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1. 为了遏制全球变暖,各国建立了碳排放交易体系
1.1. 温室气体浓度的增加导致大气温度的升高
二氧化碳等温室气体通过温室效应使大气升温。温室效应是指有透射阳光的密闭空间与外界之间缺乏热对流而形成的保温效应,即太阳的短波辐射可以通过大气传输到地面,而地面变暖后释放的长波辐射被大气中的二氧化碳等物质吸收,从而产生大气变暖效应。并不是大气中的每一种气体都能吸收来自地面的长波辐射。地球大气中的温室气体称为温室气体。根据《京都议定书》和生态环境部发布的《碳排放交易管理办法(试行)》,温室气体包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮(NF3)。
自工业革命以来,大气温度随着温室气体浓度的增加而增加。大气中二氧化碳水平一直稳定在很长一段时间,大约在240 PPM (PPM),根据空气中二氧化碳浓度的测量被困在封闭的泡沫在南极和格陵兰岛冰原,但在工业革命以来稳步上升。大气中的二氧化碳浓度从百万分之240上升到现在的百万分之417,花了大约270年的时间。由于二氧化碳浓度持续上升,全球平均气温自20世纪初以来持续上升。尽管各机构的统计数据各不相同,但全球平均气温趋势大致相同。
世界上大部分的二氧化碳排放来自化石燃料的燃烧。根据全球监测实验室(Global Monitoring Laboratory)的数据,从2000年到2018年,大气中燃烧化石燃料产生的二氧化碳排放量从每年6.7 PgC增加到每年10.2 PgC。其中,82%的化石燃料排放来自工业化的北温带地区。另一个碳排放的主要来源是野火,每年产生2.0-2.6PgC。与化石燃料不同,87%的野火来自热带地区和南半球的陆地。在co2吸收端,海洋每年可吸收1.4-4.1 PgC,而陆地每年可吸收2.5-3.8PgC。
1.2. 许多国家都建立了碳排放交易制度来减少碳排放
遏制全球变暖成为全球共识,达成《联合国气候变化框架公约》。1992年5月22日,联合国政府间谈判委员会达成了《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC),这是为全面控制二氧化碳等温室气体的排放而制定的全球气候变暖对人类经济和社会造成的不利影响的第一个国际公约。这也是国际社会开展应对全球气候变化合作的基本框架。《京都议定书》和《巴黎协定》都是《联合国气候变化框架公约》的附属公约,目前《联合国气候变化框架公约》共有197个缔约方。
《京都议定书》和《巴黎协定》继续深化《联合国气候变化框架公约》。1997年12月,《联合国气候变化框架公约》在日本京都举行的第三次缔约方会议上通过了《京都议定书》。议定书建立了三个灵活的温室气体减排合作机制:国际排放交易机制、联合执行机制和清洁发展机制。《京都议定书》与《框架公约》的主要区别在于,《框架公约》鼓励发达国家减排,而《框架公约》要求发达国家减排,具有法律约束力。2015年12月,联合国气候峰会通过《巴黎协定》,成为继《京都议定书》(2016年11月《联合国气候变化框架公约》正式生效)之后,第二份具有法律约束力的协议。《巴黎协定》旨在将全球平均气温升幅控制在比工业化前水平高出2摄氏度以内,并努力将气温升幅控制在比工业化前水平高出1.5摄氏度以内。然而,Hannah Ritchie和Max Roser计算,即使成员国全面履行其在《巴黎协定》下的承诺,全球平均气温仍将上升2.5-2.8摄氏度,高于《巴黎协定》设定的目标。
全球碳排放交易体系逐步建立。碳交易市场可以利用市场机制控制和减少温室气体排放,是实现碳减排的有效途径。根据毅联汇业集团的《2020年全球排放交易状况报告》,目前有21个碳交易系统在四大洲运行,另有24个系统正在建设或讨论中。碳交易辖区占全球GDP的42%,覆盖全球温室气体排放的9%,全球近六分之一的人口生活在该计划实施的地区。过去五年,除中国外,世界主要碳排放交易市场的碳价格基本保持上涨态势。
