以下為演講實錄：
尊敬的各位來賓，大家好！
今天我向各位報告的主題是《碳中和愿景下的能源轉型：機遇與挑戰》。自去年九月份，中國第75屆聯合國大會一般性辯論上首次提出“2030年碳達峰、2060年碳中和目標”以來，我國又先后十余次提及這兩個目標，而且一次比一次更有力度。“碳達峰、碳中和”是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，涉及經濟社會的各個層面，但首當其沖的應該是一場能源的系統性深度變革。
報告內容主要包含以下四個方面：一是溫室氣體與氣候變化的關系；二是全球碳排放概況以及主要國家的氣候政策；三是報告的主要內容：能源轉型與深刻變革之路；四是氣候投融資助推能源轉型。
1、溫室氣體與氣候變化
地球每時每刻都在接受來自太陽的輻射，同時也以紅外輻射的方式把地球上的熱量散發到外太空中去。通過這樣的方式，地球的能量收支維持著動態平衡，微小的能量變化會引起很大的后果和影響。
太陽表面溫度高達5800K，根據熱輻射的基本定律普朗克定律，太陽主要以可見光與近紅外波段向外輻射能量；地球的表面溫度遠低于太陽，因此地球向外太空輻射的能量主要集中在中紅外及波長比較長的紅外波段。
由于大氣中的二氧化碳、水蒸氣、甲烷等溫室氣體對來自太陽的短波長可見光或者近紅外波段的輻射是透明的，因此太陽光可以直接穿透大氣層到達地球表面。而這些溫室氣體對于地球發出的紅外長波輻射具有非常高的吸收率，因此由地球向外太空輻射的這部分能量會被大氣中的溫室氣體所吸收，進而造成地球表面的溫度上升。這就是為什么二氧化碳等溫室氣體造成地球表面溫度上升的原因所在。
當然我們現在強調“碳達峰、碳中和”必須要走出一個概念上的誤區：降低二氧化碳排放既不是消除大氣中所有的二氧化碳，更不是清除我們日常生活中以各種其他形式存在的碳元素。事實上，如果大氣中沒有任何二氧化碳等溫室氣體，地球的表面溫度應該是零下十八度。這個溫度是不適宜人類生存的，地球表面將會覆蓋一層厚厚冰層。大氣中適量的溫室氣體使得目前地球表面溫度維持在15度左右，正好適宜人類的生存。但是在工業革命以來短短的一百多年中，化石能源的燃燒導致人類向大氣中集中過度地排放大量的二氧化碳。我們主要清除和降低的主要就是這部分排放。大氣中急劇增高的溫室氣體濃度使得我們地球表面的溫度迅速上升，而且上升的速率在逐漸加快。因此這是我們要降低CO2排放的根本原因所在。
研究表明，太陽活動變化、地球火山噴發、大氣中氣溶膠濃度等都是導致氣候變暖的可能因素。從下圖可以看到，從1850年到現在太陽的活動是非常穩定的，對地球表面溫度的影響幾乎可以忽略不計。另外，火山噴發也不是氣候變暖的原因：理論上，火山噴發的火山灰會對太陽輻射造成遮擋，會引起地球表面的溫度下降。與火山灰類似，氣溶膠也不是造成氣候變暖的原因。總而言之，所有的這些非溫室氣體因素都不足以構成地球溫度的上升。經過嚴格的論證，地球表面的溫度上升確實是由于人類燃燒化石能源，排放二氧化碳等溫室氣體造成的。
下面我們介紹一下溫室氣體。除了二氧化碳，溫室氣體還包括京都議定書中規定控制的六種氣體。從單位濃度氣體的溫室效應來說，二氧化碳不是最強的。下圖里能看到，甲烷等氣體的溫室效應是二氧化碳的幾十倍，甚至有些是上萬倍。但是，考慮到大氣中的二氧化碳的成分占比，它對地球溫升的影響是最大的。工業革命前（也就是1860年前后）二氧化碳的濃度是280 ppm。而到2003~2004年，這個數據增長到了380 ppm，今天的數據是415 ppm。短短不到20年的時間，上升了35 ppm，這個增長的趨勢是在加速的，相應的，地球溫度的上升也是加速的態勢。另外一種主要的溫室氣體，甲烷在大氣中的濃度則增加了170%！
目前全球平均氣溫已經上升了1.2 oC，而某些地區的氣溫變化幅度可能是平均溫升的好幾倍。溫室氣體對氣候會造成一些非常惡劣的后果，像海洋升溫/酸化，冰川融化，海平面上升以及一些極端天氣的形成。因此，人類必須降低二氧化碳的排放，遏制這種急速溫度上升的趨勢。
2、全球碳排放概況及氣候政策梳理
在了解了溫室氣體排放與全球升溫的關系之后，下面介紹一下全球碳排放的概況以及主要國家的氣候政策。首先看一下全球碳排放的總量。2019年全球排放二氧化碳364億噸，中國占全球排放量的28%，是全球最大的碳排放國。美國占14.5%。歐盟占8%，其次是印度，俄羅斯、日本等國家。盡管中國的排放量比美國、歐盟加上日本之和還要多，但是從人均來看，中國的人均碳排放較歐美發達國家低，僅為美國的三分之一。另外，與歐美發達國家相比，中國碳強度（每單位GDP所排放的二氧化碳量）還是比較高的，是發達國家的兩倍，這意味著我們國家的碳強度還是有比較大的下降空間。
未來二氧化碳排放具有極高的不確定性，而各種政策路線及措施將對二氧化碳排放產生決定性影響。
