超百億市場——中國脫硝催化劑行業(yè)發(fā)展前景依舊廣闊

一、引言

氮氧化物（NOx）是一類包括多種氮和氧化合物的總稱，主要由一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）組成，還包括氧化亞氮（N2O）和其他形態(tài)，它們在高溫燃燒過程中生成，對環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。氮氧化物不僅會刺激和損害人體的呼吸系統(tǒng)，引起支氣管炎、肺氣腫等疾病，還是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的關(guān)鍵因素，對眼睛有強(qiáng)烈刺激作用，并可導(dǎo)致呼吸困難。此外，N2O作為一種溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的200至300倍，對全球氣候變暖有顯著影響，并能破壞臭氧層，增加到達(dá)地球的紫外線輻射量，對人類生活和生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響。

我國在氮氧化物治理方面經(jīng)歷了從初步認(rèn)識到科學(xué)治理，再到全面攻堅的過程。自20世紀(jì)70年代環(huán)境保護(hù)立法起步，我國逐步建立起環(huán)境保護(hù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系。90年代，隨著國際環(huán)境與發(fā)展會議的參與，中國開始更加重視大氣污染防治，并采取了一系列措施。進(jìn)入21世紀(jì)后，中國大氣污染防治工作更加注重污染物總量控制和區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，特別是在重點(diǎn)區(qū)域如京津冀、長三角、珠三角等實(shí)施了更為嚴(yán)格的污染控制措施。近年來，我國政府將氮氧化物作為主要大氣污染物之一，通過深化移動源污染治理、實(shí)施超低排放改造等措施，有效控制了氮氧化物排放。

根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2022年廢氣中氮氧化物排放量為895.7萬噸，較2021年988.38萬噸同比降低9.38%。2013至2022年十年期間，全國氮氧化物排放量由2,000多萬噸下降至900萬噸左右，下降比例約為60%。即便如此，氮氧化物依舊是我國目前總量最為龐大的大氣污染物。2020年、2021年、2022年我國氮氧化物排放量分別為1019.66萬噸、988.38萬噸和895.74萬噸，下降速度有所放緩。

數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

二、脫硝催化劑與脫硝催化劑行業(yè)概述

（一）脫硝催化劑概述

氮氧化物治理的迫切需求催生了煙氣脫硝行業(yè)，也帶動了煙氣脫硝技術(shù)的蓬勃發(fā)展。目前，市場上較為主流的煙氣脫硝技術(shù)包括了低氮燃燒技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)、選擇性非催化還原技術(shù)、濕法脫硝技術(shù)等，具體如下：

選擇性催化還原（SCR）：目前市場上最成熟、泛用性最廣的脫硝技術(shù)，通過在催化劑的作用下，使用氨或尿素作為還原劑將NOx還原為對大氣無害的氮?dú)夂退?。SCR技術(shù)脫硝效率較高，但投資和運(yùn)行成本也相對較高。

選擇性非催化還原（SNCR）：與SCR相比，SNCR技術(shù)不需要催化劑，而是將還原劑（如氨水或尿素溶液）直接噴入爐膛內(nèi)，利用高溫將NOx還原為氮?dú)夂退?。SNCR技術(shù)投資和運(yùn)行成本較低，但脫硝效率也相對較低，適合小容量鍋爐使用。

SNCR/SCR混合技術(shù)：結(jié)合了SNCR和SCR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，通過SNCR技術(shù)進(jìn)行初步脫硝，然后利用SCR技術(shù)進(jìn)一步提高脫硝效率。

低氮燃燒技術(shù)：通過優(yōu)化燃燒過程來減少NOx的生成，例如通過分級燃燒或使用低氮燃燒器。

活性炭法多污染物協(xié)同控制技術(shù)：利用活性炭吸附煙氣中的SO2和H2S等污染物，同時在活性炭表面還原NOx為氮?dú)狻?/p>

生物法煙氣脫硝技術(shù)：利用微生物降解NOx，適用于中小規(guī)模煙氣脫硝。

濕法脫硝技術(shù)：包括堿液吸收法、酸吸收法、絡(luò)合吸收法、液相吸收還原法、微生物法、氧化吸收法等，通過不同的化學(xué)吸收劑來實(shí)現(xiàn)NOx的去除。

LoTOx?脫硝技術(shù)：一種廣泛應(yīng)用于石化、冶金、水泥、醫(yī)藥、電力等行業(yè)的尾氣脫硝技術(shù)，能夠清除以天然氣、燃料油和煤為燃料的燃燒過程中產(chǎn)生的NOx。

低溫等離子體脫硝技術(shù)：作為一種新興技術(shù)，通過產(chǎn)生非平衡等離子體來分解NOx，具有反應(yīng)速度快、無二次污染等特點(diǎn)。

