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《中美绿色能源竞赛》新能源如何重塑世界地缘政治?

全球技术地图 | 洞见前沿,引领未来 2021/10/14 22:51

新知达人, 《中美绿色能源竞赛》新能源如何重塑世界地缘政治?

中国和美国的绿色能源投资情况,以及新一代能源竞赛对未来化石燃料、石油输出国的影响。2021年8月30日,欧洲政策研究所(EUROPEUM)发布文章《中美绿色能源竞赛》(China vs. US: The Green Energy Race)。

1.背景

全球能源安全格局

美国和中国作为世界上最大的二氧化碳排放国,已经开启了绿色能源竞赛,试图 过发展可再生能源来改变能源安全格局 全球能源系统正发生着重大变化,这不仅关系到每一个国家,还改变着地缘政治的影响范围。可再生能源现在已成为全球能源格局的中心,技术的进步和成本的降低使可再生能源的增长速度超过了任何其他能源,而中国在这方面已经起步。

中美减碳目标

在2021年4月22日至23日期间,美国总统拜登邀请了40位领导人参加气候峰会,这次会议强调了气候行动的紧迫性及其带来的经济效益。仅在2019年,美国的二氧化碳排放量就已经达到了全球的13%,美国承诺要在2030年前将温室气体排放量减少50-52%,到2035年实现无碳发电,到2050年实现净零碳经济。中国的排放量占全球的三分之一,但同时也是最大的清洁能源市场。中国在气候峰会上表明,在2060年前实现碳中和。

中美两国雄心勃勃的目标不禁让人思考, 是什么促使两国现在大举投资可再生能源?这将对化石燃料产生什么影响?如果未来有更多国家减少对石油和天然气的依赖,那么新能源技术的发展又会带来怎样的地缘政治影响?

可再生能源产业,潜力巨大

中美两国显然时看见了可再生能源产业的巨大潜力。 如图1所示,中国2020年能源转型投资1348亿美元,仍保持着世界上最大投资国的地位,其中可再生能源产能投资为836亿美元,电力运输支出为453亿美元。美国作为第二大投资国,共投入853亿美元,可再生能源产能投资493亿美元,电力运输支出180亿美元。

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图1:2020年各国能源转型投资情况,黄色部分代表可再生能源产能投资,绿色部分代表电力运输支出(数据来源:彭博新能源财经)

随着人口的增长和工业化的加快,此前依赖于化石燃料的商品及服务消费也随之增加。为了保证这些日益增长的需求,各国政府必须提供足够的能源供应。彭博新能源财经的一项研究显示,各国政府近几年在清洁能源上投资了3633亿美元,其中海上风能占了19%。

2.中美情况

中美两国为何要大力投资新能源?如何投资?

2.1 美国的新能源投资情况

(1)投资持续增加,各类可再生能源发电量大步增长

2019年,美国可再生能源投资创下新纪录的555亿美元,比2018年增长28%。得益于陆上项目的发展,太阳能增长了16%,达到233亿美元,风能增长了44%,达到318亿美元。生物燃料技术投资下降了38%,为3.2亿美元,是该领域自2016年以来的最低水平。

图2显示了各类可再生能源发电量的增长情况,可见在2018年,风能发电超过了水力发电。截至2019年,风力发电量为为303410吉瓦时,水力发电为296701吉瓦时,太阳能发电为93129吉瓦时。显然,美国正朝着可持续发展的方向大步迈进。

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图2:1990-2019年美国各类非可燃性可再生能源发电量,从左往右颜色图标分别代表:地热能发电,太阳热能发电,水力发电,太阳光电,风力发电(数据来源:https://www.iea.org/fuels-and-technologies/renewables)

(2)政府新能源项目与计划

有趣的是,美国前总统特朗普在执政期间,不仅不支持奥巴马时期的气候目标,还对太阳能电池板征收30%的关税,这反而间接刺激了绿色能源项目的推进。太阳能和风能开发商们都想争取最后的税收减免资格,并且在2019年开始的太阳能项目如果能在2023年前投入使用,项目开发商还能获得差不多30%的信贷以资助这些项目的进展。