1) 如果不采取任何措施，本世紀末全球二氧化碳排放量將達到上千億噸，約為我們目前排放量的三倍。這將會造成地球平均溫升達到4.1~4.8 oC。陸地溫升則將會是這個數值的數倍。這將會導致像上海、紐約、倫敦、東京等沿海的全球經濟中心城市被淹沒。
2) 根據已有的氣候政策框架或者是各國自行設定的目標，預測的溫度上升將會是2.5到3.2 oC之間。
3) 巴黎協定規定：到本世紀末實現全球范圍內的碳中和，從而使全球溫升不超過2oC。什么叫碳中和？碳中和就是指的凈零排放，即人為因素排放的二氧化碳等溫室氣體必須與非自然因素，如植樹造林、CCUS、新能源替代等技術所消除的二氧化碳量相等。
4) 2018年國際組織IPCC又進一步在本世紀2oC溫升的基礎上，提出了1.5oC以內的目標。為實現該目標，全球必須在2050年前實現碳中和，也就是凈零排放。
當我們去評價世界各國二氧化碳排放和相應的氣候政策時，必須要綜合考慮它們的當前排放量和歷史累計排放量，這就涉及碳排放的公平性問題。盡管當今世界主要發達國家二氧化碳的排放進入了平臺，甚至下降期，但從歷史累計排放量來看，發達國家仍然占主要部分。中國雖然現在是最大的二氧化碳排放國，但是從歷史累積量上看，還是遠遠落后于美國。此外，二氧化碳排放在不同收入人群中也存在公平性問題。目前全世界收入最高的10%的人群排放了全世界將近一半的二氧化碳，而收入最低的50%的人群僅占總排放的7%。
“碳達峰、碳中和”目標的提出是否會影響經濟的發展？由下圖可以看出，世界主要發達國家大部分實現了經濟發展與二氧化碳排放的負相關。以歐盟、美國為例，它們的經濟/GDP在增長，但是它們的二氧化碳總排放量已經進入平臺期，甚至開始下降。因此，他們的經濟發展跟二氧化碳總排放基本脫鉤。
中國也正處于經濟增長與二氧化碳排放脫鉤的節點上，我們提出2030年前碳達峰的目標，根本目的是讓二氧化碳排放盡早低位達峰，為后續的碳中和留出時間和空間來。
從右下圖能看到：從2000年到2010年十年，中國的經濟增長與二氧化碳排放呈現了很強的正相關關系，也就是經濟在發展的同時，二氧化碳排放也在迅猛增加。但從2010年之后，人均GDP與人均二氧化碳排放基本處在脫鉤臨界點。在2010年之后，中國人均GDP發展速度非常迅猛，但是人均的二氧化碳排放基本在持平。因此能夠預見，未來隨著大量低碳技術的發展，中國的經濟增長將與二氧化碳排放在2030年前開始呈現負相關關系。更嚴格地說，就是我們的碳強度下降的速率超過GDP增長的速率的時候，總的二氧化碳排放量將達到峰值并開始逐漸下降。
由于氣候變化是全球人類面臨的共同問題，世界各國為了應對氣候問題，在聯合國框架協議下成立了政府間氣候變化專門委員會（IPCC：Intergovernmental Panel on Climate Change）。這個委員會由上千名的世界頂尖科學家組成，包括一些諾貝爾獎獲得者。IPCC一共有三個工作小組，每個工作小組有不同的任務。IPCC還設立了國家溫室氣體清單任務小組。
迄今為止，IPCC正式發表了五次報告，第六次正在起草中。可以看出以IPCC為代表的國際組織及世界各國對于由于人類排放二氧化碳等溫室氣體造成的氣候變暖這一問題的認識也在逐步加深。1990年的第一次報告結論是，人類排放二氧化碳等溫室氣體可能引發地球變暖。到最近2013~2014年第五次報告的時候，幾乎可以肯定地球變暖有大于95%的可能性是由于人為排放造成的，而且這種趨勢還在加速中。
另外，聯合國每年的12月份會召開一次氣候大會。下圖列出了從1995年到2017年的歷次氣候大會的時間和地點。這里面有幾點值得一提：
1) 1997年在日本京都召開的氣候大會制定了《京都議定書》：規定了主要工業發達國家的溫室氣體排放量要在1990年的基礎上平均減少5.2%，其中歐盟削減8%，美國削減7%，日本削減6%。對發達國家做出了硬性的指標上的規定，對發展中國家沒有硬性規定。
2) 2007年在印尼的巴厘島，進一步提出了按照雙軌制要求，一方面簽署京都議定書的發達國家要執行其規定，承諾2012年以后的大幅度量化減排指標。另一方面，發展中國家和未簽署京都議定書的發達國家，要在聯合國氣候變化框架公約下采取進一步應對氣候變化的措施，也希望發展中國家加入到氣候變化控制溫室氣體排放的行動上來。
3) 另外比較重要的是巴黎協定，于2015年在法國巴黎簽訂，這個協議同意結合可持續發展要求和消除貧困的努力，加強對氣候變化的全球應對，提出了到本世紀末嚴格控制在2oC溫度以內目標，并力爭控制在1.5oC以內。
