作者：Jean-Baptiste Le Marois，IEA 能源创新项目官员

Araceli Fernandez Pales，IEA 能源创新部门主管

Simon Bennett，IEA 能源技术分析师

英文原文来自于IEA国际能源署网站

实现气候目标并不需要根本性的新技 术理念，但仍需大力创新

随着技术的不断进步，新能源经济正在快速崛起。但如果放在整个历史长河来看，清洁能源创新进程可能会较为缓慢。例如，虽然人们早在 19 世纪 30 年代末就发现了光伏效应，在19 世纪 80 年代便制作出了第一个太阳能光伏电池原型，但直到 20 世纪 50 年代，这一技术才真正加速发展起来。2015年，太阳能发电量也只占全球发电量的1%。 这并不是个例，世界第一台风力涡轮机于 19 世纪 80 年代建成，但经过了一个世纪的漫长发展，丹麦的风力发电量也仅占全国发电量的 1%。到 2008 年，全球的风力发电量也仅占发电量 1%。 人们早在十九世纪便证明了电池效应，但直到 20 世纪 80 年代，今天众所周知的锂离子电池才有了初步模型，2010 年后才开始大规模投入市场。

能源领域实现 2050 年净零排放目标不一定需要全新的科学理念，也不需要上述太阳能、风能或电池早期那样的突破性创新。但是，创新仍然至关重要： 在 IEA 最近更新的 2050 年净零排放情景（NZE 情景）中，到 2050 年所需的减排量 35% 来自正在开发的、 尚未实现商业化的技术。对于现有减排技术，持续性的创新可以提高性能、降低成本，并且改进制造流程。但 IEA 的分析表明，NZE 情景中潜力最大的技术改进也只是渐进性的改进，并不能算是重大 发现。

在许多情况下，我们面临的挑战是如何及时将新技术推向商业化，从而确保能源转型的可负担性。这一挑战需要我们更好地设计或组合现有技术，以推动成本下降、提高性能，探索新的应用场景， 尽量减少关键资源的消耗，并减轻其他环境影响。当然，新想法仍会不断涌现，孕育出新的技术概念或技术材料，加速清洁能源转型并不断拓宽转型边界。因此，即使现有的清洁技术可以确保实现净零排放，但各国政府也应继续培育和支持新技术的早期研发，以推动实现技术突破。

清洁能源创新正在加速

近年来，我们解决了创新鸿沟问题，并取得了相当大的进展， 关键技术的技术成熟度明显提升。最近更新的 NZE 情景体现了这一 点：在 IEA 发布的 2021 年路线图中，2050 年二氧化碳减排的近一 半（46%）来自于报告撰文时尚未上市的技术。这一比例高于 2023 年路线图中观察到的比例。

这些主要技术的近期发展情况可在 IEA 能源技术展望（EPT） 清洁能源技术指南网站查到，这是一个每年更新的交互式数据库， 会及时跟踪 550 多种用于实现 NZE 情景的技术设计和组件的信息。 该数据库还包括技术准备指标，以及全球范围内此类技术相关研发和示范项目的背景信息。

近期的例子包括：

• 道路运输：2022 年，距电动汽车首次商业化仅过去十多年， 电动汽车销量已经占到汽车总销量的约 15%，这得益于强有力的政策支持和技术进步。例如，锂离子电池、电池与车辆集成、车辆充电性能的提升，以及制造成本的下降。 目前，创新正面临新的挑战，包括减少对关键矿物的需求， 提高重型车辆的电池能量密度。第一批锂离子电池原型 于 20 世纪 80 年代推出，已经历了 40 年的渐进式研发。 不含任何关键矿物的钠离子电池在 2010 年代晚期迅速发展，第一批钠离子电动汽车即将于今年上市，新的供应链也正在迅速建立。
• 电力行业：第一个商用模块化小型核反应堆已经开始建设，预计将于 2026 年投入运营；浮式海上风力发电场的规模也在不断扩大，到 2026 年有望突破 GW 大关；第一 批钙钛矿太阳能光伏组件的光电转换效率接近 30%，即将投放市场。
• 重工业：2021年，利用电解制氢生产的无化石钢正式问世， 计划进行工业规模的试点生产。2023 年，水泥生产碳捕 集商业示范项目已达成最终投资决策；无碳铝生产技术也于 2021 年首次亮相，预计在 2026 年首次实现商业化 生产。
• 长途运输：最多可容纳 20 名乘客的短途全电动飞机正在开发当中，预计将于 2026 年投入商用；航空领域的氢基合成燃料已经投入大规模生产，第一座将沼气转化为低排放的生物液化天然气的工厂预计于 2024 年初投入运营， 其所生产的燃料将用来替代航运中的重质燃料油。

