《2023能源技术展望》于今年1月发布,是国际能源署的旗舰报告系列之一,关于未来清洁技术产业的全球指南。它全面分析了当今全球清洁能源技术制造业(如太阳能电池板、风力涡轮机、电动汽车电池、氢气电解槽和热泵)以及这些技术在世界各地的供应链,并描绘了随着未来几年清洁能源转型的推进,这些技术可能会如何发展。
在《2023能源技术展望》发布会上,国际能源署署长法提赫·比罗尔表示:“国际能源署在两年前就强调,一个新的全球能源经济正在迅速崛起。今天,它已经成为经济战略的核心,每个国家都需要确定如何从机遇中获益并驾驭挑战。我们正在谈论价值数千亿美元的新清洁能源技术市场,以及数百万新的就业机会。令人鼓舞的消息是,清洁能源技术制造的全球项目规模庞大且不断增长。如果这些已经宣布的所有项目都能建成,那么流入制造清洁能源技术的投资将提供占净零排放所需资金的三分之二。”
此外,比罗尔博士补充说道:“与此同时,世界将受益于更加多样化的清洁技术供应链,我很高兴看到当今世界上许多经济体竞相成为新的能源经济的领导者,并在实现净零排放的比赛中推动清洁技术制造业的扩张。保证竞争的公平性很重要,包括健康的国际合作,没有哪个国家是能源孤岛,如果各国不共同努力,能源转型将变得更加昂贵和缓慢。”
报告摘要
能源世界正处于一个新的工业时代的早期阶段——清洁能源技术制造时代。太阳能光伏和风能在2000年初还处于起步阶段,电动汽车和电池的生产在2010年前后才兴起,但如今,它们已如雨后春笋般发展成为庞大的制造业。根据报告,这些业务和其他清洁能源产业的规模和重要性将进一步快速增长。世界各国正在努力扩大清洁能源技术制造,这不仅与推进净零排放的目标重合,同时可以进一步巩固能源安全,并在新的全球能源经济中保持竞争力。报告指出,就目前形势来看,发展安全、有弹性和可持续的清洁能源供应链是极其重要的。
如何从新的能源经济的机遇中获益,是每个国家的必修课,需要根据自身的优势和劣势制定工业战略。《2023能源技术展望》全面盘点了全球清洁能源供应链的现状,涵盖了采矿;锂、铜、镍、钢铁、水泥、铝和塑料等材料的生产;以及关键技术的制造和安装。报告描绘了这些领域在未来几十年内可能的发展变化。报告还评估了建立安全、有弹性和可持续的清洁能源技术供应链的机会和需求,并研究了对政策制定者的影响。
新的能源经济带来机遇和风险
清洁能源转型为新兴的、不断壮大的行业提供重大的增长空间和就业机会。如果世界各国充分履行能源和气候承诺,到2030年,全球大规模生产关键清洁能源技术的市场价值约为每年6500亿美元,是目前水平的三倍多。到2030年,相关的清洁能源制造业工作岗位将从现在的600万增加到近1400万,其中一半以上的工作岗位与电动汽车、太阳能光伏、风能和热泵有关。随着转型的推进,在接下来的几十年里,工业和就业将进一步快速增长。
但是,清洁能源供应链的集中程度存在潜在风险——包括技术制造和所依赖的材料。目前,在大多数清洁能源技术的制造和贸易中,中国占主导地位。不可忽视的是,中国对清洁能源供应链的投资,对于降低全球关键技术的成本起到重要作用,为转型带来诸多好处。与此同时,全球供应链的地理集中程度也是政府的潜在挑战。根据国际能源署2021年的统计数据,大规模制造技术如风能、电池、电解槽、太阳能电池板和热泵,每项技术的前三大生产国制造能力加起来超过70%,其中中国在各项技术的生产制造中都领先。关键性矿产的开采与地理资源分布密切相关,并且这些分布也很集中。例如,刚果共和国生产了全世界70%的钴,仅三个国家的锂产量占全球的90%。供应链上任何一点的集中都使整个供应链容易受到事故的影响。
图为2021年全球供应链地理集中程度