通過這么多年來的氣候變化大會以及各個國家采取的一些措施，世界對凈零排放的認識逐漸在加深，對必須采取行動應對全球氣候變化也逐漸達成共識。比如2015年巴黎協定規定了人為造成的溫室氣體排放與碳匯之間必須要形成平衡。2017年，瑞典成為世界首個將凈零排放目標寫進法律的國家，規定到2045年實現碳中和。2018年，IPCC特別報告指出了必須在本世紀中葉實現凈零排放，以確保全球升溫低于1.5oC。現在很多國家都是以2018年IPCC特別報告為依據要求溫升控制在1.5oC以內，這就要求本世紀中葉盡可能達到凈零排放。2019年，英國立法確定了2050年實現凈零排放。去年，中國在第75屆聯合國大會一般性辯論上鄭重宣布，2060年前實現碳中和也就是凈零排放。到目前為止，全球超過三分之二的經濟體都給出了凈零排放的承諾。
近些年來中國對應對氣候變化這一問題日益重視，在碳排放規模、碳排放強度、非化石能源占比、森林碳匯四個方面的定量指標上，中國每次承諾都比前一次指標更高，體現了中國的負責任大國的擔當和對應對氣候變化問題的重視。
1) 在2015年巴黎協定上，中國提出了2030年前后二氧化碳排放量達峰并盡早達峰；去年，我國進一步承諾了在2030年前要達峰，而不是前后，又進一步增加了承諾的力度。
2) 另外，在2015年，我們承諾2030年單位GDP二氧化碳排放量也就是碳強度，較2005年下降60%~65%；最近一兩年，我們承諾單位GDP二氧化碳排放量要較2005年下降65%以上。
3) 根據2015年的承諾，非化石能源占比到2030年要達到20%，我們現在（2021年）承諾2030年非化石能源占比要達到25%以上。
4) 2015年承諾，2030年森林積蓄量達到45億立方米，現在承諾要達到60億立方米。
5) 在以上四個指標基礎上，我們又新增了2030年風電、太陽能新能源發電總裝機容量要達到12億千瓦以上，相較以前有大幅度的提升。
下面看一下美國、歐盟等主要發達國家的一些氣候政策的情況。近幾十年來，美國在應對氣候變化方面陸續推出了包括低碳技術的研發等一系列的政策和法規。但是他們的政策有一定的不連續性、搖擺性，主要原因是兩黨關于氣候變化認識和政策制定有很大的差異。
相比美國的政策，歐盟在應對氣候變化方面是非常積極的，是積極的推動者和倡導者。他們陸續推出了2020、2030、2050年的一些長期的氣候政策規劃。歐盟大多數國家基本上都實現了碳達峰，并且是與經濟發展脫鉤的自然達峰。因此，歐盟的氣候政策有其扎實的經濟社會基礎。另外它們也建立了相對比較成熟的歐盟碳市場, 2005年左右在倫敦開始交易。
與美國和歐盟相比，中國應對氣候變化政策具有長時間的一致性且逐漸形成了各類系統性的政策工具，尤其是在十二五以來，陸續推出了一系列的減緩政策、適應政策以及其他的一些政策來應對氣候變化，具體如下表所示。
3、能源轉型與深刻變革之路
下面本次報告的主要內容：能源轉型的深刻變革。為了實現盡早低位碳達峰和碳中和的目標，我國主要面臨以下三個挑戰：
第一，我國的能源結構是高碳的體系。我國能源供給以化石能源為主，占比高達85%左右。其中，煤炭占總化石能源的58%，燃煤發電占總發電量的60%。我國煤電裝機高達10.4億千瓦，占全球煤電總裝機的50%。這個比例這兩年又高了一點，大概51%~52%左右。因此，必須通過新能源替代實現能源結構轉型，這將是艱巨的挑戰。
第二，我國的碳排放總量大且仍在增長中。目前我國的碳排放總量大概是每年102億噸，是美國的兩倍，歐盟的三倍。為了實現碳中和的目標，我國需要對經濟社會的發展做出調整并付出巨大代價。
第三，我國實現碳中和的時間緊。以英國、歐盟、美國為代表的發達國家早在1971年，上世紀八九十年代和2003年前后分別達峰。它們從碳達峰到碳中和有50-80年的過渡期。與之相比，中國從30年碳達峰到60年碳中和僅有30年時間。中國尚處在工業化階段，能源電力需求在今后較長的時期內繼續攀升，經濟發展與碳排放之間仍存在較強的耦合關系。因此，中國碳中和愿景的實現必須在經濟持續穩定增長的前提下，探索出一條既保障能源電力安全可靠供應，又能實現碳減排的務實路徑。這是我們碳達峰碳中和面臨的非常嚴峻的挑戰。
盡管我們的能源現狀對實現“碳達峰、碳中和”提出了不小的挑戰，但中國做出2030年前碳達峰，2060年前碳中和的承諾，是經過嚴格的科學論證且具有達成該目標的基礎。以江蘇為例，經濟的高質量增長與能源的消耗逐漸呈現脫鉤態勢，基本上具備了碳達峰的基礎。就此推斷，以長三角和珠三角為代表的沿海發達地區，碳達峰會在2030年前、甚至2025年前實現。與沿海東部地區相比，中西部地區達峰時間相對會稍晚一些。只有東部地區率先達峰為西部地區留足裕量，才能保證中國整體上在2030年前實現碳達峰。
