創(chuàng)新是引領科技發(fā)展的第一動力，更是推動能源轉型的重要突破口。當前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，能源科技創(chuàng)新進入持續(xù)高度活躍期。其中，氫能和核能成為支持清潔能源發(fā)展和碳中和進程的重要力量。在氫能方面，美國發(fā)布首個國家清潔氫戰(zhàn)略路線圖，明確了清潔氫能的戰(zhàn)略性地位，并提出了加速清潔氫能生產(chǎn)、加工、交付、存儲和使用的綜合發(fā)展框架。其他國家也在加大氫能支持力度，積極搶占發(fā)展先機。在核能方面，以先進核能技術、可控核聚變等為代表的新技術新方向成為熱點。此外，鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能等儲能技術在能源領域也占據(jù)了重要地位。這些技術的應用和推廣需要我們持續(xù)研究和探索。本文在梳理新形勢下全球能源投資現(xiàn)狀及趨勢基礎上，分析主要經(jīng)濟體能源技術發(fā)展重點，研判能源領域低碳前沿技術發(fā)展趨勢，并提出對我國的啟示與建議，供參考。
（來源：中能傳媒研究院 作者：邱麗靜中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院）
一、2023年全球能源投資現(xiàn)狀及趨勢
當前，全球經(jīng)濟復蘇進程放緩，綠色投資全面增長成為重要亮點。隨著全球氣候變化問題日益嚴重，各國政府和企業(yè)紛紛加大對清潔能源的投入，以減少溫室氣體排放，推動可持續(xù)發(fā)展。成本、氣候和能源安全目標以及工業(yè)戰(zhàn)略共同推動了清潔能源技術投資的強勁增長。
（一）清潔能源技術投資強勁增長，太陽能投資將首次超過石油
2021年以來清潔能源投資增長了24%。2022年，受經(jīng)濟復蘇、能源危機以及化石能源市場劇烈波動等影響，全球能源投資和相關技術部署得到一定提振。根據(jù)國際能源署（IEA）發(fā)布的《2023年全球能源投資報告》，2022年全球能源投資總額為2.6萬億美元，這一增長主要受到天然氣投資的推動，因為各國紛紛尋求更清潔的能源替代煤炭作為發(fā)電燃料。而到2023年，IEA預計全球能源投資將達到約2.8萬億美元，其中清潔能源投資將超過1.7萬億美元，比2021年增長24%，包括可再生能源電力、核能、電網(wǎng)、儲能、低排放燃料、能效提升以及終端可再生能源和電氣化；剩余部分將用于化石能源供應和電力，其中約15%用于煤炭，其他為石油和天然氣。
（來源：IEA）
圖1 2015—2023年全球對清潔能源和化石燃料的投資情況
清潔能源與化石燃料投資之間的差距拉大。由于全球能源危機引發(fā)的可負擔性和安全擔憂，選擇更可持續(xù)能源的趨勢進一步加強，清潔能源技術的投資遠遠超過化石燃料支出，兩者投資的差距正在擴大。IEA指出，五年前，清潔能源與化石能源的投資比為1:1，如今這一比例已擴大至1.7:1。一方面，太陽能和風能等清潔能源的成本越來越低；另一方面，許多國家都認為，發(fā)展清潔能源不僅可以應對氣候變化，還是解決能源安全問題的持久方案。
太陽能投資將在2023年首次超過石油生產(chǎn)投資。全球清潔能源投資增長具體體現(xiàn)在以太陽能為主導的可再生能源和電動汽車兩個方向，清潔能源投資增長由可再生能源和電動汽車引領，電池、熱泵和核能等領域也作出了重要貢獻。IEA預計，2023年，低排放電力投資將占發(fā)電總投資的近90%。其中，太陽能表現(xiàn)最佳，其投資將達到3800億美元，首次超過石油上游投資。另外，消費者對電動汽車的需求正在快速增長，預計電動汽車銷量在2022年創(chuàng)下歷史新高后，今年將增長三分之一以上。對電動汽車的投資自2021年以來翻了一番多，預計2023年將達到1300億美元。此外，全球熱泵銷售額自2021年以來實現(xiàn)了10%以上的增長。
（來源：IEA）
圖2 2015—2023年全球清潔能源投資情況
（二）全球清潔能源投資不均衡，區(qū)域較為集中