2. 碳交易市场的蓬勃发展为碳监测行业带来了历史性机遇
2.1. 中国碳交易市场有助于实现“碳中和”目标
中国承诺制定一个“碳峰值”、“碳中和”时间表。2020年9月22日,中国政府提出了在第75届联合国大会,“中国将增强其在全国范围内确定贡献,采用更有效的政策和措施,,争取2030年二氧化碳排放量的高峰,到2060年实现碳中和。”具体来说,“碳中和”要求中国通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身直接或间接的二氧化碳或温室气体排放,实现正抵消和负抵消,实现相对的“零排放”。与许多已经达到“碳峰值”的发展中国家不同,中国的碳排放仍在随着经济的发展而不断增加。
中国碳交易市场建设有序推进。目前,全国共有9家地方碳交易所已正式注册并投入运营。2008年8月5日,北京和上海共同成立了北京环境交易所(2020年更名为北京绿色交易所)和上海环境能源交易所。2013年,经国家发改委批准,北京、上海、天津、重庆、湖北、广东、深圳七个城市开展了碳排放交易试点。除北京和上海外,其他五个城市也在试点过程中建立了自己的碳排放交易所。在7个试点区域碳交易市场中,北京碳交易市场的碳价格最高,其他6个试点区域碳交易价格相同。除试点外,四川联合环境交易所是我国碳排放权交易非试点地区第一家、第8家碳交易机构,福建海峡股权交易中心也可开展自愿温室气体减排交易。
全国统一的碳交易市场即将启动。2017年12月,《全国碳排放交易市场(发电行业)建设规划》出台,标志着我国全国碳排放交易体系正式启动。2020年12月,生态环境部发布《碳排放权交易管理办法(试行)》,提出建立全国碳排放权登记制度和全国碳排放权交易制度。2021年3月,政府工作报告提出加快建设全国碳排放交易市场。全国碳排放交易市场即将启动,网上交易预计将于2021年6月底前启动。其中,全国碳交易注册系统(CTOC)已落户湖北,全国碳排放交易系统(CTOC)已落户上海。多家上市公司持有科技和科技股份。
2.2. 碳监测是碳交易市场有效运行的重要保障
碳排放监测有助于碳交易市场的有效运行。碳排放交易制度是一种以市场为基础的节能减排政策工具。参与碳交易体系的企业每排放一吨二氧化碳,就需要一个单位的碳排放配额。除了政府拨款外,配额还可以通过市场交易获得。因此,监管部门为覆盖范围内的企业设计合理有效的总量排放设定和配额分配方案是碳交易市场正常运行的前提,然后通过市场交易机制,鼓励企业在利益驱动下进行碳减排。准确跟踪和计量企业温室气体排放,有利于企业碳排放配额的合理分配。全面、准确的碳排放检测可以促进碳交易市场的平稳运行,使碳排放交易市场机制发挥更有效的作用。
碳排放权的量化主要分为核算法和CEMS两大类。目前我国碳排放监测主要采用材料核算法,美国主要采用CEMS法,欧盟同时采用核算法和CEMS法。虽然中国的CEMS系统主要用于非co2污染气体的监测,但中国碳交易市场的建设借鉴了许多欧美系统的经验。随着我国监测体系的完善,预计利用CEMS监测二氧化碳等温室气体排放的情况将逐步增多。
核算方法:通过利用排放因子、原材料和燃料使用数据,利用碳平衡理论计算CO2等温室气体的直接和间接排放。这种核算方法存在人为干扰和误差的缺点。例如,唐山地区的钢铁企业与第三方检验人员勾结,伪造生产记录,干扰监测设施,未能执行相应的减排要求。
CEMS:连续排放监测系统(CEMS)是一种安装在生产和污水处理设备上的连续排放监测系统,用于实时收集和报告数据。与核心算法相比,CEMS能够实现碳排放核算的实时性、准确性和自动化。通过使用实时监测数据和大数据分析等技术手段,可以大大提高碳排放核算数据的准确性和实时性。