在碳中和目標下，我國未來非化石能源占比將從目前的15%提高到2060年的85%以上。化石能源將逐步被非化能源取代，最終在能源供給中起到補充作用我國主要發展的非化能源包含：風能、太陽能、核電（5%）、水電、生物質等（以上數據均指各類能源的一次能源消費占比）。我國光伏和風電產業規模現居世界第一，且形成了具備巨大優勢的產業鏈，這也為我國新能源裝備出口奠定了基礎。能源結構的升級轉型必將帶來大量科技創新和產業發展的契機。因此在中央財經委員會第九次會議上強調，實現碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。
從碳排放的行業分布來看，美國、歐盟等發達國家的二氧化碳排放主要集中在電力生產及交通領域，而中國60%的碳排放來自發電和工業燃燒。其中，電力、鋼鐵、水泥、冶金、石化與化工、煤化工、交通建筑這八大行業和領域占了全國碳排放總量的90%以上。因此，在這些重點行業實現減排刻不容緩。
1) 鋼鐵行業是僅次于電力行業的第二大排放行業。2020年我國粗鋼產量達到了10.53億噸，占全球總產量的56.5%。鋼鐵行業排放了18億噸二氧化碳，約占全國碳排放總量的15%。企業數量多、產業集中度低、技術水平差異大是造成排放量較大的主要原因。此外，中國的煉鋼行業依賴于排放量較大的高爐-轉爐技術，而排放量較小的電爐技術占比低于20%。，而美國電爐技術占比達到60%以上。為了解決煉鋼煉鐵的高排放問題，鋼鐵行業內部提出了2025年前鋼鐵行業實現碳排放達峰，2030年鋼鐵行業碳排放量較峰值降低30%以上的降碳目標。在產能過剩的背景下，鋼鐵行業通過行業資源整合、技術革新、廢鋼回收等數措并舉，應當能夠較為順利地完成以上目標。
2) 中國也是全球第一大水泥制造國。2019年全球水泥產能是37億噸，中國約占了其中的60%，而水泥行業碳排放量占全國碳排放量的9%。在碳中和的目標框架下，水泥行業必須在2050年實現70%的減排量。水泥主要用于樓房、橋梁、公路等基礎設施建設。考慮到我國東西部發展的差異，未來中西部地區的建設仍離不開水泥。因此，推進水泥行業的區域性、階梯式達峰可以使我國水泥行業的碳排放量曲線更加平滑，峰值總量保持在相對低位。
3) 2019年全球建筑行業產生的二氧化碳排放是100億噸，差不多相當于中國一年的總排放量。中國建筑排放量占全世界建筑排放量的20%。相比于歐盟的近零能耗建筑標準，中國在建筑節能減排標準的推廣及執行上仍存在進步空間。中國近年來頒布了建筑節能的一系列措施，其中包括2019年頒布的《近零能耗建筑標準》。該標準涵蓋了超低能耗建筑、近零能耗建筑、以及零能耗建筑的技術標準。未來近零能耗/零能耗建筑的運行一方面將依賴于建筑本身的被動式節能設計，另一方面則將依托主動式高性能能源與可再生能源系統的結合。
基于對我國能源現狀及碳排放行業分布的分析，可以發現實現“碳達峰，碳中和”的核心還是化石能源的替代問題，因此必須推進能源系統性的變革轉型。下圖是清華大學能源環境經濟研究所繪制的在2060年前實現碳中和愿景下，我國能源結構的轉型路徑。可以看到，盡管2060年能源消耗相較于2020年并不會有明顯增加，但是能源結構會發生如前所述的重大轉型。能源結構變革將主要體現在兩個方面：第一，煤炭、石油、天然氣的使用量將在2030年前后陸續達峰，之后持續下降；第二，以太陽能、風能為主的新能源將逐步壯大，最終占比將超過85%。
從能源生產側分析，我國煤炭、石油、天然氣使用量的達峰時間將分別在2025、2030及2035年前后。為了減少后續實現碳中和目標的壓力，我國將對各類化石能源的達峰量進行控制，并且促進盡早盡快達峰。相應的，清潔能源占比將不斷提升：逐步從目前的15.3%，分別在2040和2060年達到50%和85%以上。能源結構改革不僅能夠促進我國高質量實現“碳中和、碳達峰”的目標，也對我國維持整體能源安全戰略具有重大意義。以石油為例，目前我國石油的供給高度依賴進口（>70%），且主要用于交通領域。如果以清潔能源驅動的電動車取代目前的燃油車，我們將極大降低石油的對外依存度。
從能源消費側看，電能將成為未來能源消費的主要形式。以風能、太陽能為代表的新能源最終主要以電能方式進行呈現。此外，新能源與信息技術的結合將極大促進未來能源生產消費結構的變化：從集中生產到分布供給、從統一調配到就地消納。如前所述，盡管我國能源的總消耗量并不會有明顯增加，但電能的消費將從目前的30%增長到2060年的70%，并主要由風能、太陽能供給。考慮到風能和太陽能的間歇性問題，核電作為一種穩定的非化石電力，其占比將從目前的5%增加到2060年的10~15%左右。綜上所述，未來能源消費端變化的趨勢就是能源再電氣化的過程。
