Análisis en profundidad del camino de desarrollo de la energía limpia

La cuestión del cambio climático se está convirtiendo en una palanca importante para aprovechar la transformación energética mundial e incluso el ajuste del orden internacional, y avanzar hacia el verde y las bajas emisiones de carbono es una tendencia irreversible de los tiempos. China ha promovido activa y constantemente el trabajo de "doble carbono", y la economía y la sociedad han entrado en una etapa de desarrollo acelerado de ecologización, bajas emisiones de carbono y alta calidad. En los últimos años, la transformación y construcción de infraestructura de energía fósil y la investigación y desarrollo y aplicación de tecnologías de energía renovable en China han acumulado energía para la próxima etapa de transformación energética más profunda, ordenada, eficiente y segura.

El informe "perspectivas energéticas de China 2060 (edición 2024)" publicado recientemente por el Instituto de economía y tecnología petroquímica de China predice que el consumo de carbón aumentará ligeramente a corto plazo y acelerará la disminución a mediano y largo plazo; La demanda de petróleo ha entrado en la etapa final del crecimiento, y se espera que alcance su pico a mediados del 15º plan quinquenal y acelere su caída después de alcanzar su pico. El consumo total de energía de China alcanzará su punto máximo entre 2030 y 2035, con un pico de más de 6.200 millones de toneladas de carbón estándar, cuando el consumo de energía no fósil representará alrededor del 30%. En la etapa pico del consumo de energía (2023 - 2035), las energías limpias como la fotovoltaica, la eólica y el gas natural se convertirán en las variedades energéticas que más contribuyen al crecimiento. En los próximos 12 años, el consumo de energía fotovoltaica y eólica en China aumentará hasta un 240% y un 40%, y la proporción de energía no fósil aumentará del 18% al 34%; El consumo de gas natural alcanzó los 575.500 millones de metros cúbicos, lo que aumentará del 9% al 12%; En total, los tres contribuyeron más del 150% al crecimiento del consumo total de energía.

Esta edición selecciona el contenido relevante de China Energy Outlook 2060 (edición 2024) para analizar las perspectivas de desarrollo de energía limpia como gas natural, energía no fósil e hidrógeno en el contexto de la aceleración de la construcción de un nuevo sistema energético en china, así que estad atentos.

La imagen de esta edición fue proporcionada por el Instituto de economía y tecnología petroquímica de china.

Gas natural: desempeñar un buen papel de "energía de puente"

Las perspectivas de desarrollo dependen de la seguridad energética general y del proceso de transformación

Aunque la crisis del gas natural en Europa ha afectado al mercado energético mundial a corto plazo, es difícil subvertir el posicionamiento de la "energía de puente" del gas natural. Se espera que la demanda de gas natural de China alcance su pico alrededor de 2040, con un pico de unos 610.000 millones de metros cúbicos, lo que representa casi el 13% del consumo de energía primaria; Para 2060, unos 400.000 millones de metros cúbicos representarán alrededor del 9% del consumo de energía primaria.

A medio plazo, la sustitución del carbón por el gas natural se ha debilitado y el impulso de crecimiento del consumo se ha ralentizado. Especialmente en el campo de la generación de energía, el impulso de crecimiento del consumo de gas natural como "energía de puente" se ha debilitado. Se espera que para 2025, el gas natural represente alrededor del 9% del consumo de energía primaria. Más tarde, el crecimiento del consumo de gas natural se aceleró bajo la presión del desarrollo acelerado de las energías renovables y el "pico de carbono", así como la mejora gradual de la economía y la reducción de los costos de importación de gas natural, que se espera que represente alrededor del 11% del consumo de energía primaria para 2030.

