碳达峰碳中和相关技术产业进展如何？

双碳目标背景下，双碳产业发展潜力巨大且前景广阔，技术创新主导，新兴 产业崛起，巨额投资需求，促进经济转型，带动大量就业，政策持续发力引导资 源汇聚并规范市场，同时国际合作不断强化。

1.新能源技术推动能源结构重大转型

新能源装备技术进步推动“制储输用”绿氢全产业链装备和技术加快发展。 一是制氢成本降低与效率提升。隆基氢能、阳光氢能、稳石氢能、天合元氢、国 氢科技、安思卓、未来氢能等通过改进大容量电解槽的设计和使用更高效的催化 剂材料，显著降低电解水制氢的能耗和成本。二是储运技术革新。舜华新能源、 氢枫能源、蓝能氢能、中科富海等研发出了更为轻量化、高强度的储氢罐，提高 了车载储氢系统的安全性与容量。探索使用金属有机框架材料(MOFs)、复合金属 氢化物等新型材料，提高储氢密度、释放效率、储氢体积和解决储运安全问题。 三是多个国家和地区加快了加氢站的建设和布局，以支持氢能汽车市场的快速发 展，构建起更加完善的氢能供应链。四是跨行业应用拓展。中国科学技术大学曾 杰教授团队在氨动力发动机研究领域取得重要进展，将甲烷燃烧与尾气原位处理 相结合，间接实现了氨气的燃烧，潍柴动力在氨燃料发动机技术不断取得新进展， 绿色氢基动力卡车和氢基动力船舶的研发取得重要进展，解决了传统电动驱动在 长途和载重大应用场景下的续航限制。

新型电力系统技术和示范应用提升新能源消纳能力。一是灵活调节能力提升 加快。通过大中型抽水蓄能电站建设、火电厂灵活调节能力改造、“源网荷”侧 新型储能建设、虚拟电厂、新能源微电网、微能源网、源网荷储一体化、电动汽 车 V2G、光储直柔建筑、分频输电示范等多措并举，各级电网加快提升源侧、网 侧、荷侧灵活调节能力。二是加快建设新型电力系统资源分析和规划计划能力。 国家政策支持开展风电和光伏发电资源普查试点工作，国家发展改革委等印发 《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027 年)》，国家能源局印发《配电网 高质量发展行动实施方案（2024—2027 年）》、编制新型电力系统行动方案 （2024—2027 年）、编制配电网高质量发展行动实施方案（2024—2027 年）， 新能源行业金风科技、中电建集团、瑞科科技等加快开展风资源分析平台建设， 省市级电网公司借助新能源云资源分布平台示范加快分布式光伏资源分析和规 43 划平台等建设工作，夯实新能源新型电力系统规划计划基础工作。三是加快建设 各级储能服务平台。中国电力企业联合会根据《国家电化学储能电站安全监测信 息平台电站接入规范(试行版)》建设了国家电化学储能电站安全监测信息平台， 国家电网建设了新能源云储能服务平台和省级储能集控系统示范，南方电网储能 公司建设了区域储能监控系统，为电力系统调节能力优化和支撑新型调度、新型 电力系统仿真业务夯实基础。四是新能源新型电力系统运维能力不断提升。金风 科技、三一重能、隆基绿能、宁德时代、特变电工等风电、光伏、储能、电力装 备制造企业加快 5G 全连接工厂建设，5G+工业互联网应用场景日益丰富。金风科 技、上海电气、中国海装、运达风电、正泰新能源、阳光电源、中车株洲所、华能集团等下属新能源运维产品开发企业加快基于工业互联网的新能源智慧运维 平台应用推广，为风电、光伏、光热、储能等建设和运维企业提供光伏资源评估 与工程设计、新能源场站在线监测、新能源功率预测、新能源场站气象和环境监 测、新能源场站设备故障预警、场站设备全生命周期评估、新能源绿电和绿证标 识服务等功能，有效提升新能源场站的运维效率和效益。

