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 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 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

栈、数字化工人、生态融合和商业模式 七个维度分析智能制造行业发展情况。 我们认为，到2030年，中国、日韩和西欧 等先进制造市场有望率先实现自动化革 命。这些市场中的领先企业，将通过多 种颠覆性技术、新业务模式、云的广泛 使用以及具备集中性和高适应性平台的 半开放生态系统，打造由高阶数据分析 和软件驱动、AI高度赋能的生产环境。 届时，高价值且可延展的自动化技术将 全面应用于端到端业务流程，智能工厂 具备完全集成的IT/OT技术栈，无处不 造发展规划》提出推进智能制造的总 体路径是：立足制造本质，紧扣智能特 征，以工艺、装备为核心，以数据为基 础，依托制造单元、车间、工厂、供应链 等载体，构建虚实融合、知识驱动、动 态优化、安全高效、绿色低碳的智能制 造系统，推动制造业实现数字化转型、 网络化协同、智能化变革。到2025年， 规模以上制造业企业大部分实现数字 化网络化，重点行业骨干企业初步应用 智能化。到2035年，规模以上制造业企 业全面普及数字化网络化，重点行业骨 同时，全球制造业及其供应链也面临前 所未有的风险。一方面，贸易摩擦和关 税政策急剧变化，给全球化企业依赖已 久的跨国贸易和供应链体系带来巨大不 确定性。很多高端制造企业更是处于风 口浪尖，急需重新审视自身生产制造体 系和供应链策略，加强应对外部风险的 韧性。另一方面，宏观经济增速放缓、 通货膨胀高企，多个主流经济体面临潜 在经济衰退周期，许多制造行业面临产 能过剩的行业周期，为智能制造和自动 化技术的全面推广蒙上阴影。中国作为

新型能源体系形态高度复杂 4 1.2 数字化战略深刻影响能源体系建设 4 1.3 加快构建“数智化”新型电力系统 6 二、正当其时——数智技术赋能新型电力系统 8 2.1 电碳层：多级联动，电碳一体 10 2.1.1 未来场景 10 2.1.2 需求与挑战 12 2.2 数智层：自主演进，数算未来 15 2.2.1 关键数智技术 15 2.2.2 数智保障 16 三、秉轴 储能系统管理，以其快速响应、精准预测、情景优化的能力， 显著降低运营成本，并增强系统安全性和稳定性，助力打破能 源清洁、经济、安全的“不可能三角”。据全球移动通信系统 协会（GSMA）估算，到2050年，仅通过构建智慧化能源体 系就可减少全球23%的碳排放——这一数字甚至比当前全球汽 车碳排放的90%还要高1。 全球范围内电力系统数字化转型加速，物联网、人工智能、数 字孪生等技术的深度应用成为关键。多国已制定相应战略， a zero‑emissions future 5 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 中国的能源数字化之路，从“数字化”到“数智化”。随着数 字化浪潮的兴起，中国能源行业正经历从数字化向数智化的 战略演进。在国家数字化战略的引领下，能源领域已成为技 术创新和应用的先锋。2022年1月发布的《“十四五”现代能 源体

新型能源体系形态高度复杂 4 1.2 数字化战略深刻影响能源体系建设 4 1.3 加快构建“数智化”新型电力系统 6 二、正当其时——数智技术赋能新型电力系统 8 2.1 电碳层：多级联动，电碳一体 10 2.1.1 未来场景 10 2.1.2 需求与挑战 12 2.2 数智层：自主演进，数算未来 15 2.2.1 关键数智技术 15 2.2.2 数智保障 16 三、秉轴 储能系统管理，以其快速响应、精准预测、情景优化的能力， 显著降低运营成本，并增强系统安全性和稳定性，助力打破能 源清洁、经济、安全的“不可能三角”。据全球移动通信系统 协会（GSMA）估算，到2050年，仅通过构建智慧化能源体 系就可减少全球23%的碳排放——这一数字甚至比当前全球汽 车碳排放的90%还要高1。 全球范围内电力系统数字化转型加速，物联网、人工智能、数 字孪生等技术的深度应用成为关键。多国已制定相应战略， a zero‑emissions future 5 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 中国的能源数字化之路，从“数字化”到“数智化”。随着数 字化浪潮的兴起，中国能源行业正经历从数字化向数智化的 战略演进。在国家数字化战略的引领下，能源领域已成为技 术创新和应用的先锋。2022年1月发布的《“十四五”现代能 源体

