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碳达峰碳中和目标下的新能源产业发展与升级
作者:储界网 来源:中国能源杂志社 发布时间:2022-03-08 16:55:57 阅读次数:1498

摘要:加快发展新能源是实现碳达峰、碳中和目标,构建新发展格局的重要举措。新能源产业发展必须统筹发展和安全,加快补短板、强基础、促升级,加强战略科技力量布局和产业体系建设,提升新能源产业链供应链的保障能力和全球竞争力。

关键词:碳中和;新能源;产业;升级

Abstract: Accelerating new energy development is a vital measure to achieve China's carbon peak and carbon neutrality goals and build a new development pattern. The development of new energy industry must coordinate development and security, shore up weak spots, strengthen foundations, promote industry upgrading, enhance strategic technological strength and industrial system construction, improve the capacity of the supply chain, and increase global competitiveness.

Key words: Carbon Neutrality; New Energy; Industry; Upgrading

一、实现碳达峰碳中和目标对新能源产业的战略要求

(一)未来30年全球新能源需求将持续大幅增长

近年来,以风电、光伏、储能、电动汽车和氢能为代表的新能源应用成本快速下降,全球开发利用规模不断扩大,开发利用新能源已成为世界各国能源转型战略的核心内容和应对气候变化的主要途径。未来全球新能源市场空间极为广阔。国际可再生能源署(IRENA)的最新研究显示,为实现《巴黎协定》确定的应对气候变化目标,2050年前全球风电、光伏发电累计装机需求分别达到81亿千瓦和140亿千瓦,电池储能装机容量需求提高至超过160亿千瓦时,电解制氢需求电解槽容量达到50亿千瓦,氢能在终端能源消费中占比达到约12%。

图1 全球新能源2020年累计装机和2050年装机需求

数据来源:IRENA.

(二)加快发展新能源是实现碳达峰碳中和目标的重大举措

2020年9月以来,习近平主席在系列国际会议上宣示,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达峰,努力争取2060年前实现碳中和。到2030年,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。相关分析显示,未来10年,我国需要每年新增风电和光伏装机合计超过1.2亿千瓦左右,比“十四五”期间年均新增装机翻一番;到2050年,我国风电和光伏发电累计装机将超过50亿千瓦,电动汽车保有量超过四亿辆,为新能源产业发展创造巨大需求。

(三)新能源产业是全球绿色低碳经济竞争的关键领域

在世界各国加快发展绿色低碳经济的背景下,以光伏、风电、电动汽车和储能氢能等为代表的新能源产业,已成为世界各国未来经济发展与安全的必争之地。大力发展新能源也是我国在低碳经济中抢占国际产业竞争制高点、增强国家竞争力的重要举措。习近平主席在《国家中长期经济社会发展战略若干重大问题》中特别强调,要巩固提升优势产业的国际领先地位,锻造一些“杀手锏”技术,持续增强新能源等领域的全产业链优势。

(四)新能源是构建新发展格局的重要引擎

我国在“十四五”规划纲要中提出,坚持深化供给侧结构性改革,充分发挥我国超大规模市场优势和内需潜力,加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。构建新发展格局的最本质的特征是实现高水平的自立自强,关键要科技创新和突破产业瓶颈。新能源作为未来清洁低碳安全高效的新型能源体系的主要组成部分,是推动形成新发展格局的重要引擎。我国必须坚持深化供给侧结构性改革这条主线,大力发展新能源产业,全面优化升级产业结构,提升创新能力、竞争力和综合实力,增强供给体系的韧性。

二、我国新能源产业发展基础与优势

进入本世纪以来,我国高度重视发展新能源产业,通过持续的政策支持和产业界的共同努力,坚持市场规模化带动技术产业化,坚持自主创新和国际合作相结合,建立了规模为世界一流的新能源产业链,形成了较为明显的发展优势。

