碳中和背景下低碳科技关键技术发展与机遇20211271

碳中和背景下低碳科技关键技术发展与机遇前瞻碳中和战略研究院2021年12月01

“碳中和”发展环境概述03

“碳中和”背景下关键技术创新发展机遇02

“碳中和”背景下产业趋势研判目录CONTENT011.1

“碳中和”的发展背景1.2

中国实现“碳中和”面临的挑战Sea-level1.1.1

“碳中和”的提出：全球气候变暖NASA观测数据显示，当前全球温室气体浓度较19世纪升高了1.2℃，过去170年CO2浓度上升47%，这种极速变化使得物种和生态系统的适应时间大大缩短，进而造成全球气候变暖、海平面上升、作物产量降低、人类心血管和呼吸道疾病加剧等种种危害。在此背景下，代表可持续发展的“碳中和”目标被提出，即追求净零排放，实现经济增长与资源消耗脱钩。“碳中和”示意图排放吸收温室气体排放的危害

GHGs

2.5Air

pollutionSLCPs

Temperature

riseSea-level

riseCrop

yielddecreases

资料来源：Stockholm

Environment

Institute

前瞻产业研究院整理1.1.2

“碳中和”目标：中国承诺将于2060年实现“碳中和”在“碳中和”大背景下，我国首次明确提出碳达峰、碳中和是在2020年9月份的第七十五届联合国大会一般性辩论上。国家主席习近平向全世界承诺：力争于2030年前达到峰值，2060年前实现“碳中和”的宏远目标。

“3060”双碳目标已经上升到国家战略和行动方案

习主席在第七十五届联合国大会发言：

“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争

于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”

习近平主席多次在国际会议上宣誓：中国2030年前碳达峰，2060年前碳中和

2020年9月22日第七十五届联合国

大会一般性辩论2020年11月12日

第三届

巴黎和平论坛

2020年9月30日

联合国生物多样性峰会

2020年11月17日金砖国家领导人

第十二次会晤2020年12月12日

2020年

气候雄心峰会“守护地球”边会

2020年11月22日二十国集团领导人

利雅得峰会

2021年1月25日

世界经济论坛“达沃斯议程”

对话会资料来源：根据公开资料整理

前瞻产业研究院整理1990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820191.1.2

“碳中和”目标：已有54个国家实现碳达峰目前，全球约73%的碳排放来源于能源领域。2019年，全球能源相关的CO2排放量约为330亿吨，其中，发达经济体的排放量约占三分之一。截至2020年，全球已有54个国家的碳排放实现达峰，占全球碳排放总量的40%。11311392220发达经济体其他地区1990-2019年全球能源相关的CO2排放量（单位：亿吨）资料来源：Our

World

in

Data；江苏省碳中和联合研究中心等

前瞻产业研究院整理注：发达经济体：澳大利亚、加拿大、智利、欧盟、冰岛、以色列、日本、韩国、墨西哥、挪威、新西兰、瑞士、土耳其和美国。截至2020年全球已实现“碳达峰”的国家数量（单位：家）1850541990年2000年2010年2020年德国、捷克、挪威、乌克兰、匈牙利、哈萨克斯坦、拉脱维亚、罗马尼亚、克罗地亚等

法国、卢森堡、丹麦、瑞典、

31

瑞士、英国、波兰、比利时等加拿大、美国、葡萄牙、澳大利亚等

巴西、日本等1.1.2

“碳中和”目标：中国时间紧、任务重全球“碳中和”目标方面，不丹和苏里南已实现了“碳中和”，同时已有29个国家和地区通过颁布政策或立法的方式做出了“碳中和”承诺。预计2021年末，占全球碳排放量65%以上、占全球经济总量70%以上的国家将作出“碳中和”承诺。与美欧国家相比，中国尚处于经济上升期，且实现碳达峰与碳中和的间隔年限较短，实现“碳中和”愿景可谓是“时间紧、任务重”。1970198019902010205020602000

中国

2020美国

71年2030

2040

EU

2843年美国碳达峰EU28碳达峰

中国碳中和30年美国净零排放欧盟碳中和中国、美国、EU28：实现碳达峰与碳中和的间隔年限

中国碳达峰资料来源：联合国；EDGAR

前瞻产业研究院整理已实现2030年2035年2040年2045年2050年•

不丹•

苏里南•

挪威•

乌拉圭•

芬兰•

奥地利•

冰岛•

瑞典•

美国加利

福利亚•••••丹麦英国日本韩国欧盟等全球主要国家（地区）“碳中和”目标时间表1.2.1

中国“碳中和”挑战：CO2排放量位列全球第一

近十年来，中国二氧化碳排放量始终居于全球首位，2020年，中国排放二氧化碳近99亿吨，占全球排放比重高

达30.66%，到2030年中国碳排放总量预计将进一步上升至104-110亿吨之间的峰值水平。从碳排放结构来看，

中国电力与热力部门和工业部门的碳排放占比远超全球整体水平。减小排放绝对量和调整用能结构是中国实现

碳中和所面临的一项重大挑战。资料来源：英国BP石油公司；国际能源署（IEA）

前瞻产业研究院整理2010-2020年全球及各国二氧化碳排放量变化（单位：亿吨）44.57200240220280260322.84

340

98.99

320

3000204060120100

8020102011201220132014201520162017201820192020印度德国中国日本韩国美国俄罗斯沙特阿拉伯欧盟伊朗全球（右轴）注：以上为2020年二氧化碳前十排放国。2019年全球及主要国家二氧化碳排放结构对比（单位：%）53.11%47.92%41.84%30.77%

35.82%28.00%17.90%18.60%13.20%

9.26%19.03%24.45%31.14%

37.04%9.17%

9.72%15.15%15.10%24.89%

17.88%0%100%中国日本全球欧盟美国

20%电力与热力部门40%

工业部门

60%交运部门

80%其他部门199019911992199319941995199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420151.2.2

中国“碳中和”挑战：经济发展离不开能源消耗碳排放与经济发展密切相关，经济发展必然伴随着能源消耗需求的增长。中国GDP单位能耗为世界平均水平的1.5倍，表明我国经济对能源的依赖程度还很高。作为发展中国家，中国完成经济发展目标的过程中，由高碳驱动的工业化、城镇化发展将推动“碳达峰”峰值高度抬高，为“碳中和”的实现带来更大的“斜率”压力。资料来源：世界银行；红杉中国

前瞻产业研究院整理086421816141210中国英国日本美国德国全球中国GDP单位能耗1990-2015年世界主要经济体及世界平均GDP单位能耗对比（单位：2011年不变价购买力平价美元/千克石油当量）注：2025年城镇化率为十四五规划目标；2035年为中国社科院财经院的《中国城市竞争力第17次报告（总报告）》中的预期水平。63.89%65%20202025E2035E城镇化率到2025年到2035年