尽管这些成就振奋人心，但创新之路上的成功并非理所当然。在过去几十年，我们也曾遇到诸多技术瓶颈， 一些技术发展受阻甚至面临失败。例如，固态电池原型的生产出现延迟； 燃料电池电动汽车的市场潜力还未能满足大型行业参与者的期待；配备碳捕集技术的化石燃料发电发展似乎有所减慢，目前多项技术仍处于示范阶段。

清洁能源技术需求日益增长，可能会进一步压缩创新过程中的关键步骤

每一项技术创新的过程都不尽相同，会受到政府政策、互补技术的进步或意外事件的影响。 但在许多情况下，技术创新的过程仍然十分缓慢且伴随着风险，直到对该技术的需求变得更加强劲。研发往往需要高昂的成本，因此当市场上出现更便宜的替代品时，创新的动力就会大大下降。反之，当需求趋紧或出现新的商机时，创新的动力就会增加。比如，美国航空航天业的需求推动了太阳能光伏的创新。20 世纪 70 年代的石油危机引发了全球对能源安全的担忧，丹麦等国家积极寻找替代能源，进而推动了风电产业的发展。20 世纪 90 年代以来，微电子技术高速发展，到 2010 年以后，电动汽车迅速崛起，二者共同助推锂离子电池行业的蓬勃发展。

决策者通过响应各行业对清洁能源的需求，为其提供政策支持，可以为创新增添助力。任何行业的创新驱动因素都是复杂多样的，但是有力的证据表明，政策发挥着重要作用。精心制定的支持性政策和对各方利益的协调，对于构建大型的技术设备原型、建立资本密集型示范项目、 推广新产品都至关重要，能够有助于缩短创新过程中每个步骤的时间，并将它们紧密结合在一起， 从而提高整个创新过程的效率。

尽管在过去的一年，全球经历了能源危机、地缘政治风险和宏观经济波动，但全球清洁能源研发支出依然创下了历史新高。2022 年，全球能源研发公共支出增至近 440 亿美元，其中超过 80% 用于清洁能源的研发。同时，为了使清洁能源示范项目符合实现净零目标的要求，16 个 国家承诺将在 2026 年前为大型示范项目提供 940 亿美元的公共资金。国际能源署也正在监测这些清洁能源示范项目，从而提高全球对清洁能源技术的了解，包括其覆盖范围、公共资金使用情况以及私募基金的支出总额。过去几年间全球各国发布的重大政策——如美国的《通胀削减 法案》、欧盟的《净零工业法案》以及中国的十四五规划，都将对清洁能源创新和技术发展产生重大影响。 

在企业层面，2022 年，全球上市公司的能源研发支出超过 1300 亿 美元，同比增长 10%，回归到新冠疫情前的增长水平。2020 年至 2022 年 间，可再生能源企业的研发支出总额年均增长 25%，而 2010 年至 2020 年间仅增长 5%；2010-2022 年油气企业的研发预算也十分稳定。在传统能源企业之外，航空、铁路、航运、 化工、水泥、铁和钢等领域通常只有较小的部分研发预算被用于清洁能源，这表明推动清洁能源创新仍有进一步的进步空间。与此同时， 新兴企业也正在发挥作用。2010 年 至 2020 年间，清洁能源风险投资总 额几乎翻了一番，疫情结束后又翻了一倍多，到 2022 年，处在新生期的新兴企业在清洁能源研发方面的投资达到 70 亿美元，成长期的新兴企业投资达到 350 亿美元，其中用于电动汽车、电池和可再生能源和能源效率的投资显著增加。

决策者应考虑的四个优先事项

令人鼓舞的是，某些清洁能源技术正飞速发展。这一迹象表明，2030 年全球清洁能源创新将更具活力。最近的技术发展也为寻求在新能源经济中寻找自身定位的企业和国家创造了新的机会，特别是在新兴和发展中国家。

然而，要实现净零排放，仍然需要我们付出不懈努力。决策者至少要考虑以下四个优先事项：

1. 通过公众支持、监管和市场激励等方式，大力培育清洁能源需求，以激发创新，尤其是那些创新需求更大的行业（比如重工业、长途运输）。
2. 增强预商用技术获得融资支持的能力，尤其需要关注那些清洁能源解决方案有限的领域。为原型和示范项目提供资金，支持初创企业，并促进技术的早期规模化，可以分担风险，并改善那些尚未推向市场的技术的商业可行性。
3. 培养创新型人才队伍，激发多元化的创意理念，比如可以通过对清洁能源研发和创新型企业加大投资来实现。虽然即使在没有重大发现的情况下也能实现二氧化碳净零排放，但接受不确定性、潜在的新想法以及其所带来的溢出效应，对于迎接未来的挑战也很重要。
4. 推动全球清洁能源创新合作，积极分享最佳实践、方法、经验和资源。各国应以”国际能源署的技术合作与创新“等现有多边举措为基础，促进清洁能源创新方面的国际合作。尤其是对于大型示范项目，将从更加紧密的国际合作中获益良多。

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