(一)市场规模优势独一无二

“十一五”以来,我国在风电、光伏发电、新能源汽车等领域建立了较稳定的扶持政策,形成了比较稳定的市场预期,吸引了各类社会资本投入新能源开发利用。近年来,我国新增和累计风电、光伏发电装机规模持续稳居世界第一。截至2020年底,我国风电和光伏发电累计装机分别达到2.8亿千瓦和2.5亿千瓦,在全球占比均超过三分之一;风电和光伏总装机在全国总发电装机中的占比近四分之一。2020年新能源汽车销量达到137万辆,连续六年销量全球第一;新能源汽车保有量达到492万辆,占全球的四成以上。


图2 我国风电和光伏发电累计装机和占比

数据来源:国家能源局。

(二)制造业优势持续扩展

经过近20年的新能源产业体系建设,我国已经打造出基本完整、高效的风电、光伏和动力电池装备制造产业链,在全球新能源供应链中具有重要的影响力。目前,光伏产业已在全球形成主导地位,中国在多晶硅、硅片、电池片和组件等主要环节的全球光伏供应链中占比分别达到76%、96%、83%和76%。如果计入中国光伏企业在海外生产基地的产量,光伏行业的国际市场占有率将更高。2020年全球排名前10的光伏电池和组件生产企业中分别有八家和九家中国企业。中国本土品牌的风电整机企业在国内累计风电装机的市场份额达到90%以上。全球15大风机整机制造企业中,中国本土品牌企业达到了10家。中国已经建立起完整的动力锂电池产业链,2020年国内车用动力锂电池装机量超过全球总量的一半。全球装机排名前10的动力锂电池企业几乎全部在中、日、韩三国,其中中国品牌企业达到六家。

(三)成本竞争力优势突出

得益于规模经济、全产业链优势和市场竞争,中国新能源装备和开发利用成本大幅下降,产业竞争力迅速提升。中国光伏组件制造商引领光伏组件价格从2010年的12元/瓦降至2020年的1.5元/瓦-1.6元/瓦,使得全球大部分地区光伏接近平价上网,而且未来仍有较大的成本下降空间。风电整机和动力锂电池的价格也基本处于全球最低水平。风电发电成本在2010年—2020年期间下降约30%;磷酸铁锂电池组价格2020年末约为0.85元/瓦时,三元锂离子电池组约为1.0元/瓦时,相比2010年下降超过80%,预期未来五年仍有望再降低近三分之一。近年来,美欧印等国家和地区数次对我国新能源产品提出“反补贴、反倾销”等贸易保护主义措施,但我国新能源产品在全球市场应用依然不断扩大,也反映了我国新能源产品在国际上具有非常明显的成本优势。

(四)技术优势逐步增强

我国新能源产业在产业培育和发展过程中,坚持自主创新和国际合作相结合,在部分领域形成了技术优势。光伏制造企业通过技术引进、消化吸收、集成创新和联合创新,已摆脱了早期上游原材料、下游市场和装备“三头在外”的不利局面,走上了创新驱动的发展之路,多次刷新并保持着商业化晶硅电池转换效率的世界纪录,在钙钛矿光伏电池等新一代光伏技术产业化方面也位居世界前列。风电设备制造企业在“十一五”期间主要通过购买许可证引入技术,已形成具有国际先进水平的双馈、直驱、半直驱多条成熟技术路线,目前已掌握10兆瓦级风电机组设计制造技术,低风速风机和风电场技术处于国际领先水平,海上风电技术也紧跟欧洲领先国家。新能源车用动力电池领域的国内领先企业跻身国际第一梯队,在电池能量密度、寿命和安全性等技术指标上位居世界前列。

三、我国新能源产业面临的挑战

(一)供应链仍存在未完全自主可控的风险

近年来,经济全球化遭遇逆流,国际经济循环格局发生深度调整,也对全球新能源供应链的安全造成影响。在此形势下,我国新能源供应链存在未完全自主可控的风险不可忽视,主要体现在部分细分领域或行业还存在较为明显的短板,部分关键零部件依赖进口。氢能和燃料电池技术与国际先进水平有较大差距,尤其是质子交换膜、催化剂等关键原材料依赖进口;大容量风电机组主轴承、光伏电池银电极用的银粉等关键零部件仍部分依赖高品质进口产品;新能源汽车、风电等领域所需要的高性能工业通用芯片、国产IGBT芯片的主要工艺设备、衬底材料仍需从国外采购。