拜登的2万亿美元清洁能源计划也来得正是时候。他在上任的第一个月就签署了几项行政措施,包括冻结公共土地上新的石油和天然气租约,并打算在2030年之前将海上风能产量翻一番,还进一步指示环境保护署(EPA)和运输部重新审视汽车的燃油效率标准和燃油补贴。

据悉,拜登还将“重启特朗普于2017年解散的一个跨部门工作小组,该小组负责设定“碳的社会成本”,即计算向大气中排放一吨二氧化碳所造成的经济损失。

因此拜登气候政策的一大支柱便是清洁电力标准(CES),该标准将推动美国电力部门到2035年实现净零碳排放。鉴于电力在循环经济中的重要性,清洁电力标准可以说是拜登最首要的气候政策承诺。

(3)新能源实施计划仍存争议

按照传统构想,美国清洁能源标准作为一项联邦法规,将依赖于电力公司增加电网中无碳源的份额,最终在2035年实现净零碳排放的目标。几乎所有的美国大型电力公司都已承诺到2050年实现碳中和或零排放,这就要求各个州出台各自具体的实施计划,但这项政策对共和党的州来说还存在争议,如何让以煤炭生产为主的地区平稳过渡也是一大问题。

截至2019年,有五个州(其中三个是共和党州)的煤炭产量占美国总产量的71%左右,这些依赖化石燃料的州,在未来几年将面临大规模预算短缺和裁员风险。因此,美国要为这些地区推行更加合适的过渡计划,减少他们对化石燃料生产的依赖,创造新的低碳经济。

可再生能源投资的条件和机会已经成熟,过去主要承接太阳能和风能项目的公司正在通过投资新技术,如电池存储、氢气和碳捕获等,来发展其可再生能源业务。然而,美国石油协会(API)认为拜登的政策会损失数百万个工作岗位,但事实上美国的清洁能源工作岗位数量是所有化石燃料工作岗位的2.5倍还多,比煤炭和天然气的工作岗位多出5倍(见图3)。

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图3:美国清洁能源行业和化石燃料行业提供的工作岗位占比,黑色:煤炭;深灰色:天然气;浅灰色:石油;绿色:清洁能源(数据来源:塞拉俱乐部/Sierra Club)

2.2 中国的新能源投资情况

(1)清洁能源计划

在过去30年里,中国经济发展迅速,已成为第二大经济体,同时也是全球科技创新的领跑者和军事超级大国。国内消费需求的增长,对能源也提出了新的要求,中国采取了一系列措施减少温室气体的排放,并将清洁能源纳入了从2021年开始的下一个五年计划。

(2)可再生能源最大的投资国

2019年,中国是可再生能源的最大投资国,投入了844亿美元;风能投资增长了10%,达到550亿美元;可再生能源发电总容量达到790吉瓦,主要来自水电、太阳能和风能。从数据上看, 中国的可再生能源生产已经领先,并以压倒性优势超过了美国。中国已成为全球最大的风能和太阳能生产国,也是最大的可再生能源投资者。

(3)实现碳中和目标,时间紧迫

然而,能源与清洁空气研究中心(CREA)的最新报告显示,受新冠肺炎疫情影响,仅2021年第一季度,中国化石燃料和水泥生产的二氧化碳排放量就增长了15%,在截至2021年3月的一年里,中国的二氧化碳排放量达到近120亿吨,创下历史新高。中国减排计划的承诺只有在当前建筑业钢铁需求扩张放缓的情况下才能奏效,按照这个速度, 到2060年达到碳中和的计划还面临着不小的挑战。

与图2中美国的数据相比,图4中中国在可再生能源发电方面完全是另一种情况。水力发电量为1232100吉瓦时,比2009年的两倍还多;太阳能发电量为176901吉瓦时;风力发电量为365801吉瓦时。不过,尽管这些数字很引人注目,但中国庞大的人口对能源的需求越来越多,如果要在2060年前兑现碳中和的承诺,还得再加把劲,以当前的速度还是不够的。

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图4:1990-2018年中国各类非可燃性可再生能源发电量,从左往右颜色图标分别代表:地热能发电,水力发电,太阳光电,潮汐能发电,风力发电,太阳热能发电(图片来源: https://www.iea.org/fuels-and-technologies/renewables)

3.有多重要?

