2022碳中和背景下的清洁能源科技创新机遇分析报告.pptx

2022碳中和背景下的清洁能 源科技创新机遇 分析报告 01 “ 碳中和 ” 収 展环境概 述 03 “ 碳中和 ” 愿 景下的低碳科技収展劢向 及 趋 势 02 “ 碳中和 ” 愿 景下的清洁能源科技创新 机 遇 目录 CONTENT 01 1.1 “ 碳中 和 ” 的収展背 景 1.2 中国实 现 “ 碳中和 ” 面临的挑 战 1.3 “ 碳中和 ” 目 标驱劢向绿色转 型 1.1.1 “ 碳中和 ” 的提 出 NASA观测数 据 显 示 ， 当前 全 球温室气体浓度 较 19世纪升高了 1.2C， 过去 170年 CO2浓度上升 47 ， 这种极速 变 化 使得 物 种和 生 态系 统 的适 应 时间 大 大缩 短 ， 进 而 造成 全 球气 候 变 暖 、 海平 面 上 升 、 作物 产 量降 低 、 人 类 心血管 和呼 吸 道疾 病 加剧 等 种种 危 害 。 在 此背 景下 ， 代 表可 持 续发 展 的 “ 碳 中 和 ” 目标 被 提 出 ， 即追 求 净零 排 放 ， 实 现经济增长与资源消耗脱钩 。 “ 碳 中 和 ” 示 意 图 资料来源 ： Stockholm Environment Institute 排放 吸收 温室 气 体排 放 的危 害 GHGs SLCPs Air pollution 2.5 Sea-level rise Temperature rise Sea-level Crop yield decreases 1.1.2 “ 碳中和 ” 目标 ： 中国承诺将 于 2060年 实现 “ 碳中和 ” 习主 席 在第七十五届联合国大 会 发言 ： “ 中 国 将提 高 国家 自 主贡 献 力度 ， 采叏 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 ， 劤 力 争 叏 2060年前实现碳 中 和 。 ” 习近 平 主席 多 次在 国 际会 议 上宣 誓 ： 中 国 2030年 前 碳达 峰 ， 2060年前 碳 中 和 在 “ 碳中和 ” 大背景下 ， 我国首次明确提出碳达峰 、 碳中和是 在 2020年 9月份的第七十五届联合国大会一般性 辩论上 。 国家主席习近平向全世界承诺 ： 力争于 2030年前达到峰值 ， 2060年前实现 “ 碳中和 ” 的宏远目标 。 “3060” 双 碳 目标 已 经上 升 到国 家 战略 和 行劢 方案 第七十五届联合国 大会一般性辩论 2020年 9月 22日 第三届 巴黎和平论坛 2020年 11月 12日 联合国 生物多样性峰会 2020年 9月 30日 金砖国家领导人 第十二次会晤 2020年 11月 17日 2020年 气候雄心峰会 2020年 12月 12日 二十国集团领导人 利雅得峰会 “ 守 护地球 ” 边会 2020年 11月 22日 世界经济论坛 “ 达沃斯议程 ” 对话会 2021年 1月 25日 资料来源 ： 根据公开资料整理 1.1.2 “ 碳中和 ” 目标 ： 已 有 54个国家实现碳达峰 目前 ， 全球约 73的碳排放来源于能源领域 。 2019年 ， 全球能源相关 的 CO2排放量约为 330亿吨 ， 其中 ， 发达 经 济体的排放量约占三分之一 。 截至 2020年 ， 全球已有 54个国家的碳排放实现达峰 ， 占全球碳排放总量的 40 113 113 92 220 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20 11 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 1990-2019年全球能 源 相关 的 CO2排放量 （ 单 位 ： 亿 吨 ） 发达经济体 其他地区 资料来源 ： Our World in Data； 江苏省碳中和联合研究中心等 注 ： 发达经济体 ： 澳大利亚 、 加拿大 、 智利 、 欧盟 、 冰岛 、 以色列 、 日本 、 韩国 、 墨西哥 、 挪威 、 新西兰 、 瑞士 、 土耳其和美国 。 