2020年碳中和专题研究报告

行研君说

导语

为了满足巴黎协定的能源转型目标，以及未来的国家在能源基础设施和新能源 建设上投入巨大的资金，未来 30 年世界各国在能源变革的主要环节：新能源的 建设、节能设施（电动车等）、能源消费终端的电气化率提升，电网的建设与灵 活性改造等合计每年需要投入 17.3 万亿元人民币。

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来源：国信证券

巴黎协定促进全球向“碳中和”共同努力

过去 100 多年人类生产经营活动形成了对化石能源的严重依赖，所排放的温室 气体使得全球温室效应增强，同时还有约 1/5 的温室气体是由于人类破坏森林、 减少了吸收二氧化碳的能力而造成的。在 1906~2005 年间，全球平均接近地面 的大气层温度上升了 0.74 摄氏度。

2015 年 12 月，《联合国气候变化框架公约》近 200 个缔约方在巴黎气候变化 大会上达成《巴黎协定》。这是继 1992 年《联合国气候变化框架公约》、1997 年《京都议定书》之后，人类历史上应对气候变化的第三个里程碑式的国际法律文本，形成 2020 年后的全球气候治理格局，也是继《京都议定书》之后第 二份有法律效力的文件。

该协定为 2020 年后全球应对气候变化行动做出安排。从环境保护的角度看《巴黎协定》的最大贡献在于明确了全球共同追求的“硬指标”。其长期目标是将全 球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在 2 摄氏度以内，并努力将温度上升 幅度限制在 1.5 摄氏度以内。只有全球尽快实现温室气体排放达到峰值，本世 纪下半叶实现温室气体净零排放，才能降低气候变化给地球带来的生态风险以 及给人类带来的生存危机。

《巴黎协定》首先推动各方积极向绿色可持续的增长方式转型，避免严重依赖 石化产品的增长模式继续对自然生态系统构成威胁和能源安全危机；其次，通 过市场和非市场双重手段，促进国际合作推动所有缔约方共同履行减排目标；第三，促进资本市场投资偏好将进一步向绿色能源、低碳经济、环境治理等领 域倾斜。

由于过度以来化石能源，我国不仅碳排放量高居全球第一，而且排放量仍在以 领先全球其他主要经济体的速度增长。

在巴黎协定达成后的 5 年来，已经有包括欧盟、加拿大、日本、中国在内的超 过 30 个国家出台了本国碳达峰或者碳中和的政策目标。2016 年 9 月 3 日，美 国批准加入《巴黎气候变化协定》。2019 年 11 月 4 日，美国开启退出《巴黎协 定》正式流程。2020 年 11 月 4 日，美国退出《巴黎协定》。11 月 30 日，美国当选总统拜登已与政府官员商讨重返《巴黎协定》。2021 年 1 月 20 日，美国总 统拜登签署行政令，美国将重新加入《巴黎协定》。

2020 年 9 月 22 日，在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重 宣布中国将提高国家自主贡献力度，二氧化碳排放力争 2030 年前达到峰值， 努力争取 2060 年前实现碳中和。这一重要宣示为我国应对气候变化、绿色低 碳发展提供了方向指引、擘画了宏伟蓝图。应对气候变化是推动我国经济高质 量发展和生态文明建设的重要抓手。

全球能源供给现状（一次能源）

按能源的基本形态分类，能源可分为一次能源和二次能源。一次能源是天然能 源，指在自然界现成存在的能源，如如煤炭、石油、天然气、水能、太阳能等。 二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种 石油制品等。一次能源又可分为可再生能源（水能、太阳能、风能、生物质能、地热能等） 和非再生能源（煤炭、石油、天然气、油页岩、核能等）。从一次能源消费的口 径统计，当前全球能源供给是以化石能源占绝对多数的体系，2019 年全球一次 能源消费总量为 589 艾焦（EJ），其中原油占比 33%，天然气 24%，煤炭 27%， 化石能源合计占比超过 84%；核电占比 4%，水电 6%，非水可再生能源 5%。

