清洁能源为什么需要创新？——IEA 发布最新旗舰报告《2020世界能源技术展望》（附下载）

Original IEA 风能专委会CWEA 2022-04-23

IEA最新特别报告，显示了对实现净零排放目标的清洁能源领域的研发和其他创新工作的迫切需求。要实现国际能源和气候目标，就必须大力加快清洁能源创新。

《2020能源技术展望》报告

Energy Technology Perspectives 2020

Special Report on Clean Energy Innovation

Accelerating technology progress for a sustainable future

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回复“ETP2020”下载报告和ETP技术指南

7月2日，继4月底发布《2020全球能源展望》旗舰报告和5月份发布的《可持续复苏计划》报告后，IEA再度发布旗舰报告《2020世界能源技术展望——清洁能源创新特别报告》（Energy Technology Perspectives 2020——Special Report on Clean Energy Innovation，Accelerating technology progress for a sustainable future），以185页的篇幅，介绍了清洁能源创新时代，政府在创新体系中所担负的角色，以及后疫情时代清洁能源技术创新的威胁和机遇。详细介绍了2020年全球清洁能源创新状态，以及可持续发展情境下所需要的各种创新。IEA认为，清洁能源创新需要进一步加速，特别是疫情条件下，为了重塑未来，我们拥有的机会并不多。如果不大力推动清洁能源创新，世界各国和公司，将无法兑现未来几十年内将碳排放量降至净零的承诺。

该报告详细评估了在与国际气候和可持续能源目标相适应的时间框架内，为实现净零排放，增强能源安全条件下，可显著加速清洁能源创新的各种方式。《清洁能源创新特别报告》是IEA修订后的《能源技术展望》（ETP）系列中的第一本报告，还包括一个全新的交互工具，可分析400多种清洁能源技术的技术准备度情况。

新冠疫情大流行引发的前所未有的全球健康危机和经济危机，可能会影响到清洁能源的创新进展。本报告对可以帮助实现净零排放的更清洁、更灵活的能源类别所需要的技术创新和投资需求进行了量化，确定了有助于加快创新周期的一些关键技术属性。

报告还提供了实现净零排放的五项关键创新原则，特别强调了一些需要立即关注的问题，例如政府需要在2025年前保持原计划的研发资金，并考虑在一些战略领域增加研发的重要性。

报告探讨了能源创新将如何快速发展，以使经济的各个部分（包括长途运输和重工业等具有挑战性的部门）在2050年之前达到零净排放，且不使我们的生活方式发生重大变化。分析表明，实现这一目标将，主要取决于当今尚未进入市场的技术。反馈回来的信息很明确：如果没有更快的清洁能源创新，到2050年实现净零目标几乎是不可能的。挑战的很大一部分来自一些大的领域，目前航运、卡车、航空、钢铁、水泥和化工等重工业几乎没有可用于将排放量降至零的技术。对这些部门进行脱碳，很大程度上需要开发目前尚未用于商业用途的新技术。但是，将产品从研究实验室带到大众市场的创新过程可能很长，并且无法保证成功。太阳能电池组件和电池用了几十年才达到目前的水平，可以说留给清洁能源领域创新技术的时间非常紧迫。

报告也提及了当今正在使用的一些清洁能源技术，比如海上风电机组、电动汽车以及碳捕获等应用，都仍然需要持续推动创新，以降低成本并加快部署。比如尽快推动电动汽车电池技术的升级，使长途运输从也能从化石燃料转为电力，这样就会大大降低碳排放。新冠疫情的推动，可能进一步威胁到全球政府一致行动。

7月9日，IEA清洁能源转型峰会，将是2020年最重要的全球能源和气候问题峰会，来自40多个国家的部长、CEO和能源领袖将聚在一起，这三个IEA报告，将成为讨论的基础。

以下为本报告执行摘要（Executive summary）

一、为什么我们需要创新

如果不大力推动清洁能源创新，就不可能实现净零排放目标。作为实现长期可持续性目标（例如《气候变化巴黎协定》）的全球努力的一部分，世界上许多政府和公司承诺在未来几十年内实现二氧化碳净零排放的承诺。但是，这些引人注目的承诺与清洁能源技术的现状之间存在明显的脱节。尽管目前在使用的技术已经可以实现这些目标所要求的大量减排，但即使依靠更强有力的政策来推动，能源本身也不足以使世界净零排放的同时还能确保能源系统的安全。

能源效率和可再生能源是实现气候目标的基础，但其中很大一部分排放量需要使用其他技术。实际上大部分排放来自那些减排技术选择有限的行业，例如航运、卡车、航空和钢铁、水泥和化工等重工业。要在这些领域进行脱碳，肯定需要开发一些目前尚未使用的新技术。而目前已经在用的许多清洁能源技术，也需要做更多的努力，以降低其应用成本并加快应用。

创新是培育新技术和加快现有技术进步的关键。报告评估了为实现净零排放和增强能源安全而可以显著加速清洁能源创新的方法。

创新与发明有所不同。当一个新想法从图纸到实验室，最后投放真实世界之后，还需要经过四个关键阶段，清洁能源创新流程也不例外。但通往成熟的路径可能会很长，且无法保证一定成功：