(二)新能源技术领域还缺乏原创技术积累

我国新能源技术虽然进步很快,但在原创技术积累上还比较薄弱。光伏发电产业化技术和国际市场占有率均领先全球,但是发射极钝化和背面接触(PERC)电池、异质结电池(HIT)、叠瓦技术等均起源于国外。风电技术是国内企业通过购买国外许可证的方式引入进行消化吸收,受许可证和专利的限制,国内风电企业的产品基本只能内销,还无法进入国际主要风电市场。

(三)基础研究和公共服务机构依然薄弱

未来新一代能源电力系统具有高比例新能源、高比例电力电子、高渗透率分布式发电、高强度源网荷储灵活互动等特征,需要在理论方法、模型工具、技术装备、标准规程等方面开展深入研究和公共服务。但是,我国还缺乏深耕新能源技术领域、开展新一代能源系统基础研究和公共服务的国家能源实验室。目前依托企业建立或授牌的国家能源实验室的持续运行和公共服务能力比较弱,有的国家级科研项目支持建成的研发平台和生产线甚至建成不久就因后续支持不足而被拆除。

(四)标准和检测认证的国际影响力仍需提升

标准规范和检测认证是技术产业体系的核心要素。近年来,我国新能源标准规范体系不断完善,但是目前我国新能源技术和产品的标准主要跟随国外,一些检测试验也依靠国外标准甚至机构,对标准规范的引领能力不强。部分标准虽然实施时间较早,但技术指标滞后于快速技术变革与新能源产业实际发展需求。国内标准虽然质量、影响力不断提高,但与IEC等国际标准相比,仍存在认可度低、行业影响力弱等问题。在检测认证方面,国内缺乏满足市场需要且在国际上有权威性的检测和试验平台。我国新能源领域的检测认证机构相比国外先进机构,仍存在检测能力不强、高素质检测人员缺乏、测试数据国际公信力有待提升的情况,导致国内检测机构出具的关键认证数据难以得到国外权威机构的认可,影响全球市场的拓展。

四、新能源产业必须统筹发展与安全

当前我国正处于谋划制定碳达峰、碳中和实现路径、建设现代经济体系的关键时期。新能源是我国的优势领域,应把新能源技术作为战略性技术培养,成为我国参与国际产业竞争和全球碳中和竞赛的“杀手锏”。未来除了要进一步巩固已有的技术优势,同时也要补足短板,进一步夯实产业发展基础,促进技术产业升级,努力到2025年使新能源产业达到一流水平,到2030年新能源全产业链达到世界领先水平。

(一)统筹产业发展与安全

能源系统要紧扣构建新发展格局,坚持系统观念,统筹国内国际两个大局,聚焦新能源为主的新型电力系统需求,大力发展壮大新能源产业链供应链,统筹补短板、强基础和促升级,确保关键技术装备实现自主可控,加强产业基础能力建设,推动制造业优化升级,增强新能源产业链供应链自主可控能力和现代化水平,不断增强新能源产业链供应链的市场竞争力,努力使光伏、风电、锂电池等主要新能源行业在“十四五”期间全面消除“卡脖子”环节,基本形成安全可靠、具有全球竞争力的新能源产业链。

(二)坚持自主可控补短板

在关系新能源产业链供应链、安全的领域和节点,要构建自主可控、安全可靠的国内生产供应体系,力争重要产品和供应渠道都至少有一个替代来源,形成必要的产业备份系统,确保在国内外市场需求快速扩大、全球供应链发生极端情况下的企业正常运转,在关键时刻可以做到自我循环。特别是要把重大工程和集中科技攻关相结合,集中力量解决大容量IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等关键部件、关键原材料、检测设备等严重依赖进口的“卡脖子”问题。

(三)坚持创新驱动强基础

我国新能源产业发展到了从政策扶持转向创新驱动的关键阶段,新能源供应链也到了必须依靠创新解决短板和瓶颈的新阶段,必须加强创新体系建设,强化基础科学研究和应用基础研究。要面向钙钛矿(叠层)光伏电池、10兆瓦级以上大容量海上风电机组、全域复杂地形风电场设计软件、低成本可再生能源制氢等技术产业升级需求,大力夯实基础零部件及元器件、基础软件、基础材料、基础工艺,布局新能源相关的创新基础设施、融合基础设施、信息基础设施,推进产业基础高级化、产业链现代化。

