中国发电企业碳中和数字转型白皮书---埃森哲&远景.pdf

中国发电企业碳中和 数字转型白皮书 引领变革：迈向新型电力系统时代http://dl.z6e.com 执行摘要 2 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 在全球“碳中和”的趋势下，中国也在国家层面首次提出“双碳”目标。作 为重要的碳排行业之一，发电行业正在面临着可再生能源占比迅速提升、分布式 能源快速增长、能源利用效率显著提高、消费者需求更加多元等方面的变化。同 时，随着科技水平的不断发展，越来越多数字化、智能化的解决方案如雨后春笋 般出现在电力行业产业链的各个环节中。 未来的电力行业，将是一个由数以十亿计的可再生能源发电、储能、智能用 电设备构成的“碎片化”系统，以智能物联网为代表的数字化技术将是实现万物 数据化、智联化的重要手段。其中，发电企业作为重要的参与者，也将朝着低碳 数字化转型的目标砥砺前行。 全球电力行业的五大转型趋势 目前，全球电力行业正在经历着多维度的转型，呈现出五大转型趋势：能源 结构中可再生能源激增，能源供应方式分布式能源扩张，交通电气化成为能源消 费新增长点，能源消费者积极行动，及能源系统整体效率提升。 在发电侧，随着分布式光 伏、 风电等能源形式的普及，可再生及分布式能源 正在迅速增长。根据埃森哲分析，预计到2035 年，可再生能源发电量占比将超 过 50%。 在用电侧，随着新能源汽车的普及，自动驾驶、V2G（车辆到电网）等技术 也在不断进步，推动交通行业电气化水平的日益提升。预计在新销售的汽车中， 电动汽车的占比将由 2020年的3%增长至 2040年的55%。同时，能源消费者的 需求也朝着数字化、个性化、便捷化、开放化的方向转变。根据埃森哲研究，能 源消费者希望能源供应商可以跟上转型的步伐，提供数字化和多元化的一站式能 源服务。 最后，随着科技的进步，能源系统的整体效率不断提升。为了提高能源利用效 率，并降低能源排放强度，世界各国也在针对能效提升积极研发与投资。然而，从 一众国家目标2050年实现“碳中和”的角度出发，能源效率仍有极大的提升空间。 中国电力行业的三“替代”两“市场” 与全球电力行业低碳转型趋势相比，中国的电力行业同样经历着分布式发电 逐步替代集中式发电、 新能源发电逐渐替代传统能源发电，以及终端能源电能替 代传统用能的趋势。 在此基础上，中国的电力市场随着电力体制改革的深化和落地，市场化程度 不断提升。未来，中国电力现货交易试点范围将继续扩大，参与电力交易的主体 也会越发广泛，可再生能源发电参与电力现货交易的比例也将逐步增大。同时， 随着“双碳”目标的提出，中国的碳交易市场也在迅速崛起。目前，在碳市场发 展初期，发电行业重点排放单位是交易的唯一主体。未来，预计更多高耗能企业 将被纳管，碳交易市场也将进一步扩大。 发电侧数字化解决方案 随着越来越多的新能源资产投运，中国的新能源行业将从跑马圈地的建设期 转为存量资产的运营期，发电企业对新能源资产运营的重视程度也将随之提升。 发电侧的数字化解决方案侧重帮助发电企业提升智能运维能力，借助数字化 工具，实现天气预测、发电量预测、智能巡检与预测性维护等功能，从而提高新 能源资产发电量、优化出力曲线，并降低发电企业的运维成本。同时，数字化解 决方案也可以帮助电力企业监测电力市场信息并协助交易，对电力供需及电价做 出预判，帮助发电企业最大化收益。 用电侧数字化解决方案 在用电侧，“能源互联”将成为未来的主要转型趋势。用户侧能源形式丰富， 既包括分布式光伏等发电设备，也包括各类用电设备和电力储能设备。 “能源互联”将更加注重零售侧的服务和用能管理，数字化解决方案极为丰 富，应用场景也不拘一格。针对分布式光伏、储能、电动汽车充电、智慧家居及 智慧楼宇等场景，对应的数字化解决方案应运而生。 输配电侧数字化解决方案 在未来，电力系统将会由原先的“源随荷动”向“源网荷储”协同互动的方 向转型。其中，输配电侧的数字化解决方案将发挥重要作用。基于大数据，利用 物联网、智能AI等技术，可以将电源侧、用电侧及输配电侧的各类可控资源的数 据接入，实现数据的透明感知，有效促进“源-网-荷-储”的灵活互动，促进新能 源电力的消纳，并合理削峰填谷。 数字技术赋能发电企业转型 随着国内外电力行业的转型，发电企业也将从“重资产、轻服务”的旧模式 逐步向以客户服务为中心的新模式转型。根据埃森哲研究，参照发电侧、输配电 侧和用电侧的转型方向，发电企业在不同的细分领域均有参与的机会，并提供多 样化的数字化解决方案。这些数字化解决方案均需要技术的支撑，如人工智能、 大数据、云计算、区块链等。