一、基本概念

    “十年半导体，百年碳中和”。去年9月22日，在第七十五届联合国大会上，国家领导人明确提出：“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。”

    那到底什么是“碳中和”呢?字面意思来说,“碳”即二氧化碳，“中和”即正负相抵，结合一起说便是排出来的二氧化碳或温室气体被植树造林，节能减排等方式抵消，但这并不象征着“零”排放，反而是说采用清洁能源减少碳的排放和加大碳的吸收，达到碳排放和吸收的均衡，因而起着环保的目的性，这就是所说的“碳中和”。

    二、发展

    “碳中和”这一个基本概念早在一九九七年就已经在美国诞生，之后历经发展，完成了从“前卫”到“大众”的转化。二零零六年，《新牛津美国字典》将“碳中和”评选为当时本年度词汇；二零一三年七月，国际航空运输协会明确提出的航空业“2020年碳中和”方案进入大众视野；2018年10月，联合国政府间气候变化专门委员会公布报告，号召世界各国采取行动，为把升温把控在1.5摄氏度以内而全力以赴。

    三、原因

    碳排放过多是海洋生态系统破坏比较严重、海洋酸化、海平面上升、冰川退缩等情况的导火线。近年来，在我国地表平均温升速率贴近全球的2倍，海平面上升速度也高过全球平均水平。

    依据第3次《气候变化国际评估报告》，21世纪至今因为气候问题致使的直接财产损失平均占国内生产总值的1.07%，高于同期全球平均水平（0.14%）的7倍。显而易见，气候问题已对在我国粮食生产安全、水安全、生态安全、能源安全、基础设施安全及其人民生产财产安全造成了较为比较严重的危害。

    《巴黎协定》确定了2020年后，国际社会合作应对气候问题的基础架构。明确提出把全球平均气温，较工业化前水平升高幅度控制在2℃之内，并且为把升温控制1.5℃之内而全力以赴。世界气象组织的报告显示，2019年全球平均温度比工业化前水平高出1.1℃。应对持续上升的碳排放，进而致使的温度提升，推行“碳中和”迫在眉睫。

    四、多方措施

    1.我国

    2018年8月1日，四川举行了“碳中和”项目启动仪式，计划于2018年10月在成都龙泉山城市森林公园建设500亩“碳中和”林。用20年时间提升碳汇，用于彻底抵消此次大会造成的921吨碳排放总数量。

    2019年10月，首期全国A级旅游景点质量提升培训班在陕西省举行，并变成全国首个“碳中和”景区培训班。

    2020年12月24日，我国首家从事“碳中和”基础研究的机构“中国科学院大气物理研究所碳中和研究中心”在北京正式挂牌成立。

    二零二一年1月，全国首个“碳中和”垃圾分类站落地四川省成都，市民能够投放自己平时造成的可回收物，利用回收抵消碳排放量，还能获取收益。

    二零二一年3月5日，国务院总理在二零二一年国务院政府工作报告中强调，扎扎实实做好“碳达峰”、“碳中和”各项任务，制定2030年前碳排放达峰行动方案，提升产业布局和能源结构。

    二零二一年3月15日，总书记主持召开中央财经委员会第九次大会，这一次大会明确了“碳达峰”、“碳中和”工作的定位，尤其是为今后5年做好“碳达峰”工作谋划了清晰的“施工图”。

    2.美国

    2007年1月22日，几所知名企业督促美国总统布什，要求美国政府采取行动限制CO2等温室气体的排放。

    2014年11月，中国与美国彼此达成共识，承诺到2025年前将美国的温室气体排放在二零零五年的基础上降低26至28个百分点。我国也承诺在2030年前做到碳排放峰值后开始逐渐降低CO2排放，并会尽力尽快完成。

    2015年3月19日，奥巴马签署了1项行政命令，要求美国联邦政府部门在2025年前削减40%的温室气体排放。

    3.欧盟

    2018年11月28日，欧盟委员会发布1项长期愿景，总体目标是到2050年完成“碳中和”，即将净碳排放量降到零。

    4.北欧

    二零一九年十一月，欧洲国家芬兰、瑞典、挪威、丹麦和冰岛在芬兰首都赫尔辛基签署1份解决气候问题的联合宣言。五国在声明中指出，将协力提升 解决气候问题的力度，努力争取比全球其他国家更快完成“碳中和”总体目标。