A medio y largo plazo, el espacio de sustitución del gas natural será reemplazado por la electricidad y el hidrógeno, y el impulso de crecimiento del consumo se debilitará. Las áreas en las que la sustitución del gas natural es relativamente fácil, como los materiales de construcción y la industria ligera, se han completado y el espacio restante es limitado. al mismo tiempo, algunas industrias han entrado gradualmente en la etapa de sustitución eléctrica, la tecnología de energía de hidrógeno ha logrado avances, las ventajas del gas natural en la sustitución de la Energía alta en carbono y como fuente de energía flexible se han visto desafiadas, y el crecimiento del consumo se ha ralentizado hasta entrar en el período de plataforma. Se espera que alrededor de 2040, el consumo de gas natural alcance su pico, con un pico de 610.000 millones de metros cúbicos, lo que representa casi el 13% del consumo de energía primaria.

A largo plazo, el gas natural se reemplaza gradualmente por la electricidad y el hidrógeno, y el consumo comienza a entrar en una etapa descendente. Con el desarrollo de la electrificación y la disminución del costo de la energía del hidrógeno, el campo del consumo de gas natural se ha exprimido gradualmente, y la demanda ha comenzado a disminuir a través del período de plataforma. Se espera que para 2060, el consumo de gas natural sea de unos 400.000 millones de metros cúbicos, lo que representa alrededor del 9% del consumo de energía primaria.

Con la profundización de la transformación verde y baja en carbono del sistema energético, la proporción de emisiones de carbono del uso de gas natural en las emisiones totales de carbono sigue aumentando. La proporción del consumo de gas natural en la energía primaria "sube primero y luego baja", pero su proporción de emisiones de carbono en las emisiones totales de carbono seguirá aumentando. Se espera que para 2060, casi la mitad de las emisiones totales de carbono del país sean aportadas por gas natural limpio y eficiente, y el sistema energético se optimice fundamentalmente.

La industria y la generación de energía afectan significativamente el consumo de gas natural

Los dos sectores de consumo de gas más potenciales e influyentes en el futuro son la industria y la generación de energía, y la contribución combinada de ambos a los cambios en el consumo de gas será superior al 80%.

Antes de que se alcance el objetivo de "pico de carbono", el gas natural se centrará en promover el ajuste del sistema energético final de las emisiones de alto carbono a las emisiones de bajo carbono. Durante este período, para lograr constantemente el objetivo de "pico de carbono" y prevenir y controlar la contaminación atmosférica, promover el ajuste limpio y bajo en carbono de los combustibles es el camino preferido, y el sector industrial es el principal motor del crecimiento del consumo.

Entre el "pico de carbono" y el pico de la demanda de gas natural, el papel del gas natural en la mejora de la estructura energética terminal se debilita, mientras que el papel en la optimización del sistema eléctrico se fortalece. Durante este período, con la transformación y modernización industrial nacional y la mejora de los procesos, la demanda de electricidad es más fuerte que la demanda de combustibles fósiles, y la disminución del aumento del consumo de gas natural en el sector industrial ha llevado a una disminución del aumento general del consumo, al tiempo que los requisitos de limpieza y estabilidad del sistema eléctrico también han aumentado, y la demanda de gas natural en el sector de la generación de energía se ha acelerado primero y luego se ha estabilizado gradualmente; Además del desafío de la electrificación, el sector del transporte compite cada vez más con los vehículos de hidrógeno en el transporte de larga distancia en el que el gas natural puede aprovechar sus ventajas.

Antes de que se alcance el objetivo de "neutralidad de carbono", la electricidad y el hidrógeno acelerarán la penetración en el campo del consumo final de energía, y el gas natural se centrará en garantizar la seguridad y estabilidad del sistema eléctrico y la demanda de combustible en el campo de la electrificación difícil. Con el desarrollo de la electrificación y la disminución del costo de la energía del hidrógeno, el espacio de desarrollo del gas natural se ha exprimido gradualmente, y la demanda ha comenzado a disminuir a través del período de la plataforma. La parte utilizada como combustible industrial ordinario fue reemplazada gradualmente por electricidad, y la parte de calentamiento a alta temperatura y reductores fue reemplazada parcialmente por hidrógeno. La despoblación impulsa la disminución del consumo de energía en los edificios, y el gas natural utilizado para cocinar, preparar agua caliente o calefacción también será reemplazado por hidrógeno eléctrico o mezclado. El crecimiento de la escala de energía renovable ha impulsado el aumento de la demanda de capacidad de regulación de picos, pero la tasa de utilización de la capacidad instalada ha seguido disminuyendo y el consumo de gas para la generación de energía ha disminuido constantemente.

