2024年拥抱能源产消一体化-双碳背景下的企业用能转型报告

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拥抱能源产消一体化 双碳背景下的企业用能转型 施耐德电气商业价值研究院 与上海交通大学 ESG 研究院联合出品 https://www.acem.sjtu.edu.cn https://www.se.com/cn 施耐德电气商业价值研究院成立于 2021 年 5 月。遵循严 格的方法和为社会做贡献的使命，我们通过对中国经济、产业 和商业进行严谨、实用和创造性的研究，为公众和商界提供融 合全球智慧的专业洞见，致力于成为推动中国经济、社会和企 业可持续发展的领先智库。 我们的研究团队汇集了绿色智能制造、绿色能源管理领域 的一线专家、深耕前沿技术的研发工程师、参与行业政策和标 准制定的专家学者，也聚集了来自业界各科研院所的学术界领 袖、为企业掌舵的管理层，以及来自于通讯、信息安全、互联网、 管理咨询、市场研究等领域的生态伙伴专家。 我们的研究内容涵盖行业、技术、宏观等方面，同时基于 自身发展以及所提供的企业咨询服务中的积累，将深入探讨企 业战略、研发管理、供应链管理、营销、财务、人力资源、品牌 推广等话题，并与社会积极分享研究成果。 我们的研究方法结合定性和定量分析，通过一线调研，以 数据驱动分析，实现深层价值提炼，进而帮助企业中高管理层 把脉宏观，见微知著，助力企业探索可持续发展之道，把握时 代机遇，加速变革转型。 施耐德电气 商业价值研究院介绍 上海交通大学环境社会治理研究院（ESG 研究院）于 2024 年 10 月 12 日成立。作为上海交通大学校级研究平台， 研究院由安泰经济与管理学院牵头，联合环境科学与工程 学院、数学科学学院、智慧能源创新学院，未来还将与国家 部委、国际组织、知名企业、工业互联网平台等外部单位和 机构进行合作。 上海交通大学 ESG 研究院致力于构造国内引领、国际 认可的 ESG 评级体系，打造与国际 ESG 评级机构常规性的 对话与合作平台，推 动中国企业 ESG 表 现 和国际 评 级的 提升，打造开源、开放的 ESG 数据信息库。 研究院将坚持开展高水平、高质量的科学研究，把构建 跨学科复合型 ESG 人才培养体系作为重要使命，把推动中 国企业 ESG 表现和国际评级的提升作为长远愿景。 上海交通大学 ESG研究院介绍 目录 CONTENTS 前 言 01 核心发现与洞察 03 第一章： 破解碳中和四大挑战，亟待用能企业能源转型 05 第二章： 技术为基，构建全生命周期“能源新质生产力” 10 第三章： 经济为翼，能源转型打造全新商业竞争力 26 第四章： 用能企业转型的未来 38 1 前言： 全球气候危机日益严峻，中国实现双碳目标更是一场前所未有的挑战。面对这一历史使命， 我们深刻认识到，能源是主战场，电力是主力军。而能源转型绝不仅仅意味着，在现有的能源体 系中简单的提高新能源的占比，其本质则是能源体系的结构性变化。 因此，作为全球最大的能源生产国和消费国，中国必须将能源转型的内涵从“供给侧”拓展到 更广泛的“用能侧”。本报告旨在唤醒用能侧资源，探索通过创新的技术手段与商业策略深度融 合，启发和指引用能企业如何更有效地融入和实现能源转型，加速推动“双碳”目标的实现。 报告的核心发现聚焦于用能企业在能源转型中的关键角色与路径。首先，碳中和目标的实现 高度依赖于用能企业能源系统的根本性转型，这是企业不可回避的责任与机遇；其次，用能企业 将从传统的能源消费模式，逐步向能源产消一体化转型，实现自给自足与高效利用的双重目标； 最后，在此过程中，微电网作为未来新型电力系统的重要组成部分，将成为用能企业的能源基础 设施形态。 构建全生命周期的“能源新质生产力”是企业实现转型的有力方式。