臭氧氧化脫硝技術(shù)：通過臭氧將NOx氧化為易溶于水的形式，再通過洗滌塔進(jìn)行脫除，脫硝效率可達(dá)90%以上。

多效協(xié)同有機(jī)胺脫硝技術(shù)：使用多效有機(jī)胺作為脫硝劑，適用于解決氨水或尿素用量大、脫硝效率低、氨逃逸嚴(yán)重等問題，脫硝效率高，綜合成本低。

其中，當(dāng)前市場上最為成熟且泛用性最廣的脫硝技術(shù)便是選擇性催化還原（SCR）技術(shù)，而脫硝催化劑是SCR技術(shù)的核心部分，決定了SCR系統(tǒng)的脫硝效率和經(jīng)濟(jì)性，其建設(shè)成本占煙氣脫硝工程成本的20%以上，運(yùn)行成本占30%以上。近年來，美、日、德等發(fā)達(dá)國家不斷投入大量人力、物力和資金，研究開發(fā)高效率、低成本的煙氣脫硝催化劑，重視在催化劑專利技術(shù)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、生產(chǎn)許可過程中的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作。

最初的催化劑是Pt-Rh和Pt等金屬類催化劑，以氧化鋁等整體式陶瓷做載體，具有活性較高和反應(yīng)溫度較低的特點(diǎn)，但是昂貴的價格限制了其在發(fā)電廠中的應(yīng)用。

因此，從20世紀(jì)60年代末期開始，日本日立、三菱、武田化工三家公司通過不斷的研發(fā)，研制了TiO2基材的催化劑，并逐漸取代了Pt-Rh和Pt系列催化劑。該類催化劑的成分主要由V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等金屬氧化物或起聯(lián)合作用的混和物構(gòu)成，通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭（AC）等作為載體，與SCR系統(tǒng)中的液氨或尿素等還原劑發(fā)生還原反應(yīng)，成為了電廠SCR脫硝工程應(yīng)用的主流催化劑產(chǎn)品。

（二）脫硝催化劑市場概述

脫硝催化劑市場在全球范圍內(nèi)已成為環(huán)保領(lǐng)域的重要組成部分，特別是在實(shí)現(xiàn)工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化的背景下。國際市場和中國市場在這一領(lǐng)域各有特點(diǎn)，展現(xiàn)了各自獨(dú)特的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀。

在國際市場上，脫硝催化劑的研究與應(yīng)用起步較早，尤其是在歐洲和北美地區(qū)。20世紀(jì)70年代，隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)和政府法規(guī)的制定，脫硝催化劑開始被廣泛研究和使用。選擇性催化還原（SCR）技術(shù)和非選擇性催化還原（NSCR）技術(shù)是這一時期主要的技術(shù)方向。這些技術(shù)通過使用催化劑將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，有效減少了NOx排放。隨著技術(shù)的成熟和市場的擴(kuò)展，脫硝催化劑被廣泛應(yīng)用于電力、化工、鋼鐵和水泥等行業(yè)。

目前，國際市場上脫硝催化劑的技術(shù)已趨于成熟，市場參與者眾多，包括歐洲的BASF、美國的Johnson Matthey等。這些公司不僅技術(shù)先進(jìn)，而且在全球范圍內(nèi)布局生產(chǎn)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)環(huán)境友好型和成本效益高的解決方案。

相比之下，中國的脫硝催化劑市場起步稍晚，主要是從2000年代初期開始發(fā)展。中國市場的發(fā)展與國家對環(huán)保的重視程度密切相關(guān)。隨著中國加入WTO及其工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，工業(yè)排放問題日益嚴(yán)重，促使政府制定了一系列環(huán)保政策和標(biāo)準(zhǔn)，特別是針對大氣污染的控制。這為脫硝催化劑市場的發(fā)展提供了政策支持。

中國市場的特點(diǎn)是政府主導(dǎo)強(qiáng)，許多大型的環(huán)保項目往往伴隨著政策的推動和資金的投入。在技術(shù)方面，中國企業(yè)初期側(cè)重于引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)，隨后逐步開始自主研發(fā)，目前已有多項自主知識產(chǎn)權(quán)的脫硝技術(shù)。目前，中國的脫硝催化劑市場正在迅速增長，應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的電力和石化行業(yè)擴(kuò)展到了鋼鐵、水泥和玻璃等多個領(lǐng)域。

國際市場在技術(shù)成熟度和市場開發(fā)方面具有較早的起步優(yōu)勢，而中國市場則在市場增長速度和政府推動力度方面表現(xiàn)突出。國際廠商注重技術(shù)創(chuàng)新和市場多樣化，而中國則顯示出在國家政策驅(qū)動下的快速市場擴(kuò)張能力。此外，國際市場在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的推動和執(zhí)行方面更為嚴(yán)格和系統(tǒng)，中國市場則在逐步追趕，通過制定和實(shí)施相應(yīng)的環(huán)保法規(guī)來提高其市場的整體水平。