截至 2020年全球已实 现 “ 碳 达 峰 ” 的 国家 数 量 （ 单 位 ： 家 ） 18 31 50 54 1990年 2000年 2010年 2020年 德国 、 捷 克 、 挪威 、 乌 克 兰 、 匈牙 利 、 哈 萨克斯 坦 、 拉 脱 维 亚 、 罗马 尼 亚 、 克罗地 亚 等 法国 、 卢 森 堡 、 丹麦 、 瑞 典 、 瑞士 、 英 国 、 波兰 、 比 利 时 等 加拿大 、 美 国 、 葡萄 园 、 澳 大 利 亚 等 巴西 、 日 本等 1.1.2 “ 碳中和 ” 目标 ： 中国时间紧 、 仸务重 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 中国 71年 43年 30年 美国碳达峰 EU28碳达峰 中国碳中和 美国净零排放 欧盟碳中和 美国 EU 28 资料来源 ： 联合国 ； EDGAR 已实现 2030年 2035年 2040年 2045年 2050年 不丹 苏里南 挪威 乌拉圭 芬兰 奥地利 冰岛 瑞典 美国加利 福利亚 丹麦 英国 日本 韩国 欧盟等 全球 “ 碳中和 ” 目标方面 ， 不丹和苏里南已实现了 “ 碳中和 ” ， 同时已 有 29个国家和地区通过颁布政策或立法的方式 做 出了 “ 碳中 和 ” 承 诺 。 预 计 2021年 末 ， 占 全球 碳 排放 量 65以 上 、 占 全 球经 济 总 量 70以上 的 国家 将 作出 “ 碳中 和 ” 承 诺 。 与 美欧 国 家相 比 ， 中 国 尚处 于 经济 上 升期 ， 且实 现 碳达 峰 与碳 中 和的 间 隔年 限 较短 ， 实现 “ 碳中 和 ” 愿 景 可谓 是 “ 时 间 紧 、 任 务重 ” 。 全球 主 要国 家 （ 地 区 ） “ 碳 中和 ” 目标 时 间 表 中国 、 美 国 、 EU28： 实 现碳 达 峰 不 碳 中 和 的 间 隔 年限 中国碳达峰 1.2.1 中 国 “ 碳中和 ” 挑战 ： CO2排 放 量位列全球第 一 资料来源 ： 英 国 BP石油公司 ； 国际能源署 （ IEA） 98.99 44.57 200 220 240 260 280 300 320 322.84 340 0 20 40 60 80 100 120 印度 德国 中国 日本 韩国 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 美国 欧盟 俄罗斯 伊朗 沙特阿 拉 伯 全球 （ 右 轴 ） 注 ： 以上 为 2020年二氧化碳前十排放国 。 近十年来 ， 中国二氧化碳排放量始终居于全球首位 ， 2020年 ， 中国排放二氧化碳 近 99亿吨 ， 占全球排放比重高 达 30.66， 到 2030年中国碳排放总量预计将进一步上升至 104-110亿吨之间的峰值水平 。 从碳排放结构来看 ， 中国电力与热力部门和工业部门的碳排放占比远超全球整体水平 。 减小排放绝对量和调整用能结构是中国实现 碳中和所面临的一项重大挑战 。 2010-2020年全球及各国二氧化碳排放量变化 （ 单位 ： 亿吨 ） 2019年全球及主要国家二氧化碳排放结构对比 （ 单位 ： ） 53.11% 47.92% 41.84% 35.82% 30.77% 28.00% 17.90% 18.60% 9.26% 13.20% 9.17% 19.03% 24.45% 37.04% 31.14% 9.72% 15.15% 15.10% 17.88% 24.89% 0% 100% 中国 日本 全球 美国 欧盟 20% 电力与热力部门 40% 工业部门 60% 交运部门 80% 其他部门 1.2.2 中 国 “ 碳中和 ” 挑战 ： 经济収展离丌开能源消 耗 碳排放与经济发展密切相关 ， 经济发展必然伴随着能源消耗需求的增长 。 中 国 GDP单位能耗为世界平均水平的 1.5倍 ， 表明我国经济对能源的依赖程度还很高 。 作为发展中国家 ， 中国完成经济发展目标的过程中 ， 由高碳 驱动的工业化 、 城镇化发展将推动 “ 碳达峰 ” 峰值高度抬高 ， 为 “ 碳中和 ” 的实现带来更大的 “ 斜率 ” 压力 。 2 0 18 16 14 12 10 8 6 4 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 中国 英国 日本 美国 德国 全球 资料来源 ： 世界银行 ； 红杉中国 中国 GDP单位能耗 1990-2015年世界主 要 经济 体 及世 界 平 均 GDP单位 能 耗对 比 （ 单位 ： 2011年丌变价购买力平价美 元 /千克石油当量 ） 63.89 65 70 2020 2025E 2035E 注 ： 2025年城镇化率为十四五规划目标 ； 2035年为中国社科院财经院的 中 国城市竞争力 第 17次报告 （ 总报告 ） 中的预期水平 。 