2020火力发电的碳排放量（发电行业碳排放量）

2022-10-22 15:46:24 基金 xialuotejs

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【T0003】碳中和行业产业链分析

碳中和行业产业链上游为碳排放，中游为碳中和，主要包括能源替换、节能减排、碳吸收、碳交易等；下游为应用领域，主要包括新能源发电、储能、绿色建筑、林业、碳交易市场等。

一、上游分析

1.碳排放量

碳排放一般指温室气体排放。温室气体排放，造成温室效应,使全球气温上升。地球在吸收太阳辐射的同时,本身也向外层空间辐射热量其热辐射以3 ~ 30μm的长波红外线为主。根据数据显示，2019年我国碳排放量达98.3亿吨，2020年我国碳排放量达99亿吨，同比增长0.71%；预计2021年我国碳排放量可达101.5亿吨。

2.碳排放来源

从我国碳排放主要来源来看，2020年我国碳排放主要来源于火力发电，占比达78%；其次为工业排放（钢铁、水泥、电解铝），占比达14%；农业排放占比达7%。

二、中游分析

1.能源替代

（1）水电

水力发电是指把水的动能转换为电能。水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。根据数据显示，2020年我国水电装机容量为3.7亿千瓦，较2019年同比增长3.35%；2021年上半年我国水电装机容量为3.78亿千瓦。

（2）风电

风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。根据数据显示，2019年我国风力发电装机容量为2.1亿千瓦，2020年我国风力发电装机容量为2.82亿千瓦，同比增长34.29%；2021年上半年我国风力发电装机容量为2.92亿千瓦。

（3）光伏发电

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。根据数据显示，2020年我国光伏发电装机容量为2.53亿千瓦，较2019年同比增长24.02%；2021年上半年我国光伏发电装机容量为2.68亿千瓦。

（4）核电

轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分别称为核聚变能和核裂变能，在聚变或者裂变时释放大量热量，能量按照核能-机械能-电能进行转换，这种电力即可称为核电。根据数据显示，2020年我国核电装机容量达4989万千瓦，2021年上半年我国核电装机容量达5216万千瓦，同比增长6.9%。

2.节能减排

合理用电，节约用电，以及将一些废弃能源转化为电能已经成为节能减排工作中的重中之重。

节电：很多工矿企业的大型机电设备因为工艺生产的原因存在着严重的耗能现象，其节电率在经过专业节能改造后不影响正常生产的情况下大都在20%以上；

余热发电：我国有着最大的煤焦化产业，有着在数量和产量上都占世界前列的冶金钢铁行业、水泥行业。

3.碳捕捉

碳捕捉，就是捕捉释放到大气中的二氧化碳，压缩之后，压回到枯竭的油田和天然气领域或者其他安全的地下场所。吸引力在于能够减少燃烧化石燃料产生的有害气体——温室气体。碳捕集与封存（CCS）对于高效减缓气候变化至关重要。中国的经济高度依赖煤炭，尽管近期国家尽最大努力限制其在能源结构中的比例但在可预见的未来煤炭仍旧将是主导能源。目前，碳捕集与封存也是唯一能够大幅（可达90%）减排电力与工业二氧化碳排放的技术。

4.碳吸收

林业碳汇是指通过市场化手段参与林业资源交易，从而产生额外的经济价值，包括森林经营性碳汇和造林碳汇两个方面。根据数据显示，2020年我国再造林项目数量最多，占林业碳汇总数的51.77%；其次为植树造林，占林业碳汇总数的10.15%。

5.企业优势分析

现阶段，我国碳中和行业产业链中游优秀企业主要包括长江电力、国投电力、上海电气、金风科技、隆基绿能科技股份有限公司、协鑫(集团)控股有限公司、晶科能源有限公司、宝钢股份、华能国际等。

三、下游分析

1.可再生资源

可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能等，是绿色低碳能源。根据数据显示，2020年我国可再生能源发电装机容量达9.34亿千瓦，较2019年同比增长17.63%；2021年上半年我国可再生资源发电装机容量达9.71亿千瓦。