70%实现经济总量翻一番人均GDP达到“高收入国家”标准“十四五”时期中国经济发展预期性目标1.2.3

中国“碳中和”挑战：能源结构以煤炭为主“富煤、少气、缺油”的能源资源特征决定了我国能源结构以煤炭为主，而煤炭是排放因子最大的一次能源，煤炭为主的能源结构是中国碳排放强度较高的一个重要原因，经济增长的同时调整能源结构将是未来中国实现“碳中和”目标的一道重要关卡。资料来源：国家统计局；清华大学气候变化与可持续发展研究院（ICCSD）等

前瞻产业研究院整理2020年中国能源生产及消费结构（单位：%）1.3%0.8%-1.3%-1.2%-1.2%0.8%

0.8%

1.0%-1.8%煤炭在能源结构中的占比非化石能源占比

-4.6%二氧化碳排放量2015-20202020-20252025-20302030-2050碳中和达成所需的各阶段能源结构和排放变化平均速率（单位：%）56.8%

煤炭15.9%

其他能源消费总量占比

18.9%

8.4%

石油

天然气“富煤、少气、缺油”的资源特征决定

3.0%67.6%6.8%6.0%19.6%煤炭石油天然气其他能源生产总量占比1.2.4

中国“碳中和”挑战：第二产业仍为经济增长主要动力

第二产业特别是工业的增长仍是当前中国经济快速增长的主要动力之一。作为“世界工厂”，我国生产了全球

一半以上的钢铁与水泥，工业生产技术具有明显的高碳消费特征。根据红杉中国测算，中国第二产业的能源终

端消费占比高达67%。可见，中国经济产业结构的调整是中国实现“碳中和”过程中的一项必要举措。资料来源：国家统计局；美国商务部经济分析局；世界钢铁协会；《全球水泥报告》；红杉中国

前瞻产业研究院整理

中国占

比

56.5%2020年钢铁产量

中国占

比

55.7%2019年水泥产量中国钢铁产量、水泥产量居全球第一2020年中美经济产业结构对比54.50%

中国81.50%

美国

第三产业7.70%第二产业第一产业

0.80%2019年中国能源终端消费结构

17.70%37.80%

第二产业67%1.2.5

中国“碳中和”挑战：达峰后资金缺口将进一步扩大根据红杉中国对碳中和资金缺口的测算，2021-2060年，中国绿色投资年化缺口约3.84万亿元；且资金缺口将在“碳达峰”后出现进一步扩大，2031-2060年，中国绿色投资年化缺口将达到4.1万亿元。调动社会资本的参与积极性也是“碳中和”实施过程中的一大考验。资料来源：红杉中国

前瞻产业研究院整理6421816141210

8020202030204020502060绿色财政投资绿色投资缺口2021-2030年化投资

缺口约2.7万亿元2031-2060年化投资缺口约4.1万亿元

2021-2060年化投资缺口约3.84万亿元中国碳中和投资需求和缺口预测（2020年价格）（单位：万亿元）

碳达峰

碳中和022.1

“碳中和”背景下能源结构变化趋势2.2

“碳中和”背景下区域结构变化趋势2.3

“碳中和”背景下产业结构变化趋势2.4

“碳中和”背景下消费结构变化趋势2.1

能源结构：化石能源向清洁能源转变我国实现“碳中和”目标的技术路径需要从供给端和需求端共同发力，一方面含“碳”量高的化石能源，煤炭要面对供给侧改革；控制化石能源总量，提高利用效能，从化石能源转换为电能方面需要将继续提高效率；另一方面在需求侧，依托技术改造的节能减排是核心。资料来源：中信证券

前瞻产业研究院整理碳排放来源能源活动工业过程农业等能源生产终端能源消费

石油天然气

煤炭太阳能

风能

核能

水能化石能源非化石能源电力氢能一次能源二次能源乘用车交通

商用车航空航海

铁路

钢铁

水泥

玻璃

煤、油化工

居民生活

……石灰石（CaCO3）等非化石能源矿物

农业、畜牧业、林业等注：灰色箭头代表目前主要的能源结构，红色和蓝色箭头代表2060年碳中和时的能源结构2030年前，钢铁、有色等高耗能行业或将出现需求量达峰生产水泥过程中，石灰石分解会产生二氧化碳，现有技术难以找

到脱碳方案植物光合作用吸收二氧化碳，植物燃烧和动物呼吸作用排出二氧化碳，植树造林受制于土地面积政策情景强化政策情景情景情景1.5℃2℃资料来源：IEA；IRENA；清华大学气候变化与可持续发展研究院

前瞻产业研究院整理2.1.1

能源供给端：可再生能源占比提升能源生产方面，控制化石能源总量、提高能效、大力发展可再生能源发电成为“双碳”目标发展关键点。随着新增装机容量上升，光伏、风能在能源中的比重将大幅提升，预计2050年将超过70%。基于可再生能源的发电（主要是风能和太阳能光伏发电），在2020年至2060年间将增加7倍，届时将占发电总量的约80%。30.865.137.6

13.930.96.48.74.4200.8

20.156.1煤炭天然气太阳能

核能其他可再

生能源

风能2015-20202020-20602015-2060年中国不同能源年均新增装机容量

（单位：GW）2018-2050年中国清洁能源占比预

测（单位：%）2%18%23%4%29%51%20182030E2050E光伏风能太阳能发电风电水电煤电2050年不同情景下发电量构成

（单位：PWh）2.1.2

能源消费端：终端能源消费电气化助力碳减排工业、建筑、交通是主要终端用能部门，伴随大比例可再生能源电力系统发展，终端消费以电力替代煤炭、石油等化石能源直接利用，可有效减少终端部门乃至全经济尺度的二氧化碳排放。我国2015年电力在终端能源消费比例为21.3%，2030年将超过30%，2050年将达70%左右，将对减排二氧化碳发挥重要作用。2020-2050年中国工业部门终端电气化水平（单位：%）

30.0%25.7%

37.0%25.7%

31.0%

26.1%25.7%

39.8%

27.8%25.7%58.2%69.5%政策情景强化政策情景2℃情景1.5℃情景2020203020502020-2050年中国工业部门终端CO2排放（单位：亿吨）37.7

42.137.7

38.237.727.6

45.4

36.937.726.2124.6政策情景强化政策情景2℃情景1.5℃情景20202030205020202021202220232024202520262027202820292030203120322033203420352036203720382039204020412042204320442045204620472048204920502051205220532054205520562057205820592060

资料来源：IEA；清华大学气候变化与可持续发展研究院

前瞻产业研究院整理化石能源低碳能源2020-2060年一次能源消费情况（单位：EJ）2.2.1

区域结构：能源中心将向西部和东部沿海地区扩散现阶段，我国能源主要依赖于煤炭，而原煤产区主要集中在中部地区，未来光伏、风能等清洁能源在能源中的比重将大幅提升，我国能源中心也将由中部地区向太阳能、风能资源丰富的西部和东部沿海地区扩散。中国太阳能资源分布图

