以下为演讲实录：

尊敬的各位来宾，大家好！

今天我向各位报告的主题是《碳中和愿景下的能源转型：机遇与挑战》。自去年九月份，中国第75届联合国大会一般性辩论上首次提出“2030年碳达峰、2060年碳中和目标”以来，我国又先后十余次提及这两个目标，而且一次比一次更有力度。“碳达峰、碳中和”是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，涉及经济社会的各个层面，但首当其冲的应该是一场能源的系统性深度变革。

报告内容主要包含以下四个方面：一是温室气体与气候变化的关系；二是全球碳排放概况以及主要国家的气候政策；三是报告的主要内容：能源转型与深刻变革之路；四是气候投融资助推能源转型。

1、温室气体与气候变化

地球每时每刻都在接受来自太阳的辐射，同时也以红外辐射的方式把地球上的热量散发到外太空中去。通过这样的方式，地球的能量收支维持着动态平衡，微小的能量变化会引起很大的后果和影响。

太阳表面温度高达5800K，根据热辐射的基本定律普朗克定律，太阳主要以可见光与近红外波段向外辐射能量；地球的表面温度远低于太阳，因此地球向外太空辐射的能量主要集中在中红外及波长比较长的红外波段。

由于大气中的二氧化碳、水蒸气、甲烷等温室气体对来自太阳的短波长可见光或者近红外波段的辐射是透明的，因此太阳光可以直接穿透大气层到达地球表面。而这些温室气体对于地球发出的红外长波辐射具有非常高的吸收率，因此由地球向外太空辐射的这部分能量会被大气中的温室气体所吸收，进而造成地球表面的温度上升。这就是为什么二氧化碳等温室气体造成地球表面温度上升的原因所在。

当然我们现在强调“碳达峰、碳中和”必须要走出一个概念上的误区：降低二氧化碳排放既不是消除大气中所有的二氧化碳，更不是清除我们日常生活中以各种其他形式存在的碳元素。事实上，如果大气中没有任何二氧化碳等温室气体，地球的表面温度应该是零下十八度。这个温度是不适宜人类生存的，地球表面将会覆盖一层厚厚冰层。大气中适量的温室气体使得目前地球表面温度维持在15度左右，正好适宜人类的生存。但是在工业革命以来短短的一百多年中，化石能源的燃烧导致人类向大气中集中过度地排放大量的二氧化碳。我们主要清除和降低的主要就是这部分排放。大气中急剧增高的温室气体浓度使得我们地球表面的温度迅速上升，而且上升的速率在逐渐加快。因此这是我们要降低CO2排放的根本原因所在。

研究表明，太阳活动变化、地球火山喷发、大气中气溶胶浓度等都是导致气候变暖的可能因素。从下图可以看到，从1850年到现在太阳的活动是非常稳定的，对地球表面温度的影响几乎可以忽略不计。另外，火山喷发也不是气候变暖的原因：理论上，火山喷发的火山灰会对太阳辐射造成遮挡，会引起地球表面的温度下降。与火山灰类似，气溶胶也不是造成气候变暖的原因。总而言之，所有的这些非温室气体因素都不足以构成地球温度的上升。经过严格的论证，地球表面的温度上升确实是由于人类燃烧化石能源，排放二氧化碳等温室气体造成的。

下面我们介绍一下温室气体。除了二氧化碳，温室气体还包括京都议定书中规定控制的六种气体。从单位浓度气体的温室效应来说，二氧化碳不是最强的。下图里能看到，甲烷等气体的温室效应是二氧化碳的几十倍，甚至有些是上万倍。但是，考虑到大气中的二氧化碳的成分占比，它对地球温升的影响是最大的。工业革命前（也就是1860年前后）二氧化碳的浓度是280 ppm。而到2003~2004年，这个数据增长到了380 ppm，今天的数据是415 ppm。短短不到20年的时间，上升了35 ppm，这个增长的趋势是在加速的，相应的，地球温度的上升也是加速的态势。另外一种主要的温室气体，甲烷在大气中的浓度则增加了170%！

目前全球平均气温已经上升了1.2 oC，而某些地区的气温变化幅度可能是平均温升的好几倍。温室气体对气候会造成一些非常恶劣的后果，像海洋升温/酸化，冰川融化，海平面上升以及一些极端天气的形成。因此，人类必须降低二氧化碳的排放，遏制这种急速温度上升的趋势。

2、全球碳排放概况及气候政策梳理

在了解了温室气体排放与全球升温的关系之后，下面介绍一下全球碳排放的概况以及主要国家的气候政策。首先看一下全球碳排放的总量。2019年全球排放二氧化碳364亿吨，中国占全球排放量的28%，是全球最大的碳排放国。美国占14.5%。欧盟占8%，其次是印度，俄罗斯、日本等国家。尽管中国的排放量比美国、欧盟加上日本之和还要多，但是从人均来看，中国的人均碳排放较欧美发达国家低，仅为美国的三分之一。另外，与欧美发达国家相比，中国碳强度（每单位GDP所排放的二氧化碳量）还是比较高的，是发达国家的两倍，这意味着我们国家的碳强度还是有比较大的下降空间。

