绿色经济系列专题（四）：数字化碳中和路径——探寻绿色经济与数字经济的交集.pdf

策略前瞻性研究 2021 年 8 月 12 日 绿色经济系列报告（四） 数字化碳中和路径 探寻绿色经济与数字经济的交集 策 略 深 度 策 略 报 告 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 相关研究报告 策略深度报告 -绿色经济系列报告（一）：碳中和 - 四十年投资蓝图徐徐展开 20210307 策略深度报告 -绿色经济系列专题（二）：绿色金 融是绿色经济发展的先行抓手 20210319 策略深度报告 -绿色经济系列专题（ 三 ）：碳中和 大潮下的消费新趋势 20210723 证券分析师 陈骁 投资咨询资格编号 S1060516070001 010-56800138 CHENXIAO397PINGAN 魏伟 投资咨询资格编号 S1060513060001 021-38634015 WEIWEI170PINGAN 近年来， 国家 重要会议及经济发展规划中，都频繁涉及了数字经济与绿色经 济相关的战略部署 ； 在去年“碳中和”目标提出之后， 政府工作报告、十四 五规划等重要文件也对数字经济与绿色经济的发展提出了明确要求。我们认 为， 数字经济与绿色经济是引领中国经济实现结构转型的两大重要方向，也 将成为推动我国经济高质量、可持续发展的主要动力，是未来中国最富想象 力的两大投资领域 。 当前，一场以碳中和为引领、以高新数字技术为依托的 产业革命正在中国乃至全球范围内快速展开 。 绿色经济与数字经济两大领域能够 互相促进、协同发力 ： 一方面，数字技术 应用于绿色经济领域， 能够有效促进节能减排目标的达成，助力全球应对气 候变化；另一方面，绿色经济理念能够降低数字经济的碳排放，帮助数字经 济实现更具环境友善性的可持续发展。 在“碳中和”目标的 大 背景下，本篇 报告将重点分析数字化的碳中和路径与投资机遇。 1.能源 部门 ： 数字技术加快能源结构调整 概述： 能源生产结构的调整是实现碳中和与绿色经济发展的最重要手段之 一，而数字技术在能源生产领域的应用，能够加快能源结构转型的进程。 对 传统化石能源而言， 数字技术的应用有利于提升其生产效率，从而降低对环 境的破坏程度。 对于清洁 /可再生能源而言， 数字技术能够有效帮助解决其 短板，对清洁能源的发展与普遍使用起到重要的推动作用。 案例： 能源互联网 的建设是数字技术在能源领域的典型应用之一。 将数字技 术与电力电子技术创新性地融合，在“瓦特流”的基础上加入“比特流”， 用比特管理瓦特，实现整个能源网络的互联化、数字化和智能化协同。 2.工业部门：绿色智能制造新模式前景广阔 概述： 互联网、数字化与绿色制造的融合发展，是国家一直以来的政策方向。 工业部门的数字化与绿色发展的融合，主要分为以下三个方面： 1） 数字技 术促进工业生产方式的绿色精益化 ； 2） 数字技术推动工业能源管理 的绿色 智慧化 ； 3） 数字技术创新工业资源循环的绿色高效化 。 案例： 绿色智能 制造 具有智能、软件、可持续、渐进式以及安全五大特点， 是 兼顾高效与可持续性 的制造模式 ，符合经济转型与绿色发展的要求。 目前 仍处于规模化扩张窗口期，发展潜力巨大。 3.建筑部门：绿色建筑的数字技术解决方案 概述： 数字技术运用于建筑全生命周期能够助力其节能减排。 1） 在建筑设 计上，建筑节能软件、云计算平台可以帮助设计师选择使用低能耗的材料和 技术 ； 2） 在建材生产上，数字技术 和系统能够 降低建材生产过程的综合能 耗 ； 3） 在建筑施工阶段，数字技术的应用主要体现在装配式建筑中 ； 4） 在 建筑运维阶段，通过物联网、大数据、云计算平台等对整个建筑实时监测和 反应， 能够 降低运维的总体能耗。 证 券 研 究 报 告 策略 策略深度报告 2 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 案例： 零碳建筑 是指在其全生命周期中综合碳排放为零的建筑。而在其中， 运维环节的期限较长、 不确定性较多，是建筑能否持续实现零碳排放的关注重点 。 数字技术能够通过能源模拟分析、光伏 发电、能耗监控等系统助力绿色建筑零碳排放的实现。 4.