城镇化率 到 2025年 到 2035年 实 现 经济总量翻一番 人 均 GDP达 到 “ 高收入国家 ” 标准 “ 十 四 五 ” 时 期中 国 经济 収 展预 期 性目 标 1.2.3 中 国 “ 碳中和 ” 挑战 ： 能源结构以煤炭为 主 1.3 0.8 -1.3 -1.2 -1.2 0.80.8 1.0 -1.8 3.0 煤炭在能源结构中的占比 非化石能源占比 -4.6 二氧化碳排放量 2015-2020 2020-2025 2025-2030 2030-2050 资料来源 ： 国家统计局 ； 清华大学气候变化与可持续发展研究院 （ ICCSD） 等 56.8 18.9 8.4 15.9 煤炭 其他 能源消费总量占比 “ 富煤 、 少气 、 缺油 ” 的能源资源特征决定了我国能源结构以煤炭为主 ， 而煤炭是排放因子最大的一次能源 ， 煤炭为主的能源结构是中国碳排放强度较高的一个重要原因 ， 经济增长的同时调整能源结构将是未来中国实现 “ 碳中和 ” 目标的一道重要关卡 。 2020年中国 能 源生 产 及消 费 结构 （ 单位 ： ） 碳中 和 达成 所 需的 各 阶段 能 源结 构 和排 放 变化 平 均速 率 （ 单 位 ： ） “ 富煤 、 少气 、 缺油 ” 的资源特征决定 67.6 6.8 6.0 19.6 煤炭 石油 天然气 其他 石油 天然气 能源生产总量占比 1.2.4 中 国 “ 碳中和 ” 挑战 ： 第二产业仍为经济增长主要劢 力 资料来源 ： 国家统计局 ； 美国商务部经济分析局 ； 世界钢铁协会 ； 全球水泥报告 ； 红杉中国 中国占比 56.5% 中国占比 55.7% 2020年钢铁产量 2019年水泥产量 54.50% 81.50% 37.80% 7.70% 0.80% 17.70% 中国 美国 第三产业 第二产业 第一产业 第二产业特别是工业的增长仍是当前中国经济快速增长的主要动力之一 。 作为 “ 世界工厂 ” ， 我国生产了全球 一半以上的钢铁与水泥 ， 工业生产技术具有明显的高碳消费特征 。 根据红杉中国测算 ， 中国第二产业的能源终 端消费占比高达 67。 可见 ， 中国经济产业结构的调整是中国实现 “ 碳中和 ” 过程中的一项必要举措 。 2020年中美 经 济 产 业 结 构 对 比 中国 钢 铁产 量 、 水 泥 产量 居 全球 第一 2019年中国 能 源终 端 消费 结构 第二产业 67% 1.2.5 中 国 “ 碳中和 ” 挑战 ： 达峰后资金缺口将进一步扩 大 资料来源 ： 红杉中国 0 4 2 6 16 14 12 10 8 2020 2030 2060 2040 2050 绿色财政投资 绿色投资缺口 碳达峰 碳中和 2021-2030年 化投资 缺口 约 2.7万亿元 2031-2060年 化投 资 缺口 约 4.1万亿元 2021-2060年 化投 资 缺口 约 3.84万 亿 元 根据红杉中国对碳中和资金缺口的测算 ， 2021-2060年 ， 中国绿色投资年化缺口 约 3.84万亿元 ； 且资金缺口将 在 “ 碳达峰 ” 后出现进一步扩大 ， 2031-2060年 ， 中国绿色投资年化缺口将达到 4.1万亿元 。 调动社会资本的参 与积极性也是 “ 碳中和 ” 实施过程中的一大考验 。 中国 碳 中和 投 资需 求 和缺 口 预测 （ 2020年 价 格 ）（ 单位 ： 万亿 元 ） 18 1.3 “ 碳中和 ” 目标驱劢向绿色转型 资料来源 ： 清华大学气候变化与可持续发展研究院 ； 国泰君安 在 “ 碳中和 ” 目标驱动下 ， 中国将从能源革命 、 经济转型和科技创新三个方向促进绿色转型 。 技术进步将是碳 中和的核心驱动力 。 中国 “ 碳 中 和 ” 驱劢绿色 转 型 方 向 100.3 104.7 碳排 量 （ 2020） 经济增长 技术进步 能源结构 产业结构 碳排 量 （ 2030） +50.3 -18.7 -15.5 -11.7 104.7 16.7 碳排 量 （ 2030） 经济增长 技术进步 能源结构 产业结构 负碳技术 碳排 量 （ 2050） +62.4 -78.2 -50.1 -10.0 -12.1 三大减排贡献因素 01 03 02 能源变革 经济转型 科技创新 02 2.1 “ 碳中和 ” 愿景下科技创新实践路径总结 2. 