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文檔簡介
目錄3摘要5攜手并進砥礪前行:脫碳趨勢大局已定8風口已至破冰突圍:能源行業低碳轉型路徑電力行業油氣行業采礦業化工行業
47智慧賦能生態融合:數字化技術保駕護航鏡像世界掌控全局平臺賦能構建生態54參考資料2“碳”路未來中國能源企業低碳轉型白皮書創新技術解鎖可持續新價值摘要隨著碳達峰、碳中和目標的正式提出,中國首次在國家層面為各行業低碳化發展指明了方向,企業也紛紛將“雙碳”目標納入發展規劃和頂層設計。作為重要的碳排行業之一,能源行業的轉型將對中國實現低碳發展的道路產生深遠影響。當下,中國不斷推進著能源行業改革,能源生產和利用方式正在發生重大、深刻、積極的變化:我們的能源生產和消費結構不斷優化,能源利用效率顯著提高,生產、生活用能條件明顯改善,能源安全保障能力也在持續增強。然而,隨著經濟發展和人民生活水平的提高,我國能源消耗和碳排放量也在不斷攀升。目前,中國碳排總額已占到全球的三分之一,而中國提出的碳達峰目標,實現年限比歐美足足少了10年。中國實現“雙碳”目標,任重而道遠。其中,能源行業是核心關鍵,亟需向低碳化乃至無碳化轉型,朝凈零排放的目標邁進。能源行業低碳轉型路徑在實現碳中和的道路上,能源行業機遇與挑戰并存,這要求電力、油氣、采礦與化工等能源行業選擇更有針對性的低碳轉型路徑,促進全產業的綠色可持續發展。電力行業是我國碳排占比最大的單一行業。對此,國家相關政策正在加速清潔能源有序開發進程。隨著可再生能源發電經濟性日益凸顯,傳統煤電舉步維艱。在傳統電力企業遭受巨大沖擊的同時,能源交易和消費形式的逐步演進也創造了新的增長點,為電力行業帶來了新的機遇。埃森哲認為,當下中國電力轉型正處于從“簡單的可再生能源替代”邁向“更復雜的綜合能源系統”的關鍵拐點。從電力產業鏈各環節來看,無論是上游發電,還是中游輸配電、交易與調度,亦或是下游售電與服務均具備較大的減排應用機會,電力企業可通過結構優化、效能提升、技術減排、電網升級、市場交易、調度運行和模式創新七大舉措進行低碳轉型。
對以化石能源開采加工為主的油氣行業來說,低碳轉型非常關鍵且富有挑戰。未來十年,油氣仍將是經濟增長的重要支柱;長期來看,由于化石能源發展空間顯著受限,油氣企業將進入向綜合能源服務商轉型的換擋期。然而,油氣企業轉型面臨融資困境、化石能源項目投資受限等挑戰。與此同時,氣候目標和政策支持也極大地促進了低碳技術的發展。油氣企業可通過穩油增氣、效能提升、技術減排、燃料替代、多元布局和市場減排六大舉措,促進產業低碳轉型。采礦業作為典型的高污染行業,隨著金屬需求的大量上升,產業減排壓力持續加大。然而,得益于不斷創新的低碳技術,礦業企業將可能實現更長遠的可持續增長。在轉型過程中,多元優化的業務投資組合及商業模式將成為礦業企業的發展新增長極。礦業企業可通過清潔電氣化、燃料替代、采選技術創新、甲烷減排、循環經濟及市場化交易六大轉型舉措實現全面脫碳。3我國化工行業作為典型的高耗能、高排放行業,面臨著一系列嚴峻挑戰:中小化工企業與大型化工企業兩極分化;政策對高耗能、高污染行業進行的嚴格控制導致高耗能化工產能發展受限;區域分化,尤其是西部地區將迎來更大沖擊與挑戰;上下游分化,低碳減排催生了新增長領域;類型分化,國企、外企減排道路將各有不同。化工行業碳排放的特點為總量有限但強度突出,其低碳轉型可主要通過調整產業結構、發展循環經濟和精益運營生產三大舉措推進。多樣數字化技術為能源轉型注入新動能埃森哲在全球范圍的研究中發現,每個國家的能源低碳轉型,都是從能源生產供需兩側的核心要素開始,然后逐步地向外延伸,轉向市場和技術等輔助要素賦能,最后邁向數字化賦能的綜合系統。在這條路徑上有一個關鍵點,即從效果最快、最明顯的核心要素切換到間接轉型賦能的過渡。一般而言,如果可再生能源占比達到20%-30%,將迎來一個臨界點。此時,依靠核心要素、輔助要素的投資推動行業增長的模式已經處于難以為繼的拐點,需要向數字化場景尋求持續轉型的突破。中國目前的可再生能源占比已經逐步接近這個比例,臨界點即將到來。作為低碳轉型的重要推動力,數字化、智能化技術帶來的效率和成本優勢日愈凸顯,充分發揮技術創新的支撐作用,促進數字化和綠色化的產業融合,推動能源綠色生態建設,是實現轉型升級和長期可持續發展的基礎。目前,人工智能、大數據分析、云計算等數字化技術已廣泛應用于能源行業。
平臺賦能,瞄準端到端解決方案能源企業在低碳轉型進程中,需要建立包括碳資產盤查、碳目標設定、碳交易、碳管理平臺解決方案、碳數據整合、綠色生態構建、長期運營等在內的一系列低碳轉型資產與能力。未來,政府、企業一定都會看兩張資產負債表,一張是傳統財務的資產負債表,一張是碳資產的資產負債表。企業需要能夠實時了解自己碳額余額的變化情況,也需要知道市場上實時可獲得的碳供給的價格。構建生態,加速實現可持續轉型能源企業低碳轉型離不開可持續發展的生態構建。未來的傳統油氣公司轉型新能源,燃氣企業進入綜合供能市場,發電企業走向客戶端,礦產和化工企業進行園區節能改造,都需要借助生態的力量形成合力,并通過生態完成能力的快速部署和積累。可持續將成為新的“數字化”埃森哲認為,當前飛速進步的數字技術帶來了構建可持續未來的契機。低碳轉型的核心是數字化轉型,助力企業創造并實現新的價值。中國能源企業應將低碳化的數字智能解決方案嵌入企業的核心業務及全產業鏈,更有效地進行產品組合及運營過程的管理及優化,充分釋放減碳價值,實現可持續發展。4攜手并進砥礪前行:脫碳趨勢大局已定5氣候變化威脅人類福祉,《巴黎協定》吹響全球碳中和響應號角自18世紀中葉工業革命以來,人類頻繁的生產經營活動導致大氣中二氧化碳濃度不斷上升,全球平均氣溫升高1.2℃,氣候變化帶來的生態風險及生存危機日益凸顯。為遏制全球變暖的嚴峻趨勢,防止自然災害風險的不斷擴大,2015年全球近200個締約方共同簽署通過《巴黎協定》,提出“力爭把全球平均氣溫升幅控制在工業化前水平2℃之內,并努力限制在1.5℃之內”的長期目標,為全球許多國家提供了應對氣候變化的發展路徑與規劃藍圖。截至目前,全球已有1271個國家承諾在21世紀中葉前實現碳中和。英國、瑞典、法國等6國將碳中和目標納入法律,歐盟、西班牙等6個國家和地區也相繼提出了相關法律和草案2,能源低碳轉型與實現碳中和已成為全球共振目標。然而實現這一目標并非易事,根據2020年全球整體碳排情況來看,過去一年的碳排放總量約為400億噸,若依據現有排放路徑,埃森哲研究,預計到2050年,全球碳排放總量將達到520億噸,其中電力、交通、工業與建筑四大部門分別占據碳排放總量的29%、27%、24%與7%。若各國積極采取低碳轉型與排放管理措施,預計2050年碳排放總量將減少80%,降低至100億噸左右。其中,電力與工業行業作為主要的碳排來源部門,具有較大的節降空間,可占整體碳排放減少量的60%左右。然而,2050年100億噸的碳排量與凈零排放的目標仍有一定差距,各國仍需在現有基礎上加大減排力度,攜手并進、共同走向碳中和。