在政策的推动下,CEMS在中国的大规模应用将会加速。目前,主要的计算方法是采用二氧化碳排放量的监测,但碳作为最大的主体之一,电力行业早在2018年发布的《发电企业碳排放交易技术指南》中就将在线监测法和物料衡算法作为二氧化碳排放检测方法,两种方法共同为碳排放核算工作者提供了参考。与此同时,随着中国碳交易市场的逐步成熟,以及中国提出明确的碳中和高峰时间,地方政府纷纷采取措施,加快该行业的发展。预计在政策推动下,中国的CEMS二氧化碳监测系统将会加速。
3.环境检测行业可能迎来一个新的发展高峰
3.1“碳中性”对环境监测行业提出了更高的要求
中国碳排放分布地区和行业差异较大。“碳峰值”和“碳中和”是国家的承诺。中国所有省市和其他地区在全部或同时达到碳峰值和碳中和,既没有必要也不可能。此外,对于并不相同,“碳峰”,“碳中性”的意义也不同,一些行业,如煤炭、钢铁几乎不可避免地产生碳排放,如果迫使行业实现“碳中和”必然会提高生产成本,而不是实现良性发展,产业本身也会向上下游产业链扩散,不利于国民经济的健康发展。中国“十四五”规划明确提出“以碳强度控制为主,总量控制为辅,支持有条件的地方政府、重点行业和重点企业率先达到碳排放峰值”。由此可见,所谓的“碳峰”和“碳中和”并不是所有地区和行业都要实现的目标,而是要控制碳排放强度,在全国范围内逐步实现“碳峰”和“碳中和”。要及时掌握不同地区、不同行业的碳排放现状和发展趋势并调整相关政策,需要对主要地区和行业的碳排放进行实时、连续、准确和数字化的监测,因此“碳峰值”、“碳中和”对环境监测行业提出了更高的要求,也带来了更大的机遇。
中国的碳排放主要来自煤炭、电力和热力生产行业。在能源方面,中国的碳排放主要来自煤炭。2019年,煤炭占碳排放的71.1%,排放二氧化碳72.4亿吨。在工业方面,中国的碳排放主要来自电力和热力生产,2018年占比51.4%,排放二氧化碳49.2亿吨,是中国最大的碳排放源。从能源碳排放密度的角度来看,中国的能源生产碳排放密度(每单位碳排放生成能力)基本上呈下降趋势,但它仍然是世界上主要经济体中最高,表明中国有大空间减少碳排放的能源生产。但从人均碳排放量来看,中国的人均碳排放量低于世界其他主要经济体。随着国民生活水平的全面提高,碳减排的压力也越来越大。
为了计算碳排放,中国制定并发布了一系列国家标准。自2015年以来,中国发布了一系列国家标准来测量、计算和报告二氧化碳等温室气体的含量和排放。2015年11月,国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准了《工业企业温室气体排放核算与报告通则》、《工业企业温室气体排放核算与报告通则》、详细规定电力、钢铁、水泥和其他行业的温室气体排放的会计和报告要求。2018年9月,煤炭、纺织服装行业标准出台。
深化火电企业碳排放监测国家标准。火力发电行业是二氧化碳排放量最大的行业。2020年11月30日,中国标准化协会发布集团标准T/CAS 454-2020《火电企业二氧化碳排放在线监测技术要求》,其中明确了火电企业二氧化碳排放在线监测的技术要求。火电厂烟气二氧化碳排放在线监测系统(cdem)规定了主要监测项目、性能指标、安装要求、数据采集和处理方法、数据记录格式和质量保证。本标准适用于火电企业二氧化碳排放的在线监测。该标准规定,对使用化石燃料(煤、天然气、石油等)的工业锅炉和炉窑的二氧化碳排放可参考进行在线监测。随着越来越多的行业逐步纳入碳排放交易体系,预计其他行业的二氧化碳排放在线监测标准也将出台。
3.2. 完善的环境监测体系为行业的发展奠定了坚实的基础
环境质量监测行业涵盖范围广泛。环境质量监测是指通过遥感、自动、人工等科学检测方法对环境要素进行检测,以准确评价环境质量的状态及其变化趋势。环境质量检测的对象一般分为空气环境、水环境、声环境、土壤环境和生态环境,广义上还包括近岸海域和污染源监测。污染源监测是指利用遥感、自动和人工科学检测方法,对污染源的有组织和无组织排放进行监测,以便准确掌握各种污染源对环境的排放程度。
