双碳背景下中国能源行业转型之路

双碳背景下中国能源 行业转型之路 2021年 7月 1. 综述 04 2. 技术助力转型之路 06 3. 金融助力转型之路 29 4. 政策助力转型之路 42 5. 展望 52 目录 引言 二十一世纪全人类需要面对的重大挑战之一是由二氧化碳等温室气 体排放引起的全球气候变化 ， 在 《 巴黎协定 》 框架下 ， 各国政府对 气候变化问题已经形成明确的共识 ， 世界各国应采取措施减排温室 气体以减缓气候变化 ， 到本世纪中叶实现碳中和 （ 即在特定时期全 球人为二氧化碳排放与消除实现净零 ） 是全球应对气候变化的根本 举措 。 习近平主席于 2020年 9月 22日的联合国大会上宣布 ， 中国将力争 2030年前碳达峰 、 努力争取 2060年前实现碳中和 。 30年内实现碳 达峰到碳中和 （ “ 双碳 ” ） ， 不仅是中国应对全球气候变化的郑重 承诺 ， 也是中国面向 “ 零碳经济 ” 时代 ， 加速经济结构调整 、 持续 提升经济竞争力的战略部署 。 根据全球能源互联网发展合作组织发布的 《 中国 2030年前碳达峰研 究报告 》 ， 2019年我国碳排放 （ 含土地利用和林业部门碳汇 ） 约 105亿吨 (不含土地利用和林业部门碳汇为 112亿吨 )， 其中能源活动 碳排放约 98亿吨 ， 占全社会碳排放 （ 不含土地利用和林业部门碳汇 ） 比重约 87％ 。 在未来我国经济稳定增长带动能源需求持续增长的大 背景下 ， 高碳化能源结构应如何转型 ？ 中国能源行业应如何应对 “ 双碳目标 ” 带来的挑战与机遇 ？ 本报告旨在探讨双碳背景下中国能源行业转型之路 。 碳排放现状 “ 十三五 ” 期间 ， 我国在经济社会快速发展的同时 ， 也加快推进绿色 低碳转型 ， 积极参与全球气候治理并取得了突出成效 。 根据国务院新 闻办公室于 2020年 12月 21日发布的 《 新时代的中国能源发展 》 白皮 书 ， 2019年我国碳排放强度比 2005年下降 48.1%， 提前完成了我国 向国际社会承诺的 2020年前降低 40%-45%的目标 。 2020年我国全社 会碳排放约 106亿吨 ， 其中电力行业碳排放约 46亿吨 , 工业领域碳排 放约 43亿吨 。 实现双碳目标 , 电力行业是重中之重 。 双碳背景下中国能源行业转型之路 2020 年 ， 我国碳排 放约 106亿 吨 电力行业排放占比 超过 40% 我国近 5年全社会碳排放量 单位：亿吨 数据来源： CEADs (中国碳核算数据库 ) 4 综述 41% 42% 43% 44% 45% 46% 47% 48% 85 90 95 100 105 110 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 全社会碳排放量（亿吨） 电力行业碳排放量占比 从能源消费结构来看 ， 2020年 ,我国一次能源消费总量达 50亿吨标 准煤 , 其中碳强度最大的煤炭消费占能源消费总量的 57%, 相比之下 , 水电 、 核电 、 风电 、 太阳能发电等清洁能源消费量 (不包含天然气消 费 )占能源消费总量的比重仅为 16%。 能源是社会经济发展的重要基础和动力 ， 预计到 2030年 ， 我国一次 能源需求将增长至 60亿吨标准煤 。 实现碳达峰目标和实现碳中和目 标 ， 必须从能源结构转型入手 ， 对中国能源行业未来发展将带来重 大影响 。 双碳背景下中国能源行业转型之路亟需多重助力 。 下文我 们将从技术助力 、 金融助力及政策助力三个角度探讨双碳背景下中 国能源行业转型之路 。 57% 19% 8% 16% 煤炭 石油 天然气 清洁能源 双碳背景下中国能源行业转型之路5 发展目标 2030 年全社会碳排 放量目标为 102亿 吨 2030 年能源活动碳 排放目标为 97亿 吨 现状 93亿吨 105亿吨 106亿吨 2015年 2019年 2020年 没有“双碳”场景 121亿吨 95亿吨 2030年 2060年 “双碳”目标 102亿吨 净零排放 2030年 2060年 指标 全社会碳排放量 2015年 2019年 2020年 2030年 2030年 2060年 一次能源消耗量 （折合标准煤） 43亿吨 49亿吨 50亿吨 62亿吨 60亿吨 59亿吨 2015年 2019年 2020年 2030年 2060年 清洁能源消费 1占 一次能源消费比例 18% 23% 24% 41% 90% 1 包含天然气消费 数据来源：国家统计局 、 中国 2030年前碳达峰研究报告 2030 年能源消费总 量达到 2020年我国一次能源结构 单位：亿吨标准煤 数据来源：国家统计局 合计 49.8 60亿 吨 标准煤 65亿吨 2060年 2.1 清洁替代技术 根据 《 中国 2030年前碳达峰研究报告 》 ， 在双碳背景下 ， 中国 一次能源消费总量 2028年 、 2030年分别达到 59亿 、 60亿吨标 准煤 ， 年均增速 2%。 