化石能源 “ 碳中和 ” 技术创新不实践现状 3. 清洁能源 “ 碳中和 ” 技术创新不实践现状 4. 氢能技术収展不实践现状 5. 储能技术収展不实践现状 2.6 碳汇技术収展不实践现状 2.7 “ 碳中和 ” 愿景下的技术实践路径总结 2.1 “ 碳中和 ” 愿景下科技创新实践路 径 ： 化石能源向清洁能源转变 我国实现 “ 碳中和 ” 目标的技术路径需要从供给端和需求端共同发力 ， 一方面含 “ 碳 ” 量高的化石能源 ， 煤炭 要面对供给侧改革 ； 控制化石能源总量 ， 提高利用效能 ， 从化石能源转换为电能方面需要将继续提高效率 ； 另 一方面在需求侧 ， 依托技术改造的节能减排是核心 。 碳 排 放 来 源 能源 活劢 工业过 程 农业等 能源生产 终端能源消费 石油 天然气 煤炭 化 石 能 源 核能 风能 太阳能 水能 非 化 石 能 源 电 力 氢 能 一次能源 二次能源 乘用车 商用车 航空航海 铁路 交 通 钢铁 水泥 玻璃 煤 、 油 化 工 居民生活 石灰石 （ CaCO3） 等非化 石 能源矿物 农业 、 畜 牧 业 、 林业等 注 ： 灰色箭头代表目前主要的能源结构 ， 红色 和 蓝色 箭头代 表 2060年碳中和时的能源结构 2030年前 ， 钢 铁 、 有 色等高 耗 能 行 业或将 出现需 求 量 达 峰 生产水 泥 过 程 中 ， 石 灰 石 分 解会 产生二 氧 化 碳 ， 现有 技 术 难 以找 到脱碳 方 案 植物光 合 作 用 吸收二 氧 化 碳 ， 植物 燃 烧 和 动物呼 吸 作 用 排出二 氧 化 碳 ， 植树造 林 受 制 于土地 面 积 资料来源 ： 中信证券 2.2 化石能源 “ 碳中和 ” 技 术 ： 高排放行业节能减排势在必行 资料来源 ： 国家统计局 、 清华大学气候变化与可持续发展研究院等 能源生 产与转 换 ,47% 钢 铁 ,17% 交 通 ,9% 其他工 业 , 5% 化 工 ,6% 建材 , 8% 建 筑 ,8% 建筑节 能 减排技术 钢铁节 能 减排技术 废铁回 收 利 用 之电弧 炉 炼 钢 技术 氢气直 接 还 原 炼钢 氨气直 接 还 原 铁矿石 技 术 装配式 建 筑 建设 过 程 减 排 暖通系 统 使用过 程 减排 建材节 能 建筑材 料 减排 交通节 能 减排技术 化工节 能 减排技术 火电厂 降 低 煤 耗技术 油田采 油 污 水 余热综 合 利 用 技术 变换气 制 碱 及 其清洗 新 工 艺 技术 纯电动 汽 车 电动化 公共交通 /共 享交通 共 享化 智能交 通 智能化 根据 “ 生产过程的能耗和排放口径 ” 口径统计 ， 钢铁 、 化工 、 建筑 、 交通等工业部门为我国主要温室气体排放 来源 。 在 “ 碳达峰 、 碳中和 ” 愿景下 ， 高能耗产业不得不优化产业布局 ， 调整能源结构及供给方式 ， 同时国家 发改委也提出了新要求 研究制定钢铁 、 有色金属 、 建材等行业碳达峰方案 。 中国 温 室气 体 排放 核 算方 法 及排 放 结 构 高排 放 工业 部 门代 表 性节 能 减排 技术 燃烧 火炬 过程 回收 净购入电 力 / 热力 2.2.1 钢 铁行业 “ 碳减排 ” 技 术 ： 节能降耗 、 废钢利用等为主要路径 钢铁行业是我国碳排放最多 的 工业部门 ， 碳排放主要集中于长流程的高炉和烧结工序 ， 电炉短流程碳排放强度 较低 。 若要实现本世纪末全球平均气温上升不超过 1.5 的情景 ， 到 2050年中国钢铁行业须减排近 100 。 综合 考量成本 、 技术成熟度和资源可用性 ， 需求减少 、 能效提升 ， 以及 废钢再利用 、 碳捕集利用与封存 （ CCUS） 、 氢气直接还原炼钢 （ H2-DRI-EAF） 等技术的加速推动是中国钢铁行业碳中和的重要抓手 。 