能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

(報告出品方:華泰證券)

能源轉型催化科技產業趨勢變革

碳中和是新一輪產業變革主題,科技行業將引領綠色低碳浪潮。氣候危機仍然是國際社會 關注的焦點問題,1。5℃的控溫目標達成亟需更大力度的減排行動,否則人類將面臨氣候引 發的一連串黑天鵝事件;同時,在全球化面臨十字路口的當下,推動氣候問題解決也成為 了當今局勢中為數不多的合作力量。我們認為,碳中和的根本變革為:高環境代價的低質 量發展模式向低環境影響的可持續發展模式轉變。在這種轉變當中,隨著數字經濟加速滲 透,科技行業自身能耗問題引人注目,在價值鏈控排上需要起到排頭兵作用;與此同時, 科技行業無疑需要深度參與,以高階技術驅動助力社會低碳轉型。

迫在眉睫的科技行業碳中和

科技行業應當成為碳中和先行者,充分釋放減排潛力

隨著數字經濟快速滲透,科技行業碳排放壓力加劇。據 BCG 統計,ICT 行業碳排放約佔全 球碳排放總量的 3~4%,若不採取減排措施,到 2040 年 ICT 行業碳排佔比將達 14%。根據 溫室氣體核算體系,企業排放包括自身排放(範圍 1&範圍 2)以及供應鏈排放(範圍 3)。 對於科技行業,自身減排著力解決資料中心和場所用電能耗加劇問題,更重要的挑戰來自 所售賣產品和裝置相關的價值鏈排放。據 BCG《中國碳中和指引》(2021 年 9 月)測算, 美國上市企業中科技行業價值鏈排放為自身運營排放的 2。64 倍,高於消費、金融等行業, 因此科技行業去碳化有價值鏈放大效益。 電信基站、資料中心、電子裝置製造等科技領域或將成為未來能耗增長主要來源。據 Wind 資料,分板塊來看,在科技相關領域中,電信基站/資料中心/計算機、通訊及其他電子裝置 製造業/資訊服務業/科學研究與技術服務業在 2020 年用電量分別佔我國全社會總用電量的 1。2%/2。7%/2。4%/0。3%/0。3%。隨著數字經濟的到來,資料中心、電信基站等科技領域或將 成為未來的主要耗能來源,據 BCG《中國碳中和指引》(2021 年 9 月)測算,到 2030 年, 科技行業能耗佔比將佔全球用電能耗的 20%。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

ICT 及消費電子耗能佔比有望下降,但資料流量快速增長背景下,資料中心及網路耗能問 題亟待解決。當前科技行業用電能耗中,ICT 及消費電子生產在科技行業中能耗佔比較高, 但蘋果、華為等頭部科技企業節能降碳成果顯著,我們觀察到近三年推出的 iPhone11~13 同類機型碳足跡有明顯下降,iPhone 13 相比 iPhone6 碳足跡下降 33%,這得益於可再生 材料的使用、嚴格的供應商准入及生產過程控制,我們認為在此趨勢下,ICT/消費電子製造 環節耗能佔比有望下降。然而,在資料流量高速增長的背景下,未來資料中心規模及網路 負載將會逐步提升,成為我國用電量主要增長極之一,資料中心及網路向綠色化、低碳化 轉型迫在眉睫。

海外科技巨頭淨零目標超前,擁有系統化減排舉措

海外科技廠商短中期實現 100%可再生電力,長期推動供應鏈減排。我們看到海外科技廠商 淨零目標集中在 2030 年至 2040 年,較國際普遍目標 2050 年顯著提前,減排舉措集中於 低碳產品、能效提升和推進可再生電力使用,微軟率先實施內部碳定價。自 2011 年開始, Meta、蘋果、谷歌、微軟、亞馬遜等眾多科技品牌廠先後公開承諾 100%使用可再生能源, 並披露清潔電力專案利用計劃和實施情況。近年來,科技企業在清潔電力和綠色能源的採 購與投資上加大了步伐和力度。根據 RE100 2021 年度報告,已有超 30%的科技企業已經 達成了 100%的可再生能源目標。國內科技廠商近年主動加速碳中和程序,阿里巴巴、騰訊 先後釋出行動框架,但在減排舉措落實上,國內的科技廠商的實際進展有限,仍需更多投 入。

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能源轉型產業鏈相關公司梳理

我們從能源供給及需求兩個方面出發,對科技產業鏈中或將受到能源轉型影響的主要公司 進行了梳理。在能源供給側,功率半導體及被動元器件是新能源發電系統的關鍵器件,電 網數字化離不開各類通訊及物聯網技術的支援,熱管理系統更是保障儲能安全性的基礎; 在能源需求側,以華為為代表的 ICT 企業憑藉在數字技術和電力電子技術領域的優勢在數 字能源領域展開佈局,資料中心及消費電子製造產業隨著能源轉型的推進或將迎來行業格 局重塑。

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ICT:以華為為例,探討科技行業如何參與能源數字化程序

數字化為能源轉型注入新動能,華為領先佈局能源數字化業務。在能源轉型程序中,包括 人工智慧、大資料分析、雲計算、物聯網在內的數字技術得到廣泛應用,發揮著效率和成 本的雙重優勢。舉例來說,透過能源基礎設施數字化升級,企業能夠實現對裝置能耗實時 監控管理;數字孿生技術在新能源系統中的應用,能夠精準預測可再生能源出力及供電負 荷,從而實現分散式能源供需就地平衡。華為作為 ICT 龍頭企業,憑藉在數字技術和電力 電子技術領域的優勢,發力包括智慧光伏、站點能源、資料中心能源、能源管理雲等在內 的數字能源業務,推動瓦特技術、熱技術、儲能技術、雲與 AI 技術的創新融合。 基於華為佈局,我們看到科技行業在智慧光儲、ICT 能源基礎設施建設、能源管理監控等 領域將大有可為。1)在光伏儲能賽道,華為主要供應逆變器、控制器、儲能電池系統等, 我們認為產業鏈上游的材料(GaN/SiC)、器件(IGBT)、電池封裝及管理等值得關注;2) 在 ICT 能源基礎設施領域,華為佈局高能效、智慧化的基站和資料中心建設,我們看到產 業鏈中低功耗天線、模組化資料中心、模組化 UPS 電源、溫控系統等產品需求高景氣;3) 在能源管理監控系統方面,華為正在建設開放的能源管理雲平臺,未來能源 IoT 感測器、 SaaS 軟體在能源數字化中發揮關鍵作用。

