中國儲能網(wǎng)訊：國際能源署（IEA）發(fā)布的《2023年能源技術展望報告》仍延續(xù)了前幾年的特點，聚焦以實現(xiàn)能源安全、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境可持續(xù)性為目的的清潔能源技術和革新。2022年的地緣政治局勢嚴重干擾了全球清潔能源和技術供應鏈，不僅推漲了化石能源價格，也導致清潔能源技術所需的關鍵礦物、半導體和其他材料及元器件的短缺。由此引發(fā)的能源短缺狀況對全球短期經(jīng)濟發(fā)展前景有不利影響，或延緩部分清潔能源技術的推進和開發(fā)，但也加快了人類社會從化石能源向清潔能源的轉型步伐，使資金更多投向新能源和提高能效的清潔能源技術。與此同時，近期的極端天氣事件也不斷提醒人類遏制溫室氣體排放的必要性，正如IEA反復強調的那樣，人類無須在應對能源危機或是氣候危機之間踟躕，因為加快向清潔能源轉型獲得的社會和經(jīng)濟效益已很顯著?？紤]到各國政府在推動清潔能源轉型過程中的重要作用，IEA的報告評估了現(xiàn)存、新興能源技術的機遇和風險，選取了6個重要的清潔能源技術鏈進行了梳理和預測，為制定更合理的能源和環(huán)境政策提供參考。
凈零排放情景，假定2050年實現(xiàn)全球能源部門二氧化碳的凈零排放，而不依賴能源部門以外的碳減排，將全球平均氣溫穩(wěn)定在比工業(yè)化前水平高1.5攝氏度的目標。
實現(xiàn)承諾情景， 假定各國政府將全額且按時履行其與氣候相關的承諾。
實現(xiàn)清潔能源轉型至關重要的6個能源和技術供應鏈分別是：低排放發(fā)電技術、低排放氫能技術、低排放合成烴燃料技術、電動汽車技術、熱泵技術、燃料電池卡車技術。
能源轉型任務艱巨
2022年，全球清潔能源投資在2021年的基礎上增長了10%，高達1.4萬億美元，在能源部門總投資增長中占比達到70%。盡管如此，化石燃料的主角光環(huán)仍在，其在一次能源結構中的占比仍高居80%。這對實現(xiàn)凈零排放目標構成了巨大威脅，也推動了清潔能源技術的加快部署。
根據(jù)2050年的凈零排放情景，到2030年，全球電動汽車產(chǎn)量需在當前基礎上增加6倍；可再生能源在發(fā)電量中占比達到60%以上（目前為30%）；電力需求增長25%，在最終總消費中占比接近30%（目前為20%）。如果已宣布的清潔能源項目都能按計劃推進，將滿足凈零排放情景下2030年全球對光伏組件和電動汽車電池的需求，但在其他領域則力有不逮，尤其是電解槽和熱泵（離目標尚有40%和60%的缺口）。
向清潔能源轉型的速度主要取決于清潔能源技術供應鏈是否完善。據(jù)預測，實現(xiàn)凈零排放情景下2030年的目標，全球需累計投入1.2萬億美元來建設供應鏈所需的產(chǎn)能，考慮到項目周期，大部分投資需在2023～2025年到位，這意味著未來3年平均每年需投入2700億美元，這將是2016～2021年平均投資力度的7倍。
銅、鋰、鈷和鎳等清潔能源技術所需的關鍵材料正改變整個世界的能源安全范式。制造一輛典型尺寸的電動汽車所需的材料是普通汽車的5倍，這無疑將導致供需緊張。預測顯示，2030年的鋰缺口將高達35%，硫酸鎳缺口將高達60%。
建立新供應鏈和擴大現(xiàn)有供應鏈的籌備工作相對耗時，亟需獲得政策扶持。采礦或建清潔能源基礎設施通常需要十幾年，建廠或應用大規(guī)模制造工藝則僅需1～3年。
2021～2030年，凈零排放情景下清潔能源行業(yè)的就業(yè)崗位將從3300萬個增至7000萬個，可抵消化石燃料相關行業(yè)850萬個就業(yè)崗位的損失。建一支龐大、熟練的勞動力隊伍是實現(xiàn)凈零排放目標的關鍵，但當下全球清潔能源行業(yè)仍存在勞動力短缺和技能瓶頸。
