2023 全球能源领域前沿技术发展报告 一、2023 年全球能源投资现状及趋势 当前，全球经济复苏进程放缓，绿色投资全面增长成为重要亮点。随着全球 气候变化问题日益严重，各国政府和企业纷纷加大对清洁能源的投入，以减少温 室气体排放，推动可持续发展。成本、气候和能源安全目标以及工业战略共同推 动了清洁能源技术投资的强劲增长。 （一）清洁能源技术投资强劲增长，太阳能投资将首次超过石油 2021 年以来清洁能源投资增长了 24%。2022 年，受经济复苏、能源危机以 及化石能源市场剧烈波动等影响，全球能源投资和相关技术部署得到一定提振。 根据国际能源署（IEA）发布的《2023 年全球能源投资报告》，2022 年全球能源 投资总额为 2.6 万亿美元，这一增长主要受到天然气投资的推动，因为各国纷纷 寻求更清洁的能源替代煤炭作为发电燃料。而到 2023 年，IEA 预计全球能源投 资将达到约 2.8 万亿美元，其中清洁能源投资将超过 1.7 万亿美元，比 2021 年增 长 24%，包括可再生能源电力、核能、电网、储能、低排放燃料、能效提升以及 终端可再生能源和电气化；剩余部分将用于化石能源供应和电力，其中约 15%用 于煤炭，其他为石油和天然气。 （来源：IEA） 图 1 2015—2023 年全球对清洁能源和化石燃料的投资情况 清洁能源与化石燃料投资之间的差距拉大。由于全球能源危机引发的可负担 性和安全担忧，选择更可持续能源的趋势进一步加强，清洁能源技术的投资远远 超过化石燃料支出，两者投资的差距正在扩大。IEA 指出，五年前，清洁能源与 1 化石能源的投资比为 1:1，如今这一比例已扩大至 1.7:1。一方面，太阳能和风能 等清洁能源的成本越来越低；另一方面，许多国家都认为，发展清洁能源不仅可 以应对气候变化，还是解决能源安全问题的持久方案。 太阳能投资将在 2023 年首次超过石油生产投资。全球清洁能源投资增长具 体体现在以太阳能为主导的可再生能源和电动汽车两个方向，清洁能源投资增长 由可再生能源和电动汽车引领，电池、热泵和核能等领域也作出了重要贡献。IEA 预计，2023 年，低排放电力投资将占发电总投资的近 90%。其中，太阳能表现最 佳，其投资将达到 3800 亿美元，首次超过石油上游投资。另外，消费者对电动 汽车的需求正在快速增长，预计电动汽车销量在 2022 年创下历史新高后，今年 将增长三分之一以上。对电动汽车的投资自 2021 年以来翻了一番多，预计 2023 年将达到 1300 亿美元。此外，全球热泵销售额自 2021 年以来实现了 10%以上的 增长。 （来源：IEA） 图 2 2015—2023 年全球清洁能源投资情况 （二）全球清洁能源投资不均衡，区域较为集中 清洁能源投资虽然增长强劲，但极不平衡。2021 年以来超过 90%的清洁能 源投资增长来自发达经济体和中国，其增长额超过了其他地区的投资总额。印度 的太阳能投资、巴西和中东部分地区的可再生能源投资也有所增长，但这些国家 和地区对太阳能投资增长的贡献很小。如果其他国家的清洁能源转型不加速进行， 全球能源可能面临新的不平衡发展。清洁能源投资中最大的短板存在于新兴经济 体和发展中国家，主要的制约因素包括政策框架和市场设计不明确、电网等基础 2 设施薄弱、利率等资本成本高等。在这些地区，由于清洁能源投资回报率低，私 人投资涉足意愿低，因此需要国际社会做更多的工作，特别是在推动私营资本一 直不愿冒险的低收入经济体的投资方面。 （来源：IEA） 图 3 2019—2023 年主要国家和地区清洁能源投资情况 （三）投资正流向关键矿产领域，由电动汽车和电池研发制造引领 电动汽车和电池是需求增长的主要驱动力。据统计，2022 年，电动汽车销 量增长 60%，超过 1000 万辆，储能系统装机容量增加了一倍，太阳能光伏装机 继续打破之前的纪录，风电装机在经历了两年的低迷后恢复上升势头。这导致对 关键矿产的需求显著增加，根据 IEA《关键矿产市场评估 2023》报告，2017— 2022 年，能源行业的发展推动全球锂需求增长 2 倍，钴和镍的需求分别增长 70%、 40%。关键矿产中的清洁能源技术应用占比也在上升，到 2022 年，清洁能源应 用占全部锂、镍、钴需求比重分别较五年前提升了 26%、10%、23%。清洁能源 技术关键矿产需求将迅速增加，IEA 预测，在 2050 年净零排放情景中，到 2030 年关键矿物需求将增长 3.5 倍，达到 3000 多万吨。电动汽车和电池是需求增长 的主要驱动力，其次低排放发电和电网也是重要驱动因素。 3 （来源：IEA） 图 4 清洁能源应用占锂、镍、钴需求比重 清洁能源制造、关键矿物和金属供应的竞争是确保弹性转型的关键。IEA 发 布《2023 年世界能源展望》预测，2030 年，全球主要清洁能源技术市场价值将 达到约 6500 亿美元，是目前水平的三倍多。清洁能源安全转型取决于弹性和多 样化的清洁能源供应链，要实现全球气温上升控制在 1.5 摄氏度，IEA 认为，2030 年还需在清洁能源制造和关键矿产供应方面投资约 1.2 万亿美元。其中，电动汽 车市场利好、储能电池的强劲投资以及本土供应链政策，将推动全球新的锂离子 电池制造项目部署，到 2030 年有望达到 5.2 太瓦时的新产能。但由于资源勘探 到开采加工需要十年以上时间，关键矿产投资将成为清洁技术制造和部署的制约 因素。矿产开发也需要大量的资金投入，包括采矿权许可费、勘探费用、设备购 置费用、劳动力成本等。继 2021 年同比增长 20%后，2022 年关键矿产开发投资 再次大幅增长 30%。IEA 通过对 20 家大型矿业企业投资水平进行详细分析后发 现，在清洁能源部署强劲势头刺激下，关键矿产的资本支出大幅增加。专门从事 锂开发企业的支出增长了 50%，其次是专注于铜和镍的企业。2022 年，中国企 业的矿产开发投资支出几乎翻了一番。除矿产开采外，钠离子电池在 2023 年初 实现了飞跃，计划产能超过 100 吉瓦时，且主要集中在中国。虽然绝大多数电池 回收产能位于中国，但各国已宣布的制造计划将在一定程度上降低中国市场的占 有率。 二、世界主要经济体能源科技战略与政策动态 4 随着全球应对气候变化和能源转型进程的不断推进，能源产业成为大国博弈 的重要领域。欧美大力发展太阳能、风能等清洁能源技术；美日相继更新国家氢 能战略，释放出氢能产业化加速信号；先进的小型模块化反应堆、第四代核能系 统以及热核聚变堆，已经成为全球先进核能技术研发焦点；新产品、新技术已成 为全球碳减排技术的竞技场；不断扩张的能源行业推动了全球对关键矿物的需求， 欧美正通过一系列新政策实现矿产供应的多样化，包括欧盟《关键原材料法案》、 美国《通胀削减法案》等。 （一）光伏风电技术 在强有力的政策支持、具有吸引力的价格以及模块化特性的推动下，光伏系 统继续快速渗透到全球能源系统中。欧美等发达经济体出台一系列政策措施和规 划：加速实现光伏供应链本地化；不断完善促进风电产业发展的政策措施，加快 风电技术水平提升和产业转型升级；建立可再生能源中心，推进海洋能开发利用 技术的研究、应用和示范工作；通过专项基金或研发税减免提供支持，为清洁能 源中小企业提供必要的创新条件。 