未来二氧化碳排放具有极高的不确定性，而各种政策路线及措施将对二氧化碳排放产生决定性影响。

1)    如果不采取任何措施，本世纪末全球二氧化碳排放量将达到上千亿吨，约为我们目前排放量的三倍。这将会造成地球平均温升达到4.1~4.8 oC。陆地温升则将会是这个数值的数倍。这将会导致像上海、纽约、伦敦、东京等沿海的全球经济中心城市被淹没。

2)    根据已有的气候政策框架或者是各国自行设定的目标，预测的温度上升将会是2.5到3.2 oC之间。

3)    巴黎协定规定：到本世纪末实现全球范围内的碳中和，从而使全球温升不超过2oC。什么叫碳中和？碳中和就是指的净零排放，即人为因素排放的二氧化碳等温室气体必须与非自然因素，如植树造林、CCUS、新能源替代等技术所消除的二氧化碳量相等。

4)    2018年国际组织IPCC又进一步在本世纪2oC温升的基础上，提出了1.5oC以内的目标。为实现该目标，全球必须在2050年前实现碳中和，也就是净零排放。

当我们去评价世界各国二氧化碳排放和相应的气候政策时，必须要综合考虑它们的当前排放量和历史累计排放量，这就涉及碳排放的公平性问题。尽管当今世界主要发达国家二氧化碳的排放进入了平台，甚至下降期，但从历史累计排放量来看，发达国家仍然占主要部分。中国虽然现在是最大的二氧化碳排放国，但是从历史累积量上看，还是远远落后于美国。此外，二氧化碳排放在不同收入人群中也存在公平性问题。目前全世界收入最高的10%的人群排放了全世界将近一半的二氧化碳，而收入最低的50%的人群仅占总排放的7%。

“碳达峰、碳中和”目标的提出是否会影响经济的发展？由下图可以看出，世界主要发达国家大部分实现了经济发展与二氧化碳排放的负相关。以欧盟、美国为例，它们的经济/GDP在增长，但是它们的二氧化碳总排放量已经进入平台期，甚至开始下降。因此，他们的经济发展跟二氧化碳总排放基本脱钩。

中国也正处于经济增长与二氧化碳排放脱钩的节点上，我们提出2030年前碳达峰的目标，根本目的是让二氧化碳排放尽早低位达峰，为后续的碳中和留出时间和空间来。

从右下图能看到：从2000年到2010年十年，中国的经济增长与二氧化碳排放呈现了很强的正相关关系，也就是经济在发展的同时，二氧化碳排放也在迅猛增加。但从2010年之后，人均GDP与人均二氧化碳排放基本处在脱钩临界点。在2010年之后，中国人均GDP发展速度非常迅猛，但是人均的二氧化碳排放基本在持平。因此能够预见，未来随着大量低碳技术的发展，中国的经济增长将与二氧化碳排放在2030年前开始呈现负相关关系。更严格地说，就是我们的碳强度下降的速率超过GDP增长的速率的时候，总的二氧化碳排放量将达到峰值并开始逐渐下降。

由于气候变化是全球人类面临的共同问题，世界各国为了应对气候问题，在联合国框架协议下成立了政府间气候变化专门委员会（IPCC：Intergovernmental Panel on Climate Change）。这个委员会由上千名的世界顶尖科学家组成，包括一些诺贝尔奖获得者。IPCC一共有三个工作小组，每个工作小组有不同的任务。IPCC还设立了国家温室气体清单任务小组。

迄今为止，IPCC正式发表了五次报告，第六次正在起草中。可以看出以IPCC为代表的国际组织及世界各国对于由于人类排放二氧化碳等温室气体造成的气候变暖这一问题的认识也在逐步加深。1990年的第一次报告结论是，人类排放二氧化碳等温室气体可能引发地球变暖。到最近2013~2014年第五次报告的时候，几乎可以肯定地球变暖有大于95%的可能性是由于人为排放造成的，而且这种趋势还在加速中。

另外，联合国每年的12月份会召开一次气候大会。下图列出了从1995年到2017年的历次气候大会的时间和地点。这里面有几点值得一提：

1)    1997年在日本京都召开的气候大会制定了《京都议定书》：规定了主要工业发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2%，其中欧盟削减8%，美国削减7%，日本削减6%。对发达国家做出了硬性的指标上的规定，对发展中国家没有硬性规定。

2)    2007年在印尼的巴厘岛，进一步提出了按照双轨制要求，一方面签署京都议定书的发达国家要执行其规定，承诺2012年以后的大幅度量化减排指标。另一方面，发展中国家和未签署京都议定书的发达国家，要在联合国气候变化框架公约下采取进一步应对气候变化的措施，也希望发展中国家加入到气候变化控制温室气体排放的行动上来。

3)    另外比较重要的是巴黎协定，于2015年在法国巴黎签订，这个协议同意结合可持续发展要求和消除贫困的努力，加强对气候变化的全球应对，提出了到本世纪末严格控制在2oC温度以内目标，并力争控制在1.5oC以内。