清潔能源投資雖然增長強勁，但極不平衡。2021年以來超過90%的清潔能源投資增長來自發(fā)達經(jīng)濟體和中國，其增長額超過了其他地區(qū)的投資總額。印度的太陽能投資、巴西和中東部分地區(qū)的可再生能源投資也有所增長，但這些國家和地區(qū)對太陽能投資增長的貢獻很小。如果其他國家的清潔能源轉型不加速進行，全球能源可能面臨新的不平衡發(fā)展。清潔能源投資中最大的短板存在于新興經(jīng)濟體和發(fā)展中國家，主要的制約因素包括政策框架和市場設計不明確、電網(wǎng)等基礎設施薄弱、利率等資本成本高等。在這些地區(qū)，由于清潔能源投資回報率低，私人投資涉足意愿低，因此需要國際社會做更多的工作，特別是在推動私營資本一直不愿冒險的低收入經(jīng)濟體的投資方面。
（來源：IEA）
圖3 2019—2023年主要國家和地區(qū)清潔能源投資情況
（三）投資正流向關鍵礦產(chǎn)領域，由電動汽車和電池研發(fā)制造引領
電動汽車和電池是需求增長的主要驅動力。據(jù)統(tǒng)計，2022年，電動汽車銷量增長60%，超過1000萬輛，儲能系統(tǒng)裝機容量增加了一倍，太陽能光伏裝機繼續(xù)打破之前的紀錄，風電裝機在經(jīng)歷了兩年的低迷后恢復上升勢頭。這導致對關鍵礦產(chǎn)的需求顯著增加，根據(jù)IEA《關鍵礦產(chǎn)市場評估2023》報告，2017—2022年，能源行業(yè)的發(fā)展推動全球鋰需求增長2倍，鈷和鎳的需求分別增長70%、40%。關鍵礦產(chǎn)中的清潔能源技術應用占比也在上升，到2022年，清潔能源應用占全部鋰、鎳、鈷需求比重分別較五年前提升了26%、10%、23%。清潔能源技術關鍵礦產(chǎn)需求將迅速增加，IEA預測，在2050年凈零排放情景中，到2030年關鍵礦物需求將增長3.5倍，達到3000多萬噸。電動汽車和電池是需求增長的主要驅動力，其次低排放發(fā)電和電網(wǎng)也是重要驅動因素。
（來源：IEA）
圖4 清潔能源應用占鋰、鎳、鈷需求比重
清潔能源制造、關鍵礦物和金屬供應的競爭是確保彈性轉型的關鍵。IEA發(fā)布《2023年世界能源展望》預測，2030年，全球主要清潔能源技術市場價值將達到約6500億美元，是目前水平的三倍多。清潔能源安全轉型取決于彈性和多樣化的清潔能源供應鏈，要實現(xiàn)全球氣溫上升控制在1.5攝氏度，IEA認為，2030年還需在清潔能源制造和關鍵礦產(chǎn)供應方面投資約1.2萬億美元。其中，電動汽車市場利好、儲能電池的強勁投資以及本土供應鏈政策，將推動全球新的鋰離子電池制造項目部署，到2030年有望達到5.2太瓦時的新產(chǎn)能。但由于資源勘探到開采加工需要十年以上時間，關鍵礦產(chǎn)投資將成為清潔技術制造和部署的制約因素。礦產(chǎn)開發(fā)也需要大量的資金投入，包括采礦權許可費、勘探費用、設備購置費用、勞動力成本等。繼2021年同比增長20%后，2022年關鍵礦產(chǎn)開發(fā)投資再次大幅增長30%。IEA通過對20家大型礦業(yè)企業(yè)投資水平進行詳細分析后發(fā)現(xiàn)，在清潔能源部署強勁勢頭刺激下，關鍵礦產(chǎn)的資本支出大幅增加。專門從事鋰開發(fā)企業(yè)的支出增長了50%，其次是專注于銅和鎳的企業(yè)。2022年，中國企業(yè)的礦產(chǎn)開發(fā)投資支出幾乎翻了一番。除礦產(chǎn)開采外，鈉離子電池在2023年初實現(xiàn)了飛躍，計劃產(chǎn)能超過100吉瓦時，且主要集中在中國。雖然絕大多數(shù)電池回收產(chǎn)能位于中國，但各國已宣布的制造計劃將在一定程度上降低中國市場的占有率。
二、世界主要經(jīng)濟體能源科技戰(zhàn)略與政策動態(tài)
隨著全球應對氣候變化和能源轉型進程的不斷推進，能源產(chǎn)業(yè)成為大國博弈的重要領域。歐美大力發(fā)展太陽能、風能等清潔能源技術；美日相繼更新國家氫能戰(zhàn)略，釋放出氫能產(chǎn)業(yè)化加速信號；先進的小型模塊化反應堆、第四代核能系統(tǒng)以及熱核聚變堆，已經(jīng)成為全球先進核能技術研發(fā)焦點；新產(chǎn)品、新技術已成為全球碳減排技術的競技場；不斷擴張的能源行業(yè)推動了全球對關鍵礦物的需求，歐美正通過一系列新政策實現(xiàn)礦產(chǎn)供應的多樣化，包括歐盟《關鍵原材料法案》、美國《通脹削減法案》等。
（一）光伏風電技術