2.新能源汽车

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。根据数据显示，2020年我国新能源汽车产销均达137万辆，2021年上半年我国新能源汽车产销分别完成121.5万辆和120.6万辆。

3.储能

根据能量存储形式的不同，广义储能包括电储能、热储能和氢储能三类。电储能是最主要的储能方式，按照存储原理的不同又分为电化学储能和机械储能两种技术类型。根据数据显示，2020年我国储能装机容量为36.04GW，较2019年同比增长11.23%；据推测，2021年我国储能装机容量可达38.26GW。

4.绿色建筑（光伏建筑）

光伏玻璃是一种通过层压入太阳能电池，能够利用太阳辐射发电，并具有相关电流引出装置以及电缆的特种玻璃。根据数据显示，2019年我国光伏玻璃产量为4.97亿万平方米，2020年我国光伏玻璃产量为5.47亿万平方米，同比增长10.06%；预计2021年我国光伏玻璃产量可达5.94亿万平方米。

5.碳交易

碳交易基本原理是，合同的一方通过支付另一方获得温室气体减排额，买方可以将购得的减排额用于减缓温室效应从而实现其减排的目标。根据数据显示，2020年我国碳交易量为4340.09万吨，成交额为12.67亿元；2021年上半年我国碳交易量达412.91万吨，碳成交额达1.20亿元。

2020火力发电的碳排放量（发电行业碳排放量）第1张

中国2020碳排放量是多少？

根据BP数据：2020年中国二氧化碳排放量为98.94亿吨，较2019年增加了0.88亿吨。

碳排放权其实是一种配额制度。大家都知道，现在国内正在推进“碳中和”计划。“碳中和”计划的目的就是减少碳排放，碳排放权就是指每家企业能够分到的碳排放配额。

截至2021年3月，碳交易试点地区碳市场覆盖钢铁、电力、水泥等20多个行业，近3000家重点排放企业，累计覆盖4.4亿吨碳排放量，累计成交金额约104.7亿元。

试点范围内，企业碳排放总量和强度实现“双降”，显示出碳市场以较低成本控制碳排放的效果。而鉴于全国碳市场覆盖排放量超过40亿吨，中国将成为全球覆盖温室气体排放量规模最大的碳市场。

电力行业碳达峰碳中和的7个路径

2021年年底，中电联规划发展部发布《电力行业碳达报告》，报告提出了电力行业碳达峰碳中和实施的7个路径：

一是构建多元化能源供应体系，形成低碳主导的电力供应格局；

二是发挥电网基础平台作用，提高资源优化配置能力，支持部分地区率先达峰；

三是大力提升电气化水平，服务全社会碳减排；

四是大力实施管理创新，推动源网荷高效协同利用；

五是大力推动技术创新，为碳中和目标奠定坚实基础；

六是强化电力安全意识，防范电力安全重大风险；

七是健全和完善市场机制，适应碳达峰碳中和新要求。

内容摘要

实现碳达峰碳中和目标，电力行业既迎来转型发展的重大机遇，也面临艰巨挑战。以保障电力安全供应为基础，以低碳化、电气化、数字化为基本方向，重点研究了电力行业碳达峰时序、电源和电网结构以及电力供应成本。通过综合分析电力电量平衡、低碳电源贡献率、考虑规模化发展及技术进步的经济性，研究提出了确保2030年前、力争2028年电力行业实现碳达峰，并逐步过渡到稳中有降阶段。在此基础上，提出了碳达峰碳中和实施路径：一是构建多元化能源供应体系，形成低碳主导的电力供应格局；二是发挥电网基础平台作用，提高资源优化配置能力，支持部分地区率先达峰；三是大力提升电气化水平，服务全社会碳减排；四是大力实施管理创新，推动源网荷高效协同利用；五是大力推动技术创新，为碳中和目标奠定坚实基础；六是强化电力安全意识，防范电力安全重大风险；七是健全和完善市场机制，适应碳达峰碳中和新要求。

内容简介

一、发展基础

清洁低碳转型取得新成效。截至2020年底，全国非化石能源发电装机9.6亿千瓦，占总装机的43.4%。非化石能源消费占比从2015年的12.1%提高到2019年的15.3%，提前一年完成“十三五”规划目标。截至2019年底，我国单位国内生产总值二氧化碳排放强度较2005年降低约48%，提前完成2020年碳减排目标。

