碳中和背景下的能源科技发展态势-网络赌钱app下载

碳达峰、碳中和目标是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。科技创新，尤其是能源科技创新是同时实现经济社会发展和碳达峰、碳中和的关键。本文参考多位院士及知名学者观点，对能源革命和产业转型的必要性、能源科技发展现状进行分析，并对能源科技领域投资提出相关建议。

一、能源革命和产业转型的必要性

2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会上郑重宣布，中国co2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。党的二十大报告明确指出，“深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加大油气资源勘探开发和增储上产力度，加快规划建设新型能源体系，统筹水电开发和生态保护，积极安全有序发展核电，加强能源产供储销体系建设，确保能源安全。”

根据国际能源署（iea）发布的报告，2022年全球与能源相关的co2排放量增加0.9%至368亿吨，创历史新高。2022年，我国co2排放量为121亿吨，占全球总量的33%。现阶段，我国co2排放80%来自于能源生产和工业利用^〔1〕，可见，为实现我国的碳中和目标，需要对能源行业进行变革。

我国的能源特征是“富煤、贫油、少气”。根据白春礼院士预测，我国能源消费将在2030年达到峰值，总量约56亿吨标准煤。其中，石油消费量将在2025年进入峰值平台区，天然气消费比重将逐年增加，到2040年接近14%，但仍远低于同期全球天然气消费占比（23%）；煤炭消费比重将持续下降，到2050年占比17%；非化石能源将进入快速发展期，到2050年占比57%，到2060年达80%，到本世纪中叶，石油和天然气消费比重总和为26%，仍是能源消费的主体之一。

二、能源科技发展现状

目前科学界认为能源革命和产业转型的重要方向，一是化石能源清洁低碳利用，二是低碳和可再生能源的规模化应用，三是co2捕集和利用。

（一）化石能源清洁低碳利用

化石能源的清洁低碳利用，主要是指煤炭和石油的优化利用。

1.煤炭的清洁高效利用技术发展趋势

煤炭的清洁高效利用和转化一直是我国重要的能源发展战略，已经开展了很多研究工作并取得了一系列重要进展。2018年，以中科院的技术为核心，煤炭制油工程成功投产。2021年，国家能源集团宁煤煤制油分公司全年产出油化品超过405万吨，全球单套规模煤制油项目建成投产以来首次达到设计产能；中科院大连化物所长期开展煤制烯烃的技术研究，成功开发了煤经甲醇制取低碳烯烃dmto成套工业化技术，处于国际领先水平。截至目前，dmto系列技术已经签订了31套装置的技术实施许可合同（含出口1套），烯烃产能达2025万吨/年，约占全国现有产能的1/3，预计拉动投资超4000亿元。已投产的16套工业装置，烯烃（乙烯 丙烯）产能超过900万吨/年，新增产值超过900亿元/年。此外，中科院大连化物所利用纳米限域催化新概念，创立oxzeo催化剂和催化体系，开创性地实现了煤经合成气直接转化制低碳烯烃等高值化学品，低碳烯烃选择性超过了80%。这一突破性成果于2016年发表在《science》上，入选2016年度“中国科学十大进展”，并获2020年度国家自然科学奖一等奖。

2.石油化工技术发展趋势

从排放总量的角度看，石油和化工行业对于全国碳排放总量的贡献较小，但单位能耗和单位碳排放强度较大。目前，石油化工的发展趋势是炼化一体化，提高原油制化学品收率。代表性技术有埃克森美孚技术，将布伦特原油直接蒸汽裂解，化学品收率大于60%；沙特阿美技术，采用一体化的加氢裂化、蒸汽裂解和深度催化裂化工艺直接加工阿拉伯轻质原油，化学品收率接近50%。国内中国石油、中国石化等大型企业，以及中科院过程工程研究所、中国石油大学（华东）等科研机构和高校也在开展相关工作。

（二）低碳和可再生能源的规模化应用

根据预测，到2060年实现碳中和目标时，清洁能源消费量占比要达到80%，低碳清洁能源的规模化应用是实现碳中和目标的关键。

1.非化石能源发展迅速

近年来，我国非化石能源发展迅速，截至2022年底，全国全口径非化石能源发电装机容量达12.7亿千瓦，同比增长13.8%，占总发电装机容量的比重上升至49.6%，比2021年提高2.6个百分点^〔2〕。其中，水电装机容量4.1亿千瓦、太阳能发电装机容量3.9亿千瓦、风电装机容量3.65亿千瓦、核电装机容量5553万千瓦。其中，可再生能源发电装机容量12.1亿千瓦^〔3〕，实现了可再生能源装机总量超过煤电装机的历史性壮举，同时也是中国提出新型电力系统构想后的标志性成就。非化石能源持续保持高利用率水平，2022年，全国主要流域水能利用率98.7%，风电、光伏发电平均利用率分别达到96.8%、98.3%^〔4〕。近年来，我国区域能源结构转型成效显著，“弃水”“弃风”“弃光”状况明显缓解，即使风电和光伏新增装机成倍增加，可再生弃电率仍低于5%。