交通 部门：推动智能化低碳化的交通体系 概述： 数字技术在交通部门的应用体现为智能交通系统的建设 ： 1） 智能交通网络 是指城际高速铁路、 城际轨道交通、充电桩网络等智能交通网络元素与人工智能、大数据、云计算、数字孪生等技术相 结合，在提高交通网络运转效率的同时，减少碳排放。 2） 智能交通工具 则是指数字技术与清洁能源 技术相结合，推动交通工具的低碳化与智能化发展 ， 包括目前关注度最高的新能源汽车产业，也包 括零排放的飞机、船舶等低碳交通工具。 案例： 车用芯片 是数字硬件在绿色领域的典型应用 ，三类最主要的 IGBT芯片、 MCU芯片与 SoC芯片 的 需求 量都 将随着新能源汽车产销量的增长而不断增加 ，市场空间巨大； 自动驾驶技术 是数字软件 与新能源汽车相结合的典型应用 ， 是目前人工智能技术最前沿和应用最广阔的方向 。 5.其他视角 ：碳固定、碳监测与碳金融 在碳固定领域， 智能灌溉系统、智慧农业等数字化技术能够提升生态固碳的效率。 在碳监测领域， 物联网、云计算等数字技术助力企业碳排放监测以及居民碳足迹测算。 在碳金融领域， 数字技术能 够通过搭建金融信息平台、数据智能分析预期与建模、区块链等途径助力绿色金融的发展，起到提 升效率、降低风险、规范监管等作用。 6.风险提示 1） 全球经济复苏低于预期，拖累绿色经济与数字经济领域的投资与发展； 2） 货币政策过快收紧导 致无风险利率走高，全球金融市场出现动荡，可能影响绿色经济与数字经济领域的投资收益水平； 3） 数字经济与绿色经济领域的相关技术发展缓慢； 4） 各国对于数字 领域的监管采取保守态度。 图表 1 框架： 绿色经济与数字经济的交集 资料来源：平安证券研究所 数字技术在 绿色经济的 应用 能源 生产 视角 能源 消费 视角 传统 能源 清洁能源 工业领域 建筑 领域 交通领域 其他视角 提升供能效率，降低环境破坏程度 解决清洁能源消纳与稳定两大问题 绿色制造、能源管理与资源循环 降低建筑全生命周期能耗 智能化改造交通工具和交通网络 碳固定 碳监测 碳金融 提升生态固碳的效率 助力企业及居民碳排放监测 提升绿色金融 服务 效率 数字技术的应用 典型案例 能源互联网 从“瓦特”到“瓦特 + 比特” 绿色智能制造 兼顾高效与可持续 的 5S 制造模式 零碳建筑 数字系统实现运维环节 的可持续低能耗 新能源汽车 数字硬件（车用芯片） 与数字软件（自动驾驶）结合 智能灌溉、精准农业、数字牧场 . 碳监测 CEMS 法、区块链跟踪碳足迹 . 金融信息平台、大数据建模预测 . 策略 策略深度报告 3 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 正文目录 一、 引言：探寻绿色经济与数字经济的交集 .5 1.1 数字经济能够促进绿色经济目标的达成 . 5 1.2 绿色经济帮助数字 经济实现可持续发展 . 6 1.3 框架：数字化的碳中和路径与投资机遇 . 7 二、 能源生产视角 .8 2.1 能源部门：数字技术加快能源结构调整 . 8 三、 能源消费视角 .12 3.1 工业部门：绿色智能制造新模式前景广阔 . 12 3.2 建筑部门：绿 色建筑的数字技术解决方案 . 16 3.3 交通部门：推动智能化低碳化的交通体系 . 20 四、 其他视角 .26 4.1 碳固定：数字技术提高生态固碳效率 . 26 4.2 碳监测：数字技术 在碳监测领域的应用 . 27 4.3 碳金融：数字技术提升绿色金融效率 . 29 五、 风险提示 .29 策略 策略深度报告 4 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 图表目录 图表 1 框架：绿色经济与数字经济的交集 . 2 图表 2 数字解决方案能够帮助全球在 2030 年减少 12.1 亿吨二氧化碳排放 . 6 图表 3 2019 年比特币 “挖矿 ”耗电量与全球各国耗电量相比排名第 27 位 . 7 图表 4 绿色经济与数字经济的交集 . 8 图表 5 部分国家弃风率对比 . 9 图表 6 数字技术对于油气、煤炭、电力等不同能源部门的潜在影响 . 10 图表 7 能源互联网：能源体系的数字化和智能化 . 11 图表 8 2010-2021 国家电网公司智能电网投资额及增速 . 12 图表 9 工业供应链上的线性经济和循环经济对比 . 13 图表 10 绿色智能制 造与物联网融合公式 . 14 图表 11 施耐德电气提供的绿色智能制造的整体解决方案 . 