党的二十大报告指出“中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化”，要“加快推动产业结构、能源结构、交通运输结构等调整优化。推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型”。电气化是推动各产业清洁低碳转型的重要途径。工业、建筑、交通部门作为中国二氧化碳排放的主要领域，具有较为可行的电气化改造前景和路径。工业部门需要引导重点碳排放行业实施电气化设备技术改造，实现工业生产减碳。交通部门需要推广电动化、燃料电池和新型电力基建，促进交通运输低碳运行。建筑部门需要运用电气设备解决日常用能需求，着力推动供暖方式低碳转型。未来需要从政策、资金、技术以及基础配套设施等方面支持各部门电气化发展。
　　

研究报告全文：研究院2022年12月6日2022年第53期总第450期中银研究产品系列经济金融展望季报中国产业电气化发展现状中银调研路径与对策宏观观察银行业观察党的二十大报告指出中国式现代化是人与自然国际金融评论和谐共生的现代化要加快推动产业结构能源国别地区观察结构交通运输结构等调整优化推进工业建筑交通等领域清洁低碳转型电气化是推动各产业清洁低碳转型的重要途径工业建筑交通部门作为作者梁婧中国银行研究院中国二氧化碳排放的主要领域具有较为可行的电气刘佩忠中国银行研究院化改造前景和路径工业部门需要引导重点碳排放行电话01066596623业实施电气化设备技术改造实现工业生产减碳交通部门需要推广电动化燃料电池和新型电力基建签发人陈卫东促进交通运输低碳运行建筑部门需要运用电气设备审稿周景彤解决日常用能需求着力推动供暖方式低碳转型未联系人王静刘佩忠电话01066596623来需要从政策资金技术以及基础配套设施等方面支持各部门电气化发展对外公开全辖传阅内参材料宏观观察2022年第53期总第450期中国产业电气化发展现状路径与对策党的二十大报告指出中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化要加快推动产业结构能源结构交通运输结构等调整优化推进工业建筑交通等领域清洁低碳转型电气化是推动各产业清洁低碳转型的重要途径工业建筑交通部门作为中国二氧化碳排放的主要领域具有较为可行的电气化改造前景和路径工业部门需要引导重点碳排放行业实施电气化设备技术改造实现工业生产减碳交通部门需要推广电动化燃料电池和新型电力基建促进交通运输低碳运行建筑部门需要运用电气设备解决日常用能需求着力推动供暖方式低碳转型未来需要从政策资金技术以及基础配套设施等方面支持各部门电气化发展一电气化发展的重要意义总体现状与相关部署一重要意义与总体现状电气化是指运用电气工艺技术机械设备动力能源等推动工业生产居民生活以及交通运输等领域使用电力消费替代化石能源消费近年来电气化推动能源消费转型的作用逐渐凸显2020年中国全年通过电气化产生的替代电量达到2252亿千瓦时占新增用电量的761成为了新增用电量的主体电气化能促进能源消费结构转型降低二氧化碳和污染物排放量2011至2020年中国能源消费结构持续优化水电核电和风电等电力在能源消费总量中的占比由84增加到166图1但该比重有待进一步提高一方面电力的生产和消费结构尚不匹配电力的消费占比166尚低于其生产占比203图2这与中国对化石能源依赖度较高有关另一方面与西方国家相比中国电力能源消费占比仍有提升空间以低碳转型较快的欧盟为例电力在其最终能源消费中的占比为23图3电气化能够通过增强终端能源消费方式对电力的依赖提高电力消费占比进而从需求侧带动能源结构低碳转型此外电气化能够有效减少二氧化碳和污染物排放二氧化碳二氧化硫二氧化氮等污染物主要由各产业部门燃烧化石能12022年第53期总第450期源产生利用清洁绿电1替代化石能源能从根本上减少二氧化碳和污染物排放据文献研究测算2电力系统清洁化终端用能电气化能够为中国实现碳中和目标贡献80以上的二氧化碳减排量图1中国各类能源消费占比变化80604020020112012201320142015201620172018201920202021原煤原油天然气电力资料来源Wind中国银行研究院图2中国各类能源生产和消