碳中和背景下低碳科技关键技术发展与机遇-前瞻碳中和战略研究院_71页_5mb

报告摘要

碳中和背景下低碳科技关键技术发展与机遇总结

核心内容概述

本报告分析了碳中和背景下，中国实现“双碳”目标（碳达峰、碳中和）所面临的挑战及关键技术创新机遇。碳中和目标已被提升至国家战略层面，中国在实现这一目标过程中面临二氧化碳排放量高、能源结构以煤炭为主、第二产业仍是经济增长主要动力以及达峰后资金缺口扩大等挑战。同时，报告也探讨了在能源结构、区域结构、产业结构和消费结构等方面的技术发展趋势，并提出了一系列关键技术的发展方向。

主要观点

1. 碳中和目标背景

全球温室气体浓度已上升，导致气候变暖、海平面上升等环境问题。
中国承诺将于2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
截至2020年，已有54个国家实现碳达峰，占全球碳排放总量的40%。
中国面临“时间紧、任务重”的挑战，其碳排放总量预计在2030年达到峰值。

2. 中国实现碳中和的挑战

CO₂排放量高：2020年中国CO₂排放量占全球30.66%，第二产业占主导地位。
能源结构依赖煤炭：中国能源结构以煤炭为主，制约了碳中和进程。
经济发展与能源消耗：GDP单位能耗为世界平均水平的1.5倍，能源结构调整是关键。
达峰后资金缺口扩大：预计2021-2060年，中国绿色投资年化缺口达3.84万亿元，达峰后将进一步扩大。

关键技术与机遇

3.1 技术支撑体系

能源供给端：发展新能源发电、氢能技术、储能技术。
能源需求端：推广节能减排技术，推动CCUS技术应用。

3.2 能源供给端技术创新机遇

新能源发电技术：
- 风能与太阳能发电技术是重点推广方向。
- 海上风电进入抢装潮，产业链各环节将受益。
- 新兴光伏技术加速迭代，如钙钛矿太阳能电池。
- 稳定性：将成为钙钛矿光伏技术商业化前景的决定性因素。
能源互联网与分布式能源：
- 依托“互联网+”理念，发展智慧能源系统。
- 区块链、AI、大数据和物联网技术可推动建筑运行节能减排。
储能技术：
- 抽水储能、锂电池等技术已进入商业化阶段。
- 长时储能：将随新能源发电比例上升迎来发展机遇。
- 新型液态金属电池：具备低成本、长寿命、低维护等优势。
- 热岩储能：原料易得、成本低、环保安全，市场关注度高。
氢能技术：
- 氢能被视为终极“零碳”清洁能源，产业链长、带动性强。
- PEM电解水制氢技术：具备高效率、快速响应等优势，预计2050年渗透率达40%。
- 氢燃料电池：在交通领域（如燃料电池汽车）及航空领域（如氢电航空）有广泛应用前景。
- 氢能储运：提高储氢密度与安全性，降低成本是关键。
- 液氨储氢：具备成本优势和环保特性，是未来发展方向之一。

3.3 能源消费端技术创新机遇

高排放行业节能减排：
- 钢铁行业：氢还原炼钢、氨还原铁技术为未来发展方向。
- 建材行业：低碳混凝土技术，如CarbonCure、Solidia、CarbiCrete，实现减碳与节水的双重效益。
- 建筑行业：
  - 节能建筑：通过被动式和主动式节能技术，大幅降低能耗。
  - 暖通空调系统：线性磁铁压缩机和地源热泵技术可提升能效。
  - 智能窗户：动态调节光照与温度，降低能耗。
  - 热电联供系统：提高能源利用效率，实现建筑零碳供能。
交通行业：
- 纯电动汽车：具备较大减碳潜力，未来将依赖电网清洁化和电池技术进步。
- 共享交通：有助于降低人均碳排放。
农业节能技术：
- 垂直农场：利用LED照明、无土栽培系统，实现高效、低碳、可持续的农业生产方式。

3.4 “负碳”技术发展

碳封存与生态固碳：
- 负排放技术主要包括碳捕集、利用与封存（CCUS）及生态碳汇。
- 中国生态系统每年固碳量约10-40亿吨，可抵消10%-40%的人为碳源。
- CCUS技术：
  - 捕集、运输、地质利用和封存等环节技术逐步成熟。
  - 加氢催化转化是CO₂资源化利用的有效方式。
- 碳汇技术：
  - 森林、耕地等自然生态系统是重要的碳汇来源。
  - 森林碳汇技术通过人为疏伐等手段，提高乔木净生产力。