生态环境监测的现代化水平亟待提高。2020年6月,生态环境部印发《生态环境监测规划纲要(2020-2035年)》,提出全面深化我国生态环境监测改革创新,全面推进环境质量监测,污染源监测和生态状况监测,系统提高生态环境监测现代化能力。《纲要》提出“构建以自动监测为主的立体综合大气环境监测体系,推动大气环境监测从质量浓度监测向机理和成因监测深化,实现重点区域监测全覆盖,重点行业、关键因素、关键时期”。“十四五”期间,“国家控制点由1436个增加到2000个左右”;“增加持久性有机污染物、汞和温室气体的监测点数量”;“开展西太平洋海洋温室气体监测、海洋微塑料监测和放射性监测”。
国家环境空气质量监测网络基本建成。碳检测属于环境空气质量检测。目前,我国环境空气质量监测网络覆盖国家、省、市、县四级。在监测功能方面,国家环境空气质量监测网络覆盖城市环境空气质量监测、区域环境空气质量监测、背景环境空气质量监测、试点城市温室气体监测、酸雨监测、沙尘影响空气质量监测、大气颗粒物组成/光化学监测等截至2017年,温室气体监测已覆盖31个直辖市和省会城市。
4. 第三方运营和监控设备制造有广阔的发展空间
4.1. 环境监测逐步转向第三方运营
环境监测作业是环境监测设备的下游环节。环境监测行业的上游参与者主要是硬件供应商、软件系统服务商和检测试剂供应商。中游的参与者包括监测设备制造商和环境监测系统供应商;下游参与者主要是环境监测服务运营商,为政府和各领域细分排污企业的环境监测系统和设备提供运维服务。通常环境监测设备制造商也为下游客户提供监测设备运行和维护服务。
环境监测逐步由政府主导向市场运作转变。2015年以前,环境监测主要由各级环境监测站进行。随着环境监测服务需求的不断增加,监测站数量的不断增加,带来了运行人员的短缺。我国也出现了第三方环境监测机构,成为政府监管的有效补充。2015年1月,国务院发布《关于推进环境污染第三方治理的意见》,首次鼓励环境污染第三方治理。此后,相关部委相继出台了多项法律法规,推动监测体系建设,以完善我国的监测体系。2020年3月,生态环境部印发《关于推进生态环境监测体系和监测能力现代化的若干意见(征求意见稿)》,这再次明确了监测权的归属,使我国的环境监测运行体系更加清晰。目前我国环境监测主要包括“转移经营模式”和“管理经营模式”两种模式,两种模式都是由市场监测业务开展的,主要区别在于市场上的“转让-商业模式”是负责投资建设监测站和监测设备的资产所有权,而政府则是“管理运营模式”。
环境监测数据是地方政府绩效考核的重要指标。为加快城市绿色发展,推进生态文明建设,2016年12月国务院发布的《生态文明建设目标评价评价办法》和国家发展改革委等部门制定的配套指标体系中,环境评价项目权重大幅提高。《办法》明确指出,要把环境保护评价结果作为对政府工作人员综合考核评价和任免奖惩工作的重要依据,从而进一步加强评估工作的公开透明,打击环保监测数据造假现象。在政府绩效的压力下,第三方运营数据的准确性和稳定性也得到了更好的保障。
监测与核查是相辅相成的,第三方“碳核查”也是碳交易市场正常运行的重要组成部分。监测、报告和核查是碳排放核算和交易的基石。碳核查负责定期核查温室气体排放数据的监测、收集和报告,提高温室气体排放总体报告结果的可信度,增强碳交易市场的公平性和公平性。2018年生态环境发布了《排放监测方案审核与报告审核参考指南》,对排放监测方案审核与报告审核提出了明确的指示、要求,贯穿整个检查阶段的监测与报告阶段,核查机制应按照规定的程序,对企业的监测计划和报告进行审核。总体审计步骤可分为三个阶段:准备阶段、实施阶段和报告阶段。
4.2. 环境监测设备的发展预计将达到一个高峰
