技术总结

国际技术经济学院全体同仁祝读者新年快乐健康。感谢您长期以来的关心和支持，期待您的陪伴。春节期间，我们将连续九天推出专题文章《年度科技发展形势总结与展望》，希望能为读者朋友们提供一些参考。本文是专题文章的能量部分。

2021年世界能源形势综述

全球能源供需格局发生变化，很多地方陷入“能源荒”。2021年以来，随着全球主要经济体逐渐从疫情中复苏，能源需求持续增加。根据国际能源署的数据，全球能源需求将同比增长4.6%，超过2019年的水平。其中，石油需求增长6%，煤炭需求增长4.5%，天然气需求增长3.2%，可再生能源需求增长8%。然而，能源供应的恢复滞后于需求的增长，库存不足、极端气候、全球通胀、能源结构转型等诸多因素叠加，加剧了全球能源短缺。许多欧洲国家深陷能源危机，尤其是英国。英国许多天然气供应商申请破产，大型电力供应商停止接受新客户，近一半的加油站一度没有汽油供应。此外，钢铁、化工、化肥、食品等能源相关行业也纷纷停产。除了欧美、日本、印度、黎巴嫩等亚洲国家，巴西、委内瑞拉等南美国家也出现了不同程度的能源短缺，大规模停电事故频发。

全球能源结构转型加快。拜登政府上台后，大力发展清洁能源，推动能源结构转型，包括更新“重建得更好”预算框架，未来10年投资5500亿美元清洁能源项目；设定2030年海上风电部署30 GW，2050年110 MW的目标；计划2021年至2024年每年新增太阳能30 GW，2025年至2030年每年新增60 GW，2035年后每年新增240 GW，并使太阳能发电满足美国40%的电力需求；国家建筑节能改造，确保2035年美国建筑碳足迹减少50%。此外，拜登政府还通过禁止在联邦土地上进行新的油气钻探、实施严格的甲烷污染限制和制定汽车排放标准来限制化石能源的发展。欧盟委员会发布Fit for 55一揽子计划，修订欧洲可再生能源指令，明确指出欧洲能源转型的首要目标是在2030年将可再生能源在欧盟能源消费中的比例从目前的32%提高到40%。英国商业、能源和工业战略部投入9200万英镑公共资金，支持储能、海上风能、生物质能生产等创新绿色技术，帮助英国能源系统向清洁绿色转型。此外，英国还投资2.2亿英镑，推动钢铁、制药、造纸等污染最严重的碳密集型产业向清洁低碳转型。日本经济产业省更新了2050年碳中和绿色增长战略，指出日本需要大力加快能源和工业部门的结构转型，并为海上风电、太阳能和氢能产业制定具体的发展目标。

气候问题越来越严重，各国不断推出新的减排措施。美国能源部启动了多个减排项目，包括为碳捕获和存储项目提供4500万美元，帮助天然气发电、水泥和钢铁生产等碳排放源脱碳；投资3500万美元开发减少石油、天然气和煤炭行业甲烷排放的技术；投资1300万美元开展17个减排项目，减少联邦机构的碳排放。美国和欧盟委员会共同提出了全球甲烷减排承诺，将开发甲烷排放实时监测工具，准确量化甲烷减排。英国商业、能源和工业战略部已投入5500万英镑支持工业低碳替代燃料技术，包括电锅炉、电窑、电炉等工业电器的低碳改造。德国新政府计划加快绿色能源的部署，并将煤炭淘汰期从2038年提前至2030年，以实现其气候目标。日本新能源产业技术综合开发机构宣布，将在“碳循环、下一代火力发电等技术开发”的框架下，投资160亿日元(约合1.4亿美元)支持二氧化碳资源利用技术的开发。

全球氢能热度持续上升，能源巨头加大对氢能的投资。美国能源部启动能源地球项目，在未来10年加速推广更丰富、更经济、更可靠的清洁能源解决方案；我们投资5250万美元改进电解水制氢设备，开展了31个氢能项目，包括生物制氢研究、电化学制氢研究和燃料电池系统设计。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、太平洋西北国家实验室和国家能源技术实验室开始了新的项目，以验证地质结构中大规模储氢的可行性。英国商业、能源和工业战略部发布了《国家氢能战略》，提出了通过四个阶段的发展使其成为氢能领域全球领导者的愿景，其中包括到2025年实现1 GW的氢气产能，到2030年实现5 GW的氢气产能。德国氢能国家委员会发布了2021-2025年氢能行动计划，该计划包含80项提案，为有效实施国家氢能战略提出了具体的行动建议。德国联邦经济部和交通部计划投资80多亿欧元，资助62个大型氢能项目。这些项目涵盖了从氢气生产和运输到工业应用的整个氢能价值链。俄罗斯政府内阁批准了氢能发展草案，制定了俄罗斯建设新兴产业的目标、战略举措和关键措施。根据草案，俄罗斯计划到2024年拥有20万吨氢气的潜在供应；到2035年，氢气出口量达到每年200万-1200万吨；到2050年达到每年1500万-5000万吨。日本政府从绿色创新基金中拨款3700亿日元(约合32.2亿美元)，用于在未来10年内加速氢能技术的研发和推广氢能的使用。日本新能源产业技术综合开发机构也宣布，将在“燃料电池大规模扩大应用的产学研协同研究项目”框架下投资66.7亿日元(约合5793万美元)，推动氢燃料电池的研发。韩国发布《氢能领先国家愿景》，将打造涵盖生产、流通、应用的氢能生态环境，力争到2030年建成产能100万吨的清洁氢能生产体系，清洁氢能占比提升至50%。此外，挪威国家石油公司Equinor、法国液化空天然气公司等传统能源巨头，以及美国钢铁公司、西班牙钢铁公司安赛乐米塔尔、日本长实集团、日本川崎重工等其他行业巨头也加大了对氢能的投资，海上风能制氢、光伏制氢、氢能飞机、氢能船舶、氢能列车等项目数量呈爆发式增长。