16 图表 12 建筑全过程碳排放占全国碳排放总量超过一半 . 17 图表 13 各省份装配式渗透率目标 . 18 图表 14 零碳建筑样板房 . 19 图表 15 国内新能源汽车销量与渗透率展望 . 21 图表 16 国家产业支持政策提出的智能汽车与新能源汽车发展愿景 . 21 图表 17 智能网联发展阶段 . 22 图表 18 车用芯片主要厂商 . 23 图表 19 新能源汽车芯片增量结构图 . 24 图表 20 自动驾驶产业链图谱 . 24 图表 21 自动驾驶相关行业领先企业 . 25 图表 22 近期自动驾驶技术落地应 用情况 . 26 图表 23 智能灌溉系统示意图 . 27 图表 24 CEMS 气体在线监测系统示意图 . 28 策略 策略深度报告 5 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 “ 第五篇 加快数字化发展 建设数字中国 “ 迎接数字时代，激活数据要素潜能，推进网络强国建设，加快建设数字经济、数字社会、数字政 府，以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。 “第十一篇 推动绿色发展 促进人与自然和谐共生 “坚持绿水青山就是金山银山理念，坚持尊重自然、顺应自然、保护自然，坚持节约优先、保护优 先、自然恢复为主，实施可持续发展战略，完善生态文明领域统筹协调机制，构建生态文明体系， 推动经济社会发展全面绿色转型，建设美丽中国。 ” 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标纲要 2021.3.12 “ 加快数字化发展， 打造数字经济新优势，协同推进数字产业化和产业数字化转型，加快数字社会 建设步伐，提高数字政府建设水平，营造良好数字生态，建设数字中国。 “ 制定 2030年前碳排放达峰行动方案。 优化产业结构和能源结构。推动煤炭清洁高效利用，大力发 展新能源，在确保安全的前提下积极有序发展核电。扩大环境保护、节能节水等企业所得税优惠目 录范围，促进新型节能环保技术、装备和产品研发应用，培育壮大节能环保产业，推动资源节约高 效利用。加快建设全国用能权、碳排放权交易市场，完善能源消费双控制度。实施金融支持绿色低 碳发展专项政策，设立碳减排支持工具。提升生态系统碳汇能力。 ” 2021 年政府工作报告 2021.3.5 一、 引言：探寻绿色经济与数字经济的交集 中国经济正在经历从 高速增长到高质量发展的结构性转型关键期 。近年来，中央重要会议及 国家层 面的 经济发展规划中 ， 都频繁 涉及了 数字经济与绿色经济相关的 战略政策部署；而今年年初至今， 政府工作报告、十四五规划等重要文件也对数字经济与绿色经济的发展提出了明确要求 。 我们认为， 数字经济与绿色经济是引领中国经济实现结构转型的两大重要方向，也将成为推动我国经济高质量 、 可持续发展的主要动力 ，是未来中国最富想象力的两大投资领域 。 更值得关注的是， 这两大领域能 够互相促进、协同发力 ： 一方面，数字 技术应用于绿色经济领域，能够有效促进节能减排目标的达 成，助力全球应对气候变化；另一方面，绿色经济理念能够降低数字经济的碳排放，帮助数字经济 实现更具环境友善性的可持续发展。 我们认为， 一场以碳中和为引领、以高新数字技术为依托的产业革命正在中国乃至全球范围内快速 展开 越来越多的行业开始利用 5G、大数据、云计算、物联网、人工智能等数字技术加大对清洁 与可再生能源的投资和使用， 促进环保和节能提效的技术改造，减少碳排放以应对气候变化的挑战， 最终实现碳中和的目标。 而这其中蕴含的中长期投资机遇是不言而喻的。 1.1 数 字经济能够促进绿色经济目标 的 达成 数字技术应用于绿色经济领域， 在促进绿色技术创新、提高绿色经济效率、实现节能减排低碳、促 进绿色发展等方面具有积极作用， 能够有效促进节能减排目标的达成 ， 促进经济 的 绿色转型。 目前， 各种研究表明，数字技术 在各领域的应用能够 帮助全球碳排放减少 15-20%。 全球电子可持续性倡议 (Global e-Sustainability Initiative， GeSI)于 2016年发布的报告显示， 数字解决方案在减少温室气体排放方面具有巨大的潜力。