2020-2050年中国钢 铁 行 业 CO2排放 变 化 （ 单 位 ： 百 万吨 ） -57 -99 资料来源 ： 钢铁工 业 CO2排放的计算须科学 、 麦肯锡 73.6 11.5 8.7 钢铁 工 业 各 工 序 CO2排放所 占 比重 （ 单位 ： ） 1.70.1 4.4 高炉 烧结 炼钢 焦化 轧钢及 下 游 加 工 发电 2.2.1 钢 铁行业 “ 碳减排 ” 技术 ： 钢铁企业加速减 排 节能降耗 通过优 化 技 术 ， 开发新 的产品 比 如 低 温催化 剂 ， 系统优 化 、 智 能化手段 等手段 降 低 能 耗 球团大 规 模 替 代烧结 ， 球团链 篦 机 回 转窑脱 硝等 减少传 统 高 耗 能建 材生产 过 程 大 气污 染物排 放 和 碳 排放 流程优化 循环经济产业链 推广以 高 炉 渣 、 钢渣 为 原 料 的矿渣 微粉 、 钢 渣 微 粉生产 应 用 二氧化碳 利用技术 资料来源 ： 德 勤 冶金规划 院 公司公告 等 降低能 源 消 耗 总量 ： 提 高 窑 炉热效 率 ， 深 挖 余能回 收 潜 力 ， 提升 能 源 转 换和利 用 效率 压缩粗 钢 产 量 ： 逐步 建 立 以 碳排放 、 污 染 物 排放 、 能 耗 总 量为依 据 的 存 量约束 机 制 国内钢铁厂从本世纪初开始实践钢铁低碳生产技术 ， 这些技术在原理上主要包括三大类 ： 提高能量利用效率 、 提高副产品利用效率 、 新近的突破性冶炼技术 。 钢铁 产 业 “ 碳 减排 ” 技术 路径 代表 性 钢铁 企 业 “ 碳 减排 ” 技术 实践 减排类型 钢铁企业 减排技术 提高能量利用效 率 鞍钢鲅鱼圈 高炉喷吹焦炉煤气 山钢莱钢 氧气高炉炼铁基础研究 八一钢铁 富氧冶铁 提高副产品利用 效率 首钢京唐 转炉煤气制燃料乙醇 山钢日钢 、 达钢 焦炉煤气制天然气 沙钢 、 马钢 转底炉处理固废生产金属化球团 首钢 、 莱钢 钢铁尾气制乙醇 突破性冶炼技术 中晋太行 焦炉煤气直接还原铁 宝武集团 核能制氢与氢能炼钢 河钢集团 富氧气体直接还原铁 酒钢集团 煤基氢冶金 日照钢铁 氢冶金及高端钢材制造 宝钢湛江 钢铁工业 CCUS（ 碳捕获 、 利用与封存 ） 2.2.1 交 通行业 “ 碳减排 ” 技术 ： 电气化成为趋势 、 同时面临挑 战 智能交通工具的发展包括各类型交通工具的电气化转型和节能减排的技术升级 。 在低碳趋势下 ， 人们逐渐以新 能源汽车替代传统燃油车 、 以共享单车解决公共交通最后一公里问题 、 以电动公交车替代燃油公交车 、 以地铁 替代私家车出行等 。 推行新能源车虽然可以有效的实现碳排放量的减少 ， 行业目前仍面临较大的挑战 。 2020年丌同燃料类型汽车平均单位行驶里程碳排放 2015-2020年新能源汽车销量及 占 比情况 33.1 120.6 1.3 50.7 1.8 77.7 2.7 125.6 4.5 4.7 136.7 5.4 2015 2016 2017 2018 2019 2020 新能源 汽 车 销 量 （ 万 辆 ） 占汽车 销 量 比 重 （ ） 収电来自传 统石化能源 电劢车电池 充电 、 续航 等问题 电池报废处 理问题 氢燃料技术 还处于起步 阶段 241.9 331.3 196.6 211.1 146.5 汽油 柴油 常规混合动力 插电式混合动力 纯电动 碳排放 （ gCO2e/km） 资料来源 ： 中汽协 、 中国汽车低碳行动计划研究报 告 2021 等 2.2.1 交 通行业 “ 碳减排 ” 技 术 ： 纯电劢汽车减碳潜力较大 40.9 65.2 98.4 97.1 111.6 50.7 77.7 125.6 120.6 80.7 83.9 78.3 80.5 81.6 136.7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2016 2017 2018 2019 2020 纯电动汽车销量 新能源汽车销量 纯电动汽车销量占比 纯电动汽车是新能源汽车最重要的一个分支 ， 其销量会随着新能源汽车销量的不断扩大而扩 大 。 纯电动乘用车 生命周期碳减排潜力较大 ， 到 2060年可实现减排至 17（ 以 2020年为基准 ） ,具体来看 ， 对纯电动车减排贡献 最 大因素为电网清洁化 ， 随着时间的发展 ， 动力蓄电池碳排放的对纯电动车碳减排的作用越加明显 ； 使用能效与 电网清洁化两者共同作用于纯电动车燃料周期的碳减排 。 