全球各行業碳減排路徑億噸二氧化碳當量常規場景:520億噸55050015%45040034%35030017%25020026%1508%100脫碳場景:500100億噸2020203020402050油氣開采與精煉電力交通工業建筑脫碳場景*注:圈內比例代表該行業碳減排量占整體碳減排量占比數據來源:埃森哲研究6“3060”彰顯大國擔當,減排之路任重道遠能源企業低碳轉型迫在眉睫21世紀中國經濟快速崛起,但以工業主導的經濟結構導致我國過度依賴化石能源,成為全球最大的溫室氣體排放國。近年來,我國排放量占全球近30%3,資源環境對于經濟發展的制約作用日益劇增。為實現經濟長期可持續的高質量發展,同時履行大國的責任擔當,2020年9月,習近平主席在第七十五屆聯合國大會上鄭重承諾中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取于2060年前實現碳中和,這一重要宣示為我國應對氣候變化、綠色低碳發展提供了方向指引、擘畫了宏偉藍圖。而“3060目標”背后隱含著中國僅有30年的過渡時長,相較于歐美國家50-70年的過渡期而言,面臨著更加陡峭的節能減排路徑,任重而道遠。2020年我國溫室氣體碳排放總量為142億噸左右,與能源相關的碳排占比接近90%。因此,為實現碳中和目標,能源行業是核心關鍵,亟需向低碳化乃至無碳化轉型,朝凈零排放的目標邁進。7風口已至破冰突圍:能源行業低碳轉型路徑58電力行業低碳能源革命電力行業首當其沖電力作為我國碳排占比最大的單一行業,減排效果對實現“雙碳”目標至關重要。2020年我國能源消費產生的二氧化碳排放占總排放量的90%左右,而電力行業占能源行業二氧化碳排放總量的30%以上。作為踐行碳達峰、碳中和戰略的主力軍和引領全社會系統性變革的主戰場,電力企業在低碳轉型中挑戰與機遇并存。9乘時借勢迎來變革新拐點低碳轉型下電力行業的機遇與挑戰跑馬圈地模式受限,政策加速清潔能源有序開發進程隨碳中和目標的提出,構建以新能源為主體的新型電力系統奠定了電力行業低碳轉型的基礎和方向。然而,近年來清潔能源特別是風電、光伏發電高速發展所帶來的供需不匹配造成了個別地區較大的消納壓力,同時也給電力系統的調度運行帶來了更多挑戰。在此背景下,國家能源局在2021年3月印發《清潔能源消納情況綜合監管工作方案》以進一步約束清潔能源的無序建設,促進可再生能源的高效利用,“大干快干”的搶裝時代已不復返。與此同時,政策充分發揮“指南針”作用,通過平價制度、綠色電力證書與明確的量化指標等多種手段推動可再生能源投資的有序健康增長。加強科學規劃、統籌協調,降低相關投資風險,確保項目投資回報,為可再生電力開發主體提供了長期確定性。可再生能源發電經濟性日益凸顯,傳統煤電舉步維艱在全球各地,可再生能源發電成本持續下降并逐漸開始低于化石燃料,過去10年光伏和陸上風電的平準化發電成本(LCOE)分別下降了85%和60%4。同樣的趨勢在中國也在發生,中國光伏發電成本已降至每千瓦時0.2-0.41元的區間,在多數地區已經具備了與新建燃煤電廠競爭的能力,而陸上風電也將很快達到這一水平,海上風電成本將在未來十年具備競爭力。
可再生能源發電成本的進一步下降對現有煤電產生威脅。到2020年代末,新建風電發電成本也將低于現有燃煤電廠的運行成本,使其不再具備經濟效益,而燃煤發電產能過剩更加劇了這一風險。目前中國燃煤電廠的平均利用率僅為56%,這一現狀在可再生能源資源較為豐富的西北和西南地區尤為凸顯(當地的燃煤電廠平均利用率僅為35%),造成巨大的經濟損失和資產擱淺。電改引發行業洗牌,能源交易和消費形式的演進創造新增長點后電改時代,電力行業更加開放,行業玩家面臨重新洗牌。經過過去多輪電力市場化改革,從發電企業和電網企業分家,到如今的市場化電力交易全面擴大,行業新玩家不斷涌入。售電公司、綜合能源服務公司,甚至來自于能源行業外的互聯網和科技巨頭憑借其強大的業務靈活性、更高效的決策流程、大膽的想法紛紛入局,傳統電力企業遭受巨大沖擊。隨著風、光的不斷滲透及電力市場化改革的加深,傳統的買賣雙方關系被打破,創新的商業模式帶來新增長機遇。過去能源生產模式以集中式為主,但未來考慮到東南沿海作為負荷中心,土地資源愈發緊張,分布式能源以其方便靈活,靠近負荷中心等特點將成為未來的新增裝機主流。與此同時,傳統的電力消費者逐漸轉為生產者,通過自有分布式設備滿足用電需求,并將富余電量賣回至電網或其他用戶產生額外收益,帶動商業模式的創新。埃森哲認為,當下中國電力轉型正處于從“簡單的可再生能源替代”邁向“更復雜的綜合能源系統”的關鍵拐點。10“綠”之所向七大抓手多管齊下電力行業低碳轉型舉措肩負著“雙碳”目標的重要責任和使命,以五大發電集團、兩網為代表的主要電力企業紛紛響應,明確碳達峰、碳中和時間表和相關具體目標,并已著手行動。從電力產業鏈各環節來看,無論是上游發電,還是中游輸配電、交易與調度,亦或是下游售電與服務均具備較大的減排應用機會。埃森哲認為電力行業低碳轉型路徑可歸納為七大舉措,分別是:結構優化、效能提升、技術減排、電網升級、市場交易、調度運行和模式創新。電力行業低碳轉型路徑發電輸配電應用機會很高高轉型舉措·結構優化:電力結構優化,·電網升級:堅強主網架和柔調峰電源建設,儲能規模性配網建設,抽水蓄能電站應用建設,電網側儲能規模化應·效能提升:煤電機組技術改用,電網節能管理造、全生命周期資產績效管理·技術減排:可再生能源制氫,CCUS技術·市場交易:參與電力現貨市場,參與輔助服務市場,碳排放交易(CCER)
交易與調度高·市場交易:促進電力市場化交易,建設電力現貨市場,完善輔助服務市場,與碳市場耦合·調度運行:傳統電力調度理論的更新、調度技術和算法升級、強化故障防御體系
售電與服務高效能提升:用電負荷管理、用能改造服務·模式創新:需求響應、V2G、虛擬電廠11舉措一:結構優化首要抓手提高可再生能源、核能等低碳能源在電源結構中的占比是電力行業轉型的重要基石。據國網能源研究院預測,到2030年我國非化石能源的裝機占比將達到62.6%,其中風電、太陽能總裝機容量將達17億千瓦以上;清潔能源裝機比例在2060年將進一步攀升至82.9%,屆時風光總裝機超60%。在此目標背景下,電力企業應制定更加積極的新能源發展目標,加快風電和太陽能發電建設,因地制宜開發水電,積極有序發展核電。在風電方面,建議關注“三北”大型風電、東南沿海海上風電和東中部分散式風電的建設。在太陽能發電方面,西北地區依然是我國重要的能源供給基地,集中式光伏作為優勢資源也將繼續增長,東中部地區則可因地制宜合理發展分布式光伏。
同時,電力企業亟需改變煤電在能源轉型中的定位,嚴控新增裝機并淘汰落后產能,將煤電從電量供應型轉變為電力調節型,促進和保障可再生能源電力的發展,果斷關停小容量煤電機組以及一些低效的自備電站機組。此外,電力企業還需提升靈活調節電源的比重,推進東中部地區抽水蓄能電站和調峰氣電建設,推廣應用大規模儲能裝置,滿足電網硬性要求、平滑出力曲線并提供輔助服務。更為重要的是,在結構優化的過程中,電力企業需要承擔起產業鏈的引領作用。通過構建生態圈,由末端的需求驅動,拉動整個新能源產業鏈從裝備制造、設計施工、技術服務到運維的整體技術發展和生態規模化效應,從而進一步降低新能源發電技術的平準化發電成本(LCOE)。中國2020-2060年電源裝機總量及結構GW 氣電煤電核電水電太陽能發電風能生物質及其它燃氫機組非化石能源裝機占比600082.9%77.4%500070.4%4000
62.6%54.0%3000 46.3%200010000202020252030204020502060資料來源:《中國能源電力發展展望2020》12舉措二:效能提升一舉兩全效能提升包括能源供給側和能源消費側兩端的能源利用效率優化,可在實現碳減排的同時為電力企業和用電用戶帶來收益。在能源供給側,發電企業應加快煤電靈活性改造和全生命周期的資產績效管理。煤電技術改造將主要通過開發煤清潔轉化高效利用技術和提高燃煤發電效率降低煤耗實現,包括余熱回收、汽輪機流通改造以及具有發展前途的整體煤氣化聯合循環(IGCC)、循環流化床燃燒(CFBC)等技術。針對發電資產全生命周期管理,發電企業可在項目開發環節,通過智能資產規劃優化項目選址,降低資本開支,最大化資源利用率,提高項目收益。在生產運營環節,可采用運行優化工具通過分析電廠內部數據、歷史運行數據、外部天氣情況及電力需求預測形成運營指示,從經驗決策型向預測分析型轉變,提高發電量增加發電收入的同時,提高電廠靈活性。在運行維護環節,發電企業可借助數字化分析工具和人工智能算法,進行整體發電資產的狀態監控,將過去被動式問題解決型運維改為全面主動型的預測性運維,幫助發電企業降本增效。在能源消費側,綜合能源服務企業和售電公司可通過用能改造服務和用電負荷管理實現用戶側的效能提升。綜合能源服務企業可建設基于互聯網的系統能效監測、故障診斷、優化控制平臺實現用戶能效監測與提升,提供節能設備銷售改造及多能供應等服務,降低用戶用電成本;并基于不同行業與區域的用戶用能需求,構建差異化和客制化的合同能源管理套餐,提高客戶粘性。售電公司可通過智能電表及控制設備進行用電負荷管理,實時監測用戶用電情況,提供用能分析與咨詢服務,對用戶的多種用電設備進行精細化管理控制,隨時調整用電設備工作狀態,幫助用戶優化用電結構與生產計劃,降低碳排。舉措三:技術減排方興未艾技術減排主要來自未來新興能源技術的規模化應用,包括氫能和CCUS碳捕捉、利用和封存技術。