红外光谱(FTIR)是目前二氧化碳检测的主流技术。目前,傅里叶红外检测(FTIR)是行业中二氧化碳CEMS在线监测的主要技术。它的工作原理是不同的气体对不同波长的红外线有不同的吸收作用。例如,CO2最大能吸收波长约为4.25微米的红外波,N2O最大能吸收波长约为4.5微米的红外波。因此,当需要测量CO2时,红外源应设计为4.25波长。同时,吸收的红外线量与材料的浓度成正比。二氧化碳越多,吸收的红外线就越多,落在探测器上的红外线就越少。最后,处理后反向计算CO2浓度。
碳监测设备主要来源于烟气CEMS系统,行业门槛主要在于产品认证和客户存储。目前市场上的监测设备主要是SO2、O3、NOX和粉尘的在线监测系统,但行业内很多公司都有碳检测相关的技术储备。由于二氧化碳排放必须通过相关部门批准的CEMS在线监测系统进行监测,行业门槛主要在于产品认证和客户储备。环境监测设备产品认证主要由CMC协会按照“产品现场检验、监督后检验认证”的国际通用模式进行。认证周期6个月以上,证书有效期3年。此外,还需要测量仪器和成熟的软件系统,包括预处理系统的认证。因此,为客户提供碳检测解决方案需要行业企业具备较高的综合能力。
下游客户的扩张将为CEMS生产企业带来更好的烟气效益,有望直接受益。二氧化碳CEMS在线监测系统可以通过在烟气在线监测系统中增加二氧化碳监测模块来实现,因此烟气监测系统市场拓展较好的企业有望首先受益。随着烟气在线监测系统的下游客户主要是企业在电力、化工、钢铁和有色金属行业,这些企业也是中国碳交易市场的主体,所以在快速的过程中体积膨胀的碳排放CEMS系统在未来,这些CEMS在线监控系统厂家已经得到相关部门的认可,可以依托现有的客户拓展优势,率先为客户提供解决方案,迅速抢占市场。
5. 行业集中度逐步提高,整体利润水平保持稳定
5.1. CEMS改造市场规模超过100亿元
行业潜在用户是烟道气CEMS系统安装的主要排放者。目前,CO2在线监测设备尚未在市场上推广,但由于环境污染要求,电力、煤炭、钢铁、石化等重点排放行业已安装了烟气CEMS系统。同时,自第一国家碳市场的实施周期1月1日开始,2021年,2225年以后主要排放国在发电行业包括全国碳交易体系,生态和环境发布碳排放交易管理办法》(试行)2021年2月。将年温室气体排放量达到2.6万吨二氧化碳当量的单位列为重点排放单位,逐步纳入全国碳交易市场,基本实行“平稳互联、平稳过渡”。基于碳交易市场的监测需求,如果未来所有重点排放企业都需要安装CEMS进行二氧化碳在线监测,行业将拥有巨大的市场空间。烟气在线监测设备的使用周期一般为5-8年。按5年服务周期计算,目前烟气CEMS系统的市场存量约为10.1万套。
如果对现有存量烟气在线监测系统CEMS进行改造升级,将产生100亿元以上的新兴市场规模。据中国环保网报道,一套包含气体监测和颗粒物监测的烟气在线监测系统CEMS的价格约为30万元。由于二氧化碳在线监测系统与烟气在线监测系统CEMS的功能模块大致相似,预计CEMS单独用于二氧化碳在线监测系统的市场价格也在30万元左右。但是如果通过设备升级增加二氧化碳监测模块,则需要花费10万元左右。生产一套烟气在线监测、二氧化碳在线监测的CEMS设备,成本40万元。因此,如果首批10.1万存量烟气CEMS用户选择升级存量设备,将催生一个超过100亿元的新兴市场。
现阶段确定性高的客户是八大碳交易试点项目的主要排放主体。自2011年以来,中国在北京、天津、上海、重庆、湖北、广东、深圳和福建开展了碳排放交易试点项目。截至2019年底,8个试点项目覆盖石化、化工、建材、钢铁、有色金属、造纸、电力、航空等行业3081个重点排放单位。根据计算,每个关键放电单元有两个发射机构,对二氧化碳CEMS在线监测设备的需求在短期内相对较高的确定性将6162套,和市场规模将在18.5亿元左右每集300000元的计算。
5.2。产业集中度逐渐提高