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清潔發電:儲能+光伏大機遇,華為智慧光儲解決方案推動五大場景光伏應用

儲能+光伏的大型部署需求下,華為將數字技術與光伏、儲能、雲與 AI 技術融合,推出針 對五大場景的智慧光儲解決方案。華為的智慧光儲系統應用於大型地面電站、大型儲能電 站、園區工商業屋頂、戶用屋頂、智慧微網五大市場,核心產品包括光伏控制器、組串式 儲能、儲能控制器、箱變以及光伏管理系統等。 具體來看:1)針對大型地面電站,華為打造智慧光儲發電機,提升發電系統在弱電網環境 下的表現,加速光伏成為優質電和主力電;2)針對大型儲能電站,華為提供智慧儲能解決 方案,透過“一包一最佳化、一簇一管理”解決電芯的不一致性帶來的容量低、壽命短、運 維難、風險高等痛點,實現更高放電、更優投資、極簡運維、安全可靠;3)針對家庭場景, 華為提供“能源控制器”+“元件、組串式儲能、綠電雲”方案,解決屋頂複雜性與安全性 難點,提高發電效率和用電體驗,並降低用電成本;4)針對工商業場景,華為推出行業綠 電解決方案,解決該場景發電量低、安全性堪憂、運維難等痛點,幫助客戶實現更高收益、 主動安全和智慧運維;5)針對微網場景,華為佈設光伏板和儲能實現可靠安全供電。

綠色 ICT 能源基礎設施:實現站點和資料中心高效智慧化

在站點領域,華為推動基站全生命週期低碳降耗。1)在基站建設環節,華為圍繞電源、溫 控、儲能等裝置推進站點形態極簡化,包括在站點側推動“以櫃替房、以杆替櫃”成為運 營商主流建站模式,在機房側透過“以櫃替房”實現新建免機房,採用升壓供電、精確制 冷等方式實現擴容免改造。2)在執行環節,華為部署 isolar 疊光發電、高效能轉電、多制 式電源系統、智慧鋰電儲能、智慧用電管理系統,大幅降低站點能耗。3)在運維環節,華 為透過站點數字化和運維智慧化,實現站點能源的自動駕駛和低碳化看板,降低站點運維 成本,並提升運營效率。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

在資料中心領域,華為供應模組化+智慧化產品,解決能效、建設週期、運維、安全問題。 華為資料中心能源解決方案基於數字化、網路化、智慧化技術,提供電力模組、鋰電池、 UPS 模組、精密空調、室內模組化和室外集裝箱資料中心解決方案、資料中心管理系統等, 讓資料中心基礎設施簡單、高效、可靠。例如,針對大型資料中心場景,華為透過供電、 溫控、管理、架構四大重構,在提升供電效率、節省佔地面積的同時,PUE 從 1。4 降到 1。2、 運維效率提升 35%、建設週期從 18 個月縮短到 6-9 個月。據賽迪顧問、ICT research,2021 年華為 UPS 產品、資料中心鋰電、間接蒸發冷卻、行級溫控、智慧微模組產品市場份額位 居中國市場第一。

綜合智慧能源:與合作方共建綠色建築、園區和城市

華為綜合智慧能源方案涵蓋雙碳諮詢服務、“源、網、荷、儲”一體化應用和雙碳雲腦平臺。 華為綜合智慧能源方案透過協同智慧光儲、充電網路、智慧照明、智慧溫控等能源基礎設 施,使系統性能達到最優,根據華為能源官網,可提升能源效率約 20%,降低用能成本約 10%,縮短投資回報週期約 25%,已打造的案例包括華為安託山基地“光儲直柔”近零碳 園區、深圳國際低碳城近零能耗場館。同時,華為積極參與超低能耗建築標準和相關政策 制定,推廣建設深圳市福田區近零碳排放區試點專案。

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能源管理雲:構建開放平臺和生態,推動能源數字化轉型

針對家庭、園區、ICT、縣域和城市能源管理,華為打造開放的能源管理雲平臺。能源管理 雲平臺基於能源 SaaS、aPaaS、IoT 生態,透過大資料精準調控和 AI 最佳化,提升運維效率, 並降低用能成本。深圳國際低碳城是首個應用能源管理雲的案例:1)在最佳化運營方面,基 於 AI、大資料、物聯網等技術,能源管理雲能夠實現空調、照明、充電樁、電動窗等能耗 裝置精細化管理,並實現水、電、氣能耗引數視覺化,輔以大屏資料動態重新整理、歷史資料 查詢等服務;2)在降低用能成本方面,能源管理雲實現園區能源裝置統一接入、統一管理、 統一運營,透過發儲用智慧協同和一體化排程,打通能源裝置管理孤島,根據華為能源官 網,綜合節能率最高可達 15%。

資料中心:綠色化能力成為行業長期勝負手

我們認為能源轉型將從中長期維度影響 IDC 行業競爭格局,綠色化能力將成為未來行業的 核心競爭要素之一。主因:1)行業准入規則層面,2021 年來北上深等一線城市能耗指標 明顯收緊,新建 IDC 規定 PUE 准入水平為 1。15-1。3,低於 2021 年行業平均 PUE 水平 1。5, 在此規則下,未來綠色化能力較差的專案將逐步從行業中出清。2)運營成本層面,經我們 測算,峰谷差價拉大、尖峰電價、懲罰性電價等措施的出臺使得核心城市 IDC 電費成本平 均上漲 8。8%,長期而言,綠色化能力突出的 IDC 企業將擁有更高的利潤率,或更具競爭力 的價格水平,有望在行業競爭中勝出。