费占比图3欧洲各类能源消费占比8067660561222402319202017357690原煤原油天然气电力能源生产总量的比重能源消费总量的比重固体化石燃料天然气石油电力可再生和生物质能源其他资料来源WindEuroStats中国银行研究院中国电气化进程任重道远一是从发展阶段看中国与发达国家电气化水平仍有1绿电指由水能风能核能太阳能等可再生能源生产的电力其生产过程中二氧化碳排放量趋近于零2舒印彪等碳中和目标下我国再电气化研究J中国工程科学202132012宏观观察2022年第53期总第450期差距根据电气化进程指数3大小可将各个国家电气化发展进程分为电气化前期电气化中期细分为初级中级高级以及电气化后期几个阶段当前日本美国德国等发达国家处于电气化中期高级阶段而中国尚处于中期中级阶段图4二是与国内双碳目标对比各产业部门电气化水平仍有较大提升空间当前中国的工业交通运输以及建筑部门的电气化率分别为26237和441为实现碳达峰碳中和目标上述三部门电气化率需在2030年分别达到4010和51在2060年分别达到7154和814三是与国际目标相比中国电气化目标高难度大当前全球工业交通运输和建筑部门总体电气化率分别为271318为实现巴黎协定将全球气温上升控制在15以内的目标全球三部门电气化率需在2050年达到4233和565均低于中国的目标水平由于中国的二氧化碳排放强度较大碳达峰碳中和目标更高需要在电气化方面付出更大的努力图42017-2020中国电气化发展趋势资料来源中国电气化年度发展报告2021二相关部署规划中国碳达峰碳中和政策体系着力推动各产业电气化发展当前中国已经形成由3中国电气化年度发展报告2021使用包括电能站终端能源消费比重用户平均停电时间人均生活用电量单位GDP电耗非石化能源发电量占比以及单位发电量二氧化碳排放强度的六项指标构建的综合指数4谢典等双碳目标下我国在电气化路径及综合影响研究J综合智慧能源2022年335洪博文等基于可再生能源的全球电气化路径与远景分析J中国电力2020316432022年第53期总第450期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和2030年前碳达峰行动方案构成的碳达峰碳中和1N政策体系顶层设计文件均提出要将提高电气化水平作为工业交通和城乡建设等领域绿色低碳转型的重要任务在1N的政策体系下各部门进一步提出了具体电气化发展规划工业部门以传统行业绿色化改造为重点推广工业绿电和电动制造十四五工业绿色发展规划提出要推动传统行业绿色发展和工业能源低碳转型提升工业部门终端用能电气化水平鼓励工厂园区开展绿色低碳微电网建设推广运用先进适用的电动工业技术交通部门着眼新能源推广运用加强交通电力设施建设绿色交通十四五发展规划提出要加快电动和氢燃料电池等新能源技术推广应用推进公路服务站客运枢纽港口码头的电力基础设施建设建筑部门推动清洁电能应用实施电气化建筑工程十四五建筑节能与绿色建筑发展规划提出要在建筑运行中运用光伏储能热泵等电气技术开发利用太阳能地热能等可再生能源在房屋修建中开展新型建筑电力系统建设表1各部门绿色发展和电气化规划内容规划文件绿色发展目标电气化具体措施降低碳排放和污染物排放强度工业用能煤改电推广应用电窑炉电锅十四五工业提升能源和资源利用效率完善炉电动力设备发展屋顶光伏分散式绿色发展规划绿色制造体系风电多元储能高效热泵等等等促进交通基础设施与生态环境协客货运输领域新能源汽车推广公路服务绿色交通十四调降低交通工具能耗和碳排区客运枢纽等区域充换电设施建五发展规划放防治交通运输污染优化客设港口码头岸电设施改造等等货运输结构十四五建筑提升绿色建筑发展质量提高新太阳能建筑建设地热能等可再生能源利节能与绿色建筑发建建筑节能水平加强建筑节能用建筑用能电力代替行动新型建筑电展规划绿色改造力系统建设等等资料来源中国银行研究院二主要产业部门碳排放来源和电气化发展路径工业交通和建筑部门的二氧化碳排放量约占全社会总量的84575和48图5是重点减排领域需明确各部门二氧化碳排放来源分析其通过电气化发4宏观观察2022年第53期总第450期展减排的可行性和发展方向图5中国二氧化碳排放占比情况23094875845农业工业建筑运输其他资料