通过这么多年来的气候变化大会以及各个国家采取的一些措施，世界对净零排放的认识逐渐在加深，对必须采取行动应对全球气候变化也逐渐达成共识。比如2015年巴黎协定规定了人为造成的温室气体排放与碳汇之间必须要形成平衡。2017年，瑞典成为世界首个将净零排放目标写进法律的国家，规定到2045年实现碳中和。2018年，IPCC特别报告指出了必须在本世纪中叶实现净零排放，以确保全球升温低于1.5oC。现在很多国家都是以2018年IPCC特别报告为依据要求温升控制在1.5oC以内，这就要求本世纪中叶尽可能达到净零排放。2019年，英国立法确定了2050年实现净零排放。去年，中国在第75届联合国大会一般性辩论上郑重宣布，2060年前实现碳中和也就是净零排放。到目前为止，全球超过三分之二的经济体都给出了净零排放的承诺。

近些年来中国对应对气候变化这一问题日益重视，在碳排放规模、碳排放强度、非化石能源占比、森林碳汇四个方面的定量指标上，中国每次承诺都比前一次指标更高，体现了中国的负责任大国的担当和对应对气候变化问题的重视。

1)    在2015年巴黎协定上，中国提出了2030年前后二氧化碳排放量达峰并尽早达峰；去年，我国进一步承诺了在2030年前要达峰，而不是前后，又进一步增加了承诺的力度。

2)    另外，在2015年，我们承诺2030年单位GDP二氧化碳排放量也就是碳强度，较2005年下降60%~65%；最近一两年，我们承诺单位GDP二氧化碳排放量要较2005年下降65%以上。

3)    根据2015年的承诺，非化石能源占比到2030年要达到20%，我们现在（2021年）承诺2030年非化石能源占比要达到25%以上。

4)    2015年承诺，2030年森林积蓄量达到45亿立方米，现在承诺要达到60亿立方米。

5)    在以上四个指标基础上，我们又新增了2030年风电、太阳能新能源发电总装机容量要达到12亿千瓦以上，相较以前有大幅度的提升。

下面看一下美国、欧盟等主要发达国家的一些气候政策的情况。近几十年来，美国在应对气候变化方面陆续推出了包括低碳技术的研发等一系列的政策和法规。但是他们的政策有一定的不连续性、摇摆性，主要原因是两党关于气候变化认识和政策制定有很大的差异。

相比美国的政策，欧盟在应对气候变化方面是非常积极的，是积极的推动者和倡导者。他们陆续推出了2020、2030、2050年的一些长期的气候政策规划。欧盟大多数国家基本上都实现了碳达峰，并且是与经济发展脱钩的自然达峰。因此，欧盟的气候政策有其扎实的经济社会基础。另外它们也建立了相对比较成熟的欧盟碳市场, 2005年左右在伦敦开始交易。

与美国和欧盟相比，中国应对气候变化政策具有长时间的一致性且逐渐形成了各类系统性的政策工具，尤其是在十二五以来，陆续推出了一系列的减缓政策、适应政策以及其他的一些政策来应对气候变化，具体如下表所示。

3、能源转型与深刻变革之路

下面本次报告的主要内容：能源转型的深刻变革。为了实现尽早低位碳达峰和碳中和的目标，我国主要面临以下三个挑战：

第一，我国的能源结构是高碳的体系。我国能源供给以化石能源为主，占比高达85%左右。其中，煤炭占总化石能源的58%，燃煤发电占总发电量的60%。我国煤电装机高达10.4亿千瓦，占全球煤电总装机的50%。这个比例这两年又高了一点，大概51%~52%左右。因此，必须通过新能源替代实现能源结构转型，这将是艰巨的挑战。

第二，我国的碳排放总量大且仍在增长中。目前我国的碳排放总量大概是每年102亿吨，是美国的两倍，欧盟的三倍。为了实现碳中和的目标，我国需要对经济社会的发展做出调整并付出巨大代价。

第三，我国实现碳中和的时间紧。以英国、欧盟、美国为代表的发达国家早在1971年，上世纪八九十年代和2003年前后分别达峰。它们从碳达峰到碳中和有50-80年的过渡期。与之相比，中国从30年碳达峰到60年碳中和仅有30年时间。中国尚处在工业化阶段，能源电力需求在今后较长的时期内继续攀升，经济发展与碳排放之间仍存在较强的耦合关系。因此，中国碳中和愿景的实现必须在经济持续稳定增长的前提下，探索出一条既保障能源电力安全可靠供应，又能实现碳减排的务实路径。这是我们碳达峰碳中和面临的非常严峻的挑战。

尽管我们的能源现状对实现“碳达峰、碳中和”提出了不小的挑战，但中国做出2030年前碳达峰，2060年前碳中和的承诺，是经过严格的科学论证且具有达成该目标的基础。以江苏为例，经济的高质量增长与能源的消耗逐渐呈现脱钩态势，基本上具备了碳达峰的基础。就此推断，以长三角和珠三角为代表的沿海发达地区，碳达峰会在2030年前、甚至2025年前实现。与沿海东部地区相比，中西部地区达峰时间相对会稍晚一些。只有东部地区率先达峰为西部地区留足裕量，才能保证中国整体上在2030年前实现碳达峰。

在碳中和目标下，我国未来非化石能源占比将从目前的15%提高到2060年的85%以上。化石能源将逐步被非化能源取代，最终在能源供给中起到补充作用我国主要发展的非化能源包含：风能、太阳能、核电（5%）、水电、生物质等（以上数据均指各类能源的一次能源消费占比）。我国光伏和风电产业规模现居世界第一，且形成了具备巨大优势的产业链，这也为我国新能源装备出口奠定了基础。能源结构的升级转型必将带来大量科技创新和产业发展的契机。因此在中央财经委员会第九次会议上强调，实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。

