國家能源集團(tuán)黨組書記劉國躍拜會云南省委書記王寧
行業(yè)要聞2023-12-07
創(chuàng)新是引領(lǐng)科技發(fā)展的第一動力，更是推動能源轉(zhuǎn)型的重要突破口。當(dāng)前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，能源科技創(chuàng)新進(jìn)入持續(xù)高度活躍期。其中，氫能和核能成為支持清潔能源發(fā)展和碳中和進(jìn)程的重要力量。在氫能方面，美國發(fā)布首個國家清潔氫戰(zhàn)略路線圖，明確了清潔氫能的戰(zhàn)略性地位，并提出了加速清潔氫能生產(chǎn)、加工、交付、存儲和使用的綜合發(fā)展框架。其他國家也在加大氫能支持力度，積極搶占發(fā)展先機。在核能方面，以先進(jìn)核能技術(shù)、可控核聚變等為代表的新技術(shù)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(shù)在能源領(lǐng)域也占據(jù)了重要地位。這些技術(shù)的應(yīng)用和推廣需要我們持續(xù)研究和探索。本文在梳理新形勢下全球能源投資現(xiàn)狀及趨勢基礎(chǔ)上，分析主要經(jīng)濟(jì)體能源技術(shù)發(fā)展重點，研判能源領(lǐng)域低碳前沿技術(shù)發(fā)展趨勢，并提出對我國的啟示與建議，供參考。
一、2023年全球能源投資現(xiàn)狀及趨勢
當(dāng)前，全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇進(jìn)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(yán)重，各國政府和企業(yè)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(xù)發(fā)展。成本、氣候和能源安全目標(biāo)以及工業(yè)戰(zhàn)略共同推動了清潔能源技術(shù)投資的強勁增長。
(一)清潔能源技術(shù)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(jīng)濟(jì)復(fù)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(guān)技術(shù)部署得到一定提振。根據(jù)國際能源署(IEA)發(fā)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(fā)電燃料。而到2023年，IEA預(yù)計全球能源投資將達(dá)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(wǎng)、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(yīng)和電力，其中約15%用于煤炭，其他為石油和天然氣。
圖1 2015—2023年全球?qū)η鍧嵞茉春突剂系耐顿Y情況 (來源：IEA)
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(fā)的可負(fù)擔(dān)性和安全擔(dān)憂，選擇更可持續(xù)能源的趨勢進(jìn)一步加強，清潔能源技術(shù)的投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(fēng)能等清潔能源的成本越來越低;另一方面，許多國家都認(rèn)為，發(fā)展清潔能源不僅可以應(yīng)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(chǎn)投資。全球清潔能源投資增長具體體現(xiàn)在以太陽能為主導(dǎo)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(lǐng)，電池、熱泵和核能等領(lǐng)域也作出了重要貢獻(xiàn)。IEA預(yù)計，2023年，低排放電力投資將占發(fā)電總投資的近90%。其中，太陽能表現(xiàn)最佳，其投資將達(dá)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(yù)計電動汽車銷量在2022年創(chuàng)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(yù)計2023年將達(dá)到1300億美元。此外，全球熱泵銷售額自2021年以來實現(xiàn)了10%以上的增長。
圖2 2015—2023年全球清潔能源投資情況 (來源：IEA)
(二)全球清潔能源投資不均衡，區(qū)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(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體和中國，其增長額超過了其他地區(qū)的投資總額。印度的太陽能投資、巴西和中東部分地區(qū)的可再生能源投資也有所增長，但這些國家和地區(qū)對太陽能投資增長的貢獻(xiàn)很小。如果其他國家的清潔能源轉(zhuǎn)型不加速進(jìn)行，全球能源可能面臨新的不平衡發(fā)展。清潔能源投資中最大的短板存在于新興經(jīng)濟(jì)體和發(fā)展中國家，主要的制約因素包括政策框架和市場設(shè)計不明確、電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、利率等資本成本高等。在這些地區(qū)，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(jīng)濟(jì)體的投資方面。
圖3 2019—2023年主要國家和地區(qū)清潔能源投資情況 (來源：IEA)
(三)投資正流向關(guān)鍵礦產(chǎn)領(lǐng)域，由電動汽車和電池研發(fā)制造引領(lǐng)
電動汽車和電池是需求增長的主要驅(qū)動力。據(jù)統(tǒng)計，2022年，電動汽車銷量增長60%，超過1000萬輛，儲能系統(tǒng)裝機容量增加了一倍，太陽能光伏裝機繼續(xù)打破之前的紀(jì)錄，風(fēng)電裝機在經(jīng)歷了兩年的低迷后恢復(fù)上升勢頭。這導(dǎo)致對關(guān)鍵礦產(chǎn)的需求顯著增加，根據(jù)IEA《關(guān)鍵礦產(chǎn)市場評估2023》報告，2017—2022年，能源行業(yè)的發(fā)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(guān)鍵礦產(chǎn)中的清潔能源技術(shù)應(yīng)用占比也在上升，到2022年，清潔能源應(yīng)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(shù)關(guān)鍵礦產(chǎn)需求將迅速增加，IEA預(yù)測，在2050年凈零排放情景中，到2030年關(guān)鍵礦物需求將增長3.5倍，達(dá)到3000多萬噸。電動汽車和電池是需求增長的主要驅(qū)動力，其次低排放發(fā)電和電網(wǎng)也是重要驅(qū)動因素。
圖4 清潔能源應(yīng)用占鋰、鎳、鈷需求比重 (來源：IEA)