IDC 企業的綠色化破局之路在於從能源供、需兩個維度加大技術升級迭代投入。我們認為, IDC 企業可從能源供給、能源需求兩個維度入手,透過技術升級迭代提升綠色化能力。1) 在能源供給端,投資建設分散式/集中式光伏專案並配合儲能技術能夠有效提升可再生能源 利用率,並透過平抑峰谷電價的方式實現電費成本的降低,當前光伏建設專案的投資回報 率在 9%-12%之間,儲能配套專案的投資回收期約為 3-4 年,未來隨著光儲專案的規模化 應用與技術迭代,其經濟效益還有望進一步提升。2)在能源需求端,降低 PUE 是資料中 心行業監管政策的明確要求,使用間接蒸發冷卻、液冷等新型製冷技術是較為經濟有效的 降低能耗方式。

政策導向:核心城市能耗指標收緊,綠色化限制行業供給

一線城市能耗指標收緊、政策審批趨嚴,新增供給有限。2021 年以來,我們觀察到北上深 等一線城市能效指標要求提高,能耗指標明顯收緊。其中,(1)北京明確要求到 2030 年 IDC 可再生能源利用比例達到 100%,並實施差別電價政策推動能源升級提速。新建 IDC 的 PUE 要求收緊,2021 年規定 PUE 准入水平為 1。15-1。3(依據規模有所不同),而 2018 年標準 為 1。4。(2)上海規定新建/改造資料中心 PUE 控制在 1。3 以下,機架規模不低於 3000 架, 鼓勵集約化建設。(3)深圳則對高能耗企業展開線上監測,並實施獎勵政策,未辦理節能 審查的違規資料中心均需依法依規停止使用或建設。

具體而言,我們觀察到各省市政策主要從可再生能源利用、能源利用效率及上架率三個維 度對資料中心綠色化提出了指引和要求細則。可再生能源利用方面,北京市鼓勵 2021 年及 以後建成的專案,按照每年 10%逐年提高可再生能源利用比例,到 2030 年實現 100%(不 含電網既有可再生能源佔比)。能源利用效率方面,各省市對資料中心提出了 PUE 不高於 1。3-1。4 的要求。上架率方面,北京/廣東指出,兩年內資料中心上架率應達到 80%/75%以 上;上海則對資料中心建設規模提出明確要求。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

資料中心綠色化兩大路徑:提高可再生能源利用+降低能耗水平

從政策檔案的具體指引中,我們也可推知,當前提高可再生能源利用率、降低能耗水平(PUE) 為資料中心綠色化的兩大主要途徑。 具體而言,可再生能源方面, 資料中心建設單位可透過 1)自建分散式可再生能源設施提 高可再生能源利用水平,建築物屋頂可以安裝光伏元件,具備條件的專案可以在外牆安裝 光伏元件;2)若自建設施不能滿足的用電需求,也可透過綠色電力交易或認購可再生能源 綠色電力證書、購買節能量等方式提高可再生能源利用比例。降低能耗水平方面,資料中 心的能源消耗主要來自 IT 裝置、製冷系統、配供電系統、照明裝置等,前三者能耗構成約 佔總能耗的 90%,因此資料中心可以透過改進相關裝置及技術的用電效率,來降低資料中 心執行各環節的能耗水平(PUE)。

自建可再生能源領域,分散式可再生能源已在多個 IDC 專案中成為重要能源補充,秦淮數 據/奧飛資料積極佈局集中式可再生能源建設。分散式專案由於建設技術難度低,投資規模 相對較小,流程相對簡單,已在國內多家 IDC 專案中試點建設。但是,目前分散式專案體 量較小,僅可滿足機房所需部分電力,以補充輔助作用為主。集中式專案方面,秦淮資料 及奧飛資料積極投資佈局集中式清潔能源建設,自建/簽約專案均在穩步推進中。據 CPIA 《中國光伏產業發展路線圖》中的測算,2021年我國地面光伏專案建設所需初始投資約4。15 元/W,分散式光伏系統的運維成本為 0。051 元/W/年,集中式地面電站為 0。045 元/W/年。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

可再生能源採購領域,2021 年 9 月 7 日,全國綠色電力交易試點正式啟動,來自 17 個省 份的 259 家市場主體,以線上線下方式完成了 79。35 億千瓦時的首批綠色電力交易,其中 包括騰訊、萬國資料、秦淮資料等多家雲計算/資料中心企業。根據彭博新能源統計,阿里 巴巴與秦淮資料公開披露的 2021 年綠電消納量分別為 269GWh 和 183GWh,分別位居 2021 年中國綠電採購買方排行榜第一、第二。

機房配套裝置升級改進為 IDC 企業降低 PUE 的主要方式。IDC 能耗部分主要包括 IT 裝置、 製冷系統、供配電系統等。具體而言,1)IT 裝置方面,可選用快閃記憶體硬碟替換機械硬碟,同 等容量下,單塊快閃記憶體硬碟一年可節省 981 度電,此外,改進演算法能夠降低功耗,例如,百 度“飛槳”AI 控制系統透過演算法改進實現年均 PUE 小於 1。15。2)製冷系統方面,IDC 傳 統制冷系統如風冷空調、冷凍水自然冷等方案因能耗較高問題面臨轉型。據工信部資料, 採用間接蒸發冷卻、液冷方案的 PUE 值可分別達 1。13、1。08,而傳統風冷解決方案 PUE 值為 1。55。3)針對供配電系統,則可向正向直流電、不間斷、分散式、模組化方向改進。

以間接蒸發冷卻法為例,機房配套設施的升級改造具備較高經濟性。根據 2019《資料中心 間接蒸發冷卻技術白皮書》中的測算,某河北資料中心總熱負荷為 17,600kW,其採用傳統 水冷離心機組進行製冷,單位冷量初始投資成本約 3,000 元/kW,對應初期投資總成本為 5,280 萬元,該系統全年能效比(AEER)為 4。5;當採用間接蒸發冷卻裝置時,單位冷量 初始投資成本約 5,000 元/kW,對應初期投資總成本為 8,800 萬元,系統 AEER 可提升至 10。1。相較於傳統制冷系統,間接蒸發冷卻系統憑藉較高 AEER 每年可節約用電 1,900 萬 度,對應每年節省電費 1,520 萬元,此外疊加水費等方面的節省,約 2。2 年可實現初始投資 成本差額的收回。以系統使用壽命均為 10 年計算,相較於傳統冷卻,間接蒸發冷卻系統全 生命週期可節省成本共計 1。3 億元。

