碳中和技術發(fā)展全局觀

 

2021年4月，科技部在《科技支撐碳達峰碳中和行動方案》編寫專家組會議上指出，要抓緊落實七方面工作，一是要加強前沿顛覆性技術研發(fā)，圍繞重點方向開展長期攻關；二是要大力推動低碳、零碳、負碳技術研發(fā)；三是要加強現(xiàn)有綠色低碳技術推廣應用，支撐產業(yè)綠色化轉型；四是要推動新型低碳產業(yè)發(fā)展；五是加強溫室氣體排放評估、核算等基礎性研究；六要加強創(chuàng)新能力和示范體系建設；七要加強科普。 本@文$內.容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om

2021年是中國碳中和元年，為完成中國3060碳達峰碳中和的雄偉目標，社會各界均投入到碳中和事業(yè)。近兩個月，科技部全速推動碳中和科技創(chuàng)新，撰寫《碳中和行動方案》，將零碳、減碳、負碳技術的研發(fā)推廣以及產業(yè)的綠色轉型作為碳中和科技創(chuàng)新規(guī)劃重點。中國碳中和目標的實現(xiàn)少不了科技創(chuàng)新力量，科技企業(yè)參與碳達峰、碳中和事業(yè)迫在眉睫。 本文+內-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網 t a n pa ifa ng .c om

碳中和技術分類 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

碳中和技術根據減排機理可分為減碳、零碳、負碳三類：

減碳技術主要指節(jié)能減排技術，多應用于實現(xiàn)生產、消費、使用過程中高效能、低排放、低能耗、低污染的效果。減碳技術涉及電力、煤炭、石油化工、鋼鐵、有色金屬、建材、建筑、交通運輸?shù)榷鄠€行業(yè)，涉及燃料替代、工藝替代與優(yōu)化、處理效率提升、資源回收等技術。

零碳技術主要指（幾乎）零碳排放清潔能源技術，其中包含風力發(fā)電、光伏發(fā)電、零碳制氫、核能等技術，還包含儲能系統(tǒng)的建立及技術開發(fā)。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

負碳技術即負排放技術（NETs），主要應用于從大氣中捕獲、封存、積極利用、處理二氧化碳。負碳技術主要分為兩類，一是增加生態(tài)碳匯類技術，利用生物過程增加碳移除，并在森林、土壤或濕地中儲存；二是開發(fā)以降低大氣中碳含量為特征的二氧化碳的捕集、封存、利用、轉化等技術。 夲呅內傛萊源亍：ф啯碳*排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

國家于2017年發(fā)布的《國家重點節(jié)能低碳技術推廣目錄（2017年本低碳部分）》，根據技術特征將碳中和技術分為非化石能源類技術、燃料及原材料替代類技術、工藝過程等非二氧化碳減排類技術、碳捕集/利用與封存類技術、碳匯類技術。

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結合上述信息，億歐智庫梳理了碳中和技術，進行了如下總結與分類： 本`文@內-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網 t an pa ifa ng . c om

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零碳技術應用情況與代表企業(yè) 本`文-內.容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網 ta np ai fan g.com

風力發(fā)電與光伏發(fā)電將逐漸成為發(fā)電主力 本*文`內/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網-tan pai fang . c o m

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據統(tǒng)計，2020年全國風電、太陽能累計發(fā)電量7270億千瓦，同比增長15.1%。風電、太陽能累計發(fā)電量占全部發(fā)電量的比重為9.5%。近日國家能源局提出2021年全國風電、光伏發(fā)電量占全社會用電量的比重達到11%左右，后續(xù)預計將逐年提高，確保2025年非化石能源消費占一次能源消費的比重達到20%左右。

風力發(fā)電——

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2020年中國風電新增裝機高達7167萬千瓦，同比增長178%，創(chuàng)下歷年新增裝機的紀錄。據全球風能委員會（GWEC）發(fā)布的《2021年全球風能報告》顯示，2020年全球新增風電裝機93GW，中國新增的陸上風電就占到了56.3%。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com

中國風電市場份額主要集中于圖譜企業(yè)，其市場總占有率高達95%。2019年，金風科技、遠景能源、明陽智能分別以29.9%、19.2%、13.5%的市場占有率位列前三。

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目前，風力發(fā)電智能化已經成為行業(yè)發(fā)展的方向。基于人工智能、物聯(lián)網、大數(shù)據等技術，大型風電企業(yè)已陸續(xù)推出風電智能化解決方案：遠景科技集團推出了應用智能控制技術的智能風機、提供風電場全生命周期整體解決方案的EnOS智能物聯(lián)網操作系統(tǒng)；上海電氣集團的上海電氣集團的全生命周期智能化管理平臺“風云”系統(tǒng)，東方電氣風能智選數(shù)字化平臺等。 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