其中，智能物联网（AIoT）技术的重要性尤为 凸 显，AIoT技术通过物联网产生、收集来自全部发电资产不同维度的、海量的 数据并存储于云端、边缘端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能， 实 现万物数据化、万物智联化。 在数字化方案赋能电力行业转型的同时，数字化技术也将加速发电企业自身 的低碳转型。例如，借助智能物联网技术，发电企业可以实现碳排放的监控和预 测，帮助企业减排；同时，也可以监测碳市场数据，帮助企业优化碳交易并提升 收益。 “产业中台”将成为发电企业的核心管理工具 在以新能源为主体的新型电力系统时代，电力行业电源转换的一次能源从 “可控”变为“随机”，电源和负荷的形态从“机电一体化”到“电力电子 化”，配网形态从“无源”变为“有源”，系统的控制对象从“集中”变为“离 散”。为了应对这些变化带来的挑战，一个可以同时协同电源侧、电网侧及用户 侧的产业中台（集控中心）尤为重要。 从企业管理的角度出发，新一代信息技术为企业管理带来了巨大的贡献， 企业资源计划（ERP）系统极大程度地提升了企业管理效率。从以新能源为主体 的发电资产管理角度出发，产业中台对于发电企业将主要体现三个方面的价值： 第一，利用AIoT技术实现对所有新能源资产的有效监控；第二，实现产业的整 体协同，包括企业多种能源资产的协同、集团- 分公司- 场站的协同，以及多种能 源结构的协同；第三，实现新能源发电资产生产管理与电力市场的协同。 因此，对于发电企业来讲，产业中台将成为其从传统能源向以新能源为主的 低碳化转型的中流砥柱，成为和企业管理平台同等重要的第二大核心管理要素。 http://dl.z6e.com 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 3 在全球“碳中和”的趋势下，中国也在国家层面首次提出“双碳”目标。作 为重要的碳排行业之一，发电行业正在面临着可再生能源占比迅速提升、分布式 能源快速增长、能源利用效率显著提高、消费者需求更加多元等方面的变化。同 时，随着科技水平的不断发展，越来越多数字化、智能化的解决方案如雨后春笋 般出现在电力行业产业链的各个环节中。 未来的电力行业，将是一个由数以十亿计的可再生能源发电、储能、智能用 电设备构成的“碎片化”系统，以智能物联网为代表的数字化技术将是实现万物 数据化、智联化的重要手段。其中，发电企业作为重要的参与者，也将朝着低碳 数字化转型的目标砥砺前行。 全球电力行业的五大转型趋势 目前，全球电力行业正在经历着多维度的转型，呈现出五大转型趋势：能源 结构中可再生能源激增，能源供应方式分布式能源扩张，交通电气化成为能源消 费新增长点，能源消费者积极行动，及能源系统整体效率提升。 在发电侧，随着分布式光 伏、 风电等能源形式的普及，可再生及分布式能源 正在迅速增长。根据埃森哲分析，预计到2035 年，可再生能源发电量占比将超 过 50%。 在用电侧，随着新能源汽车的普及，自动驾驶、V2G（车辆到电网）等技术 也在不断进步，推动交通行业电气化水平的日益提升。预计在新销售的汽车中， 电动汽车的占比将由 2020年的3%增长至 2040年的55%。同时，能源消费者的 需求也朝着数字化、个性化、便捷化、开放化的方向转变。根据埃森哲研究，能 源消费者希望能源供应商可以跟上转型的步伐，提供数字化和多元化的一站式能 源服务。 最后，随着科技的进步，能源系统的整体效率不断提升。为了提高能源利用效 率，并降低能源排放强度，世界各国也在针对能效提升积极研发与投资。然而，从 一众国家目标2050年实现“碳中和”的角度出发，能源效率仍有极大的提升空间。 中国电力行业的三“替代”两“市场” 与全球电力行业低碳转型趋势相比，中国的电力行业同样经历着分布式发电 逐步替代集中式发电、 新能源发电逐渐替代传统能源发电，以及终端能源电能替 代传统用能的趋势。 在此基础上，中国的电力市场随着电力体制改革的深化和落地，市场化程度 不断提升。未来，我国电力现货交易试点范围将继续扩大，参与电力交易的主体 也会越发广泛，可再生能源发电参与电力现货交易的比例也将逐步增大。同时， 随着“双碳”目标的提出，中国的碳交易市场也在迅速崛起。目前，在碳市场发 展初期，发电行业重点排放单位是交易的唯一主体。未来，预计更多高耗能企业 将被纳管，碳交易市场也将进一步扩大。 发电侧数字化解决方案 随着越来越多的新能源资产投运，中国的新能源行业将从跑马圈地的建设期 转为存量资产的运营期，发电企业对新能源资产运营的重视程度也将随之提升。 