三、脫硝催化劑行業(yè)發(fā)展歷史與發(fā)展前景

（一）脫硝催化劑行業(yè)發(fā)展歷史

1、初期發(fā)展（1950-1970年）：

1957年，美國Engelhard公司首次成功研發(fā)了SCR催化劑，該催化劑由Pt、Rh和Pb等貴金屬構(gòu)成，雖然催化活性高，但由于造價昂貴、溫度區(qū)間窄、易中毒，并不適于工業(yè)應(yīng)用。

2、商業(yè)化應(yīng)用（1970-1980年）：

日本日立、三菱重工等生產(chǎn)的V2O5(WO3)/TiO2（釩鈦系）催化劑最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。20世紀(jì)七八十年代，日本和歐美開始建造多套脫硝系統(tǒng)，釩鈦系SCR催化劑的商業(yè)應(yīng)用趨于成熟，主要應(yīng)用于電力行業(yè)煙氣污染控制。

3、國內(nèi)起步階段（1990-2013年）：

我國環(huán)保行業(yè)起步較晚，1999年，我國大陸首次引入SCR脫硝催化劑用于火電行業(yè)的煙氣治理，隨后10年不斷推廣及普及。截至2012年，國內(nèi)已投運(yùn)煙氣脫硝機(jī)組容量為120GW，2016年火電脫硝機(jī)組占比高達(dá)91.7%。

4、國內(nèi)迅猛發(fā)展階段（2013-2018年）：

2011年，中國頒布了史上最嚴(yán)的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—2011))，規(guī)定了包括燃?xì)廨啓C(jī)組在內(nèi)的火電廠大氣污染物排放限值。

2014年6月國務(wù)院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年) 》( 國辦發(fā)[2014]31號)，首次提出“新建燃煤發(fā)電機(jī)組污染物排放接近燃?xì)鈾C(jī)組排放水平”，由此拉開了中國燃煤電廠“超低排放”的序幕。

2015年12月11日，環(huán)境保護(hù)部、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知。通知要求，到2020 年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實(shí)現(xiàn)超低排放(即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米)。

在我國燃煤電廠超低排放改造的政策引導(dǎo)與支持下，脫硝催化劑行業(yè)開啟了蓬勃生機(jī)，十億火電脫硝改造市場的刺激下，脫硝催化劑生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量開始激增。

5、創(chuàng)新增長階段（2020年至今）

十三五末期，我國燃煤火電廠的超低排放改造已接近70%，火電廠的氮氧化物排放顯著降低，鋼鐵、水泥、焦化行業(yè)的氮氧化物已逐漸逼近甚至超過了火電。于是在政策的引導(dǎo)下，鋼鐵、水泥、焦化行業(yè)陸續(xù)開啟了超低排放改造。

在此階段，火電市場從增量市場逐漸開始向存量市場轉(zhuǎn)變，而非電行業(yè)成為了脫硝催化劑新的增量市場。然而，因非電行業(yè)的煙氣溫度較低，無法達(dá)到催化劑反應(yīng)溫度，如反應(yīng)需將煙氣重新加熱，加重了碳排放和碳消耗。因此，能在較低溫度下的達(dá)到脫硝效率的要求的催化劑成為了市場的寵兒。脫硝催化劑市場一方面展現(xiàn)了新的增長點(diǎn)，而另一方面，市場對于脫硝催化劑生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品工藝、技術(shù)有了更高的要求。

（二）脫硝催化劑行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展前景

煙氣治理行業(yè)受國家環(huán)保政策的影響較大，具有很強(qiáng)的政策驅(qū)動性。同時，宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化和下游行業(yè)的周期性波動對本行業(yè)會有較大影響，脫硝催化劑市場挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。

1、火電行業(yè)中脫硝催化劑市場概況

自2011年至今，適用于燃煤火電廠的催化劑發(fā)展已逾十年。經(jīng)中電聯(lián)統(tǒng)計，截止2023年末，我國火電超低排放改造已超過80%,火電行業(yè)帶來的的脫硝催化劑市場逐漸由增量轉(zhuǎn)化為存量。根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計，截止2023年，我國現(xiàn)在火電廠總裝機(jī)接近14億千瓦，而因脫硝催化劑消耗品的特性，其更換需求必定產(chǎn)生存量市場。考慮到火電在我國電力行業(yè)的壓艙石的重要地位，其存量市場依舊具備一定的規(guī)模。