2.核能是不可或缺的低碳能源

核能的利用包括核裂变和核聚变两种方式。关于核裂变主要有以下三个问题需要解决：一是安全性；二是核燃料的持续稳定供应；三是乏燃料安全处理处置。近年来，我国核电技术持续取得进步。关于核电的安全性问题，2021年12月，山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目，核安全性能较高，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核电技术的国家之一。关于铀资源短缺问题，中科院设立“钍基熔盐堆核能系统（tmsr）”先导专项，以钍为核燃料具有资源丰富、核废料少、毒性低和固有防核扩散等优点，还可减少稀土开采中的钍资源流失和放射性环境污染，是核能发展重要方向之一，但这项技术目前仍处于研究阶段，还没有达到产业化应用程度。关于核乏燃料的安全处理，我国也正在进行科研攻关。

核聚变能是能源发展的前沿方向，被视为未来社会的“终极能源”。到目前为止，对受控核聚变的研究主要分为两类。一类是磁约束核聚变，如“国际热核聚变实验堆计划（iter）”，iter装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”，2022年2月，欧洲核聚变研发创新联盟、国际热核聚变实验堆计划（iter）等联合宣布，实现了受控核聚变能量的新记录。另一类是激光核聚变，2022年12月，美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室，首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量，这是世界上首次激光核聚变点火。目前激光核聚变仍存在时间短、发电效率低等问题，仅可应用在一些特殊领域，距离商业发电还有很长的路。2020年，中科院也立项部署了与美国不同技术路径的激光核聚变研究工作。

3.储能是可再生能源大规模融合利用的关键

以风电、光伏为代表的可再生能源普遍存在间歇性、波动性、随机性的特点，要实现其大规模融合利用，储能是关键。根据预测，2060年我国储能规模将达到420gw（42000万千瓦）。2021年是我国储能行业从商业化初期向规模化发展转变的一年，根据cnesa全球储能项目库的不完全统计，截至2022年底，我国已投运电力储能项目累计装机59.8gw，占全球市场总规模的25%，同比增长38%，仍有较大发展空间。

储能技术路径主要分为机械储能、电磁储能、电化学储能和其他储能。根据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会数据显示，2021年，我国新增储能项目146个。其中，抽水蓄能项目5个，电化学储能项目131个。在电化学储能项目中，锂离子电池储能项目高达120个。机械储能中的抽水蓄能技术成熟，是目前储能市场上应用广、占比高的技术，但其对地理条件依赖度高；压缩空气储能可以不依赖地理条件，中科院工程热物理研究所开发的100mw压缩空气储能技术，于2021年9月30日在张家口并网运行，效率达到70%，接近抽水储能效率；电化学储能是通过电池完成的能量储存、释放和管理的过程，具有配置灵活、建设期短、响应快速的特点，可以有效提高可再生能源消纳水平，是未来储能技术发展的重要方向。主要分为锂离子电池、铅酸电池、液流电池、钠系高温电池和金属-空气电池等。其中，锂离子电池技术较为成熟，已进入规模化量产阶段，是目前发展快、占比较高的电化学储能技术；钙钛矿电池是电化学储能的新方向，具有吸光能力强、低成本和易制备、弱光效率高等优势和特点，但存在稳定性较差和大面积应用时效率损失两个短板，是当前热点研究领域之一。

当前，我国储能技术发展仍然面临一些问题和挑战。一方面，我国在储能领域基础性、原创性、突破性创新不足，具有“领跑”意义的先进技术还不多，储能转化的相关机理、技术及系统的研究还不够成熟，尤其是在设计软件、设计标准与理念方面缺少话语权。另一方面，受电力系统市场机制不完善等方面限制，存在储能市场主体地位不明晰、市场机制不完善导致储能价值收益难以得到合理补偿等问题。此外，现阶段还未建立成熟的竞争性电力市场运行机制，很难合理核定各类电力辅助服务的价格，从而造成储能的价值和收益难以对接。尽管近年来这些方面都已经有所进步和改善，但问题依然突出。

4.氢储能与电化学储能具有互补性

氢能受到各方高度关注，2022年初国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，首次明确了氢的能源属性。氢储能在能量密度、储能时长上具有较大优势，但在能量转换效率、响应速度等方面相对较差，可以与电化学储能形成互补。

氨（nh3）是天然的储氢介质，常压下-33℃就能液化，便于安全运输，有完备的贸易和运输体系。利用可再生能源生产氢，再将氢转换为氨，运输到目的地，或许是一条解决途径。目前，氨的主要制备方式是氢气和氮气反应合成，全球年产量1.8亿吨，约80%用于化肥行业，工艺成熟，成本低廉。在氨能使用方面，目前的技术问题是燃烧不稳定和“绿氨”难获取，而日韩等国在充分燃烧的研发方面遥遥领先，已有氨动力船研究项目。