该行业以小微企业为主。近年来,进入者的数量越来越多,竞争也越来越激烈。据企业汇总数据显示,目前我国烟气监测行业相关企业908家,其中2020年新注册企业106家。从注册资本规模看,注册资本在1000万元以下的企业有547家。283家,注册资本1000万元至5000万元;注册资本在5000万至1亿元之间的企业有58家,注册资本在1亿元以上的企业只有20家。行业在2012 - 2020年度新公司作为一个整体的数量继续增加,“十二五”时期国家政策促进下烟气监测行业的快速发展,“第十条大气”政策等地面大大刺激烟气监测市场需求的爆发,环境监测相关企业2014年以来新登记注册企业总体呈直线上升趋势,其中2014年新登记注册企业61家,同比增长221%。
工业企业主要分布在北京、江苏、河北等工业发达地区,污染治理需求较大。在我国烟气监测设备行业中,北京地区烟气监测设备公司数量占行业公司总数的20.8%,居全国首位。京津冀地区作为我国重要的工业地区,我国环境污染严重,北京作为我国的首都,同时在过去的几年里已经经历了雾霾,所以政府对环境污染的控制都是阶段性地向较大的,因此京津冀地区对烟气监测设备的需求较高,吸引更多企业落户北京北江。江苏、河北、山东、山西也是重点重工业地区,对烟雾监测设备企业的吸引力也最大,分别为8.1%、7.6%、7.5%和6.2%。
外延并购是企业外延扩张的主要方式。其他环境监测服务也将纳入烟道气监测设备行业龙头公司的业务。由于我国环境监测仪器属于精密设备生产行业,不同监测对象的技术差异较大。为了快速进入其他细分市场,行业公司通常采用合并和整合的方法,打破细分监测领域的壁垒,实现快速扩张。近年来,环境监测仪器行业的并购重组案例主要集中在巨光科技、雪地龙、仙河环保等几家龙头企业。
产业集中度继续提高。根据中国工业信息网的统计和预测,2016 - 2019年,中国环境监测设备总公司销售额分别占比36.4%、48.1%、55%和58%。虽然这是烟雾监测设备的大行业,但由于烟雾监测设备与其他环境监测设备行业属性相似,也具有一定的参考价值。同时,根据上市公司年报,作为烟气监测设备行业的上市公司,聚光科技、仙河环保、雪龙、中寰设备、蓝盾光电、2018年和2019年与环境监测相关业务收入分别为41.23亿元和62.35亿元,同比增长51.22%。考虑到2018年和2019年烟气监测设备行业设备销量分别为20600台和22310台,同比增长仅为8.3%,增速远低于其环境监测相关业务的收入增长。这也在一定程度上证明了我国烟气监测设备行业的集中度正在逐步提高。此外,从新进入行业的企业来看,2020年新进入行业的企业比2019年减少26家,比去年同期减少19.7%。2021年一季度进入行业的新企业只有9家,远低于2020年一季度进入行业的企业数量。这也在一定程度上说明,龙头企业由于产业集中度的提高而具有更大的竞争优势。
5.3。行业整体利润水平保持稳定
上市公司整体盈利水平保持稳定。在环境监测领域的上市公司在中国,Xianhe环境保护有一个相对较高的市场份额在大气监测和网格监测系统,以及操作和维护管理服务已经成为一个新的动力性能,所以整体毛利率是在一个较高的水平。由于蓝盾环保监测业务的收入规模和市场份额低于其他公司,规模效应不显著,其他业务的市场竞争也很激烈,所以整体毛利率处于较低水平。在净利率方面,先锋环保连续9年保持财务支出为负,净利率仍然保持在较高水平。资产负债率越高,财务费用率越高,净利率越低。
业务需求对行业公司提出了更高的要求,行业公司加大研发投入。目前,市场上烟气监测设备的研发费率在6%-12%之间,平均研发费率在8%左右,整体表现略有上升。行业企业的研发投入主要与企业的业务需求有关。随着环境监测需求的不断增加,为客户提供合适的解决方案也对公司的产品实力提出了更高的要求。因此,行业企业也在逐步加大研发投入。在行业公司中,专注于监控全产业链的延伸,专注于各种监控仪器的设计,客户的产品更新需求相对较高,所以研发投入也大于行业内其他公司。先锋环保在细分市场具有先发优势,专注于高利润的产品线,因此研发投入相对较少,盈利水平也较高。
本文由蝶阀编辑整理