新能源时代的国际格局与新能源革命的三大趋势

泽平宏观

新能源革命，贯穿了能源消费、能源供给、能源技术、能源体制各个方面。未来国际合作竞争格局，乃至不同省市（区域）之间的产业格局都会被新能源影响，甚至被改写。
在新书《新能源》中，任泽平提及“在新能源国际分工格局中，以中国为代表的部分国家已经占据了先发优势，其他众多国家也在快速追赶。新能源将呈现多极化协同发展的态势，风能、光能等“新煤炭”在发电领域快速扩张，锂和氢作为“新石油”在用电和储能领域不断突破。”
Part 1 新能源革命的必要性和迫切性
随着全球工业化进程高速推进，粗放式发展带来的环境问题日益严重。过去几十年，二氧化碳浓度快速上升并突破历史最高值，全球温度也显著上升，地球的碳循环平衡被破坏（见图1.1与图1.2）。



为了应对全球气候变化，各国制定碳达峰、碳中和目标，尽快达到温室气体排放的全球峰值。2016年《巴黎协定》将阻止全球气候变暖作为长期目标：将全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，温度上升幅度控制在1.5℃以内。
《巴黎协定》中各缔约方参与全球应对气候变化行动的方式，由原来的“强行摊派、自上而下”，变为当下的“自主贡献、自下而上”。各国可依据自身实情，采取无强制约束和标准的减排承诺。目前已有超过110 个缔约国和地区对此做出了承诺，中国于2020年9月公布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的战略目标；欧盟宣布，到2030年温室气体排放较1990年下降40%；加拿大宣布，到2030年温室气体排放较2005年下降30%。为实现碳中和目标，各国发展清洁新能源符合全球可持续发展趋势。
此外，传统化石能源在使用过程中对环境危害巨大，不可再生、能源供给不稳定，发展新能源刻不容缓。首先，化石能源消费对环境的危害巨大。单位化石能源产生的碳排放比新能源要高很多：每万亿焦耳热值的煤炭释放的碳含量为26.37吨，原油约为20吨，天然气约为15吨；而水电、风电、核能、太阳能等新能源几乎不产生碳。
其次，化石能源不可再生，供给相对不稳定，能源安全易受到威胁。在全球已探明的化石能源储量中，以美国、俄罗斯、澳大利亚为主的7个国家占据了全球86%的煤炭资源，80%的石油资源分布在以委内瑞拉、沙特阿拉伯、加拿大为主的8个国家境内，近70%的天然气分布在6个国家，全球主要化石能源集中于少数国家。
2022年2月，俄乌冲突导致欧洲能源危机，国际石油及天然气价格的上涨提高了全球的生产生活成本。如果还是依仗化石能源作为主力能源，未来将会极大地约束整个社会的生产创造能力。化石能源的产出高度集中与使用范围广泛之间存在着客观矛盾，也增加了国际局势的复杂性和不确定性。