氫能清潔無污染、燃燒熱值高、利用形式多等特點使其成為能源結構轉型的關鍵媒介。同時,氫能作為能源儲存的新型方式,可調節可再生能源發電量的波動,并促進能源結構多元化和能源供應安全。隨著可再生能源度電成本和電解槽成本日益降低,氫能將迎來快速發展的重大機遇期。此外,CCUS碳捕捉、利用和封存技術作為降低化石燃料電廠碳排放的關鍵解決方案,在推進電力系統低碳轉型中發揮著重要的作用。燃煤和天然氣發電廠是電力系統靈活性的主要來源,為電網運行提供慣性和頻率控制等,而碳捕集電廠既可以像傳統火電機組一樣提供靈活性支撐作用,又能很大程度降低自身的碳排放,有望在未來電力系統中起到“壓艙石”作用。據國際能源署(IEA)預測,至2060年全球約97%的燃煤電廠均將配備CCUS,氣電和生物質發電配備CCUS裝置的比例也將分別達到76%和32%左右5。電力企業應積極布局,提前加碼氫能、CCUS等新技術發展。短期內可充分利用棄風棄光進行電解水制氫,未來隨可再生能源發電成本持續下降,可將氫能發電機整合到電網電力輸送線路中,與制氫裝置協同作用,在用電低谷時電解水制備氫氣,用電高峰時再通過氫能發電,提高能源利用效率。總體來說,可以嘗試以實踐型參股投資的模式,在氫能產業鏈各環節同時布局,小額多點開花,為未來抓住氫能產業鏈核心環節做探索。CCUS技術當前受限于成本因素,發展不及預期,但在全球關鍵地區均有試點,目前在運行的2個大型CCUS項目和在建的20個項目預計總碳捕集能力將達到5000萬噸/年。發電企業應積極推動技術研發,通過模塊化建設,提高捕集能力,提升發電機組效率,優化CCUS運行范圍和供應鏈;減少胺降解;優化熱能消耗和水耗;提高壓縮效率和數字化技術等降低資本成本和運營成本,加快CO資源再利用,鎖定未來技術紅利。13可持續發展情景下2019-2060年全球配備CCUS設備電廠的發電量2019-2060年全球配備CCUS電廠的發電量 2060年全球CCUS在不同電源發電量中的占比TWh180001600014000120001000080006000400020000
100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20192030204020502060煤電氣電生物質發電煤電煤電-配備CCUS氣電氣電-配備CCUS生物質生物質-配備CCUS資料來源:國際能源署(IEA)《碳捕集、利用與封存(CCUS) 世界能源技術展望2020特別報告》14舉措四:電網升級剛柔并濟電網連接電力生產和消費,是能源轉型的中心環節,也是電力系統碳減排的核心樞紐。未來我國電力需求將繼續平穩提升,東中部仍是用電中心,大型清潔能源基地則分布于西北部。電力需求和資源稟賦逆向分布決定了“西電東送”和“北電南供”電力格局不變,跨區跨省清潔電力流規模還將繼續擴大。另一方面,隨著新能源快速發展和用戶側新型用能設備,如分布式發電、電動汽車和儲能設備的廣泛接入,控制規模呈指數級增長,供需雙方的不確定性給電網的安全穩定運行帶來更大的挑戰。因此對電網公司來說,應加強“跨省區主干電網+中小型區域電網+配網及微網”的電網規劃建設,提升電力傳輸靈活性,支持新能源優先就近并網消納,提高清潔能源接納能力;并積極探索智能微電網等技術,滿足分布式能源和多元負荷用電需要。此外,需持續提升已建輸電通道利用效率;提高電網信息采集、感知、處理、應用能力,實現向能源互聯網轉型升級。同時加快抽水蓄能電站建設,支持調峰氣電建設和儲能規模化應用,提高系統調節能力。除此之外,電網公司還可通過實施電網節能管理,如推廣節能導線和變壓器應用、加強六氟化硫氣體回收處理、電網廢棄物環境無害化處置等,著力降低自身業務運行中的碳排放水平。
舉措五:市場減排經濟導向市場減排則包括電力市場改革及碳市場建設帶來的減碳機遇。電網公司交易中心應加快電力現貨市場建設,加快構建促進新能源消納的市場機制,完善以中長期交易為主、現貨交易為補充的省間交易體系,擴大新能源跨區跨省交易規模,健全能源電力價格合理形成和成本疏導機制。同時健全輔助服務市場交易機制,引導火電機組主動參與系統調節,完善儲能電站投資回報機制,調動發電側和用戶側參與系統調節積極性。發電企業則應積極參與電力現貨市場和輔助服務市場交易,更好地將可再生能源出力變化體現在市場價格信號中,通過跨區中長期外送、省內大用戶及增量用戶直接交易,提高新能源發電的消納。與此同時,充分考慮碳市場對電力市場的影響,將電能價格與碳排放成本有機結合,相互促進、互相補充。電網公司應積極研究綠證、碳交易機制及其與電力市場的耦合方式,推動構建適應高比例新能源發展的市場模式。發電企業應積極制定碳交易策略,及時分析發電層面碳排放數據,優化投資和交易組合,根據配額盈缺變化及時開展碳資產交易,優化生產調度,降低履約成本,更好推動能源清潔低碳轉型。15舉措六:調度運行亟待創新電源側發電結構的改變與用電側產銷模式的變化,對以交流電技術為基礎和集中式控制為主的傳統電力系統產生了深遠影響。電網的調度優化邏輯發生根本性變化,從集中式優化向集中式、分布式共存的方向轉變。以高比例可再生能源、高比例電力電子設備的“雙高”為特點的新型電力系統,具有隨機、波動、間歇特性,為電源出力引入高度不確定性;同時分布式單機容量小、數量眾多、布點分散、特性多樣的特點,使得以新能源為主體的新型電力系統調度運行面臨嚴峻挑戰。因此電網公司應升級電力系統分析認知體系,開展認知與分析基礎理論研究,建設仿真分析手段。完善電力系統運行控制體系,利用“云大物移智鏈”等技術實現全業務信息感知、全系統協同控制、全過程在線決策、全時空優化平衡、全方位負荷調度,促進清潔能源消納多級調度協同、快速響應。強化電力系統故障防御體系,基于電網全景全頻段狀態感知,實現安全風險的事前主動防御,同時發揮電力電子設備調節快速、可塑性強的特點,增強電網故障的事中防御、事后恢復能力,著力做好清潔能源并網消納。
舉措七:模式創新輔助減排簡單的數據收集和數據分析能帶來運營上的降本增效,但商業模式的變革來自于數據的互通互聯,對能源行業至關重要,是未來新的增長點。隨著電改的進程,發電、輸配電、售電環節放開管制,以數字化技術為依托,突破原有商業模式,如需求響應、V2G、虛擬電廠等新模式,在帶來新的市場機會的同時,也為電力行業減排帶來更多可能性。對電網公司來說,應推動智慧能源系統建設,基于完善的ICT技術,設備的智能化與數據互聯實現先進計量、遠程控制和雙向通信,充分挖掘需求側響應潛力,構建可中斷、可調節的多元負荷資源,并通過價格機制,調動用戶節能降耗和參與需求側響應的積極性。與此同時,需求響應項目與國家或省電力管理平臺系統對接的端口和標準統一、電動車電網的雙向充電技術、虛擬電廠的數字化平臺搭建等技術加持對商業模式的更迭也至關重要。對綜合能源服務企業和售電公司來說,基于其節能改造與用電負荷管理的業務基礎,提供需求側響應服務可作為自身業務拓展新維度,成為盈利增長點之一。一方面,售電公司和綜合能源服務企業通過收集用戶的用電數據,對不同用電設備進行精細化管理,為用戶提供智能化、個性化的用電與節電服務;另一方面,隨著大數據在智慧能源中的應用不斷深入,獲取的用戶側用電數據也可以加以完善,售電公司和綜合能服企業可通過負荷集成商的身份,綜合利用自身具有的客戶資源參與到需求側互動響應的市場中,實現碳減排的需求側改革。16案例分享:法國電力公司(EDF)三步走實現碳中和法國電力公司(EDF)是全球領先的能源企業,其業務范圍覆蓋電力與燃氣全產業鏈,為全球3360萬電力用戶及530萬燃氣用戶提供能源產品及服務。