1.加速光伏供应链本地化 美国开始加快光伏制造业的发展。根据 Wood Mackenzie 发布的《美国太阳 能市场洞察报告》，2023 年美国新增光伏装机将同比增长 50%以上，再创历史 新高，这得益于《通胀削减法案》《两党基础设施法案》等提出的财政激励措施 等多种因素。美国能源部通过《两党基础设施法案》投入 4500 万美元资助太阳 能晶硅制造和两用光伏孵化器示范项目，用于持续降低太阳能成本，同时开发下 一代太阳能技术和促进美国太阳能制造业发展，推动太阳能发电安全、稳健和可 靠并入国家能源网络。美国能源部还发布《推进聚光太阳能热发电定日镜技术的 路线图》，对聚光太阳能的重要部件定日镜的研究和部署进行了规划，目标是降 低聚光太阳能发电系统成本，到 2030 年使其发电成本降到每千瓦时 0.05 美元。 为促进美国国内太阳能制造业发展，美国能源部宣布一系列研发项目，例如投入 3600 万美元资金推进钙钛矿和碲化镉（CdTe）光伏等薄膜太阳能技术；投入 5200 万美元强化美国本土太阳能供应链，投入 3000 万美元资助太阳能并网技术；启 动 400 万美元“美国制造太阳能奖”第七轮项目，激励太阳能硬件和软件技术创新。 此外，美国公用事业规模的光伏系统开发商也在政府 2024 年 6 月取消新关税禁 令之前安装更多的光伏系统。 5 欧洲发展光伏产业加速能源转型。由于欧洲天然气和电力能源价格飞涨，欧 洲各国从 2022 年开始出现新一轮安装光伏发电系统的热潮。根据相关统计，欧 盟 2022 年的光伏新增装机容量比前一年增长了 47%，预计 2023 年装机量将实 现 40%的增长。同时由于光伏组件价格上涨，2022 年市场拍卖活动严重减弱， 但现在欧洲的拍卖参与率已开始再次上升。在德国政府 2023 年 8 月最新招标中， 采购的光伏系统装机容量达到创纪录的 1.7 吉瓦。为实现工业关键原材料的本土 化生产，并反制美国的《通胀削减法案》，欧洲开始加强产业支持计划以确保光 伏产业回流。欧盟 2022 年 5 月发布 REPowerEU 计划，提出到 2025 年将太阳能 光伏发电装机量翻一番，到 2030 年达到 600 吉瓦的发电能力，投资价值高达 1950 亿欧元。欧盟委员会在 2022 年底成立了欧洲太阳能光伏产业联盟，支持欧洲到 2025 年在整个太阳能光伏价值链上达到 30 吉瓦本土制造能力的目标。此外，欧 盟还计划到 2030 年将光伏和电池等关键绿色工业的本土产能提高到 40%。同时 也要看到，欧洲光伏市场依然存在挑战，例如在欧洲生产太阳能电池板的成本是 目前现货价格的两倍多；一些地区的电网容量瓶颈在增加。在西班牙，2023 年上 半年运营的光伏项目在批发市场实际获得的价格下降幅度超过了欧洲其他市场。 从中短期看，受本土制造规模、生产成本和生态链等限制，欧洲难以在短时间内 大规模实现光伏供应链本土化。 2.促进风电技术进步和升级 在美国，美国能源部宣布在《两党基础设施法案》框架下投入 3000 万美元 用于发展风电技术，降低陆上风电和海上风电项目成本，使美国到 2030 年达到 30 吉瓦的海上风电装机规模。在浮动式海上风电部署方面，美国能源部利用美 国《通胀削减法案》的资金启动了新的西海岸海上风电传输研究，这是一项为期 20 个月的分析，旨在研究该国如何扩大传输以利用西海岸社区浮动海上风电的