2022年世界能源领域趋势展望

部分发达国家核电发展继续放缓，全球核电建设重心向发展中国家转移。近年来，核电在全球能源市场中的份额持续上升。截至2020年11月，全球运行核电机组442台，总装机容量3.92亿千瓦，满足全球约11%的电力需求。中国核电发展迅速，发电量从2013年的105太瓦时增加到2020年的366太瓦时，2021年至2025年每年将新增6-8台核电机组。俄罗斯计划在2035年前建成10个大型核电机组，将核能发电比例提高至25%；印度计划到2031年将核电总装机容量从现有的678万千瓦提高到2248万千瓦；波兰正在建造它的第一座核电站，随后还将建造另外五座。在发展中国家继续发展核电的同时，一些发达国家调整了核电发展计划，放缓或放弃了核电发展。比如德国已经通过立法淘汰核电，2022年底国内所有核电站将关闭；比利时计划到2025年逐步淘汰核能发电；西班牙计划在2030年前关闭国内所有核电站；瑞士明确不再审批新建核电站，不推迟现有核电站退役；美国一些小型低效核电站受低价天然气和可再生资源竞争影响，宣布提前关闭。此外，韩国、瑞典、法国等国也计划降低核电比重。

在各国政府减排政策的影响下，减排应用场景将会有新的突破。为应对气候变化，各国不断出台减排政策，使得越来越多的企业投入到减排领域，促进了新的减排应用的出现。SOM正在设计一种新型的减碳建筑。该建筑集成了最小化材料、碳捕获和生物材料等技术，每年可从自身管道和空气体中吸收约1000吨二氧化碳。美国Summit Carbon Solutions和Nigator公司计划修建一条覆盖艾奥瓦州66个县的二氧化碳运输管道，从而减少该地区煤炭、乙醇和化肥行业的碳足迹。英国首个Allam-Fetvedt循环燃气发电项目已完成前端工程设计，2025年建成后将具备300 MW的供能能力和80万吨的碳捕集能力。丹麦马士基物流公司订购了8艘使用碳中性甲醇燃料的船舶，预计将于2024年初投入使用。瑞士苏黎世联邦理工学院开发了太阳能燃料系统，实现了从环境空气体中的水捕获和二氧化碳到交通燃料的全过程合成。挪威钢铁生产商Hybrit交付了全球首个不使用煤炭的“绿色钢铁”产品，并计划在2026年全面实现不使用化石能源的“绿色钢铁”商业化和规模化生产。

氢能的发展将继续加快，新的计划和项目将陆续推出。美国氢公司Nel Hydrogen US和美国核电站运营商Exelon将于2022年完成核电站制氢系统的部署。该项目将配备挪威Nel氢公司最新的1.25 MW MC250质子交换膜电解槽，用于验证核能制氢的经济可行性，为未来大规模制氢提供模板。英国玻璃公司皮尔金顿(Pilkington)已经验证了用氢气生产浮法(板)玻璃的可行性，并将在2022年继续验证氢气的安全性和经济性，大规模开展用氢气生产玻璃的实验。此外，在“HyNet工业燃料转换”框架下，英国将在食品、饮料、电力和废弃物等领域启动使用氢气的大型新项目。德国Fraunhofer-Gesellschaft公司开发了一种新的膜技术，可以实现氢气和天然气的混合输送。混合气体经两次分离后，氢气纯度可达90%。该公司正在优化膜技术，以进一步提高氢气的纯度。法国可再生能源制氢项目开发商Lhyfe和Chantiers de l’Atlantique将于2022年建造并运营世界上第一座海上绿色氢工厂。韩国产业通商资源部下属的氢电车项目将进入商业化和量产阶段。氢电车搭载氢燃料电池，无需外部供电设施，成本相对较低。有望成为取代地铁的交通工具。

美国将成为世界上最大的液化天然气出口国。根据美国能源信息署2021年12月发布的数据，2022年底路易斯安那州Sabine Pass和Calcasieu Pass的液化天然气(LNG)项目投产后，美国将有7个由44套组成的LNG生产设施，出口LNG液化能力为114亿立方英尺/天，峰值LNG液化能力为139亿立方英尺/天，将超过澳大利亚(114亿立方英尺/天)和卡塔尔(卡塔尔)。预计2024年美国第八座液化天然气出口设施Golden Pass投入使用后，美国出口的液化天然气液化能力将进一步提高至163亿立方英尺/日。此外，联邦能源监管委员会和美国能源部还批准了10个新的液化天然气项目，并批准了卡梅伦、自由港和科珀斯克里斯蒂三个现有项目的产能扩张，新增液化能力为每天250亿立方英尺。美国液化天然气项目的建设速度在全球液化天然气行业前所未有，预计将对美欧俄能源地缘政治和全球液化天然气市场产生影响。

作者简介

张，itei研究室2，研究助理。

研究方向:能源安全。

联系人:zhangyuqi@drciite.org。

作者张

编辑郑石

研究所简介

国际技术经济研究所(IITE)成立于1985年11月。它是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构。其主要职能是研究我国经济、科技和社会发展中的重大政策性、战略性和前瞻性问题，跟踪分析世界科技和经济发展趋势，为政府和有关部委提供决策咨询服务。“全球科技地图”是国际技术经济研究所的官方微信账号，致力于向公众传递前沿的技术信息和科技创新洞察。

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