能源安全历来都是一个国家赖以生存的内在保障。人们的日常生活需要能源,如家庭供暖、交通燃料、电力供应、 军队供应 和经济发展等等。一个国家的发展和进步直接依赖于能源,毫无疑问,国家在可再生能源、电池、电池存储和电动汽车方面的创新越多,就越能 从这种转型中获得工业和经济效益——进而拉动就业和经济增长。

就像此前一直争夺化石燃料资源一样,中美两国正在进行可再生能源竞赛,以实现能源结构的多样化, 保障长期能源安全 。随着美国霸权的衰落以及中国经济的飞速增长,争夺全球领导者的头衔已经变得越来越有吸引力,可再生能源已成为两国国家能源政策的重要关注点。 目前中国在可再生能源方面的投资比美国多30%,处于领先地位。

中国有足够的可再生自然资源(特别是风能和太阳能),基本可以满足其未来的能源需求。美国是全球第二大可再生能源投资国,如果想赶上中国,就需要加快投资。有许多因素促进了可再生能源的投资和对全球领导地位的争夺, 其中最重要的是,经济收益 (与可再生资源开发及其出口潜力有关的新就业机会);最大限度地减少环境退化;不依赖石油等不可再生资源;以及政治动机(政府渴望在全球范围内领导清洁能源运动)等等。

4.地缘政治影响

4.1 能源转型将削弱传统能源输出国竞争力

绿色能源的转型必然伴随着地缘政治的挑战,尤其是对那些经济多元化程度较低、仅依赖石油收入的石油和天然气生产国而言。中东、北非、石油输出国组织(OPEC)的其他国家以及俄罗斯在可持续性和多元化方面没有取得新的进展,这对它们的未来发展可能有严重影响。

目前国际社会的大多数国家和组织已经把气候问题作为了优先事项,就连荷兰皇家壳牌(Royal Dutch Shell)等顶级石油生产企业也表示,其石油产量和碳排放已在2019年达到峰值,该公司正在详细制定逐步戒掉化石燃料的计划。在最近的一份声明中,壳牌预计其石油产量此后每年将下降1%至2%,并计划通过转向清洁能源创新,到2050年实现净零排放。许多石油巨头都在效仿这种转型, 因为全球石油需求形式不利导致他们损失数十亿美元的资产,并且可能永远都没法再达到新冠疫情之前的利润率水平。

4.2 疫情加速能源转型,影响国家安全

随着新冠疫情的封锁,2020年油气行业发生了翻天覆地的变化,石油运输停止,几乎所有燃料的需求都大幅减少。全球石油需求从2019年12月的每天约1.01亿桶下降到2020年第二季度的每天8500万桶。

沙特阿拉伯敦促立即采取行动,俄罗斯甚至在疫情开始之前的2019年12月OPEC+会议上就同意进一步削减石油库存。但俄罗斯在可再生能源领域的投资微乎其微,正面临巨大的缺口,对失去石油出口市场份额十分担忧。此外, 俄罗斯是全球第三大石油生产国,提供欧洲30%以上的天然气需求。这不仅带来了相互依赖的经济和政治红利,而且还表明石油是俄罗斯最大的经济杠杆,对石油需求的减少将不利于俄罗斯的安全。如果俄罗斯想作为一个强国生存下去,那么将被迫扩大其能源来源。

4.3 抓住机遇,改变就在这10年

国际能源署执行主任法提赫•比罗尔(Fatih Birol)称,太阳能将成为世界电力市场的王者。由于到2030年石油需求将趋于平稳,全球石油需求增长的时代将在未来10年里结束。比罗尔表示,在全球大部分地区,太阳能比煤炭和天然气更便宜,因此,到2030年,可再生能源将占到新增发电的80%。

