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“双碳”目标下的韧性城市能源解决方案-中国测绘学会地下管线 2023 年年会.pdf

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“双碳”目标下的韧性城市能源解决方案-中国测绘学会地下管线 2023 年年会.pdf

1、“双碳”目标下的韧性城市能源解决方案2023年11月22日目录Contents1“双碳”目标的提出与实现途径2“双碳”目标下能源生态圈发展趋势3国外城市能源转型发展趋势4我国城市能源供给方案建议“双碳”目标的提出背景与意义我国“双碳”目标面临的挑战能源生态圈的整体转变电力生态圈发展态势新能源生态圈发展态势综合能源服务的新特征我国“双碳”目标的实现途径统筹推进城市能源规划加减碳专项由点到面，统筹规划零碳园区建设构建新能源为主体的新型电力系统从用户侧，加强综合能源推广应用城市交通设施与综合能源融合发展纽约伦敦巴黎东京政府保障，开创能源产业的新格局推动数字智慧能源系统的集成发展1“双碳”目标与实现

2、途径“双碳”目标的提出背景与意义我国“双碳”目标面临的挑战我国“双碳”目标的实现途径一、背景与意义：“双碳”战略对我国的意义国家能源安全资源贫国变成资源富国能源对外依存度高从资源依赖，转向技术依赖国际政治博弈经济转型发展人口红利工程师红利高端制造制造强国战略化石能源基础颠覆大量底层技术重新研发技术增长率重新加速新发力点促科技创新进步1.1“双碳”目标的提出背景与意义1.2 我国“双碳”目标面临的挑战1.3 我国“双碳”目标的实现途径第一章目录当期年度排放 vs 历史累计排放“人均排放”发展贡献 vs 碳排放中国 vs 美国 vs 欧盟三方政治搏弈工具箱气候环境治理温室气体排放约束气温变化

3、约束本世纪下半叶实现碳中和一、背景与意义：我国应对碳达峰、碳中和的”1+N”政策体系1N1.1“双碳”目标的提出背景与意义1.2 我国“双碳”目标面临的挑战1.3 我国“双碳”目标的实现途径第一章目录能源工业交通运输城乡建设碳达峰实施方案科技支撑能源保障碳汇能力财政金融价格政策标准计量体系督察考核保障方案分领域分行业中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见2030年前碳达峰行动方案国务院发布共同构成贯穿碳达峰、碳中和两个阶段的顶层设计2021年10月24日2021年10月26日作为“1”发挥统领作用二、面临的挑战：1.经济社会发展的刚性需求与气候环境保护的矛盾1

4、.1“双碳”目标的提出背景与意义1.2 我国“双碳”目标面临的挑战1.3 我国“双碳”目标的实现途径第一章目录05003002005200252030203520402045205020552060CAGR11.3%7.9%5.5%5.8%4.3%3.7%3.1%2.6%2.1%1.8%1.5%Trillion CNY（2010 constant price）假设到2060年，我国在现在的国内生产总值（GDP）基础上翻两番，赶上发达国家平均水平，以现有的能源结构与单位 GDP 能耗计算，届时我国的化石能源消费年排放量将高达 390 亿吨 CO2（约为

5、当前排放量的4倍）。如此背景下，如何权衡碳排放与经济社会发展的关系，是影响生态环境、人民福祉与国家发展权的重要挑战之一。数据来源：世界银行、BP 数据、国际货币基金组织我国未来40年GDP增速预测中国与其它国家单位GDP能耗及碳排放量的对比资料来源：世界银行、中科院丁仲礼院士团队二、面临的挑战：2.三十年内实现碳中和1.1“双碳”目标的提出背景与意义1.2 我国“双碳”目标面临的挑战1.3 我国“双碳”目标的实现途径第一章目录从主要发达国家的碳排放与经济增长的历史关系看，一个国家的发展程度同人均累计碳排放密切相关。就我国而言，人均累计碳排放远远低于主要发达国家，也小于全球平均水平，我国2060

