走向碳中和——时代命题下中关村e谷的答卷

环保产业

园林工程

碳捕捉

改革开放以来，中国能源的快速增长支撑了经济的快速增长，但是粗放的增长、偏重的产业、偏低的能效和高碳的能源结构使环境问题日趋尖锐，导致中国成为世界上碳排放量最大的国家。因此，转变发展方式，进行能源革命成为中国的必由之路，是一场革命性的创新。而能源革命最核心的内容是新能源革命，新能源革命的核心是发展可再生能源的观点。

国务院新闻办公室发布的《新时代的中国能源发展》白皮书中有一组数据：截至2019年底，中国可再生能源发电总装机容量7．9亿千瓦，约占全球可再生能源发电总装机的30％。其中，水电、风电、光伏发电、生物质发电装机容量分别达3．56亿千瓦、2．1亿千瓦、2．04亿千瓦、2369万千瓦，均位居世界首位。以上数据表明，在我国可再生能源结构中，水能、风能和光能发电占据着主力地位。因此，在这场能源领域的创新革命中，为了让清洁的硅能源取代碳能源，一个能源大三角“光伏—特高压—新能源车”就诞生了，对应着一个新的“生产—传输—利用”循环体系。

能源大三角的第一角：光伏 

△光伏产业链上下游企业

“碳中和”大潮下，中国能源结构正迎来前所未有之变局。特别是，“构建以新能源为主体的新型电力系统”提出后，以光伏为代表的新能源正成为能源行业向清洁低碳转型的主力军。

自2013年起，我国光伏发电连续8年保持新增装机全球第一，累计装机规模连续6年位居全球第一。2020年，受新冠肺炎疫情的影响，全球经济倒退，然而我国光伏产业逆流而上，取得了令人瞩目的成就，保持并延续了多项世界第一。2020年我国光伏产业规模持续扩大，制造端四个主要环节实现两位数增长，多晶硅产量39.2万吨，连续10年位居全球首位；光伏组件产量124.6GW，连续14年位居全球首位；出口市场稳中有升，光伏产品出口额197.5亿美元，同比下降5%，但组件出口量达到78.8GW，创历史新高，同比增长18.3%。

环视全球，光伏市场还逐渐形成了以国内光伏制造端为主导的竞争格局。《新时代的中国能源发展》白皮书提到，我国多晶硅、硅片、电池片、组件的产量分别约占全球总产量份额的67%、91%、79%、71%，逆变器产量占全球市场的80%以上，出口量占全球45%以上，产品遍及200多个国家和地区。

产业链自主可控，是我国光伏产业屹立于世界之巅的底气，形成了涵盖高纯硅材料、硅锭、硅片、硅片辅料等全球最完善的光伏产业链，在多晶硅、硅片、电池片、组件4个环节产量在全球分别排名前十的40家企业中，中国企业共有34家。

基于十四五期间用电需求增速平稳以及清洁能源逐步取代化石燃料发电，十四五期间国内光伏新增装机将呈现平稳增长的态势，我国光伏行业将在“碳中和”目标指引下将进入下一个快速发展阶段。

能源大三角的第二角：特高压

△中国特高压累计输送电量统计图

光伏产业蓬勃发展的同时，也带来了弃光率高、发电距离电力消费中心太远等问题，解决这个问题的关键，就是特高压。在我国，特高压是指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级。如果将普通高压线比喻为电力的“铁路”，那么特高压就是电力传输的“高铁”。

特高压在中国属于“白手起家”。2004年以来，国家电网公司先后组织几十家科研机构和高校、200多家设备制造企业、500多家建设单位、几十万人参与了特高压基础研究、技术研发、设备研制、系统设计、试验验证、工程建设和调试运行等工作，攻克了310项关键技术，解决了过电压与绝缘配合、电磁环境控制、特高压交直流混合大电网安全控制等世界级难题。据国家电网公司提供的数据显示，一回路特高压直流电网可以送600万千瓦电量，相当于现有500千伏直流电网的5到6倍，而且送电距离也是后者的2到3倍，效率提高。此外，据国家电网公司测算，输送同样功率的电量，如果采用特高压线路输电可以比采用500千伏高压线路节省60%的土地资源。

目前，我国主导了59项国际标准、5个新技术委员会，控制了所有特高压标准，全世界都在使用中国的这一套标准。中国的特高压技术能够做到输电5000公里，电力损耗仅为1.6%，甘肃的光伏弃电率从40%降到了10%。

在碳达峰、碳中和的大背景下，特高压电网已成为中国“西电东送、北电南供、水火互济、风光互补”的能源运输“主动脉”，破解了能源电力发展的深层次矛盾，实现了能源从就地平衡到大范围配置的根本性转变，有力推动了清洁低碳转型。截至2020年底，中国已建成“14交16直”在建“2交3直”共35个特高压工程，在运在建特高压线路总长度4.8万公里。国家大基建也在推动特高压技术在全国遍地开花，中国已建在建特高压线路全长4万公里，而到了2035年，中国的特高压线路将会像毛细血管一样遍布全国各地。

中国特高压发展的成功，已经为构建全球能源互联网铺平了道路。全球能源互联网是以特高压为骨干网架，在全球范围配置能源、推动实施“两个替代”（能源开发实施清洁替代、能源使用实施电能替代）的平台，是以新能源为主体的新型电力系统，最终形成清洁主导、电为中心、绿色低碳、经济高效的现代能源体系。未来，特高压不仅是新的输电技术，更是新的资源配置平台、新的低碳发展道路，肩负着能源转型和永续供给、清洁低碳和绿色发展、创新驱动和民族复兴、可持续发展和人类命运共同体建设等多重使命。

能源大三角的第三角：新能源汽车  

△中国纯电动车产量

特高压能解决光伏发电的传输问题，而光伏在晚上无法发电，如果要稳定上网，最好的方法就是把能源储存起来，让发出的电得到更好的应用。因此，新能源汽车作为利用端的一环，带着争议而来。

新能源汽车之所以被列为国家战略性产业，最初的目标是要解决三大困扰国家发展的问题：第一，解决我国石油对外依存度过高问题；第二，解决日益严重的空气污染问题；第三，实现传统汽车产业无法实现的技术超越。自2009年 “十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”启动以来，经过十余年的发展，我国新能源汽车产业技术水平显著提升、产业体系日趋完善、企业竞争力大幅增强。2015年以来新能源汽车销量、保有量连续五年居世界首位，产业进入叠加交汇、融合发展的新阶段。汽车产品形态、交通出行模式、能源消费结构和社会运行方式正在发生深刻变革，为新能源汽车产业提供了前所未有的发展机遇。

在“碳达峰、碳中和”目标指引下，我国新能源汽车产业正迎来新的发展机遇。据国务院办公厅《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》要求，“2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右”。2020年，中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，进一步确认了汽车技术“低碳化、信息化、智能化”的发展方向，提出了我国汽车产业面向2035年发展的目标：汽车产业碳排放于2028年先于国家碳减排承诺提前达峰，2035年碳排放总量较峰值下降20%以上。

与此同时，充换电基础设施建设也在提速。截至今年2月，我国充电桩保有量已达175.8万台，换电站663座，已建成世界上充换电设施数量最多、辐射面积最大、服务车辆最全的充换电设施网络。

新能源汽车作为“生产—传输—利用”循环体系中的“利用”环节，其发展直接带动了储能产业的飞速发展。随着电动车爆发带来的推动，储能成本将会持续下降，根据GTM数据，2012年到2017年电化学储能电站成本大幅下降78%。而且未来到2030年，储能成本会下降到1000元/kWh，我国大部分地区光储结合就能实现平价。