在一次能源消费当中，用于发电的比例仅为 17%，长期处于较低水平。在发电 结构当中，化石能源占比也高达 63%。2019 年全球因使用化石能源而形成的 碳排放高达 330 亿吨，占碳排放总量的 97%，因此世界能源供给体系亟需低碳 化乃至无碳化转型。

全球终端能源使用现状

一次能源形成后，经过能源加工、转化和储运等三个中间环节，会损失约 30-50%， 最后被终端的用能设备所实际消耗的量称之终端能源消费。中间环节的损失包括：选煤和型煤加工损失、炼油损失、油气田损失、发电、电厂供热、炼焦、 制气损失，输电损失，煤炭储运损失，油气运输损失等。根据国际能源署（IEA）的数据，2018 年全球终端能源消费总量为 291 EJ（99.4 亿吨标准煤），从能量来源看电气化率只有 19%，其他均为直接燃烧化石能源 或者生物质燃料，到 2019 年电气化率仅仅提升了一个百分点至 20%。

原油依然是终端能源消费占比最大的能源，在 2018 年该比例达到 41%，其次 是天然气占比 16%，煤炭占比 10%，化石能源合计占终端消费的比例达到 67%， 此外传统的木材、秸秆等可产生大气排放的生物燃料，以及沼气等生物质能占 到能源消费的 10%。在终端能源消费中不产生排放的能源只占 7.8%。

从终端能源消费的行业来看，工业交通和建筑是主要的用能部门，各自占比分 别接近 30%。从电气化程度来看，交通部门最低只有 1%，建筑部门为 24%， 工业部门 27%。建筑部门有 70%的能源消耗是由居民住宅产生的，这部分的电 气化率只有 11%，而商业和公共部门的建筑耗能占 30%，相对拥有较高的电气 化率，达到 51%。

全球能源消费与碳排放的关系

全球二氧化碳排放量在 2018 年达到了 335 亿吨，其中 96%由化石能源的使用 产生。2018 年全球碳排放的第一大来源是火力发电，从排放量达到 140 亿吨， 其次是交通行业达到 83 亿吨，占比 25%，考虑到交通部门的电气化只有 1%， 提升电气化水平可以大幅减少交通部门对于石油等化石能源的依赖。工业也达 到 78 亿吨，占比 23%，主要有冶炼、炼化等领域产生。

全球碳中和实施路径

综上所述，全球碳减排主要依靠在发电部门降低化石能源使用，进行能源的供 给侧改革，大力发展光伏风电等可再生能源消纳占比。同时在几个重要能源终 端消费部门——交通、建筑、工业行业提升电气化率，以达到降低化石能源消 费的目标。对于航空、高耗能工业等无法完全用电气化替代的领域，生物燃料 和氢能来替代化石燃料的使用。要完成上述目标，需要对能源消费基础设施、新能源发电、电网、制氢设备、 重要工业设施、化石能源发电敢于进行大规模的投资发展和改造。同时对于氢 能制备和储运、电动车、储能设备、海上风电、电力系统负荷侧响应机制和灵 活性提升、电力市场化、生物能开发等领域进行技术攻关。

除了上述技术与硬件设施的变革，国际社会还需要在共同合作机制与目标设定， 电力市场改革、碳交易市场建设等领域进行软性制度的迭代更新，确保通过法 律、行政、市场经济等调节机制来完成能源系统的低碳化，最终实现高比例使 用清洁电力与可再生能源。

各国既定政策与巴黎协定理想愿景的差距

根据国际可再生能源署的测算，目前各国在能源转型相关的既定政策（包括巴 黎协定提交的自主贡献计划）过于保守，只能稳定而非减少中长期碳排放量， 未来 30 年全球一次能源消费仍将以年复合增速 0.5%的速度缓慢增长，累计增 长 18.5%，化石燃料消耗也仅仅比当前水平累计减少 9.3%。而要满足巴黎协定 的对气候变化的排放要求，世界各国需要制定更为彻底的能源变革目标和发展 规划。国际可再生能源署根据当前全球能源体系和资源禀赋的特征，给出了如 下量化建议，并与当前世界各国的既定政策预期达到的量化目标做了对比。