清潔能源制造、關(guān)鍵礦物和金屬供應(yīng)的競爭是確保彈性轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。IEA發(fā)布《2023年世界能源展望》預(yù)測，2030年，全球主要清潔能源技術(shù)市場價值將達(dá)到約6500億美元，是目前水平的三倍多。清潔能源安全轉(zhuǎn)型取決于彈性和多樣化的清潔能源供應(yīng)鏈，要實現(xiàn)全球氣溫上升控制在1.5攝氏度，IEA認(rèn)為，2030年還需在清潔能源制造和關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)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(yīng)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(dá)到5.2太瓦時的新產(chǎn)能。但由于資源勘探到開采加工需要十年以上時間，關(guān)鍵礦產(chǎn)投資將成為清潔技術(shù)制造和部署的制約因素。礦產(chǎn)開發(fā)也需要大量的資金投入，包括采礦權(quán)許可費、勘探費用、設(shè)備購置費用、勞動力成本等。繼2021年同比增長20%后，2022年關(guān)鍵礦產(chǎn)開發(fā)投資再次大幅增長30%。IEA通過對20家大型礦業(yè)企業(yè)投資水平進(jìn)行詳細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，在清潔能源部署強勁勢頭刺激下，關(guān)鍵礦產(chǎn)的資本支出大幅增加。專門從事鋰開發(fā)企業(yè)的支出增長了50%，其次是專注于銅和鎳的企業(yè)。2022年，中國企業(yè)的礦產(chǎn)開發(fā)投資支出幾乎翻了一番。除礦產(chǎn)開采外，鈉離子電池在2023年初實現(xiàn)了飛躍，計劃產(chǎn)能超過100吉瓦時，且主要集中在中國。雖然絕大多數(shù)電池回收產(chǎn)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(jīng)濟(jì)體能源科技戰(zhàn)略與政策動態(tài)
隨著全球應(yīng)對氣候變化和能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程的不斷推進(jìn)，能源產(chǎn)業(yè)成為大國博弈的重要領(lǐng)域。歐美大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能等清潔能源技術(shù);美日相繼更新國家氫能戰(zhàn)略，釋放出氫能產(chǎn)業(yè)化加速信號;先進(jìn)的小型模塊化反應(yīng)堆、第四代核能系統(tǒng)以及熱核聚變堆，已經(jīng)成為全球先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)焦點;新產(chǎn)品、新技術(shù)已成為全球碳減排技術(shù)的競技場;不斷擴張的能源行業(yè)推動了全球?qū)﹃P(guān)鍵礦物的需求，歐美正通過一系列新政策實現(xiàn)礦產(chǎn)供應(yīng)的多樣化，包括歐盟《關(guān)鍵原材料法案》、美國《通脹削減法案》等。
(一)光伏風(fēng)電技術(shù)
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(tǒng)繼續(xù)快速滲透到全球能源系統(tǒng)中。歐美等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體出臺一系列政策措施和規(guī)劃：加速實現(xiàn)光伏供應(yīng)鏈本地化;不斷完善促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施，加快風(fēng)電技術(shù)水平提升和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級;建立可再生能源中心，推進(jìn)海洋能開發(fā)利用技術(shù)的研究、應(yīng)用和示范工作;通過專項基金或研發(fā)稅減免提供支持，為清潔能源中小企業(yè)提供必要的創(chuàng)新條件。
1.加速光伏供應(yīng)鏈本地化
美國開始加快光伏制造業(yè)的發(fā)展。根據(jù)Wood Mackenzie發(fā)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(chuàng)歷史新高，這得益于《通脹削減法案》《兩黨基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)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(xù)降低太陽能成本，同時開發(fā)下一代太陽能技術(shù)和促進(jìn)美國太陽能制造業(yè)發(fā)展，推動太陽能發(fā)電安全、穩(wěn)健和可靠并入國家能源網(wǎng)絡(luò)。美國能源部還發(fā)布《推進(jìn)聚光太陽能熱發(fā)電定日鏡技術(shù)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(jìn)行了規(guī)劃，目標(biāo)是降低聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)成本，到2030年使其發(fā)電成本降到每千瓦時0.05美元。為促進(jìn)美國國內(nèi)太陽能制造業(yè)發(fā)展，美國能源部宣布一系列研發(fā)項目，例如投入3600萬美元資金推進(jìn)鈣鈦礦和碲化鎘(CdTe)光伏等薄膜太陽能技術(shù);投入5200萬美元強化美國本土太陽能供應(yīng)鏈，投入3000萬美元資助太陽能并網(wǎng)技術(shù);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(shù)創(chuàng)新。此外，美國公用事業(yè)規(guī)模的光伏系統(tǒng)開發(fā)商也在政府2024年6月取消新關(guān)稅禁令之前安裝更多的光伏系統(tǒng)。
歐洲發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)加速能源轉(zhuǎn)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(xiàn)新一輪安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)的熱潮。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，歐盟2022年的光伏新增裝機容量比前一年增長了47%，預(yù)計2023年裝機量將實現(xiàn)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(yán)重減弱，但現(xiàn)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(biāo)中，采購的光伏系統(tǒng)裝機容量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1.7吉瓦。為實現(xiàn)工業(yè)關(guān)鍵原材料的本土化生產(chǎn)，并反制美國的《通脹削減法案》，歐洲開始加強產(chǎn)業(yè)支持計劃以確保光伏產(chǎn)業(yè)回流。歐盟2022年5月發(fā)布REPowerEU計劃，提出到2025年將太陽能光伏發(fā)電裝機量翻一番，到2030年達(dá)到600吉瓦的發(fā)電能力，投資價值高達(dá)1950億歐元。歐盟委員會在2022年底成立了歐洲太陽能光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，支持歐洲到2025年在整個太陽能光伏價值鏈上達(dá)到30吉瓦本土制造能力的目標(biāo)。此外，歐盟還計劃到2030年將光伏和電池等關(guān)鍵綠色工業(yè)的本土產(chǎn)能提高到40%。同時也要看到，歐洲光伏市場依然存在挑戰(zhàn)，例如在歐洲生產(chǎn)太陽能電池板的成本是目前現(xiàn)貨價格的兩倍多;一些地區(qū)的電網(wǎng)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(fā)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(guī)模、生產(chǎn)成本和生態(tài)鏈等限制，歐洲難以在短時間內(nèi)大規(guī)模實現(xiàn)光伏供應(yīng)鏈本土化。
2.促進(jìn)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和升級
