2020年9月22日，我國在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。”

2021年3月5日，李克強總理在2021年政府工作報告中指出，扎實做好碳達峰、碳中和各項工作，制定2030年前碳排放達峰行動方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。

碳中和是指國家、企業(yè)、產(chǎn)品、活動或個人在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，以抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實現(xiàn)正負抵消，達到相對“零排放”。

近日，謝克昌院士表示，實現(xiàn)碳中和目標的技術(shù)路徑有著優(yōu)劣之分。其順序應該依次為節(jié)能提效、降低碳排放強度、增加低碳能源和減少高碳能源、通過植樹造林強化自然碳匯，以及二氧化碳捕集、封存和利用。

目前，我國能源系統(tǒng)仍然以傳統(tǒng)能源為主，且碳排放強度偏高，因此在推進30•60雙碳目標的進程中，理想的能源路徑是走一條由低碳到零碳的轉(zhuǎn)型之路。在低碳方面，能源行業(yè)要堅持以提高能效、減少排放為理念，自主研發(fā)低碳能源裝備，不斷提高工業(yè)和能源領(lǐng)域的能源利用效率；同時在零碳能源方面，要大力開發(fā)可再生能源，提升可再生能源裝備技術(shù)水平。最終實現(xiàn)以科學合理的方式，有次序的推進30•60雙碳目標。

一、低碳能源裝備

作為世界第一制造業(yè)大國，我國工業(yè)領(lǐng)域是能源消耗的大戶，也是二氧化碳的主要排放源，目前我國工業(yè)領(lǐng)域能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右，單位GDP能耗也高出世界平均水平，因此，發(fā)展工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能減排技術(shù)和裝備是我國節(jié)能減排工作的重要課題。目前，工業(yè)余熱利用、熱電聯(lián)產(chǎn)、天然氣分布式利用是節(jié)能減排的主要技術(shù)，余熱鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)機組、燃氣輪機是節(jié)能減排的主要低碳能源裝備。

1.余熱鍋爐

余熱鍋爐是回收系統(tǒng)余熱提高能源利用效率的設備，雖然名為鍋爐，但余熱鍋爐中并不發(fā)生燃燒過程，實際上它是一個氣-水/蒸汽換熱器，利用高溫煙氣余熱、化學反應余熱、可燃氣體余熱以及高溫產(chǎn)品余熱生產(chǎn)高壓、中壓或低壓蒸汽、熱水。余熱鍋爐是工業(yè)領(lǐng)域提高能源利用效率的重要手段，如冶金行業(yè)的80%煙氣余熱是通過余熱鍋爐回收的，其節(jié)能效果十分顯著。

近十年隨著節(jié)能減排工作的推進，國內(nèi)主要余熱鍋爐設計制造企業(yè)獲得加速發(fā)展，余熱鍋爐為適應工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)能調(diào)整和增長，朝著大型化、高參數(shù)方向發(fā)展，如有色冶金行業(yè)蒸發(fā)量50t/h、工作壓力4.2MPa的余熱鍋爐，或鋼鐵冶金行業(yè)蒸發(fā)量達100t/h，工作壓力12.5MPa的干熄焦余熱鍋爐。

2.熱電聯(lián)產(chǎn)機組

我國早期發(fā)電機組為了解決用電量需求較少考慮供熱問題，但隨著社會的發(fā)展，提高北方地區(qū)冬季取暖用能效率問題逐漸走入人們的視野，而熱電聯(lián)產(chǎn)機組是解決局部地區(qū)電力與熱力協(xié)同供應而提出的進階技術(shù)。

熱電聯(lián)產(chǎn)機組是指同一電廠不僅生產(chǎn)電能，同時又可以利用做過功的蒸汽為用戶供熱的生產(chǎn)方式，即電能、熱能生產(chǎn)合為一體的工藝過程。傳統(tǒng)的熱電機組抽取在汽輪機組內(nèi)做過功的中低品位蒸汽，以此對外進行供熱，從而達到生產(chǎn)電能的同時又提供熱能的目的，也稱為抽凝式熱電機組，其熱電機組效率可以提高至60%以上。此外，除了抽凝式熱電機組，還可以利用低壓光軸轉(zhuǎn)子、吸收式熱泵、高背壓供熱等節(jié)能供熱改造技術(shù)，進一步提高熱電機組的綜合效率，通過供熱改造，供熱機組熱效率可以提高至80%以上。

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力市場不斷飽和，傳統(tǒng)的熱電機組面臨的生存壓力越來越嚴峻，通過運用合適的供熱改造技術(shù)，可以提高其市場競爭力。

3.燃氣輪機

燃氣輪機是涉及國家能源和國防安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是能源動力裝備領(lǐng)域的最高端產(chǎn)品，代表裝備制造業(yè)的最高技術(shù)水平。燃氣輪機是一種先進而復雜的成套動力機械裝備，被譽為“裝備制造業(yè)皇冠上的明珠”，燃氣輪機能夠廣泛應用于燃氣發(fā)電調(diào)峰、油氣勘探開采、分布式能源等領(lǐng)域，各發(fā)達國家也將其列為保障國家安全、能源安全和保持國際競爭力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。我國也十分重視燃氣輪機技術(shù)的發(fā)展，燃氣輪機是關(guān)系到我國建設清潔低碳、安全高效能源體系的重要裝備。