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關注能源轉型、綠色化對資料中心長期格局的影響

峰谷電價差拉大、尖峰電價、懲罰性電價等政策下,東部地區 IDC 電費成本較此前平均上 漲 6%-12%。2021 年以來,各省市一次推出電價政策改革,更精細的劃分峰谷時段,採取 分時電價,同時,電力系統最高 95%的尖峰時段在峰端電價基礎上再上浮 20%;此外,浙 江省/江蘇省採取懲罰性電價措施,進一步提高了高能耗企業的電價水平。在此背景下,IDC 運營中的電費成本較此前進一步上漲。 依據全國資料中心運營資料,我們對電價變革對資料中心成本的影響進行了測算。參考各 第三方資料中心上市公司公告中披露的專案引數,我們假設資料中心單機櫃平均功率為 4 KW,平均負載率為 70%且一直穩定,平均 PUE 為 1。49,容量電費按照最大需量計算,月 電費賬單包含 30 天的日電度電費,不考慮辦公用電等其他情況。依照如上公式和假設,結 合各地不同時間段峰谷電價政策,可粗略地計算出單個數據中心的月電度電費,並估算新 電價政策實施下電費漲幅變化。據我們測算,採取峰谷電價政策後,東部地區單月電費成 本較此前上漲 8。8%,西部地區受影響相對較小,單月電費成本較此前上漲 3%。

新電價政策下,資料中心降低PUE、西部地區選址佈局趨勢將更為明顯。新電價政策下, 由於電費成本更加昂貴,我們觀察到萬國資料等電費支出較高的企業毛利率短期內已有所 承壓,在成本端上行的背景下,我們認為IDC公司升級配套裝置,降低PUE水平的經濟效益 更高,相應趨勢將更為明顯。在國內當前資料中心機房保有量較多的廠商中,百度/位元組跳 動等網際網路大廠依靠其技術優勢已實現較低PUE水平,秦淮資料在第三方IDC廠商中實現綠 色化領先。

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另一方面,由於西部地區佈局的資料中心電費成本優勢顯著,電費成本受峰谷差價影響較 小,疊加“東數西算”政策推動,我們預計未來幾年中,西部地區資料中心佔比將得到明 顯提升。當前,第三方IDC公司的機櫃資源仍主要分佈於北上廣深等一線城市,但已逐步在 西部地區有所佈局,如據萬國資料2Q22業績報告,其西部地區存量機櫃佔比5。6%,相較而 言,運營商在西部地區的IDC資源佈局更豐富,據中國電信董事長柯瑞文在2022年中國算 力大會上的主題演講,公司十四五期間將進一步最佳化東西部資料中心比例,由現在的7:3調 整至“十四五”末的6:4。

新型儲能技術能夠有效調節峰谷間電力差,配合光伏發電,或將在資料中心場景普及應用。 在傳統資料中心中,儲能以 UPS 的形式存在,僅在供電異常時作為緊急電源使用。若在數 據中心內部配套新型儲能設施,除應急外,還能平衡峰谷電價,管理集中式光伏、分散式 光伏發電的不穩定性。當前,資料中心內部配置儲能裝置的比例還較低,據世紀互聯官網, 世紀互聯新一代荷儲 IDC 專案是我國首個規模化將新型儲能技術應用於資料中心的專案, 除了應用於峰穀場景外,還能消納 8 萬度太陽能,進一步節約電費,配合電網需求側響應 排程 20 多次。

儲能配套成本方面,不同型別的儲能電站投資成本不一,據《基於全壽命週期成本的儲能 成本分析》,若以世紀互聯新一代荷儲專案 2MWH 的儲能容量,90%的電能轉換效率,選 用鋰電子電池的方案為例,儲能電站初始投資成本為 3600 萬元,後續運營維護成本約為 12 萬元/年,對應投資回收期約為 3-4 年。

規模效應逐漸顯現,儲能成本將持續降低。近年來隨著產業鏈配套日臻完善、商業化應用 逐漸成熟,儲能成本不斷下降,未來隨著鋰電池產業規模效應的進一步顯現,儲能成本仍 有較大下降空間。根據 CNESA 預測,到 2025 年我國鋰電儲能市場系統併網成本將從 2020 年的 1。45 元/Wh下降至 0。84 元/Wh,較 2020 年下降 42 個 pct;平準化度電成本(LCOE) 將從 2020 年的 0。57 元/kWh 下降至 0。2/kWh,較 2020 年下降 65 個 pct。我們認為在此驅使 下,後續 IDC 儲能配套單位配置成本有望逐步下降。

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消費電子製造:能源轉型重構品牌供應鏈

綠色供應鏈趨勢下,能源轉型成為供應商的必做題。蘋果承諾於 2020 年達成 100%使用再 生能源目標,並已於 2018 年提前達標,範圍包括品牌總部、研發中心、全球零售店及資料 中心等。從蘋果碳排放結構看,供應鏈在產品製造環節的用電排放是最大的碳排放來源。 因此,推動供應商能源轉型成為蘋果碳中和的當務之急。從 2015 年起,蘋果透過發起清潔 能源計劃等方式,推動供應商使用清潔能源製造蘋果產品,並定期公開披露參與清潔能源 計劃的供應商名單,以此激勵供應商參與承諾。 從消費電子製造業的實踐來看,我國供應鏈企業能源轉型重點關注能效提升(製冷效率、 建築改造)與電氣化(購買綠電、自建電站)。我們認為,受益於綠色電力交易發展及新能 源發電度電成本下降,消費電子製造業透過數字化和電氣化手段進行綠電轉型的程序有望 加速。在此過程中,短期綠色轉型的硬性要求拔高了行業門檻,或將導致市場份額向零碳 製造能力領先的企業集中;中長期看,低碳轉型有利於廠商降本增效以及擴大低碳產品營 收,帶動行業良性發展。