发电侧的数字化解决方案侧重帮助发电企业提升智能运维能力，借助数字化 工具，实现天气预测、发电量预测、智能巡检与预测性维护等功能，从而提高新 能源资产发电量、优化出力曲线，并降低发电企业的运维成本。同时，数字化解 决方案也可以帮助电力企业监测电力市场信息并协助交易，对电力供需及电价做 出预判，帮助发电企业最大化收益。 用电侧数字化解决方案 在用电侧，“能源互联”将成为未来的主要转型趋势。用户侧能源形式丰富， 既包括分布式光伏等发电设备，也包括各类用电设备和电力储能设备。 “能源互联”将更加注重零售侧的服务和用能管理，数字化解决方案极为丰 富，应用场景也不拘一格。针对分布式光伏、储能、电动汽车充电、智慧家居及 智慧楼宇等场景，对应的数字化解决方案应运而生。 输配电侧数字化解决方案 在未来，电力系统将会由原先的“源随荷动”向“源网荷储”协同互动的方 向转型。其中，输配电侧的数字化解决方案将发挥重要作用。基于大数据，利用 物联网、智能AI等技术，可以将电源侧、用电侧及输配电侧的各类可控资源的数 据接入，实现数据的透明感知，有效促进“源-网-荷-储”的灵活互动，促进新能 源电力的消纳，并合理削峰填谷。 数字技术赋能发电企业转型 随着国内外电力行业的转型，发电企业也将从“重资产、轻服务”的旧模式 逐步向以客户服务为中心的新模式转型。根据埃森哲研究，参照发电侧、输配电 侧和用电侧的转型方向，发电企业在不同的细分领域均有参与的机会，并提供多 样化的数字化解决方案。这些数字化解决方案均需要技术的支撑，如人工智能、 大数据、云计算、区块链等。其中，智能物联网（AIoT）技术的重要性尤为 凸 显，AIoT技术通过物联网产生、收集来自全部发电资产不同维度的、海量的 数据并存储于云端、边缘端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能， 实 现万物数据化、万物智联化。 在数字化方案赋能电力行业转型的同时，数字化技术也将加速发电企业自身 的低碳转型。例如，借助智能物联网技术，发电企业可以实现碳排放的监控和预 测，帮助企业减排；同时，也可以监测碳市场数据，帮助企业优化碳交易并提升 收益。 “产业中台”将成为发电企业的核心管理工具 在以新能源为主体的新型电力系统时代，电力行业电源转换的一次能源从 “可控”变为“随机”，电源和负荷的形态从“机电一体化”到“电力电子 化”，配网形态从“无源”变为“有源”，系统的控制对象从“集中”变为“离 散”。为了应对这些变化带来的挑战，一个可以同时协同电源侧、电网侧及用户 侧的产业中台（集控中心）尤为重要。 从企业管理的角度出发，新一代信息技术为企业管理带来了巨大的贡献， 企业资源计划（ERP）系统极大程度地提升了企业管理效率。从以新能源为主体 的发电资产管理角度出发，产业中台对于发电企业将主要体现三个方面的价值： 第一，利用AIoT技术实现对所有新能源资产的有效监控；第二，实现产业的整 体协同，包括企业多种能源资产的协同、集团- 分公司- 场站的协同，以及多种能 源结构的协同；第三，实现新能源发电资产生产管理与电力市场的协同。 因此，对于发电企业来讲，产业中台将成为其从传统能源向以新能源为主的 低碳化转型的中流砥柱，成为和企业管理平台同等重要的第二大核心管理要素。 http://dl.z6e.com 目录 中国电力行业低碳转型背景 中国“3060双碳”目标背景 全球电力行业低碳转型参考 能源结构转型：可再生能源激增 能源供应形式变化：分布式能源扩张 能源消费增长点：交通电气化程度呈指数级上升 能源消费方式变化：能源消费者积极行动 能源系统整体效率提高：能效创新 发电企业转型路径及数字化解决方案 路径一：发电侧解决方案 持续构建传统业务护城河 新能源资产运营维护 新能源发电量预测 新能源发电量提升 电力市场现货交易 生产营销一体化 碳管理 新能源项目设计和选址 新能源项目EPC 19 20 21 22 17 19 路径二：用电侧解决方案 寻找业务增长“第二赛道” 光储充用一体化 用户能效提升服务 用户侧储能服务 电动汽车用能服务 虚拟电厂 23 23 23 24 24 23 中国电力行业低碳转型方向 三“替代”两“市场” 终端能源电能替代传统用能 新能源发电替代传统能源发电 分布式发电替代集中式发电 电力交易市场化 碳排交易市场化 8 9 10 6 7 8 11 12 13 14 16 4 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 http://dl.z6e.com 路径三：输配电侧解决方案 补齐产业链版图 源网荷储协调与平衡 增量配网/微电网 