从碳排放的行业分布来看，美国、欧盟等发达国家的二氧化碳排放主要集中在电力生产及交通领域，而中国60%的碳排放来自发电和工业燃烧。其中，电力、钢铁、水泥、冶金、石化与化工、煤化工、交通建筑这八大行业和领域占了全国碳排放总量的90%以上。因此，在这些重点行业实现减排刻不容缓。

1)    钢铁行业是仅次于电力行业的第二大排放行业。2020年我国粗钢产量达到了10.53亿吨，占全球总产量的56.5%。钢铁行业排放了18亿吨二氧化碳，约占全国碳排放总量的15%。企业数量多、产业集中度低、技术水平差异大是造成排放量较大的主要原因。此外，中国的炼钢行业依赖于排放量较大的高炉-转炉技术，而排放量较小的电炉技术占比低于20%。，而美国电炉技术占比达到60%以上。为了解决炼钢炼铁的高排放问题，钢铁行业内部提出了2025年前钢铁行业实现碳排放达峰，2030年钢铁行业碳排放量较峰值降低30%以上的降碳目标。在产能过剩的背景下，钢铁行业通过行业资源整合、技术革新、废钢回收等数措并举，应当能够较为顺利地完成以上目标。

2)    中国也是全球第一大水泥制造国。2019年全球水泥产能是37亿吨，中国约占了其中的60%，而水泥行业碳排放量占全国碳排放量的9%。在碳中和的目标框架下，水泥行业必须在2050年实现70%的减排量。水泥主要用于楼房、桥梁、公路等基础设施建设。考虑到我国东西部发展的差异，未来中西部地区的建设仍离不开水泥。因此，推进水泥行业的区域性、阶梯式达峰可以使我国水泥行业的碳排放量曲线更加平滑，峰值总量保持在相对低位。

3)    2019年全球建筑行业产生的二氧化碳排放是100亿吨，差不多相当于中国一年的总排放量。中国建筑排放量占全世界建筑排放量的20%。相比于欧盟的近零能耗建筑标准，中国在建筑节能减排标准的推广及执行上仍存在进步空间。中国近年来颁布了建筑节能的一系列措施，其中包括2019年颁布的《近零能耗建筑标准》。该标准涵盖了超低能耗建筑、近零能耗建筑、以及零能耗建筑的技术标准。未来近零能耗/零能耗建筑的运行一方面将依赖于建筑本身的被动式节能设计，另一方面则将依托主动式高性能能源与可再生能源系统的结合。

基于对我国能源现状及碳排放行业分布的分析，可以发现实现“碳达峰，碳中和”的核心还是化石能源的替代问题，因此必须推进能源系统性的变革转型。下图是清华大学能源环境经济研究所绘制的在2060年前实现碳中和愿景下，我国能源结构的转型路径。可以看到，尽管2060年能源消耗相较于2020年并不会有明显增加，但是能源结构会发生如前所述的重大转型。能源结构变革将主要体现在两个方面：第一，煤炭、石油、天然气的使用量将在2030年前后陆续达峰，之后持续下降；第二，以太阳能、风能为主的新能源将逐步壮大，最终占比将超过85%。

从能源生产侧分析，我国煤炭、石油、天然气使用量的达峰时间将分别在2025、2030及2035年前后。为了减少后续实现碳中和目标的压力，我国将对各类化石能源的达峰量进行控制，并且促进尽早尽快达峰。相应的，清洁能源占比将不断提升：逐步从目前的15.3%，分别在2040和2060年达到50%和85%以上。能源结构改革不仅能够促进我国高质量实现“碳中和、碳达峰”的目标，也对我国维持整体能源安全战略具有重大意义。以石油为例，目前我国石油的供给高度依赖进口（>70%），且主要用于交通领域。如果以清洁能源驱动的电动车取代目前的燃油车，我们将极大降低石油的对外依存度。

从能源消费侧看，电能将成为未来能源消费的主要形式。以风能、太阳能为代表的新能源最终主要以电能方式进行呈现。此外，新能源与信息技术的结合将极大促进未来能源生产消费结构的变化：从集中生产到分布供给、从统一调配到就地消纳。如前所述，尽管我国能源的总消耗量并不会有明显增加，但电能的消费将从目前的30%增长到2060年的70%，并主要由风能、太阳能供给。考虑到风能和太阳能的间歇性问题，核电作为一种稳定的非化石电力，其占比将从目前的5%增加到2060年的10~15%左右。综上所述，未来能源消费端变化的趋势就是能源再电气化的过程。

我国能源结构的变革转型必须依托先进的能源技术。我国主要发展的非化能源包括水电、核电、生物质能、太阳能和风能。考虑我国水电总装机容量的限制及可能引起的生态问题，未来水电发展的空间不会很大；如前所述，核电在能源供给中的占比将翻几倍；生物质能也将在发电和乡村供暖等方面占有一席之地；而太阳能和风电必然成为未来新能源发展的主要推手。由于太阳能和风能均具备间歇性的特征，新能源的迅猛发展会对储能技术的应用提出相应的要求。此外，未来能源的消费模式转向以电力为中心的多能互补的分布式智慧能源系统，结合以大数据为基础的人工智能信息技术，形成能源互联网的模式。综合考虑以上能源结构的变化特征，我国已在新能源、储能和能源互联网三大领域进行战略布局和研发攻关。