在能源供给端基于当前光伏风电等可再生能源已经达到优于化石能源的经济性， 同时相关资源的开发空间巨大，因此将成为未来 30 年全球能源结构转型的主要 替代能源。光伏、风电、生物质能以及水电等可再生能源到 2050 年将占全球 终端能源消费的 66%，占全球发电总量的 86%。

在能源消费端，全球电气化率大幅提升，电力占全球能源消费的比例从目前的 20%提升至 49%。电气化率有助于提升能源的使用效率，最终促进建筑和交通 部门的能源消费总量分别下降 15%和 25%左右。其中电气化率提升最显著的就 是交通部门，从 1%提升至 43%；同时生物燃料占比将从 3%提升至 1/3 以上， 预计 2050 年交通部门的原油的消费预计下降 70%以上。建筑节能与智能化改造是能源转型的重要抓手，建筑与储能、与电动车充电设 施的有机融合，将成为电网负荷侧响应的重要载体。同时建筑行业将大比例配 套分布式可再生能源，来促进该领域的电气化率提升与用能清洁化。工业部门也是碳排放的主要来源，2018 年排放占比 23%，电气化率只有 27%。预计到 2050 年通过资源的循环利用、安装分布式可再生能源、提升用能装置 的使用效率、提高氢能与生物燃料的使用来减少碳排放量，将可再生能源的比 例挺高的 63%，电气化率提到 40%以上。

盱衡大局：可再生能源发展前景

可再生能源主要分为传统的水电、新兴的光伏、风电，以及仍在技术创新中的 生物质能（主要包括垃圾发电、生物燃料等）、地热能、潮汐能等等。核电虽然 是不产生碳排放的，但是其能量来源于不可再生，因此不属于可再生能源。水电是发展历史最长的可再生能源，目前全球范围内可利用资源的空间有限， 同时水电开发对周围生态环境可能形成一定的影响，因此无法大规模的满足能 源转型对新增可再生能源电力的需求。而光伏、风电经过 20 年以上的发展，其度电成本已经贴近化石能源区间的下限， 具有更好的经济性和成本竞争力，同时其可利用资源空间没有技术天花板，资 源处于可开发、可拓展、规模性、经济性、环境友好性的理想水平，是最为理 想的增量清洁能源。同时有以乙醇、甲烷等生物质燃料为代表的可燃烧清洁燃料未来也将会作为原 油的替代品，在航空等重要交通领域发挥作用。

光伏行业

光伏行业将成为未来装机规模最大的可再生能源，到 2050 年累计装机量将从 2020 年底的 725GW 增长至 8519GW，为电力系统供应 25%的能源。其中有 40%为分布式光伏，60%为集中式电站，光伏将帮助减少全球 21%的碳排放。我们预计 2020-2030 年光伏年均新增装机介于 200-327GW，2030 年全球光伏 累计装机预计达到 2,800-4,000GW 之间；2030~2050 年全球光伏年新增装机 为 440-486GW，2050 年全球光伏装机量达到 8519GW，相较 2020 年底的水 平增长 11 倍。随着组件价格的快速下降以及转换效率的提升，到 2030 年全球光伏电站的单 位 kW 资本开支将从当前 3500~5000 元下降至最低 2200 元,到 2050 年下降至 最低 1065 元。未来 30 年光伏的单位资本开支以及度电成本仍有巨大的下降空间，到 2030 年 光伏的度电成本将在目前的 0.29 元下降到最低 0.13 元，2050 年下降至最低 0.06 元。由此可以测算在未来10年，全球每年光伏产业投资额约合1万亿元，2030~2050 年均投资约为 1.5 万亿元。

