“雙碳”目標下的韌性城市能源解決方案-中國測繪學會地下管線 2023 年年會.pdf

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1、“雙碳”目標下的韌性城市能源解決方案2023年11月22日目 錄Contents1“雙碳”目標的提出與實現途徑2“雙碳”目標下能源生態圈發展趨勢3國外城市能源轉型發展趨勢4我國城市能源供給方案建議“雙碳”目標的提出背景與意義我國“雙碳”目標面臨的挑戰能源生態圈的整體轉變電力生態圈發展態勢新能源生態圈發展態勢綜合能源服務的新特征我國“雙碳”目標的實現途徑統籌推進城市能源規劃加減碳專項由點到面，統籌規劃零碳園區建設構建新能源為主體的新型電力系統從用戶側，加強綜合能源推廣應用城市交通設施與綜合能源融合發展紐約倫敦巴黎東京政府保障，開創能源產業的新格局推動數字智慧能源系統的集成發展1“雙碳”目標與實現

2、途徑“雙碳”目標的提出背景與意義我國“雙碳”目標面臨的挑戰我國“雙碳”目標的實現途徑一、背景與意義：“雙碳”戰略對我國的意義國家能源安全資源貧國變成資源富國能源對外依存度高從資源依賴，轉向技術依賴國際政治博弈經濟轉型發展人口紅利 工程師紅利 高端制造 制造強國戰略化石能源基礎顛覆大量底層技術重新研發技術增長率重新加速新發力點促科技創新進步1.1“雙碳”目標的提出背景與意義1.2 我國“雙碳”目標面臨的挑戰1.3 我國“雙碳”目標的實現途徑第一章目錄當期年度排放 vs 歷史累計排放“人均排放”發展貢獻 vs 碳排放中國 vs 美國 vs 歐盟三方政治搏弈工具箱氣候環境治理溫室氣體排放約束氣溫變化

3、約束本世紀下半葉實現碳中和一、背景與意義：我國應對碳達峰、碳中和的”1+N”政策體系1N1.1“雙碳”目標的提出背景與意義1.2 我國“雙碳”目標面臨的挑戰1.3 我國“雙碳”目標的實現途徑第一章目錄能源工業交通運輸城鄉建設碳達峰實施方案科技支撐能源保障碳匯能力財政金融價格政策標準計量體系督察考核保障方案分領域分行業中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見2030年前碳達峰行動方案國務院發布共同構成貫穿碳達峰、碳中和兩個階段的頂層設計2021年10月24日2021年10月26日作為“1”發揮統領作用二、面臨的挑戰：1.經濟社會發展的剛性需求與氣候環境保護的矛盾1

4、.1“雙碳”目標的提出背景與意義1.2 我國“雙碳”目標面臨的挑戰1.3 我國“雙碳”目標的實現途徑第一章目錄050100150200250300200520102015202020252030203520402045205020552060CAGR11.3%7.9%5.5%5.8%4.3%3.7%3.1%2.6%2.1%1.8%1.5%Trillion CNY（2010 constant price）假設到2060年，我國在現在的國內生產總值（GDP）基礎上翻兩番，趕上發達國家平均水平，以現有的能源結構與單位 GDP 能耗計算，屆時我國的化石能源消費年排放量將高達 390 億噸 CO2（約為

5、當前排放量的4倍）。如此背景下，如何權衡碳排放與經濟社會發展的關系，是影響生態環境、人民福祉與國家發展權的重要挑戰之一。數據來源：世界銀行、BP 數據、國際貨幣基金組織我國未來40年GDP增速預測中國與其它國家單位GDP能耗及碳排放量的對比資料來源：世界銀行、中科院丁仲禮院士團隊二、面臨的挑戰：2.三十年內實現碳中和1.1“雙碳”目標的提出背景與意義1.2 我國“雙碳”目標面臨的挑戰1.3 我國“雙碳”目標的實現途徑第一章目錄從主要發達國家的碳排放與經濟增長的歷史關系看，一個國家的發展程度同人均累計碳排放密切相關。就我國而言，人均累計碳排放遠遠低于主要發達國家，也小于全球平均水平，我國2060

