2022全球低碳创新应用报告

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1、2022全球低碳创新应用研究报告2022 Global Low Carbon Innovation Application ResearchINTRODUCTION受COVID-19疫情相关限制措施的影响,2020年全球化石燃料二氧化碳排放量下降5.6%,但二氧化碳、甲烷和一氧化氮在大气中的浓度在2020-2021年继续增加。据世界气象组织测算,2021年(1月至9月)全球平均温度比1850-1900年前的平均温度高出约1.080.13。受温室气体浓度上升影响,全球海平面在过去的8年中,以每年4.4毫米的速度加速上升,在2021年达到历史新高。此外,冰川和冰盖的损失也不容乐观,整个北极地区海冰

2、范围在2021年7月上旬已经达到历史最低点。这些触目惊心的数据都表明:降碳已是刻不容缓。2021年10月11日,联合国生物多样性公约第十五次缔约方大会(COP15)在昆明召开。同年11月1日,联合国气候变化框架公约第26次缔约方大会(COP26)在英国格拉斯哥召开。从昆明到格拉斯哥,从COP15到COP26,国际社会日益意识到,地球生态系统是一个不可分割的整体,应对气候变化、生物多样性丧失等挑战,需要国际社会携手同行,共同应对。在COP26会议期间,俄罗斯、印度也相继宣布了碳中和的明确时间。无论是应对气候变化还是碳中和,中国都展示了面对问题的决心和具体的行动路线,彰显推进全球气候治理的中国担当

3、。2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会作出碳达峰、碳中和的郑重承诺。 随后,这一“3060目标”被纳入“十四五”规划建议,中央经济工作会议也首次将做好碳达峰、碳中和工作列为年度重点任务之一。实现碳中和亟需发展以新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,加快技术与经济社会各领域融合发展。本报告整理了迈向碳中和的八项关键低碳新兴技术目前的在各人类生产生活场景(低碳建筑、低碳能源、低碳园区、低碳工业、低碳消费)落地情况,这些技术包括:人工智能(AI)、物联网(IoT)、区块链、清洁能源技术、数字孪生、大数据以及机器人技术。这些技术潜力巨大,不仅是实现碳中和的钥

4、匙,同时也帮助地球建设了一个通往未来的数字生态系统。CONTENTS气候变化与全球碳中和行动 4中国碳中和提出背景与意义 6中国实现碳中和承诺的机遇与挑战 8全球碳中和思路框架 9中国碳中和思路框架 10六大重点减碳场景 14中国碳中和核心突破-八大低碳前沿技术 15低碳前沿技术产业图谱 16低碳前沿技术在碳循环中的作用 17低碳前沿技术应用场景之低碳交通 18低碳前沿技术应用场景之低碳建筑 20低碳前沿技术应用场景之低碳能源 22低碳前沿技术应用场景之低碳园区 24低碳前沿技术应用场景之低碳工业 26低碳前沿技术应用场景之低碳消费 28低碳前沿科技未来发展洞察 30由温室气体导致的自然灾害频

5、发,严重威胁到人类生存环境,造成大量人员伤亡与财产损失据世界气象组织测算,2021年(1月至9月)全球平均温度比1850-1900年前的平均温度高出约1.080.13。由温室气体导致的自然灾害频发。极寒从2020年末开始的La Nia现象,一直覆盖到2021年年初,一场极寒由北到南覆盖中国。2021年7月,位于热带的巴西出现了零下10的低温,令不少巴西国民冻死冻伤。暴雨2021年7月,据中央气象台数据公布,河南郑州降雨量最高达到一小时200毫米。遇难292人,失踪47人。同月,欧洲的法国、德国、比利时、荷兰、卢森堡等地大范围降雨,德国已经报告至少133人死亡、仍有大量人员失踪;比利时27人死亡

6、、多人失踪。 干旱2021年5月,湖面面积四百多平方公里的墨西哥第二大湖泊因为干旱而干涸殆尽。同年6月,美国加利福尼亚的旧金山湾区大部分地区处于极端干旱状态,总面积超过3.7万平方公里。非洲岛国马达加斯加南部遭遇了40年来最严重的干旱。极热由于强劲的El Nio现象,2021年是有记录以来最热的一年。俄罗斯首都莫斯科在该年5月18日经历了历史性的高温, 当天该市最高温度为 30.4C(85.7F)。次日,北极圈内多处温度超过30C。美国加州死亡谷地区创新记录,最高气温突破50摄氏度,地表温度高达81摄氏度。 台风2021年前三季度台风灾害共造成567万人次受灾,直接经济损失280.8亿元。 2