2019年 ， 从能源活动领域来看 ， 我国能源 生产碳排放占能源活动碳排放的 47%。 为实现能源生产领域减 碳 , 必须加快以清洁能源替代化石能源 ， 提高清洁能源在一次能 源总用量的比例 。 2030 年一次能源消 费总量目标为 60亿 吨 标准煤 数据 来源： 中国 2030年前碳达峰研究报告 我国 2020-2030年一次能源消费总量 单位：亿吨标准煤 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 10 20 30 40 50 60 70 2020年 2025年 2028年 2030年 煤炭 石油 天然气 清洁能源 清洁能源占比 技术助力转型之路 双碳背景下中国能源行业转型之路6 双碳背景下中国能源行业转型之路7 2.1 清洁替代技术 截至 2020年底 ,我国全口径发电装机容量 22.0亿千瓦 ， 同比增长 9.6%。 其中 ， 分类型看 ， 化石能源发电 12.5亿千瓦 、 水电 3.7亿千瓦 、 并网 风电 2.8亿千瓦 、 并网太阳能发电 2.5亿千瓦 、 核电 4,989万千瓦 。 化 石能源发电装机容量中 ， 煤电装机 10.8亿千瓦 、 气电 1.0亿千瓦 。 非 化石能源发电装机容量占总装容量的 43%。 为了实现 2030年一次能源消费总量目标 ， 到 2030年我国电源装机总 量将增长至 38亿千瓦 ， 清洁能源 (包含水电 、 风电 、 太阳能发电 、 核 电和生物质及其他发电 )装机占比将达到 68%。 未来十年清洁能源装机 将增加约 16亿千瓦 ， 2020年到 2030年复合增长率 10.5%。 2030 年装机总量增 长至 38亿 千瓦 其中清洁能源装机 占比 68% 装机总量年复合 增长率 10.5% 我国 2020-2030年电源装机结构 单位：亿千瓦 数据 来源： 中电联、中国 2030年前碳达峰研究报告 0 5 10 15 20 25 30 35 40 2020年 2025年 2028年 2030年 化石能源发电 风电 太阳能发电 水电 核电 生物质及其他 双碳背景下中国能源行业转型之路8 2.1 清洁替代技术 2021年 3月 , 习近平主席主持召开中央财经委员会第九次会议 ， 会 议指出 ， “ 十四五 ” 是碳达峰的关键期 ， 我国要构建清洁低碳安全 高效的能源体系 ， 控制化石能源总量 ， 着力提高利用效能 ， 实施可 再生能源替代行动 ， 构建以新能源为主体的新型电力系统 。 以清洁 能源为主体的新型电力系统 ， 是能源电力行业服务碳达峰 、 碳中和 的重要责任和使命 。 以五大发电集团为代表的主要电力企业也分别 制定了其碳达峰时间表和相关具体目标 ， 并已着手行动 。 五大发电集团于 “ 十 四五 ” 期间大力发展 清洁能源装机 ， 陆续 公布碳达峰路径 名称 预计碳达峰时间 发展计划 国家能源集团 2025年 到“十四五”末，可再生能源新增装机达 到 7000～ 8000万千瓦 ,占比达到 40%的目 标 华能集团 2025年 到 2025年新增新能源装机 8000万千瓦以 上，确保清洁能源装机占比 50%以上，到 2035年清洁能源装机占比 75%以上 华电集团 2025年 “十四五”期间新增新能源装机 7500万千瓦，清洁能源装机占比接近 60% 国家电投集团 2023年 到 2025年，电力装机达 2.2亿千瓦，清洁能源装机比重提升到 60% 大唐集团 2025年 实现从传统电力企业向绿色低碳能源企业转型，到 2025年非化石能源装机超过 50% 五大发电集团电力总装机与清洁能源装机 单位：亿千瓦 数据 来源： 五大发电集团社会责任报告及公司官网 *大唐集团 2025年目标为非化石能源占比超过 50% 0% 20% 40% 60% 80% 0 2 4 6 8 10 2019年电力总装机 2020年电力总装机 2025年电力总装机 2035年电力总装机 2019年清洁能源装机 占比 2020年清洁能源装机 占比 2025年清洁能源装机 占比目标 2035年清洁能源装机 占比目标 双碳背景下中国能源行业转型之路9 2.1 清洁替代技术 为了实现发展计划 ， 五大发电集团也纷纷采取多项措施 。 