6、年達到碳中和，其難度遠大于發達國家。（a）消費端人均碳排放(2019)單位：噸CO2/人（b）生產端人均碳排放(2019)單位：噸CO2/人（c）人均累計碳排放(1900-2019)單位：噸CO2/人二、面臨的挑戰：3.技術、市場、能源轉型等條件并未完全成熟1.1“雙碳”目標的提出背景與意義1.2 我國“雙碳”目標面臨的挑戰1.3 我國“雙碳”目標的實現途徑第一章目錄參考文獻：Duan H,Zhou S,Jiang K,et al.Assessing Chinas efforts to pursue the 1.5 C warming limit.Science,2021,372:378-38

7、5 于貴瑞,郝天象,朱劍興.中國碳達峰、碳中和行動方略之探討.中國科學院院刊,2022,37(4):423-434 碳市場機制有待完善能源脫碳轉型困難重要技術亟需革新突破國際能源署(IEA)2021年的報告顯示:在實現全球凈零排放的關鍵技術中，50%目前尚未成熟。我國“雙碳”技術尚處于發展的初級階段，亟待開展問題和目標導向的顛覆性、變革性技術研發。從碳市場交易主體看，全國交易系統在上線初期僅囊括電力行業企業，行業覆蓋較為單一。與歐盟等成熟市場相比，我國碳市場總體呈現市場活躍度較低和價格調整機制不完善等特征。當前，中國化石能源占總能源消費的 85%。多種模擬結果顯示：為達到1.5目標，非化石能源

8、占總能源消費的比重到62.8%。經濟增長的剛性能源需求消費產生的二氧化碳體量仍舊巨大。三、實現途徑：重點行業領域-能源、工業、建筑和交通1.1“雙碳”目標的提出背景與意義1.2 我國“雙碳”目標面臨的挑戰1.3 我國“雙碳”目標的實現途徑第一章目錄參考文獻：電力規劃設計總院.中國能源發展報告2020.北京:人民日報出版社,2021.何京東,曹大泉,段曉男,等.發揮國家戰略科技力量作用，為“雙碳”目標提供有力科技支撐.中國科學院院刊,2022,37(4):415-422.資料來源：西門子艾聞達咨詢 2020 年中國碳排放總量分行業占比在相同發熱量情況下，煤、石油、天然氣燃燒產生的CO2比例大致為

9、10:8:6。由此可以估算出中國煤炭、石油、天然氣燃燒利用產生的碳排放量比例大致為 11:3:1。三、實現途徑：城市是“雙碳”目標實現的主要執行單元1.1“雙碳”目標的提出背景與意義1.2 我國“雙碳”目標面臨的挑戰1.3 我國“雙碳”目標的實現途徑第一章目錄項目電力/萬億千瓦時燃料/億噸標準煤工業6.811.0交通1.91.3建筑4.0余熱需求49億吉焦總計12.712.3據中科院推算，2060年GDP翻兩番，人均GDP 4萬美元，且實現碳中和目標下的中國用能需求預測折合標煤約為50億噸，總能耗與2020年水平相當。換言之，就是要在2020年總能耗的水平上，實現GDP的翻倍，任重道遠。數據來

10、源：丁仲禮院士等碳中和邏輯體系和技術需求我國城市容納64%的人口消耗85%的能源貢獻約85%的碳排放從城市與能源協同的角度，結合城市特點，構建新型的城市綜合能源體系。城市需要承擔起能源創新的使命和責任2“雙碳”目標下能源生態圈的發展趨勢 能源生態圈的整體轉變 電力生態圈發展態勢 新能源生態圈發展態勢 綜合能源服務的新特征p從高碳到低碳，再到零碳：電力零碳化和燃料零碳化p可再生能源從補充能源到主流能源，這種變化將是革命性、顛覆性的。一、能源生態圈的整體轉變：能源主體類型的轉變2.1能源生態圈的整體轉變2.2 電力生態圈發展態勢第二章目錄2.3 新能源生態圈發展態勢 2.4 綜合能源服務的新特征從