La demanda de GNL y los costos de oferta son alcistas a largo plazo.

Las importaciones de GNL (gas natural licuado) han seguido creciendo a casi medio plazo, pero la incertidumbre ha aumentado después de 2028.

El gas nacional es una piedra angular sólida para apoyar el crecimiento de la demanda de gas natural, y la tasa de autosuficiencia del gas natural no es inferior al 50% a largo plazo. Se espera que la producción nacional de gas natural alcance su punto máximo alrededor de 2040, cerca del período pico de demanda de gas natural, con una escala máxima de unos 310.000 millones de metros cúbicos, y todavía puede rondar los 250.000 millones de metros cúbicos para 2060. A partir de este juicio, la tasa máxima de importación total de gas natural es de menos de 300 mil millones de metros cúbicos.

Después de 2028, puede haber nuevos proyectos de gasoductos importados que entren en el mercado. Rusia promueve activamente la construcción de la línea media chino - rusa. La Declaración de Xi 'an de la Cumbre China - Asia central propone claramente apoyar la aceleración de la construcción de la línea D del gasoducto China - Asia central.

La incertidumbre sobre la demanda de importación de GNL es alta, pero los costos de oferta a largo plazo son alcistas o impulsarán el aterrizaje de nuevos gasoductos importados. Se estima que el pico de las importaciones de GNL alcanzará los 233.000 millones de metros cúbicos en 2045, con una tasa de crecimiento anual promedio del 4,3%; Si la línea D de Asia central se completa después de 2028, el pico de las importaciones de GNL se reducirá a 203.000 millones de metros cúbicos, con una tasa de crecimiento anual promedio del 3,7%; Si la línea media chino - rusa se completa después de 2030, el pico de las importaciones de GNL se reducirá a 183.000 millones de metros cúbicos, con una tasa de crecimiento anual promedio del 3,3%; Si ambas tuberías se construyen para ventilar, el pico de las importaciones de GNL se reducirá a 153.000 millones de metros cúbicos, con una tasa de crecimiento anual promedio del 2,5%. En cualquier caso, la demanda de importación de GNL tiene margen de crecimiento a largo plazo. Construcción de la línea D.

El nivel de costos de suministro de GNL en el futuro es generalmente más alto que el de los proyectos que se han puesto en funcionamiento, y los costos de suministro de GNL a largo plazo son alcistas, lo que puede considerar los precios o promover el aterrizaje de nuevos proyectos de gasoductos importados. Al mismo tiempo, la mayoría de los nuevos suministros mundiales de GNL a los Estados Unidos en el futuro también tendrán un impacto en la distribución de GNL importado y gas de tubería importado a través de la consideración de diversificar las fuentes de importación y diversificar los riesgos.

Energía no fósil: se ha convertido en el cuerpo principal incremental del sistema energético

Se convertirá en el principal proveedor de energía de China alrededor de 2045.

En 2023, el suministro de energía no fósil en el sistema de consumo de energía de China aumentó a 994 millones de toneladas de carbón estándar, representando el 17,8% del consumo de energía primaria, de los cuales la capacidad instalada de energía hidroeléctrica, eólica y fotovoltaica ocupó el primer lugar en el mundo durante muchos años consecutivos.