我國能源結構的變革轉型必須依托先進的能源技術。我國主要發展的非化能源包括水電、核電、生物質能、太陽能和風能。考慮我國水電總裝機容量的限制及可能引起的生態問題，未來水電發展的空間不會很大；如前所述，核電在能源供給中的占比將翻幾倍；生物質能也將在發電和鄉村供暖等方面占有一席之地；而太陽能和風電必然成為未來新能源發展的主要推手。由于太陽能和風能均具備間歇性的特征，新能源的迅猛發展會對儲能技術的應用提出相應的要求。此外，未來能源的消費模式轉向以電力為中心的多能互補的分布式智慧能源系統，結合以大數據為基礎的人工智能信息技術，形成能源互聯網的模式。綜合考慮以上能源結構的變化特征，我國已在新能源、儲能和能源互聯網三大領域進行戰略布局和研發攻關。
3.1 先進能源技術
【太陽能】
太陽每天照射到地球的能量相當于四千多億噸的標準煤，約為全球20年的能源消耗總量。太陽能可以通過光熱和光伏進行利用。其中，中低溫光熱被用于熱水供給；而高溫光熱利用主要是用來集中式太陽能熱發電；光伏則主要是通過光生電子進行發電。
作為太陽能最重要的利用方式，光伏技術在過去20年里迅猛發展。這也帶來了光伏發電成本的快速降低，目前光伏發電已經可以基本實現平價上網。根據光伏板陣列的規模，光伏發電可進一步被分為分布式發電和集中式電站兩種。在屋頂、農村、商業區等場景下布置光伏板進行發電屬于分布式，而集中式的光伏電站通常需要占用較大土地面積，形成具有一定規模的光伏板陣列。目前，集中式光伏電站約占我國光伏總裝容量的69%。截至2020年，我國光伏裝機總容量達到了2.5億千瓦；新裝機容量和累計裝機容量均遙遙領先于其他國家。我國光伏裝機容量比美國和歐盟之和還多。可以說，光伏發電是我們做出“碳中和”承諾的一項技術基礎和產業支撐。
未來在碳中和目標的牽引下，我國太陽能占能源總量的比例將由2.7%左右增長到25%以上。由于光伏發電涉及許多上下游產業鏈，因此光伏發電的迅猛發展將打開一個巨大的產業發展空間并提供大量就業。在過去十年中，光伏成本下降了82%。雖然今年由于大宗產品原材料的漲價等特定原因，價格又有所回升，但是隨著光伏發電技術的進步以及光伏產業指數級的發展，光伏發電成本仍有進一步下降空間。
從上圖中可以發現，除了在薄膜電池等個別領域，我國在世界光伏全產業鏈中發揮了絕對的主導作用。我國光伏產業在制造能力、產業鏈配套完善程度、產業化技術水平、光伏制造成本、市場規模等方面都是全球領先的，但在引領基礎研究能力方面仍有進步的空間。伴隨著新型太陽能技術的推廣和應用，我國仍需在技術研發、標準與檢測認證能力等方面繼續加強。而提升光伏發電利用水平則是我們進一步提高太陽能消費占比的關鍵所在。這涉及到如何緩解可再生能源對電網的沖擊、電網彈性及儲能技術應用等一系列的問題。
【風能】
2020年，我國風電裝機容量達到了2.8億千瓦，占全球風電總裝機容量的38%。其中，陸上風電裝機總量全球第一，海上風電裝機全球第二，僅次于英國。
風力發電是多種技術集成的體現，包括材料研發、葉片設計、輪轂/軸承/發電機制造等。未來風力發電的指數級增長將帶動風電產業鏈的迅猛發展。與光伏發電類似，中國風電企業占領了全球風電行業的半壁江山并形成了完整的且具備國際競爭力的產業鏈。這也成了我國實現碳中和目標的另一項保障。受到空間限制，我國陸地風電的發展逐漸趨緩。考慮到我國擁有長達1.8萬公里的海岸線，未來我國將在海上風電進行重點布局。
2020年，我國光伏和風力發電的總裝機容量為5.3億千瓦。預計到2030年，兩項技術的發電裝機容量要翻一番達到12億千瓦，一些樂觀的預測認為該數值將達到15~16億千瓦。為了確保實現2060碳中和的目標，我國至少需要在2050年左右將風光發電裝機容量提高至50億千瓦。因此，可以預見風能和太陽能兩大行業將在未來30年內進入快速發展階段。
然而，以風能、太陽能為代表的新能源技術始終面臨著能源生產波動性、間歇性和不確定性的問題。單純發展新能源技術必然帶來對電網的巨大沖擊和大規模棄風棄光問題。而儲能技術則能將間歇、波動的新能源進行儲存和再釋放。新能源+儲能的模式可以有效緩解上述的問題。因此，我國對儲能技術和行業發展也給予高度重視。國家發改委、能源局等相繼起草了促進儲能發展文件和指導意見。按照國家規劃，我國新型儲能裝機（不包括抽水蓄能）規模將從現在的3~4GW增長到2025年的30GW以上，并成為全球最大的儲能市場。2050年，全球的儲能規模將會達到1600GW/5500GWh；中國的累計裝機容量也將超過200GW/700GWh（儲能一般是以3.5個小時為計量單位，200GW的儲能功率對應于 700GWh的儲能容量）。伴隨著新能源發電的迅猛增長，儲能行業也將同時飛躍發展。新能源+儲能這種組合模式必將成為未來能源系統的重要組成部分。
【儲能】
儲能對大家而言并不陌生，手機、平板電腦以及筆記本電腦中都包含以鋰電為主的儲能電池。近幾十年來儲能技術發展的主要驅動因素是電動汽車、手機和電腦的規模化應用。未來，對穩定持續可靠的新能源電力的需求將成為大規模儲能發展重要驅動因素。目前，大規模儲能基本上依賴抽水蓄能，輔之以電化學儲能。隨著新能源、風能、太陽能的迅猛發展，電化學儲能也會有非常大的發展。