来源Wind中国银行研究院图6工业部门各行业碳排放占比情况2520151050黑非石化有煤石金色金油学色炭油属金属加原金开和制属矿工料属采天品冶产和冶和然业炼制炼化炼选气压造焦学压矿开延业加制延采加工品加工业工业业资料来源Wind中国银行研究院一工业部门引导重点碳排放行业实施电气化设备技术改造工业部门的二氧化碳排放主要集中在黑色金属非金属矿产石油化工有色金52022年第53期总第450期属等传统制造业6图6其中黑色金属加工业和非金属矿产制造业的碳排放占比分别达到了2238和1343主要来自钢铁行业和建材水泥行业钢铁行业主要通过推广电炉冶炼实施减排现阶段钢铁行业的主要冶炼工艺为高炉炼铁和转炉炼钢冶炼钢铁的二氧化碳排放量为168吨吨钢其中非用电能耗的排放量为142吨吨钢用电能耗的排放量为026吨吨钢目前电炉炼钢是最成熟的电气化减排方式其优势有以下几点一是电炉炼钢能有效减少碳排放电炉炼钢主要使用电能二氧化碳排放量约为04吨吨钢远低于传统转炉炼钢工艺未来电炉炼钢的碳排放量将随着绿电普及而进一步下降二是电炉炼钢有助于促进资源循环利用区别于传统炼钢使用铁矿石电炉炼钢以相近钢种的废钢为原料能促进废钢资源消化降低中国铁矿对外依赖度三是电炉工艺流程短且投资成本低与传统高炉炼铁-转炉炼钢-连续铸钢工艺相比电炉炼钢工艺因使用废钢而省去了庞杂的炼铁系统其投资成本要低50以上据预测2050年钢铁生产中将有45使用电炉炼钢仅有5为转炉炼钢剩余为氢能炼钢7建材水泥行业通过原料替代余热发电等方式发展电气化但碳减排效果较为有限当前干法熟料工艺是水泥制造最主要且成熟的技术路线其二氧化碳排放可分为原料和燃料动力两个部分制造石灰石原料的碳排放约为036吨吨水泥燃烧和用电碳排放分别约为018吨吨水泥和005吨吨水泥其电气化路径可以选择使用电炉渣8等低碳排放物替代原材料使用电解制氢替代传统化石燃料利用余热发电接入清洁能源电力等但目前由于电炉无法替代水泥煅烧的燃煤窑炉电气化方式的碳减排效果较为有限未来水泥行业主要需要使用碳捕获技术来实现减排6从工业部门内部结构上看电力热力和热水生产供应业的二氧化碳排放占比达566剩余部分主要集中于传统制造业电力热力和热水生产供应业的碳排放主要对应电力能源生产和建筑部门的供暖热水需求等电力能源生产不属于通过电气化调整能源消费方式的讨论范畴供热热水需求将纳入后文建筑部门的分析故在工业部门电气化讨论中排除了该行业7中国长期低碳发展战略与转型路径研究课题组清华大学气候变化与可持续发展研究院读懂碳中和M中信集团出版社20212368电炉渣是采用电炉冶炼金属的过程中排出的固体废物主要成分是钙铁铜硅镁铝锰磷等氧化物6宏观观察2022年第53期总第450期石油化工行业可采用电解绿氢9替代燃料和原料的间接电气化发展方式石油化工中的碳排放主要来自于化学合成品能耗燃料排放以及化学反应过程煤炭和石脑油既是合成原料又是生产燃料电解绿氢可替代化石燃料和原料甚至能在生产过程中消耗二氧化碳实现负碳一方面电解绿氢是化石燃料的高效低碳替代品氢的热值为143千焦耳克分别是汽油和焦炭热值的3倍和45倍并且其燃烧产物是水另一方面氢气可以替代化石原料以合成氨和乙烯为例合成氨的工艺结构改进可大幅提高氢的用量降低煤炭用量乙烯的工艺结构改进可提高由绿氢二氧化碳直接合成的烯烃用量降低石脑油用量绿氢二氧化碳的合成方式不仅能产生新的原料还消耗了二氧化碳从而实现负碳此外化工生产中所需的蒸汽可采用电加热制造化学反应中的碳排放可通过碳捕获技术解决有色金属行业使用绿色电力实现减排制铝行业的二氧化碳排放量占有色金属行业排放总量的80以上是该行业的重点减排领域电解铝的生产步骤为铝土矿-氧化铝-电解铝其中铝土矿-氧化铝过程的非用电能耗碳排放占总量的20氧化铝-电解铝过程的用电能耗碳排放占80当前铝土矿-氧化铝生产大多采用碳排放较低的拜耳法工艺技术改进的减排作用有限需采用碳捕捉技术氧化铝-电解铝生产工艺采用电气技术在电解槽内使用强大的电流把氧化铝分解出金属铝该生产过程主要通过自备火电厂改为绿电厂或外接清洁能源电力来实现碳减排一般制造业可采用电气设备改造和电解绿氢替代燃料的电气化发展路径一般制造业的碳排放规模最小占工业部门总量的2左右一般制造业中的冶金锻造可以使用电炉替代冲天炉生产燃