創新是引領科技發展的第一動力，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業變革方興未艾，能源科技創新進入持續高度活躍期。其中，氫能和核能成為支持清潔能源發展和碳中和進程的重要力量。在氫能方面，美國發布首個國家清潔氫戰略路線圖，明確了清潔氫能的戰略性地位，并提出了加速清潔氫能生產、加工、交付、存儲和使用的綜合發展框架。其他國家也在加大氫能支持力度，積極搶占發展先機。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了重要地位。這些技術的應用和推廣需要我們持續研究和探索。本文在梳理新形勢下全球能源投資現狀及趨勢基礎上，分析主要經濟體能源技術發展重點，研判能源領域低碳前沿技術發展趨勢，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略研究院）
一、2023年全球能源投資現狀及趨勢
當前，全球經濟復蘇進程放緩，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，推動可持續發展。成本、氣候和能源安全目標以及工業戰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。根據國際能源署（IEA）發布的《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、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的可負擔性和安全擔憂，選擇更可持續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投資。全球清潔能源投資增長具體體現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電總投資的近90%。其中，太陽能表現最佳，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達經濟體和中國，其增長額超過了其他地區的投資總額。印度的太陽能投資、巴西和中東部分地區的可再生能源投資也有所增長，但這些國家和地區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展。清潔能源投資中最大的短板存在于新興經濟體和發展中國家，主要的制約因素包括政策框架和市場設計不明確、電網等基礎設施薄弱、利率等資本成本高等。在這些地區，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濟體的投資方面。
（來源：IEA）
圖3 2019—2023年主要國家和地區清潔能源投資情況
（三）投資正流向關鍵礦產領域，由電動汽車和電池研發制造引領
電動汽車和電池是需求增長的主要驅動力。據統計，2022年，電動汽車銷量增長60%，超過1000萬輛，儲能系統裝機容量增加了一倍，太陽能光伏裝機繼續打破之前的紀錄，風電裝機在經歷了兩年的低迷后恢復上升勢頭。這導致對關鍵礦產的需求顯著增加，根據IEA《關鍵礦產市場評估2023》報告，2017—2022年，能源行業的發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，其次低排放發電和電網也是重要驅動因素。
（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，關鍵礦產投資將成為清潔技術制造和部署的制約因素。礦產開發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年關鍵礦產開發投資再次大幅增長30%。IEA通過對20家大型礦業企業投資水平進行詳細分析后發現，在清潔能源部署強勁勢頭刺激下，關鍵礦產的資本支出大幅增加。專門從事鋰開發企業的支出增長了50%，其次是專注于銅和鎳的企業。2022年，中國企業的礦產開發投資支出幾乎翻了一番。除礦產開采外，鈉離子電池在2023年初實現了飛躍，計劃產能超過100吉瓦時，且主要集中在中國。雖然絕大多數電池回收產能位于中國，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、世界主要經濟體能源科技戰略與政策動態
隨著全球應對氣候變化和能源轉型進程的不斷推進，能源產業成為大國博弈的重要領域。歐美大力發展太陽能、風能等清潔能源技術；美日相繼更新國家氫能戰略，釋放出氫能產業化加速信號；先進的小型模塊化反應堆、第四代核能系統以及熱核聚變堆，已經成為全球先進核能技術研發焦點；新產品、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礦產供應的多樣化，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，光伏系統繼續快速滲透到全球能源系統中。歐美等發達經濟體出臺一系列政策措施和規劃：加速實現光伏供應鏈本地化；不斷完善促進風電產業發展的政策措施，加快風電技術水平提升和產業轉型升級；建立可再生能源中心，推進海洋能開發利用技術的研究、應用和示范工作；通過專項基金或研發稅減免提供支持，為清潔能源中小企業提供必要的創新條件。
1.加速光伏供應鏈本地化
美國開始加快光伏制造業的發展。根據Wood Mackenzie發布的《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，用于持續降低太陽能成本，同時開發下一代太陽能技術和促進美國太陽能制造業發展，推動太陽能發電安全、穩健和可靠并入國家能源網絡。美國能源部還發布《推進聚光太陽能熱發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劃，目標是降低聚光太陽能發電系統成本，到2030年使其發電成本降到每千瓦時0.05美元。為促進美國國內太陽能制造業發展，美國能源部宣布一系列研發項目，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新。此外，美國公用事業規模的光伏系統開發商也在政府2024年6月取消新關稅禁令之前安裝更多的光伏系統。
歐洲發展光伏產業加速能源轉型。由于歐洲天然氣和電力能源價格飛漲，歐洲各國從2022年開始出現新一輪安裝光伏發電系統的熱潮。根據相關統計，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，采購的光伏系統裝機容量達到創紀錄的1.7吉瓦。為實現工業關鍵原材料的本土化生產，并反制美國的《通脹削減法案》，歐洲開始加強產業支持計劃以確保光伏產業回流。歐盟2022年5月發布REPowerEU計劃，提出到2025年將太陽能光伏發電裝機量翻一番，到2030年達到600吉瓦的發電能力，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業聯盟，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的本土產能提高到40%。同時也要看到，歐洲光伏市場依然存在挑戰，例如在歐洲生產太陽能電池板的成本是目前現貨價格的兩倍多；一些地區的電網容量瓶頸在增加。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，受本土制造規模、生產成本和生態鏈等限制，歐洲難以在短時間內大規模實現光伏供應鏈本土化。