创新科技赋能碳中和：技术创新如何助力千行百业实现碳中和目标？

头豹碳中和简报 科技碳中和 摘要 核心观点： n电解水制氢技术可直接减少二氧化碳的排放，增加可再生能源电力消纳路径，但目前发展受到电力成本和储运成本过高的限制 n宝丰能源投建的国家级太阳能电解水制氢综合示范项目产耗结合，就地消纳可再生能源，同时将制氢装置融合煤化工产业，推动传统能源转型升级 n智能电网提高可再生能源并网消纳能力，推动电力系统低碳经济运行，中国目前正处于配电网智能化和新型电力系统建设阶段 n中国电信、国家电网和华为共建的青岛5G智能电网项目为传统电网升级和“5G+”起示范作用，展现了技术融合推动技术发展的强大生命力 头豹碳中和简报 科技碳中和 目录 u摘要 02 04 04 05 06 07 08 09 10 u技术创新如何助力千行百业实现碳中和目标？ 电解水制氢技术综述 国家级太阳能电解水制氢综合示范项目智能电网综述 青岛5G智能电网项目u相关报告产出一览u法律声明 u报告阅读渠道 电解水制氢技术综述 电解水制氢技术可直接减少二氧化碳的排放，增加可再生能源电力消纳路径，但目前发展受到电力成本和储运成本过高的限制 背景介绍 中国氢气供给结构，2019年 加快绿氢制备技术发展刻不容缓 单位：% 为实现双碳目标，中国氢气需求量在2050年达6,000万吨，在能源体系中占比10%，但目前制氢产能严重不足，2050年氢能缺口或达2,500万吨。从供给结构上看，中国目前主要的氢气来源为化石燃料，电解水制氢占比极小。但化石燃料制氢一方面原料受能源转型的影响供给量减少；另一方面制氢过程二氧化碳排放增加，无法作为最优的制氢选择。全流程零碳排放的绿氢技术，如电解水制氢技术，是未来氢气制备的主攻方向 电解水制氢天然气制氢工业副产制氢煤制氢 63.54 技术介绍 定义：电解水制氢是充满电解液的电解槽在直流电的作用下，通过电化学过程，将水分解为氢气和氧气的过程。根据电解质的区别，可分为碱性电解（ALK）、阴离子交换膜电解（AEM)、质子交换膜电解（PEM）、固体氧化物电解（SOEC）四大类，其中AEM尚处在基础材料研发阶段 电解水制氢技术不同电解质技术对比及效果 ALK PEM SOEC 直接减少二氧化碳排放量 技术阶段 国家级太阳能电解水制氢综合示范项目 宝丰能源投建的国家级太阳能电解水制氢综合示范项目产耗结合，就地消纳可再生能源，同时将制氢装置融合煤化工产业，推动传统能源转型升级 案例 ：宝丰能源投建的国家级太阳能电解水制氢综合示范项目利用太阳能生产的电能电解水生成绿氢和绿氧，替代原料煤和燃料煤直供化工系统生产聚乙烯、聚丙烯等上百种高端化工产品。该项目装载了20万千瓦光伏发电装置、1,000标方/小时的电解槽以及气化分离器、氢气纯化设备等装置系统 效果：项目全部投产后，预计每年氢气产量达1.6亿标方，氧气产量为0.8亿标方，可减少煤炭消耗25.4万吨，减少二氧化碳排放44.5万吨。未来可通过技术升级，将发电成本控制在0.068元/度，绿氢生产成本控制在0.7元/标方 宁夏宝丰能源集团股份有限公司（以下简称“宝丰能源”）是中国优质煤基新材料行业领军企业，以煤为原料，打造了全国规模最大、产 Ø产耗结合，就地消纳可再生能源。国家级太阳能电解水制氢综合示范项目将太阳能制备氢气与大规模耗氢工业相结合，就地消纳光伏电量，一方面解决了氢气大规模运输和长距离储运的问题，另一方面光伏发电系统产生的直流电直接供应制氢，提高能源利用效率，降低制氢成本 项目启示 Ø电解水制氢推动传统能源产业升级。宝丰能源推动电解水制氢装置与与公司煤化工产业融合，降低产业链综合成本。企业300万吨煤焦化多联产项目全线投产，每年新增焦炉煤气可生产12亿方氢气，降碳减排成效显著 智能电网综述 智能电网提高可再生能源并网消纳能力，推动电力系统低碳经济运行，中国目前正处于配电网智能化和新型电力系统建设阶段 背景介绍 电网结构亟需转型 中国弃风、弃光情况，2017-2021年 单位：亿千瓦时 可再生能源发电一方面受天气影响，随机 推动电力系统低碳经济运行 发电厂商通过现代科技的应用，提高电力设备的使用效率，降低电能损耗；同时用户根据用电系统合理选择用电方式，实现经济与环保的双重效应 生物质发电 风力发电 光伏发电 发展情况 Ø现状：中国正处于配电网智能化和新型电力系统建设阶段，十四五期间，南方电网预计投入3,200亿元进行配电网建设，国家电网计划电网投资5,,012亿元 Ø挑战：①智能电网建设成本高、投资周期，此外上网价格、补贴机制及技术要求尚未明晰，企业投资积极性不足；②分布式能源减少传统电力公司市场份额和利润，企业配合度低，智能电网建设受阻 青岛5G智能电网项目 中国电信、国家电网和华为共建的青岛5G智能电网项目为传统电网升级和“5G+”起示范作用，展现了技术融合推动技术发展的强大生命力 案例：中国电信牵头联合国家电网山东青岛供电公司和华为技术有限公司共同打造青岛5G智能电网项目，是国内规模最大的5G智能电网项目，实现了基于5GSA切片的智能分布式配电、变电站作业监护及电网态势感知、5G基站削峰填谷供电等新应用 效果：利用5G+4K摄像头监控设施运行状况，节省80%现场巡检人力物力；借助5G超低延时，实现秒级甚至毫秒级时间解决电力故障；通过削峰填谷电源，平衡电网整体负荷，单基站节省电耗20%、电费1.38万元，大大降低5G基站运维成本 相关报告产出一览