7、021年9月8日,飓风“艾达”已在全美多个州造成82人死亡,美国灾后恢复工作“无从下手”。同年5月14日,中国苏州和武汉遭受强龙卷风袭击,局地最大风力17级。山火2021年7月,加拿大西部近期遭遇破纪录高温天气导致山火,已造成上百人死亡,形势逐渐恶化。在不列颠哥伦比亚省,共有168起山火正在燃烧。同年8月,美国全境内有93处大规模山火在燃烧,分布在13个州,过火面积超过 10131平方公里。注:LaNia现象指太平洋中东部海水异常变冷的情况;ElNio是发生在热带太平洋海温异常增暖的一种气候现象。全球GDP Top10国家的碳中和承诺国家净零目标承诺性质美国2050政策宣示中国2060政策宣示

8、日本2050政策宣示德国2045法律规定印度2070政策宣示英国2050法律规定法国2050法律规定意大利2050政策宣示巴西2050政策宣示加拿大2050政策宣示来源:公开资料、亿欧智库整理 全球范围内目前已有数十个国家提出了碳中和的目标,14个国家完成相关立法,33个国家在政策文件中宣誓, 19个国家发表了公开声明或承诺,57个国家将碳中和纳入提案当中。 全球GDP前10的国家皆以政策宣誓或法律规定的形式明确提出了明确的净零目标。其中中国、印度、美国、日本、德国五国是全球煤电Top10生产国家,确立国家层面的碳中和决心对全球碳中和进程将产生决定性的影响。亿欧智库:2000-2050年各情景

9、下碳排放对比(GTCO2-eq)碳排放基准值 历史碳排放 2015巴黎协定情景COP27约定情景碳排放缺口近零排放情景70605040302010020002005201020152020202520302035204020452050来源:国际能源署、亿欧智库整理 根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)数据,若想实现21世纪内控制温升1.5,2020-2100年全球碳排放总量控制在5000亿吨二氧化碳当量之内。 但按照目前的碳排放增长趋势,控制温升1.5是不可实现的,仅2020年全球碳排放约340亿吨。 各行业零碳转型亟需提速。应对气候变化、生物多样性丧失等挑战,需要国际社会携手同行。30

10、2010019906005004003002001000其他国家2000 2005 2010 2015 2018 2019 20201840188019502020来源:EmissionsDatabaseforGlobalAtmosphericResearch、GlobalChangeDataLab、亿欧智库整理全球二氧化碳历年排放情况(GtCO2eq)与累积排放情况(GtCO2eq)中国碳排放全球占比逐年增长,实现全球碳中和需要中国发挥领导力自1990年,中国、印度等发展中国家的历年碳排放量增长较快。中国作为世界上最大、综合实力最强的发展中经济体,积极应对全球气候问题,发挥全球领导作用。中国

11、积极承担“碳中和”责任,彰显了中国担当中国在2020年9月22日召开的联合国大会气候雄心峰会上第一次向国际社会表示:中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,争取在2060年前实现碳中和。2021年中国碳中和相关政策梳理关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见旨在加快推进应对气候变化与生态环境保护相关职能协同、工作协同和机制协同,加强源头治理、系统治理、整体治理,以更大力度推进应对气候变化工作,实现减污降碳协同效应,为实现碳达峰目标与碳中和愿景提供支撑保障,助力美丽中国建设。中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要纲要主要阐明国家战略意图,明

12、确政府工作重点,引导规范市场主体行为,提出我国到2035年基本实现社会主义现代化的远景目标。关于加强自由贸易试验区生态环境保护推动高质量发展的指导意见旨在推动贸易、投资与生态环境和谐发展,将自贸试验区打造为协同推动经济高质量发展和生态环境高水平保护的示范样板指导意见明确了到2025年,实现自贸试验区生态环境保护推动高质量发展的架构基本形成,能耗强度和二氧化碳排放强度明显降低,在推动绿色低碳发展、生态环境治理、国际合作等方面形成一批可复制可推广的管理和制度创新成果等主要目标。“十四五”循环经济发展规划旨在深入推进循环经济发展,推动实现碳达峰、碳中和。规划遵循“减量化、再利用、资源化”原则,提出到

13、2025年,资源循环型产业体系基本建立、覆盖全社会的资源循环利用体系基本建成等主要目标。关于新时代推动中部地区高质量发展的意见旨在推动中部地区高质量发展。意见提出了2025年和2035年中东部地区高质量发展的具体目标。关于深化生态保护补偿制度改革的意见旨在加快推动绿色低碳发展和生态文明制度体系建设。意见明确了深化生态保护补偿制度改革的2025年和2035年目标及重点任务,提出加快建设全国用能权、碳排放权交易市场,健全以国家温室气体自愿减排交易机制为基础的碳排放权抵消机制,将林业、可再生能源、甲烷利用等领域温室气体自愿减排项目纳入全国碳排放权交易市场等内容。国家标准化发展纲要旨在优化标准化治理结