6、年达到碳中和，其难度远大于发达国家。（a）消费端人均碳排放(2019)单位：吨CO2/人（b）生产端人均碳排放(2019)单位：吨CO2/人（c）人均累计碳排放(1900-2019)单位：吨CO2/人二、面临的挑战：3.技术、市场、能源转型等条件并未完全成熟1.1“双碳”目标的提出背景与意义1.2 我国“双碳”目标面临的挑战1.3 我国“双碳”目标的实现途径第一章目录参考文献：Duan H,Zhou S,Jiang K,et al.Assessing Chinas efforts to pursue the 1.5 C warming limit.Science,2021,372:378-38

7、5 于贵瑞,郝天象,朱剑兴.中国碳达峰、碳中和行动方略之探讨.中国科学院院刊,2022,37(4):423-434 碳市场机制有待完善能源脱碳转型困难重要技术亟需革新突破国际能源署(IEA)2021年的报告显示:在实现全球净零排放的关键技术中，50%目前尚未成熟。我国“双碳”技术尚处于发展的初级阶段，亟待开展问题和目标导向的颠覆性、变革性技术研发。从碳市场交易主体看，全国交易系统在上线初期仅囊括电力行业企业，行业覆盖较为单一。与欧盟等成熟市场相比，我国碳市场总体呈现市场活跃度较低和价格调整机制不完善等特征。当前，中国化石能源占总能源消费的 85%。多种模拟结果显示：为达到1.5目标，非化石能源

8、占总能源消费的比重到62.8%。经济增长的刚性能源需求消费产生的二氧化碳体量仍旧巨大。三、实现途径：重点行业领域-能源、工业、建筑和交通1.1“双碳”目标的提出背景与意义1.2 我国“双碳”目标面临的挑战1.3 我国“双碳”目标的实现途径第一章目录参考文献：电力规划设计总院.中国能源发展报告2020.北京:人民日报出版社,2021.何京东,曹大泉,段晓男,等.发挥国家战略科技力量作用，为“双碳”目标提供有力科技支撑.中国科学院院刊,2022,37(4):415-422.资料来源：西门子艾闻达咨询 2020 年中国碳排放总量分行业占比在相同发热量情况下，煤、石油、天然气燃烧产生的CO2比例大致为

9、10:8:6。由此可以估算出中国煤炭、石油、天然气燃烧利用产生的碳排放量比例大致为 11:3:1。三、实现途径：城市是“双碳”目标实现的主要执行单元1.1“双碳”目标的提出背景与意义1.2 我国“双碳”目标面临的挑战1.3 我国“双碳”目标的实现途径第一章目录项目电力/万亿千瓦时燃料/亿吨标准煤工业6.811.0交通1.91.3建筑4.0余热需求49亿吉焦总计12.712.3据中科院推算，2060年GDP翻两番，人均GDP 4万美元，且实现碳中和目标下的中国用能需求预测折合标煤约为50亿吨，总能耗与2020年水平相当。换言之，就是要在2020年总能耗的水平上，实现GDP的翻倍，任重道远。数据来

10、源：丁仲礼院士等碳中和逻辑体系和技术需求我国城市容纳64%的人口消耗85%的能源贡献约85%的碳排放从城市与能源协同的角度，结合城市特点，构建新型的城市综合能源体系。城市需要承担起能源创新的使命和责任2“双碳”目标下能源生态圈的发展趋势能源生态圈的整体转变电力生态圈发展态势新能源生态圈发展态势综合能源服务的新特征p从高碳到低碳，再到零碳：电力零碳化和燃料零碳化p可再生能源从补充能源到主流能源，这种变化将是革命性、颠覆性的。一、能源生态圈的整体转变：能源主体类型的转变2.1能源生态圈的整体转变2.2 电力生态圈发展态势第二章目录2.3 新能源生态圈发展态势 2.4 综合能源服务的新特征从