品牌方推動:蘋果推出清潔能源專案和能效提升專案督促供應商能源轉型

可再生能源使用:蘋果透過教育培訓、基金投資等方式推動供應商承諾。蘋果提倡“供應 商責任”價值觀,即蘋果有責任教育並賦能供應鏈成員。透過《供應商行為準則》和《供 應商責任標準》,蘋果在環境方面對供應商的水資源管理、廢棄物零填埋、可再生能源使用 提出要求。2015 年,蘋果啟動“供應商清潔能源計劃”;2017 年,啟動“供應商清潔能源 平臺”,供應商可於該平臺取得各類資訊、教育訓練及成功案例;2018 年,在中國大陸啟 動“清潔能源基金”,鼓勵供應商共同投資再生能源發電廠;2019 年,舉辦供應商實體教 育訓練活動;2020 年,來自 24 個國家、超過 100 家主要供應商承諾供應蘋果的產品或產 線使用 100%再生能源;2021 年,蘋果承諾所有產品至 2030 達到碳中和。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

根據蘋果歷年的環境責任報告披露,2018 年蘋果啟動的中國清潔能源基金,幫助許多供應 商接觸到更多可再生能源專案。透過該投資基金,蘋果及其中國大陸的供應商已共同投資 了 465 兆瓦清潔能源。2021 年,中國加入蘋果清潔能源計劃的供應商同比增長 75%,共 有 55 家中國生產合作夥伴承諾僅使用清潔能源生產蘋果產品,代表了幾乎所有總部位於 中國的蘋果主要供應商。截至 2022 年 4 月,蘋果超 70%的供應商(213 家)承諾 100%使 用可再生能源製造蘋果產品,這些供應商佔 Apple 產品製造直接支出 98%。

能效提升:蘋果與供應商合作推動建立節能供應鏈。蘋果於 2015 年推出供應商節能專案, 目前與 100 家供應商合作,協助供應商場所設施節能減排。蘋果首先要求供應商定期測算 和報告範圍 1 和範圍 2 的碳排放量及來源,基於供應商排放資料,協助供應商開展能效項 目評估和提供技術支援。針對 AirPods、iPad 和 Apple Watch 等重點產品的供應商,蘋果 要求其啟動多年期節能計劃。同時,蘋果還透過金融手段支援供應商節能轉型,協助有節 能需求的供應商與能源管理及專案投資的服務商的合作。

供應商進展:果鏈廠商積極響應客戶要求,大力開展能源轉型

果鏈廠商正在透過自發電力和外購電力進行清潔能源轉型。企業獲取綠電的途徑主要分為 自發電力和購買電力,自發電力主要為廠區屋頂光伏專案,購買綠電方式包括:1)購買供 應商在公司設施中裝配的發電裝置產生的綠電;2)直接與發電公司採購綠電;3)從電網 採購綠電;4)與綠電供應商簽署綠電 PPA;5)購買綠證。 據蘋果《供應商清潔能源 2022 年進展報告》披露,果鏈供應商轉用清潔能源主要透過購買 綠電(78%)、直接投資(10%)、購買 REC(8%)、現場清潔能源專案(3%)。根據 BNEF, 2021 年蘋果及其供應商是中國綠證市場交易規模最大的買家,引領中國綠證需求。自發電 力方面,鵬鼎控股、立訊精密、比亞迪、安潔科技、京東方、欣旺達等均已在廠區建設現 場光伏專案。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

環旭電子:綠證採購先行者,大陸廠區已實現 100%再生能源使用。環旭電子將清潔能源使 用比例納入 ESG 績效考核指標,根據環旭電子 2021 年 ESG 報告,環旭自 2018 年開始持 續購買再生能源憑證,2021 當年購買憑證已達用電量 80。3%,費用約人民幣 3。38 百萬元, 佔營收 0。006%,並宣告到 2025 年再生能源憑證購買比例 85%,2035 年製程 100%使用再 生能源。2021 年,環旭中國大陸廠區已全數透過購買再生能源憑證(I-REC)達成 100% 再生能源使用率,墨西哥廠區已實現 30%可再生能源使用率。在現場專案方面,環旭推動 太陽能發電,在南投南崗廠頂樓建置太陽能發電系統,截至 2021 年底已產生約 1508MWh 再生能源。

在能效提升方面,環旭為降低營運活動及產品製程所產生的能源消耗並節約成本,在產品 設計過程中,優先選用低耗能的外部電源供應單位,並進行評估測試,確保產品符合環保 節能設計的要求。在各廠區的空調、照明裝置及廠區重大能源耗用設施上,環旭也執行了 各項節能改善方案,持續降低能源消耗量,減少電費投入,如加裝變頻控制、季節性調整 空調溫度、更換老舊裝置、監控及管理用電費用等,2021 年環旭相關節能措施總節電量達 732MWh。 工業富聯:2035 年實現 100%可再生電力使用。工業富聯積極推動能源結構轉型,計劃逐 步提升清潔能源使用比例,根據工業富聯 2021 年 ESG 報告,公司預計到 2035 年實現 100% 可再生能源使用,2021 年透過建設分散式光伏發電站,採用“自發自用,餘電上網”模式, 公司的光伏發電總量約為 42690MWh。能效提升方面,工業富聯實施了 LED 燈節能應用、 磁懸浮冰機匯入與汰換、節能型氣動元件應用、自動化機臺照明控制、更換節能型水泵、 高效電機能效提升、風機加裝變頻控制、工藝最佳化等 50 多個節能專案,2021 年共計減少 用電超過 45850MWh,節省用電成本超過 2734 萬元。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