（三）二氧化碳捕集和利用

碳捕获与封存（ccs）技术是指将co2从工业或相关排放源中分离出来，输送到封存地点，并长期与大气隔绝的过程。根据相关研究测算，到2060年，全球每年仍有25~30亿吨co2总排放量，其中一部分可以由海洋、陆地无机过程和陆地生态系统吸收，另一部分就需要通过碳捕获、利用与封存（ccus）技术进行去除。根据国际能源机构的估计，到2050年，要想对缓解气候变化产生显著影响，至少需要有6000个ccs项目。每个ccs项目每年在地下存储100万吨co2，而目前全世界只有3个如此规模的项目。如果ccs在未来20年不能进化为主流技术，情况将不容乐观。目前ccs技术无法迅速得到推广的主要原因是成本高昂，根据测算，封存1吨co2需要200~300美元，燃烧1吨煤排放的2吨co2至少需要400美元的ccs封存处理费用。另外，ccs推广过程还存在诸多不确定因素，对环境也存在一定影响。

ccus技术是应对全球气候变化的关键技术之一，受到世界各国的高度重视，纷纷加大研发力度，并已经取得一些研究成果。

2021年9月，中科院天津工业生物技术研究所从co2人工合成淀粉的成果引起了广泛关注，这是国际上第一次采用人工手段将自然代谢过程重新拆解、组装，以co2、水和氢能为原料生产出人工淀粉，为创建新功能的生物系统提供了新科学基础，是典型的从0到1的原创性成果。

2022年4月，电子科技大学、中科院深圳先进技术研究院在《自然—催化》发表研究成果，以电催化结合生物合成的方式将co2高效还原合成高浓度乙酸，进一步利用微生物可以合成葡萄糖和油脂。有科学家认为，该工作耦合人工电催化与生物酶催化过程，为人工和半人工合成“粮食”提供了新的技术。

另据媒体报道，中国农科院与首钢朗泽新能源公司合作，全球首次实现从co到饲料蛋白质的一步合成，并已形成万吨级工业产能，该项研究以含co、co2的工业尾气和氨水为主要原料，制造新型饲料蛋白资源，开辟了一条低成本非传统动植物资源生产优质饲料蛋白质的新途径。

2022年2月，美国西北大学和郎泽科技公司研究人员在《自然》发表论文称，他们将一种梭菌进行遗传工程改造，成功地将co2转化为丙酮和异丙醇，这种新技术路线不仅可以避免使用化石燃料生产化工产品，还可以去除温室气体co2。

三、能源科技领域投资相关建议

（一）建议关注新型电力系统

2023年1月6日，国家能源局综合司发布的《新型电力系统发展蓝皮书（征求意见稿）》提出，当前至2030年为新型电力系统加速转型期，数字化、智能化技术发力，分布式智能电网进入发展起步期；2030~2045年为新型电力系统总体形成期，包括电网稳步向柔性化、智能化、数字化方向转型，规模化长时储能技术取得重大突破；2045~2060年为新型电力系统巩固完善期，新能源逐步成为发电量结构主体电源，新型输电组网技术创新突破，多类型储能协同运行等。在新型电力系统的发展路径下，到2025年、2035年和2060年我国光伏、光热、陆上风电和海上风电总装机将分别超过11亿千瓦、26亿千瓦和56亿千瓦，非化石能源发电量占比分别达43%、61%和95%。在保障电力安全的基本前提下，以智能电网为枢纽平台、以源网荷储互动与多能互补为支撑，实现清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动。

构建以新能源为主体的新型电力系统对我国的战略意义重大，不仅将重塑我国能源生产消费结构，促进我国深入推动能源革命和全力应对气候变化挑战，还将驱动我国加快技术创新，建议重点关注相关领域的投资机遇。

（二）建议关注新型储能

通过光伏、风电等可再生能源获得的大量零碳电力具有一定的波动性、随机性，未来储能和零碳电力将成为不可或缺的技术组合。具体来看，建议关注长寿命、低成本及高安全的电化学储能关键核心技术、装备集成优化进展。其中，建议重点关注锂电池安全性提升、成本降低技术发展，以及钠离子电池、液流电池等多元化技术路线产业化进程；建议关注压缩空气储能、飞轮储能、重力储能等技术向大规模、高效率、灵活运行方向的发展进程；建议关注可再生能源制取“绿氢”，质子交换膜和高温固体氧化物电解制氢等关键技术产业化进展，追踪氢储运/加注关键技术、纯氢气燃气发电机组、燃料电池设备及系统集成关键技术研发和推广应用进程，此外还可以关注nh3和co2合成制作的可再生燃料等。

（国新基金）

注释

〔1〕 中国科学院院士白春礼：在“《财经》年会 2023：预测与战略”上的讲话。

〔2〕 中国电力企业联合会：《2023年度全国电力供需形势分析预测报告》，2023年1月。

〔3〕 袁家海，张浩楠：《历史性跨越：中国可再生能源装机容量超过煤电》，《中国日报》，2023年。

〔4〕 国家能源局，2023年2月。