11、集中到分散：p 核心是去中心化。p 现有电力系统自顶向下的树状结构到扁平化，p 能量自治单元之间的对等互联，实现可再生能源分层接入与消纳(微电网）。从生产者/消费者独立到产消者：需求侧的用户通过分布式能源成为消费者和生产者的双重角色，每一栋楼房转变成独立的能源产消者。能源生产形式资源集中分散互联生产/消费形式产销独立产销一体能源利用高碳低碳零碳可再生能源补充能源主流能源能源利用效率缺乏关注普遍关注二、电力系统管控体系模式的变化发电侧五大发电企业四小发电企业地方发电企业申能、皖能、深圳能源、鲁能、浙能等用户侧“X+1+X”体系模式：管住中间-放开两头售电公司（规模不断增长）虚拟电厂（试点推广阶段

12、）储能企业（应用不断拓展）2.1能源生态圈的整体转变2.2 电力生态圈发展态势第二章目录2.3 新能源生态圈发展态势 2.4 综合能源服务的新特征输配侧电网企业三、新能源生态圈发展态势：新能源技术发展趋势2.1能源生态圈的整体转变2.2 电力生态圈发展态势第二章目录2.3 新能源生态圈发展态势 2.4 综合能源服务的新特征风力发电趋势1：陆、海风电机组趋于大型化趋势2：陆、海风电度电成本（LCOE)趋于下降氢能可再生或低碳氢成为氢的主要类型非化石一次能源，特别是太阳能和风能，将成为氢的主要来源用作能源载体或用于氨和甲醇生产氢系统的来源及用途将更为多样光伏产业发展核心：“提效、降本”，规模化与技

13、术进步相互促进。我国已在光伏规模化方面全球领先，技术方面如何“提效”则是生产侧下一阶段的重点。光伏储能储能技术的应用使得电力系统灵活调节，电网运行的安全性、可靠性、灵活性也会得到大幅度的提高。2030年我国目标风光总装机达到12亿千瓦以上，按15%配置储能规模估算至少需要1.8亿千瓦的储能。四、综合能源服务:内涵及演变2.1能源生态圈的整体转变2.2 电力生态圈发展态势第二章目录2.3 新能源生态圈发展态势 2.4 综合能源服务的新特征去中心化多能互补泛能网综合能源服务演变过程综合能源服务是一种新型的为终端客户提供“一站式、全方位、定制化”解决方案的能源服务方式。综合能源服务主要包括综合能源

14、利用和多元增值服务两个层面。综合能源利用电热冷气水+可再生能源、储能、氢能+大数据、云计算、物联网多元增值服务综合能源供应+能源交易、工程建设、能效管理、技术支持和投融资服务等实现多能协同供应和能源综合梯级利用传统能源服务阶段分布式能源服务阶段综合能源服务阶段基于多种能源互补服务模式：以能源产品为导向企业经营：企业均独立建设运营清洁能源利用比例热电联产天然气分布式能源新能源能源整理利用效率提高提高四、综合能源服务：方向工业、建筑等能源消费端的能耗节约与能效提升领域技术方向建筑节能改造工业园区集中供能2.1能源生态圈的整体转变2.2 电力生态圈发展态势第二章目录2.3 新能源生态圈发展态势 2.