En general, la energía no fósil se ha convertido en el cuerpo principal incremental del sistema energético de China y se convertirá en el cuerpo principal del suministro de energía de China alrededor de 2045. Recientemente, China ha acelerado la expansión de las energías renovables, como la fotovoltaica y la eólica, y se ha construido gradualmente un nuevo sistema eléctrico de "nueva Energía + almacenamiento de energía". se espera que para 2030, la generación de energía no fósil de China aumente a 5,7 billones de kilovatios - hora, cerca de la mitad de la generación total de energía, y La capacidad instalada de energía no fósil aumente a más de 2.600 millones de kilovatios - hora, superando el 60% de la capacidad instalada total de generación de energía de china. A medio y largo plazo, la energía no fósil se ha convertido en el cuerpo principal del stock de suministro de energía. con la mejora de la construcción del nuevo sistema energético, la generación de energía no fósil y la capacidad instalada superan a la energía fósil. afectado por la reducción del espacio alternativo, el crecimiento de la capacidad instalada de generación de energía no fósil se ha ralentizado. A largo plazo, la energía no fósil se convertirá en la energía dominante en china. se espera que para 2060, la generación de energía no fósil en China supere los 16 billones de kilovatios - hora, lo que representa el 93% de la generación total de energía de china.

La energía fotovoltaica y eólica ha contribuido más al crecimiento de la energía no fósil, y el desarrollo constante de la energía nuclear costera ha contribuido significativamente al crecimiento de la energía no fósil. Gracias a las ventajas de recursos, costos y escala, la energía eólica y fotovoltaica son los principales incrementos de la generación de energía no fósil en china, representando en total más del 70% del aumento de la capacidad instalada de energía no fósil durante mucho tiempo. El desarrollo constante de la energía nuclear costera apoya el crecimiento constante de la energía nuclear, y la contribución al aumento de la generación de energía no fósil ha aumentado de alrededor del 10% reciente a alrededor del 20% a largo plazo. La energía hidroeléctrica todavía ha experimentado un cierto crecimiento recientemente, pero después de 2040, la generación de energía se ha mantenido básicamente estable debido a las limitaciones de los nuevos recursos hidroeléctricos explotables y la saturación básica de la capacidad instalada. Con los avances tecnológicos, la aplicación de la biomasa en la electricidad continúa creciendo, y la proporción del aumento de la generación de energía no fósil aumentará de alrededor del 5% en el futuro cercano a alrededor del 10% en el futuro cercano. Otras fuentes de energía no fósiles, como la energía de biomasa, la energía geotérmica y la energía marina, no solo son un complemento útil para lograr el objetivo de "doble carbono", sino también un medio eficaz para el control de la contaminación atmosférica y el tratamiento de residuos sólidos.

Aumentar la sinergia tripartita para garantizar un suministro estable de energía no fósil y electricidad

El rápido desarrollo de la energía eólica y fotovoltaica plantea mayores requisitos para la flexibilidad del sistema eléctrico, y la sinergia tripartita entre la red eléctrica, la oferta y la demanda continúa aumentando.

En cuanto al lado de la oferta, la electricidad de carbón y gas desempeña un papel importante en la regulación de picos como capacidad confiable de energía térmica, y el almacenamiento por bombeo y el almacenamiento de energía de batería aumentarán significativamente en los próximos años. Con el aumento de la proporción de generación de energía no fósil, el papel de regulación de picos de la energía de carbón y gas como fuentes de energía confiables es más prominente. Las horas de generación de energía a partir del carbón siguen disminuyendo, con una disminución de más del 60%. Las horas de generación de gas natural subieron primero y luego cayeron, con una caída cercana al 50% en 2060. En cuanto al almacenamiento de energía, después de la puesta en funcionamiento del proyecto de 30 millones de kilovatios - hora en 2025, la escala de almacenamiento de energía se expandió rápidamente y proporcionará más de 400 millones de kilovatios - hora de electricidad en 2050.

En cuanto a la red eléctrica, el patrón de "transmisión de energía de oeste a este" y "suministro de energía de Norte a sur" no ha cambiado, y la transferencia industrial interregional a gran escala y la transmisión de energía coexisten. En el futuro, las grandes bases de energía limpia se distribuirán principalmente en el oeste y el norte, mientras que los centros de demanda de electricidad se mantendrán en el este y el centro, y la escala del flujo interregional de electricidad seguirá expandiéndose. se espera que para 2050 y 2060, el flujo interregional y interprovincial de electricidad alcance 810 millones y 830 millones de kilovatios, respectivamente. Acelerar el desarrollo de la red eléctrica de uhv es la clave. a medio plazo, se han formado inicialmente las dos principales redes eléctricas simultáneas este y oeste, y las redes eléctricas occidentales están conectadas a través de múltiples circuitos de corriente continua asíncrona. A largo plazo, se construirá una red eléctrica síncrona fuerte y confiable en el este y el oeste, y se espera que en 2050 y 2060, la capacidad de transmisión de los proyectos de corriente continua de uhv en China alcance los 490 millones y 510 millones de kilovatios, respectivamente.