14、构,增强标准化治理效能,提升标准国际化水平。发展纲要明确了2025年和2035年发展目标,以及完善绿色发展标准化保障、加快城乡建设和社会建设标准化进程等内容。来源:公开资料、亿欧智库整理注:GtCO2eq为吉吨二氧化碳当量,1Gt=1*109t2021年中国碳中和相关政策梳理关于推动城乡建设绿色发展的意见【新】旨在扭转我国高排放的建设方式,推动城乡建设绿色发展。明确了推动城乡建设绿色发展的2025年和2035年目标,以及推进城乡建设一体化发展、转变城乡建设发展方式等四方面17项具体任务。关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见【新】旨在完整、准确、全面贯彻新发展理念,做好碳达峰

15、、碳中和工作。意见明确了绿色低碳循环发展、经济社会发展全面绿色转型等方面的具体目标。2030年前碳达峰行动方案【新】旨在扎实推进碳达峰行动。明确了 “十四五”与“十五五”期间推进碳达峰行动的主要目标。“碳中和”元年开启,政策在路上中国积极应对气候变化的相关政策,涵盖国家战略规划、政策制度体系和社会共建行动的重要指导文件,产业、能源、交通、建筑和土地利用五大重点领域协同政策,以及区域发展规划和地方行动计划的典型政策。碳达峰碳中和是高质量发展的内在要求 “双碳”规划为中国经济社会发展全面绿色转型指明了方向。“十四五”提出到2025年,单位产值能源消耗较 2020年降低13.5%、单位产值碳排放较2

16、020年降低18%以及大宗固废综合利用体系系基本建成等具体目标,扎实做好减碳步骤。遵循“减量化、再利用、资源化”等原则,将粗放型、高碳排放型企业转型升级为精细型、低碳排放型,坚定不移推动企业高质量发展。中国实现碳中和的意义通过停止年度温室气体排放量的增长,与世界各国联手合作遏制住全球气候变暖的大趋势,提高国际话语权,主导制定全球零碳发展政策。作为后疫情时代唯一实现经济正增长的主要经济体,贯彻“双碳”目标下绿色经济增长模式有利于中国模式引领世界经济“绿色复苏”。挑战一:“双碳”时间短,任务重发达国家大多已在1990年左右达峰,而中国在2030年左右才能达峰。到2060年实现碳中和,中国必须用30

17、年时间完成发达经济体60年完成的任务。挑战二:以煤为主的能源结构难改变以煤为主的能源结构导致的高碳锁定效应是中国实现碳达峰目标的主要障碍。中国能源总消耗的57.7来源于煤炭,以煤炭为主的能源结构无法在短时间内发生根本转变。挑战三:伴随工业化与城市化进程的减排压力工业化和城市化持续推进将带来较大减排压力。当前中国工业部门能耗占全国总能耗的65%,且单位能耗与国际先进水平相比仍有差距。碳捕获和利用技术建设成本昂贵。中国城镇化率相较于发达国家仍有差距,未来城镇化的加速必然带来大量基础设施建设需求和碳排放压力。挑战四:缺乏低碳发展核心技术核心技术缺乏也是中国必须面对的重要挑战。一些低碳技术还存在“卡脖

18、子”现象。中国在高性能电池材料、电池标准及生产、氢动力和生物燃料、绿色船舶领域等前瞻性技术方面也落后于发达国家。挑战五:存在巨大绿色资金缺口碳中和进程还将面临巨大资金缺口挑战。据亿欧智库测算,实现碳中和目标,未来30年需要新增投资在170万亿上下。政府预算只能满足很小部分需求,必须以市场化方式动员公共和私人部门资金。绿色金融和碳排放交易可以弥补资金缺口,但目前绿色金融存在试点范围小、融资成本偏高等问题。“双碳”时间短,任务重以煤为主的能源结构难改变伴随工业化与城市化进程的减排压力缺乏低碳发展核心技术存在巨大绿色资金缺口挑战一挑战二挑战三挑战四挑战五机遇一机遇二机遇三重塑中国的全球竞争力巨大的投