Part 2 新能源时代能否改写未来国际能源格局
未来国际能源格局，主要不再由一国、一个地区的传统资源禀赋推动，而是由技术和高端制造推动。新能源时代，在光伏、风电、氢能、储能，氢燃料、锂电池汽车等领域，国家在各个制造业链条上的基础实力代表了其对新时代能源的掌控能力。
国际地缘格局、能源格局也将就此改变。中国的光伏硅料、组件、电池片大量出口欧洲，中国的企业向中东反向输出能源，该地区绝大多数风光基地装机建设是由中国企业承担的，中国的新能源乘用车也出海日本。种种迹象表明，中国的新能源产业正在辐射影响欧洲、中东、日韩等全球多个国家和地区。
新能源赛道欣欣向荣，传统能源惯性未消
传统能源惯性难以消除，化石能源还是要提供基础保障，在很大程度上，化石能源难以被全面替代。首先，煤炭、石油等既是化石燃料也是化工原料，存在较大的需求刚性，未来，新能源对传统能源的替代也将是一个长期过程。其次，化石能源提炼的副产品在化工领域发挥了重要作用，短期内难以找到替代品。最后，新能源的新技术发展，比如碳捕集、利用与封存技术（CCUS），也可以帮助实现化石能源低碳化转型利用。比如通过“化石能源制氢+二氧化碳捕集封存”，可以形成“蓝氢”。未来的化石能源不再完全是碳排放的来源，而是作为新能源的重要补充，用于保障能源长远储备。
新能源赛道欣欣向荣，市场前景广阔。新能源发电新增装机逐渐占据主导地位：2015年，可再生能源首次超过煤炭，成为全球最大新增电能来源；2019年，全球新增发电量的96%来自可再生能源。2009—2021年，全球风电装机容量从1.5亿千瓦增加到8.4亿千瓦，光伏发电装机容量从0.24亿千瓦增加到9.4亿千瓦。消费市场中，新能源电动汽车、锂电池产品加速渗透。2022年初，全球新能源汽车渗透率已超过13%，中国新能源汽车市场单月的渗透率最高已经突破30%。2022年全球新能源汽车销量超过1 000万辆，未来将继续大幅增长。
发达国家依然强势，新兴市场快速崛起
新能源产业作为一种高新科技产业，投资门槛较高，技术垄断特性强。在新能源的国际分工格局中，部分国家逐步占据了产业优势地位，其他众多国家也在快速崛起、实现追赶。
长期以来，发达国家将新能源产业作为产业转型和经济发展的重点，在研发投入、政策扶持、市场建设等方面布局较早，具备先发优势，且掌握部分高壁垒技术，在新能源汽车等终端市场上也占据相对优势地位，比如美国和欧洲等地也是可再生能源发电市场的主要客户。从全球新能源500强企业来看，美国、日本和欧洲部分国家在企业规模、增长速度上依然占据优势。2022年全球新能源500强企业中，德国、美国、中国、日本企业平均规模分别为165亿元、125亿元、103亿元、90亿元。
同时，发展中国家尤其是新兴市场国家对新能源产业的重视度不断提高，在新能源领域强势崛起。开发新能源产业是新兴经济体应对气候变化，实现低碳转型的必然要求，也是提高能源保障能力，维护本国能源安全的关键举措。以中国、印度为代表的亚太新兴市场国家在新能源领域加紧布局，企业竞争力快速增强，直追发达国家，甚至在某些领域实现赶超（见图1.3）。

以新能源光伏、风电产业为例。经过多年的发展，中国在全球光伏产业中逐渐占据主导地位。行业占比方面，2021年中国光伏新增装机容量约为55吉瓦，占全球装机容量的36.4%。光伏设备方面，2021年中国光伏设备份额已接近45%，中国企业包揽全球前十大光伏设备厂商。在风电领域，中国也取得了较大成果，截至2021年底，中国风电装机容量达3.3亿千瓦，同比增长16.6%，增长迅速。同时，印度在光伏发电领域的进展也十分迅速，光伏装机容量约占全球装机容量的9%，跃居第三，仅次于中国和美国。在2022年全球新能源500强企业中，中国企业的营收占比最高，达2.5万亿元，约占全球新能源企业营收的46%（见图1.4）。


风光锂氢，能源结构多元化
第三次能源革命，能源结构多元化的特征将进一步突出。能源结构由以化石能源为主转向以新能源为主，新能源内部分工也比较明确，风电、光伏、锂电、氢能等不同的新能源形式各司其职，呈现出多极化能源协同发展的格局。
风能、光能等可再生能源被称为“新煤炭”，主要用于绿色发电。水电、风电和光伏是低碳发电的绝对主力，由于水电对地理环境、投资成本的要求较高，未来低成本、灵活、可以分布式发展的光伏以及广阔深远海布局的风电是新能源的重点发展方向（见图1.5）。