關鍵礦產(chǎn)的地理特點
清潔能源所需的關鍵礦產(chǎn)分布在為數(shù)不多的幾個地區(qū)，這無疑將加大供應風險。如全球70%的鈷采自剛果民主共和國；60%的稀土元素來自中國；40%的鎳產(chǎn)自印尼；55%的鋰來自澳大利亞，25%的鋰來自智利。除了產(chǎn)地，這些礦產(chǎn)的加工地也高度集中，中國承擔了90%的稀土和60%～70%的鋰和鈷的精煉，主導部分大宗材料的供應，粗鋼、水泥和鋁產(chǎn)量占全球總量的一半左右，不過其中大部分用于國內建設。
中國是當今全球清潔能源技術的主要供應國，也是許多技術的凈出口國。全球大規(guī)模制造技術中至少60%的制造能力來自中國，電解槽制造能力也有40%來自中國。除了風力渦輪機部件，歐洲是清潔能源技術的凈進口地區(qū)，電動汽車和電池約1/4依賴進口，光伏組件和燃料電池完全依賴進口，且主要來自中國。中國直接向除了北美的所有市場供應光伏設備。美國約2/3的光伏組件依賴進口，主要進口地為東南亞。
受疫情和局部地緣政治沖突影響，過去一年出現(xiàn)了清潔能源技術的供應鏈中斷，與此同時需求端持續(xù)旺盛，引發(fā)了材料和能源成本的大幅上升。2022年的鋰均價是2019年的近4倍，鈷和鎳的均價則是2019年的兩倍。2022年初，電池金屬價格上漲還導致全球電池價格在多年持續(xù)低迷后，相對2021年上漲了近10%。2020年上半年~2022年，多晶硅、銅和鋼的價格都翻了一番，助推光伏組件價格大漲25%，中國以外的風力渦輪機價格則上漲20%。
綜觀清潔能源技術的生命周期，二氧化碳強度遠低于化石能源技術，但供應鏈的碳排放量和其他污染物制造量卻與化石能源不相上下，其中材料生產(chǎn)和制造的碳排放量常占清潔能源技術供應鏈碳排放總量的90%以上。鑒于目前在許多情況下并無商業(yè)可行的低碳排放技術可用，要想實現(xiàn)清潔能源技術供應鏈的碳減排將極具挑戰(zhàn)，但這也是全球邁向凈零排放世界必克的一役。
采礦和材料生產(chǎn)
向清潔能源轉型需要大量投入，從風力渦輪機、電動汽車電池到電網(wǎng)的一系列技術和基礎設施都需要關鍵礦物，尤其是鋰、鈷、鎳、銅和釹等金屬，以及大宗材料，如鋼鐵、水泥、塑料和鋁等。根據(jù)凈零排放情景預測，到2030年，5種關鍵礦物需求將大幅增長，增幅介于1.5～7倍。
為實現(xiàn)凈零排放目標，需要迅速擴大全球關鍵礦產(chǎn)的開采能力。目前全球計劃投放的資金如果到位將取得可觀進展，但到2030年，這些資金產(chǎn)生的產(chǎn)能仍不能滿足全球需求。缺口最大的是鋰，產(chǎn)能即使擴張也僅能滿足2030年需求的2/3。新礦建設周期長且不確定性因素較多，這意味著未來3年全球將需要3600億～4500億美元投資來彌補供應缺口。
實現(xiàn)凈零排放目標，礦物加工能力也必須大幅提高。根據(jù)即將上馬的清潔能源技術項目情況，即使采礦能力提高，滿足供應，加工能力不足仍會導致關鍵材料供應出現(xiàn)缺口。預測顯示，2030年凈零排放情景所需的硫酸鎳和鋰缺口分別為60%和35%。采取措施實現(xiàn)礦物加工的地域多元化可部分降低供應中斷風險，但中國仍將繼續(xù)占主導地位。