截至2020年底,共擁有127.9GW裝機容量,其中約84%為清潔能源。作為法國最大綜合性能源企業,EDF早已將低碳環保作為其重要發展戰略,在2018年承諾大幅減少直接二氧化碳排放量,計劃到2030年降至3000萬噸,并提出2050年實現碳中和。在碳中和發展道路上,EDF提出“三階段三步走”發展戰略,首先通過優化電源結構、大力發展可再生能源降低直接碳排;其后通過創新能源技術提供用戶側節能減排服務,降低間接排放;未來將持續開發負排放項目,抵消剩余碳排。第一階段自2005年法國加入歐盟溫室氣體排放權交易體系起,正式拉開帷幕。在此階段,EDF專注于直接減排,著重降低發電供熱碳足跡,并自愿進行碳資產盤查,積極參與碳交易和REC可再生能源證書交易。短期內致力于化石燃料機組脫氮脫硫除塵,長期發展集中式與分布式可再生能源,并持續關停高耗能煤電機組。第二階段始于2009年,法國提出碳稅機制,鼓勵用戶減少對化石燃料的消費。在此背景下,EDF開始逐步關注用戶側間接排放,提供用戶側儲能、需求側響應、電動汽車、能源管理系統等多樣化終端能源服務。同時EDF也未停下自身減排步伐,不斷開發智能電網、氫能、CCS等創新能源技術,投運示范性項目。
2015年,法國提出國家層面的低碳戰略,并正式建立碳預算制度。因此,在第三階段,EDF進一步開展負碳排項目,加大碳吸收抵消剩余碳排。EDF將生物多樣性及生態保護作為其企業社會責任目標之一,并在全球范圍內不斷與當地所有利益相關者進行協商,通過生態修復和植樹造林實現負碳排。未來EDF仍將以“碳中和”轉型作為堅定的戰略方向,在發電側不斷退煤發展可再生及儲能技術;在用戶側通過綜合節能服務進行一系列新技術的布局與實驗,同步化被動為主動;通過碳補償項目為低碳革命打下良好的基礎。EDF碳中和戰略三大舉措及減排預測+負排放項目直接減排+間接減排·范圍一(Scope1)·減少范圍二、三·通過負排放項目抵(21.7%)二氧化碳(Scope2,3)(78.3%)消剩余排放凈零排放或接近零二氧化碳排放直接二氧化碳排放量(Scope1)預測克/千瓦時每千瓦時碳排放量(左)總碳排放量(右)百萬噸16018012312011311710210095120828077碳中和5755514030600020102011201220132014201520162017201820192030(E)2050(E)2020中國2030、2060年電力行業溫室氣體減排路徑碳減排路徑測算以范圍一(Scope1)為主億噸二氧化碳當量80.025.270.010.460.049.150.046.3-2.140.0-1.9-0.130.020.010.0-46.64.90.0-2.0-0.42020用電量增加零碳電力CCUS效能提升節能減排2030用電量增加零碳電力CCUS效能提升節能減排2060數據來源:埃森哲分析替代替代基于以上七大減排舉措,埃森哲針對中國電力行業“3060”減排路徑進行在減排路徑中,結構優化貢獻了最大減排成效,2020年我國煤電裝機量達了相應測算。預計至2030年,電力行業溫室氣體排放將達49.1億噸二氧化碳當1080GW,預計仍將保持上升趨勢至2025年達峰。此后煤電將加快轉型,逐步量,至2060年將降至4.9億噸。電網升級、市場交易、調度運行優化均為促進可有序退出,至2060年煤電裝機量將降至640GW6。因此2030年電力行業碳排量再生能源消納保駕護航,為避免重復計算,其所帶來的碳減排效應已在結構優仍成上升趨勢,后隨煤電機組裝機量退坡,風電、太陽能發電等零碳電力裝機化的裝機容量與發電利用小時數中進行考量。量增長迅速,碳排整體呈現下降趨勢。若各電源裝機容量或年均利用小時數與假設有所不同,結構優化所帶來的減排量會出現一定程度浮動。*測算中各電源在2030年的年均利用小時數為氣電3000小時、煤電4000小時、核電7000小時、水電3600小時、太陽能發電1350小時、風電2000小時、生物質及其他4500小時;2060年年均利用小時數分別為氣電3000小時、煤電2000小時、核電7000小時、水電3500小時、太陽能發電1800小時、風電2500小時、生物質及其他4500小時、燃氫機組2000小時18CCUS技術的應用是除結構優化外最大的碳減排貢獻來源。據國際能源署用能改造和用電負荷管理水平不斷提升也將進一步實現碳減排。隨著綜合(IEA)預測,至2060年全球煤電配備CCUS裝置比例將接近100%,氣電配備能源服務企業與售電公司基于互聯網和控制平臺技術的不斷成熟,節能的所帶比例近80%,生物質發電配備比例將達32%左右7。技術適用性標準和成本是當來的減排相應增長潛力不容小覷。前影響該技術應用的主要因素,若CCUS技術成熟度和經濟性發展不及預期,其碳減排作為系統性轉型需要電力行業各參與者多方共同努力,源網荷儲各減碳成效將有所下降。效能提升帶來的減碳貢獻主要體現在單位供電煤耗與供電氣耗的降低所帶環節共同發力,加快推進能源供給多元化清潔化低碳化、能源消費高效化減量化電氣化。為此,埃森哲細化了電力行業主要玩家在“3060”“雙碳”目標下的來的碳減排效應。2030年前煤電仍占主流地位,氣電仍在持續增長,效能提升轉型措施。將帶來較為顯著的減碳成效。隨著煤電和氣電機組裝機容量達峰后逐步下降,其帶來的減碳效應也將隨之減弱。企業類型轉型舉措裝備制造企業·提供帶有數字化平臺接入方案的新能源設備·大力投資參與產業園區等綜合能源服務項目·推進大容量高電壓風電機組、光伏逆變器創新突破·布局CCUS和氫能等新興技術應用·加快大容量、高密度、高安全、低成本儲能裝置研制·制定碳交易策略,優化投資和交易組合,開展碳交易·提高可再生能源、核能等低碳能源在電源結構中的占比,設定有序退·全生命周期的發電資產績效管理發電投資運營商役煤電機組規劃與路線圖,做到經濟平衡·布局CCUS和氫能等新興技術,主動構建生態圈,推動新能源產業鏈發展·推進調峰電源及儲能建設·參與電力現貨市場和輔助服務市場交易·開發煤清潔轉化高效利用技術,提高燃煤發電效率·制定碳交易策略,優化投資和交易組合,開展碳交易·提高可再生能源、核能等低碳能源在電源結構中的占比·參與電力現貨市場和輔助服務市場交易,構建供能主體與用能主體的地方投資集團·開發煤清潔轉化高效利用技術,提高燃煤發電效率共同調優與節能收益分享機制,搭建數字化平臺實現資源協同最大化·集團內高耗能產業用電負荷管理及用能改造·制定碳交易策略,優化投資和交易組合,開展碳交易·布局氫能等新興技術·加強柔性電網建設·推廣節能導線和變壓器應用、加強六氟化硫氣體回收處理、電網廢棄物電網企業·提升已建輸電通道利用效率環境無害化處置·提高電網信息采集、感知、處理、應用能力·主導推動電力現貨市場建設,健全輔助服務市場交易機制和碳市場交易·抽水蓄能電站建設·升級調度運行技術和基礎設施·推動智慧能源系統建設,推動新商業模式發展售電公司·開展用電負荷管理·參與需求側響應·提供綠電套餐,差異電價等服務綜合能源服務公司·開展用能改造服務·參與需求側響應·提供綜合能源建設服務19油氣行業劈波斬浪向未來油氣行業負重前行作為以化石能源開采加工為主的傳統行業,油氣在能源領域的地位舉足輕重,其貫穿全價值鏈的碳排放量也不容小覷,而油氣企業自身重資產、廣布局的特性也使得油氣行業轉型如大象轉身,緩慢而富有挑戰。在“雙碳”目標的背景下,與碳減排密切相關的油氣行業勢必將進入加速轉型變革的新時期。20鑒往知來新賽道漸趨明朗低碳轉型下油氣行業的機遇與挑戰油氣短期十年仍是重要經濟支柱,長期來看發展空間受限而后隨著低碳轉型進入深水區,一次能源消費中化石能源的占比將大幅減中國經濟增長階段發生根本性轉變,由過去的高速增長階段,轉為更加可小,至2050年油氣消費占比將降至17.8%,長期來看發展空間顯著受限。從供給端來看,化石能源行業本身的能源消耗巨大,低碳政策將增加其碳排放成本和持續的中高速增長階段。伴隨著經濟增速的趨緩和環境約束趨嚴,我國能源消費總量也將于2035年達峰后逐漸下降。