    五.作用

    1.社会经济发展的信号，影响以后经济发展的动向和面貌

    比如说，可再生能源领域可能会迈入大发展新机遇。而煤炭采掘、煤炭燃烧发电等领域会逐步淘汰，国民经济会遭到全方位的影响。

    2.对空气质量持续改善也会造成深刻影响

    “绿水青山就是金山银山”，“碳中和”目标的明确提出，事实上便是明确提出了更高的空气质量持续改善目标。

    3.驱动能源新旧变换，提高国家能源安全

    工业化时期，煤炭、石油、天然气等传统的化石能源，其能量释放出来随着大批量二氧化碳的排放，是全世界碳排放增加量的主要来源。而“碳中和”发展战略则鼓励新型清洁可再生能源对传统化石能源的逐步取代，这将从源头上变化经济发展动力的“碳排放”要求。

    在逆全球化发展趋势下，能源安全必要性显而易见。而“碳中和”发展战略，有希望促进我国的能源安全发展战略从渠道端向源头端延伸，在本质上提高能源安全，加强社会经济发展确定性与稳定性。

    4.倒逼生产能力提效降耗，加快产业链转型发展

    近20年工业部门能耗占比始终保持在65%以上，这就直接影响了工业部门的“碳瘦身”变成我国“碳减排”的关键环节。首先，“碳中和”发展战略将更进一步倒逼低效生产能力的更新换代和滞后生产能力的取代，而另一方面还将促进国内工业生产制造效能的全方位改善，利用加快电气化，互联化和智能化等多个维度更进一步推动工业部门的生产效能。

    5.从供给侧改革到产业转型升级，产业升级向不同领域不断渗透

    “碳中和”总体目标中单位增加值相匹配的碳排放，事实上是一个对各领域均适用的效能评价指标体系。并且这类指标更有利于促进产业链各阶段的全方位升级，更进一步促进中国制造从“高质量”迈向“绿色高质量”。

    6.发掘中国优势，更进一步改善我国影响力

    我国可再生能源竞争优势非常明显，“零碳”新能源生产能力丰富。二零一三年至今，我国可再生能源总生产能力加快攀升。截止到2019年底，我国可再生能源生产能力约75.86万兆瓦，同一时间欧盟和美国生产能力仅各自约为49.68万兆瓦和26.45万兆瓦，竞争优势非常明显。

    从水能、风能和太阳能等“零”碳排放的能源生产能力看，我国太阳能和风能生产能力各自在17年和2018年超过欧盟，生产能力竞争优势全世界领跑，而这种生产能力储备都将是我国“碳中和”总体目标实现的核心支撑。除此之外，我国采取行动积极应对气候问题，尽快达峰迈向近零碳排放，这不仅仅是国际性责任与担当，也是美丽中国建设的需要和保障。

    “碳中和”6大实现路径

    一、根源减量

    压减滞后产能，限制高能耗产品，降低能耗故而降低CO2排放量。

    根源减量是实现碳减排的主要方法，也是短时间切实可行的对策之一。在我国钢铁行业二氧化碳排放占国内碳排放总产量的15%左右，是国内二氧化碳排放最高的制造业行业，现阶段钢铁行业根源减量最可能的方法有2种：1.压降粗钢产量；2.提升 全废钢短流程工艺比例。

    压降粗钢产量短期内见效快，但很有可能会给市场供需关系尤其是普钢供需产生阶段性错配，故而产生供给缺口。对于煤炭行业，煤炭的高碳属性是没有办法变化的，但是能够通过技术手段加以清洁低碳运用，例如强化煤层气高效率开采技术，运用煤制气等技术完成能源转化，故而彻底解决一部分高碳排放难题。

    二零一九年，煤炭占中国能源消费的58%，占国内CO2总排放量的80%；煤电装机高达10.4亿千瓦，占全世界煤电总装机的50%。这要求中国严控新增煤电，淘汰掉滞后产能。

    碳排放总产量位列国内第3的江苏，为了更好地解决气候问题，启动低碳发展加速键。把降碳当做源头治理的“牛鼻子”，严控煤炭总产量，持续性压减低端滞后化工、水泥、钢铁、玻璃产能，强化温室气体与空气污染物协同治理。