根據(jù)中國電力聯(lián)合會統(tǒng)計，截至2023年4月，全國達(dá)到超低排放限值的煤電機(jī)組約10.5億千瓦，另根據(jù)國家能源局公布的數(shù)據(jù)，2023年，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)發(fā)電量8.9萬億千瓦時，比上年增長5.2%。其中，火力發(fā)電量6.2萬億千瓦時，比2022年增長6.1%。截至2023年12月底，全國累計發(fā)電裝機(jī)容量約29.2億千瓦，同比增長13.9%。其中，火電裝機(jī)容量13.9億千瓦，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約6.1億千瓦，風(fēng)電裝機(jī)容量約4.4億千瓦。由上文數(shù)據(jù)可知，目前火電超低排放改造進(jìn)程約為75.54%。又根據(jù)國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于印發(fā)《鍋爐綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展行動方案》的通知，到2025年，工業(yè)鍋爐、電站鍋爐平均運(yùn)行熱效率較2021年分別提高5個百分點(diǎn)、0.5個百分點(diǎn)，燃煤電站鍋爐全面實(shí)現(xiàn)超低排放，燃煤小鍋爐淘汰取得積極進(jìn)展，廢舊鍋爐規(guī)范化處置和回收利用水平有效提升。

由上文可知，目前我國火電行業(yè)的超低排放改造進(jìn)程已過3/4，尚有1/4的火電廠需要在2026年前完成超低排放改造，尚需改造的火電廠裝機(jī)容量約為3億千瓦。此外，根據(jù)“十四五”規(guī)劃的要求，對于燃煤電廠要進(jìn)行“上大壓小”，新增大裝機(jī)容量的超超臨界機(jī)組，而將小容量的電廠關(guān)停。根據(jù)中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會公開的數(shù)據(jù)，2022-2023年，各省紛紛公布煤電機(jī)組準(zhǔn)建名單，標(biāo)志著煤電基建進(jìn)入新一輪高峰。2023年上半年總核準(zhǔn)裝機(jī)為5040萬千瓦，已達(dá)2022年全年總核準(zhǔn)裝機(jī)量的55.56%，遠(yuǎn)超2021年獲批總量。2022年9月，我國發(fā)改委召開煤炭保供會議，提出2022-2023年新開工煤電1.65億千瓦，2024年保障投運(yùn)煤電機(jī)組8,000萬千瓦。2023年全年全國新增燃煤電站裝機(jī)規(guī)模在5000萬千瓦~6000萬千瓦左右，據(jù)此估計，“十四五”階段我國新建裝機(jī)容量約為2.5-3億千瓦。

圖2：2013-2022 年全國發(fā)電裝機(jī)容量及增速情況

因此，“十四五”期間新增煤電機(jī)組帶來的脫硝催化劑需求同樣不容小覷，預(yù)計2021-2025年間火電用脫硝催化劑市場將迎來小幅度擴(kuò)容。

2、非電行業(yè)中脫硝催化劑市場概況

2023 年，大氣污染治理工作進(jìn)入了減污降碳時代。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確指出要“強(qiáng)化多污染物協(xié)同控制和區(qū)域協(xié)同治理，推進(jìn)細(xì)顆粒物和臭氧協(xié)同控制，基本消除重污染天氣。因地制宜推動非電行業(yè)超低排放改造，加快揮發(fā)性有機(jī)物排放綜合整治，氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物排放總量分別下降 10%以上”。在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下，減污降碳協(xié)同增效的意義更加凸顯，重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)的碳捕集、封存與利用、綜合利用工程試點(diǎn)、示范加快推進(jìn)。

2023 年 11月，國務(wù)院印發(fā)《空氣質(zhì)量持續(xù)改善行動計劃》，強(qiáng)調(diào)高質(zhì)量推進(jìn)鋼鐵、水泥、焦化等重點(diǎn)行業(yè)及燃煤鍋爐超低排放改造;協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長，以改善空氣質(zhì)量為核心，以減少重污染天氣和解決人民群眾身邊的突出大氣環(huán)境問題為重點(diǎn)，以降低細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度為主線，大力推動氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)減排。到2025年，全國 80%以上的鋼鐵產(chǎn)能完成超低排放改造任務(wù)；重點(diǎn)區(qū)域全部實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)超低排放，基本完成燃煤鍋爐超低排放改造;確保工業(yè)企業(yè)全面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放；推進(jìn)玻璃、石灰、礦棉、有色等行業(yè)深度治理；穩(wěn)步推進(jìn)大氣氨污染防控。2023年末，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會節(jié)能環(huán)保工作委員會發(fā)布了《鋼鐵行業(yè)超低排放BAT技術(shù)清單》，該清單的發(fā)布進(jìn)一步高質(zhì)量推進(jìn)了鋼鐵行業(yè)超低排放改造，有效地推廣了成熟可靠的鋼鐵超低排放技術(shù)。