从优化能源效率和调整能 源结构两方面入手进行整体规划，从看清楚、给办法、能落地和可持续等全生命周期角度进行建 设运营，达到整体能源利用效率最优。而这则对企业的运营能力提出了更高的要求和挑战：不仅 要在技术手段上不断创新，更要在经济性上实现可持续。 为此，施耐德电气商业价值研究院联合上海交通大学ESG研究院，通过对建筑楼宇、制造 工厂、产业园区、数据中心等关键行业/场景116家用能企业的企业一把手、ESG或可持续发展 负责人、节能/降碳管理负责人、生产负责人等进行深度调研和访谈，并融入政策分析和行业实 践经验，最终呈现此本报告。希望为管理层提供一份精炼且有价值的决策参考，助力企业在能源 转型的浪潮中把握机遇，提升竞争力，实现经济效益和社会效益的双赢。 尹正 施耐德电气执行副总裁 中国及东亚区总裁 2 前言： 在中央政治局第十一次集体学习时，习主席强调：绿色发展是高质量发展的底色，新质生产 力本身就是绿色生产力。必须加快发展方式绿色转型，助力碳达峰碳中和。上海交通大学ESG 研究院成立的宗旨，就是通过构建开源的数据平台，开放的研究组织，集合安泰经济与管理学 院、智慧能源创新学院、环境学院和数学学院的力量，识别中国实现低碳转型的核心问题、发现 解决这些核心问题的有效途径，并和关心低碳转型的社会各界力量，推动中国企业的低碳转型， 并在此基础上推动中国企业在环境、社会和治理三个层面的全面升级，帮助中国企业实现一种更 整体、更持续的成功。 能源结构变革是实现低碳转型的关键。中国在这方面的成就举世瞩目。2023年，中国在能 源转型方面的投资，达到6800亿美元；2024年7月底，中国光伏和风能发电的装机容量，标志 性地突破了12亿千瓦。2023年中国新能源汽车、锂电池和光伏的出口总额超过了1万亿，成为 中国出口的新三样。与此同时，我们也清晰地看到了诸多的挑战，其中最为关键的是：新能源装 机容量的飞速增长，与电网消纳能力有限之间的矛盾日渐突出。在去年年底，在河南、山东这样 的光伏大省，光电上网难的报道，时常见诸媒体。 我们认为，用能侧的转型，在未来的一段日子，会成为中国低碳转型的主力军之一。首先， 用能企业的节能改造和新能源替代，以及用能企业源网荷储的数字化综合能源改造，能直接降低 化石能源的直接和间接消费；其次，用能企业的能源数字化运营能力，能够使其以需求侧响应的 方式介入电力市场、参与虚拟电厂的建设，这会直接提升电网的灵活性和新能源的消纳能力。 实现用能侧的转型，需要政策制定者、用能企业、学术界和电力电子企业的共同努力。很高 兴我们和施耐德电气在共同愿景的基础上达成这项合作，进行用能企业能源转型的调研，并在此 基础上，提出我们的观点。盼望我们的报告，能为中国的能源转型，贡献些许认知。也盼望这个 报告会成为上海交通大学ESG研究院与施耐德电气合作的起点，期待我们一起，能够为中国的 可持续未来，添砖加瓦。 尹海涛 上海交通大学ESG研究院执行院长 安泰经济与管理学院教授 3 核心发现与洞察 一：破解碳中和难题，用能企业的能源系统转型是关键 双碳目标下，面对碳减排任务的紧迫性、供给侧可再生能源发展所遇到的消纳瓶颈、能源消 费的持续上涨、以及碳价持续上涨导致的未来企业用碳成本愈发高昂的这四个挑战，我们需要从 用能侧，审视企业的低碳转型，通过适当的技术手段和商务手段来助力用能企业有效节能降碳。 这不仅是国家层面实现双碳目标的重要一环，也是企业在应对低碳转型风险、把握未来机遇中不 可或缺的战略选择。 二：向“产消一体化”转型，是用能企业能源消费的必然趋势 随着新型电力系统电源结构的不断演变，新能源渗透率将不断提高，在当前可再生能源通过 集中式发、输方式无法满足广大用能企业对绿电需求的情况下，用能企业将从传统能源消费向能 源产消一体化的综合能源转型：即用能企业从原来单一的用电/能源的消费者，变成自己可以生 产、同时消纳能源、参与电力市场和电网互动的产消一体者。