    二、能源取代

    即清洁取代，换句话说由清洁能源（如可再生能源）取代高碳能源，在源头上减少碳排放。

    发展新能源技术，促进能源结构转型发展是完成“碳中和”的核心。新能源技术的主要类别有太阳能、风能、氢能、核能，新材料储能等，与煤炭、石油，天然气等传统含碳不可再生能源对比，新能源技术在理论技术、运用成本、环境危害，管理方式等领域有明显差异。

    伴随着新能源技术快速进步和互联网+、AI人工智能，新型材料等技术不断发展，新能源产业处在突破期，逐步进入到黄金发展期，已变成全球性能源提高新动力，并将逐步取代不可再生能源，在“碳中和”进程中充分发挥关键作用。

    碳排放问题的源头是不可再生能源大批量开发和使用，治本之策是变化能源发展方式，积极推进清洁替代和电能替代，完全解决不可再生能源依赖性。完成能源生产制造清洁化和能源消费电气化，是完成“双碳”目标最本质的举措。

    电能具备清洁、高效、安全、便捷等优点，是利用率最高、经济效率最高的终端能源种类。能源消费阶段加速电能替代、提高电气化率极为重要。伴随着工业、交通、建筑等领域电能替代推动，电能在全社会终端能源消费比例将从现在的27%提高至66%，这将推动电力需求持续增长，做到14-15万亿千瓦时。

    三、回收再利用

    再生资源的回收再利用能够有效的降低首次生产过程中的碳排放量，如废钢利用，回收塑料，动力电池回收及其垃圾分类回收。

    “碳中和”大环境下，金属资源的循环利用不但能够缓解将来很有可能面临的资源紧缺问题，还可以有效的地完成节能减排，降低对环境的污染，是助推国内减碳的1条途径。

    我们知道电解铝是高能耗、高碳排放量行业，生产制造1吨电解铝的碳排放量为钢铁的6.2倍。二零一九年，国内电解铝碳排放量达4.3亿吨，约占全国总碳排放量的5%。限制电解铝，严格控制电解铝新增加产能，扶持再生铝应得到广泛应用。

    此外，对垃圾分类回收回收也是一个很好的行为。二零二一年1月14日，全国开创“碳中和”垃圾分类回收站在成都市落地应用，人民群众根据绿豆芽APP参加日常生活减碳行动，掌握更多的“碳中和”专业知识，切切实实地参加到“碳中和”的环保行动中，为完成“碳中和”贡献自己的绵薄之力。

    四、环保节能提效

    能源再利用，提升公共建筑能效水准。

    中国改革开放以来，国内能源结构连续不断改进，能效明显增强，但仍不够革命性。产业偏重、能效稍低、结构高碳等瓶颈期，使国内环境污染问题日趋尖锐。

    近些年，尽管国内已将能源强度、碳强度纳入考核标准，能源弹性系数逐步降低，但现阶段能源强度仍然是全世界平均水平的1.5倍，这很明显是不可持续的。假如这一数字提升至1.0，就代表着同样规模的国民生产总值可节约十多亿吨标煤。

    所以，环保节能提效应为国内能源发展战略之首，成为绿色、低碳的第一能源，确保国家能源供求安全性和能源环境安全的因素。尤其是在当今以化石能源为主导的能源结构下，环保节能提效应是节能减排的主力军。

    “十四五”期间，能源业要踏入高质量发展新的征程。化石能源要尽量融入能源转型需要，如煤炭要达到清洁高效利用，石油行业仍要“稳油增气”，且要大力发展非化石能源。

    五、工艺改造

    工业流程中对生产工艺流程做好优化、升级、改造，核心聚集在对电池技术升级、智慧电网、能源互联网等领域。

    应对碳排放总量大、高碳发展惯性强的形势严峻，在我国要用不到十年的时间完成“碳达峰”，再用30年左右的时间完成“碳中和”，总体目标十分艰难。所以必须在生产过程中对生产工艺流程做好优化、升级、改造。

    例如在我国能源互联网本质是“智能电网+特高压电网+清洁能源”，加速发展特高压电网是搭建在我国能源互联网的核心。没有特高压电网，在我国清洁能源没办法大规模的开发利用，雾霾、酸雨等环境污染问题无法根本解决，“碳中和”总体目标将难以达到。