到 2030 年，智能制造、智能农业、 策略 策略深度报告 6 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 智能建筑、智能移动和智能能源等数字解决方案可以在全球经济中减少超过 120亿吨 二氧化碳 当量，占全球总排放量的五分之一左右 1。 2020 年全球气候行动峰会发布了最新版指数气候行动路线图指出 ， 数字技术在能源、制造 业、农业、土地、建筑、服务、交通和交通管理等领域的解决方案，已经可以帮助全球减少 15% 碳排放 2。 德国信息技术协会（ Bitkom）、 Borderstep 研究所和苏黎世大学在 2020 年合作完成的研究表 明，数字技术可以将全球温室气体排放量减少 20，预计德国在 2030年可以通过使用数字技 术减少 2900 万 吨 的二氧化碳排放量，约占 其 温室气体 总 排放量的 37%3。 中国国内的学者 则利用省级面板数据进行分析，探讨 了 数字经济快速发展背景下区块链等数字 技术对制造业绿色发展的影响。 其 实证研究显示，信息通信技术通过推动技术创新和产业结构 升级，对绿色经济效率的提升有显著促进作用 4； 且区块链的应用能够倒逼企业实现以效率提高 为特征的绿色转型，能够使二氧化硫排放量和治污成本显著降低 5，有助于降低环境规制强度的 拐点。 图表 2 数字 解决方案能够帮助全球在 2030年减少 12.1亿吨二氧化碳 排放 资料来源： GeSI， #SystemTransformation 报告（ 2016 年），平安证券研究所 1.2 绿色经济帮助数字经济实现可持续发展 1 GeSI, #SystemTransformation: How Digital Solutions Will Drive Progress Tow ards the Sustainable Development Goals. 2016.6.8 2 指数气候行动路线图（版本 1.5） （ Exponential Climate Action Roadmap）， “未来地球计划 ”（ Future Earth）， 全球气候行动峰会， 2018.09.13. 3 y-1337908 4 丁玉龙 ,秦尊文 .信息通信技术对绿色经济效率的影响 基于面板 Tobit 模型的实证研究 J.学习与实 践 ,2021(04):32-44. 5 李少林 ,冯亚飞 .区块链如何推动制造业绿色发展？ 基于环保重点城市的准自然实验 J.中国环境科 学 ,2021,41(03):1455-1466. 2000 2015 2030 年份 20 40 60 80 - 12. 1 二氧化碳排放量（ Gt ） 数字化应用的排放情景 在数字化应用的排放情景下， 2030 年 的年碳排放量将保持在 2015 年的水平 二氧化碳排放与经济增长将在 2030 年脱钩 数字化应用排放场景下二氧化碳排放量降低 12. 1G t 策略 策略深度报告 7 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 数字经济自身 发展过程中存在高碳排放和环境污染等问题 。 一方面，数字经济发展会消耗大量电能， 增加碳排放量 。 比如 云计算、数字中心、人工智能等数字技术的运行，芯片、电信基础设施等数字 硬件的制作和建设，数字货币的开采等。 国际能源署 (IEA)的数据显示， 2019年比特币“挖矿”耗电 量 与全球各国耗电量相比排名第 27位， 与瑞典的全年总耗电量相当 （图表 2） 。 另一方面， 数字经 济发展也会产生大量的电子垃圾和废物 ， 其中含有的重金属等有毒化学物质可能对河流、土壤和地 下水等 造成污染 ， 这是数字经济在发展和更新换代过程中无法避免的。 根据联合国发布的 2020年 全球电子废物监测， 2019 年全球产生了 5360 万吨电子垃圾， 并将在 2030 年达到 7400 万吨。 绿色经济与节能减排理念的 深化 ， 能够帮助数字经济降低碳排放，实现可持续发展。 目前，绿色可 持续发展的理念已经逐渐融入 了数字产业的方方面面： 一是数字产业能源消耗向可再生能源过渡， 例如， 许多最大的科技公司，如谷歌，苹果和微软 等， 已经实现或接近 100%的可再生电力 。 二是 提高移动网络的效率 ，例如， 爱立信和诺基亚 通过现代化的方案以及天线和基站的集成建设来提高 网络的效率，节省了约 40%的能源 消耗 。 三是 建设零碳数据中心 ，例如， 谷歌在芬兰哈米纳的数据 中心建在一个旧造纸厂里，使用波罗的海的水来冷却服务器 ， 并且 100%采用 风力发电。 