（光伏发电潜力）

中国风资源分布图

（附风电场）资料来源：SOLARGIS；全球能源互联网发展合作组织

前瞻产业研究院整理单位：公里

2.2.2区域结构：特高压输电和分布式发电为能源供需错配的解决方案东部沿海地区是中国电力负荷的中心，而西部内陆省份的风能、太阳能等能源资源最为丰富，中国电力资源分布和能源需求存在明显的错配问题。对此，特高压输电和分布式发电成为解决能源供需错配的两大方向：一方面，在大力开发西部清洁能源基地的同时推动特高压输电线路建设，优化能源资源配置；另一方面，因地制宜地发展东中部地区分布式能源，推广屋顶光伏系统及分散式风电系统。资料来源：国家电网；国家能源局

前瞻产业研究院整理能源区域供需错配能源资源配置优化特高压输电分布式发电2020年2025年E清洁能源在长距离输送项目中的占比

50%

43%2015年2020年2025年E

国家电网特高压工程累计线路长度

40825

3586810977特高压工程建设分布式光伏2020年中国累计光伏装机规模结构

69.17%

30.83%

集中式光伏

分布式光伏2021年H1中国新增光伏装机规模结构

集中式光伏

分布式光伏

5.36吉

7.65吉

瓦

瓦2.3.1

产业结构：推动产业转型升级以实现经济增长与碳排放脱钩碳排放与产业结构之间互相影响、互相作用，一方面产业结构升级能够减少碳排放、提升碳排放绩效，另一方面碳排放政策对产业结构升级也有推动作用。“碳中和”目标作为硬约束，加速推动传统产业的低碳转型，大力发展新型绿色低碳经济，推进产业结构调整和升级，降低工业产业的能源消费和碳排放，逐步实现经济增长和碳排放的脱钩。“十四五”时期中国经济产业结构变动趋势预测

7.1%38.6%

7.7%37.8%

7.3%37.3%

7.0%36.9%

6.8%36.4%

6.6%36.0%

6.5%35.5%54.3%

201954.5%

202055.4%2021E56.1%2022E56.8%2023E57.4%2024E58.0%2025E第三产业第二产业第一产业资料来源：国务院《2030年前碳达峰行动方案》；国家信息中心经济预测部

前瞻产业研究院整理工业碳减排是“碳达峰、碳中和”目标的重中之重工业领域钢铁行业有色金属行业

低碳改造

产能置换压减钢铁产能；废钢利用；提高集中度；余热供暖清洁能源替代；绿色低碳技术；再生有色金属

建材行业石化化工行业轻型化、集约化、制品化转型；因地制宜利用可再生

能源；低碳建材产品；节能技术设备转变用能方式；原料轻质化；副产气体高效利用；能

量梯级利用、物料循环利用10资料来源：《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》；生态环境部《2020中国环保产业发展状况报告》；国务院《2030年前碳达峰行动方案》

前瞻产业研究院整理减少碳排放ü

传统能耗产业注重降低碳排放ü

新能源产业供需空间加速扩张ü

清洁设备及环保产业需求向好2.3.2

产业结构：减少碳排放、增加碳吸收两大转型升级方向推动中国产业结构转型升级主要从减少碳排放和增加碳吸收两大方向入手，一方面，为实现碳排放的减少，对于传统高耗能、重化产业要控制新增产能，推动其进行节能改造，与此同时加速发展新能源产业及环保产业；另一方面，通过森林、海洋和土地碳汇增加碳吸收，林业等碳汇相关产业比重将迎来进一步提升。

“碳达峰、碳中和”目标下产业转型升级两大方向10增加碳吸收

森林、海洋和土地碳汇相关产业比重将进一步提高23.04%25%2020年2030年E全国森林覆盖率预测

175亿立方米

190亿立方米2020年2030年E全国森林蓄积量预测

1.93万

亿元2020年

4.68万

亿元2025年E环保产业规模预测纯电动车成为新销售车辆的主流

到2035年新能源车销量达到汽车总销量的20%

到2025年新能源汽车产业发展规划原材料的提取和加

工生产包装运输使用与维

护废弃处置回收利用废物处理资料来源：中汽协；《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》；AVC等

前瞻产业研究院整理

2.4

消费结构：终端电气化、低能耗家电为消费端减排主要方式根据IEA数据，2019年居民部门碳排放量占我国碳排放总量的3%。降低居民生活消费碳排放总量与占比是“碳中和”行动的重要一环，主要途径包括使用新能源汽车（终端消费电气化）以及低能耗智能家居产品。此外，垃圾分类、对可回收、有价值的材料进行再利用助力循环经济，有助于从居民消费端节能减排。1.3%1.8%2.7%4.5%4.7%5.4%20%2015201620172018201920202025E新能源汽车渗透率持续上升67.5%64.3%

重复再利用

19.1%17.6%2017智能彩电2018

智能空调

2019智能洗衣机

2020智能冰箱重点家电品类产品零售量智能化渗透率循环经济背景下产品生命周期

自然资源资料来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院；国泰君安

前瞻产业研究院整理2.5

“碳中和”目标驱动向绿色转型在“碳中和”目标驱动下，中国将从能源革命、经济转型和科技创新三个方向促进绿色转型。技术进步将是碳中和的核心驱动力。

中国“碳中和”

驱动绿色转型方向100.3104.7碳排量（2020）经济增长技术进步能源结构产业结构碳排量（2030）+50.3-18.7-15.5-11.7104.716.7碳排量（2030）经济增长技术进步能源结构产业结构负碳技术碳排量（2050）+62.4-78.2-50.1-10.0-12.1三大减排贡献因素0302能源变革

01经济转型科技创新033.1

“碳中和”愿景的技术支撑体系3.2

“碳中和”背景下能源供给端技术创新机遇3.3

“碳中和”背景下能源消费端技术创新机遇3.4

“碳中和”背景下“负碳”技术创新机遇3.1

“碳中和”愿景的技术支撑体系：供给端和需求端共同发力首先，在实现“碳中和”目标时期，能源供给端应依托新能源发电技术、氢能技术与储能技术实现化石能源的替代；在能源需求端，创新并推广节能减排技术，科技企业利用其数字化技术助力“碳中和”平台搭建和传统企业的绿色化转型；最后，创新并逐步应用CCUS技术，辅助高排放部门有效减碳。资料来源：前瞻产业研究院整理2021年2060年能源供给端能源需求端零碳发电技术零碳非电能源技术

新能源发电技术ü

新兴光伏技术ü

风能发电技术等

储能技术ü

电化学储能技术ü

长时储能技术

新能源并网技术ü

能源互联网技术ü

分布式能源等

氢能技术ü

绿色制氢技术ü

氢气储运技术ü

氢燃料电池技术等钢铁节能技术低碳水泥技术电力节能技术建筑节能技术新能源、氢燃料动力无化石钢铁技术低碳混凝土技术电能替代技术绿色建筑新能源汽车、氢电力航空等碳捕集封存利用海洋碳汇土地碳汇垂直农场森林碳汇资料来源：前瞻产业研究院整理……能源互联网煤炭、石油、天然气新能源发电发电侧储能H2氢能工业