傳統(tǒng)的大宗材料生產(chǎn)減排脫碳非常困難。多數(shù)接近零排放的生產(chǎn)工藝還不具備商業(yè)性，但要實現(xiàn)凈零排放情景，到2030年大宗材料產(chǎn)能必須在目前的基礎上擴大，粗鋼產(chǎn)能增至1.3億噸，水泥產(chǎn)能增至3.7億噸。即將上馬且接近零排放生產(chǎn)的項目能貢獻的產(chǎn)量僅為2030年凈零排放情景下粗鋼需求的10%，水泥需求的3%。這些項目主要位于歐洲和北美，但考慮到需求增長最快的地區(qū)是新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟體，未來加強國際合作是實現(xiàn)目標的重要途徑。
制造與安裝
目前全球宣布計劃開展的光伏模塊制造計劃如果順利實施，將滿足凈零排放情景下的2030年清潔能源技術需求。預計到2030年全球需投資6400億美元，才能滿足實現(xiàn)凈零排放情景下的需求，但根據(jù)當下已官宣即將上馬的項目情況，投入資金僅相當于上述投資額的2/3左右。
從已宣布的電動汽車電池制造項目看，到2030年，全球相關產(chǎn)能將提高6倍，滿足凈零排放情景下80%以上的需求。研讀項目公告可預測，到2030年，陸上風電的器件制造產(chǎn)能將增長5%～10%，海上風電的器件制造產(chǎn)能將增長2%～55%。而凈零排放情景的設定是風力渦輪機產(chǎn)能增加4倍；電解槽產(chǎn)能雖能較目前增長近10倍，超過100吉瓦，但也僅是凈零排放情景設定需求的一半左右。
大規(guī)模定制技術能否及時推出目前還難以預測，但從目前項目情況來看，若順利實施也僅能滿足2030年凈零排放情景下低排放合成烴燃料需求的15%、搭載碳捕集技術的生物能源需求的20%。
清潔能源技術需要大量的安裝和制造勞動力?，F(xiàn)今全球在清潔能源領域工作的人有3300萬。凈零排放情景下預測，到2030年，電動汽車和電池制造將新增800萬個工作崗位，足以容納目前參與制造內燃機汽車的工人；太陽能、風能和熱泵系統(tǒng)將新增400萬個安裝（75%）和制造（25%）崗位。
中國占全球制造業(yè)主導地位的主要原因是支持性產(chǎn)業(yè)政策、低成本能源和材料及勞動力，以及貿(mào)易政策。其他國家也在努力擴大清潔能源制造能力，但未來7年制造業(yè)地點的集中依然不會發(fā)生大改變。
基礎設施建設
電力、氫氣和二氧化碳的運輸和儲存基礎設施是在清潔能源轉型過程中經(jīng)常被忽視卻至關重要的因素。根據(jù)凈零排放情景預測，2021～2050年，全球輸電線長度將增加185%，配電線長度將增加165%，其中85%的增量來自新興經(jīng)濟體。2030年，目前尚無存在感的低碳氫將占全球氫需求的20%以上；二氧化碳的年儲存注入能力將從目前的4200萬噸增至12億噸，這意味著需要大規(guī)模擴建二氧化碳運輸和儲存基礎設施。
快速增長是對清潔能源技術供應鏈的巨大挑戰(zhàn)。按凈零排放情景預測，2022～2030年，全球輸電線、配電網(wǎng)和變壓器的年金屬用量將增長50%。用于電網(wǎng)和變壓器的銅幾乎占2030年全球銅產(chǎn)量的20%。變壓器制造所需的晶粒取向電工鋼主要由5個國家，即中國、日本、韓國、俄羅斯和美國生產(chǎn)，目前占全球年產(chǎn)能（380萬噸）的近85%。而在凈零排放情景下，2022～2030年，電工鋼的需求將翻番，達到600萬噸/年。
在凈零排放情景下，2030年前，全球低碳氫和氫衍生燃料運輸方面的投資，如管道、存儲設施、終端和加氫站等，將超過500億美元/年，幾乎相當于目前全球每年天然氣管道和航運基礎設施投資的40%。隨著時間的推移，全球對氫和氫衍生燃料的需求將不斷增加，2041～2050年基礎設施投資將超過800億美元/年。