部分專攻于工業(yè)互聯(lián)網、數(shù)字孿生的科技企業(yè)也參與其中：樹根互聯(lián)利用根云平臺覆蓋風電設備全生命周期的故障預測和主動維修，千堯科技打造的漂浮式海上風電數(shù)字孿生系統(tǒng)莊蝶旨在解決海上風電設計驗證、優(yōu)化改進、科學決策等關鍵問題。 本@文$內.容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om

隨著數(shù)字化、智能技術的輔助與規(guī)模效應的形成，風電的成本逐漸在降低，正在擺脫補貼價。對于不同時期建設的但未在規(guī)定時期并網的陸上風電項目，或2021年新核準的陸上風電項目，國家也不再進行補貼。但對于海上風電的補貼仍在進行中。可以看到，未來海上風電項目將成為風力發(fā)電的重點發(fā)展項目之一。

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光伏發(fā)電——

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2020年中國新增光伏發(fā)電裝機達4820萬千瓦，同比增長60%。其中光伏組件主要來源于圖譜企業(yè)，其光伏組件出貨量總和占全球組件產量的50%以上。 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網-tan pai fang . com

不少企業(yè)將光伏領域與互聯(lián)網、大數(shù)據、人工智能深度融合，推出智能光伏解決方案，涉及光伏發(fā)電站建設、光伏發(fā)電運維、光伏儲能等環(huán)節(jié)，并探索推進在建筑、水利、農業(yè)等領域的應用建設。

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以華為FusionSolar智能光伏解決系統(tǒng)最為領先，在發(fā)電側將AI、云等新ICT技術與光伏融合，打造智能光伏電站，智能光伏電站可精確檢測每路組串信息，監(jiān)控關鍵部件狀態(tài)，實現(xiàn)電場可視化管理，使用了華為海思芯片、操作系統(tǒng)、智能控制器等高效部件；同時構建智能光伏無線傳輸系統(tǒng)，并通過互聯(lián)網集中統(tǒng)一管理全球電站。

核電—— 本文+內-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網 t a n pa ifa ng .c om

無碳排放成本但擁有安全爭議的核電技術也是中國可再生能源技術的重點關注對象。截至2020年12月底，我國共有核電運行機組49臺，在建機組15臺，商運核電機組累計發(fā)電量3662.43億千瓦，占全國發(fā)電量的4.95%。中國已于廣東、遼寧、山東、浙江、江蘇、福建、海南、廣西、江西、湖北、湖南建設核電站，核電站多為中國核工業(yè)集團、中國核能電力股份有限公司、大型電力集團出資建立，由中國核能電力股份有限公司運營管理。 內.容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com

綠氫技術為大勢所趨

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氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的二次能源，被認為是最具應用前景的能源之一，將在未來能源格局中發(fā)揮重要作用。 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com

綠氫（通過利用太陽能、風能等可再生能源通過電解水方式獲取的氫氣）已成為大勢所趨。但綠氫技術發(fā)展的主要驅動因素是可再生能源技術的大規(guī)模應用，我國現(xiàn)存的大部分制氫項目為灰氫（通過化石燃料燃燒產生的氫氣）制取，且正在由灰氫制取向藍氫（通過化石燃料燃燒同時使用碳捕集、利用與封存技術產生的氫氣）制取轉化。 本+文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 ta np ai fan g.com

圖譜中的制氫企業(yè)為中國氫能源的重要來源，這些氫能源多為灰氫、藍氫、工業(yè)副產氫。目前，中國海洋石油集團有限公司、國家能源投資集團有限公司、國家電力投資集團有限公司、中國華能集團、大唐國際發(fā)電股份有限公司等多家能源、電力央企正在布局綠氫項目。未來，將會有更多大型能源企業(yè)布局綠氫。 本文@內/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網-tan pai fang . com

此外，氫能源的存儲與運輸技術也是影響氫能成本下降與形成規(guī)模效應的重要因素。目前中國正在使用的儲運氫技術分為高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫、有機液態(tài)儲氫，圖譜中展示了正在布局的企業(yè)。 本`文@內-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m

新型儲能技術的發(fā)展同樣不可忽視 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網-tan pai fang . com

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以風電光伏為代表的可再生能源自身具有間斷性和波動性的特點，實現(xiàn)大范圍的調度消納，需要配合使用儲能系統(tǒng)提高可再生能源的穩(wěn)定性，平衡電能在時間上的供需關系。為此，新型儲能技術的發(fā)展也成為了可再生能源技術發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。2021年4月22日，國家能源局發(fā)布了《國家發(fā)展改革委國家能源局關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見（征求意見稿）》，提出了“到2025年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉變，裝機規(guī)模達3000萬千瓦以上”的目標。

