通向巅峰的竞赛-中国、欧洲和美国之间的清洁技术竞争

中国、欧洲和美国之间的清洁技术竞争 Authors 金斯米尔·邦德，萨姆·巴特勒·斯洛斯，达恩·沃尔特 联系人 金斯米尔邦德 SamButler-SlossDaan沃尔特 Acknowledgements X - Change：The Race to the Top报告由RMI与Bezos Earth Fund合作制作，是对系统变革实验室的贡献。 我们要感谢以下个人的投入和专业知识：威尔·阿特金森，哈里·本纳姆，莱昂纳多·比扎，马克·戴森，玛丽莎·甘特曼，奇亚拉·古利，马修·艾夫斯，凯利·莱文，劳里·斯通，鲁沙德·纳纳瓦蒂，西蒙·夏普，维克拉姆·辛格，劳伦斯·斯皮尔曼和奈杰尔·托平。 关于RMI RMI是一家独立的非营利组织，成立于1982年，当时是落基山研究所，通过市场驱动的解决方案转变全球能源系统，以适应1.5 ° C的未来，并为所有人确保清洁，繁荣，零碳的未来。我们在世界上最关键的地区开展工作，并与企业，政策制定者，社区和非政府组织（NGO）合作，以确定和扩大能源系统干预措施，到2030年将减少至少50％的温室气体排放。RMI在科罗拉多州的玄武岩和博尔德设有办事处；纽约市；加利福尼亚州奥克兰；华盛顿特区C.和北京。 目录 导言5 供应链7可更新部署10EV销售10电气化11 2.未来15 供应链15可更新部署17电动汽车销售19电气化20 3.影响21 以中国为首的技术革命21美国和欧洲将争夺领导权23技术革命将蔓延26 4.附录28 可再生能源上涨意味着化石燃料下降28可再生和化石资源之间的平衡31电气化的驱动力33 尾注36 执行摘要 在全球从化石能源向清洁能源转型的“争夺战”中，中国在许多关键领域的竞争中处于领先地位。但是，这场比赛仍处于初期阶段，欧洲和美国重新进入游戏，一切都为之而努力。 我们专注于领先的地区和种族我们关注中国、欧洲和美国，它们占关键清洁技术部署的80%-90%。我们专注于清洁技术供应链、太阳能和风能部署、电动汽车(EV)销售和电气化方面的竞争。 中国主导着供应链，但变化正在发生。在过去五年中，中国的支出超过了美国和欧洲的10倍，在太阳能和电池制造业中实现了90％以上的市场份额。1但到2025年，美国和欧洲的资本支出将增加16倍，领导的机会比比皆是；只有20%的最终能源需求实现了电气化；提高灵活性的技术仍处于早期阶段。 欧洲在太阳能和风能发电份额方面处于领先地位。欧洲的太阳能和风能电力份额最大，2所有这三个区域都在S曲线上迅速向太阳和风能主导方向移动。 中国在电动汽车竞赛中处于领先地位，欧洲紧随其后。超过三分之一的中国汽车销售已经是电动汽车，3到本世纪末，这一数字可能会上升到90%。4在欧洲，大约四分之一的汽车销售是电动汽车；尽管美国一直落后，但它也在快速上升。 中国在电气化竞赛中取得了飞跃。在过去的十年中，中国已经超越了静态的美国和欧洲，将最终能源的电力份额每年提高1个百分点，到2022年达到27％的水平。5超过5个百分点高于他们。主要驱动因素是中国工业的电气化，这已经推动了2014年的全球峰值6对化石燃料能源的工业需求。 这是一场由中国主导的技术革命.虽然美国推动技术革命已经有一个世纪了，但可再生能源革命目前是由中国推动的，需要通过这个镜头来理解。中国现在是一个电瓶，i一半的一次能源用于电力。7 安全需求将激励美国和欧洲。2022年，美国和欧洲意识到了中国在未来能源技术领域的领导地位的挑战。ii改变的障碍是地缘政治影响的障碍，领导者需要找到解决方案来部署清洁技术，如果他们希望避免相对下降。 