2016-2020年中国纯电劢汽车销量 及 占新能源汽车比重情况 纯 电劢乘用车 2020-2060年生命周期碳减排潜力百分比 资料来源 ： 中汽协 、 中国汽车低碳行动计划研究报 告 2021 等 其他 , 48.8 建筑材料 , 28.3 运行阶 段 , 21.9 施工阶段 , 1.0 其他 ,51.2 2.2.1 建 筑行 业 “ 碳减排 ” 技术 ： 高耗能推劢节能技术収展 从能源终端碳排放来看 ， 建筑部门的碳排放量与工业和交通领域大体相当 ； 但若从建筑全过程的碳排放来看 ， 建筑部门几乎是碳排放量最高的部门 。 由此可见 ， 建筑领域推行高标准的节能技术 ， 是实现碳中和目标的重要 手段 。 节能建筑通过被动式技术手段及可再生能源 ， 大幅提高能源设备与系统效率 ， 降低建筑能耗水平 。 资料来源 ： 中国建筑节能协会 等 100 60-75 50 零能耗建 筑 -可再生能源大 于等于建筑物自身用能 近零能耗建 筑 -利用可再生能 源 +自然气候条 件 +被动式技术 手段 ， 提供日常供能 超低能耗建 筑 -不借助可再生能 源 +自然气候条 件 +被动式技术手 段 ， 提供日常供能 注 ： 被动式节能指通过节能保温材料和施工手段达到节能目的 ， 如 ： 多层玻璃的窗户 、 最大 程度利用日光 ； 主动式节能指从用电量源头着手 ， 比如使 用 1级能效标识的空调 、 冰箱等 。 建筑 领 域全 过 程碳 排 放占 比 钢铁 、 水泥 、 铝材 城镇居建 、 公共建 筑 、 农村建 筑 节能 建 筑収 展 技术 阶段 2.2.1 建 筑行业 “ 碳减排 ” 技术 ： 装配式建筑节能减排效果显著 装配式建筑是由预制部品部件在工地装配而成的建筑 。 与现浇式建筑相比 ， 装配式建筑施工方式在建材生产及 施工阶段碳排放量均有一定程度的节约 。 根据 装配式建筑综合效益分析方法研究 中的测算结果显示 ， 装配 式建筑在整个生命周期内可减少碳排放 ， 在建造阶段减少碳排放 645.66吨 ， 在使用阶段减少碳排放 2415.9吨 。 15% 30% 50% 60% 10% 15% 20% 25% 装配率 能耗降低 2209.20 1563.54 8265.41 10474.61 7413.05 5849.51 建造阶段 使用阶段 合计 装配 式 混凝 土 建筑 不 传统 建 筑能 耗 对比 （ 单位 ： ） 装配 式 不现 浇 式建 筑 碳排 放 对比 （ 单位 ： 吨 ） 现浇建 筑 碳 排 放 装配式 建 筑 碳 排放 资料来源 ： 装配式建筑工程投资估算指标 、 装配式建筑综合效益分析方法研究 碳捕集 、 利用与封存 （ Carbon Capture, Utilization and Storage， 简称 CCUS）， 即把生产过程中排放的二 氧化碳进行提纯 ， 继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存 。 CCUS技术可实现化石燃料利用过程的二 氧化碳近零排放 ， 可以在为经济发展保障能源安全稳定供应的前提下 ， 既降低碳排放总量 ， 同时显著控制总减 排成本 。 2.2.2 碳 捕集 、 利 用 不封存技术 ： 推劢生产活劢 CO2减排 03 CCUS 主要过程和技术环节 化工利用 地质封存 将二氧 化 碳 注 入地下 ， 生 产 或强 化能源 、 资 源 开采的 过 程 地质利用 利用 不 封 存 以化学 转 化 为 主要手 段 ， 将 二氧化碳 和共反 应 物 转 化成目 标 产 物 ， 实现二 氧化碳 资 源 化 利用的 过 程 以生物 转 化 为 主要手 段 ， 将 二氧 化碳用 于 生 物 质合成 生物利用 通过工 程 技 术 手段将 捕 集 的 二氧 化碳储 存 于 地 质构造 中 ， 实 现与 大气长 期 隔 绝 的过程 资料来源 ： IEA 全球碳捕集与封存研究院 等 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 富 集 的过程 ； 可 分 为燃烧后 捕集 、 燃 烧 前 捕集和 富 氧 燃 烧捕集 01 02 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 2.2.2 碳 捕集 、 利 用 不封存技术 ： 各环节进展速度加快 燃烧 前 - 化学 吸收 燃烧 前 - 物理 吸收 燃烧 前 - 物理 吸附 燃烧 前 - 膜分离 燃烧 后 - 化学 吸收 燃烧 后 - 吸附法 燃烧 后 - 膜分离 富氧 燃烧 - 常压 富氧 燃烧 - 增压 富氧 燃烧 - 化学链 车运 陆地管道 海底管道 