而在向综合能源转型过程中，用能 企业也将面临用电安全可靠、更为经济的用能成本和可再生能源本地最大化利用三大挑战。 三：微电网将成为用能企业不可或缺的能源基础设施 未来随着用能企业更多接入分布式能源、向能源产消一体化转型，涵盖本地新能源、储能、 负荷设备与能源管理系统的微电网形态将成为新型电力系统架构下，用能企业不可或缺的能源基 础设施。未来的电网模式应该是大电网与微电网的结合体，大电网的架构是微电网发展的前提条 件，而微电网具备充分接纳清洁能源、调节能力强等特征，能够为大电网提供补充，从而成为用 能企业的能源基础设施形态。微电网的技术优势也将为用能企业提供安全价值、经济价值和绿色 价值。 4 四：从点到线，构建全生命周期“能源新质生产力” 对于用能企业来讲，拥抱能源产消一体化转型，具体可以从优化能源效率和调整能源结构两 方面入手。考虑到此过程中，建设和参与方众多，利益难以协同，所以必须从用能企业视角来进 行整体规划，从看清楚、给办法、能落地和可持续等全生命周期角度进行建设运营，达到整体能 源利用效率最优，从而构建用能企业的能源新质生产力。 五：灵活参与电力市场化改革，将为企业带来新的商业机遇 在用能企业的能源产消一体化转型过程中，经济性分析不可或缺。首先，“能算得过来账” ，也就是说，部署光伏和储能的经济性是调研企业普遍关注的问题；其次，未来电力市场化改 革将为企业带来新的商业机遇，如大规模用电、且具备灵活用电能力的企业可以通过参与电力 市场交易，降低企业用能成本、提升经济性，同时市场上也出现了负荷聚合商参与辅助服务、 能源即服务（EaaS）模式等第三方服务商，这些都会助力用能企业实现能源转型。 5 破解碳中和四大挑战， 亟待用能企业 1 能源转型 6 拥抱能源产消一体化 1.1 时间短任务重，碳中和窗口期逐渐紧迫 2015年，全球200个国家和地区达成《巴黎协定》，首次提出“碳中和”，标志着全球应对 气候变化的决心。2020年，中国提出要力争在2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目 标。2022年10月，中国共产党第二十次全国代表大会进一步明确了积极稳妥推进碳达峰、碳中 和的战略方向。 从国际的横向比较看，中国要实现碳中和的目标，面临的任务更艰巨、挑战更大。美国和欧 盟虽然都承诺在2050年实现碳中和，但是它们的碳排放都已经达峰，峰值远远低于中国在2030 年的预期峰值；而且从“碳达峰”到“碳中和”，美国和欧盟分别有43年和71年的时间，中国只有 30年的时间。也就是说，中国要在更短的时间内，完成比美国和欧盟更为艰巨的减排任务，这 要求中国在碳达峰之后，用更快的速度降低碳排放，图1形象地展示了这个挑战。 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 2010 2020 2030 2040 2050 2060 CO2 emissions (Gt CO2 a-1) 0 5 10 15 20 With the rate during 2010-2019 The 14th “five” year plan Net cumulative emissions USA EU Japan （b） （d） CO2 emissions (Gt CO2 a-1) Past Future Gross positive emissions Historical emissions NANHAI ZHUDAO The “14th five” year plan 2010 – 2019 t al. [6] al. [6] km 图1：各国碳中和路径达标时间对比图 数据来源：Chen B, Chen F, Ciais P, et al. Challenges to achieve carbon neutrality of China by 2060: status and perspectives[J]. Science Bulletin, 2022, 67(20): 2030-2035. 