双碳背景下中国能源行业转型之路.pdf

双碳背景下中国能源行业转型之路2021年7月1.综述042.技术助力转型之路063.金融助力转型之路294.政策助力转型之路425.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%8590951001051102016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49.860亿吨标准煤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%0102030405060702020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72.1 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05101520253035402020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82.1 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70008000万千瓦,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%02468102019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92.1 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102.1 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112.1 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。1601651701751801851901952018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262830323436382018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122.1 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132.1 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45GW2030年分布式光伏300GW2020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142.1 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152.1 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20204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0255075100125150175200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162.2 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172.2 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182.2 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192.3 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202.3 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212.4 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222.4 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232.4 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242.5 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252.5 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05101520050100150200捕集地质利用生物利用化工利用2019年我国CCUS项目统计统计项目数量规模（万吨/年）项目数量资料来源：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)，安信证券研究中心运输：公路，罐车，13km提纯、压缩CO2纯度：99.99%捕集：神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯分公司CO2纯度：88.8%缓冲罐区加压、高温、泵注注入井多层注入，分层监测双碳背景下中国能源行业转型之路262.5 减碳技术在 CCUS 捕集、输送、利用与封存环节中，捕集是能耗和成本最高的环节。二氧化碳排放源可以划分为两类：一类是高浓度源（如煤化工、炼化厂、天然气净化厂等），另一类是低浓度源（如燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂等）。高浓度源的捕集成本大大低于低浓度源。根据中国二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)报告(2019)，我国当前的低浓度二氧化碳捕集成本为 300-900 元/吨；罐车运输成本约为0.9-1.4 元/吨 公里；驱油封存技术因技术水平、油藏条件、气源来源、源汇距离等不同，成本差异较大，全流程成本在 120-800 元之间，驱油封存项目实现封存二氧化碳的同时提高石油采收率，额外采出的原油，可以对 CCUS 项目提供一定的经济回报，具体回报率与油价相关；咸水层封存全流程的成本约为 249 元/吨。CCUS（碳捕集、利用与封存）为实现净零碳排放加码我国典型 CCUS 项目成本资料来源：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)，安信证券研究中心整体来说国内CCUS技术发展仍处于起步阶段，因此整体的碳捕集成本也还处于较高水平。目前国内已开展的CCUS项目中大多数都为企业自发投资建设，其发展离不开资金的支持。燃烧后捕集富氧燃烧捕集咸水层封存驱油封存02004006008001000中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司华润（海丰）碳捕集测试平台12230050097800.8900华中科技大学华中科技大学国家能源集团（神华）102495 3010120166200103504450延长石油 吉林油田华东油气田中原油田胜利油田510800元/吨CO2大小表征捕集或利用封存规模圈内数字表示规模（万吨/年）黑色数字表示成本（元/吨）CO2源类型燃煤电厂煤制油化肥生产天然气处理甲醛生产化工厂新疆油田双碳背景下中国能源行业转型之路272.5 减碳技术生物能源与碳捕获和储存(BECCS)的概念是把碳收集及储存(CCS)这个技术安装在生物加工行业或生物燃料的发电厂。生物质能与CCS技术相结合通过CCS的应用将森林与庄稼转化为能源燃料并从大气中消除CO2排放，可以实现大规模CO2减排。据政府间气候变化专业委员会第四次评估报告指出，生物能源与碳捕获和储存(BECCS)是实现降低大气中二氧化碳浓度目标的一个关键技术。英国皇家学会也已经估计这个技术将能减少百万分率50至150的二氧化碳浓度。生物质发电是生物质能的主要利用形式，近年来，为推动生物质能发电，国家通过一系列生物质能利用政策和财政补贴加快其发展。常见的生物质发电技术有直燃发电、甲醇发电、生物质燃气发电技术等，目前我国的生物质发电以直燃发电为主，技术起步较晚但发展非常迅速，主要包括农林生物质发电、垃圾焚烧发电和沼气发电。永久性清洁方式-BECCS是发展方向资料来源：2021年环保行业负排放及CCUS技术发展趋势分析报告，前瞻产业研究院，安信证券研究中心050010001500200020122013201420152016201720182019投资规模（亿元）发电项目数量（个）564,59%368,38%27,3%垃圾发电农林生物质发电沼气发电资料来源：2021年环保行业负排放及CCUS技术发展趋势分析报告，国家能源局，前瞻产业研究院，安信证券研究中心资料来源：2021年环保行业负排放及CCUS技术发展趋势分析报告，国家能源局，前瞻产业研究院，安信证券研究中心136,55%100,40%12,5%1,350,52%1,180,45%87,3%垃圾发电农林生物质发电沼气发电我国生物质发电投资及项目情况截至2020年9月底各生物质发电新增/累计装机及占比单位：万千瓦，%2020年前三季度各生物质发电量占比单位：万千瓦，%双碳背景下中国能源行业转型之路282.5 减碳技术生物质能源不但可再生，而且可实现人工种植能源，革新了工业革命以来的人类能源获取方式，让能源从采掘时代，进入到种植时代。我国生物质资源总量丰富，规模化欠缺限制当前发展。根据田宜水等我国生物质经济发展战略研究，我国作为农业大国，生物质资源丰富，每年可产生农业生物质资源约35.39亿吨，林业生物质资源约 1.95亿吨，城市生物质资源约2.45亿吨，总计39.79亿吨。其中可能源化利用部分达3.26亿吨，占比约8.2%（详见下述表格汇总）。我国广大农村地区和林区是开发生物质能发电的重点地区，但由于我国农业生产以家庭承包为主，秸秆等农林废弃物分散，储运困难且成本高，较难实现规模化，这是当前国内在生物质能发电发展中面临的主要问题之一。永久性清洁方式-BECCS是发展方向资料来源：2021年环保行业负排放及CCUS技术发展趋势分析报告，田宜水等我国生物质经济发展战略研究，安信证券研究中心来源资源种类产生量/亿吨可能源化利用量/万吨碳当量（tce）农业农作物秸秆8.057250农产品初加工剩余物1.243100畜禽养殖剩余物26.19301林业林业生物质资源1.959754城市城市固体废物2.422764废弃油脂0.034415合计39.7932584双碳背景下中国能源行业转型之路29绿色金融近年来发展迅速近年来，金融领域也孕育着绿