海上船舶 强化石 油 开采 强化煤 层 气 开 采 强化天 然 气 开 采 强化页 岩 气 开 采 增强地 热 开采 铀矿地 浸 开采 强化深 部 咸 水 开采 2011 2018 重整制 备 合 成 气 制备液 体 燃料 合成甲醇 合成有 机 碳 酸 酯 合成可 降 解 聚 合物 合成聚 合 物 多 元醇 合成 异氰 酸 酯 / 聚氨酯 钢渣矿 化 利用 石膏矿 化 利用 低品位 矿 加 工 联合矿化 转化为 食 品 和 饲料 转化为 生 物 肥 料 转化为 化 学 品 和生物 燃 料 气肥利用 陆地咸 水 层 封 存 海底咸 水 层 封 存 枯竭气 田 封存 枯竭油 田 封存 地质封存 捕集 输送 地质利用 化工利用 生物利用 从 捕集 环节来看 ， 部分技术已达到或接近达到商业化应用阶段 ； 从 运输 环节来看 ， 二氧化碳陆路车载运输和内陆船舶运输技术已成 熟 ； 从 利用 环节来看 ， 化工利用取得较大进展 ， 整体处于中试阶段 ； 从 封存 环节来看 ， 中国已完成了全国二氧化碳理论封存潜力评 估 。 概念阶段 基础研究 中试阶段 工业示范 商业应用 概念阶段 基础研究 中试阶段 工业示范 商业应用 2011 2018 资料来源 ： 中国碳捕集利用与封存技术发展路线图 （ 2 0 1 9 ） 2.2.2 碳 捕集 、 利 用 不封存技术 ： 加氢催化推劢 CO2资 源 化 利用 CO2 + H2 CO CH4 Hydrocarbons HCONR2 HCOOH CH3OCH3 Olefins Higher al cohol s CO2资源化利用是解决温室效应 、 发展绿色能源 、 实现碳中和的重要途径 。 加氢催化转化 是 CO2最有效的利 用方 式之一 。 CO2选择性转化为 CO、 CH4、 CH3OH、 二甲醚 ， 烯烃 ， 芳烃 、 碳氢化合物和高级醇已被广泛研究 ， 主要是 通过多相和多功能催化 。 CO2加氢 催化 转 化 利 用 CO2加氢催化 转 化技 术 的机 遇 不挑 战 机遇 挑战 -烯 烃是高 端化工原 料 ， 需求增 长 下游产业链 及技术链趋 于成熟 反应条件接 近高温费托 合成 CO2催化加氢 反应的转化率 和 收率较低 工 艺过程仍 存 在用能过 大的问题 来源氢供给 成本较高 资料来源 ： 公开资 料 2.3 清洁能源 “ 碳中和 ” 技术 ： “ 零碳 ” 技术从能源供给端 “ 减碳 ” 资料来源 ： 能源 互 联 网 煤炭 、 石油 、 天然气 新 能 源 収 电 发电侧储能 H2 氢能 汽车 工业 居民 交通业 建筑业 输电侧储能 用 户 侧 储 能 输电侧储能 “ 零碳 ” 技术是实现能源供给结构转型的关键技术 ， 其中既包括零碳电力技术 ， 也包括零碳非电能源技术 。 一 方面 ， 以零碳电力技术 -新能源发电技术为起点 ， 实现对化石能源的大比例替代 ， 从源头 “ 减碳 ” ； 其次 ， 通 过零碳非电能源技术 -储能技术 ， 提升新能源电力的利用率 ， 并贯穿运用于发电侧 、 输电侧和用户侧 ； 同时 ， 创新研发并推广制氢技术 ， 助力构建多元化清洁能源供应体系 。 “ 碳 中 和 ” 愿 景 下 的 能 源 供 给 体 系 2. 3. 1 “ 零碳 ” 新能源技术 ： 有潜力实 现 50的 “ 碳减排 ” 、 提升空间 大 核能 太阳能 风能 海洋能 生物质能 注 ： 非化石能源包括新能源及可再生能源 。 可 促 进 温 室 气 体 去 碳 化 新能源发电技术包括 ： 风力发电 、 太阳能发电 、 核能发电等技术 。 据预测 ， 随着清洁能源发电技术的不断成熟 和发电成本的下降 ， 新能源及可再生能源技术将有潜力促进中国约 50的人为温室气体排放 “ 去碳化 ” ， 是中 国实现 “ 碳中和 ” 目标中最重要的技术 。 目前 ， 包括新能源在内的非化石能源消费占比仍然较低 ， 预计到 2035年 ， 将提升至 40。 