11、集中到分散：p 核心是去中心化。p 現有電力系統自頂向下的樹狀結構到扁平化，p 能量自治單元之間的對等互聯，實現可再生能源分層接入與消納(微電網）。從生產者/消費者獨立到產消者：需求側的用戶通過分布式能源成為消費者和生產者的雙重角色，每一棟樓房轉變成獨立的能源產消者。能源生產形式資源集中分散互聯生產/消費形式產銷獨立產銷一體能源利用高碳低碳零碳可再生能源補充能源主流能源能源利用效率缺乏關注普遍關注二、電力系統管控體系模式的變化發電側五大發電企業四小發電企業地方發電企業申能、皖能、深圳能源、魯能、浙能等用戶側“X+1+X”體系模式：管住中間-放開兩頭售電公司（規模不斷增長）虛擬電廠（試點推廣階段

12、）儲能企業（應用不斷拓展）2.1能源生態圈的整體轉變2.2 電力生態圈發展態勢第二章目錄2.3 新能源生態圈發展態勢 2.4 綜合能源服務的新特征輸配側電網企業三、新能源生態圈發展態勢：新能源技術發展趨勢2.1能源生態圈的整體轉變2.2 電力生態圈發展態勢第二章目錄2.3 新能源生態圈發展態勢 2.4 綜合能源服務的新特征風力發電趨勢1：陸、海風電機組趨于大型化趨勢2：陸、海風電度電成本（LCOE)趨于下降氫能可再生或低碳氫成為氫的主要類型非化石一次能源，特別是太陽能和風能，將成為氫的主要來源用作能源載體或用于氨和甲醇生產氫系統的來源及用途將更為多樣光伏產業發展核心：“提效、降本”，規?；c技

13、術進步相互促進。我國已在光伏規?；矫嫒蝾I先，技術方面如何“提效”則是生產側下一階段的重點。光伏儲能儲能技術的應用使得電力系統靈活調節，電網運行的安全性、可靠性、靈活性也會得到大幅度的提高。2030年我國目標風光總裝機達到12億千瓦以上，按15%配置儲能規模估算至少需要1.8億千瓦的儲能。四、綜合能源服務:內涵及演變2.1能源生態圈的整體轉變2.2 電力生態圈發展態勢第二章目錄2.3 新能源生態圈發展態勢 2.4 綜合能源服務的新特征去中心化多能互補泛能網綜合能源服務演變過程 綜合能源服務是一種新型的為終端客戶提供“一站式、全方位、定制化”解決方案的能源服務方式。綜合能源服務主要包括綜合能源

14、利用和多元增值服務兩個層面。綜合能源利用電熱冷氣水+可再生能源、儲能、氫能+大數據、云計算、物聯網多元增值服務綜合能源供應+能源交易、工程建設、能效管理、技術支持和投融資服務等實現多能協同供應和能源綜合梯級利用傳統能源服務階段分布式能源服務階段綜合能源服務階段基于多種能源互補服務模式：以能源產品為導向企業經營：企業均獨立建設運營清潔能源利用比例熱電聯產天然氣分布式能源新能源能源整理利用效率提高提高四、綜合能源服務：方向工業、建筑等能源消費端的能耗節約與能效提升領域技術方向建筑節能改造工業園區集中供能2.1能源生態圈的整體轉變2.2 電力生態圈發展態勢第二章目錄2.3 新能源生態圈發展態勢 2.

