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双碳背景下中国能源行业转型之路

来源:上保险 时间:2022/12/31
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(报告出品方/作者:安永)

1.综述

碳排放现状

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。年我国碳排放强度比年下降48.1%,提前完成了我国向国际社会承诺的年前降低40%-45%的目标。年我国全社会碳排放约亿吨,其中电力行业碳排放 6亿吨,工业领域碳排放 3亿吨。实现双碳目标,电力行业是重中之重。

能源是社会经济发展的重要基础和动力,预计到年,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。

2.技术助力转型之路

2.1清洁替代技术

在双碳背景下,中国一次能源消费总量年、年分别达到59亿、60亿吨标准煤,年均增速2%。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。

截至年底,我国全口径发电装机容量22.0亿千瓦,同比增长9.6%。为实现年一次能源消费总量目标,到年我国电源装机总量将增长至38亿千瓦,清洁能源装机占比将达到68%。未来十年清洁能源装机将增加约16亿千瓦,年到年复合增长率10.5%。

“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。

发行债券,成立基金

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。年1月,国家能源集团与中国国新控股有限责任公司联合发起百亿元新能源产业基金,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。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年度 期绿色中期票据,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年到年期间,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 化和绿色低碳发展。

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:

截至年底,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%。在各类电化学储能技术中,锂电子电池的累计装机规模 ,为2.9GW。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,年到年,年复合增长率为%。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,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。

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出台支持*策,明确提出加快发展东中部分布式能源。

目前我国大部分地区新能源发电成本仍高于传统火电,技术进步推动可再生能源发电成本持续下降,自年以来,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%。

为实现碳达峰目标,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。

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*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,截至年底累计补贴资金缺口达3,亿元,一定程度上也制约了新能源的发展。

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。另一方面,明确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*补贴,通过此方式来减少存量项目的补贴需求。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。

2.2绿色氢能技术

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。中石化加快构建“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 氢能公司。许多国际能源巨头也早已开始了对低碳氢能发展的尝试。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 的利用天然气生产氢气的工厂,项目投产后,预计每年减少 化碳排放近90万吨。

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。

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。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。

2.2绿色氢能技术

*府在制定支持氢能产业发展的*策时可以从以下方面入手:

2.3能源互联

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10,亿千瓦时和4,亿千瓦时,累计送电量相当于在受电地区减少 化碳排放量分别逾7.7亿吨及4.5亿吨。预计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,跨国电力流万千瓦。

2.4能效提升

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*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。

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,确立系统功能超过多项,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,帮助余人脱离繁重的体力劳动。公司形成“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,大幅地降低了单位能耗,是宝钢股份稳步践行碳减排、力争年实现碳中和目标的一系列的有力举措。

合同能源管理

合同能源管理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。

SmartEnergyConnect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。SmartEnergyConnect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。

2.5减碳技术

CCUS是指将 化碳从排放源中分离后或直接加以利用或封存,以实现 化碳减排的工业过程。IEA提出在清洁技术情景下,年工业部门的CCUS累计量将达到亿吨,能源加工和转换部门CCUS累计量为亿吨,电力部门CCUS累计量为亿吨。预计到年,CCUS将贡献约14%的C02减排量。

在CCUS捕集、输送、利用与封存环节中,捕集是能耗和成本 的环节。 化碳排放源可以划分为两类:一类是高浓度源,另一类是低浓度源。我国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。

生物能源与碳捕获和储存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。

为推动生物质能发电,国家通过一系列生物质能利用*策和财*补贴加快其发展。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。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。

3.金融助力转型之路

绿色金融近年来发展迅速

近年来,金融领域也孕育着绿色变革,绿色债券、绿色贷款、绿色存款、绿色基金、绿色保险、碳金融等金融产品和工具发展迅速,为能源行业转型提供助力。中国是全球 制定较为完善的绿色金融发展框架的国家。绿色金融对能源行业的支持作用体现在对可再生能源行业的培育和支持,以及支持传统能源行业实现低碳转型。能源企业利用绿色金融产品和工具进行融资,投资符合条件的绿色项目,除了可以享受相关优惠*策外,也有助于树立公司品牌形象,同时持续披露环境信息,向投资者宣传企业在能源转型方面所作出的努力和发展前景。

国内绿色金融市场发展方兴未艾

截至年末,中国境内外本外币绿色贷款余额为人民币11.95万亿元,存量规模世界 ;绿色债券存量人民币8,亿元,居世界第二。

随着绿色环保概念和双碳目标日益深入人心,投资者对绿色金融投资的

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