居民交通业建筑业输电侧储能用户侧储能输电侧储能3.2

能源供给端：以新能源发电技术为起点、推广氢能及储能技术“零碳”技术是实现能源供给结构转型的关键技术，其中既包括零碳电力技术，也包括零碳非电能源技术。一方面，以零碳电力技术-新能源发电技术为起点，实现对化石能源的大比例替代，从源头“减碳”；其次，通过零碳非电能源技术-储能技术，提升新能源电力的利用率，并贯穿运用于发电侧、输电侧和用户侧；同时，创新研发并推广制氢技术，助力构建多元化清洁能源供应体系。

“碳中和”愿景下的能源供给体系

汽车技术名称适用范围综合效益技术申报企业10MW海上风电机组设计技术新能源装备制造2977013000单台机组每年：减少能源消耗碳减排东方风电高效PERC单晶太阳能电池及组件应用技术12052.51GW光伏装机每年:发电量碳减排晶澳太阳能太阳能热发电关键技术687300每kW装机:节能碳减排/太阳能PERC+P型单晶电池技术78.334.2每GW光伏电站年均:节能碳减排正泰新能源复杂工况下直驱永磁风力发电机组技术风力发电与传统风力发电技术相比，发电效率提升2%-3%/绿色技术推广目录（2020年）-

新能源发电领域“十四五”期间重大技术方向

在新能源发电技术中，风电和光

伏技术是中国能源消费转型的重

点。

“十四五”时期，我国新能源发

电及利用技术的重点如下：

ü

海上风电规模化开发和智能运维技术

ü

新能源发电并网主动支撑控制技术

ü

海量分布式新能源自主运行与智能控制技术

ü

先进太阳能热发电技术

ü

新一代核能发电技术资料来源：《绿色技术推广目录（2020年）》；中国电机工程学会

前瞻产业研究院整理3.2.1

新能源发电技术：重点推广风能、太阳能发电技术根据《绿色技术推广目录（2020年）》及相关规划，风能、太阳能发电技术是“零碳”技术的发展重点。56%50%3.2.1

新能源发电技术：海上风电进入抢装潮、产业链各环节将受益从全球风电新增装机分布来看，我国无论是陆地风电还是海上风电新增装机规模均位列全球第一。随着陆地风电逐渐成熟，中国海上风电自2018年起步入发展快车道，各省开始加紧核准海上风电项目，并于2019年进入抢装潮。伍德麦肯兹分析认为，2019-2021年抢装潮后，中国海上风电或进入短暂低迷期，但高速增长的电力需求与国家发展目标，将促使未来十年中国海上风电的年新增并网装机，仍保持在4-5GW以上。

2020年中国风电新增装机容量全球占比（%）陆地风电海上风电

2018-2030年中国海上风电新增装机容量预测（GW）

7.5

7

7

6.5

6

6

5

5

4

4

3.06

2.491.662018

2019

2020

2021E

2022E

2023E

2024E

2025E

2026E

2027E

2028E

2029E

2030E

资料来源：GWEC；伍德麦肯兹等

前瞻产业研究院整理10资料来源：前瞻产业研究院整理第一代晶体硅太阳能电池•单晶硅太阳能电池3.2.1

新能源发电技术：新兴光伏技术迭代加速随着社会发展，人类对能源的需求日益增长，太阳能作为一种永不枯竭的绿色清洁能源，得到了广泛的科学研究。根据半导体材料的不同，太阳能电池可被分为第一代晶体硅太阳能电池、第二代薄膜太阳能电池，以及第三代新型太阳能电池。在碳中和背景下，太阳能的应用逐渐加深，新型光伏技术迭代加速发展。

第三代新型太阳能电池••染料敏化太阳能电池

10有机太阳能电池•钙钛矿太阳能电池•多晶硅太阳能电池10第二代薄膜太阳能电池

•

非晶硅薄膜电池

•

碲化镉

(CdTe)薄膜电池

•

铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池•砷化镓（GaAs）薄膜电池资料来源：Oxford

PV

前瞻产业研究院整理3.2.1

新能源发电技术：稳定性将决定钙钛矿光伏技术前景钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。相比传统转化方式而言，钙钛矿太阳能电池能够提升太阳光的利用水平，此外，还具备价格低、投资小、制备简单等优势。然而，由于钙钛矿材料的耐水性不高，其稳定性和使用寿命较晶硅和无机薄膜材料有明显差距。未来，稳定性或将成为钙钛矿光伏技术商业化应用前景的决定性因素。钙钛矿叠层电池大幅提升太阳光利用水平稳定性ü

价格低廉ü

设备投资小ü

制备简单ü

可印刷制备15-20年3-5年颠覆性廉价清洁能源技术大规模发电集中式电站分布式电站特色便携式能源技术环境式能源柔性电源自驱动装饰室内弱光3.2.2

能源互联网：依托“互联网理念+互联网技术”实现资料来源：中国信息通信研究院

前瞻产业研究院整理能源互联网是以互联网技术为基础，以电能为主体载体的绿色低碳、安全高效的现代能源生态系统。遵循信息互联网原则，能源互联网可以若干个能源子网，所有的能源网络可以独自以自己的能源形式在各自的资源网络中实现能源传输与共享能源互联网的体系由下至上可以分为能源层、网络层和应用层：大数据、云计算、移动互联及人机交互无线网络（4G，5G，NB-loT）有线网络（IP4/IPV6）智能控制器各类传感器和计量仪表智能控制器发电技术输配电储能用电火力发电新能源发电其他高压传输柔性直流低压配电铅酸蓄电池锂离子电池新型电池工业用电交通用电居民用电等应用层网络层能源层储

能源物联云一体化运维

运维服务一体化运营

运营服务

多元化投资服务投资服务

多租户用户服务用户服务

EaaS能源服务平台能源微服务引擎区块链人工智能大数据eCloud

平台...PV风其他配

电分布式微网（源/储）

燃

机分布式微网

（负荷）分布式微网

（负荷）配电微网能量管理系统微网能量管理系统

eMCS电网3.2.2

分布式能源：物联网智慧能源系统是未来发展趋势区块链、人工智能、大数据和物联网等技术的应用，为建筑运行节能减排提供了一种新的技术路径。运用物联网智能传感器等新技术对各种能量流进行智能平衡调控，达到能源的循环往复利用，实现能耗的精细化管理。右图中的“能源即服务”的分布式园区智慧能源管理解决方案，可满足一体化运维与多元化服务需求。

分布式

微网资料来源：前瞻产业研究院整理3.2.3

储能技术：支撑新能源发电规模化发展储能技术是支撑我国大规模发展新能源、保障能源安全的关键技术之一。目前，抽水储能技术是发展最成熟、建设规模最大的蓄能方式；以锂电池为代表的电化学储能技术已经初步进入商业化、规模化应用。不同储能技术的特点及应用现状已初步商业化，适用于新能源汽车、电网领域储能技术主要应用领域能源互联网发电站新能源汽车氢领域资料来源：中国科学院工程热物理研究所；董舟、王宁等《储能技术分类及市场需求分析》