发行债券 ， 成立基金 五大发电集团通过发行债券 、 成立基金等方式充实清洁低碳发展资 金 ， 为企业低碳转型提供资金支持 。 2021年 1月 ， 国家能源集团与 中国国新控股有限责任公司 (“中国国新 ”)联合发起百亿元新能源产业 基金 ， 2021年 2月 ， 国家能源集团成为交易所市场首家碳中和绿色 债发行人 ， 发行规模为 50亿元 。 2021年 2月 ， 华能集团成功发行 2021年度第一期专项用于碳中和绿色公司债券 ， 发行规模 20亿元 。 2021年 3月 ， 华电集团成功发行首期 “ 碳中和 ” 绿色债 ， 发行规模 15亿元 。 2021年 2月 ， 国家电投集团成功发行国家电力投资集团有 限公司 2021年度第一期绿色中期票据 （ 碳中和债 ） ， 成为首批银行 间市场 “ 碳中和 ” 债券发行人 ， 发行规模 6亿元 。 加强碳资产管理 碳市场是利用市场机制控制和减少温室气体排放 、 推动绿色低碳发 展的一项重要措施 。 通过碳约束 ， 可以倒逼电力企业优化结构 ， 挖 掘减排空间 ， 促进电力行业低碳发展 。 通过碳市场 ， 企业可以合理 选择更加低成本的碳减排方式 ， 从而有利于企业实现低成本减排 。 国家能源集团龙源碳资产公司在 2008年到 2013年期间 ， 国内碳市 场尚未启动试点时 ， 积极参与国际碳市场 ， 从事清洁发展机制 (CDM) 项目开发与交易 ， 实现 CDM到账收入 23亿元 。 国家能源集团 还积极参与国内碳市场建设 ， 将碳资产管理与集团传统业务深度融 合 ， 以实现集团整体效益最大化和绿色低碳发展 。 华电集团也积极 参与碳排放权交易市场建设 ， 采取有力措施降低碳排放强度 。 大唐 集团于 2016年成立大唐碳资产有限公司 ， 作为大唐集团实现碳资产 统一 、 专业化管理的机构 ， 形成了以碳为核心 ， 集低碳规划 、 绿色 服务 、 国际市场 、 绿色金融 、 定制化服务于一体的绿色发展业务体 系 。 双碳背景下中国能源行业转型之路10 2.1 清洁替代技术 虽然清洁替代为实现碳达峰 、 碳中和目标提供了高效可行的系统解 决方案 ， 但是清洁替代发展也面临来自清洁能源发电负荷不稳定 、 我国大部分地区清洁能源发电成本仍高于传统火电及新能源补贴缺 口不断扩大等方面的阻力 。 首先 ， 清洁能源发电具有波动性 、 间歇性和不可预测性 ,清洁能源高 比例接入电网后 ， 增加了电网调峰 、 调频的压力 ， 因此 ， 需要大力 发展储能技术为能源生产转型的深入推进提供技术保障 。 储能 ， 主要是指电能的储存 ， 即将电力转化成其他形式的能量储存 起来 ， 并在需要时释放 。 从电力系统细分的角度看 ， 储能在发电侧 、 输配电侧 、 用电侧都不可或缺 ， 具体作用如下： 储能技术是大力发展 清洁能源的关键 电网 家庭 工商业 发电侧 输配电侧 用电侧 ► 电力调峰 ► 辅助动态运行 ► 系统调频 ► 可再生能源并网 ► 缓解电网阻塞 ► 延缓输配电扩容升级 ► 电力自发自用 ► 峰谷差价套利 ► 容量电费管理 ► 提升供电可靠性 教育、医疗和军事等 双碳背景下中国能源行业转型之路11 2.1 清洁替代技术 目前市场上的储能类型包括如下： 其中 ， 抽水蓄能凭借其抽水蓄能容量大 、 度电成本低 ， 成为目前全 球范围内储能装机最大的储能方式 ， 但抽水蓄能却有着地理限制 、 投资过大 、 建设周期长等缺点 ， 近年来增量寥寥 。 而电化学储能凭 借其建设周期短 、 应用范围广 、 成本持续降低等诸多优点 ， 从 2017 年到 2020年 ， 在整体储能装机规模的份额极速上升 ， 成为了目前全 球以及我国发展最快的储能技术 。 160 165 170 175 180 185 190 195 2018年 2019年 2020年 抽水蓄能 电化学储能 其他储能 全球储能市场累计装机规模 单位： GW 数据 来源： 中关村储能技术产业联盟 《 储能产业白皮书 》 储能技术 热储能 电储能 电化学储能 锂离子电池 铅蓄电池 钠硫电池 机械储能 抽水蓄能 压缩空气储能 飞轮储能 氢储能 26 28 30 32 34 36 38 2018年 2019年 2020年 抽水蓄能 电化学储能 其他储能 中国储能市场累计装机规模 单位： GW 双碳背景下中国能源行业转型之路12 2.1 清洁替代技术 截至 2020年底 ， 我国已投运储能项目累计装机容量规模达 35.6GW, 占全球市场总规模的 18.6%， 其中 ， 抽水蓄能的累计装机规模最大 ， 为 31.79GW, 电化学储能的累计装机规模为 3.3GW。 