7 破解碳中和四大挑战，亟待用能企业能源转型 1.2 新能源消纳瓶颈凸显，亟待用能侧平衡 助力 在过去十年，得益于政策的鼓励和新能源发电成本的降低，中国新能源获得了飞速的发展（ 参见图2）。根据2024年8月份出版的《中国的能源转型》白皮书，从2013年开始，在全世界可 再生能源的新增装机容量中，中国每年的贡献度都超过了40%，2023年更是超过了50%。2023 年，中国在能源转型方面的投资，达到6800亿美元。截止2023年底，中国并网风电和太阳能发 电合计装机容量已达到10.5亿千瓦，占全国总装机容量比重为36%。根据中国电力企业联合会 的预测，到2024年底，我国新能源发电累计装机规模将达到13万亿千瓦左右，占总装机容量比 重上升至40%左右。 随着中国风电和光伏发电的装机容量迅猛增长，电网的消纳能力瓶颈愈显突出。因为风电和 光伏的间歇性和不稳定性，电力供给就会出现波动；如果电力的需求侧仍然是刚性的，波动供给 侧和刚性需求侧之间的耦合任务，就需要电网去完成，随着供给侧的波动性越来越大，电网也 越来越力不从心。2023年，关于在河南和山东等光伏大省，在阳光充足时段限制光伏上网的报 道，时有发生。 2024年3月18日，国家发改委发布了《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》，反映 了当前可再生能源消纳的困局。《2024年2月全国新能源并网消纳情况》的数据显示，2024年 2月份全国光伏发电利用率为93.4%，首次跌破95%，电网消纳能力已接近极限。这表明，在供 给端通过大规模可再生能源发电建设实现能源转型的思路，目前遇到了瓶颈。在用能侧建设分布 式能源系统，至少有两个优点：第一，分布式自发自用，减轻电网平衡供给和需求的负担；第 二，需求柔性，通过需求侧管理，可以帮助电网实现供需耦合。因此用能侧的变革，是解决新能 源消纳问题、助力传统能源向清洁能源转型、实现“双碳”目标过程中不可或缺的战略步骤。 风力发电（兆千瓦） 光伏发电（兆千瓦） 30 2010 2014 2019 2012 2016 2021 2011 2015 2020 2013 2018 2017 2022 2023 0 2 3 16 46 61 77 25 42 76 97 131 147 163 129 184 174 209 204 282 254 329307 366393 441 609 图2：2010-2023全国风电与光伏装机容量 数据来源：中国电力统计年鉴2023 8 拥抱能源产消一体化 1.3 能源消费持续上升，更须用能侧减排对冲 近年来，虽然火电在中国电力结构中的占比不断下降，但是从量上看，火电仍然在不断地上 升（参考图3）。也就是说，中国的能源消费增长中相当的一部分，仍然要靠火电来满足。这显 然会给未来的碳中和，带来很大的负担。 图4显示，中国能源消费总量持续上升。这表明，企业需要在需求侧采取更积极的碳减排措 施，以应对未来可能出现的能源供需失衡和碳成本压力。至少有三个相互联系和互补的手段：提 高能源效率、运用能源管理系统、以及建设分布式能源。首先，提高能源效率通过优化设备和工 艺，减少能源消耗，从源头降低碳排放；其次，运用能源管理系统可以实时监测和分析能源使用 情况，进一步提升能源效率，及时调整和优化能源配置；最后，建设分布式能源系统能够在局部 区域内自主生成和使用清洁能源，减少对集中式电网的依赖，进一步降低企业的碳足迹。