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根據《儲能產業(yè)研究白皮書2021》，截至2020年底，中國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模35.6GW，同比增長9.8%。抽水蓄能作為目前最成熟、成本最低的儲能技術，其累計裝機規(guī)模最大，為31.79GW。目前國家電網、南方電網、中國三峽集團等電力、水利公司均在布局抽水蓄能電站的建設。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

電化學儲能的累計裝機規(guī)模位列第二，為3269.2MW，但其近幾年增長迅猛，2020年同比增長91.2%。在各類電化學儲能技術中，鋰離子電池的累計裝機規(guī)模最大達到2902.4MW。近年電化學儲能商業(yè)化應用逐漸成熟，市場上涌現(xiàn)一批優(yōu)秀的儲能技術提供商與儲能系統(tǒng)集成商。

新興科技企業(yè)助力電網運維智能化發(fā)展

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同樣，為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，輸電、配電過程中的運維工作尤為重要。新興科技企業(yè)可以利用其技術，為電力輸送、調配、管理等環(huán)節(jié)做出貢獻。

以商湯科技為例，其將AI+AR技術運用到電網智能巡檢，能夠提高電力運維效率、節(jié)省時間和人力成本，有效保障在新能源大規(guī)模并網后的電網運行安全?；诠I(yè)級AR技術試點，商湯科技SenseMARS可提供標準化的端到端解決方案。未來， 將在更多換流站及其他工業(yè)場景中規(guī)?；瘧?，加快能源電力行業(yè)的數(shù)字化轉型。 本%文$內-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om

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負碳技術應用情況與代表企業(yè)

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碳捕獲、封存、利用技術是負碳技術焦點

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據公開資料表明，我國目前在運行的CCUS項目有21個，每年的捕集量在百萬噸量級。CCUS發(fā)展狀況仍處于能耗和成本過高、長期封存的安全性和可靠性有待驗證等問題，政府仍在加大CCUS研發(fā)投入，支持CCUS工業(yè)規(guī)模的全流程技術示范。 內.容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com

自2006年以來，我國政府支持了央企國企與學術端主要參與的十余個CCUS項目，其中包含石油采收過程中溫室氣體資源化利用與埋存項目、煤制油工程高濃度二氧化碳捕集與封存項目、高爐煉鐵二氧化碳減排與利用項目等多場景的二氧化碳捕集與封存項目。中電投、中石化、華能、神華、大唐集團等石化電力企業(yè)還在吉林、重慶、內蒙古等地建設捕集/封存/利用量超萬噸甚至百萬噸每年的示范工程。目前助力CCUS發(fā)展的主力軍仍是政府與財力雄厚的中央企業(yè)、國有企業(yè)。新興科技企業(yè)對于CCUS的發(fā)展智能 本文+內-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網 t a n pa ifa ng .c om

在全社會集中于二氧化碳的捕獲、封存等關鍵技術的開發(fā)過程中，二氧化碳的資源化利用也不可忽視，可創(chuàng)造額外的經濟和環(huán)境效益。二氧化碳的資源化利用需要創(chuàng)新、集思廣益，值得科技企業(yè)的重視。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

目前，國外已有不少企業(yè)正在布局，如CleanO2公司開發(fā)出了可以接到天然氣鍋爐上的碳捕捉設備，從煙道中回收二氧化碳，并轉化為碳酸鉀，用于制造洗滌液和肥皂；Newlight Technologies公司使用生物催化劑將二氧化碳轉化為生物塑料；也存在不少將發(fā)電廠廢氣回收制成甲烷、二氧化碳分解為石墨烯、碳纖維等碳材料。類似企業(yè)在國內存在，但普遍處于研發(fā)試驗期，商業(yè)化程度不高，亟待挖掘、大眾關注、資金支持。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

生態(tài)碳匯能力的提升是負碳基礎 本文`內-容-來-自；中_國_碳_交^易=網 tan pa i fa ng . c om

目前，大型林業(yè)、海洋集團多在進行生態(tài)保護修復，增強草原、綠地、湖泊、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的工作。部分新興科技企業(yè)也有機會參與到增加生態(tài)碳匯的工作中，例如可以利用智能遙感技術科學地規(guī)劃森林、農田等資源，智能監(jiān)測大氣、水、土壤等環(huán)境情況。商湯科技自研的SenseRemote遙感影像智能解譯解決方案，廣泛應用于各級地理信息中心和行業(yè)主管單位，未來有機會成為推動自然資源科學規(guī)劃、促進生態(tài)碳匯增長的工具。 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