风电行业

风电行业将是未来发电量最大的可再生能源,将供应全球 35%的电力。预计到 2050 年风电累计装机将从 2020 年底的 737GW 增长到 6044GW，累计装机增 长约 7.2 倍；其中陆上风电累计装机为 5044GW，海上风电装机为 1000GW， 将供应全球 35%的电力。我们预计 2020-2030 年全球陆上风电年均新增装机约为 126GW，2030 年全球 风电累计装机预计达到 1787GW；2030~2050 年全球陆上风电年新增装机为 248GW，2050 年全球陆上风电装机量达到 5044GW，相较 2020 年底的水平 增长 6 倍。随着技术进步和规模化生产，海上风电的造价和度电成本有巨大的下降空间， 预计到 2020~2030 年，全球海上风电的平均装机为 17GW，2030 年全球海上 风电累计装机 228GW；2030~2050 年全球海上风电年均新增装机 45GW，到 2050 年海上风电累计装机 1000GW。得益于机组大型化为建造成本和设备制造成本带来集约效应，未来 10 年全球陆 上风电的单位资本开支将从 2018 的平均 1 万元/kW 显著下降到 5200-8700 元 /kW，海上风电的单位造价 3 万元/kW 下降到 1-2 万元/kW。同时随着容量系数 的不断提升，全球陆上风电的电度电成本将从 2018 年平均 0.4 元下降至 0.15-0.32 元，海上风电的度电成本将从 0.89 元下降至 0.32~0.58 元。在 2030-2050 年全球陆上风电的单位造价进一步优化到 4200 元-6400 元/kW， 海上风电降至 0.9-1.8 万元/kW,容量系数进一步提升，陆上风电度电成本降成 0.13~0.9 元区间，海上风电降至 0.19~0.45 元。由此可以测算在未来 10 年，全球每年陆上风电投资额约合 8000 亿元，海上风 电 1350 亿元；2030~2050 全球陆上风电年均投资约为 1.7 万亿元，海上风电 年均投资 6500 亿元。

生物质能

生物质能在全球交通领域的低碳化发展起到关键作用，同时在工业领域的也发 挥重要作用。全球生物质能主要应用在发电端船舶和航空的生物燃料。预计到 2050 年生物质发电装机将从目前的 100GW 增长至 685GW，发电量占比从目 前的 2%提升至 7%。 水电行业 由于开发资源的限制，未来 30 年水电的装机增长只有约一倍，占发电量的比例 从目前的接近 17%下降到 14%。预计到 2050 年全球水电装机从目前的 1132GW 增长至 2147GW，其中抽水蓄能的容量从 115GW 增长至 325GW。

化石能源消费逐步退坡

到 2050 年化石能源的消费总体较当前会下降 3/2，其中原油和煤炭的消费在 20 年以后加速下降，天然气将在 2025 年左右达峰，到 2015 年成为最大的化石能 源，但是产量仍然较目前下降超过 40%。化石能源主要应用在炼化、航空及航运领域。煤炭的消费主要应用在炼钢产业， 天气主要应用在工业生产加热以及热电联产和常规发电。在建筑领域也将燃烧 化石能源用于取暖。

电气化率提升是节能减排的核心抓手

电网转型升级

除了可再生能源发电的投资，要转型成为高比例接纳可再生能源的电力系统， 电网也要进行大规模的投资升级。主要投向输电和配电网、智能电表，抽水蓄 能、分布式和集中式光储结合系统，以及配套的新建火电，还有其他一些提升 灵活性的装置，例如电加热，电解制氢气，电动车负荷侧响应，需求侧管理， 蓄热装置。全球电网需要安装的固定式储能从目前的 30GWh 增长至 9000GWh。上述对于电网灵活性和基础负荷加强方面的投资预计至 2016~2050 年将累计 达到 12 万亿美元，年均约合 2.3 万亿人民币。为了满足传统燃油车向电动车转 型的充电需求，全球每年投资在充电设施建设上的金额以及轨道交通电气化的 投资合计将达到年均 2980 亿美元，约合 1.94 万亿人民币。

交通电动化浪潮

2016 年全球交通行业耗能占终端能源消费的 30%（120EJ），其中 93%是对原 油的消耗，而可再生能源仅占 4%，电力能源仅占 1%。因此，陆运交通提高电 气化率，以及行业和航空业加强对生物燃料氢能的利用是碳减排的重要抓手。根据国际可再生能源署测算，考虑到上述技术转型到 2050 年交通部门耗能将 下降 25-33%至 80-90EJ。可再生能源占比将由 2016 年的 4%上升至 2050 年 的 56%，非可再生能源占比相应由 2016 年的 96%下降至 2050 年的 44%。