15、4 综合能源服务的新特征工业余热利用学校办公楼数据中心星级酒店大型医院综合社区购物中心工业厂房高效磁悬浮冷水机组热泵技术能源管理平台能源结构替换建筑冷热系统节能使用实现合同能源管理汽轮机余热发电ORC余热发电高温热泵建材冶金石化水泥钢铁聚焦高能耗技术方向一体化电冷热（暖）供应多能协同供应综合梯级利用综合梯级利用运营精细化视觉可视化管理多维化工业园区能源转型实现3国外城市能源转型发展趋势纽约伦敦巴黎东京特大城市能源问题的共性特征3.1 纽约3.2 伦敦第三章目录3.3 巴黎3.4 东京纽约能源转型：天然气托底、光伏匹配储能市场化发展3.1 纽约3.2 伦敦第三章目录3.3 巴黎3.4 东

16、京伦敦能源转型：发达的市场机制推动绿电，以及调峰、储能等配套服务协同发展3.1 纽约3.2 伦敦第三章目录3.3 巴黎3.4 东京巴黎能源转型：跨区域、多品种能源协同，保障供应安全3.1 纽约3.2 伦敦第三章目录3.3 巴黎3.4 东京东京能源转型：资源约束下推动全方位“节约优先”战略3.1 纽约3.2 伦敦第三章目录3.3 巴黎3.4 东京4我国城市能源供给方案建议统筹推进城市能源规划加减碳专项由点到面，统筹规划零碳园区建设构建新能源为主体的新型电力系统从用户侧，加强综合能源推广应用城市交通设施与综合能源融合发展政府保障，开创能源产业的新格局推动数字智慧能源系统的集成发展一、面向未来新型城

17、市能源系统，强化顶层设计，统筹推进城市能源规划加减碳专项规划能源发展目标：到2025年，“源网荷储”一体化协调优化的综合能源基础设施布局基本完善，支撑“十四五”新片区经济规模大幅跃升、经济密度明显提高、城市发展能级快速提升，构建完成与产业、城市发展相适应的综合能源总体架构。1（智慧能源大脑）+2（智能电网+智能气网）+6（6个重点区域综合能源建设）+X（多种新能源利用，风能，太阳能，氢能等）绿色+数智+韧性以上海临港新片区综合能源体系为例4.1城市能源规划4.2零碳园区建设第四章目录4.3新型电力系统4.5交通设施融合发展4.6政府保障4.7数字智慧能源4.4综合能源应用二、由点到面，统筹规划

18、零碳园区、片区建设（存量改造+增量赋能）零碳园区用能企业接入1、针对重点高能耗企业，打造智慧能源管理的行业标杆，助力企业数字化转型升级；2、借助相关能源数字化产业政策，帮助用能企业快速接入。汇聚服务商伙伴1、吸引当地能源服务商以生态合作伙伴的方式入驻平台。2、为能源生态合作伙伴提供业务数字化平台的同时，提升服务水平，开展增值业务。打造园区一张网1、将园区气、电、冷、热等多种能源互联，建立能源数字一张网。2、服务用能、供能、配网、监管等能源生态主体，为综合能源服务业务提供平台支撑。综合智慧能源管控平台政府合作市场推广数字化解决方案平台运营产业生态圈拓展平台赋能治理方，以园区为单位，实现区域综合能

19、源治理智能化1234园区复制推广低碳园区近零碳园区54.1城市能源规划4.2零碳园区建设第四章目录4.3新型电力系统4.5交通设施融合发展4.6政府保障4.7数字智慧能源4.4综合能源应用三、构建新能源为主体的新型电力系统（上游采购+异地开发+下游分布式）p 优化调度技术、规则和系统，实现可再生能源并网主动支撑p 扩大分布式系统集成试点，明确模式、路径和技术标准p 配合电力市场改革，建设竞争性配电市场，探索分布式系统并网双向供电、储能和调峰服务定价p 加快高比例可再生能源消纳通道建设p 提升主干网架电力输送能力，建设坚强配电网p 强化调峰、储能、氢能、需求侧响应等调节性资源配置p 实现源网荷储