在強有力的政策支持、具有吸引力的價格以及模塊化特性的推動下，光伏系統(tǒng)繼續(xù)快速滲透到全球能源系統(tǒng)中。歐美等發(fā)達經(jīng)濟體出臺一系列政策措施和規(guī)劃：加速實現(xiàn)光伏供應鏈本地化；不斷完善促進風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施，加快風電技術水平提升和產(chǎn)業(yè)轉型升級；建立可再生能源中心，推進海洋能開發(fā)利用技術的研究、應用和示范工作；通過專項基金或研發(fā)稅減免提供支持，為清潔能源中小企業(yè)提供必要的創(chuàng)新條件。
1.加速光伏供應鏈本地化
美國開始加快光伏制造業(yè)的發(fā)展。根據(jù)Wood Mackenzie發(fā)布的《美國太陽能市場洞察報告》，2023年美國新增光伏裝機將同比增長50%以上，再創(chuàng)歷史新高，這得益于《通脹削減法案》《兩黨基礎設施法案》等提出的財政激勵措施等多種因素。美國能源部通過《兩黨基礎設施法案》投入4500萬美元資助太陽能晶硅制造和兩用光伏孵化器示范項目，用于持續(xù)降低太陽能成本，同時開發(fā)下一代太陽能技術和促進美國太陽能制造業(yè)發(fā)展，推動太陽能發(fā)電安全、穩(wěn)健和可靠并入國家能源網(wǎng)絡。美國能源部還發(fā)布《推進聚光太陽能熱發(fā)電定日鏡技術的路線圖》，對聚光太陽能的重要部件定日鏡的研究和部署進行了規(guī)劃，目標是降低聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)成本，到2030年使其發(fā)電成本降到每千瓦時0.05美元。為促進美國國內(nèi)太陽能制造業(yè)發(fā)展，美國能源部宣布一系列研發(fā)項目，例如投入3600萬美元資金推進鈣鈦礦和碲化鎘（CdTe）光伏等薄膜太陽能技術；投入5200萬美元強化美國本土太陽能供應鏈，投入3000萬美元資助太陽能并網(wǎng)技術；啟動400萬美元“美國制造太陽能獎”第七輪項目，激勵太陽能硬件和軟件技術創(chuàng)新。此外，美國公用事業(yè)規(guī)模的光伏系統(tǒng)開發(fā)商也在政府2024年6月取消新關稅禁令之前安裝更多的光伏系統(tǒng)。
歐洲發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)加速能源轉型。由于歐洲天然氣和電力能源價格飛漲，歐洲各國從2022年開始出現(xiàn)新一輪安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)的熱潮。根據(jù)相關統(tǒng)計，歐盟2022年的光伏新增裝機容量比前一年增長了47%，預計2023年裝機量將實現(xiàn)40%的增長。同時由于光伏組件價格上漲，2022年市場拍賣活動嚴重減弱，但現(xiàn)在歐洲的拍賣參與率已開始再次上升。在德國政府2023年8月最新招標中，采購的光伏系統(tǒng)裝機容量達到創(chuàng)紀錄的1.7吉瓦。為實現(xiàn)工業(yè)關鍵原材料的本土化生產(chǎn)，并反制美國的《通脹削減法案》，歐洲開始加強產(chǎn)業(yè)支持計劃以確保光伏產(chǎn)業(yè)回流。歐盟2022年5月發(fā)布REPowerEU計劃，提出到2025年將太陽能光伏發(fā)電裝機量翻一番，到2030年達到600吉瓦的發(fā)電能力，投資價值高達1950億歐元。歐盟委員會在2022年底成立了歐洲太陽能光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，支持歐洲到2025年在整個太陽能光伏價值鏈上達到30吉瓦本土制造能力的目標。此外，歐盟還計劃到2030年將光伏和電池等關鍵綠色工業(yè)的本土產(chǎn)能提高到40%。同時也要看到，歐洲光伏市場依然存在挑戰(zhàn)，例如在歐洲生產(chǎn)太陽能電池板的成本是目前現(xiàn)貨價格的兩倍多；一些地區(qū)的電網(wǎng)容量瓶頸在增加。在西班牙，2023年上半年運營的光伏項目在批發(fā)市場實際獲得的價格下降幅度超過了歐洲其他市場。從中短期看，受本土制造規(guī)模、生產(chǎn)成本和生態(tài)鏈等限制，歐洲難以在短時間內(nèi)大規(guī)模實現(xiàn)光伏供應鏈本土化。