交通部门的电气化率预计将从 2016 年的 1%提升至 2050 年的 43%，据 IEA 的 统计 2019 年底全球电动乘用车保有量只有 720 万辆。要达到 2050 年的全球减 排目标，2050 年全球电动乘用车的保有量需要超过 11 亿辆，并且从 2040 年 起全球将停止销售燃油车。陆运交通的电动乘用车与电动轻型货车保有量将由 2016 年的 1.2/0.02 百万辆 提升至 2050 年的 1109/58 百万辆；电动 2 轮或 3 轮车现有存量较大，预计到 2050 年将提升 11 倍至 24.02 亿辆。随着电池技术的迭代更新、充电桩设备及电网用户侧储能设备的完善，V2G 的 效率将会提高至商用水平，预计 2050 年可供电网做负荷侧响应所调度的电动 车电池达到 14065GWh。

除了电动化以外，积极利用生物质液态燃料以及氢能也是实现交通领域碳减排 的重要方式。在航运和航空业，液态生物燃料将发挥主要作用，预计消费量将从目前的 1300 亿升增长至 6500 亿升；氢能由于极高能量密度、燃烧产物环 境友好等优点，是原油替代进程中的重要备选能源，未来发展空间极大。两 类能源的快速发展将降低约 70%的原油能源消耗。生物燃料中，乙醇与生物柴油将逐步替代汽油成为燃油交通工具的燃料；航空 业将以生物燃料替代汽油供能，预计 2050 年消耗量从零增至 1050 亿升；生物 甲烷消耗量将达到 130 亿立方米，增长超过 30 倍。2016-2050 年交通行业去 碳化总投资额将达到 14 万亿美元，交通能源相关二氧化碳排放量预计由 85 亿 吨/年降低近 80%至 24 亿吨/年。

工业用能清洁化

2016 年，工业部门消耗了全球 35%的能源（140EJ），碳排放量占全球近 1/3， 是除了发电以外第二大碳排放来源。其中化工及石油化工、钢铁由于制造过程 涉及高温高能耗，碳排放超标严重且去碳化进程较为困难。2016 年全球工业领域所消耗的能源中可再生能源只占 12%，而且是以生物质 能为主，加快工业用能清洁化对于实现全球碳中和目标具有深远的战略意义， 发展可持续的生物制热供应链、加快利用如氢能等清洁能源替代是关键。利用 太阳热能、地热能及热泵代替传统化石燃料制热将一定程度上抑制二氧化碳的 产生；而目前在精炼、制氨、钢铁等领域氢能的制备主要来自于化石燃料，未 来以可再生能源制氢将有效降低工业碳排放，预计 2050 年由可再生能源制备 的氢能将提供 14EJ 的能源，占工业用能的 9%，占整个终端能源消费的 4%。根据国际可再生能源署测算，2050 年工业终端能源消费总量变化幅度不大，但可再生能源占比将由 2016 年的 12%上升至 2050 年的 62%。

截至 2019 年工业领域的电气化率为 27%，预计到 2050 年提升至 42%。可再 生能源将大比例替代当前化石能源的使用，可再生能源电力的占比将从 2016 年的 6%提升至 35%。生物质能以直接供暖或热电联产是首选，预计生物质热裂解将由 2016 年的 8EJ 增长至 2050 年的 27EJ；除此之外，在中低温地区发展替代供暖技术如光热、 地热能及热泵也将成为趋势，预计 2050 年光热发电达到 27GWh，地热能消费 量将达到 1.2EJ，热泵将达到 8 千万台，分别增长至原来的 270 倍/60 倍/400 倍。通过大力发展循环经济，原料复用、废热回收，可有效降低天然气、油、煤炭 等非可再生能源的使用，最终达到碳排放降低的目的。2016-2050 年工业去碳 化总投资额将达到 6.08 万亿美元，工业能源相关二氧化碳排放量预计由 7.6Gt/ 年降至 3.2Gt/年，包括碳捕捉在内的过程排放预计由 2.9Gt/年降至 0.9Gt/年。