儲能技術通常包括狹義儲能和廣義儲能：狹義儲能是通過可逆過程實現能量的充放，具體包括機械儲能、電化學儲能、電磁儲能、熱儲能等方式；廣義儲能還包括將可再生能源轉化為化學能進行儲存，具體包括氫能（電解水制氫）、合成燃料（二氧化碳逆向轉化生成燃料）、生物質能等方式。儲能技術評價指標通常包括額定功率、額定容量、響應時間、充放效率和穩定性等。不同的儲能技術在這些指標的差異使得它們具備了各自不同的優缺點和應用場景。
未來各種儲能方式都會有不同程度的發展，但其中最為重要的方式仍應當是電化學儲能。導致這個發展趨勢的原因有二：風能、太陽能的利用方式是以發電的形式轉變成電能；未來人類能源的終端利用形式，主要是以電能為主。這就決定了未來的儲能也將是以儲電為核心。
電化學儲能主要包括鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池以及鉛酸、鈉流電池等。鋰離子電池應用較為廣泛，主要包括手機、筆記本電腦電池和電動汽車動力電池。鋰離子電池擁有很多優點，包括高能量密度、快速相應、高循環次數等。鋰離子電池也有其缺點，主要體現在熱失控導致的電池堆著火等問題。伴隨著電池熱管理技術的進步，該問題也得到一定程度的緩解。目前我國鋰元素的供給70%以上依賴進口，因此發展鈉離子電池等替代技術也成為我國解決該卡脖子問題的主要途徑。
相比鋰元素，鈉元素豐富的儲量及其化學特性使得鈉離子電池具有低成本、無過放電、安全性高等優點。但由于鈉元素的分子量高于鋰元素，因此鈉離子電池的能量密度也相應低于鋰離子電池。
由于電解質可與正負極分開，液流電池具有容量大、循環次數高、且可用于新能源大規模儲存的優點。但液流電池的能量密度低于鋰電池，且成本偏高。現在鋰電的制造成本在每千瓦時1000~2000元之間，液流電池則在每千瓦時2000元以上。伴隨大規模生產和推廣應用，液流電池價格會有較大的下降空間。
未來儲能行業，尤其是電化學儲能的發展空間非常巨大！以鋰電為例，雖然是小小的一塊電池，但是涉及的產業非常多，包括正負極材料、電解質、分散劑、薄膜等。鋰電的大量需求已經帶動相關產業的快速發展。截至2019年底，我國新增電化學儲能裝機0.64GW，累計裝機規模達到1.71GW。2020年，電化學儲能累計裝機超過2GW。到十四五末，電化學儲能電站規模將達到20GW以上。另外，伴隨著各種儲能技術的規模化應用，其成本也得到了明顯的下降。以鋰電池為例，能量密度比五年前提高了近一倍，循環壽命增長了一倍以上，應用成本更是降低了70%以上。
除了電化學儲能技術，儲熱技術也具有非常廣闊的應用前景。儲熱技術的應用溫度范圍非常廣泛（-160度~1000度）。儲熱技術可分為顯熱、潛熱和熱化學儲熱三種類型。三者蓄熱密度是逐漸升高的，但技術成熟度是依次遞減。其中顯熱儲熱已經在工業應用，如前文提到的以熔融鹽為儲熱介質的太陽能光熱發電技術。中低溫潛熱儲熱在取暖等場景下已經得到應用，而中高溫的潛熱儲熱還沒有大規模的商業化應用。相較于前兩種儲熱技術，熱化學儲熱更加復雜，現在還處在實驗室研究階段。
下圖是儲熱的一些裝置，包括區域供暖、移動式供熱車、分布式太陽能供熱，供熱/熱電聯供系統及熱庫、太陽能熱水系統等方面。這些儲熱過程均在一兩百度以下。
【氫能】
氫能既是一種重要的廣義儲能的方式，也是一種清潔、高效、安全、可持續的二次能源。如果以單位質量來計算，氫氣的熱值在所有燃料中是最高的。氫氣的熱值是石油的三倍，煤炭的四倍。由于氫氣燃燒的產物只有水，因此直接通過燃燒氫氣獲取能量也是一種實現能源供給零碳化的有效途徑。
根據制備氫氣能量來源不同，氫氣可以細分為灰氫、藍氫和灰氫。灰氫是通過化石燃料燃燒產生的氫氣；綠氫是利用可再生風能/太陽能電解水制氫；藍氫則是通過化石能源燃燒和碳捕集技術的結合，實現了氫氣制備的零碳化。未來氫氣制備的終極路徑是通過可再生能源電解水制取氫氣，從而實現對可再生能源的大規模儲存和利用。
下圖是全球與中國制氫路線對比圖，中國以煤制氫為主，天然氣制氫為輔；全球還是以天然氣制氫為主。現階段，電解水制氫只占到氫氣制備總量的4%左右。
在高壓下，氫氣分子會穿過金屬器壁，進而造成氫氣的泄露，因此對氫氣的儲存提出了很高的要求。目前氫氣儲存的方式主要分為氣態儲氫、液態儲氫和固體儲氫。其中，高壓氣態儲氫已經得到了廣泛的應用，低溫液態儲氫在航天領域得到了應用。而有機液態儲氫和固態儲氫技術均處在示范階段。下圖列出上述儲氫方式優缺點的對比和需要解決的關鍵技術問題。
氫氣可大規模的存儲和運輸，這是區別于電池儲能的重要特性。氫氣的存儲性能和運輸效率是氫能網絡建設的瓶頸問題。下表對幾種儲運方式（包括氣態儲運、液態儲運、固體儲運以及有機液體儲運）的壓力、載氫量、體積儲氫密度、質量儲氫密度、成本、能耗等指標進行了對比。