风光储制氢和风光储制氢氨醇一体化技术助力清洁低碳、安全高效的新型能 源体系规划建设。绿氢、绿醇、绿氨、生物液体燃料、可持续航空燃料（SAF） 等是新型能源的核心组成，通过大规模风光储项目的开发生产绿色氢基能源，已 成为我国发挥新能源设备产能和成本优势，解决新能源资源大规模开发和绿色氢 基能源生产的重要途径。一是国家和地方政府给与产业政策支持，我国新颁布的 《能源法》大力支持氢能开发利用、生物燃料、新型燃料、工业原料等替代能源 开发和利用，内蒙古、黑龙江等地方法规支持风光储制氢氨醇一体化项目或基地 建设。二是新能源产业链投资企业、工程建设企业和装备企业积极布局风光储氢 氨醇一体化项目，中能建、中广核、中煤集团、国电投、国家能源集团、三峡集 团、中国华电、中国华能、金风科技、远景能源、中国天楹等纷纷推进示范项目 建设。三是绿色航运燃料、可持续航空燃料（SAF）、煤电掺氨、低空经济发展 提供了绿色能源消纳的广阔消费前景，中国石化、中国石油、中国海油布局绿色 甲醇项目，世界航运巨头马士基积极采购绿醇绿氨船舶，上海洋山深水港实现绿 色甲醇加注体系常态化建设，大连港也都在积极提升绿色甲醇加注能力等。四是 国际需求和合作前景广阔。我国加快推动“一带一路”绿色能源合作，绿醇、绿 44 氨、绿色生物质燃料、可持续航空燃料（SAF）生产和消费正受到各国政府的日 益重视，欧盟航运层面、国际航运层面均提出了绿色船运燃料的可持续要求。

光伏智能运维技术在新能源管理中发挥着关键作用。国家能源集团、国家电 投集团、中国华能集团、中国华电集团、中国大唐集团、中国能建集团、中国电 建集团、天合光能、浙江正泰、阳光电源、旗云中天纷纷布局光伏电站积尘灵敏 感知、精准功率预测和智能运维融合技术，通过集成物联网、大数据分析和人工 智能算法，智能光伏运维平台可实现对光伏电站的全方位监控和精细化管理。平 台通过实时收集气象数据，结合积尘监测结果，智能调整光伏板运行参数和清洗 策略，确保在极端气候条件下保持最佳发电效率。结合无人机巡检与多项运行状 态参数，利用智能预测模型，提前识别潜在故障，减少停机时间，提高电站的整 体运行稳定性。前沿技术的综合应用可充分提高光伏电站的发电效率并显著降低 运维成本，为光伏产业的可持续发展提供有力支撑。

2.绿色材料和工艺驱动高耗能工业深度脱碳

新型节能及新能源材料技术重构高耗能工业降碳路径。以材料创新驱动能源 结构底层变革。2024 年数据显示，隆基绿能研发的 HPBC Pro 光伏电池量产效率 突破 26.5%，其氢钝化非晶硅/晶体硅异质结材料使组件发电效率同比提升 10%； 宁德时代推出的第三代钠离子电池采用普鲁士白正极材料，能量密度达 160Wh/kg，配套的零碳智能储能系统已在宝武集团湛江钢铁基地部署 40MWh，实 现厂区 8%能耗清洁替代。氢能材料领域，中材锂膜开发的 12μm 超薄增强型复 合质子交换膜使电解槽能耗降至 4.1kWh/Nm³，阳光电源基于该材料打造的制氢 系统在荣程钢铁完成工业级验证，绿氢成本降至 19.8 元/kg。生物质材料技术方 面，格林美开发的木质素基催化材料使生物航煤转化效率提升至 89%，其建设的 30 万吨/年生物质燃料产线已向东方航空稳定供货。2024 年数据显示，这些材料 技术推动钢铁/水泥/化工行业单位产值能耗同比下降 8.3%，清洁能源消费占比 突破 34.5%。

工艺低碳前沿技术正在系统性重构高耗能工业的生产范式。高耗能工业行业 从行业自身角度开展关键技术变革性创新，摆脱传统工艺流程和装备的束缚。寻 求通过绿色原料替代技术，替代有害或高污染的原材料（如石油基原料）与可持 45 续的绿色原料（如生物质、可再生资源）来改进生产工艺，降低环境影响，减少 二氧化碳排放。实施先进工艺技术，如低碳冶金（氢基直接还原、富氢熔融还原、 电炉短流程炼钢等）、新型低碳胶凝材料、二氧化碳耦合制甲醇、高效低碳铝电 解、高参数煤气发电、二氧化碳驱油、超低氮多孔介质无焰燃烧等技术。中建材 合肥院研发的粉煤灰基低碳胶凝材料（熟料替代率 45%）在华润水泥肇庆基地规 模化应用，单线年减排 CO218 万吨，产品获欧盟 ETV 认证。上海电气集团为鞍钢 营口基地提供全球最大富氢熔融还原系统（HYBRIT 2.0），氢气利用率突破 95%， 吨铁工序能耗降至 14.8GJ（较传统高炉下降 58%）。贵阳铝镁设计院研发的 600kA 智能预焙阳极电解槽（电流效率 97.2%）在云南宏泰投运，吨铝直流电耗 12,000kW·h，较国际先进水平低 9.3%。杭氧集团开发的第三代多孔介质无焰燃 烧系统在沙钢集团 1780 热轧线投用，热效率提升至 93.7%，年节约天然气 1.2 亿 立方米。