3.1 先进能源技术

【太阳能】

太阳每天照射到地球的能量相当于四千多亿吨的标准煤，约为全球20年的能源消耗总量。太阳能可以通过光热和光伏进行利用。其中，中低温光热被用于热水供给；而高温光热利用主要是用来集中式太阳能热发电；光伏则主要是通过光生电子进行发电。

作为太阳能最重要的利用方式，光伏技术在过去20年里迅猛发展。这也带来了光伏发电成本的快速降低，目前光伏发电已经可以基本实现平价上网。根据光伏板阵列的规模，光伏发电可进一步被分为分布式发电和集中式电站两种。在屋顶、农村、商业区等场景下布置光伏板进行发电属于分布式，而集中式的光伏电站通常需要占用较大土地面积，形成具有一定规模的光伏板阵列。目前，集中式光伏电站约占我国光伏总装容量的69%。截至2020年，我国光伏装机总容量达到了2.5亿千瓦；新装机容量和累计装机容量均遥遥领先于其他国家。我国光伏装机容量比美国和欧盟之和还多。可以说，光伏发电是我们做出“碳中和”承诺的一项技术基础和产业支撑。

未来在碳中和目标的牵引下，我国太阳能占能源总量的比例将由2.7%左右增长到25%以上。由于光伏发电涉及许多上下游产业链，因此光伏发电的迅猛发展将打开一个巨大的产业发展空间并提供大量就业。在过去十年中，光伏成本下降了82%。虽然今年由于大宗产品原材料的涨价等特定原因，价格又有所回升，但是随着光伏发电技术的进步以及光伏产业指数级的发展，光伏发电成本仍有进一步下降空间。

从上图中可以发现，除了在薄膜电池等个别领域，我国在世界光伏全产业链中发挥了绝对的主导作用。我国光伏产业在制造能力、产业链配套完善程度、产业化技术水平、光伏制造成本、市场规模等方面都是全球领先的，但在引领基础研究能力方面仍有进步的空间。伴随着新型太阳能技术的推广和应用，我国仍需在技术研发、标准与检测认证能力等方面继续加强。而提升光伏发电利用水平则是我们进一步提高太阳能消费占比的关键所在。这涉及到如何缓解可再生能源对电网的冲击、电网弹性及储能技术应用等一系列的问题。

【风能】

2020年，我国风电装机容量达到了2.8亿千瓦，占全球风电总装机容量的38%。其中，陆上风电装机总量全球第一，海上风电装机全球第二，仅次于英国。

风力发电是多种技术集成的体现，包括材料研发、叶片设计、轮毂/轴承/发电机制造等。未来风力发电的指数级增长将带动风电产业链的迅猛发展。与光伏发电类似，中国风电企业占领了全球风电行业的半壁江山并形成了完整的且具备国际竞争力的产业链。这也成了我国实现碳中和目标的另一项保障。受到空间限制，我国陆地风电的发展逐渐趋缓。考虑到我国拥有长达1.8万公里的海岸线，未来我国将在海上风电进行重点布局。

2020年，我国光伏和风力发电的总装机容量为5.3亿千瓦。预计到2030年，两项技术的发电装机容量要翻一番达到12亿千瓦，一些乐观的预测认为该数值将达到15~16亿千瓦。为了确保实现2060碳中和的目标，我国至少需要在2050年左右将风光发电装机容量提高至50亿千瓦。因此，可以预见风能和太阳能两大行业将在未来30年内进入快速发展阶段。

然而，以风能、太阳能为代表的新能源技术始终面临着能源生产波动性、间歇性和不确定性的问题。单纯发展新能源技术必然带来对电网的巨大冲击和大规模弃风弃光问题。而储能技术则能将间歇、波动的新能源进行储存和再释放。新能源+储能的模式可以有效缓解上述的问题。因此，我国对储能技术和行业发展也给予高度重视。国家发改委、能源局等相继起草了促进储能发展文件和指导意见。按照国家规划，我国新型储能装机（不包括抽水蓄能）规模将从现在的3~4GW增长到2025年的30GW以上，并成为全球最大的储能市场。2050年，全球的储能规模将会达到1600GW/5500GWh；中国的累计装机容量也将超过200GW/700GWh（储能一般是以3.5个小时为计量单位，200GW的储能功率对应于 700GWh的储能容量）。伴随着新能源发电的迅猛增长，储能行业也将同时飞跃发展。新能源+储能这种组合模式必将成为未来能源系统的重要组成部分。

【储能】

储能对大家而言并不陌生，手机、平板电脑以及笔记本电脑中都包含以锂电为主的储能电池。近几十年来储能技术发展的主要驱动因素是电动汽车、手机和电脑的规模化应用。未来，对稳定持续可靠的新能源电力的需求将成为大规模储能发展重要驱动因素。目前，大规模储能基本上依赖抽水蓄能，辅之以电化学储能。随着新能源、风能、太阳能的迅猛发展，电化学储能也会有非常大的发展。