談到氫能必然離不開燃料電池。燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉變成電能的裝置。該技術具有是無污染，無噪聲，高效率的優點，但是高昂的技術成本仍是限制其大規模應用的主要原因。未來氫能的規模化應用，主要需解決兩方面的問題：一是燃料電池電堆制造的成本問題；二是完善基礎設施建設，如加氫站、輸氫管道、儲氫單元等。下圖是燃料電池產業鏈全景圖，包含了雙極板、密封件、氣體擴散層，催化劑等方面。可以看到，燃料電池的制造和應用也涉及大量上中下游的產業集群。
氫氣制備的過程可以與可再生能源的消納相結合，從而實現對可再生電力的大規模儲存。在電化學儲能沒有大規模推廣之前，以可再生電力制備氫氣將成為解決棄風棄光問題的有效途徑。未來制氫路徑必然會從當下的非綠/淺綠逐步發展到最終的深綠階段。能源結構的變革也必然會帶來氫氣制備路徑的變革。預計2050年氫能在中國能源體系中占比大約在10%左右，氫氣的需求量接近6000萬噸。因此，太陽能、風能電解水制取氫氣將擁有非常大的發展空間。
除了將可再生電力用于制備氫氣外，二氧化碳逆向合成燃料也成為廣義儲能的一種重要方式。2017年，斯坦福大學的教授Jaramillo在Science上發表了一篇論文，介紹了以氮氣、二氧化碳，水等空氣組分為原料，通過電催化還原過程將太陽能、風能轉化為化學能進行儲存，從而實現清潔能源的可控轉換與存儲。2018年，白春禮等四位院士在Joule也發表了一篇論文。該論文展望以二氧化碳為原料，將間歇性的太陽能轉化為可再生液體合成燃料的前景和規劃，即“液態陽光”。這項通過可再生燃料對風電/光電進行儲存的技術路徑具有很大的發展前景。歐盟已經宣布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單向轉化過程導致了碳元素在地球各個圈層內的分布失衡。通過二氧化碳的逆向轉化過程，包括光催化轉化、生物化學轉化、熱化學轉化、電催化轉化等，不僅可以實現能源的儲存，更可以達到固碳的目的，最終實現碳中性的循環過程。
下圖兩個案例是用二氧化碳分別制備甲醇和乙烯。這兩個過程均可以同時實現碳捕捉和可再生電力的存儲。當然，二氧化碳合成燃料也面臨著一些技術挑戰：對小分子產物的選擇性比較差；電催化二氧化碳還原的能量轉化效率低；如何有效分離液相產物，以及氣液固三相環境里各種離子的傳輸和隨之而來的熱管理問題，也是器件方面的挑戰。因此，電催化二氧化碳還原制備合成燃料需要物理化學、能源材料、工程熱物理等多個學科的交叉融合、協同創新。
【二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）】
碳中和目標的達成不僅依賴于對非化能源的大規模使用，也取決于對化石能源燃燒產生二氧化碳排放的有效管理。如何對10~15%化石能源使用造成的二氧化碳排放進行中和將是我們所需要解決的重要問題。CCUS是目前認為可以快速中和二氧化碳排放的有效途徑。然而，二氧化碳封存對生態環境的長遠影響仍待進一步的評估。
CCUS是二氧化碳捕集與封存，主要涉及捕集技術、資源化利用以及地質封存。
1) 捕集技術作為CCUS中的核心技術，包括燃燒后捕集、燃燒前捕集、燃燒中捕集。其中，燃燒中捕集也被成為富養燃燒。
2) 二氧化碳的資源化利用主要包含了化工利用和生物利用兩大類。
3) 二氧化碳封存主要將液化的二氧化碳儲存于廢棄煤層或油氣田、咸水層、深海海底等。在實現二氧化碳封存的同時，將高壓液態或超臨界CO2注入油井或是天然氣氣田能夠提高油氣的采收率。
如下圖所示，我國對CCUS技術進行了一些推廣，開展了若干個具備百萬級的碳捕集能力的示范性項目。政府企業關于CCUS技術發表了許多論文，也開發了很多的具有自主知識產權的技術專利。但是CCUS高昂的技術成本限制了該技術的大規模普及。與美國的廣泛覆蓋進行對比，我國CCUS項目主要集中對電廠排放的二氧化碳進行捕集，產生的效益非常有限。高昂的技術成本和融資成本也意味著CCUS技術的落地推廣還需要政府進一步的政策資金支持。
【能源互聯網】
在未來，以新能源為主體的能源結構和信息技術深度融合，將形成一種以智慧能源系統/能源互聯網為代表的能源網絡系統。以電力為主，多種能源形式互補和基于大數據的人工智能是能源互聯網的基本特征。此外，能源互聯網還具有可再生、分布式、互聯性、智能化、開放性和商業化等基本特點。
從構架上來說，能源互聯網一般分為三個層次，從底層到頂層依次分為物理層、信息層和商業模式層；涉及的關鍵技術包含了新能源發電技術、輸電技術、配電技術以及用電技術，還有中間的儲能技術、信息技術。