四 是减少 数字硬件制造的碳排放 ，例如， 英特尔公司已经采取措施大幅度减少了其芯片制造厂的氟化气体排 放，促使其 2020 年的排放量较 2010 年降低了 10%。 总之， 在 全球 各国 对 绿色经济 与节能减排的 重视程度逐渐提升的情况下，只有在环境友好的前提下 发展数字经济，才能确保数字技术可持续、稳定 地 提升。 图表 3 2019 年比特币“挖矿”耗电量与全球各国耗电量相比排名第 27位 排名 国家 耗电量 排名 国家 耗电量 （太瓦时 =十亿度） （太瓦时 =十亿度） 1 中国 6453 11 沙特 322 2 美国 3989 12 英国 301 3 印度 1277 13 意大利 297 4 俄罗斯 965 14 墨西哥 268 5 日本 903 15 印尼 263 6 巴西 597 16 伊朗 255 7 加拿大 549 8 韩国 527 26 马来西亚 147 9 德国 524 27 比特币 134.89 10 法国 449 28 瑞典 132 资料来源： IEA，平安证券研究所 1.3 框架： 数字化 的 碳中和路径与投资机遇 我们基于此前构建的碳中和与绿色经济产业投资框架 6，来分析数字技术如何促进绿色经济的发展。 从中国现有的能源结构与碳排放状况来看，实现碳达峰碳中和的“ 30 60”目标，至少需要考虑从 三条路径入手：一是控制和减少碳排放，包括 在能源生产端 限制化石能源的使用，增加清洁能源的 使用 ，在能源消费端促进重点领域的电气化与节能提效的技术改造； 二是促进和增加碳吸收，主要 包括技术固碳和生态固碳两种手段；三是通过建立绿色金融体系来支持碳中和目标的实现。 6 策略深度报告 . 绿色经济系列专题（一）碳中和：四十年投资蓝图徐徐展开 , 2021.3.7 策略 策略深度报告 8 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 近年来，随着我国数字技术创新与数字经济的快速发展，云计算、人工智能、大数据、数字孪生等 数字技术逐渐渗透进了生态、能源、金融等各个领域。 根据数字技术及其应用的情况，我们将分三 个 视角 来讨论其促进绿色经济发展的前景：一是能源 生产视角， 数字技术 能够帮助能源部门提高传 统能源的使用效率，解决清洁能源的短板，从而加快推动能 源结构调整的进程；二是能源消费视角， 数字技术能够帮助工业、建筑、交通三大主要碳排放部门加快实现节能减排与数字化的绿色转型； 三是其他视角，数字技术也能够在碳固定、碳监测与碳金融等方面发挥重要作用。 二、 能源 生产视角 能源生产结构的调整是实现碳中和与绿色经济发展的最重要手段之一，而数字技术在能源生产领域 的应用，能够加快能源结构转型的进程。 一方面，数字化基础设施（ 5G、工业互联网、数据中心、 人工智能等）与能源基础设施深度融合，实现传统能源体系的信息化、数字化、网络化、智能化改 造；另一方面，将“能源”和“数据”两大要素绑定，通过数据要素的充分流通和使用，推动能源 系统中其他各生产要素的高效流通，进而带动能源系统全要素生产率的提高。 2.1 能源部门： 数字技术加快能源结构调整 1. 概述 ：数字技术提高传统能源效率，应对清洁能源短板 数字技术加快推动能源生产结构调整，可以从传统能源和清洁能源两个方面来观察。 1） 传统能源：数字技术提升效率，降低环境破坏程度 图表 4 绿色经济与数字经济的交集 资料来源：自行整理，平安证券研究所 数字技术在 绿色经济的 应用 能源 生产 视角 能源 消费 视角 传统 能源 清洁能源 工业领域 建筑 领域 交通领域 其他视角 提升供能效率，降低环境破坏程度 解决清洁能源消纳与稳定两大问题 绿色制造、能源管理与资源循环 降低建筑全生命周期能耗 智能化改造交通工具和交通网络 碳固定 碳监测 碳金融 提升生态固碳的效率 助力企业及居民碳排放监测 提升绿色金融 服务 效率 数字技术的应用 典型案例 能源互联网 从“瓦特”到“瓦特 + 比特” 绿色智能制造 兼顾高效与可持续 的 5S 制造模式 零碳建筑 数字系统实现运维环节 的可持续低能耗 新能源汽车 数字硬件（车用芯片） 与数字软件（自动驾驶）结合 智能灌溉、精准农业、数字牧场 . 碳监测 CEMS 法、区块链跟踪碳足迹 . 金融信息平台、大数据建模预测 . 