环境监测行业研究报告

阅读量:19次|2021-04-22

核心观点:

碳交易市场蓬勃发展为环境监测行业带来历史性发展机遇。自工业革命 以来,全球二氧化碳浓度从 240ppm 上升到目前的 417ppm,全球平均温 度也随之持续攀升。为遏制全球变暖,包括我国在内的 40 余个国家和地 区积极发展碳交易市场,利用市场化机制控制和减少温室气体排放。碳 交易市场正常运转依赖碳排放的准确与快速统计,为包含碳监测在内的 环境监测行业带来历史性发展机遇。


用于温室气体监测的 CEMS 系统占比预计将提升。目前我国碳排放监测 主要采用物料核算法,美国主要使用 CEMS 方法,而欧盟则是核算法和 CEMS 兼具。虽然目前在我国 CEMS 系统大多数都用在污染气体而非二氧化 碳等温室气体的监测,但是由于我国碳交易市场建设参照了很多欧美系 统建设的经验,随着我们国家监测制度的完善,预计使用 CEMS 系统监测二 氧化碳等温室气体排放的占比将逐步提升。由于碳监测设备主要由烟气 CEMS 系统衍生,行业门槛主要在于产品认证和客户储备,因此具有 CEMS 制造能力与运营经验的企业将具有先发优势。


环境监测逐步转向第三方投资建设及运营。过去我国环境监测全部由政 府进行,包括开展监测业务、投资建设监测站、享有监测设备资产所有 权。2015 年起国家颁布多份文件推进第三方环境监测。目前我国环境监 测主要有“转让-经营模式”和“托管运营模式”两种,两者均由市场开 展监测业务,最主要的区别为“转让-经营模式”中由市场负责投资建设 监测站并享有监测设备资产所有权,而“托管运营模式”中则仍为政府。


小微企业数量较高,头部公司优势明显。目前我国烟气监测行业共有相 关企业 908 家,注册资本低于 1000 万元的有 547 家,占比超过 60%,而 注册资本超过 1 亿元的仅有 20 家。2016-2019 年我国环境监测设备头部 公司销售占比不断的提高,环境监测收入增速显著高于全行业设备销量增 速。此外,为快速进入其他细分市场,业内公司通常采取并购整合的方 式实现快速扩张,头部公司由于研发实力突出,现金流充沛,优势明显。


1. 为遏制全球变暖多国建立碳排放交易体系

1.1. 温室气体浓度增加致使大气温度上升


二氧化碳等温室气体通过温室效应使大气温度升高。温室效应是指透射阳光的密闭 空间由于与外界缺乏热对流而形成的保温效应,即太阳短波辐射可以透过大气射入 地面,而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产 生大气变暖的效应。大气中每种气体并不是都能强烈吸收地面长波辐射。地球大气 中起温室作用的气体称为温室气体,根据《京都议定书》以及生态环境部发布的《碳 排放权交易管理办法(试行)》,温室气体包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化 亚氮(N2O)、氢氟烃(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮(NF3) 等 7 种气体。


工业革命以来大气温度随温室气体浓度逐年上升。根据对南极和格陵兰大陆冰盖中 密封的气泡中空气的二氧化碳浓度测定,过去长期以来大气中二氧化碳含量一直比 较稳定,大体是 240ppm 左右,只是从工业革命前后开始稳定上升。经过约 270 年 的时间,使大气中二氧化碳浓度从 240ppm 上升到目前的 417ppm。随着二氧化碳浓 度持续上升,全球平均温度自进入 20 世纪以来也持续攀升。虽然不同机构统计数据 不尽相同,但全球平均温度走势基本相同。


全球二氧化碳排放主要来自于化石燃料燃烧。据Global Monitoring Laboratory统计, 2000 至 2018 年,大气中化石燃料燃烧产生的二氧化碳从每年 6.7 PgC 增长至 10.2 PgC(1 PgC 为 10 亿吨碳,即 36.7 亿吨二氧化碳)。其中,82%的化石燃料排放来自 工业化的北温带。另一大碳排放源是野火,每年贡献 2.0-2.6PgC。不同于化石燃料, 87%的野火来自于热带和南半球陆地。在二氧化碳吸收端,海洋每年能够吸收 1.4- 4.1PgC,陆地则每年吸收 2.5-3.8PgC。