由于油氣事關我國能源安全,具有戰略生產成本,降低其在能源市場上的競爭力;從需求端來看,低碳政策將增加各行業化石能源的使用成本,從而降低化石能源需求。因此,長期來看,低碳和性意義,且其能量密度高、便于存儲和運輸等特性,使得油氣在運輸領域、基減排政策的大力實施對化石能源行業將產生重大沖擊。礎化工領域、城鎮化發展等領域的作用難以被快速替代,油氣仍將在我國國民經濟和社會發展中發揮重要作用,至2030年油氣在我國能源消費結構中仍占近30%,未來十年油氣仍是經濟增長重要支柱。2℃目標導向情境下中國能源消費結構情況億噸標煤煤炭石油天然氣非化石能源7060504030201002005201020152020202520302035204020452050數據來源:《中國長期低碳發展戰略與轉型路徑》21油氣市場不穩定性增加,油氣價格在中低位劇烈震蕩油氣企業轉型面臨融資困境,低碳技術前景廣闊受各種因素的影響,過去幾年,油氣價格大幅下滑并維持低位震蕩。未來在油氣生產企業融資難度增加。一方面,氣候變化行動對資本市場產生深遠影碳中和約束下,溫室氣體排放約束趨緊,化石能源消費減少,盡管油氣供應方將響,油氣等化石能源項目的投資長期回報不再被看好,直接導致近年來油氣公司加強對油氣供應的協同調控,但油氣供過于求的局面將更加顯現化,且大概率將現金流吃緊,股價持續下滑低迷。另一方面,新冠疫情疊加油價低迷也對油氣企不斷加劇。因此,長期來看油氣供需基本面保持寬松,油氣價格難以恢復高位,業的生產經營造成巨大影響。化石能源行業融資難度和成本顯著上升,現金流和短期內受油氣需求波動影響,市場價格走勢不穩定性增加,劇烈震蕩將成常態,債務管理面臨更大挑戰。油氣企業盈利能力將受到巨大影響8。雖然化石能源項目投資受到限制,但氣候目標和政策支持極大地促進了低碳技術的發展。中國油氣企業應抓住技術發展機遇期,綜合運用自主研發、合作研發、技術引進集成及風險投資等多種方式,積極開展碳捕獲和存儲、甲烷排放管控等溫室氣體減排技術研究,充分利用數字化、智能化技術手段提升效能,逐步形成碳減排及新能源關鍵技術體系,降低氣候變化帶來的經濟損失和發展風險。22沖破桎梏六大對策向“新”而生油氣行業低碳轉型舉措碳中和時代的到來,需要油氣企業重新審視已經積累起來的行業經驗和在能源領域的競爭優勢,探尋新的可持續發展路徑,重構業務鏈,不斷降低產業鏈的碳排放強度。從油氣產業鏈各環節來看,上游開采,以及下游煉油和化工具備較大的減排空間。埃森哲認為油氣行業低碳轉型路徑可歸納為六大舉措,分別是:穩油增氣、效能提升、技術減排、燃料替代、多元布局和市場減排。油氣行業低碳轉型路徑應用機會勘探和開采運輸和儲存很高適中轉型舉措·結構減排:優化油氣結構·燃料替代:運輸設備電氣化·效能提升:提高火炬氣、·效能提升:油氣管道智能化伴生氣等資源利用率、設備改進和工藝優化、甲烷逃逸監測及捕捉·燃料替代:自身用能結構優化·技術減排:CCUS碳捕集技術和EOR二氧化碳驅油技術·多元布局:布局新能源,如風能、太陽能、氫能、生物燃料等·市場減排:碳排放交易(CCER)、森林碳匯、海洋碳匯等
煉油和化工 最終產品高 適中燃料替代:自身用能結構·其他:循環經濟,化工產優化品回收再利用效能提升:設備改進和工藝優化、提高火炬氣、伴生氣等資源利用率、LDAR甲烷逃逸監測技術技術減排:CCUS碳捕集技術多元布局:布局新能源,如風能、太陽能、氫能、生物燃料等市場減排:碳排放交易(CCER)、森林碳匯、海洋碳匯等23舉措一:穩油增氣結構減排短期來看,聚焦核心油氣業務。中國油氣需求將繼續增長,油氣企業在未來仍發揮著增儲上產主力軍的作用。油氣田企業應加強國內核心區塊的勘探開發力度,提升探明儲量動用程度,增強供應體系的穩定性和彈性。同時,充分利用天然氣的綠色低碳能源屬性,積極提升天然氣在產品結構中的占比,持續加大勘探開發力度,推進致密氣、頁巖氣、煤層氣等非常規天然氣開發,多渠道引進國外天然氣資源,推動天然氣產量快速增長。道達爾、殼牌、埃尼、挪威國家石油公司等國際油氣企業提供的油氣產品中,天然氣所占比例已提高至約50%。道達爾提出2035年天然氣產量占比要達到60%,殼牌更是提出了2030年后天然氣占比要達到75%的超級計劃。舉措二:效能提升直接減排從整個油氣價值鏈的排放構成分析,除去消耗油氣產品產生的碳排外,仍有36%的排放產生在油氣行業企業生產運營環節,主要排放源包括火炬燃放(25%),工藝放空(9%)以及氣體逃逸(2%)(參見右圖)。除二氧化碳外,油氣的生產運營還會產生甲烷等非二氧化碳溫室氣體的排放。為降低生產運營過程中產生的碳排,油氣田企業和煉化企業需加大新技術、新裝備的使用力度,替換或升級高排放設備;提高火炬氣、伴生氣等資源的利用效率。同時在甲烷排放管控方面,減少計劃性和逸散性甲烷排放;擴大泄露監測和修復(LDAR),及時發現存在泄漏現象的組件,并進行修復或替換,進而實現降低泄漏排放。
2019年油氣行業溫室氣體排放構成氣體逃逸工藝放空 2%9%火炬燃放25%油氣產品排放64%24舉措三:技術減排未來可期CCUS碳捕集技術可以顯著減少開采煉化過程中產生的溫室氣體排放,抵消無法避免的溫室氣體排放。油氣田企業可通過將二氧化碳注入油層,提高原油采收率的同時,解決二氧化碳封存問題。煉化企業也可通過布局CCUS技術捕捉、利用并存儲生產運營過程中產生的二氧化碳。自2000年以來,埃克森美孚已經在減少排放的技術和項目上投資了100多億美元,其中包括發展碳捕捉和儲存技術。作為全球CCUS技術的領導者,埃克森美孚二氧化碳捕集能力為900萬噸,在美國、澳大利亞和卡塔爾建有CCUS項目。埃克森美孚于2021年2月成立專業部門負責CCUS技術的商業化,并計劃投資30億美元用于推進未來全球碳捕集與封存項目。中石化也已經上馬了百萬噸級CCUS項目。此外,雪佛龍也向CTV核心基金投資超過3億美元,其中部分資金將用于發展碳捕集、利用和儲存(CCUS)技術;且在2021年3月,雪佛龍宣布與斯倫貝謝(Schlumberger)和微軟(Microsoft)在加州開發生物能源及碳捕獲和封存(BECCS)項目,旨在發展負碳排項目。舉措四:燃料替代清潔用能油氣企業也應更加注重自身用能結構的優化。建議油氣田企業和運輸企業可推廣“油改電”、“油改氣”技術,使用電力、天然氣替代柴油消耗;同時推進地熱、太陽能、風能等新能源利用,替代燃煤、燃油或燃氣鍋爐供熱,建設分布式供電系統,推動能源結構清潔化調整。煉化企業可推廣應用余熱產汽、余熱發電、余熱供暖技術,提高能源利用率;開展蒸汽、電互供合作,實現熱電資源互補和共享;利用閑置空間開展分布式光伏發電。
由于油氣產品終端消耗是主要排放環節,根據國際油氣生產者協會(IOGP)統計數據,2019年該部分占比達64%,因此油氣行業企業也需向社會提供更加清潔的終端能源。發展氫能是實現全球能源結構向清潔化、低碳化轉型的關鍵路徑之一。油氣田企業和煉化企業擁有多年石化產品經驗,具備支持氫能相關創新發展的專業知識,現有的輸配管道基礎設施也為氫氣輸送提供了物理條件。此外,生物燃料也是推動終端能源清潔化的重要手段,油氣田企業和煉化企業可利用餐飲廢油、動植物油脂等可再生資源生產生物航空煤油、生物柴油及乙醇汽油,推動石油產品轉型升級。舉措五:多元布局勢在必行在立足能源安全的同時,油氣企業應構建多元的能源供應體系,實現由單一化石能源供應商向綜合能源服務商轉型。建議油氣行業企業加大新能源業務投資,重點布局太陽能發電、風力發電等與油氣業務協同發展的新能源業務;同時可圍繞新能源業務進一步推進下游充電站、非油產品零售等清潔多元化業務的有序發展。國際領先油氣企業已紛紛布局相關業務。道達爾集團太陽能發電業務已覆蓋全球40多個多家,并在近年大舉進軍海上風電和儲能業務,預計到2050年,其電力產品銷售(尤其是可再生能源電力)將占總體業務的40%。殼牌公司也將電力作為未來業務核心,目標至2030年前實現每年560萬億瓦時的電力銷售,并在近年來陸續收購了歐洲最大的電動汽車充電商之一NewMotion,儲能電池制造商Sonnen,以及電動汽車充電和管理軟件開發商Greenlots。預計至2025年,殼牌的電動汽車充電樁將從目前的6萬擴展到50萬。25舉措六:市場減排積沙成塔市場減排主要包含碳交易和碳匯等市場手段。油氣行業企業可積極參與國家試點地區碳交易,積累市場經驗,合理制定交易計劃和策略,應對全國碳市場新形勢要求,降低履約成本。同時可大力實施林業碳匯,努力實現碳轉移。以中國首個碳中和林馬鞍山碳中和林為例,據規劃,馬鞍山碳中和林項目占地面積510畝,分兩期完成,2020年底完成一期項目建設,二期于2021年4月下旬正式啟動。一期栽植面積185畝,栽植喬木7700余株,并取得了天津排放權交易所《碳中和證明書》9。