策略 策略深度报告 9 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 对传统化石能源而言，数字技术的应用有利于提升其生产效率， 从而降低对环境的破坏程度。 尽管 随着节能减碳进程的推进，清洁能源替代传统化石能源是大势所趋；但在推动碳达峰和碳中和目标 实现的过程当中，提升传统化石能源的生产效率也是重要的过渡手段 之一 。 以我国能源生产结构中占比最高的煤炭及其直接相关的火电行业为例 ： 传统 电厂可以建立 数据监测 诊断中心 ，通过分布在各电厂、各机组的 传感器 不间断地监测电厂总体和主要部件的运行情况，并 通过对 大数据 的分析诊断，及时筛选出故障预警信息 ， 以避免非计划停机 产生的额外成本， 提升了 机组安全性、可靠性、经济性、环保性 7。 以 海外占比较高的石油和天然气行业为例 ： 近年来 ， 主流的石油企业都在通过 传感器 和 石油卫星 监 测 与搜集石油 平台的生产运作数据， 高质量的 大数据 通过 人工智能平台 的学习和分析，能够有效用 于油井产量的预测和分析 ； 除此之外 ， AI设备 还能够更好地监测整个石油生产系统，提前预测设备 可能出现的故障并予以解决，以降低其碳排放 8。 2） 清洁能源：数字技术助力解决消纳与稳定两大问题 对于清洁 /可再生能源而言，数字技术 能够有效帮助解决其短板，对清洁能源的发展与普遍使用起到 重要的推动作用。 清洁能源 发展过程中面临两 个主要的 短板 ：一是消纳问题，是指由于清洁能源装 机增长迅速但自身消纳能力有限，而造成的“弃风”“弃光”现象；二是稳定问题，是指 清洁能源 发电不连续、不可控，难以维持电网的稳定供电 。 数字技术的应用有助于解决上述两大问题。 一方面 ， 数字 技术能够促进电力基础设施的建设和提效 ，增加清洁能源的消纳渠道 。 电力基础设施 尤其是 输电设施不足及运行效率低下，导致大量的电力无法从清洁能源发电基地输出，是造成“弃 风”“弃光”现象的原因之一。将数字技术深度应用于整个能源供应系统， 通过 智能电网建设 、无 人机巡线、输电全景智慧监控 等 手段 助力清洁能源智能网络建设，能够提高输电效率 ， 助力解决“弃 风”“弃光”问题。 另一方面， 数字技术对用电需求的实时监控和预测，能够提高清洁能源的分配效率 、增加其稳定性。 具体而言， 发电与供电 企业可通过 智能电表、自动化需求响应、能源管理系统、微电网 等能源系统 的数字化转换技术，实时监控并自动响应本地电力需求，在生产者和消费者之间提供的双向通信 。 这些 数字化的信息 能够帮助企业更好地判断和预测电力供需情况，再据此进行电力的调节和分配， 以解决清洁能源接入电网而造成的电力供应短缺、电网稳定性 问题。 图表 5 部分国家弃风率对比 资料来源： reutersevents， windeurope， 平安证券研究所 7 高歌 , 传统电厂如何进行数字化转型？看大唐和 GE 怎么做 . 第一财经 . 2018.4.3 8 上海市气象局 , 减少全球温室气体排放 AI助力减排 “大显身手 ”. 2021.4.2 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 德国 美国 意大利 英国 爱尔兰 中国 策略 策略深度报告 10 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 总之 ，数字技术在能源生产体系当中的应用，能够大大提高传统能源的使用效率，促进清洁能源的 推广与快速发展，从而降低整个能源体系的二氧化碳排放 。 目前，全球范围内都在加快推动能源体 系的数字化进程 将大数据分析、机器学习、区块链、分布式能源管理及云计算等数字技术，应 用到能源生产、输送、交易、消费及监管等各个环节 。 国际能源署（ IEA）发布的 数字化和能源 报告显示 9，由于能源部门的不同，数字技术对于生产 力和效率的影响存在差异 （图表 6） ；但总体上看，数字技术在石油、天然气、煤炭和电力等领域 的应用，能够提高能源供应的效率和安全性，并降低成本 就传统油气能源而言，数字技术的广 泛应用能够降低 10-20%的成本，并且通过使用 传感器、数据处理与增强建模 等技术，可将全球油气 可采储量提高 5%左右；就清洁能源而言，仅在欧盟推广 数字化存储和智能需求响应技术 ，就能够在 2040 年将 太阳能光伏发电和风力发电的弃电率从 7%降至 1.6%， 从而减少约 3000万吨的二氧化碳 排放。 