1.2. 多国建立碳排放交易体系以降低碳排放


遏制全球变暖成为全球共识,《联合国气候变化框架公约》达成。1992 年 5 月 22 日 联合国政府间谈判委员会就气候变化问题达成《联合国气候变化框架公约》 (UNFCCC),该公约是世界上第一个为全面控制二氧化碳等温室气体排放应对全 球气候变暖给人类经济和社会带来不利影响的国际公约,也是国际社会在对付全球 气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架。目前 UNFCCC 共有 197 个缔约国, 《京都议定书》及《巴黎协定》都是 UNFCCC 的子公约。


《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,UNFCCC 在日本京都举行的第三次缔约方大会上通过了《京都议定书》,议定 书建立了旨在减排温室气体的三个灵活合作机制——国际排放贸易机制、联合履行 机制和清洁发展机制。《京都议定书》与《框架公约》的最主要区别是后者鼓励发达 国家减排,而前者强制要求发达国家减排,具有法律约束力。 2015 年 12 月,联合国气候峰会通过《巴黎协定》,2016 年 11 月正式生效后成为《联 合国气候变化框架公约》下继《京都议定书》后第二个具有法律约束力的协定。《巴 黎协定》的目标是把全球平均气温升幅控制在工业革命前水平以上低于 2℃之内, 并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上 1.5℃之内。然而,根据 Hannah Ritchie and Max Roser 的测算,即使各成员国完全履行在《巴黎协定》中的承诺,全球平均 气温仍将上升 2.5-2.8°C,高于《巴黎协定》预定的目标。


全球碳排放交易体系逐步建立。碳交易市场能够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 ICAP 发布的 2020 全球排放交易现状报告, 目前四大洲已有 21 个碳交易排放体系正在运行,另外还有 24 个正在建设或探讨中。 实施碳排放交易的司法管辖区占全球 GDP 的 42%,碳排放交易体系所覆盖的温室 气体排放量占全球总量的 9%,有将近 1/6 的世界人口生活在实施碳排放交易体系的 地区。近 5 年来,除中国外,全球各主要碳排放交易市场碳价基本上保持持续上涨 态势。


2. 碳交易市场蓬勃发展为碳监测行业带来历史性机遇

2.1. 我国碳交易市场助力“碳中和”目标达成


我国承诺“碳达峰”、“碳中和”时间表。2020 年 9 月 22 日,我国政府在第 75 届联 合国大会上提出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,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。” 具体而 言,“碳中和”要求我国通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身直接或间接产生 的二氧化碳或温室气体排放量,实现正负抵消,达到相对“零排放”。不同于许多发 达国家已实现“碳达峰”,我国碳排放仍在随着经济发展而增加。


我国碳交易市场建设有序开展。我国目前共有 9 家地方碳交易所获得正式备案并运 行。2008 年 8 月 5 日,北京、上海同时揭牌成立地方碳排放权交易所北京环境交易 所(2020 年更名为北京绿色交易所)、上海环境能源交易所。2013 年,在国家发改 委的批准下,北京、上海、天津、重庆、湖北、广东和深圳等七地开展了碳排放交 易试点。除北京、上海外,其他五地也在试点开展的过程中成立了各自的碳排放权 交易所。在所有七家试点地区碳交易所中,北京碳交易所碳价最高,其他六家碳价 基本一致。在试点地区之外,四川联合环境交易所是全国碳排放权交易非试点地区 首家、全国第八家碳交易机构,福建海峡股权交易中心也能够开展温室气体自愿减 排交易。