立訊精密:積極使用清潔能源,推動廠區節能改造。立訊透過自建光伏專案、購買綠色電 力、購買綠證等綠色權益、大力推廣清潔能源使用、構建能源管理體系、投資高效能裝置 等方式致力於廠區能源轉型。根據立訊 2021 年 ESG 報告,清潔能源使用方面,立訊 2021 年度採購綠證 239651MWh、直購綠電 29304MWh,並增加屋頂式太陽能電站裝置容量, 總髮電量 16246MWh。節能改造專案方面,立訊 2021 年度投入 1009。57 萬元,累計在全 球廠區開展空壓機改造、照明系統最佳化、餘熱回收改造等多種節能減排改造,全年累計節 電量達 49481MWh。在智慧能源管理方面,立訊對現有配電系統、空壓系統、空調系統安 裝控制模組,建設 ICT 智慧園區,實現能源設施執行狀態/引數監控、自動執行調節、能耗 統計與分析等功能。

關注能源轉型對供應鏈格局的中長期影響

影響#1:果鏈企業積極參與能源轉型,ESG 表現優於同業,有望享有“綠色溢價”。在 ESG 投資體系下,能源轉型是“環境”專案中的重要評價指標,因此在能源轉型方面舉措更完 善的公司 ESG 表現更優,更受資本市場關注,並享受綠色溢價。受益於蘋果在清潔能源使 用方面推動,果鏈廠商 ESG 表現更優。在 A 股製造業企業中,環旭電子(AAA)、聞泰科 技(AA)、欣旺達(AA)、立訊精密(A)、京東方(A)位列前五,均為果鏈公司。我們認 為隨著投資者對於能源轉型及碳中和的關注度提升,環境表現領先同行的果鏈企業有望迎 來估值提升機遇。

影響#2:能源轉型是品牌商對供應鏈的硬性要求,轉型不力的企業或將出局。品牌廠如蘋 果已達成自身運營 100%再生能源使用的目標,目前正在全力投入與供應商合作,為供應商 能源轉型提供動能。中長期看,品牌供應鏈在能源轉型的要求下,進入門檻將提高,供應 商需要增加綠電採購及節能技改支出提升能源轉型表現,佈局早的企業將獲得先機,不達 標的供應商或將淘汰;同時,品牌商與供應商在能源轉型上的合作增加,如共同投資建設 清潔能源專案、定期彙報清潔能源使用及節能改造進展,構建上下游關係更緊密的綠色供 應鏈,無形中提高了品牌商更換供應商的壁壘。因此,消費電子供應鏈份額有望向能源轉 型領先的企業進一步集中。

科技發展賦能能源行業變革

源:電子器件是電力能源革命的基礎支撐

光伏、風電等清潔能源的加速應用是發電側實現能源轉型的關鍵。在新能源發電系統中, 逆變器和變流器是“風光”發電併網的核心,依賴於功率半導體和被動元件等電子器件的 底層支撐:其中,IGBT 是新能源發電系統中電能和功率處理的核心器件;電容器則起到直 流支撐和濾波作用,為新能源發電裝置的穩定性和效能發揮提供保障。我們認為,隨著電 子元器件在光伏元件中的應用成熟化,成本下降有望加速發電側轉型;另一方面,隨著包 括電動車、光伏、風電和儲能在內的新能源產業發展,電子元器件市場空間有望顯著擴容, 功率半導體與被動元件國產廠商率先受益,如斯達、江海、順絡等公司已有領先佈局,成 長空間進一步開啟。

功率半導體和被動元件是新能源發電系統的關鍵器件

逆變器和變流器是光伏和風電發電併網的核心部分。逆變器和變流器實現了新能源所發電 能向 50Hz 電網交流電的穩定轉化。原理上看,光伏發電是利用半導體介面的光生伏特效應 將光能直接轉換為電能,需要逆變器將光伏陣列所發的直流電轉化為交流電,才能將產生 的電能併入電網或者供負載使用;風力發電是利用風力帶動風車葉片旋轉,再透過增速機 提升旋轉速度來促使發電機發電,風電變流器能夠根據風速大小適應發電機轉速,將風機 在自然風作用下所發的不穩定的電能轉換為頻率、幅值穩定、符合電網要求的電能後併入 電網。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

IGBT 是新能源發電系統中電能和功率處理的核心器件。IGBT 全稱是絕緣柵雙極型電晶體, 是由 BJT(雙極型三極體)和 MOSFET(絕緣柵型場效電晶體)組成的複合全控型電壓驅動 式功率半導體器件,兼具 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的低導通壓降兩方面的優點,能 夠根據工業裝置中的訊號指令來調節電路中的電壓、電流、頻率、相位等,以實現精準調 控的目的。IGBT 在光伏逆變器中主要應用在 DC/DC 升壓和 DC/AC 逆變電路中,承擔著功 率變換和能量傳輸的作用,核心作用體現在驅動保護、過電流/短路保護、過溫保護、機械 故障保護等方面。

電容器起到直流支撐和濾波作用,為新能源發電裝置的穩定性和效能發揮提供保障。在逆 變器中,直流電作為輸入電源,需透過直流母線與逆變器連線,該方式為 DC-Link 或直流 支撐。電容器在逆變器中能夠吸收從 DC-Link 端的高脈衝電流,使得逆變器端的電壓波動 穩定可控,同時也能夠防止逆變器受到 DC-Link 端的電壓過沖和瞬時過電壓的影響。電容 器還承擔直流環節的濾波功能,使濾波後輸出的電壓為穩定的直流電壓,並能夠抑制和緩 衝電源線和訊號線路上的高頻電磁噪聲。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

鋁電解電容器和薄膜電容器是常用解決方案,在高壓場景中薄膜電容器效能更佳。鋁電解 電容器和薄膜電容器介質不同:鋁電解電容器介質狀態為液體,電解液的電阻率較高導致 載流能力較差,同時電解液存在受熱分解的問題,使得電容壽命受到影響;薄膜電容器介 質為金屬化薄膜,因此有“自愈”的特性,一個擊穿點的缺陷不會影響整個薄膜電容的使 用。在光伏發電領域,鋁電解憑藉單位體積容值密度高、成本低的優勢,更多用於組串式、 低電壓的光伏系統中,在高壓場景下需要多隻電容串聯使用,影響電路可靠性;薄膜電容 器具備耐高壓、高穩定性、溫度特性好、壽命長等優勢,能夠更加經濟地覆蓋千伏級高壓 場景,主要用於集中式、高壓的光伏系統中。在風電領域,兩類電容都有應用,對功率密 度要求更高的新型更大功率等級的機組變流器採用薄膜電容。