料可以使用电解绿氢替代化石燃料目前一般制造业已经实现碳达峰目标未来可依靠运用电气设备清洁燃料以及碳捕获技术实现碳中和目标9绿氢是指利用可再生能源分解水得到的氢气其燃烧时只产生水电解水制氢是生产绿氢的重要途径72022年第53期总第450期图7工业部门二氧化碳主要来源及其电气化路径资料来源中国银行研究院二交通部门推广电动化燃料电池和新型电力基建中国交通运输部门中公路交通二氧化碳排放占总量的834其中公路客运货运分别占44和394航空航运铁路的碳排放占比分别为985413图8图8各类交通运输方式碳排放量占比541398394440公路货运公路客运铁路航空航运资料来源中金公司研究部8宏观观察2022年第53期总第450期公路运输需要推广新能源电动车和燃料电池技术完善充电换电智能路网等公路基础设施建设当前新能源汽车销售渗透率10已经达到28图9其中纯电动车占比达到了80左右图10工信部新能源车汽车产业发展规划和中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线图20分别提出中国新能源新车销售量到2025年和2035年分别达到新车销售总量的20和502035年纯电动汽车将占新能源汽车95以上未来公路运输领域的电气化转型方向一是乘用车领域需要提升新能源电动渗透率直至完全替代燃油车实现零碳排目前乘用车电动技术主要分为纯电动和混动技术混动技术为发动机发电机双驱动模式仍保留了部分化石燃料需求未来随着动力电池技术解决里程和充电难题后纯电动车将完全占有乘用车市场二是商用车将采取电动和氢能燃料电池并用的路线商用车对载重和里程的要求比乘用车更高动力电池无法完全满足其行驶需求重型卡车可以使用能量密度高且清洁低碳的氢能燃料电池供能中轻微型卡车可以主要使用动力电池驱动三是不断完善电气化公路基础设施建设未来需要加大充电桩换电站等公共设施建设投资力度构建数字化智能化路网管理系统高效指挥城市道路交通合理匹配客货运输商用车的供需图9新能源汽车销售渗透率图10纯电动和插电式混动汽车销售占比301002580206015401020502016-32017-32018-32019-32020-32021-32022-302015-12016-12017-12018-12019-12020-12021-12022-1纯电动汽车插电式混动汽资料来源Wind中国银行研究院铁路交通将进一步提高电气化水平助力优化陆路交通运输结构过去十年中中国高铁动车等轨道交通发展迅速新建铁路交通基本实现电气化2020年中国10新能源汽车销售渗透率新能源汽车销售量汽车销售量92022年第53期总第450期铁路电气化率达到了749较2005年提高了449个百分点高于国际平均水平未来随着新建电气铁路工程不断竣工中国铁路交通能够实现完全电气化此外在大宗货物和长距离运输由公路转向铁路的运输结构优化调整策略下铁路电气化发展有利于推动陆路交通进一步降低整体碳排放航运交通可实现部分电动化港口码头电气化水平将不断提高航运交通可分为内河航运沿岸航运以及海运几个部分内河航运由于运距较短适宜推广电动化和燃料电池技术绿色交通十四五发展规划提出因地制宜推动电动旅游客船应用加快现有营运船舶受电设施改造和码头岸电设施改造沿岸航运以及海运需要探索突破氨和氢等清洁燃料替代传统化石燃料的技术以满足长距离运输需求航空交通电动化改造难度较大航空运输具有能耗大运输距离长以及中途充能较难的特点对传统化石燃料的依赖性强目前生物质能氢能用作清洁燃料的实用性尚处于探索阶段动力电池能量密度至少需要提高6-8倍才可能达到起飞的最大重量标准尚缺乏实现空运电动化的切实路径图11交通部门各领域电气化路径资料来源中国银行研究院10宏观观察2022年第53期总第450期三建筑部门运用电气设备解决日常用能需求着力推动供暖方式低碳化转型建筑部门的二氧化碳排放主要来自于保障建筑设施运行和生活需求的能耗建筑部门的用能和碳排放大致可以分为集中供暖城市住宅农村住宅和商业公共建筑四个部分城市住宅和商业公共建筑能耗中有70左右为电力剩余部分是用于分散采暖炊事热水的天然气煤气等化石能源集中供暖和农村住宅中分别有80和60左右的用能来源于煤炭等化石燃料因此集中供暖和农村住宅是发展电气化的重点