安全高效发展达到新水平。截至2020年底，全国建成投运“十四交十六直”30个特高压工程，220千伏及以上输电线路79.4万公里，变电容量45.3亿千伏安。2019年，火电、水电、燃气轮机与核电机组的等效可用系数均达到90%以上，变压器、架空线路等主要输变电设施的可用系数均超过99%。

电力科技创新日新月异。核电、超超临界发电、新能源发电等技术取得积极进展，世界上输电电压等级最高、距离最远的 1100千伏准东皖南特高压直流工程建成投运，世界首个特高压多端混合直流工程乌东德电站送广东广西工程提前投产。

终端用能电气化水平持续提升。2019年，我国电能占终端能源消费比重为26%，高于世界平均水平17%。2016 2019年，电能替代累计新增用电量约5989亿千瓦时，对全社会用电增长的贡献率达到38.5%。

市场机制建设积极推进。电力市场交易体系初步建立，各类交易方式和交易品种逐渐丰富。发电行业率先开展碳交易。截至2020年8月底，碳交易试点累计成交量约4.06亿吨二氧化碳当量，成交额约92.8亿元。

国际合作取得积极进展。截至2019年底，中国主要电力企业境外投资金额57.9亿美元。中国主要电网企业建成10条跨国输电线路，12回110千伏及以上与周边国家相联的线路走廊，能源互联网理念得到广泛认同。

实现碳达峰碳中和目标，电力行业既迎来转型发展的重大机遇，也面临艰巨挑战。欧盟等发达经济体二氧化碳排放已经达峰，从“碳达峰”到“碳中和”有50 70年过渡期。我国二氧化碳排放体量大，从碳达峰到碳中和仅有30年时间，任务更为艰巨。能源电力减排是我国的主战场，能源燃烧占全部二氧化碳排放的88%左右，电力行业排放占约41%。电力行业不仅要加快清洁能源开发利用，推动行业自身的碳减排，还要助力全社会能源消费方式升级，支撑钢铁、化工、建材等重点行业提高能源利用效率，满足全社会实现更高水平电气化要求。

二、电力行业碳达峰碳中和研究

（一）电力行业碳排放现状

碳排放量增长有效减缓。以2005年为基准年，全国非化石能源装机、发电量分别累计提升19、16个百分点，火电供电煤耗累计下降61.5克/千瓦时；电力行业累计减少二氧化碳排放超过160亿吨。碳排放强度持续下降。2019年，全国单位火电发电量二氧化碳排放约838克/千瓦时，比2005年下降20%；单位发电量二氧化碳排放约577克/千瓦时，比2005年下降32.7%。电力碳排放占全社会四成左右。2019年我国二氧化碳排放总量约102亿吨，电力行业、交通行业、建筑和工业碳排放占比分别为41%、28%和31%，火力发电二氧化碳排放总量约42亿吨。

（二）电力行业碳达峰碳中和研究

我国电力需求还处在较长时间的增长期。双循环发展新格局带动用电持续增长，新旧动能转换，传统用电行业增速下降，高技术及装备制造业和现代服务业将成为用电增长的主要推动力量。新型城镇化建设将推动电力需求刚性增长。能源转型发展呈现明显的电气化趋势，电能替代潜力巨大。综合考虑节能意识和能效水平提升等因素，预计2025年、2030年、2035年我国全社会用电量分别为9.5万亿、11.3万亿、12.6万亿千瓦时，“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速分别为4.8%、3.6%、2.2%。预计2025年、2030年、2035年我国最大负荷分别为16.3亿、20.1亿、22.6亿千瓦，“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速分别为5.1%、4.3%、2.4%。

研究对“十四五”及中长期电源发展设置了新能源、核电不同发展节奏的三种情景，情景一是新能源加速发展，2030年电力行业碳排放达峰，投资最省。情景二是核电+新能源加速发展，2028年电力行业碳达峰，投资比情景一高0.6万亿元。情景三新能源跨越式发展，2025年电力行业碳达峰，投资比情景一高1.6万亿元，但“十四五”期间主要依赖电化学储能技术成熟度，具有不确定性。综合分析，推荐情景二， 2030年前、力争2028年电力行业碳达峰，峰值规模47亿吨左右。