前瞻产业研究院整理成本（￥）时长（小时）长时储能成本长时储能价值对抗极端天气提升新能源稳定性延缓设备重置削峰填谷电价套利辅助市场资料来源：ARPA-E‘s

DAYS

2020、南方能源观察等

前瞻产业研究院整理1铁空气技术电池3固态电池5液态空气2“热岩”储能4重力储能6石灰石基材储能7液态金属8液流电池3.2.3

储能技术：长时储能迎来发展机遇可实现跨天、跨月，乃至跨季节充放电循环的储能系统为长时储能系统。此时我国正处在短时平稳电网波动阶段，储能项目主要是和风光配套，来增加消纳以及减少电网波动，现阶段仍以锂电储能为主，待其他储能成本下降以及新能源发电到达一定比例后，长时储能将走上发展的快车道。长时储能要想突破短时储能的商业壁垒，必须要解决短时储能技术当前所无法解决的痛点，展示其在更长时间维度的经济价值。

长时储能前沿技术研究方向

锂电池成本资料来源：MIT

前瞻产业研究院整理初始状态充电过程放电过程固体锑和钙合金在室温下与固体电解质结合，并放在一个用陶瓷材料绝缘的密封室中。

3.2.3

储能技术：新型液态金属电池为革命性储能技术可再生能源的能量存储能力一直是阻碍可再生能源发展的一大障碍，来自麻省理工学院（MIT）的一组研究人员开发出了一种新型全液态金属电池系统，这种系统能够在更低的温度下工作，具有更长的使用寿命以及更低的主题成本。在测试中发现，经过十年的日常充放电后，这种电池仍能保持初始转化效率的85%（初始转化效率约为70%）。

电流将它们加热到500摄氏度，金

属和盐电解质转移到熔融状态；然

后在重力的作用下，根据它们的密

度将它们分离出来；锑下沉，熔盐

停留在中间，钙合金上升到顶部锑比钙的负电性更强，它们之间存在电位差。当设备被放置在电路中时，钙合金分解成钙离子和电子，离子被吸引到锑上，电子通过外部电路流到那里。放电后，这个系统会产生一种全新的锑和钙的合金，上面还有熔融的电解液。3.2.3

储能技术：“热岩”储能为前沿长时储能技术之一“热岩”储能技术也是长时储能的一大前沿技术。其基本原理是空气中的热能从一个大的储气罐移动到另一个储气罐，然后再返回，在某个点截取能量作为有用功的输出。“热岩”

储能系统包括两个进程——第一个进程为系统充电，第二个进程为其放电。充电过程放电过程

初始状态两个装有碎石和空气的气罐第一罐的温度：385℃第二罐的温度：75℃

资料来源：前瞻产业研究院整理

充电状态储存着600℃热能的热储气罐；还有一个-30℃的冷储气罐。

放电状态系统完全放电后，回到初始状态热空气从1号储气罐的顶部抽出来，经过压缩机，加热到600℃。泵入2号储气罐，将热能传递到碎石中。同时从2号储气罐底部抽出75

℃的空气，通过热交换器降到

25℃。通过涡轮膨胀机降到-30℃，然后将其送入1号储气罐底部，取代从顶部拉出的热空气。两个气罐中空气的推拉会产生冷热之间非常陡峭的温度梯度，以确保系统中的能量损失最小化。把空气从热储气罐中抽出，通过另一个涡轮膨胀机。将空气通过发电机来产生电能。这种能量传递将空气的热量从600℃降低到385℃，并送入冷储气罐的顶部。-30℃的空气从冷储气罐的底部被拉出，并产生陡峭的温度梯度。冷空气通过压缩机加热到75℃，并在极热的空气从顶部流出时将其推入热储气罐的底部，再次保持系统优化效率所需的陡峭的温度梯度。资料来源：CSP

PLAZA前瞻产业研究院整理3.2.3

储能技术：热岩长时储能技术市场关注度高涨近年来，西门子一直在研究通过加热岩石来储存可再生能源。虽然目前岩石储能是一项冷门的技术，但市场关注度却十分高涨。相对于电池储能技术而言，它的原料易得，拥有极大地成本优势，更为重要的是，这一储能技术更为环保安全。

热岩储能系统示意图3.2.4

氢能技术：终极“零碳”

绿色清洁能源氢能是最环保、最容易获得的能源，可以做到“零”排放，被誉为是一种“终极清洁能源”。氢能是未来能源变革的重要组成部分。氢能产业科技含量高、资本投入大、产业链长、带动的产业范围广，是推动我国能源结构调整、装备制造业转型升级和动力系统革命的战略性新兴产业。氢能源有望开启下一个万亿级市场。制氢储氢&运氢加氢用氢天然气

石油

煤炭可再生能源

绿氢（无碳排放）

LH2液态储氢MCH化石燃料燃烧

灰氢（较高排放）电解水制氢

蓝氢（较低排放）CCUS有机氢化物

3H2CH3CH3MCHtoluene燃料电池汽车

发电燃料电池氨气直燃轮机燃料电池氨燃烧炉NH3氨气脱氢直接使用气化资料来源：前瞻产业研究院整理水电解制氢方式两级室分隔物电极电解槽结构电解液电解槽内电传导方式PEM水电解制氢分子级微孔离子膜，不易产生氢反渗漏零极距催化电极，反应面积大，转换效率高电解槽重量轻，体积小，重量仅为相同产氢量普通电解槽1/3纯水，无腐蚀性液体，无污染，气体纯度高氢离子在具有活性的质子交换膜中移动，阴极产生还原氢气碱性水电解制氢非分子级微孔，易产生氢反渗漏电极间有最小距离限制，发热量高，转换效率低槽内两极室集电器无弹性，电热损失高，转换效率低腐蚀性强，易产生冲液污染负载管路正、负离子在水溶液中分别运动，在两极产生氢氧气体3.2.4

电解水制氢：PEM电解水制氢技术优势明显、市场空间广阔PEM电解槽相比于碱水电解槽，由于两级室的分隔物、电极、电解槽结构、电解液，电解槽内的电传导方式不同，在反应过程中，具有一系列结构上带来的优势。在双碳背景下，能源结构的调整，可再生能源应用的大幅上升，PEM水电解槽最主要的优势是系统响应速度快，适应动态操作，因此更加适合可再生能源发电的间歇性与不均匀性，未来发展空间较大，预计2050年渗透率有望达到40%，制氢规模有望达到2713万吨。资料来源：中国氢能联盟研究院、《基于可再生能源纯水电解制氢技术展望》、《2020中国氢能产业发展报告》、申万宏源等

前瞻产业研究院整理969070%40%30%20%10%0%50%60%70%80%600040002000

0800010000120003550

5%

3%

5.3

2025E3715

10%

37.2

2030E

40%

27132050E氢需求总量（万吨）电解水制氢渗透率PEM水电解制氢规模（万吨）PEM电解槽占比PEM水电解市场空间预测PEM水电解制氢相比于碱性水电解制氢的优点储运方式运输工具压力（MP）载氢量体积储氢密度3（kg/m）质量储氢密度（wt%）成本能耗经济距离（km）气态储运长管拖车20300-40014.51.12.021-1.3≤150管道1-4/3.2/0.30.2≥500液态储运液氢槽罐车0.67000641412.2515≥200固体储运货车4300-400501.2/10-13.3≤150有机液体储运槽罐车常压200040-50415/≥200资料来源：中国钢研科技集团、中国氢能联盟研究院