19、资机遇催生新的金融生态机遇一:重塑中国的全球竞争力清洁和低碳技术有望重塑中国的全球竞争力。近年来,中国凭借低成本和规模化创新优势,建立起具有较强竞争力的风电、光伏产业链,已是全球可再生能源领域最大投资国、最大多晶硅生产国、最大锂电池材料和电池生产基地,也是全球最大的电动车市场之一。抓住新一轮低碳科技革命历史机遇,在资源再生利用、提升能效、电气化、清洁发电技术等领域取得突破性进展,将极大提升国家核心竞争力。机遇二:巨大的投资机遇向碳中和经济过渡将给低碳产业带来巨大投资机遇。提升可再生能源比例,最大限度利用核能、氢能等清洁能源,推动工业领域节能减排等,这些都是中国产业转型的方向。在这一进程中,风电

20、、氢能等产业及相关装备制造、大数据平台等将迎来重大发展。要发挥好国有企业特别是中央企业引领作用,鼓励企业根据自身情况制定碳达峰实施方案,带头压减落后产能、推广低碳零碳负碳技术。机遇三:催生新的金融生态碳中和也将催生新的金融业态,为金融业开展绿色低碳业务提供广阔空间。 2020年10月我国出台关于促进应对气候变化投融资的指导意见,特别提出要扩大绿色金融区域试点工作。绿色信贷、绿色债券、ESG投资基金等都是受政策扶持和市场青睐的金融产品,气候债券、蓝色海洋债券将迎来发展契机,碳金融空间也会被逐渐打开。亿欧智库:全球2019年各部门碳排量及占比(Mt CO2)407,1.21% 162,0.48%8

21、25,2.45%1694,5.04%1969,5.86%6254,18.60%8222,24.45%20,0.06%14068,41.84%发电和供热设备交通工业住宅其他能源产业 商业及公共服务农业渔业其他来源:IEAGreenhouseGasEmissionsfromEnergy,亿欧智库整理发展清洁能源,逐步淘汰煤炭欧洲:快速开发商用清洁能源,其中包括光伏、风能、氢能与生物质能。北美:制定可再生能源补贴与相关政策,逐步淘汰煤炭,鼓励技术创新。日韩:大力发展清洁能源,推动氢能产业发展。减少交通运输业碳排放,完成新能源汽车替代交通运输行业产生的碳排放可分为直接碳排放和间接碳排放。直接碳排放来源

22、于车辆的燃料燃烧,为主要排放源;间接碳排放包含热力和制冷所产生温室气体。提高新能源汽车替代率可以大幅度降低直接排放量。减少工业碳排放,发展碳捕集,封存及利用到2050 年全球二氧化碳减排必须达到 80%以上。碳捕集利用与封存(CCUS)是实现这一目标的必要技术手段,预计到2050年CCUS将抵消当前全球碳排放量的10%-20%。过去十年间,CCUS产能规模翻了一番。当前全球产能达到 4000万吨,约半数集中在美国。未来将有约35个CCUS项目计划在2030年前建成。如能按期建成达产,CCUS产能将较当前增加两倍。减少建筑碳排放,打造绿色建筑在评价体系方面,英国出台了世界上第一个绿色建筑评估方法

23、BREEAM,全球已有超过27万幢建筑完成了BREEAM认证;德国推出了第二代绿色建筑评价体 系DGNB,涵盖了生态保护和经济价值;新加坡在建筑控制法中加入了最低绿色标准,出台了Green Mark评价体系,对新建建筑、既有建筑及社区的节能标准做出了规定。减轻农业生产碳排放,加强植树造林当前,各国农业碳中和的主要途径是加强自然碳汇,通过增强二氧化碳等温室气体的吸收能力来完成增汇,例如新西兰、阿根廷以法律形式提出增加本国碳汇和碳封存能力的目标, 英国发布的 “25年环境计划”和“林地创造资助计划”提出了关于增加林地面积的规划,秘鲁等南美国家签署的灾害反应网络协议要求增强雨林卫星监测以做好禁止砍伐

24、、重新造林等工作,墨西哥以国家战略明确2030年前实现森林零砍伐的目标。鼓励低碳技术创新,推动技术落地应用各国都在发展分布式能源、物联网、区块链以及大数据等数字化低碳技术实现数字化生态系统。促进国际合作,形成统一的碳交易市场机制发达国家引领绿色变革,推动制定协调的气候变化政策,完善全球碳交易机制。同心协力开发新能源产业,例如绿氢。加速全球技术共享与合作、加速清洁能源应用落地。亿欧智库:中国2019年各部门碳排量及占比(Mt CO2)101,1.02%122,1.23%333,3.36%350,3.53%910,9.17%2777,28.00%58,0.58%0,0.00%5268,53.11%