竞争将为全球南方开辟更多机会。领先地区之间的竞争正在刺激更多的投资和创新，并将更快地降低成本。这加快了向世界其他地区的技术转让，并加快了化石燃料需求开始下降的速度。 当我们面临共同的气候变化危机时，合作具有关键作用。就像在运动场上一样，竞争需要在标准制定、技术转让和贸易方面的合作。8 i电状态没有正式的定义，但一种方法是争辩说，当一个国家的大部分一次能源用于发电时，它就变成了电状态。ii警钟是普京非法入侵乌克兰，引发了自1973年以来最严重的能源危机，并重新寻找化石燃料的替代来源。 Introduction 在这篇文章中，我们看看主导可再生能源技术部署的三个地区-中国，欧洲和美国。iii随后的文章将集中在全球南方的故事。iv这三个地区还在许多其他领域竞争，近年来，美国石油和天然气产量以及中国煤炭产量的增长引人注目；但我们的重点是未来的能源，而不是过去的能源。 清洁技术领域存在数十个竞争领域，但出于此分析的目的，可以简化两个主要水平（制造和部署）和两个垂直领域（可再生能源和电气化）的框架。v随着时间的推移，绿色分子的制造将会有一个新的垂直，但这个垂直仍然要小得多。 正如Amory Lovins指出的,9效率是促成和加快过渡的首要因素，我们将在另一篇文章中查看效率故事。 可再生能源革命可以在下面的Mekko图表中总结。太阳能和风能正在推动可再生能源的增长，同时电气化正在减少对化石燃料分子的需求。电动汽车只是电气化的一个方面，但目前是一个特别快速增长的领域。 然后，我们可以将这个框架归结为目前能源转型的四个关键种族-供应链、太阳能和风能部署、电动汽车销售和电气化。 我们将分析分为三个部分-过去，未来以及正在发生的变化的影响。看看过去的实际数据是有用的，以表明指数变化正在发生，以及中国能够带头的程度。根据我们对电力和汽车的S曲线分析以及BloombergNEF（BNEF）对未来的框架，我们从广义上确定了这三个市场的发展方向。最后，我们展示了能源转型是由中国主导的技术转型，受到三个关键地区之间竞争的激励，并可能以其他技术转型的方式迅速传播到世界其他地区。 1.过去 我们着眼于中国在清洁技术供应链中的主导地位，在电力部门部署太阳能和风能方面的领导地位的竞争更加平衡，以及电动汽车领域的竞争。但是，在过去十年中，关键的差异化因素是面对美国和欧洲的停滞，中国最终能源需求的快速电气化。 供应链 正如Gregory Nemet所显示的,10几十年来，许多国家为清洁技术供应链的建立做出了贡献。近年来，中国已经在可再生能源硬件的供应链中占据主导地位，但应该指出的是，在能源转型中还有更多的种族；20%的最终能源需求已经电气化，但80%没有电气化。 换句话说，能源转型是一系列的马拉松，而不是一次冲刺；而我们距离比赛只有几英里。正如我们在未来的部分中更详细地阐述的那样，其他人参与供应链的机会很多。 ...能量转换是一系列的马拉松，而不是一次短跑；我们距离 比赛只有几英里。下面，我们还将看看中国主导地位背后的资本支出和专利，以及这种领导力在贸易方面的后果。 容量 中国主导着关键清洁技术的硬件供应链。这主要是因为中国在多年前做出了一项战略决策，在这些领域的研究和资本支出上投入巨资。例如，根据BNEF的数据，从2018年到2023年，中国在清洁技术供应链上花费了3290亿美元，而美国和欧洲则花费了290亿美元。11 中国现在主导着清洁技术供应链的许多方面，特别是在材料加工和太阳能方面，如下图所示。 专利 IRENA INSPIRE数据库允许我们按国家划分太阳能、电池或电气化等清洁技术领域的专利。