在凈零排放情景下，二氧化碳基礎設施建設也將加速，但二氧化碳存儲能力提升周期較長，因此會限制速度。對用于二氧化碳存儲的儲層評估工作開展不足，也會影響相關項目推進。要確保對捕集設施和運輸基礎設施的投資，就必須加大二氧化碳儲層評估力度。
降低供應鏈風險
清潔能源和技術供應鏈是全球連接氣候、能源和產(chǎn)業(yè)政策的紐帶，其建立需要各國政府齊心協(xié)力。由于供應鏈強度取決于最薄弱環(huán)節(jié)，IEA提出了全面的風險評估框架，重點是在關注建立清潔能源供應鏈的主要障礙的同時采取優(yōu)先行動，加強其安全性、韌性和可持續(xù)性。
對于新的清潔技術供應鏈來說，時間是關鍵因素。電力、氫能和二氧化碳基礎設施，以及礦山項目的交付時間都非常長。因此，簡化手續(xù)、減少許可證的流程耗時、為供應鏈的關鍵要素調動投資和融資、培養(yǎng)預測未來需求的技能、加快早期技術創(chuàng)新等非常重要。
供應地點和市場的高度集中威脅全球清潔能源技術的供應安全。3個最大的生產(chǎn)國擁有全球70%～85%的生產(chǎn)技術產(chǎn)能，如光伏組件、風能、電池和電解槽。實現(xiàn)要素供應地點和市場的多元化，應成為未來保障清潔能源技術供應安全的思路之一。
加強清潔能源技術供應鏈的彈性。供應中斷和價格波動都會對清潔能源技術成本產(chǎn)生深遠影響。減少材料投入和實現(xiàn)材料來源的多元化、設計有利于國內競爭優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，有利于提高清潔能源技術供應鏈的抗打擊能力。
建立可持續(xù)的清潔能源技術供應鏈必須應對環(huán)境和社會風險。清潔技術供應鏈排放最密集的部分是關鍵材料的生產(chǎn)，其次是技術制造。各國制定政策應側重于擴大接近零排放材料的先導市場，不斷提高最低循環(huán)利用的門檻、建立可追溯性標準、制定合理的環(huán)境、社會和治理法規(guī)。
IEA關于能源和技術
供應鏈的定義
能源和技術供應鏈是指向市場提供技術或能源服務所需的一系列步驟或階段，包括自然資源的開采、材料和燃料生產(chǎn)、制造部件并將其組合成技術或系統(tǒng)、安裝和技術運行、管理技術或系統(tǒng)運行期間及終結時產(chǎn)生的廢物。能源技術包括用于生產(chǎn)能源和提供能源服務的硬件、技術、技能、方法，以及進行能源生產(chǎn)、轉化、儲存、運輸和使用的工藝。該報告根據(jù)所提供的最終服務區(qū)分了技術供應鏈和能源供應鏈。
技術供應鏈是指安裝一項技術所需的不同步驟，每個階段都涉及材料、組件和服務的投入。就清潔能源技術而言，主要步驟包括：礦物開采、礦物加工、零部件制造、設備組裝和安裝、操作、退役處理和組件回收利用。這些技術包括：供應側設備，如光伏系統(tǒng)和氫電解槽；終端設備，如電動汽車、熱泵和氫能汽車。
能源供應鏈是指向最終用戶提供燃料或最終能源服務所需的不同階段，通常涉及技術供應鏈和跨技術供應鏈的能源商品貿(mào)易，包括發(fā)電或燃料轉換，以及其運輸、傳輸、分配和儲存，如可再生電力，以及低碳氫和合成碳氫化合物燃料的供應。
技術供應鏈和能源供應鏈相互關聯(lián)。任何形式的能源開采、生產(chǎn)、運輸和儲存都離不開技術，而技術供應鏈上的所有階段也都需要消耗能源，離不開能源供應鏈。
近期技術成本和能源價格走勢也突顯了二者之間的聯(lián)系。過去幾年，清潔能源技術必需的礦物和金屬價格飆升，主要源于能源需求上升、供應鏈中斷和對未來能源供應擔憂導致的能源價格上漲等綜合因素。以鋰為例，2022年初以來，價格幾乎翻番。鋰、鎳、鈷和錳等鋰離子電池的正極材料原來在電池組成本中的占比不足5%，現(xiàn)已升至20%以上。