这三者 共同作用，有助于实现从能源使用优化到管理提升，再到能源生产方式转变的全面低碳转型。 火电发电量（万亿千瓦时） 可再生能源发电量（万亿千瓦时） 2015 2017 2019 2021 2016 2018 2020 2022 2023 42,842 15,304 16,961 18,499 20,648 22,833 24,488 27,284 29,599 31,909 44,371 47,546 50,963 52,202 53,303 58,059 58,888 62,657 图3：2015-2023全国火电发电量与可再生能源发电量 数据来源：中国电力统计年鉴2023 能源消费总量（万吨标准煤） 增长率（%） 2015 2018 2016 2019 2021 2017 2020 2022 2023 600,000 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 0 图4：2015-2023全国能源消费总量 数据来源：中国能源统计年鉴2023 9 破解碳中和四大挑战，亟待用能企业能源转型 1.4 碳价步步攀升，亟需优化运营降低企业碳 成本 在未来中国，企业的用碳成本上升趋势非常明显。这主要是两个原因：首先，碳价是由碳 交易市场上的供给和需求决定的。中国2030年碳达峰之后，由于1.1节中阐述的原因，碳额度 的供给必将迅速减少。供给减少，需求仍在，价格只能是上升。这一预期在欧盟市场上得到验 证，2020年之后，由于欧盟碳市场（EU ETS）进入第四阶段，实施了更为严格的排放上限、减 少了可交易的配额总量，碳价在此期间显著上升。其次，欧盟2023年通过了碳边境调节税，倒 逼碳价较低的国家和地区提升用碳成本。 碳价的上升直接增加了企业的碳排放成本，从而大幅提高传统高碳排业务的生产和运营费 用，企业需要寻求降低碳排放的生产和运营方式来面对碳成本的管理问题。显然，用能侧的低碳 转型有助于企业，在碳成本不断攀升的未来，保持财务稳定和市场竞争力。 图5：全国碳排放权交易市场交易运行情况 数据来源：全国碳市场发展报告（2024） 综上所述，面对减排任务的紧迫性、供给侧可再生能源发展所遇到的消纳瓶颈、能源消费的 持续上涨、以及碳价持续上涨导致的未来用碳成本愈发高昂的这四个挑战，我们需要从用能侧审 视企业的低碳转型。这不仅是国家层面实现“双碳”目标的重要一环，也是企业在应对低碳转型风 险、把握未来机遇中不可或缺的战略选择。 10 技术为基， 构建全生命周期 2“能源新质生产力” 11 技术为基，构建全生命周期“能源新质生产力” 2.1 拥抱转型但缺乏经验，企业能源管理三 大现状 2024年8月，国家能源局发布《关于2024年可再生能源电力消纳责任权重及有关事项的通 知》下达各省市可再生能源消纳指标，并以试点方式对高耗能行业的绿电消费比例设置目标，国 家层面的减碳目标与行业节能降碳压力都推动着用能企业加速低碳转型。基于前面第一章所提到 宏观背景，具体到用能企业的能源管理现状又是如何？为此施耐德电气商业价值研究院联合上海 交通大学ESG研究院对来自建筑楼宇、制造工厂、产业园区、数据中心等行业/场景的百余家用 能企业高管进行调研，探索用能企业在双碳背景下的能源管理现状。 现状一：七成企业意识到用能策略调整必要性，降本增效和政策驱动为主要 动力 理念上，约68%的用能企业高管已认识到，双碳目标与新型电力系统的建设会对企业的用 能方式和成本产生影响，其中52%的企业已经在积极调整企业用能策略。从我们的企业访谈来 看，企业用能策略调整源于两个主要动力：一是降本增效，如某受访企业正打算引入数字化的能 源管理系统和部署光伏储能方案，原因在于行业产能过剩的情况下，降低能源使用成本、提升企 业竞争力是必然选择，企业期待通过部署