,英国,德国,南非,中国,印度,日本,韩国,天然气消费量,煤炭消费量,同消费量下天然气自给率,煤炭自给率,资料来源：EIA，长江证券研究部；备注：数据为 2010 年,图 16：亚太地区煤炭可供出口量远大于天然气,图 17：日本更注重降低能源使用过程中二氧化碳排放量,120100,万亿英热单位,101.6,94.8,1,300,600,806040,1,2001,100,550500,200,17.3,15.6,1.7,6.7,1,000,450,天然气,煤炭,2005,2006,2007,2008,2009,2010,日韩外亚太地区产量,日韩外亚太地区消费量,可供出口量,日本,韩国-右,资料来源：EIA，长江证券研究部请阅读最后评级说明和重要声明,资料来源：EIA，长江证券研究部纵向比较：逻辑依然成立，禀赋+技术+环保前文我们通过国际横向比较研究，发现发电成本是决定主导能源的关键因素，而技术和资源禀赋则对发电成本有重要影响；同时，环保安全等社会因素对能源结构也有一定影响。我们认为，如果上述分析是正确的话，在历史纵向研究中，我们的逻辑应该依然成立，资源禀赋和技术对发电能源结构变化起决定作用，环保安全等因素在一定程度上对能源结构的演进产生影响。根据前文横向比较的结论，我们从能源自给率和外部资源充裕程度两个方面来研究资源禀赋变化对燃料成本和发电能源结构的影响，并结合分析技术和环保安全等社会因素在期间发挥的作用。外部资源充裕程度变化是导致能源进口国发电能源结构变化的重要原因，环保因素在一定程度上影响能源选择，但无法改变大趋势。我们以日本为例，讨论外部能源充裕程度对能源进口国发电燃料结构的影响。在 1970s 之前，燃油发电是日本火电的主流，但是随着 1973 年第一次石油危机爆发，以及 1978 年，1990 年多次石油危机的冲击，石油价格高涨，全球开始放弃石油作为发电燃料，天然气和煤炭作为替代发电能源得到迅速发展。在 2000 年之前，天然气发电相对增长更快，主要是受日本环保政策的影响。由于日本在工业发展初期对环保问题的忽视，造成了严重的环境灾难，“痛痛病”、“水俣病”、“四日市哮喘”等怪病在 1950S-1960s 密集爆发。此后，日本制定了大量环境保护政策，其中对发电能源影响较大的是 1960s-1970s 制定的大气污染防止法。该法11/20,1965,1968,1971,1974,1977,1980,1983,1986,1989,1992,1995,1998,2001,2004,2007,2010,1987,1988,1989,1990,1991,1992,1993,1994,1995,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004,2005,2006,2007,2008,2009,2010,2011,1970,1972,1974,1976,1978,1980,1982,1984,1986,1988,1990,1992,1994,1996,1998,2000,2002,2004,2006,2008,2010,行业研究(深度报告)律对 SO2 的排放有严格要求，使得日本 1986 年每百万美元 GDP 二氧化硫排放量仅 1.3吨，而同期美、英、法、西德分别为 9.0 吨，8.9 吨，5.3 吨，3.9 吨。但这一成绩是以高硫排放的燃煤发电受到抑制为代价的，1974-2000 年，尽管煤炭发电占比有所增长，但增速仍低于天然气发电。但是，此后在资源禀赋发生变化的情况下，燃煤发电的成本优势促使发电能源结构倾向煤炭。2000 年前，亚太地区（日韩除外）的天然气和煤炭自给率基本稳定，区域内天然气可供出口量基本能满足日韩天然气进口需求。在此阶段，煤炭与天然气价格也较为稳定，使得“天然气煤炭石油”的发电增长趋势能够维持。2000 年后，受中印等国天然气需求上升影响，亚太地区（日韩除外）的天然气自给率迅速下降，区域内天然气富余产量已无法满足日韩需求（意味着要从跟远的距离进口，提高进口成本），而煤炭自给率依然稳定，供给较为充裕（从满足日韩需求方面的能力来看是更为充裕了）。在此情况下，天然气价格上涨幅度远大于煤炭，燃煤发电的成本优势使得趋势扭转，火电发展速度呈现“煤炭天然气石油”的状况。从日本的案例来看，资源禀赋变化对发电能源结构的影响是绝对的（石油的稀缺使得煤炭和天然气替代石油，天然气的稀缺又使得煤炭替代天然气），环保因素对发电能源结构的影响是相对的（在替代石油发电的过程中，天然气发展更为迅速，但煤炭占比也有明显提高，并未出现过因环保因素天然气大规模替代煤炭）。