图表 6 数字技术对于油气、 煤炭、电力等不同能源部门的潜在影响 注： 纵坐标“潜在影响程度”表示数字化对生产力和效率的总体潜在影响；横坐标“数字化的障碍” 包括技术、 金融、监管以及社会公众认知因素；图中象限仅用于定性说明； O&M=运营维护。 资料来源： IEA，平安证券研究所 2. 案例： 能源互联网 从“瓦特”到“瓦特 +比特” 能源互联网的建设 是数字技术在能源领域的典型应用之一 。 将数字技术 深度融合到能源体系的方方 面面， 搭建“能源互联网”促进整个能源系统的绿色升级转型。 2016年 2月，中央发布了关于推 进“互联网 +”智慧能源发展的指导意见 10， 将能源互联网定义为“ 一种互联网与能源生产、传输、 存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、 供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征 ” 。 华为在 今年 2月发布的 数字能源十大趋势白皮书 中 即 提出了 从“瓦特”到“瓦特 +比特” 的 能源互联网 发展趋势 11。 传统能源网络由于只关注“瓦特 流”，发电、输电、配电、储电和用电的各个环节之间彼此孤立难以协同，导致电力生产效率和能 源利用效率低下；并且在整个能源网络中存在大量需要依靠人工维护的“哑设备”，运维效率低。 9 IEA, Digitalization and Energy. 2017.11 iea/reports/digitalisation-and-energy 10 原文件名为 “国家能源互联网行动计 划 ”。 11 华为 , 数字能源产业智库 . 数字能源十大趋势白皮书 . 2021 年 2月 计划外断电 延长使用寿命 降低运维成本 电厂效率 互联电力系统 油气下游技术 常规上游技术 非常规上游技术 数字自动装置 优化 / 提高效率 地质建模 低 高 低 高 数字化的障碍 潜 在 影 响 程 度 油气 煤炭 电力 策略 策略深度报告 11 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 若将 5G、人工智能、大数据、物联网等数字技术与电力电子技术创新性地融合，在“瓦特流”的基 础上加入“比特流”， 用比特管理瓦特，实现整个能源网络的互联化、数字化和智能化协同，提高 电力生产运维和能源利用效率的最大化。 图表 7 能源互联网：能源体系的数字化和智能化 资料来源： 华为 数字能源十大趋势白皮书 ，平安证券研究所 数字技术与能源生产供应的深度融合，以及 能源互联网的建设 ， 能够从各方面提高整个能源体系的 运作效率，达到节能减排的目的。 具体来看，有以下几种主要的 运作模式： 1） 数字化的 能源预测性勘探。 数字技术手段的应用能够提高能源开发环节的效率。 以油田的开发为 例， 其 预探阶段需准确表达地质概况、生油储油条件、油气聚集的有利地带以及油气地质储量估算 情况，为进一步开展油气田工业勘探提供准确信息。目前，预探阶段大致分为物理勘测以及预测性 勘探两类 ，而后者效率明显更高，因其 不需现场实地访问，即可直接通过 WIFI 随时随地予以执行。 在 预探阶段，石油开发企业可运用 预测性勘探 WIFI、 AP 覆盖技术 获取准确蓝图数据，反映待勘测 区域的真实状态，从而根据不同情况为油田制定个性化开发方案，提高石油资源 的 生产效率。 2） 数字化 的 污染 治理 。 能源生产的过程中可能造成水土污染、空气污染。 对于 水土污染 治理 ，企业 及监管部门可运用先进的 物联网、云计算、大数据、移动互联和空间信息 等先进技术与理念，依托 “生态云”平台，打造土壤生态环境数字化、信息化、智慧化监管系统。智能系统将实现对土壤的 实时、可视化智慧监管，建设用地开发利用全生命周期的“云端”联动监管，帮助能源生产企业对 自身污染防治情况进行智能研判。对于空气污染治理，现代化 生态环境监测网络体系 可通过搭建高 密度 的 空气质量监测网络，实现对不同地区多维度、全方位的空气质量监测，力求在 控制 污染标准 的前提下 提 高能源生产效率。 3）数字化的 分布式能源管理 。 分布式能源是一种 建立 在用户端的能源供应方式，可以利用 智能化监 控、网络化群控和远程遥控 等数字技术采用需求应对式设计和模块化配置，将用户多种能源需求、 资源配置状况进行系统整合优化，进而分散式供能 ，以实现资源、环境效益的最大化 。