储能技术通常包括狭义储能和广义储能：狭义储能是通过可逆过程实现能量的充放，具体包括机械储能、电化学储能、电磁储能、热储能等方式；广义储能还包括将可再生能源转化为化学能进行储存，具体包括氢能（电解水制氢）、合成燃料（二氧化碳逆向转化生成燃料）、生物质能等方式。储能技术评价指标通常包括额定功率、额定容量、响应时间、充放效率和稳定性等。不同的储能技术在这些指标的差异使得它们具备了各自不同的优缺点和应用场景。

未来各种储能方式都会有不同程度的发展，但其中最为重要的方式仍应当是电化学储能。导致这个发展趋势的原因有二：风能、太阳能的利用方式是以发电的形式转变成电能；未来人类能源的终端利用形式，主要是以电能为主。这就决定了未来的储能也将是以储电为核心。

电化学储能主要包括锂离子电池、钠离子电池、液流电池以及铅酸、钠流电池等。锂离子电池应用较为广泛，主要包括手机、笔记本电脑电池和电动汽车动力电池。锂离子电池拥有很多优点，包括高能量密度、快速相应、高循环次数等。锂离子电池也有其缺点，主要体现在热失控导致的电池堆着火等问题。伴随着电池热管理技术的进步，该问题也得到一定程度的缓解。目前我国锂元素的供给70%以上依赖进口，因此发展钠离子电池等替代技术也成为我国解决该卡脖子问题的主要途径。

相比锂元素，钠元素丰富的储量及其化学特性使得钠离子电池具有低成本、无过放电、安全性高等优点。但由于钠元素的分子量高于锂元素，因此钠离子电池的能量密度也相应低于锂离子电池。

由于电解质可与正负极分开，液流电池具有容量大、循环次数高、且可用于新能源大规模储存的优点。但液流电池的能量密度低于锂电池，且成本偏高。现在锂电的制造成本在每千瓦时1000~2000元之间，液流电池则在每千瓦时2000元以上。伴随大规模生产和推广应用，液流电池价格会有较大的下降空间。

未来储能行业，尤其是电化学储能的发展空间非常巨大！以锂电为例，虽然是小小的一块电池，但是涉及的产业非常多，包括正负极材料、电解质、分散剂、薄膜等。锂电的大量需求已经带动相关产业的快速发展。截至2019年底，我国新增电化学储能装机0.64GW，累计装机规模达到1.71GW。2020年，电化学储能累计装机超过2GW。到十四五末，电化学储能电站规模将达到20GW以上。另外，伴随着各种储能技术的规模化应用，其成本也得到了明显的下降。以锂电池为例，能量密度比五年前提高了近一倍，循环寿命增长了一倍以上，应用成本更是降低了70%以上。

除了电化学储能技术，储热技术也具有非常广阔的应用前景。储热技术的应用温度范围非常广泛（-160度~1000度）。储热技术可分为显热、潜热和热化学储热三种类型。三者蓄热密度是逐渐升高的，但技术成熟度是依次递减。其中显热储热已经在工业应用，如前文提到的以熔融盐为储热介质的太阳能光热发电技术。中低温潜热储热在取暖等场景下已经得到应用，而中高温的潜热储热还没有大规模的商业化应用。相较于前两种储热技术，热化学储热更加复杂，现在还处在实验室研究阶段。

下图是储热的一些装置，包括区域供暖、移动式供热车、分布式太阳能供热，供热/热电联供系统及热库、太阳能热水系统等方面。这些储热过程均在一两百度以下。

【氢能】

氢能既是一种重要的广义储能的方式，也是一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源。如果以单位质量来计算，氢气的热值在所有燃料中是最高的。氢气的热值是石油的三倍，煤炭的四倍。由于氢气燃烧的产物只有水，因此直接通过燃烧氢气获取能量也是一种实现能源供给零碳化的有效途径。

根据制备氢气能量来源不同，氢气可以细分为灰氢、蓝氢和灰氢。灰氢是通过化石燃料燃烧产生的氢气；绿氢是利用可再生风能/太阳能电解水制氢；蓝氢则是通过化石能源燃烧和碳捕集技术的结合，实现了氢气制备的零碳化。未来氢气制备的终极路径是通过可再生能源电解水制取氢气，从而实现对可再生能源的大规模储存和利用。

下图是全球与中国制氢路线对比图，中国以煤制氢为主，天然气制氢为辅；全球还是以天然气制氢为主。现阶段，电解水制氢只占到氢气制备总量的4%左右。

在高压下，氢气分子会穿过金属器壁，进而造成氢气的泄露，因此对氢气的储存提出了很高的要求。目前氢气储存的方式主要分为气态储氢、液态储氢和固体储氢。其中，高压气态储氢已经得到了广泛的应用，低温液态储氢在航天领域得到了应用。而有机液态储氢和固态储氢技术均处在示范阶段。下图列出上述储氢方式优缺点的对比和需要解决的关键技术问题。

氢气可大规模的存储和运输，这是区别于电池储能的重要特性。氢气的存储性能和运输效率是氢能网络建设的瓶颈问题。下表对几种储运方式（包括气态储运、液态储运、固体储运以及有机液体储运）的压力、载氢量、体积储氢密度、质量储氢密度、成本、能耗等指标进行了对比。