世界已经看到了供应链紧张的风险,近年来,供应链紧张推高了清洁能源技术的价格,使各国的清洁能源转型变得更加困难和昂贵。钴、锂和镍价格的上涨导致电池价格首次上涨,2022年全球电池价格上升了近10%。中国之外的风力发电机成本在多年下降后也在上升,在2020年上半年和2022年同期,钢铁和铜等原料价格大约翻了一番。在太阳能光伏供应链中也可以看到类似的趋势。
各国政府竞相塑造
清洁能源技术制造的未来
各国正在努力提高清洁能源供应链的弹性和多样性,同时也在争夺巨大的经济机会。主要经济体纷纷采取行动,将气候、能源安全和工业政策结合起来,例如美国的《通胀削减法案》、欧盟的“减碳55”一揽子计划(Fit for 55)和REPowerEU能源计划、日本的绿色转型计划、印度的太阳能光伏和电池生产挂钩激励计划以及中国的“十四五”规划。
正确制定清洁能源产业战略的国家,将获得巨大红利。项目开发商和投资者正在密切关注有利政策并作出反应,以便在不同市场获得竞争优势。目前宣布的全球光伏项目中只有25%正在建设或即将建设——电动车电池约为35%,电解槽不到10%。在中国,25%的太阳能光伏发电项目和45%的电池制造项目已经处于成熟的实施阶段。在美国和欧洲,正在建设中的电池和电解槽项目不到20%。相对较短的交付周期(约1-3年)意味着在投资环境利好的国家,有关项目可以迅速扩大。值得一提的是,有些已经宣布但还没落实的项目,可能会因为当地政策和市场发展的变化,最终在别的地方开发建设。
为了增强清洁能源供应链的稳定性并使其多样化,需要更多努力。目前公布的2030年光伏组件(约85%为电池和组件,90%为硅片)、陆上风电组件(约85%为叶片,约90%为机舱和塔架)以及电动汽车电池组件(98%为阳极,93%为阴极材料)的产能扩张计划中,中国占了大部分。制氢电解槽是例外,2030年约有四分之一的制造能力分别在中国和欧盟,另外10%在美国。
图为在已宣布的气候承诺情境下(APS)和2050年净零排放(NZE)情境下宣布的清洁能源技术项目吞吐量和部署情况
清洁能源供应链受益于国际贸易
国际贸易对于加快清洁能源转型、降低转型成本至关重要,但各国要增加供应商的多样性。许多太阳能光伏都在进行贸易,特别是硅片和组件,其中国际贸易所占份额接近60%,而中国制造的光伏组件约有五成出口——主要出口到欧洲和亚太地区。电动汽车的情形也类似,大部分贸易从亚洲流入欧洲,欧洲约四分之一的电动汽车电池由中国进口。风力涡轮机的塔架、叶片和机舱的国际贸易相当普遍。中国是风力涡轮机部件制造业的主要参与者,占全球产能的60%和出口总额的一半,其中大部分流向其他亚洲国家和欧洲。美国作为最大的风力发电市场之一,叶片和轮毂的国产含量低于25%。对于热泵,在全球制造业中国际贸易的份额低于10%,其中大部分是从中国流向欧洲。
对于许多清洁能源技术而言,已经宣布的到2030年的制造计划非常庞大。如果所有宣布的项目都能落实,并且所有国家都能履行气候承诺,那么到2030年,仅中国就能供应全球整个太阳能光伏组件市场、三分之一的电解槽市场以及90%的电动汽车电池。欧盟已宣布的项目将足以满足欧盟成员国在电解槽和电动车电池方面的所有需求,但在太阳能光伏和目前具有技术优势的风能方面仍将高度依赖进口。美国的情况与欧盟有些类似,尽管由于《通胀削减法案》的出台,进一步增加产能的可能性很大。目前全球已宣布的项目将使太阳能光伏、电动汽车电池和电解槽等技术的供大于求,而风电组件、热泵和燃料电池等其他技术的供应则明显不足。由此可见,政府明确、可靠的部署目标对于限制需求不确定性、指导投资决策很重要。
关键性矿产自带一系列挑战