(四)强化市场导向促升级

随着国内外新能源市场需求的爆发式增长和技术迭代加快,要坚持市场导向和创新驱动相结合,明确技术产业发展路线图和时间表,更好地满足市场需求。特别是要大力支持首台(套)装备、首批次材料、首版次软件示范应用,大力促进新能源产业升级,实现应用一代、研发一代和储备一代技术,到2025年使新能源技术创新能力和竞争力水平大幅提升,在光伏、陆上风电、动力电池领域引领全球市场,在海上风电和燃料电池技术领域进入世界先进水平。要提升新能源产业质量,拉紧国际产业链对我国的依存关系,形成对外方人为断供的有力反制和威慑能力。

五、加强新能源战略科技力量布局和产业体系建设

(一)重组国家能源科技力量和服务平台

面向2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标,聚焦高比例可再生能源为主的新一代能源系统,以钙钛矿光伏电池、固体电池、新一代电力系统、能源物联网等重大科技任务攻关为主线,统筹推进国家科技创新资源优化整合与建设,重组和建设国家能源实验室,布局战略导向型、应用支撑型、前瞻引领型的国家重大能源科技基础设施,开展基础研究和前沿技术研发。强化国家能源实验室法人单位开放共享科研资源和成果的主体责任和义务,建立目标导向、绩效管理、协同攻关、开放共享的新型运行机制,建设国家级联合研发平台和能源科学数据中心,推动能源科技设施、数据等资源开放共享和公共服务。

(二)建立企业为主体的创新体系

推动构建以企业为主体、产学研深度协作的新能源科技创新体系,实行揭榜挂帅、“赛马”等制度,推动创新要素向领军企业集聚。在基础软件、关键零部件研发和产业联合创新平台等环节,要推动国有企业勇挑重担、敢打头阵,勇当新能源领域的原创技术“策源地”、现代产业链的“链长”。支持龙头企业牵头共建国家产业创新中心,支持创新型中小微企业成为创新发源地。以服务新能源产业高质量发展为导向,推动研发设计、检测认证等生产性服务业向专业化延伸。

(三)制定实施协调的产业政策

在中国走向大规模布局新能源开发利用、引领全球新能源技术创新前沿和产业链供应链的阶段,制定实施协调的新能源技术、产业和市场政策,充分利用技术标准、知识产权和品牌保护、能效和绿色低碳标识工具等多种措施,推动新能源产业的创新链和产业链对接,强化资源、技术、装备支撑,形成更强创新力、更高附加值、更安全可靠的产业链供应链,培育世界领先的先进制造业集群,巩固提升新能源全产业链竞争力。

(四)加强国际合作和开放式创新

在全球碳中和竞赛背景下,必须更加重视开放式创新,更加主动融入和利用全球能源技术创新网络。借鉴过去20年利用全球资本、人才、市场资源打造中国光伏产业的经验,充分发挥中国新能源产业链全、市场规模大、技术转化快的优势,通过市场化机制不断吸引全球人才、技术和创新要素向中国聚集。切实加强知识产权、专利和品牌保护,加强知识产权全球布局。实施更加开放包容、互惠共享的国际能源科技合作战略,主动设计和牵头发起新能源技术联合研究和创新平台,研究设立面向全球的能源科学研究基金。在新能源基地和示范项目规划建设中,通过全球招标邀请外企带来其领先的技术产品,吸引外商在中国投资新能源研发中心和生产基地。参与和牵头开展国际标准的制定和修订,提高检测认证互认水平。必须维护产业链供应链的全球公共产品属性,形成维护全球新能源产业链供应链的安全、消除非经济因素干扰的国际共识和准则,通过国际组织、合作平台和机制保护全球新能源产业链供应链。以“一带一路”为重点,共同开发各国新能源市场,不断扩大中国新能源技术、产品和标准的市场份额,也为扩大全球新能源市场提供服务,以应对全球气候变化,推动构建人类命运共同体。





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