中心螺管线圈和极向场线圈构成的磁体系统在环形真空室中构造出一个闭 合的螺旋形磁场，使得聚变燃料在真空室中发生聚变反应。中国建成的全球 首个全超导托卡马克 EAST 装置，已经实现 403 秒等离子体约束，技术成 熟。更强的磁场，能够实现更好的等离子体约束，因此能实现更高磁场强度 的高温超导未来有望帮助托卡马克率先实现商业化落地。 实验堆阶段托卡马克设备市场超 900 亿元，关注磁场线圈/第一壁/真空部件 当前可控 ................................................................................... 28 场反位形装置：等离子体约束性能好，但聚变参数远低于劳森判据 ................................................................... 29 托卡马克：技术最为成熟，有望率先实现受控核聚变 .......................................................................... 33 高温超导磁体/第一壁全钨替代提高等离子体约束性能，增殖包层推动托卡马克实现自持 .......................... 40 ITER：2025 年有望完成第一阶段建设，将成为世界上最大的托卡马克 ............

新产业、新模式、新动能，成为培育新质生产力和支撑新型工 业化加速发展的重要驱动力量。通过工业互联网赋能能源化工 行业数字化转型，是推动行业高质量发展、提高产业链供应链 韧性和安全水平的重要抓手。当前能源化工行业企业普遍认识 到数字化转型的重要性和紧迫性，探索开展了一系列面向科技 研发、生产运营、经营管理等方面的实践探索，但仍存在实施 路径不清晰，实施方法不明确等问题。 为引导能源化工行业深化数字化转型，本报告面向行业发 年写入政府工作报告，“十四五” 规划和 2035 远景目标纲要明确提出要“加快建设新型基础设 施…积极稳妥发展工业互联网”。经过多年的发展，我国工业 互联网从无到有、从小到大，具有一定影响力的工业互联网平 台达数百家，国家、省、企业三级协同联动的技术监测服务体 系基本建成，有效带动企业“上云用数赋智”。 （三）工业互联网通用体系架构 2017 年，工业互联网产业联盟在工信部指导下组织编写 《工业互联 （五）工业互联网特征优势 泛在感知。通过遍布厂区的传感器、智能设备和物联网技 术，工业互联网能够对生产环境中各种参数实现实时感知，全 天候监测如温度、压力、流量、化学成分等关键参数，并统一 汇聚到中央控制系统，实现生产过程中每个参数的高可视性、 高透明度，确保潜在风险与异常情况及时发现和响应。 网络协同。通过工业互联网实现各个生产环节和部门之间 的高效协作。利用网络将不同地点的数据和计算资源进行整合

务技术、虚实船舶通信交互技术等。围绕船舶全生 命周期，目前相关研究主要集中在数字孪生驱动的船舶设计、建造、故障预测与健康管理、运营管理等。 未来具体的技术发展趋势包括基于数字孪生的船舶设计建造一体化、基于数字孪生的船舶虚实融合试验、 多学科船舶数字孪生模型精准构建与同步演化、船岸虚实平行运维管控等。 表 2.1 机械与运载工程领域 Top 10 工程研究前沿 序号 工程研究前沿 核心论文数 海洋漂浮式光伏发电系统的集成技 术研究。该领域未来的发展方向是将海洋漂浮式光伏与海水淡化、养殖和制氢等产业结合，与海洋风力发 电装置结合建设大规模海上发电站或能源岛。具体的技术发展趋势包括浮式平台的轻量化和智能化、功能 一体化设计和环境友好型设计等。 （3）基于深度图像的场景解析 基于深度图像的场景解析主要是指基于深度图像及其对应的 RGB 图像，对图像中的每个像素进行类 别标签分配，从而实现对整个场景的全面解析。 目前该领域的主要研究方向包括高能量密度电极材料的设计与制备、大规模阵列化电极制备方法探 索、电极与电解质界面工程与电解质优化、高集成化结构优化、微型化设备的应用开发等。技术发展趋 势集中在多功能集成设计以满足微型化集成化需求、一体化自供电集成微系统开发、利用柔性电极材料 和先进纳米技术推动柔性与可穿戴技术的应用，以及应用机器学习和人工智能技术实现能源智能化与自 主控制等方向。微型超级电容器因其高功率密度特性，在为物联网设备提供峰值功率、快速充电的可穿