2023年11月，生態(tài)環(huán)境部辦公廳發(fā)布《關(guān)于做好水泥和焦化企業(yè)超低排放評估監(jiān)測工作的通知(征求意見稿)》，要求水泥和焦化企業(yè)完成超低排放改造并連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一個月后，應(yīng)自行或委托有資質(zhì)的監(jiān)測機(jī)構(gòu)和有能力的技術(shù)機(jī)構(gòu)，對有組織排放、無組織排放和清潔方式運(yùn)輸情況開展評估監(jiān)測。2024年1月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了水泥、焦化行業(yè)超低排放改造的通知，標(biāo)志著水泥、焦化行業(yè)脫硝改造正式開始。

此外，各地區(qū)開始提高垃圾焚燒的大氣污染物排放要求。2023年10月，上海市生態(tài)環(huán)境局開始對修訂后的《生活垃圾焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》征求意見。其中，對于NOx污染物，本次修訂將其1小時均值限值收嚴(yán)到150mg/m3，24小時均值限值收嚴(yán)為80mg/m3。

本文認(rèn)為，非電行業(yè)超低排放改造進(jìn)程將迅速擴(kuò)容脫硝催化劑市場規(guī)模，成為脫硝催化劑市場新的增長點(diǎn)。但值得注意的是，非電行業(yè)對脫硝催化劑的質(zhì)量、適用范圍等有了幾乎全新的要求，對于脫硝催化劑生產(chǎn)商家來說，既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，如果不能迅速研發(fā)具備相關(guān)特性的特殊催化劑，將很快被市場所淘汰。

四、脫硝催化劑行業(yè)市場分析與預(yù)測

煙氣脫硝系近年來政府環(huán)境治理工作的重要舉措，亦是關(guān)系民生健康的必要保證，更是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和政策的關(guān)鍵。因此，我國政府不斷出臺逐漸趨嚴(yán)的政策，從燃煤電廠的超低排放改造開始，逐漸延伸到鋼鐵、水泥、焦化等行業(yè)，其氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)也更加嚴(yán)格?？梢院侠眍A(yù)測，未來垃圾焚燒、有色金屬冶煉、玻璃窯爐、汽車尾氣等行業(yè)的排放新規(guī)將會陸續(xù)出臺。故，脫硝催化劑作為煙氣脫硝的核心組件之一，其市場必將進(jìn)一步擴(kuò)容。

（一）火電行業(yè)脫硝催化劑市場需求測算

首先，因目前市場上并沒有專業(yè)的機(jī)構(gòu)對脫硝催化劑行業(yè)進(jìn)行細(xì)致的測算，且我國各大電廠的煤電轉(zhuǎn)化率、發(fā)電效率、煙氣組分各不相同，因此，想要測算我國燃煤電廠所需催化劑總量需要構(gòu)建以下基本假設(shè)：

假設(shè)1：我國燃煤電廠的煤電轉(zhuǎn)化率存在均值且與本文測算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均值趨同；

假設(shè)2：我國燃煤電廠的煙氣組分對脫硝效率的影響趨同；

假設(shè)3：我國燃煤電廠的發(fā)電效率存在均值且與本文測算用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均值趨同；

假設(shè)4：我國燃煤電廠平均每年需更換一層脫硝催化劑；

假設(shè)5：不存在極特殊燃煤電廠對催化劑模塊間距的特殊要求（因廣東地區(qū)燃煤電廠存在該等特殊需求，因此從底層數(shù)據(jù)中剔除）。

在上述假設(shè)前提下，本文選取了2021-2024年間公開披露的我國200個燃煤電廠脫硝催化劑采購公開招標(biāo)公告中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括燃煤電廠的裝機(jī)容量、更換/新建、平均每層催化劑立方米數(shù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，具體回歸模型及測算方法如下：

1、本文構(gòu)筑回歸模型

下表第二列為裝機(jī)容量對燃煤電廠單層催化劑體積的線性回歸模型，第三列為裝機(jī)容量及其二次方對單層催化劑體積的線性回歸模型。

表1：回歸模型測算表

注：*、**和***分別表示在 10%、5%、1% 的水平上顯著；括號內(nèi)為聚類到個體層面的穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)誤。

（1）對應(yīng)模型一的結(jié)果

裝機(jī)容量：系數(shù)為 0.4899，在1%的顯著性水平下顯著（***表示 p<0.01）。這意味著裝機(jī)容量每增加一個單位，所需單層催化劑體積平均增加 0.4899 個單位，前提是其他變量保持不變。