發電側能源轉型助推新能源用電子器件加速應用

光伏、風電等清潔能源將成為實現能源轉型的主要力量之一。光伏等清潔能源的加速應用 是發電能源轉型的關鍵。2022 年 6 月,《“十四五”可再生能源發展規劃》提出到 2025 年 國內可再生能源年發電量達 3。3 萬億千瓦時,在全社會用電增量佔比超 50%,風電和太陽 能發電量翻倍。全球能源網際網路合作組織預測到 2050 年,中國化石燃料發電佔比有望從 2018 年 70%左右降低至 10%左右,而光伏和風電佔比將在 2050年達到 60%以上。同時, 受益總裝機成本下降、容量係數提升,光伏經濟競爭力將逐漸凸顯。根據 IRENA 預測,到 2030 年光伏全球加權平均平準化度電成本(LCOE)有望降至 0。04 美元/千瓦時,成為最經 濟的能源。受益於政策推動和發電成本下降,光伏裝機量有望長期提升。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

光伏高景氣利好上游電子元器件,功率半導體與被動元件國產廠商率先受益。據錦浪科技 招股書,功率半導體/電容/電感等均為光伏逆變器核心元器件,成本佔比約 12%/11%/14%, 光伏裝機量擴容有望催化產業鏈上游市場空間加速成長。 功率半導體方面,在晶圓產能緊張及分散式光伏需求提升多重催化下,國產 IGBT 廠商自 21 年起在下游逆變器廠商加速驗證,22 年有望成為國產光伏 IGBT 突破元年,我們看到斯 達、士蘭微、新潔能、宏微、揚傑、華潤微等公司領先佈局。電容器方面,薄膜電容和鋁 電解電容是光伏逆變器電容主流方案。其中,薄膜電容憑藉耐高壓、使用壽命長等優勢, 是未來替代升級方向,預計將為國內江海股份等公司開啟成長空間。電感方面,國內電感 龍頭順絡電子在功率電感方面正重點佈局,長期有望受益。

長期來看,隨著包括電動車、光伏、風電和儲能在內的新能源產業發展,電子元器件市場 空間有望顯著擴容。我們以功率半導體和電容兩大核心電子元件為例,測算新能源帶來的 增量市場規模。 具體來看,受益於電動車銷量與風光儲新增裝機量高速增長,以及新能源車單車電子器件 用量增長和產品迭代驅動下的價值量提升,我們預測:1)全球新能源用功率半導體(包括 新能源汽車、光伏、風電、儲能)市場規模有望從 21 年 292 億元增至 25 年 1036 億元, 對應 CAGR 為 37%;2)薄膜電容: 全球新能源用薄膜電容(定義同上)市場規模有望從 21 年 34 億元增至 25 年 108 億元,對應 CAGR 為 33%;3)鋁電解電容:全球用於新能源車與 光伏的鋁電解電容市場空間有望從 21 年 19 億元增至 52 億元,對應 CAGR 為 29%。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

網:技術賦能電網數字化升級提速

新能源體系倒逼電網數字化升級提速。在傳統電力系統中,電力輸出曲線較為穩定。面對 用電曲線的日內峰谷波動性問題,以火電機組為主體的發電系統可以根據需求側的實際用 電需求來調整發電出力計劃,最終可將日內電壓/頻率的波動通常控制在±5%以內,實現供 需基本匹配。相比之下,隨著風能與太陽能為主的可再生能源發電引入,增大了發電側電 力輸出曲線的波動性,成為電力電網系統中亟待解決的問題。當前新能源體系下傳統電網 存在包括源荷波動性,時空隨機性,機理模糊性,控制複雜性諸多挑戰,而實現電網數字 化升級是解決這一問題的最有效途徑。 依託先進通訊技術,電力數字化投資將向配電網側傾斜。2021 年 3 月,國家電網、南方電 網相繼公佈“碳達峰、碳中和”相關行動方案,均明確要推進電網數字化升級,國家電網 表示,到 2025 年,要初步建成國際領先的能源網際網路;南方電網表示,要全面建設現代化 電網,投資結構方面,南方電網將配電網建設列入十四五工作重點,規劃投資 3200 億元, 約佔總投資的 48%。我們認為,在碳中和戰略的推動下,電網投資有望持續向配電側持續 傾斜。

電力資訊化市場 2020~2024 年 CAGR 有望達 18。4%;關注通訊模組升級需求。據弗若斯 特沙利文預測,2024 年國內電網端電力資訊化市場規模有望增長至 569 億元,對應 2020~2024 年 CAGR 達 18。4%。存量市場方面,國記憶體量電錶疊加通訊閘道器中的通訊模組, 合計約 7。3 億個,此前主要安裝的是窄帶模組,未來有望更換為寬頻載波模組,對應市場空 間約 350+億元,該替換自 2019 年啟動,至 2021 年約替換 40%~50%。增量市場方面,如 開關櫃、環網櫃的原有單機版的用電裝置,未來有望升級做監督控制,需要連線通訊模組。 據弗若斯特沙利文預計,國網約有 35 億開關櫃+環網櫃升級節點,增量市場空間有望達千 億級。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