开采关键性矿产是清洁能源技术供应链中唯一需要依赖资源禀赋的一环。新矿的生产周期很长,从项目开始到首次生产可能远超十年,关键性矿产的供应问题成为清洁技术制造的主要瓶颈,并增加了风险。关键性矿产的地理位置过于集中,也会导致供应安全的风险,因此必要的国际合作和战略伙伴关系不可或缺。未来如何部署,需要有清晰明确的政策信号,因为这可以降低在该领域投资的风险,采矿公司需要对供应链下游的清洁能源技术的生产规模保有信心。
目前大多数关键性矿产的加工和提炼项目都在中国。这些中游工序通常是能源密集型的。到2030年铜的新增产能中有80%来自中国,中国还主导了电池关键金属的精炼加工(钴95%,锂和镍约60%)。尽管矿产加工的规模在扩大,也远不能满足快速部署清洁能源技术所需。到2030年,多晶硅将是唯一一个产能过剩的领域。
若要降低关键性矿产供应的风险,需要新的、更加多元多样的国际化生产者-消费者关系。以矿产资源以及生产和加工的环境、社会和治理的标准为基准建立关系。这些新的伙伴关系需要为资源丰富的生产者特别是发展中国家的生产者提供机会,使其超越初级生产。此外,储备矿产也可以保障供应。但是要确保矿产资源安全,需要一整套全面的政策(包括关注需求侧、矿产回收项目和支持技术创新)。
各国清洁能源产业战略
需反映自身优势和劣势
对大多数国家来说,在清洁能源技术供应链的各个环节进行有效竞争是不现实的。竞争的比较优势性往往来自于固有的地理优势,如轻而易举地获得低成本的可再生能源或存在某种矿产资源,降低了能源和材料商品的生产成本。也可能是其他因素,如庞大的国内市场、高技能的劳动力或现有产业产生的协同效应和溢出效应。全面评估和培育这些竞争优势应成为政府工业战略的核心支柱,需要按照国际规则设计,并辅以战略伙伴关系。
能源成本将继续成为各国能源密集型产业部门竞争力的主要区别因素。今天的工业竞争力与能源成本密切相关,特别是天然气和电力,而这些成本在各地区之间差异很大。在清洁能源转型中,情况 依然如此。例如,利用中国和美国目前最好的资源,用可再生电力生产氢气的成本(3-4美元/公斤)可能比日本和西欧(5-7美元/公斤)低得多,从而导致衍生商品如氨和钢的生产成本也有类似差异。随着各国在履行气候承诺上取得进展,可再生能源的电力成本继续下降,电解槽成本迅速下降,区域之间的成本差异可能会有所缩小,但竞争力的差距仍将存在。各国在制定工业战略时应仔细考虑在供应链的哪一环节实现国内专业化、哪一环节建立战略伙伴关系或在第三国进行直接投资。
在新的能源经济系统中,新的基础设施将是支柱。这包括电力、氢气和二氧化碳的运输、传送、分配或储存等领域。建设清洁能源基础设施可能需要10年或更久,涉及大型土木工程项目,必须遵守广泛的地方规划和环境法规。虽然在大多数情况下,施工本身是一个相对高效的过程,平均需要2-4年,但规划和许可可能会导致延误并造成瓶颈,取决于管辖权和基础设施类型,需要2-7年。大型基础设施的交付时间通常比配套电厂和工业设施的时间要长得多。
新的能源经济的故事仍在书写中
供应链是叙事核心
清洁能源技术制造的工业战略需要政府各部门共同参与制定,协调好气候、能源安全与经济机会。这意味着了解和发挥国内的比较优势;对供应链进行全面的风险评估;减少大型基础设施项目的批准、许可时间;对关键供应链的要素调动投资和融资;发展工作技能以满足未来需求;对于仍处于概念验证阶段的技术,要加速创新。每个国家都要根据自身的资源禀赋、优势和劣势确定其工业战略。没有一个国家可以单独行动。即使各国正在建设本国能力并加强其在新的全球能源经济中的地位,国际合作仍将带来巨大收益,为未来的各行业打下坚实的基础。
原标题:国际能源署:全球清洁能源技术制造时代到来!