26 26 26 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 5 技术与平台赋能发电企业数字化转型 数字化转型能力模型 数字化转型的技术支撑 平台底座的重要性及相关收益 27 28 31 37 平台底座的重要性 主要特点 37 40 结语 49 远景数字化技术应用及案例 41 数字化技术应用 成功案例分享 41 45 http://dl.z6e.com 中国电力行业 低碳转型背景 6 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 http://dl.z6e.com 中国“3060双碳”目标背景 2020年 9月，中国在第七十五届联合国大会上宣布，将采取更加有力的政 策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，于2060年前实现碳中和。 在当年12 月举行的气候雄心峰会上，习近平主席进一步宣布，到2030 年，中国 单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次 能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米，风 电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。 与美国、日本、欧盟等国家和地区相比，中国目前已成为全球二氧化碳年 排放量最多的国家，减排之路面临着时间紧、任务重的挑战（见图1 ）。 图1. 全球主要国家与地区年二氧化碳排放量对比 首先，我国碳排放量基数大。随着经济社会的持续发展及新型工业化与新 型城镇化建设的加快推进，未来一段时期内能源需求仍会增加，碳排放也将随 之提高。相比于美国、日本、欧盟等发达国家和地区二氧化碳排放已经达峰并 稳步下降，我国需要在碳减排道路上付出更大的努力。 其次，我国要在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，相比于发达国 家 50至 70年的过渡期，只有不到30年的时间，意味着我国碳减排时间更加紧 迫。中国实现“双碳”目标，任重而道远。 在“双碳”目标的驱动下，能源行业作为核心关键，亟需向低碳化乃至无 碳化的方向转型，中国的公用事业与能源企业也定将加快低碳转型的步伐。 资料来源：OurWorldinData 1750 20201800 1850 1900 1950 0 20 40 60 80 100 亿吨 中国 欧盟 美国 日本 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 7 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 http://dl.z6e.com 全球电力行业低碳转型参考 目前，全球电力行业正在经历着多维度的转型。在发电侧，随着分布式光 伏、风电等能源形式的普及，可再生及分布式能源正在迅速增长。在用电侧， 消费者的消费方式也朝着数字化、个性化、便捷化、开放化的方向转变，对发 电企业提供的产品及服务提出了更高的要求；同时，随着新能源汽车的普及， 自动驾驶、V2G（车辆到电网）等技术也在不断进步，持续推动交通行业电气化 水平的提升。此外，依托科技水平的不断发展，能源系统的整体利用效率也进 一步提升（见图2 ）。 图2. 全球电力行业转型趋势 图3. IEA可持续发展情景下的电源结构预测 资料来源：埃森哲分析 资料来源：IEA 能源结构转型：可再生能源激增 根据埃森哲分析，预计到2035年，全球煤电占比将下降到24%，可再生能 源发电量将达到17,443TWh，占比超过1/2，年均增速达到6%。 根据国际能源署（IEA ） 模拟的“可持续发展情景 1 ”下的减排路径，可再生 能源的增速会更高。预计到2030年，可再生能源占比将达到53% ，到2050 年则 会高达84%。化石燃料的占比将会急剧下降。煤炭、石油和天然气在2020年占 比超过50%，预计到2030年会降至36%，到2050年仅占比4%（见图3 ）。 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2010 2019 2020 2030 2040 2050 核能 地热与光热 煤炭 生物质能 水电 风电 光伏 天然气 石油 可再生能源激增 全球电力行业 转型趋势 分布式能源扩张能源效率提升 能源消费方式改变交通电气化水平提升 8 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 氢和氨 配置碳捕捉的 化石燃料 http://dl.z6e.com 资料来源：IEA，埃森哲分析 能源供应形式变化：分布式能源扩张 未来，能源供应的形式也将发生改变，其中分布式能源将成为主要的增长 点之一（见图4 ）。 