En términos de lado de la demanda, la gestión del lado de la demanda desempeñará un papel importante en el equilibrio entre la oferta y la demanda del sistema eléctrico y se convertirá en una opción económica para garantizar la seguridad del suministro. Como recurso eficiente y flexible, la carga ajustable tiene un gran espacio para el desarrollo futuro con el establecimiento y la mejora del mecanismo de mercado. Se espera que en 2025, 2030 y 2060, la capacidad de carga ajustable de China alcance los 80 millones, 120 millones y 350 millones de kilovatios, respectivamente, lo que representa alrededor del 5%, 7% y 15% de la carga máxima, respectivamente. En un futuro próximo, la carga ajustable se centrará principalmente en aliviar la tensión entre la oferta y la demanda de electricidad, y a medio y largo plazo, se prestará igual atención a aliviar la tensión entre la oferta y la demanda y apoyar el consumo de nuevas fuentes de energía.

Energía del hidrógeno: amplia y profunda participación en el proceso de neutralidad del carbono

Se espera que el hidrógeno verde supere el "punto de inflexión" económico de 2030 a 2035.

En 2023, el suministro de hidrógeno de China fue de 35,41 millones de toneladas, de las cuales la producción de hidrógeno a partir del carbón representó el 64,6% y la producción de hidrógeno a partir del agua electrolítica representó menos del 0,5%. Con el aumento de las restricciones a las emisiones de carbono y la mejora de la economía de la producción de hidrógeno por agua electrolítica, la producción de hidrógeno por energía fósil en China alcanzará su pico y bajará durante el período del 15º plan quinquenal, y la producción de hidrógeno por agua electrolítica comenzará una etapa de desarrollo a gran escala alrededor de 2030. Se espera que para 2060, el suministro de hidrógeno de China aumente a 85,8 millones de toneladas, de las cuales la producción de hidrógeno azul a carbón y la producción de hidrógeno azul a gas natural representarán el 7%, la producción de hidrógeno a partir de agua electrolítica representará el 89,5%, y el consumo de energía de producción de hidrógeno representará el 18% del consumo total de energía primaria de china.

A medio plazo, el hidrógeno gris es la principal fuente de hidrógeno de china, con tecnología madura y bajo precio, pero las emisiones directas de carbono de la producción de hidrógeno representan alrededor del 4% de las emisiones totales de carbono de las actividades energéticas de china. En la actualidad, la escala de producción de hidrógeno de carbón a cenizas y de hidrógeno de gas natural a cenizas en China es de aproximadamente 28 millones de toneladas, que se encuentra en el período pico de plataforma, lo que representa alrededor del 78% del suministro total de hidrógeno. Se espera que después de 2030, bajo la política de restricción de emisiones de carbono, el aumento del costo de las emisiones de carbono impulse el aumento acelerado del costo del hidrógeno gris, lo que debilitará la competitividad del mercado del hidrógeno gris y reducirá gradualmente la oferta, y básicamente se retirará para 2060.

De cara al futuro, el hidrógeno verde se convertirá en la principal fuente de hidrógeno de China y desempeñará un papel clave en el proceso de bajas emisiones de carbono en el suministro de hidrógeno y bajas emisiones de carbono en el consumo de energía. Bajo el efecto combinado de la actualización de la tecnología de producción de hidrógeno por agua electrolítica, la fabricación inteligente y la reducción de costos de la generación de energía renovable, se espera que el hidrógeno verde de China supere el "punto de inflexión" económico de 2030 a 2035 y entre en la etapa de desarrollo a gran escala. Se espera que el suministro de hidrógeno verde en China aumente a 3 millones de toneladas en 2030, alcance los 11,88 millones de toneladas en 2035 y supere los 30 millones de toneladas entre 2040 y 2045, convirtiéndose oficialmente en la principal fuente de hidrógeno en China (más del 50% de la producción especializada de hidrógeno) y alcance los 76,8 millones de toneladas en 2060.