在各类电化学 储能技术中 ， 锂电子电池的累计装机规模最大 ， 为 2.9GW。 2020 年新增投运的电化学储能项目规模为 1.6GW， 新增投运规模首次突 破 1GW大关 ， 2017年到 2020年 ， 年复合增长率为 103%。 2021年 4月 21日 ， 国家发改委 、 国家能源局发布 《 关于加快推动新 型储能发展的指导意见 (征求意见稿 )》 ,提出 “ 十四五 ” 期间国内新 型储能将由商业化初期向规模化发展转变 。 2021年 6月 22日 ， 国家 能源局又发布 《 新型储能项目管理规范 (暂行 ) (征求意见稿 )》 ， 明 确了电网企业应公平无歧视地为新型储能项目提供电网接入服务 。 截至目前 ， 已经有 19个省 (地区 )出台了可再生能源电站配置储能的 相关政策 ， 这意味着 ， 新型储能已经吹响了能源革命的号角 。 此外 ， 氢储能 ， 是近几年德国等欧洲国家氢能综合利用后提出的新 概念 ， ”十三五 ” 期间该概念已经列入国家电网公司规划 ， 根据国家 能源局发布的 《 关于做好可再生能源发展十四五规划工作有关事项 的通知 》 ， 氢能已经被列入了可再生能源发展十四五规划编制重点 任务 ， 各省也已经纷纷制定十四五氢能规划 。 关于绿色氢能技术 ， 可参见本文章节 2.2 绿色氢能技术 。 清洁能源发电技术的 突破为大力发展清洁 能源提供强大支撑 双碳背景下中国能源行业转型之路13 2.1 清洁替代技术 分布式能源在能源利用效率 、 能源传输损耗 、 环境保护及解决能源 供需地域不平衡方面较集中式供电模式都具有明显的优势 ， 目前我 国分布式能源主要以光伏分布式发电和天然气分布式发电为主 ， 为 鼓励分布式能源发展 ， 国家能源局及国家发改委 ， 以及地方政府在 “ 十三五 ” 期间出台了一系列支持政策 ， 在 “ 十四五 ” 规划中 ， 关 于清洁能源发展 ， 也明确提出加快发展东中部分布式能源 。 根据我 国能源分布及需求的地理特性 ， 在经济较发达的长三角 、 珠三角 、 山东和河北等地区 ， 推广屋顶光伏系统及分散式风电系统潜力巨大 。 此外 ， 在针对基础设施落后的偏远农村地区 ， 推动 “ 农光互 补 ”“ 林光互补 ” 等新能源扶贫项目 ， 也可为贫困地区发展提供综 合解决方案 。 据国家能源局信息 ， 2020年 ,全国光伏新增装机 48.2GW, 其中分布 式光伏装机 15.52GW， 根据全球能源互联网发展合作组织发布的 《 中国 2030年前碳达峰研究报告 》 ， 预计到 2030年 ， 分散式风电 和分布式光伏发电装机将分别达到 45GW和 300GW。 其次 ， 目前我国大部分地区新能源发电成本仍高于传统火电 。 据国 际可再生能源署 （ IRENA) 发布的 《 2019年可再生能源发电成本 》 报告 ， 技术进步推动可再生能源发电成本持续下降 ， 自 2010年以来 ， 光伏发电 、 陆上风电和海上风电的平准化度电成本分别下降 82%、 39%和 29%。 中国光伏业协会 《 中国光伏产业发展线路图 (2020年 版 )》 对不同利用小时数的平准发电成本 (LCOE)进行了分析 。 2020 年 ,全投资模型 (不考虑融资成本 )下地面光伏电站在 1800小时 、 1500小时 、 1200小时 、 1000小时等效利用小时数的 LCOE分别为 0.2、 0.24、 0.29、 0.35元 /千瓦时 。 随着组件 、 逆变器等关键设 备的效率提升 ， 双面组件 、 跟踪支架等的使用 ， 运维能力提高 ， 2021年后在大部分地区可实现与煤电基准价同行 。 分布式能源是大力发 展清洁能源的基石 2030年分散式风电 45GW 2030年分布式光伏 300GW 2020年 ， 全投资模型下分布式光伏发电系统在 1800小时 、 1500小 时 、 1200小时 、 1000小时等效利用小时数的 LCOE分别为 0.17、 0.2、 0.26、 0.31元 /千瓦时 。 