分布式能源主要包括分布式风能、分布式光伏和分布式天然气。预计到 2030年，分布式风电将为美国提供至少30GW的能源，中国也正在逐步将中小 型分布式风电推广至海岛、湖区等地区；分布式光伏方面，全球分布式光伏装 机容量将从2017年的146GW 提升到2035年的1,264GW，占比将达到38% ；分布 式天然气在各国能源系统中的占比也越来越高，欧盟国家已达到10%，日本达到 13.4%，美国达到4.1%，各国将继续通过政策优惠鼓励分布式天然气发展。 到 2026年，全球分布式能源装机容量预计将达到528.4GW，年复合增长率 达到16.62%。 能源消费增长点：交通电气化程度提升 交通运输作为主要碳排行业之一，约占到全球化石能源碳排放总量的25%。 通过交通领域电气化转型来减少化石能源碳排放已成各国共识。 由于汽车行业对石油基燃料替代品的需求不断增长，汽车电气化市场规模 将保持强劲增长。 从全球轻型汽车销量来看，纯电动汽车销量在整体销量中的占比越来越 高。预计在新销售的汽车中，电动汽车的占比将由2020年的3%增长至2040年 的 55%。 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 2015 2020 2025 2030 2035 图4. 分布式光伏装机容量（GW） 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 光伏装机容量（单位：GW ） 集中式光伏 分布式光伏 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 9 http://dl.z6e.com 图5. 一次能源强度年均改善比率 2.3% 2011-16 2017 2018 2019 2020 2021 (E) 净零情景 2020-2030 1.8% 1.1% 2.0% 0.5% 1.9% 4.2% 资料来源：IEA 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 10 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 能源消费方式变化：能源消费者积极行动 在不断变化的市场环境中，日益活跃的能源消费者的需求将朝着数字化、 个性化、便捷化、开放化的方向转变。这一转变也推动着电力企业对产品、服 务和业务模式进行升级转型，从而满足消费者新需求并创造新价值。 根据埃森哲研究，能源消费者希望能源供应商可以跟上转型的步伐，提供 数字化和多元化的一站式能源服务。例如，为了降低能源成本，73%的用户选择 纯数字服务，80%的用户重视供应商的新产品或服务是否实现了个性化，65%的 用户愿意分享自己的数据以便获得更好的服务，94%的用户认为便捷化是优化体 验的关键，并对可以提供便捷、价廉服务的供应商更加青睐。 随着消费者偏好的改变，能源供应商也推出了更多新型的产品和服务，例 如智能化设备（如智能家居、智能电表等）、个性化定制服务（根据用户的用 能偏好提供定制化的能源套餐）、能效与家庭自动化系统（如家庭能效管理系 统监测效率情况、自动抄表扣费等）和分布式能源、储能等电力产消合一系统 安装、运维支持等服务。 能源系统整体效率提高：能效创新 随着科技的进步，能源系统在供能端和用能端的利用效率均在逐步提升。 在用能端，通过用能改造服务和用电负荷管理实现了用户侧的能效提升；在供 能端，能效通过煤电清洁转化高效利用技术，提高燃煤发电效率降低煤耗，以 及增加可再生能源发电利用小时数等方式得以提升。 从 2011年至2016年，一次能源强度平均每年改善2.3%，从2017至 2019年， 分别改善1.8%、 1.1%和 2.0%。受到疫情和同时期低廉能源价格的影响，2020 年，能效提升方面的进展速率降至 10年以来最低水平，仅为2019年的 1/4。尽管 2021年能效提升水平有望恢复至疫情前水平，但当前的改善速度仍然有待大幅 提高。在国际能源署2050年净零排放情景 2 下，2020至 2030年能效提升水平每 年要达到4.2%，即到2030年累计提升50.9%才有可能实现2050年的净零（见图5 ）。 