El hidrógeno azul es un complemento importante de la baja carbonización de las fuentes de hidrógeno de China y se acelerará después de 2030. Aunque el desarrollo del hidrógeno Azul tiene sus escenarios aplicables específicos, en general, la economía del hidrógeno azul no es tan buena como el hidrógeno gris a corto y medio plazo y el hidrógeno verde a largo plazo, lo que hace que la expansión de la escala de la industria del hidrógeno azul tenga limitaciones.

El hidrógeno es una fuente de energía secundaria o incluso terciaria, y la penetración y promoción de la energía de hidrógeno y las energías renovables reconstruirá profundamente el modelo de suministro y utilización de energía de china.

Los escenarios de aplicación tienden a diversificarse y el consumo total aumentó a 85,8 millones de toneladas en 2060.

Mirando hacia la futura sociedad de la energía del hidrógeno, la energía del hidrógeno desempeñará múltiples roles como combustibles, materias primas y medios de almacenamiento de energía, y participará ampliamente y profundamente en el proceso de neutralización del carbono en los sectores de la industria, el transporte, la construcción y la generación de energía. Se espera que en 2060, la escala de consumo de energía de hidrógeno de China alcance los 85,8 millones de toneladas, lo que representa casi el 12% del consumo total de energía terminal de china.

El proceso de crecimiento del consumo de energía de hidrógeno en China se puede dividir en tres etapas principales:

Fase de desarrollo de la demostración (actual a 2035). Durante este período, el transporte de energía de hidrógeno, la refinación de hidrógeno verde, la metalurgia del hidrógeno y otros escenarios de aplicación aún no tienen escala económica, y más del 95% del hidrógeno todavía se utiliza en el sector industrial. Se espera que la escala de consumo de energía de hidrógeno de China crezca lentamente en esta etapa, con una tasa de crecimiento anual promedio de alrededor del 1,5%; El aumento del consumo de energía de hidrógeno fue limitado, hasta 42,64 millones de toneladas, un aumento de alrededor del 23% con respecto a la actual.

Fase de promoción rápida (2036 - 2050). Durante este período, se espera que el consumo de energía de hidrógeno en China sea de aproximadamente 67,9 millones de toneladas. Aunque el sector industrial seguirá ocupando alrededor de dos tercios del consumo de energía de hidrógeno, los escenarios de aplicación de energía de hidrógeno se han promovido de la industria química de refinación de petróleo a la metalurgia, cemento, vidrio, cerámica y otros escenarios, y se han logrado aplicaciones a gran escala en los campos del transporte y la construcción. Se espera que la proporción de hidrógeno en el consumo total de energía terminal de China aumente del 4,5% al 8%.

Etapa de aplicación múltiple (2051 a 2060). La transformación energética de China ha entrado en la etapa final del pico de carbono, y el "combustible" se convertirá en el uso más importante de la energía de hidrógeno junto con las "materias primas", y se espera que la escala de consumo de energía de hidrógeno de China se expanda en torno al 26%. La aplicación diversificada de la energía del hidrógeno se refleja principalmente en tres niveles: primero, como combustible asequible de carbono cero, ampliamente utilizado en el campo industrial, proporcionando calor de alta calidad; En segundo lugar, la energía de hidrógeno ayuda a la descarbonización profunda de la aviación, el transporte acuático y otras industrias en forma de combustibles a base de hidrógeno como metanol y amoníaco; En tercer lugar, el almacenamiento de energía de hidrógeno y la generación de energía de hidrógeno se convertirán en una parte importante para garantizar la seguridad y estabilidad del sistema eléctrico de china.