20、智能交互、集中式与分布式系统协同调度电力、供需双向响应，发挥聚合调峰、多能互补功能，提升消纳能力分布式并网规则、标准、定价机制未形成算法、软件系统、集成平台存在短板目标导向：主要任务：重硬件、轻软件；重管控、轻市场关键难点与挑战策略措施硬件：完善设施配套软件：优化体制机制p 适应大规模高比例清洁电力的输出与引入p 深度开发应用本地清洁能源供需预测等配套服务体系和市场机制缺失4.1城市能源规划4.2零碳园区建设第四章目录4.3新型电力系统4.5交通设施融合发展4.6政府保障4.7数字智慧能源4.4综合能源应用四、从用户侧加强城市绿色低碳综合能源的推广应用多能联供光伏储能充换电数据汇接服务数据汇

21、接供能综合能源解决方案去碳化生态业务智慧平台数字化供热供冷零碳规划碳管理绿电交易能源运营托管能效管理能源设施交通工具生产工艺建筑设施天然气氢能生物质地热风电零碳交通工具碳捕集利用生产数字化与优化依托综合能源管理平台智慧运营，实现能源生产与消费的实时响应，通过大数据管理与分析，打造更加稳定、绿色、节能的运维管理体系。城市零碳智慧能源4.1城市能源规划4.2零碳园区建设第四章目录4.3新型电力系统4.5交通设施融合发展4.6政府保障4.7数字智慧能源4.4综合能源应用虚拟电厂子平台能效服务子平台专业运维子平台需求侧响应子平台电能质量子平台智慧交通枢纽站综合能源管控平台机场高铁站港口综合能源站

22、多能协同梯次利用风、光、储综合能源利用油/电、氢/天然气供应综合能效服务用能计量用能分析能效诊断节能改造智慧运维服务集约运营快速响应提供能源设备运行可靠性能源托管服务设备运维环保达标能源使用节能改造节约能源绿色能源与交通枢纽站融合发展五、城市交通基础设施与综合能源融合发展4.1城市能源规划4.2零碳园区建设第四章目录4.3新型电力系统4.5交通设施融合发展4.6政府保障4.7数字智慧能源4.4综合能源应用六、政府保障，开创能源产业的新格局立足城市绿色发展、全国“双碳”目标的要求，形成多渠道能源安全保障，构建科学灵活的配套政策，引导金融资源有效配置。p 科学设定能效目标，推动能耗“双控”向碳排放

23、“双控”平稳过渡。研究探索本地可再生能源消纳与能耗、排放“双控”指标间的协同。p 加快能源电力领域碳达峰实施方案制定实施，加大可再生能源和新能源、充换电设施等重点领域政策扶持力度，强化可再生能源建设完成率考核。p 加快制定清洁能源技术标准和节能装备目录，统筹保障重点项目财政、土地、用能和排放指标，鼓励多元主体发展需求侧清洁能源，引导各类主体参电力市场、碳市场与绿电市场。优化设定能效标准，推动政策协同加强绿色能源发展的政策支持和引导完善需求侧清洁能源发展引导政策体系p 发展碳质押、碳租借、碳回购等多元化碳金融工具，推动建立低碳产业基金、气候投资基金。发展碳金融，引导低碳投融资4.1城市能源规划

24、4.2零碳园区建设第四章目录4.3新型电力系统4.5交通设施融合发展4.6政府保障4.7数字智慧能源4.4综合能源应用七、推动数字智慧能源系统的集成发展加快大数据、人工智能、区块链等信息技术与能源领域各环节深度融合的智能化技术研发应用，促进能源流与信息流耦合。推动数字化升级和智能化整合，构建多元化应用场景和产业模式。p 传统电厂：推广智能监测、自动化运行、远程运维和灵活响应技术p 风电光伏：研发功率预测技术，推广智能监测、运维、安防技术p 需求侧：开展多元用户行为辨识与调节潜力分析，建立多元可调负荷与智能电网良性互动机制。双向耦合多元应用4.1城市能源规划4.2零碳园区建设第四章目录4.3新型电力系统4.5交通设施融合发展4.6政府保障4.7数字智慧能源4.4综合能源应用2023年11月22日请各位领导和专家指正

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