15、4 綜合能源服務的新特征工業余熱利用學校辦公樓數據中心星級酒店大型醫院綜合社區購物中心工業廠房高效磁懸浮冷水機組熱泵技術能源管理平臺能源結構替換建筑冷熱系統節能使用實現合同能源管理汽輪機余熱發電ORC余熱發電高溫熱泵建材冶金石化水泥鋼鐵聚焦高能耗技術方向一體化電冷熱（暖）供應多能協同供應綜合梯級利用綜合梯級利用運營精細化視覺可視化管理多維化工業園區能源轉型實現3國外城市能源轉型發展趨勢 紐約 倫敦 巴黎 東京特大城市能源問題的共性特征3.1 紐約3.2 倫敦第三章目錄3.3 巴黎3.4 東京紐約能源轉型：天然氣托底、光伏匹配儲能市場化發展3.1 紐約3.2 倫敦第三章目錄3.3 巴黎3.4 東

16、京倫敦能源轉型：發達的市場機制推動綠電，以及調峰、儲能等配套服務協同發展3.1 紐約3.2 倫敦第三章目錄3.3 巴黎3.4 東京巴黎能源轉型：跨區域、多品種能源協同，保障供應安全3.1 紐約3.2 倫敦第三章目錄3.3 巴黎3.4 東京東京能源轉型：資源約束下推動全方位“節約優先”戰略3.1 紐約3.2 倫敦第三章目錄3.3 巴黎3.4 東京4我國城市能源供給方案建議統籌推進城市能源規劃加減碳專項由點到面，統籌規劃零碳園區建設構建新能源為主體的新型電力系統從用戶側，加強綜合能源推廣應用城市交通設施與綜合能源融合發展政府保障，開創能源產業的新格局推動數字智慧能源系統的集成發展一、面向未來新型城

17、市能源系統，強化頂層設計，統籌推進城市能源規劃加減碳專項規劃能源發展目標：到2025年，“源網荷儲”一體化協調優化的綜合能源基礎設施布局基本完善，支撐“十四五”新片區經濟規模大幅躍升、經濟密度明顯提高、城市發展能級快速提升，構建完成與產業、城市發展相適應的綜合能源總體架構。1（智慧能源大腦）+2（智能電網+智能氣網）+6（6個重點區域綜合能源建設）+X（多種新能源利用，風能，太陽能，氫能等）綠色+數智+韌性以上海臨港新片區綜合能源體系為例4.1城市能源規劃4.2零碳園區建設第四章目錄4.3新型電力系統4.5交通設施融合發展4.6政府保障4.7數字智慧能源4.4綜合能源應用二、由點到面，統籌規劃

18、零碳園區、片區建設（存量改造+增量賦能）零碳園區用能企業接入1、針對重點高能耗企業，打造智慧能源管理的行業標桿，助力企業數字化轉型升級；2、借助相關能源數字化產業政策，幫助用能企業快速接入。匯聚服務商伙伴1、吸引當地能源服務商以生態合作伙伴的方式入駐平臺。2、為能源生態合作伙伴提供業務數字化平臺的同時，提升服務水平，開展增值業務。打造園區一張網1、將園區氣、電、冷、熱等多種能源互聯，建立能源數字一張網。2、服務用能、供能、配網、監管等能源生態主體，為綜合能源服務業務提供平臺支撐。綜合智慧能源管控平臺政府合作市場推廣數字化解決方案平臺運營產業生態圈拓展平臺賦能治理方，以園區為單位，實現區域綜合能

19、源治理智能化1234園區復制推廣低碳園區近零碳園區54.1城市能源規劃4.2零碳園區建設第四章目錄4.3新型電力系統4.5交通設施融合發展4.6政府保障4.7數字智慧能源4.4綜合能源應用三、構建新能源為主體的新型電力系統（上游采購+異地開發+下游分布式）p 優化調度技術、規則和系統，實現可再生能源并網主動支撐p 擴大分布式系統集成試點，明確模式、路徑和技術標準p 配合電力市場改革，建設競爭性配電市場，探索分布式系統并網雙向供電、儲能和調峰服務定價p 加快高比例可再生能源消納通道建設p 提升主干網架電力輸送能力，建設堅強配電網p 強化調峰、儲能、氫能、需求側響應等調節性資源配置p 實現源網荷儲