前瞻产业研究院整理注：体积和重量储氢密度均以储氢装置计算。3.2.4

氢能储运

：提高储氢密度和安全性及降低成本成为关键氢气固有的物理化学性质,给大规模存储和运输带来诸多困难和挑战。氢气的单位体积能量密度极低且液化极其困难，而且容易引发燃烧和爆炸，导致储运成本高。氢能储运技术突破在于提高储氢密度和安全性，因此优良氢载体的选择也成为构建氢能源系统的关键。此外，基于氨的清洁运输燃料方式也是一个方向。

气态储氢（35MPa,70MPa）

体积密度小、建站运营成本高、高压风险大

液态储氢（-253C）

能耗高，成本高

固态储氢

质量密度低，热效率低

有机物储氢（CH3OH等）

装置复杂，副产物多，催化效率低氨储氢氨的生产、储存和运输设施和技术十分成熟且成本相对较低，催化效率低H2液氢氨液态有机氢载体工艺和技术成熟度转化小规模：高大规模：低高中等罐储高高高运输船运：低管输：高罐车：高船运：高管输：高罐车：高船运：高管输：高罐车：高再转化高中等中等供应链整合中等/高高中等风险可燃；无气味或明火可燃；急性毒性；空气污染的前兆；腐蚀性甲苯；易燃物；中等毒性转换和再转换所需能量目前：25-30%将来：18%转换过程：7-18%再转换过程：＜20%目前：35-40%将来：25%改进技术、扩大需求生产装置效率；蒸发管理提高转换效率提高再转换过程效率注：1）成熟度高-已得到验证且已实现商业化，成熟度中等-处于原型演示阶段，成熟度低-已通过论证或正处于开发阶段；2）小规模：<5吨/天；大规模：>100吨/天。N2可再生能源H2

氨合

成

氨运

输氨分解制氢加氢站氢燃料电池汽车氨燃料电池汽车氨流化床锅炉

直接还原炼铁

内燃机汽车

电网

铁资料来源：IEA等

前瞻产业研究院整理

3.2.4

液氨储氢：基于氨的清洁运输燃料方式成为发展方向液氨储氢技术是指将氢气与氮气反应生成液氨，作为氢能的载体进行利用。在同等条件下，液氨在标准大气压下-33℃就能够实现液化，与之相比，如果直接运输液氢温度则需要降至-253℃左右，液氨运输难度相对更低；且液态氨单位质量储氢密度高达17.8wt%、单位体积储氢密度高达10.7

kgH2/100L（常温，10个大气压），因此氨（NH3）被认为是最佳的氢载体之一。

H2/kWh3.2.4

氢燃料电池：燃料电池汽车商业化技术路径推动燃料电池汽车商业化发展将主要围绕降低燃料电池发电成本、降低燃料电池铂催化剂的单位用量、提高催化剂耐久性和提高电堆功率密度四个技术方向展开。资料来源：工程与材料科学部；平安证券

前瞻产业研究院整理提高功率密度提高耐久性降低发电成本降低铂使用量0543210.60.70.80.91车“电”成本电池工作电压

V燃料电池发电成本元

60元/kWh氢气价格下降

30元/kWh

锂离子电池汽电池效率提升11.252.5国内催化剂进口催化剂高性能燃料电池催化剂催化剂耐久性对比（归一化）4.4kW/L6~9kW/L先进水平功率密度（丰田）国际目标功率密度（2030）燃料电池电堆功率密度发展目标0.4g/kW国内水平先进水平目标水平燃料电池催化剂铂载量发展目标

0.2g/kW

0.09g/kWCO2

2OCO3H3.2.4

氢能燃料电池：关键材料与零部件的核心技术突破氢能源汽车里的燃料电池系统就如同燃油车里的发动机，是整车最核心的部件。我国的氢燃料电池产业正处于产业导入的关键时期，但是由于关键材料与零部件的核心技术并未完全掌握，产业链条并不完备，国产化程度仍然较低，导致国内氢燃料电池产品的发电效率、功率、成本、可靠性与耐久性与国际先进水平相比仍具有很大差距。阳极尾气阴极尾气空气燃料气600-1000℃

650-800℃

60-120℃

160-210℃50-120℃固体氧化物燃料电

池2-熔融碳酸盐燃料电

池

2-

碱性燃料电池

OH-

硝酸盐燃料电池

H+质子交换膜燃料电

池

+

电解质阳极阴极H2O2CO2O2

O2

H2O

CO2H2O

CO

HH2O

CO

H2

H2O

H2

H2

H2OO2阳极：2H2®

4H++4e-阴极：4H++4e-+O2®

2H2

气体扩散层2H2O2H2O24e-膜电极

质子

交换层

4H+PEM质子燃料电池构造及作用示意图

双极板燃料电池类别

荷载资料来源：前瞻产业研究院整理3.2.4

氢能燃料电池：以可再生能源为动力的氢电力航空航空业占交通运输排放总量的12%以上，且航空排放是在高海拔地区释放气体，航空排放对环境的影响是类似地源排放的2-4倍。目前，可以通过光伏与风力发电，电流通往氢气电解槽，电解槽里会进行水电解制氢。所制备的氢气会快速填充至氢气罐，氢气罐位于机翼处。同时氢燃料电池系统为电动机提供动力，推出氢气，同时氧气气流流入，这个系统所排出的物质有且仅有水，从而达到环保的目的。可再生能源——氢电航空

技术优势新颖的零排放动力系统有助于降低成本

75%

50%燃料和维护成本降低总行程成本降低资料来源：前瞻产业研究院整理3.3

能源消费端：高排放行业节能减排势在必行根据“生产过程的能耗和排放口径”口径统计，钢铁、化工、建筑、交通等工业部门为我国主要温室气体排放来源。在“碳达峰、碳中和”愿景下，高能耗产业不得不优化产业布局，调整能源结构及供给方式，同时国家发改委也提出了新要求——研究制定钢铁、有色金属、建材等行业碳达峰方案。能源生产

与转换,

47%

交通,

9%

其他工

业,

5%化工,

6%

建材,

8%

建筑,

8%钢铁,

17%10101010••••••钢铁节能减排技术废铁回收利用之电弧炉炼钢技术氢气直接还原炼钢氨气直接还原铁矿石技术化工节能减排技术火电厂降低煤耗技术油田采油污水余热综合利用技术变换气制碱及其清洗新工艺技术•••