中國森林碳匯面積千平方公里24002300112220021002000455190018001700160017491500200520192030E2005面積2005-19年凈增加如果森林密度不變,2019-30年凈增加量資料來源:國家統計局,農銀國際證券26案例分享:英國石油公司(BP)向綜合能源服務商轉型新冠疫情導致2020年國際石油和天然氣市場受到了較大的負面影響,全球油氣需求在短時間內急劇減少,庫存迅速增加,國際油氣市場供需失衡,疊加俄羅斯-沙特阿拉伯石油價格戰及投資者對油氣企業信心低迷,國際油氣市場進一步受挫。英國石油公司(BP)更是出現近五年來的首次全年虧損,在此背景下,BP提出了全新的十年戰略規劃,從根本上轉變資本配置原則,由一家專注于生產油氣資源的國際石油公司轉變為綜合性能源企業。實現這一目標并非易事,BP決定分三步走完成轉型。第一步:斷臂求生 收緊油氣開發業務,剝離資產獲取現金流未來十年內,公司將在2019年水平上減少四成油氣產量,且不會嘗試在尚未開展上游活動的國家進行勘探。此外,通過加速傳統業務的資產剝離,改善現金流狀況。2020年,BP將全部化工業務出售給英力士公司,隨后2021年一季度出售20%阿曼天然氣區塊股權。BP計劃2025年前從油氣領域撤資250億美元,并預計帶來額外的60萬油桶當量/日的油氣產量削減。以傳統油氣化工為主的資產剝離計劃將為公司帶來充裕的現金流。
第二步:調轉船頭 布局新能源領域,優化投資組合在BP向綜合能源企業轉變的過程中,生物能源、氫氣和低碳電力是重中之重。BP通過成立合資公司BPBunge重點發展生物燃料和沼氣業務。截至2020年末,BPBunge是全球第二大生物燃料公司,生物燃料的產能達3200萬噸/年。此外,BP在氫氣產能規劃中,呈現藍氫和綠氫兩手抓的情況。藍氫的生產幫助氫能供應的快速增長,也可不完全依賴于可再生能源,而綠氫將視地域而行。同時BP計劃通過同步布局新增市場(加大中國潤滑油市場份額)、零售業務(擴大零售非油業務布局)和交通運輸業務(增加充電樁和加氫站)進一步提升市場地位,并獲得更多資金來支持公司業務轉型。第三步:組織變革 設立專業機構,支撐業務發展成功的業務轉型離不開組織架構和人才的支撐。BP公司在2020年公布了新的組織架構變革方案,專門成立了“天然氣與低碳能源”板塊,旨在對分散在各部門的能源團隊進行整合,共同創建低碳解決方案,為推進自身綜合能源服務商業務奠定堅實的基礎。27案例分享:國際領先油氣企業碳減排舉措截至目前,國際領先油氣企業均已在碳減排上開展相應舉措部分企業示例全面開展()尚無相關舉措部分實施氣候行動直接減排替代抵消驅動因素效能提升減少天然氣燃除逃逸氣體管控電氣化購買綠電替代能源碳抵消CCS碳交易高管薪酬投資績效掛鉤()()()()()()()()()()28中國2030、2060年油氣行業溫室氣體減排路徑億噸二氧化碳當量30.04.4-1.9-0.128.225.027.2-0.8-0.6220.015.010.0-19.25.0-0.3-0.2-4.2-0.154.20.0能源消費穩油增氣用能結構CCUS其他2030能源消費穩油增氣用能結構CCUS其他20202060需求變化優化需求變化優化基于以上各項減排舉措,埃森哲針對中國油氣行業“3060”減排路徑進行源消費結構中占比17%,化石能源占比83%,其中石油18.4%,天然氣8.4%。至了相應測算,埃森哲預計2030年油氣行業溫室氣體排放量升至28.2億噸二氧化2030年,石油占比將下降至13.9%,天然氣占比將上升至14.3%;至2060年,非碳當量,2060年將降至4.2億噸。化石能源占比將達到83%,石油和天然氣占比將分別下降至6.2%和8.6%。隨能油氣行業最重要的減排路徑來源于終端能源消費需求和結構的變化。預計我源結構不斷優化,非化石能源占據主導地位,2030年后能源消費需求變化將貢獻最大比例的碳減排量。若我國能源消費結構變化不及預期,則該部分帶來的碳國能源消費需求將在2030年達峰至58.2億噸標準煤;后逐步降低至2060年的減排也將有所下降。46.9億噸標準煤。同時,能源消費結構也將不斷變化,當前非化石能源在我國能*能源消費需求變化已考慮碳中和目標下我國一次能源總消耗量和結構變化29穩油增氣是油氣企業當下調整自身產品結構的無悔舉措,將天然氣作為過渡能源填補石油需求萎縮帶來的收益減少。與此同時,對于油氣企業自身生產來說,CCUS和LDAR甲烷逃逸監測技術已在油氣生產運營中試點應用,未來隨技術成熟度不斷提升、應用成本不斷降低,在2030年后可貢獻更多的碳減排量。此外,森林碳匯、用能結構優化的發展可在長期減排路徑中起到輔助作用,助力油氣行業碳減排目標實現。碳減排作為系統性轉型需要油氣全產業鏈共同努力,在保證我國能源安全的前提下,積極推動能源供給清潔化進程。為此,埃森哲提出了油氣行業主要玩家在“3060”“雙碳”目標下的轉型措施。企業類型轉型舉措裝備制造企業·加大設備技術研發投入,提高設備效能·在油氣生產設備中納入數字化解決方案,形成碳排足跡閉環管理·穩油增氣,提高天然氣占比,加快非常規天然氣開發技術突破·發展CCUS技術上游開采企業·油氣生產設備電氣化,以及生產設備的清潔燃料替代·加快二氧化碳驅油技術應用·提高生產效率,降低單位能耗·加快新能源開發布局·推廣甲烷逃逸監測及捕捉技術應用范圍·積極參與碳排放交易,開展碳匯活動實現碳抵消下游煉化加工企業·優化自身用能結構,生產設備電氣化,燃料替代·發展CCUS·生產設備改造及工藝優化·加快新能源開發布局·產品結構升級,加快高附加值化工產品生產研發·積極參與碳排放交易,開展碳匯活動實現碳抵消大型跨國綜合油氣企業·優化資產布局,剝離高碳低效資產·積極布局新能源資產,加快向綜合能源服務商轉型·持續推進國際合作,擴大和穩定資源渠道·積極參與碳排放交易,開展碳匯活動實現碳抵消·制定差異化區域業務發展策略地方性綜合能源企業·優化資產布局,加大天然氣投資力度·開展多元業務布局·拓展多能互補、能效管理等綜合能源服務·積極參與碳排放交易,開展碳匯活動實現碳抵消·投資發展新能源,加快向綜合能源服務商轉型數據來源:埃森哲分析30采礦業格局重塑產業煥新勢不可擋隨著我國經濟進入高質量發展新常態,資源節約型社會建設的進程逐漸加快,采礦業10作為典型的高污染行業,不斷加劇的環境風險和大規模的露天采礦引起社會認同度的廣泛下降和投資者信心的持續低迷。與此同時,越來越多的金融機構將企業ESG表現納入考慮范圍,出臺了限制煤炭、石油和天然氣領域融資的政策,從而給資本密集型的采礦業帶來了重重困境。為重拾社會認同度、重塑投資者信心、緩解融資難困境、激發市場主體活力,采礦業亟需深度轉型,追求經濟利益的同時也應關注礦產資源的科學化、低碳化開采,從而實現采礦業長期可持續發展。31發展受限洞見增長新曲線低碳轉型下采礦行業的機遇與挑戰上游金屬市場暖風已至,減排壓力持續加大礦業企業在中國低碳經濟轉型過程中扮演著至關重要的角色,可再生能源發電設備、電動汽車、氫燃料電池等低碳基礎設施的建設,推動與之相關的金屬需求進一步提升。例如,一輛典型的電動汽車所需要的金屬需求為普通汽車的6倍11,從而為鈷、鋰和鎳創造增量市場;而氫燃料電池和碳捕捉等新興技術也將提升對鉑、鈀和其他催化劑材料的需求。