Constant：常數(shù)項系數(shù)為 35.4972，在1%的顯著性水平下顯著。這可以被解釋為當(dāng)所有自變量為0時，因變量的預(yù)期值。這個值可能代表模型中未捕捉的平均效應(yīng)或基線水平。

樣本量：樣本量是 200，表示回歸分析中使用了200個觀測值。

R2：決定系數(shù)（R2）值為 0.761，表示模型中自變量（裝機(jī)容量）可以解釋對應(yīng)單層催化劑體積變異的 76.1%。

（2）對應(yīng)模型二的結(jié)果

裝機(jī)容量：系數(shù)為 0.4722，在1%的顯著性水平下顯著。這意味著對于單層催化劑體積的每個單位增加，它與裝機(jī)容量呈正相關(guān)，并且這種關(guān)系在統(tǒng)計上是顯著的。

裝機(jī)容量二次方：系數(shù)為 0.0000…，在這里顯示為不顯著（標(biāo)準(zhǔn)誤差值過低，接近于0），表明裝機(jī)容量的二次方與催化劑體積并沒有統(tǒng)計學(xué)上的聯(lián)系。

Constant：常數(shù)項系數(shù)為 39.8114，在1%的顯著性水平下顯著。

樣本量和R2：與模型 (1) 相同，樣本量為 200，R2為 0.761，表示模型的解釋能力沒有變化。

注：在每個模型中，括號內(nèi)的數(shù)字表示“（）”對應(yīng)系數(shù)的穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)誤（Robust standard errors），這是一種調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)誤的方法，以考慮數(shù)據(jù)中可能存在的異方差性。

2、回歸模型檢測

（1）對模型一的檢測

圖3：模型一的殘差與預(yù)測值的散點(diǎn)圖

圖3為模型一的殘差與預(yù)測值的散點(diǎn)圖：

圖3中，橫軸表示擬合值（Fitted values），也就是由模型預(yù)測的單層催化劑體積的值；縱軸表示殘差（Residuals），即實(shí)際觀測值和擬合值之間的差異。補(bǔ)充解釋如下：

殘差分布：理想情況下，殘差應(yīng)圍繞水平線隨機(jī)分布，沒有明顯的模式。這表示模型捕捉了數(shù)據(jù)中的所有系統(tǒng)性信息。在圖3中，殘差在整個擬合值的范圍內(nèi)隨機(jī)分布，沒有明顯的模式。意味著模型很好地捕捉了數(shù)據(jù)的主要趨勢。

異方差性的跡象：如果殘差的離散程度隨著擬合值的增加而增加（如漏斗形狀），則可能表明存在異方差性。在圖3中，殘差的波動范圍在不同水平的擬合值上相對一致，沒有明顯的漏斗形狀，這表明方差是恒定的。

模型擬合：圖3中沒有任何明顯的曲線或系統(tǒng)性模式表明模型沒有遺漏變量的非線性關(guān)系。

（2）對模型二的檢測

圖4：裝機(jī)容量和裝機(jī)容量二次方的模型散點(diǎn)圖

圖4再次展示了殘差與擬合值的關(guān)系，本次是對于包括裝機(jī)容量和裝機(jī)容量二次方的模型。在這個散點(diǎn)圖中，殘差是實(shí)際觀測值與模型預(yù)測值之間的差異，而擬合值是根據(jù)包括二次項的模型計算的預(yù)測值。對圖4觀測點(diǎn)補(bǔ)充解釋如下：

隨機(jī)性：殘差圍繞著零線隨機(jī)分布，沒有明顯的模式。這意味著模型捕獲了數(shù)據(jù)中的主要模式，且殘差中沒有系統(tǒng)性趨勢。

離散程度：與理想的殘差圖相比，殘差的離散程度應(yīng)當(dāng)在整個擬合值范圍內(nèi)大致相同。如果殘差的擴(kuò)散程度隨著擬合值的增加或減少而明顯變化，表明存在異方差性。在圖4中，殘差的離散程度相對一致，沒有明顯的異方差性跡象。

模型擬合的適當(dāng)性：殘差的分布沒有顯示出明顯的非隨機(jī)模式，這意味著線性模型是合適的。不過，這并不排除模型可能受益于包括其他預(yù)測變量或者轉(zhuǎn)換變量的可能性。

3、擬合值

（1）根據(jù)模型一擬合的線性回歸線

圖5：單層催化劑體積和裝機(jī)容量之間的散點(diǎn)擬合圖

圖5是一個散點(diǎn)圖配上了擬合線，用于描述因變量對應(yīng)單層催化劑體積和裝機(jī)容量之間的關(guān)系。藍(lán)色的點(diǎn)表示原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，即每一個觀測的具體值。紅色的線表示擬合值，根據(jù)裝機(jī)容量對單層催化劑體積的線性回歸分析得出。對圖5補(bǔ)充解釋如下：