目前国内分布式光伏主要分布在山东 、 河北 、 河南 、 浙江等省份 ， 等效利用小时数通常在 1000-1100小时 左右 。 根据 《 中国 2030年前碳达峰研究报告 》 ， 为实现碳达峰目标 ， 2030年前 ， 光伏电站的初始投资需降至 3,150元 /千瓦 (其中组件成 本 1,400元 /千瓦 ),平均度电成本将降至 0.15元 /千瓦时左右 ， 我国 陆上风电初始投资将降至 5,300元 /千瓦 ， 平均度电成本降至 0.25元 /千瓦时 ， 海上风电初始投资降至 11,000元 /千瓦 ， 平均度电成本降 至 0.5元 /千瓦时左右 。 为实现该目标 ， 新能源发电技术及装备仍需 有新突破 。 光伏发电方面 ， 需提高光伏组件转换效率 ， 优化大型并 网光伏电站单元设计集成与工程化技术 ， 提高系统对极端环境的适 应性 。 风电方面 ， 需提高大型风机的研发与制造能力 ， 提升风机单 机容量和低风速适应能力；攻克漂浮式海上风电基础设计 、 制造难 题 ， 提高远海风电开发能力；加强风机抗寒保温技术 ， 实现高纬度 、 极寒地区风电开发 。 第三 , 以风电和光伏为代表的新能源的快速发展和壮大 ， 离不开补 贴政策的支持 ， 但是 “ 十三五 ” 期间 90%以上新增可再生能源发电 项目补贴资金来源尚未落实 ， 截至 2020年底累计补贴资金缺口达 3,000亿元 ， 一定程度上也制约了新能源的发展 。 其中 ， 代表性的 新能源发电公司龙源电力 、 华电福新 、 大唐新能源和协合新能源的 应收可再生能源补贴款也逐年上升 。 双碳背景下中国能源行业转型之路14 2.1 清洁替代技术 2020 年可再生能源 补贴缺口突破 3,000亿 双碳背景下中国能源行业转型之路15 2.1 清洁替代技术 为合理引导新能源产业健康发展 ， 国家陆续出台了多项措施 ， 一方 面 ， 对于新增项目 ， 积极推进平价上网项目 。 截止目前 ， 国家发改 委 、 国家能源局已公布 2019年第一批风电 、 光伏发电平价上网项目 共计 2,076万千瓦 ， 2020年风电平价上网项目 1,140千瓦 、 光伏平 价上网项目 3,305万千瓦的清单 。 另外一方面 ， 2020年 1月 20日 ， 财政部联合国家发改委 、 国家能源 局下发 《 关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见 》 （ 财 建 〔 2020〕 4号 ） ， 明确 2021年 1月 1日起 ， 全面实行配额制下的 绿色电力证书交易 ， 企业通过绿证交易获得收入替代财政补贴 ， 通 过此方式来减少存量项目的补贴需求 。 2021年 2月 24日 ， 国家发改 委 、 财政部 、 中国人民银行 、 银保监会和国家能源局联合印发了 《 关于引导加大金融支持力度 促进风电和光伏发电等行业健康有序 发展的通知 》 提出 ， 应做好可再生能源电价附加资金的应收尽收 ， 实现百分之百的附加征收 ， 以此扩大补贴收入来源和补贴收入规模 。 平价上网解决增量 , 加强征收解决存量 部分新能源发电公司新能源补贴余额 单位：亿元 数据 来源： 公司公开资料 0 25 50 75 100 125 150 175 200 协合新能源 大唐新能源 华电福新 龙源电力 2018年 2019年 2020年 双碳背景下中国能源行业转型之路16 2.2 绿色氢能技术 相较于传统能源 ， 氢能具有如下明显优势： ▶ 清洁无污染 ， 氢燃烧后产生的是水 ， 完全无污染 ， 这也是许多人 认为氢能是最佳碳中和原料的原因 ▶ 能源密度高 ， 氢气的能源密度远远超过目前广泛使用的汽油 、 煤 、 天然气等燃料 ▶ 来源广泛 ， 氢能的来源从水到碳基原料 ， 原料来源广泛且成本较 低 ▶ 利用方式广泛 ， 氢能用于规模发电 、 燃料 、 电池或者驱动汽车等 ， 利用方式多样且可以循环利用 正因为氢能有上述优势 ， 目前世界上许多能源行业企业都将氢能作 为重要的转型方向 。 2021年初 ， 中石化宣布加快构建 “ 一基两翼三 新 ” 产业格局 ， 抢抓氢能发展的重大战略机遇 ， 逐步培育并壮大氢 能产供销一体化产业链 ， 推进打造中国第一氢能公司 。 中石化计划 在 “ 十四五 ” 期间加快发展以氢能为核心的新能源业务 ， 目标是到 2025年建设 1,000座加氢站 、 5,000座充电站和动力电池交换站 。 截至 2020年底 ， 中石化已在广东 、 上海 、 浙江和广西等地开展加氢 站试点项目达 27个 。 