減碳技術應用情況與代表企業(yè)

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在實現(xiàn)碳中和目標的過程中，節(jié)能減排技術是相對較易實現(xiàn)的，也是我們自始至終不可缺少的，廣泛而科學地利用便能產生極大能量。

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燃料、原料替代 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com

示例——低電壓隔離式分組接地技術 內-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網 t an pa i fa ng . c om

為保護建筑物與保護人身安全，在建筑、通信、電力、水利等行業(yè)中均需要使用到接地技術。以此為例，傳統(tǒng)接地技術需要采用大量金屬材料、降阻劑在地下建設大面積的接地網。我國每年接地網建設約需消耗300萬噸鋼材和500萬噸降阻劑，污染土地60萬畝。低電壓隔離式分組接地技術采用電子設備替代接地網建設，不需要使用鋼材和降阻劑，不占用土地，顯著減少了環(huán)境污染。 本/文-內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com

目前該技術已在基站建設、樓宇建設中大量應用。在湖南省移動公司14個地市的3G、4G網絡3120個基站建設中將接地網換成了阻斷型交流保護箱和通信局站接地分配箱，年碳減排量約為2577噸二氧化碳當量；中國聯(lián)通集團青海省玉樹州公司綜合大樓在總配電室安裝“防雷接地綜合保護柜”，年碳減排量約14噸二氧化碳當量。 內.容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com

工藝優(yōu)化、替代

示例——智能連續(xù)式干粉砂漿生產技術 本`文-內.容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網 ta np ai fan g.com

建材行業(yè)中干粉砂漿生產線曾采用稱重計量、大功率攪拌機攪拌的間接式生產方式。智能連續(xù)式干粉砂漿生產技術替代了傳統(tǒng)間斷式生產方式，通過動態(tài)計量系統(tǒng)、三級攪拌系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)，并利用物料自重，實現(xiàn)了連續(xù)下料、連續(xù)攪拌、連續(xù)出料，替代傳統(tǒng)間歇式生產方式，減少電機功率和數(shù)量，顯著降低電耗。許昌金科、南通邦順等年產40萬多噸干粉砂漿的生產企業(yè)，在使用智能連續(xù)式干粉砂漿生產技術后，每年二氧化碳減排量達2000-2200噸二氧化碳當量。

能效提升 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com

示例——商湯人工智能計算與賦能平臺

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商湯投資56億元在上海興建新一代人工智能計算與賦能平臺（以下簡稱AIDC），全部建成后AI計算峰值速度將達到3740 Petaflops（1 Petaflop等于每秒1千萬億次浮點運算），——作為參照，OpenAI的千億參數(shù)模型GPT-3完整訓練一次需要3.14E23次浮點運算，而商湯科技臨港AIDC的算力僅在一天內即可完成。在擁有極高性能的同時，商湯同樣注重AIDC的能耗情況：AIDC項目的建設統(tǒng)籌考慮了華東地區(qū)所能采用的多樣化節(jié)能優(yōu)化措施，進行了如下的項目優(yōu)化，預計達到每年節(jié)約5000多萬度電的效果。 本文+內-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網 t a n pa ifa ng .c om

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商湯還將其服務運用到了各領域，幫助各行各業(yè)降本增效，如SenseOffice智能辦公平臺系統(tǒng)助力低碳建筑運營，利用其精準的圖像識別技術助力能源、工業(yè)等數(shù)字化轉型等。

在十二五、十三五期間，已經涌現(xiàn)出一批擁有“綠色+產業(yè)”意識，利用AI、物聯(lián)網、大數(shù)據等新興技術服務低碳社會，打造低碳交通、低碳建筑、低碳供應鏈等的科技企業(yè)。但擁有意識的企業(yè)是少數(shù)派，這些企業(yè)的力量不足以撼動“90多億噸二氧化碳當量”這棵大樹。

在此情況下，社會需要集中人工智能、大數(shù)據、云計算、5G、物聯(lián)網、區(qū)塊鏈等新興科技企業(yè)，以其技術優(yōu)勢與科技創(chuàng)新能力在實現(xiàn)自身低碳、零碳發(fā)展的同時，助力其他行業(yè)提高效率、減少能耗、優(yōu)化工藝，從而實現(xiàn)全社會碳中和。新興科技企業(yè)值得更多關注。

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類似商湯科技、擁有獨特技術優(yōu)勢與資金基礎的新興科技企業(yè)還有很多，當這些企業(yè)的碳中和意識被激活，在實現(xiàn)自身碳中和與賦能百業(yè)低碳發(fā)展的道路上主動作為之時，我們距離零碳社會就又進了一步。 本+文`內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com

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