为了提升能源效率，世界各国也积极进行能源效率提升方面的研发与投 入。从2000年至2020年，IEA成员国家的政府和国有企业显著增加了在能效研 究、开发和示范（RD&D）方面的支出。其中，2000年能效提升方面的投资金 额为 18.34亿美元，到2020年已增长至60.99亿美元，年复合增长率为 6.19%。 如要完成2030年 50.9%的累计能效提升，未来仍有巨大的投资空间。 年均能效提升 http://dl.z6e.com 中国电力行业低碳转型方向⸺三“替代”两“市场” 与全球电力行业低碳转型趋势相比，中国的电力行业同样经历着分布式发电逐步取代集中式发电、 新能源发电逐渐取代传统能源发电，以及终端能源电能替代传统用能的趋势。在此基础上，中国的电力 市场随着电力体制改革的深化和落地，市场化程度不断提升。同时，随着“双碳”目标的提出，中国的 碳交易市场也在快速崛起，未来有望成为全球最大的碳交易市场（见图6 ）。 图6. 三“替代”两“市场” 资料来源：埃森哲分析 发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语中国电力行业低碳转型背景 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 11 中国电力行业转型 “三替代”“两市场” 替代一 终端能源电能替代传统用能 替代二 新能源发电替代传统能源发电 替代三 分布式发电替代集中式发电 碳交易市场化 碳交易市场快速崛起 电力交易市场化 市场化程度不断提升 http://dl.z6e.com 图7. 终端能源电气化占比预测 资料来源：IEA 图8. 中国能源终端消费结构 资料来源：国际可再生能源署IRENA 终端能源电能替代传统用能 在全球电气化进程持续推进的同时，中国电气化的步伐已经位于全球前列。 2020年，中国的终端能源消费比例中，电能占比约为27%，预计到2060年，该 比例将达到70%（见图7）。 27% 38% 42% 56% 70% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2020 2030 2040 2050 2060 电能的替代效应，体现在能源终端消费结构正从以一次能源为主，向以二次 能源为主转变。未来，电能将逐渐替代以煤炭为主的一次能源，成为终端能源的 消费主力（见图8）。 从图表8 所示的中国能源终端消费结构可以看出，从2010 年至2040 年，煤 炭的占比将呈现持续下降趋势，而电能在终端消费的占比预计由2010年的18.17% 增长至2040年的34.61%，电力替代效应明显。 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 300 521 670 762 844 916 0 5 10 15 20 25 30 35 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 2010 2018 2025 (E) 2040 (E)2035 (E)2030 (E) 18.17% 25.37% 28.38% 30.36% 32.59% 34.61% 电能占终端消费比 煤炭 天然气 石油 热力 电力 其它可再生 生物质能 百万吨油当量 12 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 http://dl.z6e.com 图9. 中国分电源装机容量发展趋势 资料来源：国家能源局、中国电力企业联合会、埃森哲分析 *备注：2030年火电装机量计算方式，保守假设到2030年水电、光伏和风电装机容量占比50%，从而推算火电装机规模 新能源发电替代传统能源发电 目前，全球能源行业存量结构调整成为主要课题，电源结构清洁化日益显 著，可再生能源发电将逐渐成为总发电量贡献主力军。 从装机容量角度来看，我国电源结构持续优化，虽然目前火电仍然占据主导 地位，但可再生能源装机量逐年上升，装机占比逐年提高。根据图表9 所示的中 国分电源装机容量发展趋势，从2015年至2040 年，中国装机容量整体呈上升 趋 势，CAGR（复合年均增长率）为3.1%；其中可再生能源发展迅猛，光伏发电 装机CAGR最高，为12.1%（见图9）。 此外，随着国家调控与资源开发的规范化，近几年我国风电与光伏发电利用 小时数稳步增长，弃风弃光现象得到明显改善。2016年以来，在光伏发电和风 电装机大幅攀升的背景下，弃风弃光率实现显著双降。风电和光伏发电消纳情况 持续向好发展。