全国统一碳交易市场启动在即。2017 年 12 月,《全国碳排放权交易市场建设方案 (发电行业)》印发,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)》,提出组织建立全国碳排放权注册 登记机构和全国碳排放权交易机构。2021 年 3 月,政府工作报告中提出加快建设全 国碳排放权交易市场。全国碳排放权交易市场启动在即,预计将于 2021 年 6 月底 前开始线上交易,其中,全国碳交易注册登记系统(中碳登)落户湖北,全国碳排 放权交易系统(中碳所)落户上海,多家上市公司持有中碳登、中碳所股权。


2.2. 碳监测是碳交易市场高效运转的重要保障


碳排放权监测助力碳交易市场高效运转。碳排放权交易系统是基于市场作用的节能 减排政策工具,纳入碳交易体系的公司每排放一吨二氧化碳,就需要有一个单位的碳排放配额。除了政府发放,配额还能够最终靠市场交易获取。因此,碳交易市场能 够正常运行的前提步骤是监管部门对覆盖范围内的企业设计合理有效的排放总量 设定和配额分配方案,然后通过市场交易机制促使企业在利益驱动下进行碳减排。 准确跟踪测量企业的温室气体排放量,有助于对企业进行碳排放量配额的合理分配, 全面、准确的碳排放检测能够助力碳交易市场顺利运行,使碳排放权交易的市场机 制更加有效的发挥作用。


碳排放权量化大致上可以分为核算法和 CEMS。目前我国碳排放监测主要采取物料核算法, 美国主要使用CEMS方法,而欧盟则是核算法和CEMS兼具。虽然目前我国的CEMS 系统大多数都用在非 CO2 污染气体的监测,但是由于我国的碳交易市场的建设参照了很 多欧美系统建设的经验,随着我们国家监测制度的完善,预计使用 CEMS 监测二氧化碳 等温室气体排放的占比将逐步提升。


核算法:通过使用排放因子、原材料和燃料使用等数据,利用碳平衡理论计算 出 CO2 等温室气体的直接排放和间接排放数据。核算法具有人为干扰多、误差 较大、等缺点。如近期唐山地区钢铁公司与第三方检测工作员串通,伪造生产记 录,干扰监测设施,未落实相应减排要求的问题。


CEMS:CEMS 全称是在线监测系统(Continuous Emission Monitoring System), 是指通过在生产和排污设备等装置上安装抓取系统,并实时上报数据。相比核 算法来说,CEMS 能够实现碳排放核算的实时化、精准化和自动化,通过利用 实时监测数据和大数据分析等技术手段,可以极大地提升碳排放核算数据的准 确性和实时性。


政策推动下我国 CEMS 大范围应用进度将会加快。目前我国主要采用核算法监测 二氧化碳排放,但作为碳排放的最大主体之一,电力行业早在 2018 年发布的《发电 企业碳排放权交易技术指南》中就已经将在线监测法和物料平衡法都列为二氧化碳 排放检测的新方法,两种方法共同为碳排放核算工作者提供参考。同时,随着我们国家碳交 易市场逐渐成熟,以及我国提出明确的碳中和碳达峰时间点,各地方政府也纷纷采 取措施加快行业发展。预计在政策驱动下我国关于二氧化碳监测的 CEMS 系统推进 速度将会加快。


3. 环境检测行业或将迎来新一轮发展高峰

3.1. “碳中和”对环境监测行业提出更高要求


我国碳排放分布地区和行业差异较大。“碳达峰”、“碳中和”是国家承诺,全国所有 省市等地区没有必要也不可能全部或同时实现“碳达峰”、“碳中和”。此外,对于不 同行业来说,“碳达峰”、“碳中和”的意义也是不同的,某些行业如火电、钢铁几乎 不可避免地会产生碳排放,如果强制要求这些行业实现“碳中和”必然会大幅提高 生产所带来的成本,行业自身非但不能实现良性发展,还会波及上下游产业链,反而不利于 国民经济健康发展。我国“十四五”规划明确提出“实施以碳强度控制为主、碳排 放总量控制为辅的制度,支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达到碳排放峰值。”这说明所谓“碳达峰”、“碳中和”并不是对所有地区和行业都要实现的目标, 而是以控制碳排放强度为主,逐步在全国范围内整体达到“碳达峰”、“碳中和”。为 了掌握不同地区、不同行业碳排放现状与趋势,及时制定及调整相关政策,需要对 各主要地区和行业的碳排放进行实时、连续、准确、数字化监测,因此“碳达峰”、 “碳中和”对环境监测行业提出了更高的要求,也带来了更大机遇。