建筑节能减排技术

•

装配式建筑——建设过程减排

•

暖通系统——使用过程减排

•

建材节能——建筑材料减排

交通节能减排技术纯电动汽车——电动化公共交通/共享交通——共享化智能交通——智能化高排放工业部门代表性节能减排技术

中国温室气体排放核算方法及排放结构燃烧

火炬

过程

回收净购入电力/热力

资料来源：国家统计局、清华大学气候变化与可持续发展研究院等

前瞻产业研究院整理3.3.1

无化石钢铁：氢还原铁无化石钢为最终解决方案长远来看，使用氢气代替煤将铁矿石还原为铁是钢铁行业最具可持续性和技术前景的替代方案。目前具有代表性的低碳先进技术为瑞典的突破性氢能炼铁技术（HYBRIT）项目，该项目由钢铁生产商SSAB、铁矿石开采公司LKAB和电力公司Vattenfall共同开发，SSAB计划在2045年完全实现无化石钢铁制造。相较于焦炭与高炉系统的现有炼钢工艺而言，由氢还原与电弧炉组成的HYBRIT技术能够将二氧化碳排放降至现有炼钢排放的2.8%。资料来源：HYBRIT

前瞻产业研究院整理HYBRIT-无化石氢还原铁矿石炼钢工艺示意图铁矿石球团矿电弧炉可再生能源发电电解水制氢轧钢炼铁

H2

+

H2OH2注：HYBRIT为SSAB、LKAB和Vattenfall

三家公司的合作研发项目，得到瑞典能源署的财政支持，该项目预计将为瑞典碳减排10%。中试阶段储氢

示范阶段2016

2017

2018201920202025202220302045试验研究HYBRIT项目推进计划

3.3.1

无化石钢铁：氨还原铁技术同为未来发展方向尽管氢还原铁是钢铁领域减碳的一种有效方法，但氢气的储运一直是氢动力技术发展的主要瓶颈。相较于氢气，氨气更容易液化，在同等条件下，液氨在标准大气压下-33℃就能够实现液化，而直接运输液氢温度则需要降至-253℃左右，氨气的储运成本远低于氢气且燃料效率更高。因此，氨直接还原铁技术逐渐受到关注，国外相关研究表明，氨还原相较于传统炼铁工艺，所需的温度较低，能够最大限度地减少温室气体排放。资料来源：A

feasibility

study

of

implementing

an

Ammonia

Economy

Ironmaking

with

Ammonia

at

Low

Temperature

前瞻产业研究院整理氨气与氢气生产、运输和储存成本对比048121620H2NH3H2NH3生产运输储存H2NH3

生产和运输注：*氨值标准化为氢。生产、运输和15天储存生产、运输和182天储存

成本（$/kg

H2）H2N2氨合成直接还原炼铁氨运输可再生能源氨直接还原铁工艺Fe2O3

+

2NH32Fe

+

N2

+

3H2O530℃10-15%3.3.2

低碳混凝土：降低混凝土碳排放的关键点为水泥和骨料混凝土是地球上消耗量仅次于水的第二大耗材，而水泥作为混凝土的粘合剂是混凝土中碳排放最大的成分。水泥的碳排放过半源自于制作过程中的释放。中国是水泥生产大国，减少水泥的使用量或降低水泥熟料系数是混凝土领域的主要减碳措施。此外，基于砂石骨料在混凝土中的重量占比达60%以上，发展骨料减碳技术也是一条很好的思路。资料来源：中国建筑节能协会

前瞻产业研究院整理过程排放

56%机器驱动

8%

水泥碳排放来源结构煅烧36%注：每生产一吨水泥直接排放0.55吨二氧化碳；混凝土成分为重量占比。改变混合方式

Solidia

钢渣替代水泥

CarbiCrete碳捕获&碳固化骨料

Blue

Planet水泥生成化学原理低碳混凝土主要技术路径

碳捕获&注入混凝土

CarbonCure5CaCO3(

3CaO

SiO2

)

+

(

2CaO

SiO2

)5CO2

2SiO21500℃高温加热水泥碳排放大骨料占比最大1-8%60-75%空气水水泥骨料

混凝土成分

碳排放在

90%以上14-20%资料来源：CarbonCure官网

前瞻产业研究院整理3.3.2

低碳混凝土：CarbonCure通过锁碳和水泥减量实现可持续减少水泥碳排放的一个解决方案是将二氧化碳排放困在混凝土中。加拿大公司CarbonCure的技术将回收的CO2在搅拌时注入新鲜混凝土中，二氧化碳遇水生成的碳酸盐CO3就会与水泥中的钙离子发生反应，形成纳米大小的矿物碳酸钙，使其经过固化过程并永久嵌入。这项技术能够在锁定二氧化碳的同时，增加混凝土的压缩强度，减少水泥的使用量。CaCO3Ca2+CO32-CarbonCure的可持续混凝土解决方案CarbonCureWithout

CO2CO2利用（Mt）

4.2

65.3

0.4

95.8

166减少水泥（Mt）

126.1

229.6

12.3

/

368净影响（Mt）

130.3

294.9

12.7

80.7

519

预拌

再造水砌体和预制

再生骨料

总计CarbonCure混凝土的特性与减排影响

特性一致Solidia3资料来源：Solidia官网

前瞻产业研究院整理3.3.2

低碳混凝土：Solidia混凝土可实现减碳和节水的双重效益美国的一家初创企业Solidia提出了一种通过改变混合方式并利用二氧化碳进行固化的混凝土减碳方案。首先通过水泥和砂石比例的调整将反应温度降低至1200℃左右，能源使用减少可在制造过程中减少30-40%的温室气体排放。其次，Solidia采用新型的二氧化碳固化工艺，在现有设备和相同原材料的基础上，利用少量的水和大量二氧化碳实现固化效率和混凝土性能的双重提升。普通硅酸

盐水泥砂石混凝料H2O最多28天硅酸盐水泥混凝土Solidia

水泥Solidia混凝土

砂石现有设备混凝料相同的原材料

小于

1天更短的

时间

CO2更小的碳足迹

Solidia

混凝土性能提升Solidia混凝土的比较优势1将5.5:4.5的固体水泥粉和沙石混合，形成的松散结构砂粒空隙用少量水和大量二氧化碳填充

碳酸钙

和硅胶

2

少量H2O和

多量CO2Solidia

水泥与

CO2反应生成碳酸钙和二氧化硅，使结构硬化，形成

Solidia混凝土混凝土技术原理CoentalTCarbret资料来源：CarbiCrete官网

前瞻产业研究院整理注：CarbiCrete表示每个典型工厂采用该项技术生产混凝土能够减少2万吨的二氧化碳排放。1

kg

CO21

kg

CO2nvion水28

days

20

℃固化达到设计强度的95~100%强度ü

14

days

28

days更低的材料成本：降低20%üü更快的完全固化：24小时之内更好的抗压强度：提升30%1

kg

CO2iCeCMU特有吸收室钢渣其他材料标准设备CMU

VS

3.3.2

低碳混凝土：CarbiCrete推出无水泥负碳混凝土解决方案加拿大的一家创业公司CarbiCrete开发了无水泥负碳混凝土技术，这家公司的碳化活化过程用炼钢产生的矿物废料代替水泥，并利用二氧化碳来固化混凝土混合物。这种“负碳”混凝土技术每生产一个18公斤的标准混凝土砌块，就可因避免生产水泥而节省2公斤的二氧化碳，并在固化过程中锁住1公斤二氧化碳，同时，还能减少水资源的浪费，并在更短的时间内降低材料成本、提升产品性能。