建筑节能

建筑行业终端能源消费近 30%（120EJ），其能源消费主要由生物质、火电和天 然气为主，占比分别为 23%/23%/22%。碳减排主要依靠提升清洁电力的使用。

能源效率的提升是关键，其中老旧建筑里太阳热能及热泵和现代炉灶的替换使 用能够有效降低碳排放；同时新建筑应满足净零排放，舍弃使用传统生物质能或天然气的炉灶。

根据国际可再生能源署测算，2050 年建筑用能将整体下降至 100EJ 左右，其 中可再生能源占比将由 2016 年的 36%上升至 2050 年的 81%。

具体来看，由传统炉灶向现代炉灶的转变将会变得较为彻底，预计到 2050 年 传统炉灶将会消失，取而代之的是 5.93 亿台现代炉灶。现代炉灶如电磁炉不仅 可以减少 3-5 倍的能源消耗，还能够促进现代生物燃料及太阳能的利用。

在供暖方面也将直接利用可再生能源，其中吸收太阳热能面积将由 2016 年的 6.22 亿平方米提升至 2050 年的 43.86 亿平方米，热泵将由 2016 年的 0.2 亿台 提升至 2050 年的 2.53 亿台，两者将提供 27%的建筑热能供应。除此之外地热 能 2050 年将达到 1.3EJ，较 2016 年提升约 3 倍。2016-2050 年建筑行业去碳化总投资额将达到 32 万亿美元，主要用于灶具的更 换以及供暖设备的升级，建筑能源相关二氧化碳排放量预计由 29 亿吨/年降至 4 亿吨/年。

大力发展绿色氢气

理想情况下 2050 年全球 86%的电力来自于可再生能源，但是如何使清洁能源 匹配建筑、工业和交通领域的用能需求，将依靠新的技术手段来实现。

可再生能源对电网有较高的调峰和长距离输送的需求，由可再生电力所制备的 氢气（绿氢）可以解决上述两方面的需求。过去氢能是作为化石能源的消费过 程当中的副产品产生（包括直接排放二氧化碳的灰氢和结合二氧化碳捕捉技术 的蓝氢），而绿氢占比只有 4%。未来绿氢不仅可以作为一种理想的能源载体， 还可以对电力系统进行灵活性调度，成为一种新兴的储能方式。

目前氢能在各个主要领域已经成功推广，包括氢燃料电池乘用车、氢能重卡等， 氢燃料电池可很好地弥补锂电池低温启动的技术缺陷；供热供电（燃料电池、 燃气轮机、家用）、炼化冶金（氢能炼钢、氢化工）。目前需要攻克的技术难题在于绿氢制备的经济性以及长距离储运。随着电解槽 的大规模生产，以及可再生电力的进步，预计绿氢的成本有较大的下降空间。

目前无论是高压气瓶还是液态储运，均只适用于短距离的运输需求。未来要发 挥绿氢在调峰、储能中发挥重要作用，需要解决长距离储运的难题。目前可选 择的技术方向包括管道运输、液氢、掺杂形成其他化合物（有机液体、甲醇、 氨气、天然气等）

2050 年氢能将供应 29EJ 终端能源消费，其中 2/3 来自于可再生能源制氢。其实预计有 14EJ 的绿氢用于工业领域的高温加热需求和制氨，占该领域用能比 例接近 10%。同时在交通领域随着氢燃料电池的普及大多数重卡和部分乘用车 也将利用氢能，消耗量接近 4EJ，占交通部分用能的 4%。在建筑用能领域氢气 可以混入天然气管道去进行混合使用。

主要经济体展望

全球三大主要经济体中国、美国、和欧盟是全球发展可再生能源，提升电气化 率，降低二氧化碳排放的主力。

中国作为主要的工业出口国，中国的工业生产 对能源的使用较为粗放，同时大量的工业品出口形成本国能源消费和碳排放基 数较大的客观事实。中国属于多煤缺油少气的资源禀赋，目前能源使用形式高度依赖化石能源。原 油和天然气的对外依存度较高，不仅存在环境排放的压力，而且存在能源安全 风险。