以電力為主體，水網、光網、氣網等多能互補的分布式能源系統將是未來能源供給模式的發展趨勢。分布式能源系統充分利用風光能電解水制氫，同時結合生物質能源及城市生活垃圾發電技術，可以根據用戶側需求對各種形式能源的供給進行智能化調度、管理和再循環，最終實現綠色能源的轉換和高效利用。
微能源網也是智慧能源體系的重要組成部分。與分布式能源系統相比，微能源網通過大數據、人工智能、信息技術將產能側和用能側有機連接在一起。可以預見，微能源網是未來人類社會利用能源的一種主要方式。去中心化和能源就地生產和消納的特征使得微能源網與現在的能源網絡結構有著非常大的區別。
區域間微能源網的互聯，也就是多區域微網系統間的冷、熱、電負荷互相連接耦合的過程，不僅可以實現多個微網系統間的橫向多能互補，也能實現縱向源網荷儲進一步的協調。多區域間微能源網的互聯優化可以有效提高能源綜合使用率。對處于微能源網中的個人而言，他可以首先連接到區域的分布式供能系統，再進一步連接到城鎮的樞紐能源系統中。通過這樣能源網絡構架，可以有效實現每個人既是能源生產者，也是能源消費者的終極目標和理念。這對構建一個高效、穩定、安全的能源網絡具有重要意義。
我國對能源互聯網/智慧能源系統也進行了許多示范推廣，包括崇明的能源互聯網、蘇州工業園區、以及臨港能源互聯網項目等。
4、氣候投融資助推能源轉型
能源的深度變革需要大量的資金投入，光靠技術但是沒有資金支持是不行的。有預測表示，2060年前實現碳中和，需要在新能源發電、先進儲能、綠色零碳建筑等領域新增投資超過139萬億元。這么大的資金需求，不可能完全靠政府來提供，因此如何通過政策、制度和機制設計，積極發揮氣候投融資的資源配置功能，充分調動公共和社會資本就尤為重要。
據投資機構高盛預測，我國的碳中和路徑意味著到2060年，將累計產生16萬億美元的清潔技術基礎設施投資機會，與此同時，還將在能源領域帶動新增四千多萬個就業崗位。
我國提出碳達峰碳中和目標以來，形成了巨大的資金需求。氣候投融資的發展實際上就是服務于能源轉型和應對氣候變化過程中的資金需求，主要解決資金從哪里來、用到哪里去的問題。氣候投融資的資金來源可以大致從公共部門資金和社會資金來看。我們國內的氣候資金目前主要來源是政府的投入，當然，還有一些來自于銀行、企業和慈善事業的資金。但是目前來看，規模遠遠不夠。國家有關部委也在積極完善頂層設計，引導和撬動更多社會資金進入應對氣候變化領域。即將在上海開啟的全國碳市場就是一個重要的氣候投融資渠道，健康運行的碳市場能推動金融系統在應對氣候變化領域做出系統性的反應。
全國碳排放權交易市場已經在上海開啟，首先納入全國碳市場的是發電行業，根據企業2013-2019年的碳排放量，確定了任意一年碳排放達到2.6萬噸二氧化碳當量及以上的企業進入全國碳市場。首批納入的是電力行業的2225家企業，碳排放總量約40億噸，占全國碳排放量的40%。碳交易簡單來說，就是政府根據企業的情況以及政策目標，確定每個企業所允許的排放量，并且以配額的形式免費或者通過拍賣把配額發放給企業。企業根據自身的情況，決定是否減排，以及根據配額的盈余可以去市場上交易。舉個例子，政府給企業一年10萬噸的碳配額，企業如果采用清潔能源技術降低排放，最后全年排放量只有5萬噸，那么節約下來的另外5萬噸配額就可以拿到碳市場上去賣，通過交易出售給那些排放量超出了所給配額的企業；如果政府本來給了10萬噸，但企業排放了15萬噸，就需要從市場上去購買另外的5萬噸。通過這種方式鼓勵那些減排成本低的企業采用新技術，降低二氧化碳的排放。而對那些超額排放的企業，必須到碳交易市場去購買配額以完成履約。通過市場交易的手段去鼓勵企業采取新措施、新技術，降低二氧化碳排放，這就是碳交易。
另外有些國家，如歐盟的英國、瑞典等也采取了碳稅的形式。簡單地說，就是針對石油等化石能源進行征稅，使得石油等的價格上升，競爭力下降，降低對化石能源的消耗。
以上兩種方式各有利弊，下表對碳稅和碳交易的情況進行了比較。當然，碳市場首先是一種減排工具，它的根本目的和出發點是為了降低二氧化碳的排放，區別于普通的金融市場，不是一種純粹的金融手段去投機，因此風險控制更加重要。
除了碳市場以外，我們國家還有很多綠色金融的發展。許多銀行、金融機構都有綠色金融或者氣候投融資信貸部等。最近碳中和在金融領域也是非常熱的話題，一百多萬億的資金需求同時也蘊藏了很多的機遇。
總結一下，碳達峰、碳中和：能源轉型勢在必行。政策引導產業布局和方向，未來將會形成以新能源+儲能+基于大數據的人工智能信息技術相結合的，一種智慧能源與能源互聯網的用能模式，這是未來總體上的一種變化趨勢。氣候投融資為從高碳化石能源向綠色低碳能源轉型提供資金保障。政策是引導、技術是關鍵、資金是保障，核心還是技術。
這種轉型比我們想象來得還要迅猛快速，“未來已來，唯變不變，機遇與挑戰并存”。以上就是我的主要報告。謝謝大家！