虛擬電廠助力能源系統實現總體效益最最佳化。為平衡新能源發電波動性引起的電力供需不 匹配問題,虛擬電廠模式應運而生,它透過資訊科技及管理系統,將分散式能源資源進行 整合,並參與電力市場統一協調管理,配合系統削峰填谷。為實現這一點,數字化、資訊 化的支援尤為關鍵。硬體端而言,需配備感測器、可控開關等終端採集裝置,對可控符合 進行調控協調,為保障電網、負荷穩定執行,還需配套電力電子裝置、儲能裝置等;軟體 端而言,需要建立統一的協同管控、數字化管控平臺,形成配套的演算法及模型。 威勝資訊、有方科技等為電網資訊化產業鏈中的主要公司。其中,威勝資訊提供從資料感知、 通訊組網到資料管理的能源網際網路全層級綜合解決方案;有方科技主要提供智慧電網中的無 線通訊模組;映翰通主營產品包括工業無線路由器、無線資料終端、邊緣計算閘道器等工業物 聯網通訊產品;鼎信通訊/東軟載波/力合微則是物聯網 HPLC 晶片的主要生產廠商。

荷:新型製冷技術方案助力資料中心降低能源消耗

裝置配套技術迭代升級使得國內資料中心 PUE 值下降明顯。2016 年以來,隨著國內對數 據中心節能工作的不斷重視和綠色資料中心建設持續推進,資料中心能效水平明顯得到提 升,從 2016-2019 年,PUE 值大於 2。0 的資料中心佔比從 24。6%下降到 2%,PUE 小於 1。5 的資料中心佔比從 2。7%上升到了 12。9%。截至 2021 年,我國資料中心平均 PUE 水平下降 至 1。49,規模較小、能耗水平較低的資料中心正在加速出清。我們認為,隨著峰谷電價、 尖峰電價等政策對資料中心成本端影響逐步加大,綠色化水平將成為資料中心產業的核心 競爭要素之一。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

升級熱管理系統是降低資料中心能耗的關鍵之一。IDC 能耗部分主要包括 IT 裝置、製冷系 統、供配電系統等,而溫控節能系統是降低 IDC 能耗的關鍵之一。根據《資料中心間接蒸 發冷卻技術白皮書》中列舉的某典型 IDC 能耗構成,當 PUE 為 1。92 時,該資料中心的 IT 裝置能耗佔比為 52%;製冷系統的能耗佔比為 38%,佔據非 IT 裝置中的較高比例;當 PUE 為 1。3 時,該資料中心的製冷系統的能耗佔比為下降到 18%。因此當 IDC 考慮節能減排, 且無法升級 IT 裝置時,製冷系統是首先需要考慮的因素,即實現製冷系統的節能是實現 IDC 節能的核心途徑之一。 隨著政策對 IDC 能耗指標的持續趨嚴, IDC 傳統制冷系統如風冷空調、冷凍水自然冷等方 案因能耗較高問題面臨轉型。據工信部資料,採用間接蒸發冷卻、液冷方案的 PUE 值可分 別達 1。13、1。08,而傳統風冷解決方案 PUE 值為 1。55。

此外,IT 裝置、供配電技術及綠色運維等環節同樣存在一系列新型技術方案助力資料中心 完成綠色化轉型。其中,IT 裝置方面主要透過裝置選型、電源智慧化管理及“動態休眠” 等技術實現能耗降低;供配電系統方面,提高 UPS 執行效率是提升能耗水平的關鍵。以一 個容量為 300KVA 的 UPS 為例,每度電按 0。9 元計算,UPS 效率每提高 1%,一年節 省的電費大 18921。6 元。

儲:儲能溫控乘風起,液冷方案有望迎來放量期

儲能需求高速增長,熱管理系統為保障儲能安全的關鍵一環。長期來看,能源結構轉型和

降本

持續催生儲能需求,儲能是未來全球範圍的高成長賽道。根據 BNEF 預測,基本場景 下(不考慮補貼支援政策),2025

全球儲能市場累計裝機量預計將達到 60GWh,未來五 年 CAGR 有望達到 25%。儲能市場規模持續擴大帶動了產業鏈上下游相關需求,其中,熱 管理系統作為保障儲能安全的關鍵有望步入高增長階段。目前儲能熱管理產業正在逐步

成,我們認為,儲能熱管理對於系統的散熱性、安全性及結構設計等方面均提出了更高的 要求,預計在風冷與液冷領域擁有豐富技術積澱的企業將具備先發優勢。

能源與科技行業專題研究:資訊科技與清潔能源加速融合的未來

北極星儲能網統計資料顯示,2011-2021 十餘年間,全球共發生 32 起儲能電站起火爆炸事 故,特別是韓國,在政策激勵之下儲能專案建設較快增長,但在安裝施工、系統整合、運 行維護等方面產生重大安全隱患,自 2017 年來已經發生 24 起安全事故。同時,我們注意 到在上述 32 起儲能電站事故中,有 20 起(62%)事故是發生在儲能充放電環節。

結合鋰離子電池火災機理,過程安全是電池火災的防控的重要一環,而熱管理是保障過程 安全的關鍵。過程安全包括合理的電氣和結構設計,確保電池的安全執行;主動溫控式管 理系統,確保電池工作在適宜溫度範圍內;多層級架構電池管理系統,對電池狀態進行實 時監測和控制,對其發展趨勢進行預測,及時發現電池的異常狀態。

主流熱管理技術中,液冷方案經濟價值更高。經濟性方面,相比於風冷方案,液冷方案雖 在初期 Capex 更高,但從目前市場中的液冷方案來看,液冷方案可降低能耗約 20%,提升 電池壽命約 20%,並且可以使儲能系統具備更高的能量密度。安全性方面,相比於風冷方 案,液冷方案更佳安全性將更適用於大規模儲能熱管理環節。因此,我們認為,從長生命 週期的角度來看,液冷方案更具備優勢,未來在儲能溫控系統中液冷方案佔比將逐步提升。

關注在熱管理領域有豐富技術積澱的企業。英維克/申菱環境/高瀾股份/同飛股份/奧特佳/松 芝股份為熱管理領域代表性上市企業。其中,英維克及申菱環境的產品主要應用於資料中 心/5G 基站/儲能等多個細分領域;高瀾股份/同飛股份的產品則多用於電力電子裝置、高階 裝備製造業等工業領域;奧特佳/松芝股份的熱管理產品則主要應用於汽車及軌道交通領域。 未來,隨著資料中心、儲能等細分領域對熱管理的需求增長,在熱管理領域有豐富技術積 澱的企業有望受益。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。