按照功率等級，燃氣輪機可分為微型、小型、中型和重型。其中：發(fā)電功率為1MW以下的稱微型燃氣輪機，1-10MW為小型燃氣輪機，10-100MW為中型燃氣輪機，100MW以上為重型燃氣輪機，10MW以下可統(tǒng)稱為微、小型燃氣輪機，10MW以上可統(tǒng)稱為中重型燃氣輪機。

重型燃機在全球范圍內(nèi)基本形成了以GE、西門子、三菱公司三足鼎立的市場局面。國內(nèi)重型燃氣輪機方面，主要以哈電集團、上電集團、東方電氣集團等國企為頭部企業(yè)，目前全行業(yè)具備了年產(chǎn)四十套左右燃用天然氣的F和E級重型燃氣輪機以及與之配套的燃氣～蒸汽聯(lián)合循環(huán)全套發(fā)電設備的能力，與國際先進技術(shù)差距正在不斷縮小。

微、小型燃氣輪機與重型燃氣輪機相比，應用面更廣、需求量更大，在軍用電源、直升機動力、車船動力、分布式供能及工業(yè)驅(qū)動等領(lǐng)域均有著廣闊的市場前景，對大幅度提升我軍武器裝備技術(shù)水平與作戰(zhàn)能力和降低PM2.5、NOX及SO2等污染物的排放具有重要意義。

分布式供能系統(tǒng)通過靠近用戶的能源利用設施，為終端用戶提供靈活、節(jié)能型的綜合能源服務，具有節(jié)能環(huán)保、能夠梯級利用和可再生能源綜合利用等特點，可有效減少中間環(huán)節(jié)損耗，降低對環(huán)境的負面影響，對于能源安全也具有重要意義。

目前微、小型燃氣輪機市場大部分被國外廠商占據(jù)，近年來，我國微、小型燃氣輪機得到了快速發(fā)展，已經(jīng)實現(xiàn)了高度國產(chǎn)化，其中許多民營企業(yè)經(jīng)過長期努力具備了成熟、強大的商業(yè)競爭力。

以國內(nèi)微、小型燃氣輪機知名生產(chǎn)廠家——新奧動力公司為例，新奧動力通過多年積累，突破多項關(guān)鍵技術(shù)，研制出覆蓋100千瓦到2兆瓦的系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了微、小型燃氣輪機的中國制造。在產(chǎn)業(yè)化方面，新奧動力實現(xiàn)了從微型到小型燃氣輪機的全周期研發(fā)、智能生產(chǎn)及工程服務全覆蓋。

新奧動力微燃機核心機部件已實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，與國外同類型產(chǎn)品相比具有高性價比、產(chǎn)品定制化開發(fā)、熱點比例可調(diào)等明顯優(yōu)勢，此外，新奧動力微燃機因其低排放、低噪音、燃料適應性好、免維護周期長、遠程診斷運維等優(yōu)勢，已成為分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供、備用電力、孤島發(fā)電的最佳選擇。目前，新奧動力以微、小型燃氣輪機為核心裝備的分布式供能項目已經(jīng)在浙江、山東、河北、安徽、新疆等國內(nèi)多地開花結(jié)果，通過微燃機賦能眾多企業(yè)實現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

二、清潔能源裝備

在實現(xiàn)碳達峰、碳中和的過程中，增加低碳能源是供給側(cè)減碳的主要手段，目前，我國風電和光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)雙雙居于世界首位，在全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)和裝備方面已經(jīng)具備了全面自主發(fā)展的能力，且隨著風電、光伏的技術(shù)和裝備不斷升級，未來風光發(fā)電成本還將進一步降低，屆時以風電、光伏為主的清潔能源裝備將具備更大的競爭優(yōu)勢。

1.光伏產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)、裝備

我國光伏近幾年得到了飛速發(fā)展，在能源低碳轉(zhuǎn)型和政策扶持下，帶動了光伏技術(shù)和裝備快速進步。根據(jù)能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年我國光伏裝機新增4820萬千瓦，伴隨著“碳中和”的推進，2021年光伏全產(chǎn)業(yè)鏈將持續(xù)擴產(chǎn)，并且未來幾年會延續(xù)較高增速。

（1）硅片與單晶、多晶硅技術(shù)

硅料是生產(chǎn)硅片的原材料，由硅烷法、改良西門子法等生產(chǎn)出的高純度晶體硅可以分為單晶硅和多晶硅，這兩者都具有金剛石晶格，具有金屬光澤、可導電，并且具有半導體性質(zhì)。根據(jù)不同的硅原料，可制成不同類型的太陽能電池。單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高和良好的穩(wěn)定性，多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率低于單晶硅太陽能電池。單晶硅的生產(chǎn)成本高于多晶硅。

