中國儲能網(wǎng)訊：國際能源署（IEA）發(fā)布的《2023年能源技術(shù)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(shù)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(shù)供應(yīng)鏈，不僅推漲了化石能源價格，也導(dǎo)致清潔能源技術(shù)所需的關(guān)鍵礦物、半導(dǎo)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(shù)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(zhuǎn)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(shù)。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(fù)強調(diào)的那樣，人類無須在應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)的機遇和風(fēng)險，選取了6個重要的清潔能源技術(shù)鏈進行了梳理和預(yù)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(guān)的承諾。
實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要的6個能源和技術(shù)供應(yīng)鏈分別是：低排放發(fā)電技術(shù)、低排放氫能技術(shù)、低排放合成烴燃料技術(shù)、電動汽車技術(shù)、熱泵技術(shù)、燃料電池卡車技術(shù)。
能源轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨
2022年，全球清潔能源投資在2021年的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)中的占比仍高居80%。這對實現(xiàn)凈零排放目標構(gòu)成了巨大威脅，也推動了清潔能源技術(shù)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(dāng)前基礎(chǔ)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?qū)夥M件和電動汽車電池的需求，但在其他領(lǐng)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(zhuǎn)型的速度主要取決于清潔能源技術(shù)供應(yīng)鏈是否完善。據(jù)預(yù)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(shè)供應(yīng)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(shù)所需的關(guān)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(dǎo)致供需緊張。預(yù)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(yīng)鏈和擴大現(xiàn)有供應(yīng)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(chǔ)設(shè)施通常需要十幾年，建廠或應(yīng)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(guān)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(guān)鍵，但當(dāng)下全球清潔能源行業(yè)仍存在勞動力短缺和技能瓶頸。
關(guān)鍵礦產(chǎn)的地理特點
清潔能源所需的關(guān)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(yīng)風(fēng)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(dān)了90%的稀土和60%～70%的鋰和鈷的精煉，主導(dǎo)部分大宗材料的供應(yīng)，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(nèi)建設(shè)。
中國是當(dāng)今全球清潔能源技術(shù)的主要供應(yīng)國，也是許多技術(shù)的凈出口國。全球大規(guī)模制造技術(shù)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(fēng)力渦輪機部件，歐洲是清潔能源技術(shù)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(yīng)光伏設(shè)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(shù)的供應(yīng)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(dǎo)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(fēng)力渦輪機價格則上漲20%。
綜觀清潔能源技術(shù)的生命周期，二氧化碳強度遠低于化石能源技術(shù)，但供應(yīng)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(shù)供應(yīng)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(shù)可用，要想實現(xiàn)清潔能源技術(shù)供應(yīng)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(zhuǎn)型需要大量投入，從風(fēng)力渦輪機、電動汽車電池到電網(wǎng)的一系列技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施都需要關(guān)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(yù)測，到2030年，5種關(guān)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(guān)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(shè)周期長且不確定性因素較多，這意味著未來3年全球?qū)⑿枰?600億～4500億美元投資來彌補供應(yīng)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(shù)項目情況，即使采礦能力提高，滿足供應(yīng)，加工能力不足仍會導(dǎo)致關(guān)鍵材料供應(yīng)出現(xiàn)缺口。預(yù)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(yīng)中斷風(fēng)險，但中國仍將繼續(xù)占主導(dǎo)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(chǔ)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(shù)需求。預(yù)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(dāng)下已官宣即將上馬的項目情況，投入資金僅相當(dāng)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(guān)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(yù)測，到2030年，陸上風(fēng)電的器件制造產(chǎn)能將增長5%～10%，海上風(fēng)電的器件制造產(chǎn)能將增長2%～55%。而凈零排放情景的設(shè)定是風(fēng)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(shè)定需求的一半左右。