    在电池技术领域，新能源电动车的续航始终是大家始终诟病的。所以制造厂商还可以改善技术，产品研发出更高容量密度的同类型电池，从而增加车辆的续航里程。

    六、碳捕集、运用与封存

    将高碳公司企业排出的CO2收集起来，并且用各种各样方式 存储（地质封存、海洋封存）以防止排出到空气中的一类技术性。

    在我国能源系统经营规模非常庞大、需求多样，从兼具完成“碳中和”总体目标和确保能源安全的方向考虑到，碳捕集、运用与封存（CCUS）是在我国完成“碳中和”总体目标技术性组成的至关重要组成部分，是现阶段完成大规模的化石能源0排放运用的较好技术性选择，是“碳中和”总体目标下维持电力系统灵活性的关键技术性。

    综合考虑到CCUS技术性在电力系统、工业部门的运用以及负排放潜力，科学研究表明，预估到2050年，CCUS技术科提供减排贡献为11亿-27亿吨CO2。

    以上6种方向中，在其它减排路径经济技术比较一般或时间成本较高的具体情况下，短期内压减产能也许是1条切实可行的对策。我们在这里主要想剖析的是能源替代，是由于无论从需求端还是供给端来看，能源替代符合战略性新兴产业发展规划，同时也是对“十四五”规划的很好践行。

    实现“碳中和”的能源取代

    一、供给侧：光伏、风电

    近些年，为了更好地推动战略新型产业的发展，我国颁布了多项政策扶持。在新能源项目这方面，3月份，能源局等5职能部门联合公布了《关于引导加大金融支持力度促进风电和光伏发电等行业健康有序发展的通知》，根据加大金融政策支持，聚焦市场公司关心的补助托欠问题，稳定市场预估。据估计，到2020年末，光伏、风电项目累计补助缺口将达到4000亿元左右。

    此次通告的颁发，从好几个方面减轻风、光电项目在资金上的短缺局势，有助于在平价上网时代，风，电项目的稳定经营，明确了政府部门支持可再生能源发展的自信心和决心。在《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》中，能源局有关负责人指出，为加速推动“碳达峰”、“碳中和”工作，将加速清洁能源综合利用，制定更为积极的新能源技术发展规划，推动陆上风电和光伏发电全面实施平价无补贴上网。

    据权威专家推算，2030年风电、光伏新增加装机量分别为1.53、1.88亿千瓦。2060年风电、光伏新增加装机量更进一步达到为2.19、2.7亿千瓦。光伏、风电单位项目投资成本费用维持下降趋势，到2030年分别达到0.371元/瓦、5.63元/瓦。到2060年分别达到1.35元/瓦、4.5元/瓦。预测“碳中和”将为可再生能源发电领域累计增加约84万亿元人民币的新增加项目投资，其中光伏、风电装机建设投资规模约60万亿元。

    二、需求侧：终端电气自动化

    因为能源供给侧向绿色电力改变，因此需求侧的脱碳最先代表着终端电气自动化。依据国网能源研究院二零一九年十二月的科研成果，终端电气自动化率在2050年达到50%以上，当中工业、建筑，交通部门各自做到52%、65%，35%。

    1.工业电气自动化

    二零一九年我国钢铁行业90%以上的生产能力采用高炉（BOF）技术，而电炉技术（EAF）仅占生产总量的9%，尤其是以废钢为原材料的短流程炼钢技术，碳排放量仅0.4吨二氧化碳/吨钢，若采用绿色电力为电炉供能，则碳排放量可降为0。

    2.建筑电气自动化

    制冷、照明灯具、家用电器现已实现了一百%电气自动化，供暖和烹饪的电气自动化促进比较迟缓。在我国北方地区城镇普遍实施集中供暖，主要是热源为燃煤热电联产和燃煤锅炉。建筑部门电气自动化需综合考虑到公共部门与居民住宅，也需要考虑到北方和南方气候差别。伴随着人民生活水平提升，家用电器的数量和使用强度呈持续上升趋势。未来采暖电气自动化应逐步取代燃煤锅炉，炊事电气化应重点关注餐厅电气自动化和住宅炊事习惯性正确引导。

    3.交通电气自动化

    发展新能源汽车是在我国实现“碳中和”目标、解决气候问题、促进绿色发展理念的重要国策。2020年中国新能源汽车销售量同时突破130万辆，全国各地新能源汽车累计拥有量现已超过500万辆。

