中国下一代清洁低碳技术展望

中国未来的前景-一代清洁和低碳Technologies 报告/2023年12月 关于RMI RMI是一家独立的非专业fit，成立于1982年，当时是落基ft研究所，致力于改变全球能源系统通过市场驱动的解决方案，与1.5°C的未来保持一致，并确保清洁， 繁荣，零碳的未来。我们在世界上最关键的地区工作，并参与 企业、政策制定者、社区和非政府组织，以确定和扩大能源系统干预措施到2030年，这将减少至少50%的温室气体排放。RMI在玄武岩和博尔德， 科罗拉多州；纽约市；加利福尼亚州奥克兰；华盛顿特区；并在中华人民共和国北京。 作者和致谢 Authors 刘启宇谭光宇王光绪王哲 其他贡献者 李婷 联系人 刘启宇，qliu@rmi.org 谭光宇，gtan@rmi.org 版权和引文 刘启宇，谭光宇，王光旭等，中国下一代清洁低碳的前景 Technologies,RMI,2023,https://rmi.org/insight/prospects-for-chinas-next-generation-clean-low 碳技术/. RMI重视合作，旨在通过分享知识和 见解。因此，我们允许感兴趣的各方通过创意参考、分享和引用我们的工作 CommonsCCBY-SA4.0许可证。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/. 除非另有说明，否则所有使用的图像均来自iStock.com。 Acknowledgement 作者要感谢以下个人和组织的重要 在组织和主办讲习班方面的贡献和援助: 赵恒义，中国节能协会热泵委员会张永杰，中央中国宝武研究院 特别感谢ClimateWorks基金会对本报告的支持。 本报告所载内容不代表上述专家及其机构的观点,项目支持者。 目录 导言6 1.碳中和“动力源”： 中国动力电池前景展望9 动力电池寿命：从节能到零碳......................................... 从技术到成本:动力电池的主要特点及发展趋势................ 新能源汽车:动力电池的关键应用........................................... 展望未来：未来的动力电池....................................................... 2.建筑节能“基石”： 热泵现在和未来20 热泵：最有希望的低碳建筑供暖技术………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 热泵节能和脱碳的潜力21 从现在到未来：掌握热泵市场挖掘潜力：区域市场的供暖需求 3.零碳钢“芯”： 铁矿石电解技术展望31 铁矿石电解：零碳钢最有希望的技术………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 着眼于铁矿石电解技术的两种技术路线……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………32 我国铁矿电解技术的发展前景………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 4.零碳“反应”： 检查液流电池储能40 储能市场的蓬勃发展和新能源储能的强劲增长。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。41 液流电池安全耐用，具有独特的比较优势43 液流电池技术具有多样化的分支，VRFB处于领先地位。降低成本和效率改进势在必行，市场指导不可或缺48 Introduction 联合国气候变化大会（COP27）于2022年11月20日正式结束。会议最具代表性的成果是就新的损失和损害达成协议 基金，这不仅为发达国家和发展中国家之间的进一步合作创造了一个新的平台各国在应对气候风险方面也再次强调了技术和 投资于应对气候变化和实现零碳转型。 随着越来越多的国家和地区宣布碳中和目标，他们的重点已转向转型路径和潜在行动。鉴于碳中和目标对能源构成了巨大挑战 系统，世界应该更加重视清洁和低碳技术，以充分释放零碳转变的潜力和有效地实现碳中和，同时创造新的房间为市场增长。 根据2022年世界能源投资国际能源署（IEA）发布的报告， 自2020年以来，全球清洁能源投资的年均增长率已增至12%。 政府fi财政和可持续投资支持，远高于2015-20年度的2%。然而，由于新冠肺炎疫情的影响，目前的投资增长导致供应增加 chaincostsandpricesurgesinlaborandmaterials,includingcement,steel,andkeyminerals.Toachieve 零碳转型，未来对清洁能源的投资将需要更快地增加。 在碳峰值和碳中和目标的指导下，以及行业的大力支持 和市场，中国在开发清洁能源技术方面发挥了全球领导作用。到2021年， 中国在清洁能源开发方面的投资为3800亿元人民币，超过世界上任何其他国家。特别是在可再生能源、电网升级和新能源汽车方面，政策支持和快速 技术进步使中国能够在新能源和脱碳方面自力更生地区，并通过大规模出口引领全球能源转型。 另一方面，清洁能源技术的发展规模和水平还远远没有达到是零碳转型所需要的。研究机构估计中国的碳中和目标 将需要至少100万亿元人民币的总投资，其中大部分应用于清洁能源和突破性的减排技术。尽管中国在fi方面取得了显著成就 可再生能源发电和新能源汽车在过去5到10年的不断发展现有的过渡和创新技术的商业化和规模，如 储能，氢气，碳捕获和储存，电压源转换器高压直流 当前（VSC-HVDC）和车辆到电网（V2G）仍需要长期投资和孵化。 