原型阶段：将概念发展为设计，然后为新设备建立原型（例如，用纯氢代替煤炭来生产钢的熔炉）。

示范阶段：新技术创建示例示范，但和真正商用的规模一样大（例如，捕获水泥厂CO2排放的系统）。

早期应用阶段：在此阶段，技术开发完成，但仍然存在着成本和性能的差距，必须考虑政策关注的问题（例如，电动车和氢能源汽车）。

成熟阶段：随着大批量部署，该产品已成为主流，已经作为一个通用产品供选购（例如水力发电机）

二、了解能源创新挑战的规模

没有任何单一或简单的解决方案可确保世界走上可持续的净零排放之路。减少全球二氧化碳排放量需要更广泛技术参与，以各种组合和应用方式在经济的各个领域发挥作用。这些技术可能处于不同的发展阶段，但我们已经可以确定出为实现国际能源和气候目标所必需的减排量可能需要多少技术的参与。

如今，能源行业实现净零排放所需的关键技术已广为人知，但并非所有技术都已准备就绪。要实现可持续发展，总的减排量中的一半可以通过四种主要的技术方法来实现。包括：1、供热和运输等终端用能部门的电气化；2、碳捕获、利用和储存技术的应用；3、使用低碳氢和氢燃料；4、以及生物能源的利用。但是，这四个技术领域中的每一个领域都将面临重大挑战，主要是使整个价值链的所有部分在减排方面的商业可行性都有难度。本报告所附的《ETP清洁能源技术指南》框架，提供了一个交互网站，可以比较超过433种不同技术的准备就绪情况（TRL）或成熟度情况。

早期技术起着突出的作用。转向可持续发展道路所需的累计CO2排放减少量中，约35%来自于原型阶段或示范阶段已在使用的技术。另外有40%的减少，需要依赖尚未在大规模市场进行商业化应用的技术，这要求采取紧急措施来加速创新。近几十年来与能源行业紧密相关的例子包括LED和锂离子电池等消费类产品，从最初的原型开发，到最后进入大众市场，用了10到30年的时间。这些例子，可以作为我们构建一系列实现净零排放能源技术的参考。

图：相对于既定政策情景，2019-2070年可持续发展情景中按当前技术就绪情况划分的全球能源CO2排放量减少的分布

三、创新如何帮助更快地实现净零排放的目标

如果政府和公司希望更快地朝着净零排放迈进，就需要进一步加速早期技术的进步。本报告提出了一个“加速创新案例”，探讨了2050年如何在全球范围内实现净零排放，部分是通过假设当前还处在实验室或小型原型机阶段的技术可以迅速得到商业投资。这些技术的成本和发展时间表存在很大的不确定性，但是这一理论上的案例也表明，通过全球推动创新具体可以达成哪些目标。

在 “加速创新案例”中，相对于当前的政策计划，2050年所有额外减排量中的几乎一半将来自当今尚未投放市场的技术。相对于当今已经使用的技术没有任何改进的情况，早期技术在“加速创新案例”中的排放量减少了约三分之一。实际上，这种情况下，从现在到2050年，每个月平均需要新建两个氢燃料钢铁厂。但目前这些钢铁厂的技术目前还处于原型阶段。同时，每年还需要新建90个可以捕获和储存自己的排放的二氧化碳的生物能源工厂，但实际上，目前只有一家这样的大型工厂正在运营。

现在，如果无法加快进度，则实现净零目标可能会推迟。未来几十年的创新步伐取决于当今政府制定的政策。在新冠疫情危机之后，示范项目的延误和早期应用技术的部署速度都在减缓，这需要政府进一步加大力度，例如为新技术提供更长期的支持，直到它们具有成本竞争力。例如，电解氢等关键技术的成本到，2030年前可能还会增加10%，这使得制氢技术难以扩大生产规模。

四、避免大量的“锁定”排放至关重要

使投资周期与净零目标保持一致，可以为新技术创造广阔的市场，并避免大量被“锁定”的碳排放。对于某些能源行业而言，比如钢铁和水泥产业，它们的生命周期往往超过40年，从2020年开始到2050年也还不到一个投资周期，因此投资时机和新技术的可用性至关重要。加大对低碳研发的投入，并为最具挑战性的行业增加对关键示范项目的投资，可能会特别有效。如果钢铁、水泥和化学领域的清洁低排放技术能够在下一个为期25年的翻新周期（预计于2030年左右开始）之前及时进入市场，则这些行业被“锁定”的排放量就可以减少，起码可以减少近60吨的CO2排放（-57 GtCO2）。

五、新冠疫情危机可能削弱或推动能源创新

在迫切需要更快的创新的时候，新冠疫情却让全球遭受到重大挫折。在不久的将来，由于全球新冠疫情引起的破坏，世界将新技术推向市场的能力将减弱。市场和政策的不确定性，也可能减少企业家可利用的资金。

创新涉及到广泛的参与者，但是政府的关键作用远不只是为研发提供资金。它们确定了总体的国家目标和优先事项，对于确定市场期望、确保知识流动、投资基础设施以及推动大型示范项目方面至关重要。

如果政府积极应对新冠疫情所带来的挑战，也许将有机会进一步加速清洁能源创新。包括保住大约75万个能源相关的研发工作。对于各国政府来说，这可能是一个战略机遇，可确保各国产业更好地摆脱新冠疫情的影响，并为未来的国内外增长市场提供产品。在实现可持续能源和气候目标的道路上，预计在未来的二十年中，对目前正处于大型原型和示范阶段的技术的投资，每年平均可达3500亿美元。

一些领域应立即请求政府支持，以提振经济活动。尤其重要的一点，要在2025年之前将研发资金维持在原有计划水平，并考虑在一些战略领域筹集研发资金。基于市场的政策和资金可以帮助扩大小型模块化技术的价值链，就像太阳能电池板一样，可以极大地推动技术进步。与跨领域的一些技术进行协同合作，是一种相对低成本的创新方式。比如电化学就是一个明显的例子，它是构成电池、电解槽和燃料电池等技术的基础。