CarbiCrete无水泥负碳混凝土与传统水泥基混凝土的对比

传统水泥基混凝土

水泥

骨料CarbiCrete无水泥混凝土气体替换比例（%）-600(lb/CO2

y

)

3.3.2

低碳混凝土：Blue

Planet从骨料切入实现减碳创新不同于其他技术从水泥的角度减排，Blue

Planet基于生物进化引发对石灰石形成的思考，研发出从骨料角度切入的永久性碳捕获混凝土技术。该技术将砂石或工业废料浸泡在注入CO2的特定溶液中，反应后会在废料表面形成光滑的CaCO3结晶涂层。每吨Blue

Planet的CaCO3骨料可实现440公斤CO2的永久性捕获封存，即使Blue

Planet骨料混凝土建成的建筑物达到使用寿命并被拆除，二氧化碳仍会作为矿物质被锁定在聚合体中。资料来源：Blue

Planet官网

前瞻产业研究院整理-2000600400200碳排放负碳100

Blue

Planet

骨料

80

60

40

20

0-400隐含碳3Blue

Planet骨料替换传统砂石骨料的减排效果Blue

Planet的CaCO3骨料制作工艺示意图注：骨料在混凝土的成分中重量占比达到60%以上；Blue

Planet表示，若将现有砂石骨料的16%都替换为Blue

Planet骨料，便可以在2050年实现二氧化碳储存量将温度上升保持在1.5℃以下。

液体重整罐氨水碳酸盐矿化室高矿物质水氨盐水

耗尽CO2的

气体

碳酸铵水吸收室烟道气中捕集的二氧化碳每吨Blue

Planet骨料包含440

kg

或970

lb的CO2

CO2砂石/钢渣/混凝土废料/铝土矿渣等定义—调节、能照率明（及供可暖再、生空能源）其他,

48.8%建筑材料,

28.3%运行阶段,

21.9%施工阶段,其他,

0.5123.3.3

建筑行业“碳减排”技术：高耗能推动节能技术发展从能源终端碳排放来看，建筑部门的碳排放量与工业和交通领域大体相当；但若从建筑全过程的碳排放来看，建筑部门几乎是碳排放量最高的部门。由此可见，建筑领域推行高标准的节能技术，是实现碳中和目标的重要手段。节能建筑通过被动式技术手段及可再生能源，大幅提高能源设备与系统效率，降低建筑能耗水平。100%60%-75%50%零能耗建筑-可再生能源大于等于建筑物自身用能近零能耗建筑-利用可再生能源+自然气候条件+被动式技术手段，提供日常供能超低能耗建筑-不借助可再生能源+自然气候条件+被动式技术手

段，提供日常供能资料来源：中国建筑节能协会等

前瞻产业研究院整理

1.0%注：被动式节能指通过节能保温材料和施工手段达到节能目的，如：多层玻璃的窗户、最大程度利用日光；主动式节能指从用电量源头着手，比如使用1级能效标识的空调、冰箱等。建筑领域全过程碳排放占比钢铁、水泥、铝材……城镇居建、公共建筑、农村建筑……节能建筑发展技术阶段Air

Magtopressor

PoC+88%+40%+13%性能比

（bar

x

lpm

/W）+29%

3.3.3

暖通空调系统：线性磁铁压缩机打开空调节能新思路根据IEA的数据，以空调为主的空间制冷设备已经占据全球电力消耗的10%以上，未来将进一步增长。压缩机作为空调最主要的耗能部件，是空调系统节能减排技术的突破重点。Magtor公司利用磁铁的正负极转向来推动可移动部件的往复运动，形成完全线性的双向压缩机。在相同的功耗下，Magtor以0.98的最佳性能比，提供了高出普通压缩机平均水平90%的压力，比目前市场上最好的压缩机设备还高出约29%。资料来源：IEA；Magtor官网

前瞻产业研究院整理全球空间制冷设备耗电量占比

16%

10%2016

2050E

Magtopressor™运作简图Magtopressor™性能明显优于所有传统往复式压缩机

Air

Magtopressor运行范围

传统的往复式压缩机运行范围0

10.90.80.70.60.50.40.30.20.10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

101112131415

气压（bar）0.980.770.680.55最先进往复式压缩机的性能比范围性能比范围

0.98

0.770.52

压缩机平均性能比注：上图耗电量占比为空间制冷设备在所有建筑用电设备耗电量中的比重。热水器散热热水器吸热冷却模式加热模式地源热泵系统示意图59.7%56.5%40.2%35.3%2.9%4.9%15.4%22.1%201020192025E2030E电气设备可再生能源和氢基设备化石燃料设备区域供热热泵全球供暖技术市场需求结构及可持续情景预测资料来源：IEA等

前瞻产业研究院整理注：左图的比例为居民购买供热和热水设备的选择占比；2025年和2030年的数据为实现IEA可持续发展情景的目标比例。

3.3.3

暖通空调系统：地源热泵技术为低密度建筑未来主要方式尽管热泵在许多国家已成为新建房屋中最常见的技术，但截至2019年热泵仅满足全球建筑供暖需求的5%左右，而化石燃料供热设备的需求仍占据了56.5%。地源热泵技术利用地下相对温度冬暖夏凉的稳定特性，形成一个完全封闭的循环，建筑物通过供暖与冷却系统模式的转换，可节省20-40%的空调电费。智能大脑资料来源：Mixergy官网

前瞻产业研究院整理容积式

加热燃气锅炉电力太阳热能热泵

或光伏多种热源注：长方体从左到右为加热过程中储水罐内部水温变化情况。3.3.3

建筑节能技术：热水储存技术可最大限度利用能源热水器是建筑运行阶段最常用的一种耗能设备，传统的热水器通常为整罐加热，多余的热水需要继续耗能保温或直接冷却，长期将造成大量的热量损失和能源浪费。Mixergy公司基于此研发了一种节能热水器，利用水热量传导速度较慢的原理，在储水罐内部进行自上而下的加热。Mixergy热水储罐产生可使用热水的速度大约是普通储罐的五倍，并且，通过减少热损失和智能化控制加热时间可最大限度利用能源，降低高达20%的能耗。

Mixergy热水器分层加热VS普通热水器整体加热水体热分层线3.3.3

建筑节能技术：智能窗户可减少空调和照明的能耗硅谷的View团队开发了一种智能电致变色窗户，通过微小电压改变窗户的着色，动态调节太阳辐射能的透过率，使得室内的温度和亮度发生变化。这种智能窗户能够最大程度的利用自然光热，降低空调和照明的能耗，从而达到节能减排的效果。资料来源：View官网

前瞻产业研究院整理View电致变色智能窗户产品设计

光

视可

热

阳

太量