许多国际能源巨头也早已开始了对低碳氢能发 展的尝试 。 2020年 7月 ， Equinor宣布公司计划在英格兰建造一座 在世界同类项目中规模最大的利用天然气生产氢气的工厂 ， 项目投 产后 ， 预计每年减少二氧化碳排放近 90万吨 。 四大优势助推氢能 发展 双碳背景下中国能源行业转型之路17 2.2 绿色氢能技术 在各种制造氢气的方式中 ， 利用电能电解水制氢是公认碳排放最低 最为环保的方式 。 以风电企业离网式制氢为例 ， 风电企业将多余的 电量用以制备氢气 （ 或进一步将氢气与二氧化碳反应生成甲烷气 ） 并进行储存 ， 在风能不足时用氢能发电 ， 可以很好的起到分布式储 能 ， 平衡电网压力的作用 。 如果采用在网式制氢 ， 则可以提高整体 电源稳定性和经济性 ， 但可能仍会产生一定的弃电现象 。 这一技术 在欧洲 ， 尤其是德国 ， 已经实现了规模运营 。 目前 ， 电解水制氢发展的最主要制约因素还是成本 ， 电解水制氢仅 用电的成本就高于煤制氢或其他工业副产品制氢的完全成本 。 除此 之外 ， 氢能的储备和运输安全性要求 ， 极高的运输成本 ， 相对较少 的终端用户 ， 都制约了电力企业参与氢能发展 ， 为整体碳中和做出 贡献的程度 。 技术发展将是决定氢能发展前景的核心动力 。 现有电解水制氢技术 中 ， 质子交换膜水电解制氢技术是前景最被看好的技术路径 ， 并且 国内企业已经在一些领域实现了突破 。 但要想进一步压缩成本 ， 提 高能源效率 ， 还需要发展新路线的制氢技术 。 电制氢实现储能及减 碳双重目标 双碳背景下中国能源行业转型之路18 2.2 绿色氢能技术 我国不断加大对于氢能技术的投入 ， 截至目前 ， 中国尚未颁布一个 国家级的氢能产业发展战略 ， 但至少 10个省级政府和 21个市级政府 已颁布了氢能发展战略 。 另外 ， 在国家能源局颁布的 《 能源技术创 新 “ 十四五 ” 规划 》 中 ， 已经将氢能及燃料电池技术列为 “ 十四五 ” 期间能源技术装备的主攻方向和重点任务 。 安永在研究德国 、 挪威 、 日本等国的氢能发展政策经验后 ， 认为政 府在制定支持氢能产业发展的政策时可以从以下方面入手： 政策支持氢能产业 发展 领域 关注重点 政策抓手 确立稳定的 长期发展目 标 建立中长期产业发展目标并规 划发展路径 ▶ 国家氢能产业战略路线图 ▶ 国家工业战略 ▶ 国家远期排放目标 ▶ 国际条约和协议 创造需求 利用需求端政策导向来刺激全 产业链投资 强化消费者对氢能消费的信心 ▶ 碳排放定价 ▶ 禁止和淘汰落后产能 ▶ 税务政策 降低投资风 险 支持私人资金进入产业，对高 风险投资予以扶持 ▶ 贷款 ▶ 银行担保 ▶ 税务减免 鼓励技术创 新 鼓励发展先进技术研发项目 ▶ 直接资金支持 ▶ 税务减免 ▶ 国家入股 ▶ 设置奖项 协调规章制 度 取消不必要的制度和法规，协 调整个产业链的协同发展 ▶ 安全规章 双碳背景下中国能源行业转型之路19 2.3 能源互联 我国清洁能源资源丰富 ， 但是分布很不均匀 。 西南地区水能资源占 全国资源总量的 67%， 西部北部地区风能和太阳能资源占比超过全 国的 80%， 但是我国 70%左右电力消费集中在东中部地区 ， 与资源 呈逆向分布 。 为了实现碳达峰目标 ， 在能源配置环节打造特高压骨 干网架和智能配电网 ， 将各大清洁能源基地与负荷中心连接起来 ， 实现各类集中式 、 分布式清洁能源大规模接入 、 大范围配置 、 高比 例运行 ， 形成全国互联的能源配置格局 ， 以互联互通来支撑能源生 产和使用领域碳减排 。 截至 2020年底 ， 我国西电东送南线云南省 、 北线宁夏自治区累计外 送电量分别突破 10,000亿千瓦时和 4,200亿千瓦时 ， 累计送电量相 当于在受电地区减少二氧化碳排放量分别逾 7.7亿吨及 4.5亿吨 。 根 据 《 中国 2030年前碳达峰研究报告 》 ， 预计 2030年 ， 我国跨区跨 省电力流达 4.6亿千瓦 ， 其中跨区电力流 3.4亿千瓦 ， 跨国电力流 4250万千瓦 。 2030年跨区跨省 电力流 4.6亿 千瓦 2030年跨国电力流 4250万 千瓦 数据 来源： 中国 2030年前碳达峰研究报告 双碳背景下中国能源行业转型之路20 2.3 能源互联 根据 《 中国 2030年前碳达峰研究报告 》 ， “ 十四五 ” 期间我国将规 划建成 7个西北 、 西南能源基地电力外送特高压直流工程 ， 输电容 量 5600万千瓦 。 