谈到氢能必然离不开燃料电池。燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转变成电能的装置。该技术具有是无污染，无噪声，高效率的优点，但是高昂的技术成本仍是限制其大规模应用的主要原因。未来氢能的规模化应用，主要需解决两方面的问题：一是燃料电池电堆制造的成本问题；二是完善基础设施建设，如加氢站、输氢管道、储氢单元等。下图是燃料电池产业链全景图，包含了双极板、密封件、气体扩散层，催化剂等方面。可以看到，燃料电池的制造和应用也涉及大量上中下游的产业集群。

氢气制备的过程可以与可再生能源的消纳相结合，从而实现对可再生电力的大规模储存。在电化学储能没有大规模推广之前，以可再生电力制备氢气将成为解决弃风弃光问题的有效途径。未来制氢路径必然会从当下的非绿/浅绿逐步发展到最终的深绿阶段。能源结构的变革也必然会带来氢气制备路径的变革。预计2050年氢能在中国能源体系中占比大约在10%左右，氢气的需求量接近6000万吨。因此，太阳能、风能电解水制取氢气将拥有非常大的发展空间。

除了将可再生电力用于制备氢气外，二氧化碳逆向合成燃料也成为广义储能的一种重要方式。2017年，斯坦福大学的教授Jaramillo在Science上发表了一篇论文，介绍了以氮气、二氧化碳，水等空气组分为原料，通过电催化还原过程将太阳能、风能转化为化学能进行储存，从而实现清洁能源的可控转换与存储。2018年，白春礼等四位院士在Joule也发表了一篇论文。该论文展望以二氧化碳为原料，将间歇性的太阳能转化为可再生液体合成燃料的前景和规划，即“液态阳光”。这项通过可再生燃料对风电/光电进行储存的技术路径具有很大的发展前景。欧盟已经宣布2050年前全面使用基于可再生能源的合成燃料。化石燃料向二氧化碳的单向转化过程导致了碳元素在地球各个圈层内的分布失衡。通过二氧化碳的逆向转化过程，包括光催化转化、生物化学转化、热化学转化、电催化转化等，不仅可以实现能源的储存，更可以达到固碳的目的，最终实现碳中性的循环过程。

下图两个案例是用二氧化碳分别制备甲醇和乙烯。这两个过程均可以同时实现碳捕捉和可再生电力的存储。当然，二氧化碳合成燃料也面临着一些技术挑战：对小分子产物的选择性比较差；电催化二氧化碳还原的能量转化效率低；如何有效分离液相产物，以及气液固三相环境里各种离子的传输和随之而来的热管理问题，也是器件方面的挑战。因此，电催化二氧化碳还原制备合成燃料需要物理化学、能源材料、工程热物理等多个学科的交叉融合、协同创新。

【二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）】

碳中和目标的达成不仅依赖于对非化能源的大规模使用，也取决于对化石能源燃烧产生二氧化碳排放的有效管理。如何对10~15%化石能源使用造成的二氧化碳排放进行中和将是我们所需要解决的重要问题。CCUS是目前认为可以快速中和二氧化碳排放的有效途径。然而，二氧化碳封存对生态环境的长远影响仍待进一步的评估。

CCUS是二氧化碳捕集与封存，主要涉及捕集技术、资源化利用以及地质封存。

1)    捕集技术作为CCUS中的核心技术，包括燃烧后捕集、燃烧前捕集、燃烧中捕集。其中，燃烧中捕集也被成为富养燃烧。

2)    二氧化碳的资源化利用主要包含了化工利用和生物利用两大类。

3)    二氧化碳封存主要将液化的二氧化碳储存于废弃煤层或油气田、咸水层、深海海底等。在实现二氧化碳封存的同时，将高压液态或超临界CO2注入油井或是天然气气田能够提高油气的采收率。

如下图所示，我国对CCUS技术进行了一些推广，开展了若干个具备百万级的碳捕集能力的示范性项目。政府企业关于CCUS技术发表了许多论文，也开发了很多的具有自主知识产权的技术专利。但是CCUS高昂的技术成本限制了该技术的大规模普及。与美国的广泛覆盖进行对比，我国CCUS项目主要集中对电厂排放的二氧化碳进行捕集，产生的效益非常有限。高昂的技术成本和融资成本也意味着CCUS技术的落地推广还需要政府进一步的政策资金支持。

【能源互联网】

在未来，以新能源为主体的能源结构和信息技术深度融合，将形成一种以智慧能源系统/能源互联网为代表的能源网络系统。以电力为主，多种能源形式互补和基于大数据的人工智能是能源互联网的基本特征。此外，能源互联网还具有可再生、分布式、互联性、智能化、开放性和商业化等基本特点。

从构架上来说，能源互联网一般分为三个层次，从底层到顶层依次分为物理层、信息层和商业模式层；涉及的关键技术包含了新能源发电技术、输电技术、配电技术以及用电技术，还有中间的储能技术、信息技术。

以电力为主体，水网、光网、气网等多能互补的分布式能源系统将是未来能源供给模式的发展趋势。分布式能源系统充分利用风光能电解水制氢，同时结合生物质能源及城市生活垃圾发电技术，可以根据用户侧需求对各种形式能源的供给进行智能化调度、管理和再循环，最终实现绿色能源的转换和高效利用。