由于全球綠色經濟對于金屬和礦物應用前景的提振,采礦業即將迎來大繁榮。為實現“3060”“雙碳”目標,清潔能源技術需求將全面爆發,由此帶來了金屬需求的激增。預計到2030年,中國對于銅和鋁等傳統金屬的需求將較2020年上升2-3倍,對于鋰、鈷、鎳和稀土等新興金屬的需求將較2020年上升3-4倍,與清潔能源技術相關的金屬總需求將提升3-4倍。銅鈷鎳鋰稀土鋅鋁光伏太陽能●○○○○○●風能●○●○●●●水電●○○○○●●聚焦式太陽能發電●○●○○●●生物能●○○○○●●地熱能○○●○○○○核能●○●○○○○電網●○○○○○●電動汽車和蓄電池●●●●●○●氫能○○●○●○●總需求(2030)(百萬噸)29.00.020.20.40.12.440.5總需求(2060)(百萬噸)89.30.10.50.90.37.6130.5*注:陰影顏色表示某一礦物對一種特定的清潔能源技術的相對需求量(●=高;●=中等;○=低)數據來源:IEA,埃森哲研究32然而,大量上升的金屬需求對于采礦業低碳轉型帶來了更大挑戰。相較于傳統金屬而言,推動能源轉型的金屬碳排放強度更大,因此隨著與清潔能源技術相關的銅、鎳、鋰等金屬需求增加,未來采礦業能耗及碳排將呈上升趨勢。此外,在過去20年中,上游開采的資源質量與數量均呈現不斷下降的趨勢,除了面臨開采資源耗竭的風險外,開采和提取品位較差的金屬需要消耗更多的能源,加劇了溫室氣體排放和污染量。低碳創新技術層出不窮,潛在顛覆即將到來近年來,科技的快速發展使采礦業站在了過去與變革性未來的十字路口。機器學習、虛擬現實和增強現實、智能傳感器、3D打印、區塊鏈等自動化和數字化技術的創新、推廣和應用將為礦業智能化發展提供堅實的技術基礎;安全綠色的勘探開采技術(如:充填開采技術、煤矸石再利用技術等)與清潔高效的選礦加工技術(如:浮選選硫技術、選礦拜耳法技術)為采礦業轉型升級與高質量發展保駕護航。雖然技術變革在一定程度上增加了企業的成本投入,但生產和效率的提升及低碳高效的運營流程能夠幫助礦業企業實現更長遠的可持續增長。業務模式多元優化,“魚”和“熊掌”亦可兼得隨著其他行業和采礦業的低碳轉型深化,對于業務結構以傳統金屬為主的礦業企業來說將面臨更多挑戰,經營效益受到沖擊,盈利空間進一步擠壓,企業經營管理面臨巨大壓力。因此,多元優化的業務投資組合及商業模式將成為礦業企業的發展新增長極。一方面,企業可通過投資布局與能源轉型相關的金屬,例如鋁土礦、銅、鎳、鋰和鐵礦石等金屬提升經濟效益;另一方面,對于擁有專業加工技術的礦業企業來說,可進一步將業務延伸至回收利用環節,通過向下游設備廠商降價“出租”金屬,進而通過回收提升金屬循環利用率,在緩解上游金屬一次供給壓力的同時,結合循環經濟為企業帶來更長足的優勢。33蓄勢待發六大舉措先發制勝采礦行業低碳轉型舉措目前來看,中國采礦業宣布減排目標的礦業企業僅不到一成。相對于其他行業而言,采礦業污染較高、起步較晚,仍處于減排初期,低碳轉型之路道阻且長。從產業鏈各環節來看,上游勘探與開采、中游選礦與加工均具備較大的減排空間。除開采過程中甲烷逃逸導致的碳排外,埃森哲認為,礦業企業可通過清潔電氣化、燃料替代、采選技術創新、甲烷減排、循環經濟及市場化交易六大轉型舉措實現全面脫碳。由于礦業企業六成以上的碳排放源于電力消費和燃料,因此可率先從電力和燃料兩端入手,逐步實現清潔脫碳。采礦行業低碳轉型路徑勘探與開采選礦與加工物流銷售應用機會很高高適中適中轉型舉措·清潔電氣化·清潔電氣化·清潔電氣化·循環經濟·燃料替代·燃料替代·燃料替代·關注價值鏈下游排放·采選技術創新·采選技術創新·循環經濟·循環經濟·甲烷減排·市場化交易·業務多元化·市場化交易34舉措一:脫碳之路清潔電氣化先試先行截至目前,中國礦業企業40%左右的能耗來源于用電,其余作業仍以化石能源作為主要直接動力源,現場作業設備電氣化具有較大提升空間。短期內,對于部分擁有自備電廠的采選企業來說,可進一步提高作業電氣化占比;對于其他尚未建設自備電廠的采選企業來說,可選擇與發電廠簽訂購電協議(PPA)或直接向電網公司購電的方式,共同推進電氣化進程。中長期而言,隨著可再生能源發電的經濟性愈發凸顯,礦場用電結構可逐步向清潔能源轉型。對于擁有自備電廠的采選企業來說,應優化自身電源結構,例如,該類企業可利用礦場空地布局建設分布式光伏或分散式風電,并進一步結合儲能系統搭建微電網,在保證電力系統穩定性的同時,實現離網運營的低碳化;另一方面,企業在滿足自身用電需求的同時還可進一步通過“自發自用、余電上網”的方式增加收入來源,提升企業盈利性。對于其他尚未建設自備電廠的采選企業來說,隨著未來發電結構的整體清潔化,企業通過與可再生能源發電廠簽訂購電協議或向電網購電的方式,減少用電過程中的溫室氣體排放;與此同時,隨著可再生能源成本的下降,該類企業也可逐步部署可再生能源電站,從而推動礦業企業全面向清潔電氣化轉型升級。目前,全球領先的采礦企業已紛紛開始脫碳計劃,如必和必拓公司(BHP)為其位于智利的銅礦簽訂了四份可再生能源供電合同,不僅節省了20%的能源成本,同時減少了300萬噸的二氧化碳排放,實現100%可再生能源供電12。現場作業設備的全面清潔電氣化將大幅減少碳排,并最終將用電產生的排放減少至零。舉措二:低碳轉型替代燃料并駕齊驅隨著技術的進步和成本的下降,使用氫燃料、生物質燃料代替柴油、煤炭等化石能源成為采選企業的另一轉型必選項。英美資源集團(AngloAmerican)正在與ENGIE集團共同開發全球最大的氫動力礦用卡車,并通過太陽能電解水制氫為其提供氫燃料。淡水河谷公司同樣開展了多個燃料替代項目,在傳統金屬領域使用生物柴油、在球團廠利用生物燃料替代煤炭等,實現經濟性的低碳轉型。預計到2027年,氫燃料電池汽車的總擁有成本將有望低于電動汽車或內燃機
汽車,礦業企業應乘時借勢,提前布局,通過氫燃料、生物燃料對傳統化石能源的替代,大幅降低來自燃料使用的碳排,并最終將其降至為零。舉措三:節能高效創新技術嶄露頭角通過開采及加工技術的改進與創新,降低整體能耗,從而減少運營過程中的碳排也是采選企業未來低碳轉型的主要途徑之一。根據歐洲某采礦設備企業對核心礦產品耗能的調研結果來看,采選過程中粉碎環節(即破碎和研磨過程)是目前礦場能源消耗的最大單一環節,占比為25%以上,以金屬銅為例,其采選過程中粉碎環節的耗能占比高達36%。隨著未來高效粉碎設備及相關技術的發展,一方面可減少對于磨礦介質的需求,另一方面先進的粉碎流程控制系統及破碎技術可大幅提高能效,降低碳排,據估計5%的能效提升即可降低超3000萬噸二氧化碳當量的溫室氣體排放13。金屬銅采選過程能耗環節拆分其他加工環節4%粉碎過程36%采礦設備60%*注:采礦設備包括拖運卡車、挖掘機、鉆孔機等;粉碎過程主要包括破碎和研磨;其他加工環節包括浮選、過濾、干燥等數據來源:Weir,MiningEnergyConsumption202135舉措四:轉危為機甲烷減排箭在弦上甲烷是煤礦企業另一種主要排放的溫室氣體,其造成的溫室效應影響更大。目前來看,煤炭開采和礦后活動導致的甲烷逃逸排放是中國最大的甲烷排放源。然而和油氣行業不同,在煤礦行業中,泄漏甲烷的濃度低、波動大,相關處理技術的難度更大、成本更高,從而使得煤礦企業在甲烷減排的技術和成本上都面臨著較大挑戰,中國煤礦企業尚未針對開采和礦后活動中的甲烷逃逸問題進行主動處理。甲烷逃逸作為采礦業中較為棘手的難題,雖然目前尚未形成廣泛有效、經濟可行的解決方案,但隨著未來甲烷捕獲、抽采及利用等技術的不斷成熟,減少甲烷逃逸帶來的溫室氣體排放仍有較大潛力。對于開采及碳排占比較小的露天礦而言,一旦開始開采很難減少甲烷逃逸性排放,減排幅度有限;而對于開采且碳排占比較大的井工礦,可選擇對甲烷進行采前抽采和采后抽采,并將采出的甲烷用于發電、供熱等,或與碳捕捉和封存技術進行結合,有效解決甲烷逃逸難題。舉措五:綠色礦業循環經濟如虎添翼隨著上游對于碳排放強度較高的金屬需求持續增加,給金屬一次資源供給和行業低碳轉型帶來更大挑戰,而循環經濟對采選企業長期可持續發展至關重要。一方面,金屬的循環回收再利用可減少一次資源供給的開采,例如電動汽車和蓄電池中銅、鋰、鎳和鈷的回收可以減少5-12%的金屬需求。另一方面,金屬回收再利用的二次資源供給碳排強度通常小于一次資源供給,例如從印刷電路板上回收銅、鈀、金、銀等核心金屬的能耗僅為常規開采過程的5%左右;從生產廢棄物中回收再利用銅的碳排放強度僅為常規開采的四分之一14。因此,金屬的循環回收再利用可有效對沖上游金屬需求增加所帶來的碳排增量,拓寬礦業企業商業模式,成為發展新增長極。