RMI进行了一系列中国低碳清洁技术展望研究，旨在 系统地回顾了中国未来零时所需的清洁能源和低碳技术。 碳过渡。目标是提供利益相关者-包括政策制定者，企业和投资者 · -对技术发展的方向和优化提出建议，包括： 更清楚地确定清洁能源和低碳技术在碳中的作用- · 中性跃迁 确定应用程序场景、核心组件、领先提供商、成本经济性和时间不同技术的商业化路线 ·发现发展模式和所需的政策和投资 从文献综述开始，RMI确定了约300种常见的清洁能源和低碳能源世界各地的技术。FIFY电力、交通、 行业和建筑行业是根据中国的实际市场需求选择的，其对成熟度和减排潜力进行了全面评估(见图表1)。 附件1:清洁能源的成熟度-排放量-减少-潜力矩阵低碳技术在中国 RMI图形。来源：文献综述，RMI分析 RMI将继续深入探讨50项技术，分析特定fic的功能、应用 情景、成本和经济动态、商业化的时间线和主要利益相关者，以及通过一系列见解，为每种技术提出促销政策和投资建议 简报。这种系统和有针对性的分析将阐明行业的技术发展趋势，为业务提供应用场景和时间线参考，说明支持策略 为政策制定者加快技术突破的方向，并就 进一步的投资目标和规模，以支持fi金融机构的决策。 此报告包含first的四个见解简报中国低碳清洁技术展望系列，包括： ·碳中和“动力源”：中国动力电池前景展望 ·建筑节能“基石”：热泵现在和未来 ·零碳钢“核心”：铁矿石电解前景 ·零碳“反应”：考察液流电池储能我们将为加快四个低 碳技术(动力电池、热泵、铁矿石电解和汽车电池能源存储）。有关进一步主题的更多见解简介将很快发布。 1.碳中和“动力源”：中国动力电池前景展望 在碳中和时代，新能源汽车将很快主导交通市场，提升了动力电池的重要性，并使其成为新的“电源”。 关于动力电池未来市场增长、技术性能、成本，特别是 如何推进新能源汽车的推广和采用，正在增加。在本次first洞察中简短的中国低碳清洁技术展望系列，研究团队回答了 上面的问题，并描述了动力电池技术的未来方向以及它的支持将需要。 关于动力电池技术的应用现状和前景，我们的观察是如下： (1)中国是世界上最重要的动力电池市场之一。碳 中性目标，中国动力电池产销量将继续领先全球。 (2)在过去的十年中，锂离子电池在能量密度和成本，但仍有很大的增长空间。 (3)基于技术发展趋势，动力电池可以支持电气化fi阳离子 到2050年，中国道路运输业90%以上的车辆；其余10%是主要是长途乘用车和中型和重型卡车，这将进一步依赖 电池技术的突破或其他新能源技术和市场的采用模型。 (4)基于目前电池技术的发展速度，以及基础设施和市场 趋势，传统的液态锂离子电池将能够满足城市的电气化需求 在2025年左右通勤私家车、公共汽车、叫车和出租车，当拥有成本这些电动汽车将低于内燃机(ICE)汽车。 (5)钠离子电池和固态电池等新电池技术将发挥 在加速车辆电气化方面的重要作用。Afer2030，液体锂离子电池，固体- 国家电池和钠离子电池将作为关键技术选择在市场上共存电子fi阳离子。 (6)从长期来看，动力电池行业具有较大的增长潜力。积极的投资将加快新技术的孵化和培育，引领整体发展 电池和新能源汽车产业。 (7)动力电池产业链是一个庞大的系统，其长远发展不仅需要多方面的多维政策支持，但也需要有效的相互联系 产业链上下游要素之间的关系，并建立 尽快建立循环经济和全生命周期系统，实现完全零 在自己的生产和报废管理过程中的排放。 报告的以下部分描述了上述观点背后的逻辑和分析.我们看就任何感兴趣的内容或主题进行讨论。 动力电池寿命：从节能到零碳 “动力电池”是指用于移动领域的电池，用于在电动汽车中提供电力；它已经 近年来被视为一种新兴的电池。事实上，电动汽车和动力电池的历史可以追溯到 19世纪，尽管由于电池性能和 基础设施，以及ICE车辆的快速发展。1980年代的能源危机引发了新的电动汽车的发展，以及特斯拉、松下和宁德时代等行业先驱进一步加速了21世纪动力电池行业的爆炸式增长。 在中国碳峰值和中和目标的背景下，动力电池的应用不 更长的时间仅限于电动汽车和运输电力fi阳离子。基于动力电池的化学储能技术处于有利地位，成为新电力系统的重要组成部分，铺设 为清洁能源稳定、安全地接入电网奠定了坚实的基础。 以电池为中心的动力电池技术已成为中国实现的核心技术之一能源转型与碳峰值和碳中和目标。 中国目前是世界上最大的新能源汽车市场。 基础设施规划、政策支持，以及成熟的动力电池产业链，中国占 占2021年全球新能源汽车总销量的60%以上。自2015年以来，几波 电气化fi在不同的细分市场相继发生，包括公共汽车、出租车、轻型物流车辆和私家车。在中国碳中和目标和不断增长的用户需求的推动下，2021年11月，电动汽车销售渗透率首次超过20%。 中国动力电池行业稳固稳健的行业领先地位发挥了重要作用 在支持电动汽车爆炸性增长方面的作用。2021年，中国生产219.7千兆瓦时（GWh）锂电池（包括国内生产商和国际生产商在中国的工厂）， 占全球产量的80%以上，而新安装的动力电池和能源 中国的蓄电池分别达到154吉瓦和1.87吉瓦，使中国成为全球10大动力电池生产商中有6家 2021年的装机容量为中国公司，其他大多数国际公司在清单中已经在中国建立了生产设施(见图2)。 附件2:按公司划分的全球动力电池装机容量（GWh） RMI图形。来源：文献综述，RMI分析 由于电动汽车市场预计将在未来几年加速扩张，同时大规模采用储能电池BloombergNEF预测，全球对电力和储能的需求 到2030年，电池将达到2.8太瓦时(TWh)，比2021年的水平增加十倍。然而，即使随着新能源汽车和动力电池行业的蓬勃发展，市场 到203