2019年，我国弃风率为4%，较上年相比降低了3 个百分点；弃光 率仅为2%，较上年相比降低了1个百分点。 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 13 990 1054 1106 1144 1191 1245 1297 1305 1560 1650 26 34 36 45 49 50 53 56 70 150 319 332 341 352 356 370 391 400 370 440 77 130 175 205 253 307 337 500 780 149 164 184 210 282 328 342 400 580 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022H1 2025E 2030E 火电 核电 水电 光伏 风电GW CAGR = 6.8% （ 2015~2030 ） 年复合增长率 CAGR （ 2016~1030） 3.3% 11.3% 2.0% 17.9% 10.2%http://dl.z6e.com 图10. 中国分电源结构度电成本LCOE趋势及预测 资料来源：Bloomberg 分布式发电替代集中式发电 能源去中心化是实现2060年 碳中和目标的必要手段之一。根据埃森哲分析， 2020年我国在分布式能源领域的投资金额约为185亿美元，预计到2040年，分 布式能源投资额年复合增长率将达到27.9%。 最后，成本的下降也将进一步推动新能源电力的发展。目前在中国，陆上风 电、光伏LCOE （平准化度电成本）均值现已低于燃气，2026 年竞争优势有望超 越煤电。光伏和海上风电的LCOE下降速度将高于传统燃料。当前，光伏度电成 本为0.4元 /kWh，预计到2040年，光伏度电成本将下降至0.26元 /kWh；海上风 电LCOE为0.62元/kWh，2040年预计将下降至0.24元/kWh（见图10）。 相比于传统供能方式，分布式供能系统中包含更多的清洁能源与智能化的集 中电厂，电力流向由单向变为双向，需求侧的角色也被强化，电能用户不再仅仅 作为能源的使用方，而是可以成为一个个小型的发电主体向电网输送额外的电 力。此外，分布式能源供应网络中，也包含了更多的硬件和软件元素。硬件方面 包括智能配电网和储能设备等；在软件方面，数据服务、能源管理系统和各类信 息化解决方案也起到了至关重要的角色。 在中国历年光伏新增装机中，分布式光伏的占比整体呈现上升趋势。2021年 上半年，光伏装机共计14.1GW，同比增长22.6%。其中，分布式新增装机同比增 长 97.5%，而集中式新增装机同比下降了24.2%，分布式光伏首超集中式，占比 高达58.8%，成为新增装机的主要来源（见图11）。 未来数年，我国将实现分布式新能源直供与无障碍入网。根据埃森哲分析， 预计到2025年时，我国分布式能源市场规模将达4,861.4TWh，年复合增长率高 达29.9% 。 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 2015 2019 2020 (E) 2025 (E) 2030 (E) 2035 (E) 2040 (E) 煤电LCOE 气电LCOE 公用规模光伏发电LCOE 陆上风电LCOE 海上风电LCOE 光伏标杆电价 陆上风电标杆电价 海上风电标杆电价 14 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 元/kWh 0.36 0.35 0.35 0.35 0.36 0.36 0.77 0.67 0.65 0.68 0.71 0.71 0.71 0.6 0.32 0.4 0.31 0.28 0.26 0.43 0.36 0.3 0.27 0.9 0.64 0.62 0.6 0.38 0.28 0.24 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.36 0.35 0.36 0.35 0.28 http://dl.z6e.com 图11. 中国历年新增光伏装机占比 资料来源：国家能源局 分布式发电替代集中式发电 能源去中心化是实现2060年 碳中和目标的必要手段之一。根据埃森哲分析， 2020年我国在分布式能源领域的投资金额约为185亿美元，预计到2040年，分 布式能源投资额年复合增长率将达到27.9%。 相比于传统供能方式，分布式供能系统中包含更多的清洁能源与智能化的集 中电厂，电力流向由单向变为双向，需求侧的角色也被强化，电能用户不再仅仅 作为能源的使用方，而是可以成为一个个小型的发电主体向电网输送额外的电 力。