二次资源循环技术构建产业共生新生态。工业生产流程产生的固、液、气等 二次资源以及社会产生的二次资源，通过循环高效再利用，实现资源利用价值最 大化，有序统筹钢铁、石化、建材、化工等多产业链协同，建设高效循环利用互 为资源化的工业生态圈。构建各产业链的闭环系统，上下游企业之间实现资源共 享。钢铁企业推动废钢资源高质高效利用，扩大再生钢铁原料进口，推进废钢回 收、拆解、加工、分类、配送一体化发展，完善废钢回收加工配送体系建设，推 动废钢加工标准化和产业化。中国宝武欧冶链金建成全球最大废钢智能加工中心， 2024 年投运 50 万吨级破碎线，杂质分选精度达 99.5%，吨钢加工成本下降 35%。 铝行业通过提高废铝回收利用比例的绿色技术，生产 1 吨再生铝相比原生铝的生 产，可减少 0.8 吨二氧化碳排放。中铝集团福州铝业建成 20 万吨/年再生铝保级 利用产线，采用双室熔炼炉+电磁搅拌技术，铝直收率提升至 91%。

CCUS 技术工程化助力高耗能工业深度脱碳。CCUS 技术通过化学法、吸附法、 膜法等技术路径，实现燃煤锅炉烟气中二氧化碳的高效捕集与资源化利用。2024 年 5 月，由腾讯组织发起的中国 CCUS 领域首个“碳寻计划”公布终选名单，华 能清能院研发的中空纤维膜捕集技术（捕集效率 98.5%、能耗＜2.4GJ/tCO2）入 选示范项目，其 50 万吨级燃煤电厂碳捕集装置在内蒙古达拉特旗投运，捕集成 本降至 240 元/吨；原初科技的化学链矿化技术通过钢渣-二氧化碳协同矿化反 46 应，在沙钢集团建成全球首条百万吨级工业产线，年封存 CO235 万吨，矿化砖抗 压强度达 38.5MPa（国家建材测试中心 2024 年认证）。前沿技术探索层面，中国 科学院过程工程研究所的“钢铁行业二氧化碳吸附捕集及炉渣循环利用技术”已 在鞍钢鲅鱼圈基地实现烟气 CO2捕集率 91%、钢渣资源化率 95%；合成生物技术企 业蓝晶微生物开发的二氧化碳噬菌菌株配套绿电电解制航煤技术，为中国商飞提 供首批碳中和航空燃料。

3.数字化+AI 深度赋能制造业节能管碳

数字化+AI 全面赋能制造业节能管碳的四大应用环节。企业实现双碳目标需 对能源从源头到末端控制，主要包括用能供给、过程消耗、碳排管理、直接除碳 四大路径。首先在能源供应端，数字化+AI 管控风光储充等新能源设施，实现工 厂能源的运营和调度控制。其次在能源消耗过程，运用数字化+AI 对水电气等能 源介质进行过程管控和能耗分析。再次在碳排放过程，数字化+AI 对工厂碳排放 进行精准快速核查，并对碳资产进行增值化有效管理。最终在碳排放发生后，数 字化+AI 技术增效 CCUS 技术的应用能力。整个过程中，数字化+AI 是实现目标 和经济效益的重要工具,拥有庞大的市场规模和巨大的市场潜力。