图 18：日本火电燃料消耗量100%80%60%40%20%0%,资料来源：日本统计局，长江证券研究部,煤炭,石油,LNG,图 19：日韩外亚太天然气和煤炭自给率,图 20：日本进口燃料价格,160%,5,16,$/MMBtu,70%,150%,4,140%130%120%110%100%,3210,12840,60%50%40%30%,煤炭可供量/日韩消费量除日韩亚太天然气自给率,天然气可供量/日韩消费量除日韩亚太煤炭自给率,日本进口LNG价格,日本进口动力煤价格,煤价/LNG价,资料来源：BP，长江证券研究部；备注：2000 年煤炭可供量/日韩消费量约为 43，2010 年该数值约为 233请阅读最后评级说明和重要声明,资料来源：BP，长江证券研究部,12/20,行业研究(深度报告)表 4：1960s-1970s 日本出台大量环保政策，限制了 SO2 排放量较高的燃煤发电,时间,法律,内容,1962年 煤烟控制法1968年 大气污染防治法1970年 修改大气污染防治法,规定了指定地区内排放设施SO2 的排放浓度标准扩大了指定地区,改进了排放标准值,并实行K 值控制,使SO2 从浓度控制转向排放量控制,并在特定地区执行特别排放标准对全国所有地区的SO2 排放都进行限制,并规定对超标排放的可以直接处以罚款,同时对某些特别地区的燃料进行了规定,1974年 再次修改大气污染防治法 对SO2 实行总量控制标准资料来源：环境导报，长江证券研究部国内能源自给率的变化是导致能源自给国发电能源变化的重要原因，技术因素可能改变趋势，但较为缓慢。能源自给国资源禀赋发生变化其实并不是一个非常普遍的事，我们仅以美国为例分析能源自给国资源禀赋变化对发电能源结构的影响。一直以来煤炭都是美国最主要的发电能源，1970s 的石油危机发生之前，廉价石油对煤炭发电有一定的冲击。但 1974 年石油危机后，随着石油和天然气价格的高涨，煤炭发电的成本优势明显，发电占比迅速提高。但此后受到技术进步的影响，出现了缓慢的燃气发电对燃煤发电的替代。美国自 1974 年至 2008 年，煤炭成本相对于天然气都是趋势性下降的。1988 年以后，美国由于天然气自给率的大幅下降，而进口天然气相对国内井口价存在较大溢价，所以天然气整体成本进一步提高。1995 年天然气井口价放开管制后，价格进一步上涨更强化了煤炭的成本优势。尽管煤炭价格优势依然存在，资源禀赋变化支持煤炭发电成本下降，推动前期煤炭发电占比提高的因素未发生改变，但 1988 年后出现了缓慢的天气替代煤炭发电的过程（1972-1988 的 16 年煤炭发电占比提高 25%，1988-2008 的 21年煤电占比下降 11%）。这一过程主要是因为政策引导下集中式发电向集中式和分布式发电结合过度，而天然气发电是分布式发电的主流技术。20 世纪早期，美国政府鼓励发展集中式发电，但由于集中式发电效率改善停滞，为刺激效率提升，美国政府 1978年出台了 Public Utility Regulatory Policies Act，要求电厂购买高效率的非电厂发电量。分布式发电迅速崛起，1979 年非电厂发电量仅为 3%，而 2008 年已经提高至 40%。分布式电源多为工业企业，在满足自身用电需求的同时，向电网供应多余的低成本电力，主要用于调峰。而集中式电源的电厂仍以煤电为主，主要满足基础负荷。由于分布式电源的装机需求主要来自工厂自身用电需求，而不是考虑向电网提供稳定的供电，因此不同时间的发电需求差异较大。为满足自身高峰用电需求，工厂会更倾向于能够满足高负荷用电量的装机容量，并且要便于启动和停止，甚至能满足工厂用热需求。燃气发电作为高效、清洁、易于起止的发电技术受到分布式电源的追捧，天然气热电联产更满足了工厂用热需求。在分布式电源大发展的带动下，美国发电能源结构发生了缓慢改变。但是，集中式发电对于成本的追求使得电厂发电仍以煤电为主，而电厂提供基础负荷发电量，设备使用率较高，煤炭发电量仍然较大。而分布式能源装机容量为满足自身高峰用电需求设计，且富于部分用于调峰，所以尽管装机容量大幅上升，但产能利用率较低，天然气发电规模仍远小于煤电。美国真正的天然气发电快速替代煤电则来自页岩气革命导致的资源禀赋的改变。由于美国页岩气产量迅速增加，美国天然气自给率大幅提高，气价 08 年来大幅下跌。而煤炭发电由于消费地与主产区距离遥远，高额的运输成本抵消了低价优势。此外，燃气发电效率相对还具有一定优势，使得天然气发电快速替代煤电。（详细分析请见我们此前的深度报告美国煤炭出口需求深度研究：天然气替代高,请阅读最后评级说明和重要声明,13/20,1965,1967,1969,1971,1973,1975,1977,1979,1981,1983,1985,1987,1989,1991,1993,1995,1997,1999,2001,2003,2005,2004,2007,2