在美國，美國能源部宣布在《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案》框架下投入3000萬美元用于發(fā)展風(fēng)電技術(shù)，降低陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電項目成本，使美國到2030年達(dá)到30吉瓦的海上風(fēng)電裝機規(guī)模。在浮動式海上風(fēng)電部署方面，美國能源部利用美國《通脹削減法案》的資金啟動了新的西海岸海上風(fēng)電傳輸研究，這是一項為期20個月的分析，旨在研究該國如何擴大傳輸以利用西海岸社區(qū)浮動海上風(fēng)電的電力。美國能源部將根據(jù)其研究結(jié)果制定到2050年的發(fā)展規(guī)劃，以解決目前限制美國西海岸海上風(fēng)電發(fā)展的輸電限制。美國能源部、內(nèi)政部、商務(wù)部和交通部聯(lián)合啟動了漂浮式海上風(fēng)電行動計劃(Floating Offshore Wind Shot)，推動美國漂浮式海上風(fēng)電設(shè)計、開發(fā)和制造。美國三分之二的海上風(fēng)能資源位于需要浮動平臺的深水區(qū)，抓住這一巨大潛力可為數(shù)百萬美國家庭和企業(yè)帶來清潔能源。
在歐洲，歐盟委員會于2023年10月發(fā)布了風(fēng)力發(fā)電一致行動計劃，規(guī)定了歐盟委員會、成員國和行業(yè)將對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)共同采取的立即行動，包括加強金融支持、加快項目審批速度、審查外國補貼、改進(jìn)拍賣設(shè)計、為采購中的非價格標(biāo)準(zhǔn)引入新的立法等15項。歐盟還宣布投入20.8億歐元支持法國海上風(fēng)電技術(shù)，到2028年在法國南部沿海建成該國首個漂浮式海上風(fēng)電場，該風(fēng)電場裝機容量預(yù)計達(dá)到230～270兆瓦，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)能將達(dá)到1太瓦時/年，每年將減少43萬噸二氧化碳排放量。除歐盟外，德國和丹麥在波羅的海投資90億美元新建一個海上風(fēng)力發(fā)電中心。德國、丹麥、瑞典、波蘭、芬蘭、愛沙尼亞、拉脫維亞、立陶宛八國簽署《馬林堡宣言》(Marienborg Declarations)，加強海上風(fēng)電合作，計劃在2030年將波羅的海地區(qū)海上風(fēng)電裝機容量從目前的2.8吉瓦提高至19.6吉瓦。歐洲曾是全球風(fēng)電領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，且具有較強競爭力，但近年來隨著中國風(fēng)電行業(yè)的強勁發(fā)展，歐洲風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)程放緩。從裝機量來看，2022年歐盟新增風(fēng)電裝機容量16.3吉瓦，同比增長47%，創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄，但這一數(shù)字遠(yuǎn)低于實現(xiàn)歐盟2030年可再生能源目標(biāo)所需的每年37吉瓦的目標(biāo)。
在亞洲，當(dāng)前中國風(fēng)電不僅具備大兆瓦級風(fēng)電整機自主研發(fā)能力，而且形成了完整的風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)制造鏈，制造企業(yè)的整體實力與競爭力大幅提升，在大容量機組研發(fā)、長葉片、高塔架應(yīng)用等方面處于國際領(lǐng)先水平，新技術(shù)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，以激光雷達(dá)為代表的新型傳感技術(shù)、以大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的智能技術(shù)，使得風(fēng)電的整體管理變得更加高效。在風(fēng)機大型化、中遠(yuǎn)海趨勢明確的背景下，目前中國風(fēng)電企業(yè)都在加速布局20兆瓦甚至22兆瓦的風(fēng)機。
3.創(chuàng)新形式開展海洋能技術(shù)研究
海洋能源的來源包括海上的風(fēng)能、太陽能、潮汐能、波浪能等，海上能源的轉(zhuǎn)型離不開海上儲能和大自然包容型的設(shè)計。在整個技術(shù)發(fā)展過程中，創(chuàng)新尤為重要。美國能源部宣布通過“供能藍(lán)色經(jīng)濟(jì)倡議”(Powering the Blue Economy Initiative)投入近1000萬美元，資助用于海水淡化的波浪能技術(shù)研究，并為潛在洋流能測試設(shè)施的可行性研究提供支持。英國投入1750萬英鎊支持3個“超級影響中心”(Supergen Impact Hubs)，其中包括“海上可再生能源影響中心”，該中心位于普利茅斯大學(xué)，專注于波浪能、潮汐能、太陽能和風(fēng)能等領(lǐng)域創(chuàng)新。此外，荷蘭海洋能源中心也在尋找最適合的創(chuàng)新形式，不僅包含大型海洋能源場，同時還有能源產(chǎn)業(yè)園等，聚合多種來源的能源。中心可以為海上太陽能、海上風(fēng)能等多個來源的海上能源項目發(fā)展鋪平道路，有時也可以將多種海洋能和海上風(fēng)能結(jié)合在一起，更加高效地利用空間，生產(chǎn)出更多可再生能源，為社會提供優(yōu)秀的商業(yè)案例。
4.支持中小企業(yè)清潔能源技術(shù)研發(fā)
為了鼓勵中小企業(yè)進(jìn)行清潔能源創(chuàng)新和研發(fā)，美國、英國等國家出臺了一系列創(chuàng)新優(yōu)惠政策，包括專項基金、研發(fā)稅減免等財政支持。例如，美國能源部宣布撥款7200萬美元支持小型企業(yè)研發(fā)，為296個清潔能源和氣候相關(guān)項目提供資金，旨在推進(jìn)創(chuàng)新氣候解決方案。這些項目涉及可再生能源、核能、網(wǎng)絡(luò)安全、先進(jìn)材料和制造、微電子和人工智能等領(lǐng)域。同時，能源領(lǐng)域的中小企業(yè)可以享受到研發(fā)費用的稅收抵免。例如，英國政府推出了一項針對虧損研發(fā)密集型中小企業(yè)(SME)的新研發(fā)計劃。該計劃主要內(nèi)容為：如果一家公司是研發(fā)密集型公司，其合格的研發(fā)支出占總支出的40%或以上。符合條件的公司每投入100英鎊的研發(fā)投資，就可以向英國稅務(wù)海關(guān)總署申請27英鎊。但在核能領(lǐng)域，考慮到該行業(yè)非常專業(yè)的性質(zhì)、高昂的成本和老牌企業(yè)的存在，這一研發(fā)稅收計劃可能低于其他行業(yè)。英國政府將這種研發(fā)稅減免擴大到大型公司，但有一個限制，即研發(fā)必須與綠色技術(shù)直接相關(guān)，并且研發(fā)必須在英國境內(nèi)進(jìn)行。這樣，符合政府能源脫碳戰(zhàn)略的技術(shù)，如核能等將得到激勵。英國研發(fā)稅收抵免可分為兩種方案，一個用于中小企業(yè)的研發(fā)減免計劃，另一個用于大企業(yè)的研發(fā)支出抵免(RDEC)。這兩者共同構(gòu)成了英國政府為各類企業(yè)提供的最大的單一政府供資機制之一。
(二)清潔氫技術(shù)
2023年以來，全球主要經(jīng)濟(jì)體加快氫能政策布局、推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國發(fā)布首個《美國國家清潔氫能戰(zhàn)略及路線圖》，大力發(fā)展氫能，建立清潔能源體系;歐盟規(guī)定到2030年可再生氫在工業(yè)氫需求中所占比例要達(dá)到42%，進(jìn)一步激發(fā)綠氫需求;日本更新《氫能基本戰(zhàn)略(草案)》，并將加強競爭力、發(fā)展全球市場納入布局。中國出臺首個氫能全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南，系統(tǒng)構(gòu)建了氫能制、儲、輸、用全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系。
1.美國更加注重清潔氫能技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新
