锚定碳中和 电力行业减排扬帆

锚定碳中和电力行业减排扬帆2021 年7 月目 录前言11. 发力碳中和目标 电力行业转型的路径建议31.1 识别电力能源转型的主要抓手31.2 两种电力能源结构的情景展望41.3 实现碳中和目标的最后一公里62. 推进碳减排举措落地 发电企业启动“三步走”战略82.1 第一步：推进现有举措和已制定的短期方案82.2 第二步：推动能源结构转型和减排技术发展82.3 第三步：综合内外部条件决定具体投资方案113. 推动电力能源转型 四大必要条件不容小觑133.1 政策支持133.2 技术推动163.3 电网配套183.4 绿色金融184. 助推电力行业前行 及时把握多重投资机会214.1 详解电力行业产业链现状214.2 可再生能源催生新的商业模式和投资机会224.3 关联产业的拉动效应26结语29锚定碳中和电力行业减排扬帆前言经济增长与社会发展离不开能源的支撑，全球经济快速增长也拉动了世界能源消费的不断提升。然而，能源消费在发挥促进经济社会发展的正向作用时，亦带来了副作用，其中之一便是导致碳排放增加。气候变化无疑是当今人类面临的重大全球性挑战。为应对能源危机和全球变暖，世界各国纷纷承诺加强开发清洁能源，降低二氧化碳排放量。巴黎协定的长期目标是将全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上2之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上 1.5之内。2020 年9 月22 日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将采取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，努力争取2060 年前实现碳中和。这一承诺与巴黎协定 的1.5升温控制目标高度一致。中国碳排放基数庞大，排放量每年超过100 亿吨，位列全球第一。据波士顿咨询公司（BCG）测算（参阅图1），在基准情景下，截至2050 年中国温室气体排放相较现状将下降10%20%，距离达成巴黎协定的升温控制以及中国承诺的碳中和目标还有很大差距。 中国应力争在2050 年前实现75%85% 的温室气体减排。2020 年12 月12 日，习近平总书记在气候雄心峰会上进一步宣布，到2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005 年下降65% 以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25% 左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12 亿千瓦以上。中国要实现碳中和目标，需付出艰苦卓绝的努力，要在当前计划的基础上推行更加积极的减碳举措，努力拓宽技术可行性边界并提高社会对减碳的认可度。其中能源行业应发挥主要作用，实现大量减排。2021年7月29锚定碳中和 电力行业减排扬帆能源47%52%-15%54%-4550%64%-6570%工业33%19%-4550%25%-3035%24%-6065%交通9%14%+2530%11%-5560%12%-7580%建筑5%7%+1015%7%-4550%约-100%经济增长和终端用能结构变化将继续拉升中国的用电量，预计到2050 年，中国总用电量将达11,30014,000 亿千瓦时。今年3 月15 日召开的中央财经委员会第九次会议进一步强调，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。经过深入调研，BCG 分析了电力行业的发展现状、转型条件和投资机会等要素，并给出了有借鉴意义的面向碳中和目标的电力行业转型路径建议，以及针对发电企业实现碳中和的“三步走”战略。2021年7月1. 发力碳中和目标 电力行业转型的路径建议1.1 识别电力能源转型的主要抓手十九大报告为我国能源清洁低碳转型发展指明了新方向，即推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。对于电力行业来说，为实现碳中和目标，需要加快推进能源结构转型，从以煤炭发电为主向以清洁低碳能源转变。国际能源署（IEA）发布的全球能源回顾：2020全球碳排放受新冠肺炎疫情影响情况显示，2020 年，电力部门二氧化碳排放量下降了3.3%（4.5 亿吨），相对和绝对降幅均为有记录以来的最大值。一方面是因为2020 年新冠肺炎疫情减少了电力需求，另一方面则缘于可再生能源发电的加速扩张。可再生能源在全球发电量中的比重从2019 年的27% 上升到了2020 年的29%。在过去十年间，可再生能源在电力行业中的应用对碳排放量产生了越来越大的影响， 年均降幅达到了10%。尽管遭受疫情冲击，可再生能源在2020 年仍然加速发展。相较于2019 年，可再生能源在降低电力行业碳排放方面的贡献增加了50%。解决碳排放的关键是要减少能源碳排放，在实践上，电力行业需要在发电侧对能源结构进行改革，推广不依赖化石燃料的关键技术，加大对水能、核能、风能、太阳能、生物质能等清洁能源的投资和开发。通过分析可以发现，对中国来说，核电、风电和光伏发电是实现转型的重要抓手。煤电：2020 年的装机容量为1,060GW，占比达到49%。过去，投资煤电是满足电力需求的主要方式，但未来这个情景将发生变化。到2050 年，煤电发电量将维持在较低水平， 主要担任平衡电网体系的作用。