能源需求的增长速度仍 低 于全球经济的增长速度 (3 .2%) 。 · 各地区能源需求增长差异大，增长最多的是中国，但增速放缓。尽管增速有所放缓，全球能源需求增长总量的 4/5 仍然在新兴市场和发展中经济体。 5% 4.3% 4% 3.2% 3% 2.2% 2% 1% Total energy demand GDP Electricity effect 2024 年，作为衡量能源效率的关键指标，能源强度改善继续放缓 从 2010 年到 2019 年，能源强度平均每年改善 2%, 但近年来 (2019~2023 年 ) 能源强度改善下降到 1 .2%,2024 年下降到 约 1% 。 能源强度改善放缓的原因： · 中国和印度等主要新兴和发展中经济体的投资和 制造业密集型增长 IEA.CC BY 4.0. 资料来源：国际能源署《 的背景下，航空排放飙升了 约 5.5% 。石油使用排放量的适度增长主要是由于石化原料 占 石油使用总量增长的 70% 。 · 7 这一增长主要是由于中国、印度和东南亚的煤炭消费不断增 长，而发达经济体的需求下降，尤其是美国和欧盟。 ■ 2023~2024 年按燃料和地区的燃烧产生的二氧化碳排放量变化 力全球碳排放增长的最大贡献者。 增 长 是 由 中 国 美 国、中东和印度的消费增加所推动的。

....... 38 （五） ESG 披露由选答题变必答题，重塑企业可持续发展范式................................... 39 （六） 碳普惠机制创新，从行为量化到生态共建的全民低碳实践 ............................... 41 三、 产业：碳达峰碳中和相关技术产业蓄势待发 ............................ 国家发展改革委、市场监管 总局、生态环境部联合发布 《关于进一步强化碳达峰碳 中和标准计量体系建设行 动方案（2024—2025 年）的 通知》 提出要发布产品碳足迹量化要求通则 国家标准，统一具体产品的碳足迹核算 原则、核算方法、数据质量等要求，加 快研制新能源汽车、光伏、锂电池等产 品碳足迹国家标准，服务外贸出口新优 势，同时开展电子电器、塑料、建材等 重点产品碳足迹标准研制等。 2024年 2024-2030 年将进入省市县乡级新型电力系统试点示范和 6 应用推广的高峰期。同时，“风光储制氢氨醇一体化”项目的可行性日益凸显， 二十大报告提出的“加快规划建设新型能源体系”的要求正在内蒙古、吉林、辽 宁、黑龙江、新疆、甘肃、宁夏等新能源富集省区，以“风光储制氢”“风光储 制氢氨醇一体化项目”的形式加快布局，成为消纳新能源和新型绿色能源生产的 新赛道。 我国新能源装备创新能力和全球竞争力进一步增强。新能源装机规模的快速

国内方面，能源转型不断取得新突破。2024 年底，全国可再生能 源新增装机 300GW 以上，占新增装机的 85%以上，风电光伏总装机 1350GW，提前 6 年完成习近平总书记在气候雄心峰会上的庄严承诺—— “到 2030 年中国风电、太阳能发电总装机容量达到 1200GW”。 从新增装机来看，2024 年，风电新增 79.82GW，太阳能发电新增 278GW。全国可再生能源装机达到 1889GW，同比增长 分为以下三类： 1) 中长时储能：持续运行（放电）4-10 小时的储能系统； 2) 长时储能：持续运行（放电）10 小时到 1 周的储能系统； 3) 超长时储能：持续运行（放电）1 周以上的储能系统。 长时储能技术能显著提升新能源的消纳能力。当新能源装机占比达 到 15-20%时，4 小时以上的长时储能将成为刚性需求。随着风光发电占 比的进一步增加至 50%-80%，储能时长的需求将扩展至 2%， 不足 2 小时项目装机占比 13.4%。 泽平宏观研究报告 5 根据麦肯锡，到 2025 年，装机容量将达到 30-40GW，储能容量将达 到 1TWh；到 2040 年，全球部署的长时储能装机容量有望达到 1.5-2.5TW， 部署 85-140TWh 的储能容量，并且储存高达总用电量 10%的电能。这对 应了 1