“十四五”期间，为保障电力供应安全，需要新增一定规模煤电项目。水电、核电项目建设工期长，一般需要5年左右时间，“十四五”期间新投产规模比较确定，预计到2025年水电达到4.7亿千瓦（含抽水蓄能0.8亿千瓦），核电0.8亿千瓦。新能源按照年均新增0.7亿千瓦考虑，到2025年风电达到4.0亿千瓦，太阳能发电达到5.0亿千瓦。由于新能源可参与电力平衡的容量仅为10 15%，为保障电力供应安全，满足电力实时平衡要求，“十四五”期间，需新增煤电1.9亿千瓦。考虑退役情况，到2025年煤电装机达到12.5亿千瓦。

“十五五”中后期，电力行业实现碳排放达峰，并逐步过渡到稳中有降阶段。“十五五”期间，按照新能源年均新增1.2亿千瓦，核电年均增加8 10台机组。预计2030年左右煤电装机达峰，电力行业碳排放于2028年达峰。“十六五”期间，电动汽车广泛参与系统调节，进一步支撑更大规模新能源发展。新能源年均新增2.0亿千瓦，核电发展节奏不变。新能源、核电、水电等清洁能源发电低碳贡献率分别为58%、20%、22%，电力行业碳排放进入稳中有降阶段。

碳达峰碳中和目标的实现将推高发电成本。考虑规模化发展及技术进步，核电、新能源及储能设施的建设成本呈加速下降趋势。但由于新能源属于低能量密度电源，为满足电力供应，需要建设更大规模的新能源装机，导致电源和储能设施年度投资水平大幅上升，据测算，“十四五”“十五五”“十六五”期间，电源年度投资分别为6340亿、7360亿、8300亿元（“十一五”“十二五”“十三五”期间，电源年度总投资分别为3588亿、3831亿、3524亿元）。相比2020年，2025年发电成本提高14.6%，2030年提高24.0%，2035年提高46.6%。

重大技术创新助力电力行业实现碳中和目标。诸如碳中性气体、液体燃料取得重大突破,包括氢、氨和烃类等载体可以长期储存电力或用于发电，将大范围替代火电机组，增加系统转动惯量，保障大电网稳定运行，电力生产进入低碳、零碳阶段，并辅以碳捕集、林业碳汇，实现电力行业碳中和。实现碳中和，将以新型电力系统为基础平台，特高压输电技术、智能电网技术、长周期新型储能技术、氢能利用技术、碳捕集技术等绿色低碳前沿技术创新为依托，共同推进目标实现。

三、实施路径

（一）构建多元化能源供应体系

坚持集中式和分布式并举，大力提升风电、光伏发电规模。以西南地区主要河流为重点，有序推进流域大型水电基地建设。安全有序发展核电，合理布局适度发展气电。按照“控制增量、优化存量”的原则，发挥煤电托底保供作用，适度安排煤电新增规模。因地制宜发展生物质发电，推进分布式能源发展。

（二）发挥电网基础平台作用

优化电网主网架建设，新增一批跨区跨省输电通道，建设先进智能配电网，提高资源优化配置能力。支持部分地区率先达峰。

（三）大力提升电气化水平

深入实施工业领域电气化升级，大力提升交通领域电气化水平，积极推动建筑领域电气化发展，加快乡村电气化提升工程建设。

（四）推动源网荷高效协同利用

多措并举提高系统调节能力，提升电力需求侧响应水平。推动源网荷储一体化和多能互补发展，推进电力系统数字化转型和智能化升级。

（五）大力推动技术创新

推动抽水蓄能、储氢、电池储能、固态电池、锂硫电池、金属空气等新型储能技术跨越式发展。促进低碳化发电技术广泛应用与智能电网技术迭代升级，加大前瞻性降碳脱碳技术创新力度。

（六）强化电力安全意识