到 2025年 ， 我国特高压直流工程达到 23回 ， 输送 容量达到 1.8亿千瓦 。 “ 十五五 ” 期间规划建成 7个西北 、 西南能源 基地电力外送特高压直流工程 ， 输电容量 5600万千瓦 。 到 2030年 ， 我国特高压直流工程达到 30回 ， 输送容量达到 2.4亿千瓦 。 此外 ， 我国还在规划推动跨国电网互联互通 ， 重点建设中蒙 、 中韩 、 中缅 孟 、 中巴联网通道 。 特高压骨干通道 输电 容量 “ 十四五 ” 5600万千瓦 “ 十五五 ” 5600万千瓦 能源基地 输电线路 输送能力 (万千瓦 ) 建设期间 西北 陕北榆林 -湖北武汉 800 十四五 甘肃 -山东 800 十四五 新疆 -重庆 800 十四五 青海海南 -河南南阳北 800 十五五 甘肃彬长 -江苏徐州 800 十五五 新疆且末 -湖北武汉 800 十五五 新疆哈密 -四川绵阳 800 十五五 新疆昌吉 -重庆 800 十五五 西南 四川雅中 -江西南昌 800 十四五 白鹤滩 -江苏 800 十四五 白鹤滩 -浙江 800 十四五 金上 -湖北 800 十四五 澜沧江上游 -广东潮州 800 十五五 怒江上游 -广东云浮 800 十五五 资料来源： 中国 2030年前碳达峰研究报告 双碳背景下中国能源行业转型之路21 2.4 能效提升 人工智能和合同能源管理是推动碳中和的有力举措 。 人工智能赋能 碳密集型产业 ， 助力能源 、 工业等数字化转型 ， 承担社会碳中和责 任 。 合同能源管理作为我国十大节能减排重点工程之一 ， 逐渐成为 构建节能服务市场的 “ 新引擎 ” ， 是推动实现碳中和不可或缺的重 要手段 。 ▶ 人工智能技术：助力电力行业碳中和 风电 、 光伏发电等新能源具有随机性 、 间歇性 、 波动性特征 ， 电力 系统 “ 双高 ”“ 双峰 ” 的特性明显 ， 伴随着碳中和政策带来的更大 规模并网 ， 为电网安全稳定运行和电力电量平衡带来了极大考验 。 为保障电力系统安全稳定运行 ， 换流站运维工作尤为重要 。 人工智 能技术可以助力电网智能巡检 ， 提高电力运维效率 、 节省时间和人 力成本 ， 有效保障在新能源大规模并网后的电网运行安全 ， 提高能 源使用效率 。 以中电控股有限公司 （ 以下简称 “ 中电 ” ） 为例 ， 中电推行了下述 图表列示的一系列以大数据 、 人工智能技术 、 云端计算及机器人技 术为基础的数字化方案 ， 以提升安全及效率 ， 加强中电的遥距运作 能力 。 人工智能技术协助能 源行业提升能效 资料来源：中电控股有限公司 2020可持续发展报告 发电 零售及客户服务输配电系统 ▶ 利用无人机检查风力发电 机和太阳能光伏板 ▶ 利用机械人和低耗水技术 为太阳能组件清洁 ▶ 潜水机械人为火电厂的海 水冷却系统进行水下检查 ▶ 经特别设计的机器人检查 锅炉 ▶ 无人机检查架空电缆 ▶ 在人工智能科技配合下整 合无人机图像来加强林木 管理 ▶ 智能电表缩短了故障检测 时间 ▶ 中电手机应用程式在香港 提供端对端的数码客户服 务 ▶ 机械化及流程自动化过程 精简内部程式 ▶ 采用云端计算 ▶ 虚拟工作环境 配套服务 双碳背景下中国能源行业转型之路22 2.4 能效提升 ▶ 人工智能技术：助力钢铁行业碳中和 宝钢股份宝山基地工序质量一贯系统完成云平台环境搭建 ， 确立系统 功能超过 220多项 ， 包括控制计划 CP模版功能 、 上线智慧管控系统 、 全工序流向平衡管控系统三热轧 -五冷轧条线物流平衡功能等系统功 能 ， 实现从手工到系统的转变；公司各制造基地启动智慧制造项目 90项 ， 减少操作室 62个 ， 帮助 600余人脱离繁重的体力劳动 。 同时 ， 公司还形成 “ 生产计划智能排程 ” 、 “ 设备智能运维诊断 ” 、 “ 质量自动判定与溯源 ” 、 “ 5G技术应用及无人机巡检 ” 等一批智 慧制造实践成果 。 上述的智能制造成果大幅地降低了单位能耗 ， 是宝钢股份稳步践行碳 减排 、 力争 2050年实现碳中和目标的一系列的有力举措 。 人工智能技术协助能 源行业提升能效 资料来源：宝山钢铁股份有限公司 2020可持续发展报告 双碳背景下中国能源行业转型之路23 2.4 能效提升 ▶ 合同能源管理 合同能源管理 （ EMC， Energy Management Contract） 是种新型的 市场化节能机制 。 