天然气发电：2020 年的装机容量为100GW，占比为5%。中国的天然气资源有限，高度依赖进口，因此装机占比较低。由于二氧化碳排放较低，天然气将在2030 年前取代部分煤炭，但资源有限、减排量低和存在空气污染风险等问题也将影响天然气发电的大规模推广。核能发电：2020 年的装机容量为100GW，占比2%。核电是一种已被证实的清洁发电技术，是实现净零排放目标的重要推动力。截至2019年12月，国内拥有47台商运核电机组。核电站建设时间长，投资需求大，装机占比还较小；不过，随着技术成熟和战略重视程度提高，预计核电占比不断增长。水力发电：2020 年的装机容量为371GW，占比17%。水力发电的占比未来10 年15年会持续增长，但由于已开发量占可开发资源的比重高，增长的速度将逐渐放缓。风电：2020年的装机容量为280GW，份额为13%。我国很早就开始了风力发电的研究、试验和推广工作。目前，陆上风力发电逐渐获得广泛应用，主要覆盖东北、华北和西北地区； 保证风电的大幅持续发展需要降低离岸风电成本。光伏太阳能发电：2020 年的装机容量为253GW，占比12%。随着我国光伏发电技术进步，太阳能发电系统转化率越来越高，成本也将越来越低。太阳能发电装机容量快速增长， 是实现净零排放目标的重要抓手。目前，集中式光伏发电广泛应用于三北地区，分布式光伏发电应用也在逐步增加。生物质发电：2020 年的装机容量为27GW，份额仅占1%。我国生物质发电原料供给不足、价格过高和质量参差不齐等问题阻碍了生物质发电产业的发展，因此占比较小，目前的应用集中在燃料资源丰富的四个省份。不过从长期来看，未来将会呈现继续增长的态势。1.2 两种电力能源结构的情景展望基于发展潜力和实现碳中和目标的要求，BCG 设计了两种情景清洁核能和绿色可再生能源情景，对中国未来电力能源结构进行展望（参阅图2）。清洁核能和绿色可再生能源两种情景共同假设下的表现：煤电：将逐步退出，在发电系统中的角色从主要发电来源转变为维持电力系统稳定性的灵活调节电源，到2050 年，所有机组都将配备碳捕捉利用和封存装置。天然气发电：作为煤电退出的过渡方式，在2030年之前会加快发展，但由于资源限制， 且自身也产生碳排放，2030 年后会维持在较稳定的水平，且到2050 年所有机组都将配备碳捕捉利用和封存装置。水力发电：未来将有限开发，预计2050 年前可开发资源将开发完毕，开发程度达到所有水力资源的80%。限制因素是待开发资源量有限（已开发的水资源已经占到总资源的50% 以上），开发难度将越来越大（生态环境脆弱、地理位置危险等原因）。生物质发电：受限于生物质资源（垃圾、秸秆）等资源分散、收集/运输/储存成本较高， 未来在发电量中会保持较小占比，且到2050 年所有机组都将配备碳捕捉利用和封存装置。清洁核能情景假设：核能：积极发展核电，一方面在核电站技术方面有所突破，安全性更高，核废物生产量更小；另一方面普及核电知识和安全防护措施，明确对核电突发事件应对方法，提升大众对核电的接受度。但核电站发展节奏受到一定限制，一方面电站工程周期较长，一般五年以上，另一方面保证安全性仍是核电发展的前提（大幅增加核电站会提升燃料处理和核电废物处理的难度），2030 年能建成并投入使用的核电站基本都在规划当中，2030 年前或只有约6% 的涨幅，增长有限，预计2030 年后可能加快增长，年增长率可达8% 以上。可再生能源：技术成熟、经济性较强的集中式光伏发电和陆上风电有显著发展，但发展空间受地区限制，比如中东部地区土地资源少，光照和风能资源条件一般，能新建的集中式光伏和陆上风电有限；分布式光伏、离岸风电等仍未达到平价，政策支持力度较小， 发展动力较弱。绿色可再生能源情景假设：可再生能源：重点发展，在分布式光伏、离岸风电等未达到平价的领域，通过政策支持、技术突破等使成本大幅降低，同时储能和特高压输电技术得到广泛应用，支持可再生能源发展；但由于风/光发电存在波动性，需要按风光装机容量的20%左右配置火力发电（煤和天然气）供电网调峰用。核能：以5% 以内的年增长率保守发展，作为基础负荷。1.3 实现碳中和目标的最后一公里在两种假设情境里（参阅图3 和图4），少量难以淘汰的化石燃料装机仍然会带来部分碳排放，为实现碳中和目标的最后一公里, 需要用其他方式去实现碳中和。在上述两种情景下，可通过研发和推广碳捕集技术、发展储能技术、植树造林等手段实现剩余九亿吨二氧化碳减排。研发推广碳捕集技术：积极研发和推广化石燃料碳捕集利用与封存、生物质碳捕集与封存、直接空气捕集等技术。通过技术革新，使碳捕集装置能有效地分离和收集二氧化碳， 由化石燃料发电排放的二氧化碳能够更完全地被捕捉和利用。发展储能技术：进一步发展储能技术，氢能等中长期储能技术发展可代替火电作为电力系统调节来源和基础负荷，维持电力输出的稳定性，进一步减少发电结构中化石能源的占比。加大植树造林力度：植物生长过程能直接吸收二氧化碳，可以加大力度实施植树造林， 发挥森林资源重要作用，抵消碳排放。2. 推进碳减排举措落地 发电企业启动“三步走”战略碳中和目标任重道远，实现这一目标更是一项复杂艰巨的系统工程，对于参与其中的主体发电企业来说，面临着诸多严峻挑战。首先，现有的减排举措类型较多，但是很多技术尚未成熟，研发绿色技术投入成本大， 因此投资回报的不确定性比较大；其次，社会能源需求不断增加，需要大力保障供电稳定以支持经济增长；再者，终端绿色能源的消费需求迅速攀升，各大电力企业普遍面临着升级改造的压力。为实现碳中和目标，发电企业应分析行业发展，根据自身情况，研究