在用能供给环节，数字化+AI 技术赋能制造业提升能源调度效率。依托机器 学习等技术分析天气和环境数据，预测太阳能和风能的发电情况，优化能源储存 和使用，帮助制造业工厂高效整合可再生能源。同时企业可利用数字化+AI 技术 将不同能源整合入微电网，通过分布式能源管理提高能源的独立性和灵活性。此 外 AI 大模型技术可进一步进行负荷平衡，分析能源需求与供应曲线，自动调整 工厂的用电负荷，并且根据负荷帮助协调不同能源的发电、存储和使用，确保能 源供需平衡。华为能源云基于昇腾 AI 开发的“风光功率预测系统”在宁德时代 宜宾工厂实现 96 小时预测误差<10%、风光储协同调度效率提升 30%；金风科技 智能微电网调度平台 2024 年装机容量达 4.3GW，通过强化学习算法将分布式能 源利用率提升至 89%，年峰谷套利收益约 2500 万元。国家能源局数据显示，AI 技术推动 2024 年新能源消纳率同比提升 7.5 个百分点，其中 AI 直接贡献约 3 个 百分点。

在过程消耗环节，数字化+AI 技术助力企业能耗碳排数据全链路贯通，识别 47 赋能节能潜力场景，驱动节能降碳与运营效率协同提升。首先数智技术可全面、 实时监测系统内能源的供给和消耗情况，开展综合能效分析和多环节协调管控优 化，运用 AI 智能分析能源系统的数据，定位重点用能场景，识别潜在的能源浪 费和低效，并提供针对性节能优化建议。其次以大数据融合企业数据流、业务流， 结合 AI 技术构建企业特色化的能碳管理体系，并制定场景化绩效指标，形成 PDCA（“计划-执行-检查-行动”循环）管理闭环。在细分能源场景，数字化+AI 算法大模型结合行业 know-how机理模型，对工厂设备的节能策略实现优化控制。 例如，国际巨头施耐德、国内厂商格创东智等，基于工业互联网平台，为企业提 供 AI 数字化管理平台和综合解决方案；深度智控、蘑菇物联等企业基于 AI 与机 理模型提供暖通、空压细分垂直场景的节能优化。格创东智研发的智慧能碳管理 平台，2024 年助力 TCL 华星实现节电近 5 亿度目标，减碳约 28.46 万吨，年能 源成本降低 3%～4%（平台接入百余家工厂）。

在碳排管理环节，数字化+AI 技术从排放监测、排放情景预测和减排增效多 角度助力企业碳中和。在排放监测方面，通过数字化技术开展碳排放数据的盘查， 实施碳排放数据监测、统计、核算等。以数据驱动 AI 技术分析碳排来源，确定 减排重点。在情景预测方面，AI 模型算法运用历史碳排数据可进行规律性分析， 精准预测碳排放量，模拟企业碳中和路径，指引设定减排目标。在减排增效方面， AI 算法可对碳配额进行预测，对比未来碳排，对企业配额、CCER 等提供配置策 略建议。同时 AI 算法可根据历史价格进行碳交易策略制定，为企业碳资产增效。 国内服务厂商如碳阻迹，基于碳云平台，运用 AI 大模型为企业提供碳核算、碳 减排、碳中和等一站式服务；中创碳投研发的“碳知”大模型接入全国碳市场约 1900 家重点企业数据（占比 88%），碳价 7 日滚动预测平均误差率 3.2%，在试 点合作中，该模型协助华润水泥等企业优化 CCER 交易策略，降低履约成本约 1.1 亿元。

在直接除碳环节，数字化+AI 技术增效二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）捕 集、输送、利用与封存等各环节，巩固提升碳汇能力。在 CCUS 技术领域建立 AI 大模型，快速预测深层地质构造中有效的二氧化碳捕获和储存，分析适合封存的 场地和对应的 CO2泄漏风险，如强化学习算法用于优化碳捕获过程参数、深度学 习模型预测地质封存安全性等，有助于提升 CCUS 技术的经济性和可靠性。例如 48 全球领先的油田技术服务公司斯伦贝谢运用数字孪生技术，通过其 Lumi 数据与 AI 平台覆盖 CCUS 全生命周期的建模、模拟和监测，为中石化胜利油田 CCUS 项目构建三维地质模型，封存安全性预测准确率达 95%，CO2注入效率提升 22%。 原初科技在沙钢集团建成全球首条钢渣矿化封存产线，AI 驱动的反应动力学模 型使矿化效率提升至 90%。生态环境部数据显示，2024 年 AI 技术推动 CCUS 单 位成本降至 230 元/吨，同比降低 15%。