其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全 部成本的节能业务方式 。 中电 2019年投入服务的 Smart Energy Connect是一个协助企业选 取能源管理方案及数码能源创新的平台 。 Smart Energy Connect于 2020年推出了 EC校园方案及 EC办公室方案等全新能源管理方案 。 EC校园方案专注于节省能源及学校的教学需要 ， 为学校提供一系列 的物联网感应器 ， 并利用能源管理方案及数据支援科学 、 技术 、 工 程及数学 （ STEM)的教学需要 。 EC办公室方案根据不同感应器所收 集的环境资料自动控制电力设备以协助用户在大型的办公室环境节 省能源 。 Smart Energy Connect也为中电客户的楼宇成功推行提高制冷效率 的方案 ， 因应环境感应器所收集的资料及设备状况 ， 不断自动调节 制冷设定 ， 在确保持续舒适的室内温度的同时大幅节省电力 。 Smart Energy Connect同时通过其中电碳信用平台为客户提供中电 碳信用以作碳抵销 。 两间航运业的龙头公司 ， 华光海运控股有限公 司及太平洋航运集团有限公司 ， 已于 2020年利用平台抵销其业务的 碳足迹 ， 以支持可持续发展的目标 。 合同能源管理成节能 减排利器 资料来源：中电控股有限公司 2020可持续发展报告 双碳背景下中国能源行业转型之路24 2.5 减碳技术 目前减碳技术中引起重视并将成为可持续发展重要手段的技术主要 包括：二氧化碳捕集 、 利用与封存 （ CCUS） 及生物能源与碳捕获和 储存 (BECCS) 。 CCUS是指将二氧化碳从排放源中分离后或直接加以利用或封存 ， 以 实现二氧化碳减排的工业过程 。 IEA（ 国际能源署 ） 在 《 通过 CCUS 改造工业 》 （ Transforming Industry through CCUS） （ 2019年 ） 提出 ， 在清洁技术情景下 ， 2060年工业部门的 CCUS累计量将达到 280亿吨 ， 能源加工和转换部门 CCUS累计量为 310亿吨 ， 电力部门 CCUS累计量为 560亿吨 。 根据 IEA数据 ， 预计到 2050年 ， CCUS将 贡献约 14%的 C02减排量 。 CCUS（ 碳捕集 、 利 用与封存 ） 为实现净 零碳排放加码 涉及 环节 内容 捕集 将化工、电力、钢铁、水泥等行业利用化石能源过程 中产生的二氧化碳进行分离和 捕 集的过程；可分为燃 烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集 。 运输 将捕集的二氧化碳运送到利用或封存地的过程，包括陆地或海底管道、船舶、铁路和公路等输送方式 。 利用与 封存 地质利用 将二氧化碳注入地下，生产或强化能源、资源开采的 过程，主要用于提高石油、地热、地层深部咸水、铀 矿等资源采收率 。 化工利用 以化学转化为主要手段，将二氧化碳和共 同 反应物转 化成目标产物，实现二氧化碳资源化利用的过程，不 包括传统利用二氧化碳生成产品、产品在使用过程中 重新释放二氧化碳的化学工业，例如尿素生产等 。 生物利用 以生物转化为主要手段，将二氧化碳用于生物质合成， 主要产品有食品和饲料、生物肥料、化学品与生物燃 料和气肥等 。 资料来源： 2021年环保行业负排放及 CCUS技术发展趋势分析报告， 中国二氧化碳捕集、利用与封存 (CCUS)报告 (2019)，安信证券研究中心 双碳背景下中国能源行业转型之路25 2.5 减碳技术 根据中国二氧化碳捕集 、 利用与封存 （ CCUS） 报告 （ 2019） ， 国 内共开展了 9个纯捕集示范项目 、 12个地质利用与封存项目 ， 其中 包含 10个全流程示范项目 。 国家能源投资集团有限责任公司 （ 神华 ） 煤制油分公司深部咸水层 二氧化碳地质封存示范工程 ， 是中国首个 、 也是世界上规模最大的 全流程煤基二氧化碳捕集和深部咸水层地质封存示范项目 。 国家能源集团 （ 神华 ） 咸水层封存全流程示意图 CCUS （ 碳捕集 、 利 用与封存 ） 为实现净 零碳排放加码 我国二氧化碳捕集示范项目主要分布 资料来源： 2021年环保行业负排放及 CCUS技术发展趋势分 析报告， 中国二氧化碳捕集、利用与封存 (CCUS)报告 (2019)，安信证券研究中心 0 5 10 15 20 0 50 100