2020年，在具有里程碑意义的《巴黎协定》通过五周年之际，碳中和运动正在全球兴起，世界主要经济体陆续作出碳中和目标的承诺：欧盟委员会公布2050年实现碳中和，并发布绿色新政；英国、日本、韩国、加拿大等国相继公布本国2050年实现碳中和；中国则承诺在2060年前达成目标。
2021年进入“十四五”新征程。中国的减排行动已大幕开启。目前启动碳达峰碳中和计划的企业名单越来越长，国家电投资集团给出了明确的碳达峰计划，中石化、中海油、中国大唐等能源央企相继宣布启动碳中和规划。
能源行业碳排放大户，率先开启了其减排规划。继2021年1月腾讯宣布推进碳中和规划后，2月华为发布《数字能源十大趋势白皮书》，科技企业逐渐顺应低碳经济趋势寻求新发展。那么，碳中和是什么？对现阶段能源结构会带来哪些变化？
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所谓碳中和，是指每年的二氧化碳排放量与通过植树造林、节能减排等形式获得的减排量互相抵消，达到相对“零排放”。
能源用于人类活动的方方面面，主要包括发电、供热、制冷，以及工业、运输和建筑等。自工业革命以来，全球排碳量一路飙升，随之带来了一系列全球气候和环境问题。对此，《巴黎协定》提出将全球年均气温上升保持在远低于2℃的目标。为达到全球气候变化缓解目标，就必须实现能源系统脱碳和能源经济结构转型。
IRENA预测，为达到《巴黎协定》目标，全球经济的单位产值能耗需下降约1/3；与能源相关的碳排放量要比目前水平下降70%；可再生能源发电的比例将从目前的26%上升至86%。因此，在全球范围内，能源系统正在经历由脱碳驱动的重大转变。能源的产生、储存、传输、分配和使用方式在全世界范围都在发生变化。
01、趋势一、能源数字化
2020年是极其不平凡的一年，疫情危机席卷全球，黑天鹅事件频发。疫情的爆发，加速了各个行业的数字化进程。通过引入5G、AI、大数据、IoT等数字化技术，可实现“发-输-配-储-用”全链的互联化、数字化和智能化，最优化电力生产效率、 运维效率和能源效率。
随着电力电子技术的发展，及功率器件、拓扑和控制算法的升级。电源部件已达到了极致高效。目前业界逆变器的转换效率最高可达99%，不间断电源（UPS）效率高达97.5%，电源模块（PSU）整流效率达98%。因此，嵌入先进通讯技术和AI智能技术的数字化全网高效是未来发展趋势。
根据彭博新能源财经（BNEF）发布的报告，电池组的平均市场价格已从2010年的1100美元/千瓦时（USD/kW·h）骤降至2019年的156 USD/kW·h，实际降幅达86%。同时预测到2023年，电池组价格将进一步下降至100 USD/kW·h左右，进一步推动全球经济的电气化。此外，IoT、区块链、数字映射（digital twins）、人工智能能源管理和交易平台等数字技术的进步，有望提高传统能源和可再生能源价值链效率，降低成本。
02、趋势二、能源绿色低碳化
电力脱碳是所有行业脱碳的基石。为实现2060年净零排放目标，电力行业需在2050年实现零碳排放。根据麦肯锡电力模型测算，中国电力系统即将发生发电装机容量和发电量显著增加、电力结构由燃煤发电转向可再生能源两大关键变革。
在电力生产端，以光伏为代表的可再生能源替代传统的化石能源是大势所趋。据数字能源产业智库预测，可再生能源将在2025年取代化石能源成为主要发电方式。其中，以太阳能和风能为主导的可再生能源，是未来30年增长最快的能源。光伏发电的占比将由2020年的3%，迅速增长到2050年的24%，成为最大的发电能源。
此外，发电成本下降推动该光伏行业从补贴驱动转向成本驱动。IRENA统计，公用事业规模太阳能光伏发电（PV）的全球平均平准化电力成本（LCOE）下降了82%。高盛估算光伏发电LCOE在2020年中期已接近电网平价水平，目前已进入“平价”时代。但由于多变天气条件使得PV具有内在可变性和间歇性，如何实现光能存储，确保有效的电力调度、系统稳定性和供应安全是接下来光伏产业面临的挑战。
在能源消费端，电力将逐步替代传统化石能源消耗。据预测，电力将在2050年超越石油，占比达45%，其中绿色制造、绿色建筑和绿色出行是电气化的重要增长引擎。在工业和建筑行业，通过可再生能源发电和综合能效提升，最终实现零碳工厂、零碳建筑和零碳园区。在交通行业，电动车将取代传统燃油车，成为主要出行方式之一，最终实现零碳交通。
03、趋势三、储能技术整合协同化
能源储存是大规模采用可再生能源的关键。从能源的产生-传输-分配-使用过程中，储能技术贯穿始终。储能技术直接关系到能源系统（供需匹配）的灵活性、稳定性、和成本。随着物理材料基础科学发展，水、风、电、热、光等储能技术近年来备受瞩目。
从电化学储能方面看，全面锂电正迅速成为各行各业的储能首选。与体积大、质量重、 循环寿命短的传统铅酸电池相比，锂电在全生命周期上拥有成本、寿命长、使用安全等优势。随着电动汽车的快速发展，锂电池成本已大幅下降。为提高能源利用率，以电-热耦合储能为代表的具有电/热/气耦合多需求响应的储能技术正方兴未艾。
04、趋势四、智慧储能系统
随着电气化程度的提高，电网能需要升级，以AI、大数据、云、IoT 等技术实现管理其日益增长的需求和灵活性要求。同时需要智能电网技术来提供储能技术的耦合灵活性，升级能源从储存-输送-用户端的并网、分配融合技术。
智慧储能系统采用AI、大数据、云、loT等技术 ，实现储能系统的自组网和云智能管理。通过AI和大数据，使用更精确的电、热化学模型，提升储能管理精度，同时可对储能系统的运行状态、寿命和风险预测，保障系统的可靠运行和安全。
05、趋势五、打造绿色生态系统
全球气候环境变化推动着全球脱碳行动，疫情加速了能源产业数字化进程。无论是能源生产端、输送端还是消费端，具有低碳、高能效的绿色生态成为发展的主题。
绿色生态发展是大势所趋，而“碳中和”不再仅仅是口号，现已渗入各行各业每个角落。化工行业，降解材料乘风破浪，光电材料扬帆远航。电力行业，光、风、水、锂电、热储技术百家争雄。电子行业，快充、高效能化器件追逐创新。汽车行业，电动智能成发展主旋。...相信，在此背景驱动下的发展，定会给各行业软硬件带来更多的机遇与挑战。
参考资料：
华为. 数字能源十大趋势白皮书[R].
Deloite.The 2030 decarbonization challenge The path to the future of energy[R].
IRENA. Renewable Energy Policies in a Time of Transition[R].
Goldman Sach. Clean energy revolution accelerating; Buy high-growth leaders[R].
黄教授