25、发电和供热设备工业交通其他能源产业住宅商业及公共服务农业渔业其他来源:IEAGreenhouseGasEmissionsfromEnergy,亿欧智库整理能源系统转型优化逐步与化石能源脱钩,2030年非化石能源占一次能源消费达到25%左右,“十四五”严控煤炭消费增长,“十五五”逐步减少。构建以新能源为主体的新型电力系统, 2025年风、光伏发电量占全社会用电量约16.5%;2030年风、光总装机量达到 12亿千瓦以上。推进全面电气化和单位能源利用率, 2030年单位产值二氧化碳排放较2005年下降65%以上。推动煤电行业清洁高效高质量发展,大力推动煤炭消费减量替代和散煤综合治理,推进终端用能领

26、域以电代煤、以电代油。工业系统转型升级发展新一代信息技术高端装备、新材料 、生物、新能源等产业,构建绿色制造体系。主要工业产品资源、能源资源利用率在 2035年左右达到国际先进水平。重点碳排行业按计划有序达峰,2025年前钢铁行业碳排放达峰,2030年较峰值降低30%,水泥行业可能在2023年前实现碳达峰;在未来十五年推动智能制造。构建绿色低碳交通体系推进氢能、电能汽车产业发展,2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%,2030年达到40%以上;氢燃料汽车2025年约10万辆,2030年建设100万辆以上。升级建设充电站、加氢站等绿色基础设施。能源系统转型优化消 费 体 系园

27、区低碳化改造工业系统转型升级建筑系统能效提升交通系统清洁化发展负碳技术开发利用政策电价调控、财政、监管金融技术绿色金融、碳资产管理、碳交易低碳技术、新能源零 碳 产 业 与 绿 色调整运输结构,减少大宗货物公路运 输量,增加铁路和水路运输量。提升 铁路电气化水平,推广天然气车船, 完善充换电和加氢基础设施,鼓励靠 港船舶和民航飞机停靠期间使用岸电。园区低碳化改造加快零碳产业园区建设顶层设计,以绿色、低碳、循环发展理念为原则,研究制定2030年前园区碳排放达峰行动方案,按照“摸清碳排放家底、制定碳排放路径、根据园区特色科学实施”的基本思路,分时有序推进零碳产业园区建设,强化园区低碳发展顶层设计。

28、构建低碳绿色循环产业体系,园区以 “产业集聚、结构调整”为主要抓手,通过退出一批低端产业,淘汰一批落后产能,提升一批低效企业,集约利用一批低效土地的方式,全力推进淘汰关停落后产能和高污染企业,推动传统产业和产品结构从低端向高端、产权结构从单一向多元化的提升。从生产源头减少碳排放。按照“横向耦合、纵向延伸、循环链接”的原则,合理延伸园区相关产业链,实现项目间、企业间、产业间物料闭路循环,促进原料投入和废物排放的减量化、资源化、无害化,积极发展产业横向联接与资源精深加工纵向延伸相结合的循环型工业模式。建筑系统能效提升推动既有居住建筑节能改造,提升公共建筑能效水平,加强可再生能源建筑应用。根据最新发

29、布的绿色建筑创建行动方案中提出的目标,到2022年,当年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到70%。预计到2030年,绿色建筑面积将占到新建面积的90%以上,有效支持建筑行业节能减排,助力碳达峰和碳中和目标的实现。发展超低能耗、净零能耗建筑,推进绿色智慧城市建设。实现工程建设全过程绿色建造。开展绿色建造示范工程创建行动,推广绿色化、工业化、信息化、集约化、产业化建造方式,加强技术创新和集成,利用新技术实现精细化设计和施工。大力发展装配式建筑,重点推动钢结构装配式住宅建设。负碳技术开发利用加快CCUS技术开发速度以及投资力度,到2050年,CCUS年减排量要达到约14亿吨二氧化碳,而当前产能仅10

30、0万吨,应加快探索大规模应用手段。增加自然碳汇,2030年相对2005年森林储积累量增加60亿立方米。2025年全国森林覆盖率达到24.1%,森林积蓄量达到190亿立方米,草原综合植被盖度达到57%,湿地保护率达到55%, 60%可治理沙化土地得到治理。政策贯彻落实碳达峰、碳中和的重大战略决策,坚持“全国统筹、节约优先、双轮驱动、内外畅通、防范风险”的原则。以政策引导地区、行业、企业的双碳转型思路,落实相关激励补贴制度,加强企业践行双碳措施的积极性和主观能动性。部分产业和地区应争取早于3060的目标年限,提现实现内部碳循环,起到示范和引导的作用,为降碳难度高的产业和地区提供转型经验。金融加强绿色

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