目前,没有迹象表明新冠疫情导致全球经济中石油分量的重大结构性转变。也就是说,如果世界经济复苏,而政府政策没有重大改变以加速采用低碳替代品,石油需求将随之恢复。 因此,各国的政府政策对于抓住新冠疫情带来的机遇、加速能源转型至关重要。

5.风险和建议

随着可再生能源的推广,一些安全风险也暴露出来,政府必须尽最大努力尽早做好准备。

5.1 碳中和计划,能源系统网络攻防计划

自疫情爆发以来,中国和美国等大国公开宣布实现碳中和,全球能源转型的速度似乎比预期的要快,对于没有准备好的国家来说,后果可能比较严重。 如果缺少对能源系统的网络攻击防御计划 ,那么国家在面临来自黑客、敌国或恐怖组织的停电和勒索风险时可能束手无策,这会产生巨大的经济和社会损失。

5.2 智能电网、跨境电力贸易、电网脱碳与可再生电力

智能电网将在缓解气候变化方面发挥越来越大的作用,尤其是在日照差异大的地区。预计到2035年,可再生能源的发电量将占全球总发电量的一半以上,而且价格会低于化石燃料。从经济上看,电价和可再生技术成本的降低反过来会刺激电气化、促进电力的跨境贸易,电力公司可以通过从其他管辖区进口更便宜的非高峰电力来降低其在高峰期间的成本。此外,在政府的支持下,能源公司可以将节省下来的资金用于研发长期储能。长时间储能可提供10-100小时的充放电时间,超过了传统电池的容量,但我们需要500小时甚至更久的持续时间,目前的锂离子电池技术还没有这个能力,所以必须进行研发。当缺少风能和太阳能时,天然气发电厂就派上了用场。

然而,随着电网脱碳,化石燃料工厂将逐步淘汰,届时将需要其他资源来填补电力缺口。当前,美国和中国都需要在这方面有所发展。一些研究表明,可再生电力可以通过电解水直接生产氢气,由于水分解技术的进步和低成本电力的供应,生产成本正在稳步下降。这种形式的电力生产便于长期储存,以适应季节性的能源转换,也能促进未来无碳能源组合的长期储能。

5.3 供应链管理与行业整合

向可再生能源转型的国家需要对相关材料和技术的供应链进行适当管理,以避免在供应链上产生不利于社会和环境的影响。例如,电池所需的 钴、锂和稀土 受到很大关注,因为对这些金属的需求将开始以前所未有的速度增长,供应可能面临风险。整个行业可以从实施责任制采购开始,鼓励更多的矿场参与进来。

结 语

能源地缘政治不会因此而结束 ,而是转变为一个新的竞技场 ,将有新的赢家和输家出现。对于赢家来说,在这种能源转型中积极寻求工业机会,大多数国家的能源安全将得到加强,进而促进就业和经济增长。而对于输家,俄罗斯和沙特阿拉伯等石油和天然气出口国将免不了要经历一段动荡期,可能会被迫转向可再生能源,重塑经济,以适应新的能源需求。 为了不在这场竞赛中掉队,就要准备好应对新的安全风险,确保可持续性的电力和矿产供应。

无论阻力有多大,绿色能源转型现在已经有了强劲势头,许多国家都制定了净零排放的目标,并纳入了法律。 清洁能源必将重塑世界 ,不仅是遏制化石燃料的排放, 还会改变权力的再分配 。在这场能源竞赛中,赢家正积极地帮全球能源领域过渡到一个更加可持续和健康的未来,最终得以抵抗最大的风险——气候变化。

免责声明: 本文根据转自学术plus,编译学术plus观察员  熊雪敏。 文章内容系原作者个人观点,本公众号转载仅为分享、传达不同观点,如有任何异议,欢迎联系我们!

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