部分集中供暖可使用热电联产11以及工业余热等热源结合热泵设备满足供暖需求目前燃煤是集中供暖的主要方式在供暖采热源中的占比为70-802020年北方城镇供暖能耗为28亿吨标准煤二氧化碳排放量约为726亿吨为减少集中燃煤供暖的碳排放量可以利用火力核能发电以及工业生产中的大量余热作为替代热源运用热泵等电气设备将低品类热源集中转化为高品类热源将热量传送至房屋建筑内供暖核电余热结合热泵是较为可行的电气化供暖方式一是核能既是清洁的可再生能源也能提供有效热源一方面核电相较于其他可再生能源具有较强的供电稳定性另一方面沿海核电余热可满足沿海至腹地200-300公里范围内近70亿平方米建筑冬季供热需求约占中国北方城镇未来供热建筑总量的13二是热泵配合发电余热能够有效降低碳排放据测算12当热泵的电力来自燃煤电厂和热电联产燃煤电厂时热泵和火电结合供暖方式的二氧化碳排放量要比燃煤锅炉低30-40当热泵的电力完全来自可再生能源时可以实现零碳排放农村住宅需要推广绿色家电和光伏设备农村住宅的碳排放主要来自于用炊事采暖热水的燃煤和烧柴一方面绿色家电能替代燃煤烧柴等方式满足农村用能随着家电下乡政策持续推进绿色智能家电在农村的渗透率将不断提高进而减少农11热电联产是指使用热机或发电站同时生产电力和热能12中国长期低碳发展战略与转型路径研究课题组清华大学气候变化与可持续发展研究院读懂碳中和M中信集团出版社2021277112022年第53期总第450期村住宅中化石燃料燃烧的碳排放另一方面光伏发电设备可为农村住宅供能由于农村土地面积大建筑高度低房屋密度小用电负荷轻适合在屋顶及周边区域安装光伏设备建立起相对分散的供电系统支持农村住宅用电城镇住宅和商业公共建筑将实现全面电气化逐步发展柔性用电建筑城镇住宅和商业公共建筑中的电气化水平已经较高剩余的二氧化碳排放来自于燃气炊事热水和分散供暖城镇住宅中可以逐步引导居民转变生活方式使用电炊替代燃气做饭采用电驱动热泵加热取代燃气烧水城市商场办公楼酒店等建筑中可采用热泵电蓄冷空调蓄热电锅炉等电气设备替代燃气炉供暖此外公共建筑中可试点建设光伏建筑在屋顶外墙区域配置光伏设备着力开发以光储直柔13为特征的新型柔性用电建筑增强建筑用电的可调节性和可中断性提高建筑用电系统对太阳能风能等间歇式供电方式的适应性图12建筑部门二氧化碳排放源和电气化路径资料来源中国银行研究院三政策建议电气化发展是助力产业清洁低碳转型经济社会绿色发展的重要方式之一从主要产业部门电气化发展路径看在电气设备改造技术研发和基础设施建设等方面仍有较大提升空间需要从政策资金技术以及基础配套设施等方面给予支持13光是在建筑场地内建设分布式一体化太阳能光伏系统储是在供配电系统中配置储电装置直是低压直流配电系统柔是建筑用电具有可调节可中断特性12宏观观察2022年第53期总第450期第一不断完善各产业部门实施电气化改造的引导政策提升经济社会碳减排动力进一步细化对既有工业机械设备交通基础设施公共设施建筑等领域的电气化改造的引导和支持措施通过财政金融政策有针对性地引导社会资本关注产业领域电气化改建各地区可以根据实际情况因地制宜地通过资金奖励贷款贴息融资租赁补贴或无偿资助等方式鼓励工业部门进行电锅炉电窑炉以及热泵等生产设备改造升级地方政府可以设立重点产业园区电气化改造项目加强国有企业产业示范基地在电气化推广运用中的带动作用继续积极落实促进绿色家电消费政策鼓励城市居民以旧换新推进绿色家电下乡引导城乡居民购置低能耗低排放家用电器第二支持电气化和减排固碳领域的技术研发创新加大对电气化技术研发创新的支持通过补贴奖励等手段激励企业高校和科研院所开展工业原料燃料交通工具动力和建筑清洁用能等方面的电气化理论技术攻关加大对电解制氢高能量密度动力电池等新技术和新材料的研发投入不断创新终端用户的电气能源消费方式加大对碳捕获利用和封存技术的研发力度提高其实用性和商业性使之成为主要的低成本碳减排手段第三不断推进电气化基础设施建设鼓励工厂园区发展绿色低碳微电网建设建设光伏分散式风电等清洁能源设施优化充电桩换电站等陆路交通充电基础设施布局推进电动汽车与智能电网间的能量和信息互动推进港口岸电空港陆电改造推广新能源汽车在城市公交领域运用在公共建筑领域试点建设光伏建筑探索绿色低碳建筑柔性用电模式13