    2021年是“十四五”的开局之年，从政府部门工作汇报中还可以看得出，伴随着新能源汽车后市场基础设施建设的加快，政府部门不断地在消费端放出利好信号，为平稳新能源汽车消费市场发展建立更多的常态化。增加停车场、汽车充电桩、换电站、电池回收等配套设施，将全面健全新能源汽车全产业链构造，积极推进新能源汽车替代传统式汽车的过程。

    氢能源汽车和电动汽车同属于新能源汽车赛道，电动汽车的迅速发展，相对于氢能源汽车而言是一个较好的趋势，具有一定的发展共性。氢能源汽车的发展将有望促进其上游氢燃料电池的发展。

    氢能源电池将来发展潜力

    根据以上所述对氢能源电池全产业链的剖析，其上游氢能领域符合能源转型需求，下游新能源汽车市场份额增长迅猛，有希望一同驱动氢能源电池领域向好发展趋势。

    一、全产业链上的可能性

    在全产业链的上游，制氢、储氢、运氢都现已相对成熟，较为欠缺的是加气环节，现阶段在我国从事加氢核心机器设备研发的公司较少，主要是依靠进口，独立产品发展趋势不成熟，造成了在我国加氢站基本建设成本较高。

    《我国氢能产业链基础设施发展趋势蓝皮书（2016）》明确提出了二零二零年基本建设100座加氢站，2030年基本建设1000座加氢站的总体目标，除此之外，国家也出台了相应的扶持政策氢能的发展趋势。

    在电池组件中，催化剂是核心材料之一，常见的催化剂是Pt/C，考虑到世界上仅有极少数国家生产铂金属，促使铂价格昂贵，除此之外还具有耐久性问题，因此现阶段的一些科学研究致力于研发探寻能够取代铂的、成本低的、资源丰富的催化剂。

    常见的质子交换膜是全氟磺酸膜，但考虑到成本相对高，不耐高温等缺点，各科学研究机构也在科学研究其他类型的膜，例如复合膜、高温膜、碱性膜等，这种就促使催化剂可选择的范畴更广泛。

    在全产业链的下游，和其它燃料电池对比，氢能源电池工作温度低、响应速度快和体积小等特性彻底适用电动汽车的动力源，是未来新能源汽车最重要的发展前景之一。

    二、政策的帮扶

    2018年国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展方向》曾明确提出：要系统推进燃料电池汽车研发与产业化，到二零二零年，实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。

    2019年《中国氢能及燃料电池产业白皮书》指出氢能产业链的发展趋势关乎中国能源发展战略体系，事关我国生态文明建设，关乎发展战略新型产业布局；在《中国制造2025》中，也确立支持燃料电池汽车的发展趋势，促进新能源汽车与国际优秀水准领先的发展战略。

    在燃料电池领域出台政策的密度变得越来越集中，发展战略高度也变得越来越高，针对燃料电池的发展方向也更加细节化、细化，政府补贴也由点及面，由原先只仅限于试点大城市扩及到全国各地范畴。在政府部门加大力度补贴及帮扶下，在我国燃料电池产业化进程也正在逐步推进中。现阶段已有许多示范性项目，商业化应用也在逐步展开。

    坚信在政策的支持下，及其技术的持续提高，全产业链逐步完善，氢能及氢能源电池产业链是一大片蓝海，是二十一世纪的朝阳行业，将一同促进“双碳”总体目标的实现。

    在我国敢于承诺争取2060年前实现“碳中和”，底气来自于近些年妥善处理气候问题战略所获得的明显成果。

    截止到2019年底，在我国碳强度较2005年降低约48.1%，非化石能源占一次能源消费比重达15.3%，如期完成在我国对外部承诺的到二零二零年总体目标，改变了CO2排放迅速增长的局势。

    二零二零年，在我国单位国内生产总值CO2排放比二零一五年下降18.8%，实现“十三五”单位国内生产总值CO2排放下降18%的总体目标。

    从其本质上看来，“碳中和”总体目标是一次能源技术创新。它要求人类在经济增长的同时，提高能源利用率、研发清洁能源，降低对不可再生能源的依靠，实现能源技术和减排技术的自主创新，实现经济结构的调整和制度变革，向往绿色GDP，实现全人类生活发展趋势意识的全局性改变。

    尽管在我国还处于工业化、城镇化的中后期，实现“碳达峰”，“碳中和”难度更大，但在我国的后发优势取决于更快的技术标准和技术支撑。大家确信，在全国人民的共同奋斗下，在我国的“碳中和”总体目标实现为期不远。