舉措六:“負碳”戰略市場化機制迸發活力隨著全國碳排放權交易市場的啟動,在全社會范圍內形成碳價信號,充分利用市場機制減少溫室氣體排放,促進能源行業轉型和加速發展。雖然交易初期只覆蓋電力行業企業,未來隨著碳市場機制的逐步完善,越來越多的高排放、高污染行業將會納入交易主體范圍,采礦行業的市場化轉型同樣蓄勢待發。除了直接參與碳市場交易以外,為降低自身履約成本,采選企業可進一步與負碳排企業簽訂碳匯合作協議,通過遠期協議的模式鎖定企業碳匯成本。與此同時,碳中和背景下,未來將有越來越多礦業企業通過自主開展或戰略合作的模式進行植樹造林、生態修復等控制或抵消自身碳排,“負碳”戰略的實現指日可待。隨著碳市場的進一步成熟,礦業企業可充分利用綠色金融工具,放大碳匯項目商業價值,獲取額外收益,通過市場化的方式全面煥發企業減碳活力,實現礦業企業商業價值及社會價值的最大化。36案例分享:跨界合作,碳匯交易實現雙贏2021年6月,某上游原料企業與某紙業公司簽署碳匯合作協議,共同探索中國企業碳匯期權交易模式,引發市場高度關注。根據協議,紙業公司為上游原料企業提供不少于200萬噸/年的CCER自愿減排指標,排放周期不少于25年。雙方約定可以一次性簽訂排放周期25年的碳匯交易合同,也可以分期簽訂,單首期碳匯交易合同排放周期不少于10年。交易價格采用浮動式定價,雙方實際交割時,以“T+1”日國家指定機構CCER成交價格為指導價,具體而言:當CCER成交價格≤50元人民幣時,雙方按照當期價格交割;當50元人民幣<CCER成交價格≤100元人民幣時,紙業企業承諾給予上游原料企業10%的優惠幅度;當CCER成交價格>100元時,紙業企業承諾給予上游原料企業5%-10%的優惠幅度。此外,雙方還將利用各自優勢共同合作開發碳匯造林項目和其他CCER減排項目,探索綠色金融模式,利用金融工具最大化林業碳匯項目的商業價值,拓寬企業融資渠道,同時提升林業碳匯項目收入規模,從而實現企業經濟效益、生態效益、社會效益與碳匯效益的協同創造。37中國2030、2060年采礦行業溫室氣體減排路徑碳減排路徑測算以范圍一(Scope1)為主億噸二氧化碳當量10.09.08.07.01.16.05.6-0.3-0.2-0.34.0-0.13.02.01.00.0*注:1.有色金屬主要包括銅、鋰、鎳、鋁等,由于終端需求增加導致開采量增加2.其他礦產主要包括煤炭、黑色金屬等,由于終端供給減少導致開采量減少數據來源:埃森哲研究
3.24.7-0.1-3.3-1.5-1.4-0.6-0.03-0.2
0.2-0.2基于以上六大減排措施,埃森哲針對中國采礦業“3060”減排路徑進行了 由于采礦行業低碳轉型起步較晚,2020-2030年期間清潔電氣化、燃料相應測算,預計至2030年采礦業碳排將小幅減少至4.7億噸二氧化碳當量,至 替代、采選技術改進、甲烷減排、金屬回收利用的減排幅度較為有限。2060年采礦業可減少95%以上的碳排,并最終降至0.2億噸二氧化碳排放當量。 2030-2060年將迎來中國采礦業脫碳化的全面爆發期,清潔電氣化及燃料替代由于未來能源結構的清潔化轉型,銅、鋁、鎳等有色金屬需求將快速增加,開采 的全面普及將有望實現凈零排放,而高效采選及金屬回收利用技術的不斷發展與量的上升帶來了一定碳排增加;與此同時,煤炭、黑色金屬等其他礦產的終端需 突破也將進一步推動采礦業脫碳。至2060年,由于終端煤炭需求量的大幅下求量減少,從而其他礦產開采量相較于2020年有所減少。若有色金屬的需求增 降,因此煤炭開采活動的減少大幅降低了甲烷逃逸的溫室氣體排放量。加和其他礦產的供給減少不及預期,該部分帶來的碳減排將會有所波動。38值得注意的是,雖然森林碳匯從絕對數值而言相較于其他舉措略低,但隨著未來我國碳交易市場的進一步成熟,未能有效控排將會造成企業高昂的履約成本,因此對于采礦業企業來說,森林碳匯也是低碳轉型路徑中必不可少的舉措之一。綜上所述,采礦行業的低碳轉型任重而道遠,亟需采礦行業各環節參與者共同努力,加快推進采礦行業全面電氣化、清潔化、高效化、市場化與循環化。為此,埃森哲總結了采礦行業不同類型企業在“3060”“雙碳”目標下的主要轉型措施。企業類型轉型舉措·開展企業碳足跡盤查,制定低碳戰略·推進金屬循環利用·布局新興金屬礦業務,優化投資組合·開展植樹造林、生態修復等項目,抵消部分碳排傳統金屬礦采選企業·推動電氣化進程,長期全面向清潔電氣化轉型·積極參與碳市場交易,并進一步發展綠色金融·加速燃料替代,布局氫燃料、生物質燃料等清潔燃料·擇機并購產業鏈各環節企業,開展業務轉型或有效對沖風險·開發高效綠色采選技術及數字化技術,提高能效,減少能耗·開展企業碳足跡盤查,制定低碳戰略·推進金屬循環利用新興金屬礦采選企業·推動電氣化進程,長期全面向清潔電氣化轉型·開展植樹造林、生態修復等項目,抵消部分碳排·加速燃料替代,布局氫燃料、生物質燃料等清潔燃料·積極參與碳市場交易,并進一步發展綠色金融·開發高效綠色采選技術及數字化技術,提高能效,減少能耗·擇機并購產業鏈各環節企業,開展業務轉型或有效對沖風險·開展企業碳足跡盤查,制定低碳戰略·開展植樹造林、生態修復等項目,抵消部分碳排非金屬礦采選企業·推動電氣化進程,長期全面向清潔電氣化轉型·積極參與碳市場交易,并進一步發展綠色金融·加速燃料替代,布局氫燃料、生物質燃料等清潔燃料·擇機并購產業鏈各環節企業,開展業務轉型或有效對沖風險·開發高效綠色采選技術及數字化技術,提高能效,減少能耗·開展企業碳足跡盤查,制定低碳戰略·開展植樹造林、生態修復等項目,抵消部分碳排煤礦采選企業·推動電氣化進程,長期全面向清潔電氣化轉型·積極參與碳市場交易,并進一步發展綠色金融·加速燃料替代,布局氫燃料、生物質燃料等清潔燃料·擇機并購產業鏈各環節企業,開展業務轉型或有效對沖風險·關注甲烷捕捉、抽采及利用技術,有效處理甲烷逃逸問題·適當剝離高污染資產,加快實現脫碳化專業加工企業·開展企業碳足跡盤查,制定低碳戰略·加大金屬循環利用技術投資,開展循環經濟業務,多元化商業模式·推動電氣化進程,長期全面向清潔電氣化轉型·積極參與碳市場交易,并進一步發展綠色金融·開發高效綠色加工技術及數字化技術,大幅提高能效,減少能耗39化工行業備戰“碳中和”化工行業勢在必行化工行業作為典型的高耗能高排放行業,在我國低碳轉型路徑中扮演著重要的角色。2019年,化工生產部門產生碳排放量約5.88億噸,約占工業領域總排放的16.7%,占全國能源碳排放比例為6%。我國化工行業產值高居世界第一,占全球近40%的份額,在全球產業鏈中占有至關重要的地位;并且預計2030年中國化工行業的產量將占到全球50%的份額。在產能產量持續迅速增長的同時,行業碳排要在2030年達峰,挑戰與機遇并存。40分化發展差異不斷擴大低碳轉型下化工行業的機遇與挑戰兩極分化,雙高產能設定天花板2021年6月1日生態環境部發布了《關于加強高耗能、高排放建設項目生態環境源頭防控的指導意見》,高耗能、高污染的雙高行業將受到嚴格的政策控制。高耗能化工細分行業,如電石、純堿、黃磷等,已嚴格不批新上產能。與此同時,隨著“雙碳”目標下煤炭能源使用成本上升,對高耗能化工企業帶來了更大的競爭差異,成本劣勢、技術劣勢、資源劣勢使得中小化工企業與大型化工企業的差距進一步拉大,促進
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