發(fā)布首個國家清潔氫能戰(zhàn)略和路線圖。2023年6月，美國發(fā)布首份《國家清潔氫能戰(zhàn)略和路線圖》，提出到2030年美國每年生產(chǎn)1000萬噸清潔氫，2040年達(dá)2000萬噸，2050年達(dá)5000萬噸。美國擬2027年開始以氨的形式出口清潔氫，2030年成為最大的氫能出口國之一。8月，美國能源部宣布投入3400萬美元，支持19個清潔氫能前沿技術(shù)研發(fā)項目。10月，美國政府宣布將利用《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案》提供的70億美元資金，在全美建立7個地區(qū)性清潔氫氣中心，目標(biāo)是每年生產(chǎn)300多萬噸清潔氫氣，達(dá)到2030年美國清潔氫氣產(chǎn)量目標(biāo)的近三分之一，這些中心的公共和私人投資總額達(dá)到近500億美元。
加速低成本清潔氫的商業(yè)化應(yīng)用。美國在《國家清潔氫能戰(zhàn)略和路線圖》中將“降低清潔氫能成本”作為三大關(guān)鍵優(yōu)先戰(zhàn)略之一，同時強調(diào)要促進(jìn)整個氫能供應(yīng)鏈發(fā)展，解決關(guān)鍵材料和供應(yīng)鏈的脆弱性。加上對中游基礎(chǔ)設(shè)施的投資，不僅可以降低清潔氫的生產(chǎn)成本，還可以降低交付成本。預(yù)期在2029—2036年間，可將氫供應(yīng)成本降至4美元/千克，其中包括生產(chǎn)、運輸和加氫等環(huán)節(jié)。除了上述計劃，美國《通脹削減法案》為能源安全和氣候變化倡議撥款約3690億美元，為制氫提供每千克最高3美元的稅收抵免，或使美國清潔氫能成本與價格全球最低?！锻浵鳒p法案》還為美國能源部的貸款計劃辦公室提供超過300億美元額外的貸款授權(quán)，為包括制氫在內(nèi)的清潔能源項目提供資金?？梢钥闯?，拜登政府的目標(biāo)是要到2030年將氫氣的生產(chǎn)成本降低80%，降至每千克1美元。然而，目前美國的清潔氫氣市場還處于起步階段，需要更多的投資和支持來推動其發(fā)展，這也是美國投入巨資的重要原因。
2.歐洲多措并舉推進(jìn)氫能規(guī)?；?yīng)
推進(jìn)綠氫規(guī)模化供應(yīng)。2023年2月，歐盟重新定義了可再生氫的構(gòu)成，要求生產(chǎn)氫氣的電解槽必須與新的可再生電力生產(chǎn)相連，以確?？稍偕鷼涞纳a(chǎn)能夠激勵可再生能源并網(wǎng)。3月，歐盟規(guī)定到2030年可再生氫在工業(yè)氫需求中所占比例要達(dá)到42%，為了滿足這個配額，預(yù)計將需要210萬～420萬噸的可再生氫總產(chǎn)量。同時，到2030年需要安裝22～43吉瓦的電解槽裝機容量。除了歐盟，德國政府于2023年7月通過新版的《國家氫能戰(zhàn)略》指出，預(yù)計到2030年，德國的氫能需求量將達(dá)到130太瓦時。法國政府重申了到2030年電解槽達(dá)到6.5吉瓦的目標(biāo)，到2035年電解槽將增至10吉瓦，以生產(chǎn)低碳?xì)錃狻?/p>
加速推進(jìn)氫能交易。德國計劃在2024年開設(shè)全球首個氫交易所。英國2022年就提出，生產(chǎn)者出售氫的價格與發(fā)電用液化天然氣價格的差額將由政府支付。除了歐洲，日本也在研究向氫生產(chǎn)者支付氫價與現(xiàn)有能源價格差額的援助手段。眾所周知，氫燃燒時不會排放溫室氣體，因而作為一種脫碳能源備受期待，但其生產(chǎn)成本居高不下。氫交易所的開設(shè)有望增加交易量、拉低價格，帶動氫能源普及。
實施財政補貼、稅收優(yōu)惠等支持政策。據(jù)公開資料統(tǒng)計，截至2023年8月底，歐盟、法國、荷蘭、西班牙等地相繼提出了“綠氫”補貼計劃。歐盟繼3月宣布推出歐洲氫能銀行后，歐盟委員會計劃于2023年11月23日開始，為歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)(EEA)的可再生氫生產(chǎn)商提供10年最高4.5歐元/千克的固定補貼;法國政府宣布為現(xiàn)有的氫能補貼計劃提供1.75億歐元資金，用以支付氫的制、儲、運、加及應(yīng)用的設(shè)備成本，重點打造氫能交通基礎(chǔ)設(shè)施;荷蘭政府宣布2024年開始增加10億歐元財政投入，專門用于補貼可再生能源制氫項目;西班牙政府將向七個大型綠氫項目撥款1億歐元，旨在促進(jìn)電解槽示范項目的開發(fā)和高容量電解槽在工業(yè)環(huán)境中的發(fā)展，七個大型項目分布在西班牙5個不同地區(qū)，每個項目分別獲得1000萬至1500萬歐元的撥款。
海上風(fēng)電制氫的概念理論、項目實踐走在世界前沿。巴西和愛爾蘭都是全球海上風(fēng)電極具潛力的市場。巴西政府發(fā)布了《三年氫能工作計劃》，目標(biāo)是每年通過海上風(fēng)電生產(chǎn)3.5億噸綠氫。綠氫在巴西會有廣泛的應(yīng)用空間。巴西每年消耗化肥4500噸以上，其中大部分由天然氣制成，綠氫將為化肥市場帶來低碳排放的原料。愛爾蘭政府設(shè)定了到2030年將海上風(fēng)電裝機容量提高到5吉瓦的目標(biāo)，同時打算再增加2吉瓦的海上風(fēng)力發(fā)電用于生產(chǎn)綠氫。除了歐洲，日本、韓國、中國等國家也在積極布局海上風(fēng)電制氫項目，尋找綠氫生產(chǎn)新方向。
3.日本欲以“降本增需”普及氫能
汽車燃料電池等應(yīng)用技術(shù)世界領(lǐng)先。按國家來看，日本排在氫能相關(guān)技術(shù)專利數(shù)量首位，把氫能用于汽車、住宅、工廠等，申請專利數(shù)量較多的燃料電池產(chǎn)業(yè)成為日本的優(yōu)勢。但最近10年的相關(guān)專利申請件數(shù)卻比以前減少三成。打造氫能供應(yīng)鏈、以低成本推進(jìn)實用化和普及化框架正成為日本氫能發(fā)展方向。日本政府于2023年6月對其2017年制定的《氫基本戰(zhàn)略》進(jìn)行修訂，重點增加氫作為燃料的使用，計劃2040年氫用量增長6倍至1200萬噸;同時，公共部門和私營企業(yè)也將在未來15年共同投資15萬億日元推廣氫能應(yīng)用。修訂后的計劃將戰(zhàn)略領(lǐng)域的9項技術(shù)列為優(yōu)先事項，包括開發(fā)水電解設(shè)備、燃料電池、脫碳化學(xué)制品、運輸氫氣的大型油輪、燃料氨和清潔能源煉鋼等。值得注意的是，新版《氫基本戰(zhàn)略》還提出了氫能安全戰(zhàn)略的基本框架，作為未來5～10年的行動指南，目的是建立覆蓋整個氫能供應(yīng)鏈的安全監(jiān)管體系，包括建立科學(xué)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、驗證和優(yōu)化階段性實施規(guī)則、發(fā)展適合氫能應(yīng)用的環(huán)境等方面。日本政府還計劃頒布新立法，為參與氫和氨供應(yīng)鏈生產(chǎn)、建立以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)的企業(yè)提供財政支持。需要注意的是，日本缺乏太陽能和風(fēng)力等自然資源，難以利用源自可再生能源的電力大量制造環(huán)保的“綠氫”，同時該國的可再生能源價格偏高，要實現(xiàn)氫能社會，進(jìn)口廉價氫的國際框架不可或缺。因此，目前日本正在尋求建立國際供應(yīng)鏈，通過海運進(jìn)口脫碳能源。
4.中國持續(xù)強化氫能標(biāo)準(zhǔn)體系