20、智能交互、集中式與分布式系統協同調度電力、供需雙向響應，發揮聚合調峰、多能互補功能，提升消納能力分布式并網規則、標準、定價機制未形成算法、軟件系統、集成 平臺存在短板目標導向：主要任務：重硬件、輕軟件；重管控、輕市場關鍵難點與挑戰策略措施硬件：完善設施配套軟件：優化體制機制p 適應大規模高比例清潔電力的輸出與引入p 深度開發應用本地清潔能源供需預測等配套服務體系和市場機制缺失4.1城市能源規劃4.2零碳園區建設第四章目錄4.3新型電力系統4.5交通設施融合發展4.6政府保障4.7數字智慧能源4.4綜合能源應用四、從用戶側加強城市綠色低碳綜合能源的推廣應用多能聯供光伏儲能充換電數據匯接服務數據匯

21、接供能綜合能源 解決方案去碳化生態業務智慧 平臺數字化供熱供冷零碳規劃碳管理綠電交易能源運營托管能效管理能源設施交通工具生產工藝建筑設施天然氣氫能生物質地熱風電零碳交通工具碳捕集利用生產數字化與優化依托綜合能源管理平臺智慧運營，實現能源生產與消費的實時響應，通過大數據管理與分析，打造更加穩定、綠色、節能的運維管理體系。城市零碳智慧能源4.1城市能源規劃4.2零碳園區建設第四章目錄4.3新型電力系統4.5交通設施融合發展4.6政府保障4.7數字智慧能源4.4綜合能源應用虛擬電廠子平臺能效服務子平臺專業運維子平臺需求側響應子平臺電能質量子平臺智慧交通樞紐站 綜合能源管控平臺機場高鐵站港口綜合能源站

22、多能協同梯次利用風、光、儲綜合能源利用油/電、氫/天然氣供應綜合能效服務用能計量用能分析能效診斷節能改造智慧運維服務集約運營快速響應提供能源設備運行可靠性能源托管服務設備運維環保達標能源使用節能改造節約能源綠色能源與交通樞紐站融合發展五、城市交通基礎設施與綜合能源融合發展4.1城市能源規劃4.2零碳園區建設第四章目錄4.3新型電力系統4.5交通設施融合發展4.6政府保障4.7數字智慧能源4.4綜合能源應用六、政府保障，開創能源產業的新格局立足城市綠色發展、全國“雙碳”目標的要求，形成多渠道能源安全保障，構建科學靈活的配套政策，引導金融資源有效配置。p 科學設定能效目標，推動能耗“雙控”向碳排放

23、“雙控”平穩過渡。研究探索本地可再生能源消納與能耗、排放“雙控”指標間的協同。p 加快能源電力領域碳達峰實施方案制定實施，加大可再生能源和新能源、充換電設施等重點領域 政策扶持力度，強化可再生能源建設完成率考核。p 加快制定清潔能源技術標準和節能裝備目錄，統籌保障重點項目財政、土地、用能和排放指標，鼓勵多元主體發展需求側清潔能源，引導各類主體參電力市場、碳市場與綠電市場。優化設定能效標準，推動政策協同加強綠色能源發展的政策支持和引導完善需求側清潔能源發展引導政策體系p 發展碳質押、碳租借、碳回購等多元化碳金融工具，推動建立低碳產業基金、氣候投資基金。發展碳金融，引導低碳投融資4.1城市能源規劃

24、4.2零碳園區建設第四章目錄4.3新型電力系統4.5交通設施融合發展4.6政府保障4.7數字智慧能源4.4綜合能源應用七、推動數字智慧能源系統的集成發展加快大數據、人工智能、區塊鏈等信息技術與能源領域各環節深度融合的智能化技術研發應用，促進能源流與信息流耦合。推動數字化升級和智能化整合，構建多元化應用場景和產業模式。p 傳統電廠：推廣智能監測、自動化運行、遠程運維和靈活響應技術p 風電光伏：研發功率預測技術，推廣智能監測、運維、安防技術p 需求側：開展多元用戶行為辨識與調節潛力分析，建立多元可調負荷與智能電網良性互動機制。雙向耦合多元應用4.1城市能源規劃4.2零碳園區建設第四章目錄4.3新型電力系統4.5交通設施融合發展4.6政府保障4.7數字智慧能源4.4綜合能源應用2023年11月22日請各位領導和專家指正