（2）電池片（PERC與HJT技術(shù)）

目前常常提及的P型與N型光伏電池片主要是根據(jù)多晶硅摻入雜質(zhì)及導電類型的不同。當硅中摻雜以施主雜質(zhì)（V族元素如磷、砷、銻等）為主時，以電子導電為主，為N型多晶硅；當硅中摻雜以受主雜質(zhì)（Ⅲ族元素如硼、鋁、鎵等）為主時，以空穴導電為主，為P型多晶硅。

由于N型電池片的生產(chǎn)成本高于P型電池片，目前光伏市場應用的主流的電池片是PERC（鈍化發(fā)射極及背局域接觸電池）技術(shù)，2021年頭部企業(yè)PERC電池光電轉(zhuǎn)換效率可以提升至23.5%。

另外，太陽能電池按照生產(chǎn)工藝不同可以分為晶硅電池和薄膜電池（硅片涂覆型太陽能電池以及PVD工藝高轉(zhuǎn)化率硅片太陽能電池），其中薄膜電池使用濺射靶材，靶材主要應用于薄膜太陽能電池的背電極環(huán)節(jié)以及HJT（異質(zhì)結(jié)）電池的導體層。HJT技術(shù)作為PERC技術(shù)的替代技術(shù)，具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率，未來有望得到規(guī)?；l(fā)展。

（3）組件

光伏組件是光伏電站建設的核心環(huán)節(jié)，光伏組件包括光伏玻璃和光伏支架，光伏支架是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中為了支撐、固定、轉(zhuǎn)動光伏組件而設計安裝的特殊結(jié)構(gòu)件。光伏支架按照能否跟蹤太陽區(qū)分為固定支架和跟蹤支架。

在全球來看，目前美洲地區(qū)依舊是光伏跟蹤支架的主要市場，占全球跟蹤支架需求的一半以上。根據(jù)WoodMackenzie統(tǒng)計，全球前七大跟蹤支架廠家只有中信博和Nclave為中資企業(yè)，其他均為歐美企業(yè)，相比之下，我國光伏跟蹤支架滲透率較低，未來市場潛力巨大。

（4）光伏逆變器

光伏逆變器是太陽能光伏系統(tǒng)的心臟，其主要功能是將太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，并入電網(wǎng)或使用。光伏逆變器由邏輯控制電路，濾波電路與以及逆變電路組成，其中逆變電路為逆變器核心。

光伏組件產(chǎn)生的直流電，先經(jīng)過直流濾波電路，去除電流波動和電磁干擾，進入逆變電路，在逆變電路中現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，再將不規(guī)則的交流電整流為正弦波交流電，再由輸出端的濾波電路濾除逆變過程中產(chǎn)生高頻干擾信號，從而并入電網(wǎng)或者直接供應負載。

2.風電裝備

風力發(fā)電是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升來促使發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電機組包括風輪、發(fā)電機等；風輪由葉片、輪轂、加固件等組成。

風電機組的零部件主要包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、塔架、主軸和制動系統(tǒng)等；其中，葉片、齒輪箱是風電機組成本中占比最大、價值最高的部分，葉片占整個機組成本的23%左右；同時鑄鍛件、電力電子也是主要零部件。

（1）風機葉片：風機葉片屬于復合材料制品，是風機成本最高的單項零部件。大型風機葉片制作技術(shù)難度較高，而且具備葉片大、重量輕、強度高的特點，只有少數(shù)廠商具備量產(chǎn)能力。大功率葉片發(fā)展過程中的裝備升級與智能化生產(chǎn)迭代速度較快，在資金和技術(shù)上存在較大的壁壘，進一步促進了頭部公司領(lǐng)先地位。

（2）風塔：由于風塔常年在野外惡劣環(huán)境下運行，風機運行對風塔的可靠性要求非常高，其運行壽命一般要保證20年。

（3）風機鑄件：鑄件也是風機成本占比較高的零部件，鑄件制造成本受生鐵等原材料價格影響較大，且生產(chǎn)過程存在較高的技術(shù)、資金壁壘。

（4）風機整機制造：中國風機整機環(huán)節(jié)處于國際領(lǐng)先地位，我國風機整機企業(yè)均為行業(yè)內(nèi)世界領(lǐng)先的大型龍頭企業(yè)，其中包括金風科技、遠景能源、明陽風電、聯(lián)合動力、重慶海裝、上海電氣等。

三、結(jié)語

對于碳中和，表面上看是對碳排放的約束問題，而實際上卻是能源和生態(tài)環(huán)境保護的問題。在實現(xiàn)碳達峰、碳中和的雙碳目標進程中，我國工業(yè)領(lǐng)域和能源領(lǐng)域進行節(jié)能減碳、可再生能源替代都離不開先進的能源裝備，而在燃氣輪機和風電、光伏設備方面，我國低碳、清潔能源裝備水平仍然有較大的提升空間，未來在碳中和背景下，隨著新能源技術(shù)和節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展，各類低碳、清潔能源裝備也將成為實現(xiàn)碳中和的利器。

（張學坤）