氫能產(chǎn)業(yè)專項政策持續(xù)出臺。在國家層面，2022年發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》從戰(zhàn)略層面對氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出頂層設(shè)計。根據(jù)《規(guī)劃》設(shè)定的目標(biāo)，到2025年，初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系，氫燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設(shè)一批加氫站;到2035年，形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元氫能應(yīng)用生態(tài)。2023年7月，國家標(biāo)準(zhǔn)委、國家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2023版)》，支撐氫制備、儲存和輸運、加注、應(yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計中國氫能行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定將加速，行業(yè)產(chǎn)品推廣效率有望提升。在地區(qū)層面，50余個城市及地區(qū)發(fā)布了氫能發(fā)展規(guī)劃及百余項氫能相關(guān)鼓勵政策，其中北京、上海、內(nèi)蒙古、陜西、山東、河南、浙江等地明確2025年氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超千億元。
在電解制氫領(lǐng)域不斷取得突破。國際能源署近期發(fā)布的《2023全球氫能評估》顯示，中國在制氫電解槽部署方面經(jīng)歷了快速增長，目前處于全球領(lǐng)先地位。2020年，中國制氫電解槽裝機容量還不到全球的10%，且主要是小型示范項目。到2022年，中國制氫電解槽裝機容量已經(jīng)增長到200兆瓦以上，占全球裝機容量的30%。到2023年底，中國制氫電解槽裝機容量預(yù)計將達(dá)到1.2吉瓦，占全球產(chǎn)能的一半。多個大型制氫電解槽項目也在推進(jìn)。其中，中國首個萬噸級光伏發(fā)電直接制綠氫項目——新疆庫車綠氫示范項目于2023年8月全面建成投產(chǎn)，這標(biāo)志著中國綠氫規(guī)?；I(yè)應(yīng)用實現(xiàn)零的突破。
重要前沿技術(shù)研究新進(jìn)展
綠氫制取獲得重大突破
太陽能熱化學(xué)氫。太陽能熱化學(xué)氫(solar thermochemical hydrogen，STCH)是通過陽光熱能直接分解水產(chǎn)生氫氣，完全依靠可再生太陽能驅(qū)動氫氣生產(chǎn)，得到的是沒有二氧化碳排放的“綠氫”。據(jù)2023年10月16日發(fā)表在《Solar Energy》雜志上的一項研究，美國麻省理工學(xué)院設(shè)計出了更高效的STCH系統(tǒng)，可利用40%的太陽熱量，直接分解水并產(chǎn)生氫氣，為長途卡車、輪船和飛機提供動力，同時在此過程中不排放溫室氣體。與其他提出的設(shè)計類似，麻省理工學(xué)院的系統(tǒng)將與現(xiàn)有的太陽能熱源相結(jié)合，比如聚光太陽能發(fā)電廠(CSP)——一個由數(shù)百面鏡子組成的圓形陣列，收集陽光并將其反射到中央接收塔。然后STCH系統(tǒng)吸收接收器的熱量并引導(dǎo)其分解水產(chǎn)生氫氣。這個過程與電解不同，電解使用電而不是熱來分解水。這種制氫法雖然可以完全依賴再生能源，但效率相當(dāng)?shù)停旧现挥屑s7%的入射光用于制造氫氣，是一種低收益高成本制氫技術(shù)。顯然這類只靠對綠色能源的愛無法推動規(guī)模發(fā)展，還需要再進(jìn)一步研究。美國麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊預(yù)計將在2024年打造系統(tǒng)原型，計劃在美國能源部實驗室的聚光太陽能設(shè)施中進(jìn)行測試，目前也獲得能源部資助。
海水制氫。海水制氫一直是氫能產(chǎn)業(yè)的瓶頸之一。德國AquaPrimus項目將風(fēng)電場風(fēng)機制造的氫氣匯總后輸送到海底，存儲在專用的高壓儲罐中，通過海底管道輸送至陸地終端。該項目計劃2025年在黑爾戈蘭島外海兩臺14兆瓦的風(fēng)機平臺上各安裝一個電解槽。長期以來，電解水制氫一直依賴于淡水資源，全球淡水資源總體短缺，給其規(guī)模化應(yīng)用帶來了諸多限制和挑戰(zhàn)。國內(nèi)外知名研究團(tuán)隊進(jìn)行了大量研究與攻關(guān)，均未取得突破性進(jìn)展。2023年5月，在中國福建興化灣海上風(fēng)電場開展的全球首次海上風(fēng)電無淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試，獲得成功。該項目第二步計劃是實現(xiàn)規(guī)?；兄拼笕萘可虡I(yè)化電解槽，第三步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。日本利用海上風(fēng)電+新建海上平臺+電解設(shè)備的集中制氫模式，將風(fēng)電場電能匯總至半潛制氫平臺，生產(chǎn)的氫氣壓縮儲存在半潛平臺儲氣罐系統(tǒng)，通過穿梭油輪進(jìn)行外輸，該項目位于北海道海岸，計劃2030年前實現(xiàn)商業(yè)化。該模式適用于離岸較遠(yuǎn)的風(fēng)電場以及分散式制氫不經(jīng)濟(jì)的風(fēng)電場，通過新建海上集中式制氫平臺，減少電力傳輸損耗，集中制氫。澳洲科學(xué)家還研發(fā)出一種可以將海水中的水分解為氫氣和氧氣的催化劑。這種催化劑叫做"液態(tài)金屬納米顆粒催化劑"，其中的金屬納米顆粒能夠?qū)⒑Ｋ械穆入x子與水分子分離，產(chǎn)生高濃度的氫氣。這種催化劑制備簡單，成本低廉，每1千克制氫僅需要2澳元。在實際應(yīng)用中，利用這種催化劑制氫，產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量非常高，可以用于各種需要高純度氫氣的行業(yè)，如電池制造、燃料電池等。
(三)先進(jìn)核能技術(shù)
在地緣沖突引發(fā)能源供給危機與能源結(jié)構(gòu)加速綠色低碳轉(zhuǎn)型交匯影響下，各國紛紛調(diào)整政策，核能在全球進(jìn)入新一輪加速發(fā)展期，以先進(jìn)核能技術(shù)、可控核聚變等為代表的新技術(shù)新方向受到前所未有的廣泛關(guān)注。
重視先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)和部署。美國政府根據(jù)《通脹削減法案》向美國能源部愛達(dá)荷國家實驗室投入1.5億美元，升級其核能基礎(chǔ)設(shè)施，加強核能研發(fā)。英國《綠色工業(yè)革命十點計劃》宣布設(shè)立最高3.85億英鎊的“先進(jìn)核基金”，用于投資下一代核技術(shù)。這包括最高2.15億英鎊用于開發(fā)國內(nèi)小型模塊化反應(yīng)堆技術(shù)設(shè)計以及最高1.7億英鎊用于在本世紀(jì)30年代初期完成先進(jìn)模塊化反應(yīng)堆(AMR)示范研發(fā)。為了推動新核能項目的交付，政府對原設(shè)立的英國核燃料有限公司(BNFL)進(jìn)行了重組，設(shè)置了“大不列顛核能”獨立機構(gòu)(GBN)，依據(jù)英國到2050年的核能長期發(fā)展計劃，負(fù)責(zé)小型模塊化反應(yīng)堆的競優(yōu)工作，為政府核能項目的最終投資決策提供支持。英國還將在已投入8.7億英鎊基礎(chǔ)上，向Sizewell C核電項目追加3.41億英鎊投資，用于施工場地建設(shè)、關(guān)鍵設(shè)備/部件采購和人力資源補充，加速核電項目的推進(jìn)。
推進(jìn)小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)的研制與應(yīng)用。美、英、法、德、日、韓等9國組成的國際核監(jiān)管機構(gòu)協(xié)會發(fā)表聯(lián)合聲明，推動小型模塊化反應(yīng)堆技術(shù)的通用設(shè)計評估和許可方面的國際合作，確保小堆技術(shù)在各國部署符合安全、可靠、防擴散要求。美國多家核能公司與加拿大、韓國、波蘭、羅馬尼亞等國企業(yè)簽署協(xié)議，推進(jìn)小堆技術(shù)開發(fā)和部署。英國或?qū)⒃?024年中期批準(zhǔn)小型模塊化核反應(yīng)堆。此外，加拿大啟動了“小型模塊化反應(yīng)堆支持計劃”，加速小堆技術(shù)發(fā)展。