新能 源 的分 类 及碳 减 排贡 献度 中国 能 源消 费 结构 及 预 测 16% 22% 40% 69% 81% 2020 2025E 2035E 2050E 2060E 资料来源 ： 国家统计局 国网能源研究院 ； 德勤 ； 高盛 非化石能源 煤炭 、 石油 、 天然气 2.3.1 “ 零碳 ” 新能源技术 ： 重点推广风能 、 太阳能収电技 术 技术名称 适用范围 综合效益 技术申报企业 10MW海上风电 机组设计技术 单台机组每年 ： 13000 减少能源消耗 29770 碳减排 东方风电 120 高效 PERC单晶太阳能 电池及组件应用技术 1GW光伏装机每年 : 52.5 晶澳太阳能 新能源 装备制造 发电量 碳减排 687 太阳能热发电 关键技术 每 kW装机 : 节能 碳减排 / 78.3 太阳能 PERC+P型 单晶电池技术 每 GW光伏电站年均 : 34.2 节能 碳减排 正泰新能源 复杂工况下直驱永磁 风力发电机组技术 风力发电 与传统风力发电技术相比 ， 収电效率提 升 2-3 / 海上风电规模化开发和智能运维技术 新能源发电并网主动支撑控制技术 海量分布式新能源自主运行与智能控制技术 先进太阳能热发电技术 新一代核能发电技术 资料来源 ： 绿色技术推广目录 （ 2020年 ）； 中国电机工程学会 根据 绿色技术推广目录 （ 2020年 ） 及相关规划 ， 风能 、 太阳能发电技术是 “ 零碳 ” 技术的发展重点 。 绿色 技 术推 广 目录 （ 2020年 ） - 新能源収 电 领 域 “ 十 四 五 ” 期 间重 大 技术 方向 在新 能 源发 电 技术 中 ， 风 电 和光 伏技 术 是中 国 能源 消 费转 型 的重 点 。 “ 十 四 五 ” 时 期 ， 我 国新 能 源发 电及 利 用技 术 的重 点 如下 ： 2.3.2 能 源互联网 ： 实现多能源互补 、 互联互通 、 实时调 配 新能 源 出力 存 在随 机 性和 波 动性 新能 源 出力 电力 系 统调 节 范围 产生 弃 风 、 弃 光现象 由于风 、 光等资源特性 ， 新能源出力存在随机性和波动性 ， 当新能源出力超过系统调节范围时 ， 必须控制出力 以保证系统动态平衡 ， 就会产生弃风 、 弃光现象 ， 而攻破这一难题是现代电力系统的发展趋势之一 ， 能源互联 网 、 综合能源系统 、 智能电网都是热点研究方向 。 由于智能电网依然遵循了传统电网的调度控制模式 ， 而综合 能源系统的本质是一种面向应用的综合系统 ， 能源互联网或成为解决 “ 新能源充分利用问题 ” 的重要方向 。 新能 源 消纳 痛 点 ： 弃 风 、 弃 光现 象 能源 互 联网 和 综合 能 源系 统 的对 比 类型 能源互联网 综合能源系统 应用范围 广域范围 局域范围 能源表现形式 电能 多种能源 研究对象 面向电能传输 面向用户能源应用 研究内容 可再生能源的充分利用 通过多能互济 提高现有能源利用率 资料来源 ： 吴克河等 面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究 2.3.2 能 源互联网 ： 依托 “ 互联网理 念 +互联网技术 ” 实现 资料来源 ： 中国信息通信研究 院 能源 互 联网 是 以互 联 网技 术 为基 础 ， 以 电能 为 主体 载 体的 绿 色 低碳 、 安 全高 效 的现 代 能源 生 态系统 。 遵循 信 息互 联 网原 则 ， 能 源 互联 网可以 若 干个 能 源子 网 ， 所 有 的 能源网络 可 以独 自 以自 己 的能 源 形式在各自 的 资源 网 络中 实 现能 源 传输与共享 能源 互 联网 的 体系 由 下至 上 可以 分为能 源 层 、 网 络层 和 应用 层 ： 大数据 、 云计算 、 移动互联及人机交互 无线网络 （ 4G， 5G， NB-loT） 有线网络 （ IP4/IPV6） 智能控制器 各类传感器和计量仪表 智能控制器 发电技术 输配电 储能 用电 火 力 发 电 新 能 源 发 电 高 柔 低 其 他 压 传 输 性 直 流 压 配 电 铅 酸 蓄 电 池 锂 离 子 电 池 新 工 交 型 业 通 电 池 用 电 用 电 居 民 用 电 等 应用层 网络层 能源层 2. 4 氢能技术 ： 终极 “ 零碳 ” 绿色清洁能源 氢能是最环保 、 最容易获得的能源 ， 可以做到 “ 零 ” 排放 ， 被誉为是一种 “ 终极清洁能源 ” 。 氢能是未来能源 变革的重要组成部分 。 氢能产业科技含量高 、 资本投入大 、 产业链长 、 带动的产业范围广 ， 是推动我国能源结 构调整 、 装备制造业转型升级和动力系统革命的战略性新兴产业 。 氢能源有望开启下一个万亿级市场 。 制氢 储氢 &运氢 加氢 用氢 天然气 石油 煤炭 可再生能源 绿氢 （ 无碳排 放 ）