大規(guī)模定制技術(shù)能否及時推出目前還難以預(yù)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(shù)的生物能源需求的20%。
清潔能源技術(shù)需要大量的安裝和制造勞動力?，F(xiàn)今全球在清潔能源領(lǐng)域工作的人有3300萬。凈零排放情景下預(yù)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(nèi)燃機汽車的工人；太陽能、風(fēng)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(dǎo)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)
電力、氫氣和二氧化碳的運輸和儲存基礎(chǔ)設(shè)施是在清潔能源轉(zhuǎn)型過程中經(jīng)常被忽視卻至關(guān)重要的因素。根據(jù)凈零排放情景預(yù)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(chǔ)設(shè)施。
快速增長是對清潔能源技術(shù)供應(yīng)鏈的巨大挑戰(zhàn)。按凈零排放情景預(yù)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(shè)施、終端和加氫站等，將超過500億美元/年，幾乎相當(dāng)于目前全球每年天然氣管道和航運基礎(chǔ)設(shè)施投資的40%。隨著時間的推移，全球?qū)浜蜌溲苌剂系男枨髮⒉粩嘣黾樱?041～2050年基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(guān)項目推進。要確保對捕集設(shè)施和運輸基礎(chǔ)設(shè)施的投資，就必須加大二氧化碳儲層評估力度。
降低供應(yīng)鏈風(fēng)險
清潔能源和技術(shù)供應(yīng)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(yīng)鏈強度取決于最薄弱環(huán)節(jié)，IEA提出了全面的風(fēng)險評估框架，重點是在關(guān)注建立清潔能源供應(yīng)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(shù)供應(yīng)鏈來說，時間是關(guān)鍵因素。電力、氫能和二氧化碳基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)鏈的關(guān)鍵要素調(diào)動投資和融資、培養(yǎng)預(yù)測未來需求的技能、加快早期技術(shù)創(chuàng)新等非常重要。
供應(yīng)地點和市場的高度集中威脅全球清潔能源技術(shù)的供應(yīng)安全。3個最大的生產(chǎn)國擁有全球70%～85%的生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)能，如光伏組件、風(fēng)能、電池和電解槽。實現(xiàn)要素供應(yīng)地點和市場的多元化，應(yīng)成為未來保障清潔能源技術(shù)供應(yīng)安全的思路之一。
加強清潔能源技術(shù)供應(yīng)鏈的彈性。供應(yīng)中斷和價格波動都會對清潔能源技術(shù)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(shè)計有利于國內(nèi)競爭優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，有利于提高清潔能源技術(shù)供應(yīng)鏈的抗打擊能力。
建立可持續(xù)的清潔能源技術(shù)供應(yīng)鏈必須應(yīng)對環(huán)境和社會風(fēng)險。清潔技術(shù)供應(yīng)鏈排放最密集的部分是關(guān)鍵材料的生產(chǎn)，其次是技術(shù)制造。各國制定政策應(yīng)側(cè)重于擴大接近零排放材料的先導(dǎo)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(guān)于能源和技術(shù)
供應(yīng)鏈的定義
能源和技術(shù)供應(yīng)鏈是指向市場提供技術(shù)或能源服務(wù)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(shù)或系統(tǒng)、安裝和技術(shù)運行、管理技術(shù)或系統(tǒng)運行期間及終結(jié)時產(chǎn)生的廢物。能源技術(shù)包括用于生產(chǎn)能源和提供能源服務(wù)的硬件、技術(shù)、技能、方法，以及進行能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)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(wù)區(qū)分了技術(shù)供應(yīng)鏈和能源供應(yīng)鏈。
技術(shù)供應(yīng)鏈是指安裝一項技術(shù)所需的不同步驟，每個階段都涉及材料、組件和服務(wù)的投入。就清潔能源技術(shù)而言，主要步驟包括：礦物開采、礦物加工、零部件制造、設(shè)備組裝和安裝、操作、退役處理和組件回收利用。這些技術(shù)包括：供應(yīng)側(cè)設(shè)備，如光伏系統(tǒng)和氫電解槽；終端設(shè)備，如電動汽車、熱泵和氫能汽車。
能源供應(yīng)鏈是指向最終用戶提供燃料或最終能源服務(wù)所需的不同階段，通常涉及技術(shù)供應(yīng)鏈和跨技術(shù)供應(yīng)鏈的能源商品貿(mào)易，包括發(fā)電或燃料轉(zhuǎn)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(yīng)。
技術(shù)供應(yīng)鏈和能源供應(yīng)鏈相互關(guān)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(shù)，而技術(shù)供應(yīng)鏈上的所有階段也都需要消耗能源，離不開能源供應(yīng)鏈。
近期技術(shù)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(shù)必需的礦物和金屬價格飆升，主要源于能源需求上升、供應(yīng)鏈中斷和對未來能源供應(yīng)擔(dān)憂導(dǎo)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。