在核聚變方面，近年來，全球商業(yè)資本正加速涌入可控核聚變領(lǐng)域。一批初創(chuàng)企業(yè)涌現(xiàn)使得核聚變研究的途徑更加多元化。美國能源部通過“聚變能發(fā)展里程碑”計劃向8家公司提供4600萬美元的資金，解決聚變能商業(yè)化面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。在脫歐的大背景下，2023年英國政府決定不加入歐洲原子能共同體研究和培訓(xùn)計劃(Euratom R&T)以及聚變能計劃，立足建立自主核聚變研究能力，彌補JET退役所造成的研發(fā)能力缺失。為此，英國計劃投入7.76億英鎊的經(jīng)費，落實核聚變戰(zhàn)略，新建設(shè)用于發(fā)展核聚變?nèi)剂涎h(huán)能力和創(chuàng)新的設(shè)施，發(fā)展新的核聚變科學(xué)和人力資源開發(fā)，加強國際合作項目，加速球形托卡馬克等新技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化發(fā)展。
在核燃料生產(chǎn)方面，高豐度低濃鈾成為多國開發(fā)和部署先進(jìn)反應(yīng)堆所需的關(guān)鍵材料。美國準(zhǔn)備啟動本土首個高豐度低濃鈾生產(chǎn)示范項目，該示范項目是目前美國唯一獲得高達(dá)20%濃縮鈾水平許可證的工廠，計劃在2023年底前生產(chǎn)20千克高豐度低濃鈾，到2024年年產(chǎn)量可達(dá)到900千克，以滿足兩個先進(jìn)反應(yīng)堆示范項目的最初核燃料需求，支持燃料認(rèn)證和測試新的反應(yīng)堆設(shè)計。英國投入2230萬英鎊支持發(fā)展新的核燃料生產(chǎn)和制造能力，“核燃料基金”(NFF)旨在支持建立生產(chǎn)或處理鈾及相關(guān)核燃料產(chǎn)品的能力，克服英國在燃料循環(huán)前端供應(yīng)鏈的投資障礙。NFF之前已向8個項目提供了2030萬英鎊的資助，此次將額外提供2230萬英鎊用于發(fā)展新的核燃料生產(chǎn)和制造能力。其中有950萬英鎊用于英國鈾濃縮公司開展先進(jìn)低濃鈾(LEU+)和高豐度低濃鈾(HALEU)的研發(fā)。英法將基于兩國在核電領(lǐng)域的數(shù)十年合作關(guān)系，并與其他七國集團(tuán)成員國共同努力，減少對俄羅斯民用核能和相關(guān)物資的依賴，實現(xiàn)鈾供應(yīng)和核燃料生產(chǎn)的多樣化。
在乏燃料后處理方面，美國、俄羅斯正在結(jié)合先進(jìn)核能的部署規(guī)劃，加快先進(jìn)后處理技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。芬蘭深地質(zhì)處置庫已進(jìn)入建設(shè)階段，成為當(dāng)今世界上開拓高放廢物處置的先驅(qū)者。日本即將擁有大規(guī)模后處理工業(yè)能力。
重要前沿技術(shù)研究新進(jìn)展
核聚變技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程加速
隨著時間的推移，核聚變技術(shù)逐漸成為全球焦點，引發(fā)了廣泛的研究和關(guān)注。近日，全球最新、規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆——JT-60SA成功點火，標(biāo)志著人類實用核聚變能源發(fā)展進(jìn)程中的一大里程碑。這一重大突破，預(yù)示著核聚變商業(yè)化進(jìn)程有望加速。JT-60SA是由日本和歐洲聯(lián)合開發(fā)的一項國際核聚變實驗，其成功點火不僅證明了裝置的基本功能，更為核聚變反應(yīng)堆的商業(yè)化運行提供了扎實的實驗基礎(chǔ)。然而，項目負(fù)責(zé)人表示JT-60SA還需兩年時間進(jìn)行更持久的運行，以滿足物理實驗的需求。預(yù)計到2050年，日本將建造一座示范發(fā)電廠DEMO，這將為JT-60SA和ITER的商業(yè)化運行奠定基礎(chǔ)。
與其他能源相比，核聚變具有原料豐富、釋放能量大、放射危害小、安全性高等優(yōu)勢。海水中含有大量的核聚變?nèi)剂?，如果能有效利用，其能量釋放足以滿足人類數(shù)百億年的能源需求。同時，核聚變的自限性使得其安全性得到極大提升，基于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裂變型事故或核熔毀不可能發(fā)生。
中國在可控核聚變技術(shù)方面也取得多次科研進(jìn)展。2023年8月，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”首次實現(xiàn)高約束模式運行，標(biāo)志著中國可控核聚變技術(shù)的關(guān)鍵進(jìn)展。另一方面，多個核聚變裝置獲批開工建設(shè)，目前總開工規(guī)模已突破百億。11月，全球最大“人造太陽”項目磁體支撐產(chǎn)品在廣州交付。至此，中國已完成最后一批磁體支撐產(chǎn)品，按時兌現(xiàn)國際承諾，為國際熱核聚變實驗堆ITER項目第一次等離子體放電的重大工程節(jié)點奠定了基礎(chǔ)。
(四)碳減排技術(shù)
采用創(chuàng)新的脫碳技術(shù)可以幫助重工業(yè)減少碳排放，如碳捕獲和利用(CCU)、碳捕獲和儲存(CCS)、燃料轉(zhuǎn)換、電氣化、氫氣和材料效率/循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
在美國，2023年以來美國啟動多個碳管理項目，美國能源部宣布為33個研究和開發(fā)項目提供1.31億美元，以推進(jìn)碳管理技術(shù)的廣泛部署，減少二氧化碳污染。為碳安全(Carbon SAFE)第二階段儲存綜合體可行性(Storage Complex Feasibility)資助計劃提供9300萬美元，為后續(xù)開發(fā)能夠儲存5000萬噸以上二氧化碳的儲存設(shè)施提供支持;為碳管理(Carbon Management)資助計劃下22個項目提供3800萬美元，加速實現(xiàn)“以低于每噸100美元的價格將碳捕獲并儲存”的目標(biāo)。7月，美國能源部宣布投入2340萬美元，支持16個碳管理項目，以推動碳捕集、利用和封存(CCUS)技術(shù)在美國的商業(yè)部署，其中在大型碳封存設(shè)施或區(qū)域碳管理中心二氧化碳地質(zhì)封存和運輸領(lǐng)域投資1284.4萬美元，在地質(zhì)數(shù)據(jù)收集、分析和共享領(lǐng)域投資963.5萬美元。
在歐洲，多個國家和地區(qū)目前正致力于在脫碳方面在全球范圍內(nèi)發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，從而實現(xiàn)無需或更少碳捕獲措施的創(chuàng)新無碳生產(chǎn)工藝。歐盟宣布將從創(chuàng)新基金中撥款18億歐元，投資16個大規(guī)模創(chuàng)新項目，涵蓋CCUS、綠氫及其衍生物、儲能、合成可持續(xù)燃料等技術(shù)，以實現(xiàn)在未來十年內(nèi)將二氧化碳排放量減少1.25億噸。其中捕集、利用和封存技術(shù)具體資助項目包括：將碳捕集裝置與化工、水泥、石灰生產(chǎn)裝置相集成，并將捕集的二氧化碳輸送到沿海樞紐進(jìn)行地質(zhì)封存;創(chuàng)新碳捕集、利用與封存價值鏈，將建造東歐首個CCUS集群;建造世界首個二氧化碳礦化封存基地。法國還準(zhǔn)備進(jìn)行碳捕獲項目的招標(biāo)，作為其幫助大型制造商減少排放計劃的一部分。
除了歐美國家，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)多次資助開發(fā)二氧化碳循環(huán)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，包括在碳循環(huán)利用、下一代火力發(fā)電等技術(shù)開發(fā)項目中投入25億日元(約合1924萬美元)，發(fā)展利用常壓等離子體開發(fā)新的二氧化碳分解/還原工藝、能夠高效利用二氧化碳的藻類生物質(zhì)生產(chǎn)和利用技術(shù)等6個項目;在綠色創(chuàng)新基金框架下投入1145億日元(約合8.8億美元)啟動以二氧化碳為原料的燃料制造技術(shù)開發(fā)項目，開發(fā)可持續(xù)航空燃料、不使用化石燃料的液化石油氣綠色合成等技術(shù)。