此外，分布式能源供应网络中，也包含了更多的硬件和软件元素。硬件方面 包括智能配电网和储能设备等；在软件方面，数据服务、能源管理系统和各类信 息化解决方案也起到了至关重要的角色。 在中国历年光伏新增装机中，分布式光伏的占比整体呈现上升趋势。2021年 上半年，光伏装机共计14.1GW，同比增长22.6%。其中，分布式新增装机同比增 长 97.5%，而集中式新增装机同比下降了24.2%，分布式光伏首超集中式，占比 高达58.8%，成为新增装机的主要来源（见图11）。 未来数年，我国将实现分布式新能源直供与无障碍入网。根据埃森哲分析， 预计到2025年时，我国分布式能源市场规模将达4,861.4TWh，年复合增长率高 达29.9% 。 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 6.2% 19.3% 9.2% 12.2% 36.6% 47.4% 40.5% 32.2% 58.8% 93.8% 80.7% 90.8% 87.8% 63.4% 52.6% 59.5% 67.8% 41.2% 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021H1 集中式 分布式 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 15 http://dl.z6e.com 电力交易市场化 随着电力体制改革的深化和落地，“十四五”期间市场化交易电量将迅猛发 展。自2015年以来，全国电力市场化交易量始终保持两位数增速。根据国家能 源局数据，2021年全年市场化交易电量约3,500TWh，同比增长15.7%，占全社 会用电量的40%以上。同时，深化辅助服务市场建设，挖掘调峰能力约90GW， 增加清洁能源发电量约80TWh。 2021年以来，发改委、能源局陆续颁布新政策，积极推动电力市场化改革。 在新政策的推动下，我国电力现货交易试点范围将继续扩大 3 ，参与电力交易的 主体也会更加广泛 4 ，可再生能源发电参与电力现货交易的比例也将逐步增大。 碳排交易市场化 当前，全球碳交易市场规模日趋增大，欧美国家是碳交易市场的先行者，中 国新兴的碳市场也在快速崛起，未来有望成为世界最大的碳交易市场。 碳市场是一种全新的环境经济政策工具，其创新之处在于通过“市场化”的 手段解决环境问题。中国碳市场的发展由地方性试点交易开始，2021年 7月 16 日，全国碳交易市场正式上线。截至2021年 12月 31日，全国碳市场共运行114个 交易日，碳排放配额（CEA）累计成交量1.79亿吨，累计成交额76.61亿元。 在碳市场发展初期，发电行业重点排放单位是交易的唯一主体。2020年， 全国碳市场纳入发电行业的重点排放单位共计 2,225家。随着碳市场的发展，更 多高耗能的行业有望陆续被纳入到全国碳市场中。 碳市场的发展将从两方面影响电力企业。首先，发电企业作为碳市场发展最 初期被纳入到碳配额管理的行业，会同时参与碳市场交易与电力市场交易，碳价 将对其发电决策和投资行为产生影响。发电企业将结合碳排放配额与碳价制定发 电计划，其收益将取决于售电市场的电量交易和碳配额的交易。其次，碳交易催 生碳资产管理新模式。随着中国的碳交易市场日趋成熟，发电企业需要进行有效 的碳资产管理，并建立专业的碳资产管理团队。目前，很多企业仅停留在满足碳 减排目标的阶段，未来发电企业可将碳资产管理模式由满足碳减排要求的被动模 式转变为碳资产主动管理、增值扩张的模式。 中国电力行业低碳转型背景发 电企业转型路径及数字化解决方案 技术与平台赋能发电企业数字化转型 结语 16 | 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 http://dl.z6e.com 发电企业转型路径及数字化解决方案 中国发电企业碳中和数字转型白皮书 | 17 http://dl.z6e.com 图12. 电力行业各领域能源转型 在发电侧，未来主要转型的方向是可再生能 源的普及，其中包括公用规模光伏、水电、陆上 风电、多能互补等。新能源资产的普及将带来新 的机遇与挑战。同时，随着政策的放开，新能源 产生的“绿电”也将会逐步参与到电力市场交易 中，为发电企业带来了提供绿电交易、碳管理等 辅助服务的机会。 在用电侧，“能源互联”将成为未来的主要 转型趋势。用户侧能源形式丰富，既包括分布式 光伏等发电设备，也包括各类用电设备和电力储 能设备。“能源互联”将更加注重零售侧的服务 和用