我国碳排放主要来自煤炭、电力及热力生产行业。从能源形式上看,我国碳排放主 要来自煤炭,2019 年煤炭产生碳排放占比 71.1%,排放二氧化碳 72.4 亿吨;从行业 来看,我国碳排放主要来自电力及热力生产,2018 年占比 51.4%,排放二氧化碳 49.2 亿吨,是我国第一大碳排放来源。从能碳排放密度来看,我国能源生产碳排放密度 (生成单位能力产生的碳排放)基本上呈下降趋势,但是在世界各主要经济体中仍 最高,说明我国在能源生产领域碳减排空间较大。但是从人均碳排放角度来看,我 国人均碳排放量在世界各主要经济体中较低,随着国民生活水平的整体进步,碳减 排压力较大。

为核算碳排放,我国先后制定并发布多个国家标准。自 2015 年以来,我国密集发布 了多项国家标准用于测定、核算、报告二氧化碳等温室气体的含量及排放量。特别 是 2015 年 11 月,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准《工业 企业温室气体排放核算和报告通则》等 11 项国家标准,详细规定了电力、钢铁、水 泥等行业的温室气体排放核算与报告要求,此外又于 2018 年 9 月继续发布了煤炭 及纺织服装两个行业的标准。


火电企业碳排放监测团体标准深化国家标准。火力发电行业是产生二氧化碳排放最 大的行业,2020 年 11 月 30 日,中国标准化协会发布了团体标准《T/CAS 454-2020 火力发电企业二氧化碳排放在线监测技术方面的要求》,该标准明确了火力发电企业的氧 化碳排放在线监测技术方面的要求》,规定了火力发电企业烟气二氧化碳排放在线监测系 统(简称 CDEMS)中的主要监测项目、性能指标、安装要求、数据采集处理方式、 数据记录格式以及质量保证。该标准适用于火力发电企业产生的二氧化碳排放量的 在线监测。标准规定采用化石燃料(煤、天然气、石油等)为能源的工业锅炉、工 业炉窑的二氧化碳排放量在线监测可参照执行。随着更多行业逐步被纳入碳排放权 交易系统,预计其他行业二氧化碳排放在线监测技术方面的要求标准也将陆续发布。


3.2. 环境监测体系健全为行业发展奠定坚实基础


环境质量监测行业涵盖范围广泛。环境质量监测是指为准确评价环境质量状况及其 变化趋势,采用遥感、自动和手工等科学的检测的新方法,对各环境要素进行的检测活 动。环境质量检验对象正常的情况下分为空气环境、水环境、声环境、土壤环境、生 态环境,广义上也包括近岸海域和污染源监测。污染源监测是指为准确掌握向环境 排放污染物各类污染源的排污程度,采用遥感、自动和手工等科学的检测的新方法,对 污染源有组织及无组织排污状况进行的检测活动。


生态环境监测现代化水平亟待提升。2020 年 6 月,生态环境部印发《生态环境监测 规划纲要(2020-2035 年)》,提出要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,系统提升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大气环境立体综合监测体系,推动大气环境 监测从质量浓度监测向机理成因监测深化,实现重点区域、重点行业、重点因子、 重点时段监测全覆盖”、“‘十四五’”期间,国控点位数量从 1436 个增加至 2000 个 左右”、“增设持久性有机污染物、汞、温室气体等监测点位”、“开展海洋温室气体、 海洋微塑料监测、西太平洋放射性监测”。


国家环境空气质量监测网基本建成。碳检测属于环境空气质量检验,目前我国环境 空气质量监测网涵盖国家、省、市、县四个层级。从监测功能上讲,国家环境空气质量监测网涵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 组分/光化学监测等。截至 2017 年,温室气体监测已涵盖 31 个直辖市和省会城市。关键词:16路IO控制器


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