散點(diǎn)（藍(lán)點(diǎn)）：每個點(diǎn)代表了數(shù)據(jù)集中一個觀測值。點(diǎn)的分布顯示了單層催化劑體積隨裝機(jī)容量變化的趨勢。

擬合線（紅線）：這條線表示單層催化劑體積對裝機(jī)容量的回歸分析的結(jié)果。它是通過最小化實(shí)際觀測值和模型預(yù)測值之間的平方差（最小二乘法）來確定的。線上的每一點(diǎn)都是對應(yīng)裝機(jī)容量值的預(yù)測單層催化劑體積的值。

根據(jù)圖5可觀察到：

正相關(guān)：擬合線呈上升趨勢，說明裝機(jī)容量和單層催化劑體積之間存在正相關(guān)關(guān)系，即裝機(jī)容量增加時，預(yù)測的單層催化劑體積的值也增加。

線性關(guān)系：盡管在回歸中包括了裝機(jī)容量的二次項，但在圖5中擬合線是一條直線，這意味著裝機(jī)容量的二次項在數(shù)據(jù)的當(dāng)前范圍內(nèi)對單層催化劑體積的影響不大，即裝機(jī)容量二次項的系數(shù)是不顯著的。

數(shù)據(jù)集中度：在裝機(jī)容量值較低的區(qū)域，數(shù)據(jù)點(diǎn)比較集中。隨著裝機(jī)容量值的增加，數(shù)據(jù)點(diǎn)的分散度也增加，這可能表明在裝機(jī)容量較高值時，所需單層催化劑體積的變動更大。

圖5顯示了因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）和自變量（裝機(jī)容量）的散點(diǎn)圖，以及根據(jù)第一個模型擬合的線性回歸線。

在這張圖中：

藍(lán)色點(diǎn)：每個藍(lán)色點(diǎn)代表一個觀測值，橫坐標(biāo)是自變量（裝機(jī)容量）的值，縱坐標(biāo)是因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）的值。

紅色線：這條紅色線代表擬合的回歸線，顯示了自變量（裝機(jī)容量）和因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）之間的平均關(guān)系。線性回歸嘗試通過最小化殘差平方和來找到最佳的直線擬合數(shù)據(jù)點(diǎn)。

圖像的解釋：

正相關(guān)性：擬合的回歸線呈上升趨勢，這表明自變量（裝機(jī)容量）和因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）之間存在正相關(guān)關(guān)系。換句話說，隨著裝機(jī)容量的增加，對應(yīng)單層催化劑體積的預(yù)測平均值也隨之增加。

線性模型的假設(shè)：擬合現(xiàn)假設(shè)了因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）和自變量（裝機(jī)容量之間的關(guān)系是線性的。從圖中可以看出，雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)都圍繞在回歸線周圍，但是在自變量（裝機(jī)容量）的中間值附近，數(shù)據(jù)點(diǎn)的密集程度較高，而在較低和較高的自變量（裝機(jī)容量）值處，數(shù)據(jù)點(diǎn)更為分散。

（2）根據(jù)模型二擬合的線性回歸線

圖6：單層催化劑體積和裝機(jī)容量的平方之間的散點(diǎn)擬合圖

圖6是一個散點(diǎn)圖配上了擬合線，用于描述因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）和自變量（裝機(jī)容量）之間的關(guān)系。藍(lán)色的點(diǎn)表示原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，即每一個觀測值的自變量（裝機(jī)容量）和因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）值。紅色的線表示擬合值，是根據(jù)因變量對自變量和自變量的二次方的線性回歸分析得到的。

以下是對圖像的具體解釋：

散點(diǎn)（藍(lán)點(diǎn)）：每個點(diǎn)代表了數(shù)據(jù)集中一個觀測的自變量（裝機(jī)容量）和因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）值。點(diǎn)的分布顯示了單層催化劑體積隨裝機(jī)容量變化的趨勢。

圖6可觀察發(fā)現(xiàn)：

正相關(guān)：擬合線呈上升趨勢，說明自變量（裝機(jī)容量）和因變量（對應(yīng)單層催化劑體積）之間存在正相關(guān)關(guān)系，即裝機(jī)容量增加時，預(yù)測的對應(yīng)單層催化劑體積值也增加。

線性關(guān)系：盡管在回歸中包括了自變量的二次項，但在這幅圖中擬合線是一條直線，這可能意味著自變量的二次項在數(shù)據(jù)的當(dāng)前范圍內(nèi)對單層催化劑體積的影響不大，或者自變量的二次項的系數(shù)是不顯著的。