锂和氢能被称为“新石油”，主要用于能源消费和能源储存。锂离子电池综合性能强、应用范围广，被广泛用于动力电池及便携式电子设备中。新能源汽车是锂电池的典型应用场景，其渗透率加速提高，尤其在乘用车市场领域，有望取代传统燃油汽车，引发传统汽车产业变革、汽车强国变迁。
氢能，燃烧产物仅有水，尤其是绿氢，是实现能源转型的重要路径。氢能是重要的战略性能源，制氢技术极其重要，可以将风光等其他形式的能量通过电解水制氢转化应用，如氢能“115”——电解1升水、使用5度电可以制1标方氢气，1标方氢气产生的热量相当于0.4升汽油。使用氢燃料电池装配商用车，可以促进商用领域的新能源渗透。氢储能也可以满足大规模、低成本、长周期、高能量密度的电能储存需求，因此被视为第三次能源革命的颠覆性技术方向，未来将在储能市场发挥巨大作用。
Part 3 新能源大趋势：清洁低碳、结构多元、数字化、高效率
在新书《新能源》中，任泽平认为未来新能源革命有三大趋势：一是能源消费清洁化、低碳化；二是能源结构多元化；三是能源系统数字化。
第一，能源的清洁、低碳发展是历次能源革命的重要趋势。在传统化石能源中，天然气是一种相对低碳的能源。21世纪以来，天然气的使用量快速增长，替代了部分煤炭需求。
新型可再生能源的单位热值碳含量更是远低于传统化石能源。过去10年里，风电、光伏等可再生能源的发电成本快速下降，在全球日照充足的地区，太阳能光伏已经成为成本最低的发电资源。风电、光伏等新增装机容量迅速增长，不久之后，可再生能源发电投资额在全球发电投资总额中的占比或将逐步超过2/3，甚至超过3/4。绿色能源快速发展，将使能源消费更加清洁化、低碳化。
第二，能源结构多元化。从前两次能源革命的结果来看，能源革命中并不会出现一种能源完全替代另一种能源的情形，而是新型能源发展速度远超传统能源，并在能源消费中占有相对主导地位，最终形成多元化的能源结构。
第一次能源革命后，煤炭是主要能源。第二次能源革命后，煤炭仍然是仅次于石油的第二大能源。而第三次能源革命，将会使能源结构由化石能源占主导的结构，转变为可再生能源占主导、多种能源共存的结构。同时，由于新能源中的风电、光伏等能源受天气影响较大，供给侧的不确定性客观存在，因此对能源系统的建设要求也随之提高，比如配置大规模长时储能。各经济体要结合自身资源禀赋，在提高新能源使用比例的基础上保留部分化石能源，优化整体能源结构，提升多元化的能源自给能力，实现多元化的清洁能源供应。
第三，新型能源系统将融入互联网、大数据、人工智能等数字技术，实现能源系统数字化。每次能源革命都伴随着新技术的发展应用，第一次能源革命中的蒸汽机，第二次能源革命中的内燃机和发电机，第三次能源革命除了应用风能发电、光伏发电、生物质能发电等技术外，还可以结合数字化新技术、减碳负碳技术。
数字化的能源系统可以降低如分布式光伏这类分散、小型的发电设施的电网接入成本。在新型的能源系统中，每个能源生产者和消费者都是网络的节点，且能够实现双向转换。基于此架构，能源生产者和消费者可以在高效、透明、便利的环境中平等地使用能源互联网，使能源得到充分利用，减少中间成本消耗。
同时，借助互联网、大数据、云计算等数字技术完善能源供应安全建设，可以帮助提升能源网络输送、转换、调度和存储能力，加强能源系统韧性及应对极端情况的能力，提高能源系统的自适应、自调节和自优化能力。新能源的供给与消费可以在更大范围内实现耦合，可以较大程度地降低新能源发电的波动性，保障能源系统的可靠和稳定。
在新书《新能源》中，任泽平认为随着能源系统的数字化发展，推动能源技术升级、产业重构，保障能源的供应与需求匹配，也将激励能源业务内容和商业模式的创新。
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