微能源网也是智慧能源体系的重要组成部分。与分布式能源系统相比，微能源网通过大数据、人工智能、信息技术将产能侧和用能侧有机连接在一起。可以预见，微能源网是未来人类社会利用能源的一种主要方式。去中心化和能源就地生产和消纳的特征使得微能源网与现在的能源网络结构有着非常大的区别。

区域间微能源网的互联，也就是多区域微网系统间的冷、热、电负荷互相连接耦合的过程，不仅可以实现多个微网系统间的横向多能互补，也能实现纵向源网荷储进一步的协调。多区域间微能源网的互联优化可以有效提高能源综合使用率。对处于微能源网中的个人而言，他可以首先连接到区域的分布式供能系统，再进一步连接到城镇的枢纽能源系统中。通过这样能源网络构架，可以有效实现每个人既是能源生产者，也是能源消费者的终极目标和理念。这对构建一个高效、稳定、安全的能源网络具有重要意义。

我国对能源互联网/智慧能源系统也进行了许多示范推广，包括崇明的能源互联网、苏州工业园区、以及临港能源互联网项目等。

4、气候投融资助推能源转型

能源的深度变革需要大量的资金投入，光靠技术但是没有资金支持是不行的。有预测表示，2060年前实现碳中和，需要在新能源发电、先进储能、绿色零碳建筑等领域新增投资超过139万亿元。这么大的资金需求，不可能完全靠政府来提供，因此如何通过政策、制度和机制设计，积极发挥气候投融资的资源配置功能，充分调动公共和社会资本就尤为重要。

据投资机构高盛预测，我国的碳中和路径意味着到2060年，将累计产生16万亿美元的清洁技术基础设施投资机会，与此同时，还将在能源领域带动新增四千多万个就业岗位。

我国提出碳达峰碳中和目标以来，形成了巨大的资金需求。气候投融资的发展实际上就是服务于能源转型和应对气候变化过程中的资金需求，主要解决资金从哪里来、用到哪里去的问题。气候投融资的资金来源可以大致从公共部门资金和社会资金来看。我们国内的气候资金目前主要来源是政府的投入，当然，还有一些来自于银行、企业和慈善事业的资金。但是目前来看，规模远远不够。国家有关部委也在积极完善顶层设计，引导和撬动更多社会资金进入应对气候变化领域。即将在上海开启的全国碳市场就是一个重要的气候投融资渠道，健康运行的碳市场能推动金融系统在应对气候变化领域做出系统性的反应。

全国碳排放权交易市场已经在上海开启，首先纳入全国碳市场的是发电行业，根据企业2013-2019年的碳排放量，确定了任意一年碳排放达到2.6万吨二氧化碳当量及以上的企业进入全国碳市场。首批纳入的是电力行业的2225家企业，碳排放总量约40亿吨，占全国碳排放量的40%。碳交易简单来说，就是政府根据企业的情况以及政策目标，确定每个企业所允许的排放量，并且以配额的形式免费或者通过拍卖把配额发放给企业。企业根据自身的情况，决定是否减排，以及根据配额的盈余可以去市场上交易。举个例子，政府给企业一年10万吨的碳配额，企业如果采用清洁能源技术降低排放，最后全年排放量只有5万吨，那么节约下来的另外5万吨配额就可以拿到碳市场上去卖，通过交易出售给那些排放量超出了所给配额的企业；如果政府本来给了10万吨，但企业排放了15万吨，就需要从市场上去购买另外的5万吨。通过这种方式鼓励那些减排成本低的企业采用新技术，降低二氧化碳的排放。而对那些超额排放的企业，必须到碳交易市场去购买配额以完成履约。通过市场交易的手段去鼓励企业采取新措施、新技术，降低二氧化碳排放，这就是碳交易。

另外有些国家，如欧盟的英国、瑞典等也采取了碳税的形式。简单地说，就是针对石油等化石能源进行征税，使得石油等的价格上升，竞争力下降，降低对化石能源的消耗。

以上两种方式各有利弊，下表对碳税和碳交易的情况进行了比较。当然，碳市场首先是一种减排工具，它的根本目的和出发点是为了降低二氧化碳的排放，区别于普通的金融市场，不是一种纯粹的金融手段去投机，因此风险控制更加重要。

除了碳市场以外，我们国家还有很多绿色金融的发展。许多银行、金融机构都有绿色金融或者气候投融资信贷部等。最近碳中和在金融领域也是非常热的话题，一百多万亿的资金需求同时也蕴藏了很多的机遇。

总结一下，碳达峰、碳中和：能源转型势在必行。政策引导产业布局和方向，未来将会形成以新能源+储能+基于大数据的人工智能信息技术相结合的，一种智慧能源与能源互联网的用能模式，这是未来总体上的一种变化趋势。气候投融资为从高碳化石能源向绿色低碳能源转型提供资金保障。政策是引导、技术是关键、资金是保障，核心还是技术。  

这种转型比我们想象来得还要迅猛快速，“未来已来，唯变不变，机遇与挑战并存”。以上就是我的主要报告。谢谢大家！