3、數(shù)據(jù)模型公式

從模型測算中可知，燃煤電廠單層脫銷催化劑需求量與燃煤電廠裝機(jī)容量的線性關(guān)系如下：

Y=0.0000X2+0.4722X+39.8144（X≠0）【模型公式】

其中：

Y：燃煤電廠每層所需催化劑數(shù)量（單位：立方米）

X：燃煤電廠裝機(jī)容量（單位：兆瓦）

注：X2系數(shù)測算為0.00001…，其結(jié)果不顯著，作為測算依據(jù)的意義較小。

根據(jù)2023年國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，我國2023年末火電裝機(jī)容量13.9億千瓦，帶入公司測算可得：

Y0=656,397.81m3

Y0=2023年我國燃煤電廠單層催化劑全部更換所需催化劑立方米數(shù)量（假設(shè)均為板式脫硝催化劑）。

測算結(jié)果調(diào)整：

本文所采數(shù)據(jù)皆為板式脫硝催化劑，按照當(dāng)前市場的脫硝催化劑類型占比，蜂窩式脫硝催化劑：板式脫硝催化劑=6:4，而標(biāo)準(zhǔn)化蜂窩式脫硝催化劑的體積約為平板式的一半，在此等前提下，上述模型公式可調(diào)整為：

Y1=40%Y0+60%Y0*0.5=0.7Y0【調(diào)整公式】

其中：

Y1=459,478.46m3

Y1：2023年我國燃煤電廠單層催化劑全部更換所需催化劑立方米數(shù)量。

此外，根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，2023年全年全國新增燃煤電站裝機(jī)規(guī)模在5,000萬千瓦~6,000萬千瓦左右，假設(shè)十四五期間新增火電裝機(jī)量保持穩(wěn)定，將上述數(shù)據(jù)帶入“模型公式、調(diào)整公式”可得：

Y1=16554.87~19860.27m3

根據(jù)當(dāng)前燃煤電廠裝機(jī)層數(shù)大多為“3+1”層模式，可以得出2023年新建燃煤機(jī)組的脫硝催化劑需求量為66,219.48~79,441.07立方米。

綜上，我國燃煤電廠脫硝催化劑年需求量約為525,697.94—538,919.53立方米，按照脫硝催化劑均價1.2萬元/立方米粗略估算，其市場規(guī)模約為63億。

（二）非電行業(yè)脫硝催化劑市場需求預(yù)測

脫硝催化劑在非電行業(yè)市場的應(yīng)用包括鋼鐵、水泥、焦化、垃圾焚燒、生物質(zhì)發(fā)電、玻璃爐窯等諸多領(lǐng)域，但與火電行業(yè)相比，非電行業(yè)的脫硝催化劑需求量難以量化。以鋼鐵行業(yè)為例，鋼鐵冶煉工序復(fù)雜、流程長，原料場、燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、自備電廠等生產(chǎn)環(huán)節(jié)均存在包括NOx在內(nèi)的多種大氣污染物有組織或無組織排放情況。

據(jù)環(huán)保網(wǎng)顯示，2017年度、2018年度和2019年度脫硝催化劑市場規(guī)模分別約為60億、75億、85億，其中電力行業(yè)2017年度、2018年度和2019年度脫硝催化劑的市場規(guī)模分別約為45億、50億、55億。2020-2022年，電力行業(yè)將繼續(xù)保持每年50億以上的存量容量，非電行業(yè)以每年15%以上的速度繼續(xù)增長。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，非電行業(yè)2017年度、2018年度和2019年度脫硝催化劑市場需求約為15億、20億、30億。

考慮到當(dāng)前國家環(huán)保政策進(jìn)一步趨嚴(yán)，2019年鋼鐵行業(yè)超低排放改造開始，2024年水泥、焦化行業(yè)超低排放改造正式開始，未來垃圾焚燒、有色金屬冶煉、玻璃爐窯等行業(yè)的超低排放改造將陸續(xù)進(jìn)行，因此本文預(yù)計至少未來五年內(nèi)，非電行業(yè)脫硝催化劑市場需求年復(fù)合增長率至少不低于15%。

根據(jù)上述假設(shè)進(jìn)行測算可得：

表2：非電行業(yè)脫硝催化劑市場需求測算表

（三）脫硝催化劑市場規(guī)模

根據(jù)上文測算可知，2023年我國燃煤火電廠市場的市場規(guī)模約為63億，非電行業(yè)的市場規(guī)模約為52億左右，預(yù)計到2024年我國脫硝催化劑市場規(guī)模約為100-110億，達(dá)到百億市場規(guī)模?？紤]到十四五期間燃煤火電廠新增裝機(jī)容量的增長以及非電行業(yè)的進(jìn)一步超低排放改造，其市場規(guī)模預(yù)計在未來五年內(nèi)持續(xù)增長。

圖7：中國脫硝催化劑市場規(guī)模及預(yù)測