重要前沿技術(shù)研究新進(jìn)展
將碳轉(zhuǎn)移到海上封存設(shè)施或海底成為新方向
業(yè)內(nèi)正在尋求更靈活的碳捕集和封存方式，將碳轉(zhuǎn)移到海上封存設(shè)施或海底成為新方向，“海洋儲碳”示范項目在全球涌現(xiàn)。2023年6月，中國首個百萬噸級海上碳封存示范工程——中國海油恩平15-1油田碳封存示范工程正式投用。歐洲以北海為中心誕生多個海上碳封存項目，海外市場“海洋儲碳”風(fēng)潮主要集中在歐洲北海地區(qū)，其中最受關(guān)注的挪威北極光項目(Northern Lights)和丹麥綠沙項目(Greensand)有望分別于2024年和2025年投產(chǎn)。挪威政府指出，北海地區(qū)有潛力儲存超過800億噸二氧化碳，相當(dāng)于挪威1000年排放量。2022年，北極光項目簽署了全球第一份跨境二氧化碳運輸和儲存商業(yè)協(xié)議，2023年3月又有5家大型能源公司向挪威政府提交了儲碳合作申請。英國計劃在北海大陸架封存超過780億噸二氧化碳，有望形成數(shù)十億英鎊產(chǎn)業(yè)。顯然，北海作為老牌油氣產(chǎn)區(qū)，有望成為碳運輸樞紐和存儲中心。睿咨得能源咨詢公司匯編官宣項目和合作諒解備忘錄預(yù)計，到2030年，挪威二氧化碳運輸量將達(dá)到2600萬噸/年，占全球二氧化碳運輸量30%左右。荷蘭緊隨其后，運輸量達(dá)2300萬噸/年;英國運輸量約2000萬噸/年;法國運輸量約1700萬噸/年;比利時運輸量為1300萬噸/年。
(五)關(guān)鍵礦產(chǎn)資源
不斷擴張的能源行業(yè)推動了全球?qū)﹃P(guān)鍵礦物的需求，以美國為代表的國家或地區(qū)紛紛出臺或調(diào)整關(guān)鍵礦產(chǎn)戰(zhàn)略，展開全球布局以應(yīng)對供應(yīng)鏈風(fēng)險。美國正努力建立多元化的供應(yīng)鏈，以加強礦產(chǎn)和原材料儲備。2022年12月，美國能源部高級研究計劃署啟動能源負(fù)排放資源回收采礦創(chuàng)新計劃，宣布為12個州的16個項目提供3900萬美元資金，重點提升銅、鎳、鋰、鈷、稀土元素和其他關(guān)鍵元素的國內(nèi)生產(chǎn)。2023年7月，美國能源部發(fā)布《2023年關(guān)鍵材料評估報告》，對清潔能源的礦產(chǎn)情況展望至2035年，新增了對6個材料的分析。該報告稱，在美國所需的全部關(guān)鍵材料中，有18種材料面臨著高風(fēng)險的斷供情況。這其中包括了鈷和釹等材料，而這些材料正是汽車發(fā)動機電機、風(fēng)力渦輪發(fā)電機和固態(tài)電池等電氣化高科技設(shè)備的關(guān)鍵原材料。2023年8月，美國能源部宣布在“投資美國”議程下通過《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案》撥款3000萬美元，用于降低利用國內(nèi)煤炭資源生產(chǎn)稀土以及其他關(guān)鍵礦物和材料的成本，旨在滿足美國對關(guān)鍵礦產(chǎn)不斷增長的需求，同時減少對非本土供應(yīng)的依賴。目前美國80%以上的稀土需求依賴進(jìn)口，此次資助將利用國內(nèi)煤炭和煤炭廢料支持建立至關(guān)重要的關(guān)鍵礦產(chǎn)國內(nèi)供應(yīng)鏈，開展經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好的提取、分離和精煉技術(shù)實驗室研究和中試。
為應(yīng)對迫在眉睫的礦產(chǎn)資源短缺問題，美國還鼓勵科研機構(gòu)、高校同企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)，以關(guān)鍵礦產(chǎn)中極為重要的鋰為例，美國能源部化石能源辦公室、地?zé)峒夹g(shù)辦公室等正與勞倫斯·伯克利國家實驗室及伯克希爾·哈撒韋能源集團(tuán)等企業(yè)合作，研究從美國加州地?zé)嵯到y(tǒng)地下鹵水中提取鋰的工藝，其中美國能源部負(fù)責(zé)提供部分研究資金，勞倫斯·伯克利實驗室提供材料科學(xué)、化學(xué)和高級分析等技術(shù)支持，私營企業(yè)則提供礦物勘探、開采和加工工藝。
在實現(xiàn)關(guān)鍵原材料自主可控的道路上，歐盟邁出了關(guān)鍵一步。針對歐盟嚴(yán)重依賴進(jìn)口的關(guān)鍵原材料，2022年9月，歐盟開始醞釀引入關(guān)鍵原材料法案，解決原材料供應(yīng)安全問題，以避免出現(xiàn)依賴其他國家關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)的情景。2023年3月，歐盟委員會正式發(fā)布《關(guān)鍵原材料法案》，旨在確保歐盟獲得安全和可持續(xù)的關(guān)鍵原材料供應(yīng)，這些原材料主要包括：稀土、鋰、鈷、鎳以及硅等。按照該法案，到2030年，歐盟計劃每年在歐盟內(nèi)部生產(chǎn)至少10%的關(guān)鍵原材料，加工至少40%的關(guān)鍵原材料，回收15%的關(guān)鍵原材料。在任何加工階段，來自單一第三方國家的戰(zhàn)略原材料年消費量不應(yīng)超過歐盟的65%。按照供應(yīng)風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)重要性，歐盟委員會已對34種原材料進(jìn)行了分類。德國經(jīng)濟(jì)研究所(DIW)的一份報告顯示，這34種關(guān)鍵原材料中，有14種對于外國供應(yīng)商的依賴度為100%，另外3種關(guān)鍵原材料95%依賴外國供應(yīng)商。歐盟決定加快推動能源轉(zhuǎn)型，這意味著歐洲對關(guān)鍵礦產(chǎn)的需求會劇增，對關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)鏈安全的重視程度也會進(jìn)一步提升。為了對抗美國《通脹削減法案》對歐洲綠色競爭力帶來的不利影響，2023年2月歐盟委員會又提出了《歐盟綠色協(xié)議工業(yè)計劃》，將撥出2500億歐元用于補貼和稅收優(yōu)惠，以提高歐盟凈零制造能力，提升關(guān)鍵礦產(chǎn)的本土開采和加工能力。
三、啟示與建議
近年來，全球主要能源價格高漲，地緣政治沖突加劇了全球市場的動蕩，疊加經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇帶來能源需求增長，降水、極端天氣等因素導(dǎo)致可再生能源出力波動性加大，不穩(wěn)定、不確定和難預(yù)料的因素增加，不斷沖擊著全球能源供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定。在這一背景下，有必要借鑒美、歐等經(jīng)濟(jì)體能源安全政策調(diào)整及經(jīng)驗，保障我國戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源安全，提升能源產(chǎn)業(yè)鏈自主可控水平，加大對能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新的資金保障，鼓勵引導(dǎo)能源民企用好政策創(chuàng)新工具。
(一)保障戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源安全