与此同时， 分布式能源采用先进的能源转换技术，在减少污染物的同时，使其排放分散化，便于周边植被的吸 收以及资源再利用。与传统方式相比，分布式能源可以根据用户对能源的不同需求，实现能源对口 供应，大幅降低输送环节损耗，提高能源利用效率。 发 电 输 电 配 电 储 电 用 电 数字技术与能源技术融合创新 电力电子技术 通信技术 AI 技术 器件 拓扑 控制算法 5G PL A IoT 数据 算力 平台算法 管理 瓦特流 比特流 能源数字化、智能化 从瓦特到瓦特 + 比特，比特管理瓦特，从哑设备到智能系统 策略 策略深度报告 12 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 4）数字化的 智能电网 建设。 智能电网是将现代先进的 传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机 技术和控制技术 与物理电网高度集成，以实现电力资源优化配置，有效提供持续、经济和安全的电 力。 当前， 中国的智能电网建设 尚有 较大发展空间。 与传统电网相比，智能电网可保护用户抵御攻 击、提供满足用户需求的高质量电能、容许不同发电形式接入、启动电力市场高效运行 。 智能电网 作为电网“ 2.0”版本，在高速双向通信网络基础上，通过传感和测量技术、设备技术以及决策支持 系统技术的应用，实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好的使用目标。 中国在 2009年即由 国 家电网公司发布了 “ 智能电网计划 ”。 按照此计划， 我国 在 2020年底 已经基本完成 “坚强智能电网” 的 建设，初步形成了智能电网运行控制和互动服务体系；“十四五”规划 进一步提出，要加快 电网 基础设施智能化改造和智能微电网 建设，以提高清洁能源消纳和储存能力，提升输配电能力。 图表 8 2010-2021 国家电网公司智能电网投资额及增速 资料来源： 国家电网社会责任书 ，平安证券研究所 三、 能源消费视角 能源消费结构的绿色低碳升级则主要集中在工业、建筑和交通这三大碳排放量最大的领域。目前， 数字技术已经广泛应用于上述能源消费的终端领域，推动各部门的电气化改造与节能提效的技术转 型。 3.1 工业部门： 绿色智能制造新模式前景广阔 国家一直在推动工业部门的绿色升级改造，并强调数字技术在其中的重要作用。 2016年 6月，工业 和信息化部 就 制定 出台 了工业绿色发展规划（ 2016-2020 年）， 提出要落实制造强国战略，实 现工业绿色发展， 加快构建科技含量高、资源消耗低、环境污染少的绿色制造体系。 文件明确提及 了 互联网、数字化与绿色制造的融合发展方向 ，要求 “ 提升能源、资源、环境智慧化管理水平，推 进生产要素资源共享，用分享经济模式挖掘资源与数据潜力，促进绿色制造数字化提升 ” 。 此外， 最新的“十四五”规划也明确提出 ， 要 “ 深入实施智能制造和绿色制造工程，发展服务型制造新模 式，推动制造业高端化智能化绿色化” 。 1. 概述：数字技术 促进工业精益化、智慧化、高效化 工业部门的数字化与绿色发展的融合， 主要分为以下三个方面 ： 2644 3019 3054 3379 3855 4521 4977 5843 4889 4473 4605 4730 14.2 1.2 10.6 14.1 17.3 10.1 17.4 -16.3 -8.5 3.0 2.7 -20.0 -15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 智能电网投资额 (亿元 ) 同比增速 (%,右轴 ) 策略 策略深度报告 13 / 32 请通过合法途径获取本公司研究报告，如经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 第一， 数字技术 促进工业生产方式 的 绿色精益化。 这主要是指 利用 移动互联网、云计算、大数据、 物联网及分享经济模式 促进生产方式绿色转型，推动研发设计、原材料供应、加工制造和产品销售 等 工业生产的 全过程精准协同，强化生产资料、技术装备、人力资源等生产要素共享利用，实现生 产资源优化整合