目前中国也对于能源转型发展提出了相对保守的既定政策，国家能源局下发《关 于征求2021年可再生能源电力消纳责任权重和2022—2030年预期目标建议的 函》，以确保完成 2030 年非化石能源占比的目标。根据文件，2030 年全国统一 可再生能源电力消纳责任权重为 40%，其中非水电电力消纳责任权重为 25.9%， 据测算这一目标大概相当于到 2030 年我国光伏和风电累计装机达到 1600GW左右，具体还需要视风电、光伏装机配比而定，较 2020 年底仅相差 1067GW。与之对应的 2021 年非水目标为 12.7%，此后逐年提升约 1.47 个百分点。具体 边界条件如下：

作为最大的能源消费国和碳排放国，未来也将是发展可再生能源规模最大的国 家。相对于上述既定政策（征求意见稿）的保守目标，2021 年初国家发改委能 源研究所公布了根据巴黎协定的发展目标所建议的更为激进的发展目标：预期 在十四五至十六五期间，中国的风电和光伏年均增长保持在 150-300GW的区间，2035 年以后逐渐下降。

北美地区的碳排放来源与中国类似，主要是发电和交通部门产生。预计未来 30 年北美地球的交通领域电气化率将从零提升至 57%，因为能源效率的提升终端 能源消费可大幅下降，从 82EJ 下降至 58EJ。北美地区的新能源发展也将上一 个新的台阶，风电和光伏的年均新增装机将介于 70-150GW 之间。

美国刚刚重新加入巴黎协定，目前已经通过立法对光伏的投资抵免税（ITC）延 长两年制2024年。但更宏观的能源转型目标尚未最终问世。能源咨询机构Wood Mackenzie 对未来 10 年美国能源发展做出了在当前政府执政方针下中性和积 极（2030 年可再生能源电力占比超过 50%）两种情景预测。

相较于中国和美国，欧盟经济发展模式对环境的保护一直是全球的标杆。目前 可再生能源占发电量的比例高达 30%，整体的终端能源消费也只有美国和中国 的一半。由于行业和航空业需要消耗大量的液态燃料，因此预计 2050 年欧盟 交通电气化率将达到 32%，现在其他国家处于偏低的水平。整体电气化率也只 有 49%。但其所消耗的液态燃料为清洁燃料，整体对待环境的碳排放只有 6 亿 吨。

相较于中国和美国大力发展路上可再生能源的方式，欧洲已经正式“下海”开 发海洋能源。并将海上风电开发和氢能制造作为未来拉动经济和增加就业的主 要产业。

2019 年 11 月，在哥本哈根召开的欧洲海上风能大会上，欧洲风能协会发布了 报告，规划至 2050 年装机 450GW。其中北海、大西洋和波罗的海海域规划 380GW，地中海区域规划装机 70GW。为避免对可再生能源过度补贴，《欧盟 国家环境保护与能源援助指导意见 2014-2020 年》要求各国利用拍卖、竞争性 招标等市场化方式确定可再生能源电力上网电价，确保可再生能源补贴额度降 到最低。

德国荷兰已通过竞标实现了部分海上风电项目零补贴，法国、英国新近公开的 海上风电项目最低中标价折合人民币分别达到 0.39 元/千瓦时（2026 年并网） 和 0.35 元/千瓦时（2023/25 年度并网）。

投资总额

为了满足巴黎协定的能源转型目标，以及未来的国家在能源基础设施和新能源 建设上投入巨大的资金，未来 30 年世界各国在能源变革的主要环节：新能源的 建设、节能设施（电动车等）、能源消费终端的电气化率提升，电网的建设与灵 活性改造等合计每年需要投入 17.3 万亿元人民币。

其中占比最大的是在电动车、轨道交通等方面的投入，每年相关市场规模达到 7.1万亿元人民币；其次是新能源发电方面的投资，每年预计可达到4.8万亿元；用能终端的电气化率提升对设备的投入约合每年 2.4 万亿元(如热泵、电取暖器、 电磁炉等)，电网为高比例接纳可再生能源所进行的输配电建设和灵活性改造每 年也将带动 2.4 万亿元投资。