新能源技術(shù)的不斷迭代和突破，造成了各國對鈷、鎳、鋰等關(guān)鍵礦產(chǎn)資源需求的暴漲。美歐等主要經(jīng)濟(jì)體已將關(guān)鍵礦產(chǎn)資源上升至國家戰(zhàn)略高度，重點布局構(gòu)建本土化、多樣化關(guān)鍵原材料供應(yīng)鏈，以掌控未來全球能源市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。關(guān)鍵礦產(chǎn)資源穩(wěn)定供給同樣是我國完成能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要支撐。然而我國清潔能源產(chǎn)業(yè)鏈上游所需的多種礦產(chǎn)資源儲量不足。需要統(tǒng)籌國內(nèi)國際兩個市場、兩種資源，通過創(chuàng)新開放、延鏈補鏈實現(xiàn)穩(wěn)定保障。一是建立適合中國國情的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源儲備體系。借鑒美歐日等國經(jīng)驗，建立關(guān)鍵礦產(chǎn)的國家儲備機制，加強對鎢、稀土、晶質(zhì)石墨等戰(zhàn)略性礦產(chǎn)重要礦產(chǎn)地的儲備，探索采儲結(jié)合新機制。二是加強關(guān)鍵礦產(chǎn)資源國內(nèi)勘探開發(fā)，提高供應(yīng)保障能力。把立足國內(nèi)作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)保供的邏輯起點，加強國內(nèi)資源勘探開發(fā)，提高地質(zhì)調(diào)查和勘探能力;建立關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)鏈的跟蹤監(jiān)測，分析各類衍生風(fēng)險疊加對關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)安全和保障能力的潛在影響，并建立預(yù)警應(yīng)對機制。三是進(jìn)一步深化關(guān)鍵礦產(chǎn)國際合作，形成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)外互補、生產(chǎn)要素全球配置的發(fā)展格局。與此同時，暢通資源運輸通道，做好勘查、開發(fā)、貿(mào)易、運輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)合作和全鏈條建設(shè)，全面提升資源開發(fā)、供給的韌性和安全保障水平。
(二)提升能源產(chǎn)業(yè)鏈自主可控水平
隨著全球氣候變化和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，美、歐等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體都在積極推動能源轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展。其中，推動能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新已成為共同目標(biāo)。不過，與世界能源科技強國以及引領(lǐng)能源革命的要求相比，我國能源科技創(chuàng)新依然存在一定差距。比如，相對優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)面臨被趕超的風(fēng)險，目前新能源產(chǎn)業(yè)已成為大國博弈的重要領(lǐng)域，各國圍繞新能源產(chǎn)業(yè)鏈展開了激烈競爭。歐美等國一方面在產(chǎn)業(yè)研發(fā)、應(yīng)用等方面出臺一系列激勵政策，加強風(fēng)電、光伏等新能源技術(shù)研發(fā)與市場開發(fā)，助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級，另一方面加大了對本國新能源產(chǎn)業(yè)的保護(hù)力度，提高了市場進(jìn)入門檻。我國能源技術(shù)裝備長板優(yōu)勢不明顯且尚存短板，關(guān)鍵零部件、核心材料等方面需要進(jìn)口，原創(chuàng)性、引領(lǐng)性、顛覆性技術(shù)偏少。因此，有必要在多方面重點發(fā)力，加快推進(jìn)能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新。加快關(guān)鍵核心技術(shù)裝備補短鍛長。從能源產(chǎn)業(yè)鏈緊迫需求出發(fā)，聚焦“卡脖子”技術(shù)和“掉鏈子”環(huán)節(jié)，突破基本原理、基礎(chǔ)軟硬件、關(guān)鍵零部件和裝備、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵儀器設(shè)備等制約。持續(xù)增強電力裝備、新能源等領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈競爭優(yōu)勢，并在這些優(yōu)勢領(lǐng)域中打造先進(jìn)產(chǎn)業(yè)群。加快研究快速興起的前瞻性、顛覆性技術(shù)以及新業(yè)態(tài)、新模式，形成一批能源長板技術(shù)新優(yōu)勢，掌握產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動權(quán)。多元化能源產(chǎn)品種類和供給渠道，以分散市場風(fēng)險、減少地區(qū)依賴。加強“一帶一路”新能源產(chǎn)業(yè)合作，開辟新的新能源應(yīng)用市場，通過市場多元化降低歐美市場波動的影響。
(三)加大對能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新的資金保障
加速發(fā)展可再生能源等低碳減排項目、促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展，離不開對技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)投入。世界主要能源強國均積極部署以能源科技創(chuàng)新發(fā)展為主線的能源戰(zhàn)略頂層設(shè)計，支持清潔能源轉(zhuǎn)型，推動市場布局多元化。這也將帶來巨大的利益，包括提供新的工業(yè)機遇和就業(yè)機會、促進(jìn)能源安全、帶來更清潔的空氣、確保更廣的能源供應(yīng)以及更安全的氣候環(huán)境。未來，我國在重點能源科技創(chuàng)新領(lǐng)域的研究上，應(yīng)提供支持和資金上的傾斜，強化財稅、金融等政策的供給，以提升我國現(xiàn)代能源體系建設(shè)能力。
(四)鼓勵引導(dǎo)能源民企用好政策創(chuàng)新工具
國外中小型企業(yè)、私企對于能源科技創(chuàng)新領(lǐng)域的探索和實踐，主要利用了多種類型的新興政策工具。比如，美國政府鼓勵清潔氫多主體、多渠道投資，為氫能供給側(cè)增加產(chǎn)能。供給側(cè)激勵機制包括提供生產(chǎn)稅收抵免，為研發(fā)和示范項目提供公共資金，以降低制氫技術(shù)的成本。還有英國于2000年啟動的研發(fā)稅收抵免，是英國政府為鼓勵企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新而推出的政策重點之一。此政策旨在減少企業(yè)用于改善產(chǎn)品和流程所需的實際投資成本，以鼓勵企業(yè)進(jìn)一步創(chuàng)新。據(jù)英國海關(guān)與稅務(wù)總署(HMRC)稱，英國中小企業(yè)研發(fā)稅收抵免平均申請金額超過5萬英鎊，而大公司則超過60萬英鎊。而中國的民營企業(yè)在新能源和傳統(tǒng)能源領(lǐng)域中也展現(xiàn)出強大的實力和創(chuàng)新能力?！?023胡潤中國能源民營企業(yè)TOP100》榜單顯示，有89家企業(yè)主營新能源業(yè)務(wù)，11家企業(yè)主營傳統(tǒng)能源業(yè)務(wù)。對于廣大民營企業(yè)來說，用好能源領(lǐng)域政策創(chuàng)新工具，不僅可以提升企業(yè)自身競爭力，還可以激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新主體活力，包括引導(dǎo)能源民營企業(yè)完善治理結(jié)構(gòu)和管理制度，支持提升科技創(chuàng)新能力，加快推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型和技術(shù)改造，促進(jìn)技術(shù)和市場的有效對接，加快技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，鼓勵提高國際競爭力，支持參與國家重大戰(zhàn)略等。
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