12就可再生专利数量而言，中国在2014年超过了欧洲和美国的总和。到2020年，中国获得的可再生能源专利数量是全球的六倍，占全球专利总数的近80%。这是整个可再生技术专利的一个特点：2020年，中国公司申请了84%的太阳能专利、85%的风能专利、78%的电池专利、75%的电动汽车专利和75%的其他电气化技术专利。 贸易 中国已成为关键清洁技术的主要供应商。我们在下面用Comtrade经济复杂性观察站（OEC）数据库中的电池和太阳能电池板贸易数据来说明这一点。13因为数据很复杂，我们特别展示了净贸易平衡。中国已经成为全球主要的生产国，而欧洲、美国和世界其他地区都是净进口国。 可更新部署 根据IEA的数据，中国部署了最大量的太阳能和风能，2023年出现了显着增长，新的太阳能部署从100吉瓦增加到261吉瓦，增加了一倍以上。14然而，太阳能和风能在欧洲的发电量中所占的份额要大得多，所以可以公平地说，欧洲正在引领这场竞赛。 电动汽车销售 中国电动汽车（EV）销量最多，市场份额最高。欧洲紧随其后，美国在市场份额方面落后约四年。IEA最新数据显示，2023年电动汽车的市场份额在美国约为10％，在欧洲为25％，在中国为35％。15 电气化 如上所述，电气化是能源转型的第二个关键支柱。您可以使电力脱碳，同时尽可能多地通电。在过去的十年中，中国大幅增加了电力在最终能源需求中的份额，而美国和欧洲则没有。如果我们考虑电力占最终消费的份额，欧洲和美国十多年来一直保持在略高于20%的水平，而中国已经增长到27%，电力占最终消费的份额以每年近1个百分点的速度增长。 十年前，我们可能会认为中国只是赶上了美国和欧洲的电气化。然而，中国在2016 - 17年达到了这些水平，并且其电力份额一直在增长。 电气化有三个主要的子故事-运输，工业和建筑。我们首先总体上看故事，然后按部门看。我们使用IEA的世界能源平衡（WEB）数据库中的数据。这具有全面的巨大优势，尽管数据仅在2021年之前可用，因此我们尚无法看到普京在欧洲战争和IRA在美国的详细影响。 尽管中国在电力占最终能源需求的份额方面明显领先，但这在很大程度上是需求组合不同的结果；例如，美国在电气化水平非常低的运输部门的能源需求中所占份额要大得多，这拉低了其总平均水平。美国在电气化建设方面处于领先地位，中国和欧洲在工业电气化方面处于相似水平。 Industry 由于廉价的天然气，中国使工业电气化，而美国一直在电气化（最终能源需求中的电力份额一直在下降），而欧洲一直在缓慢增长电力份额，因为工业用电量的下降速度低于化石燃料。中国已经超过美国并赶上了欧洲。 2021年,中国电力在工业最终能源需求中的份额比美国高6%,无论是重工业(24.3%对18.7%)还是轻工业(35%对29%)。 该图还可以突出显示，在能源转型的许多领域中，赢家尚不清楚。在电气化份额较低的行业中，例如钢铁或化学品，绿色分子的作用可能会更大。 建筑物 在过去的十年中，中国一直在为其住宅和商业建筑电气化，而欧洲和美国并未显着改变电力在建筑需求中的份额。中国已经赶上了欧洲；美国仍然遥遥领先，但美国在最终能源中的建筑电力份额在过去十年中一直持平。 中国电气化的很大一部分是从生物质能跃升到电力，成为建筑物的主要能源；这为其他地区提供了灵感，这些地区将从类似的转变中受益。四十年前，生物质提供了中国建筑最终能源需求的四分之三；16现在还不到五分之一。与此同时，同期，电力以13%的复合年增长率增长，在2021年提供了近三分之一的最终需求。 图表14：最终建筑物的电力需求，%和EJ 交通运输 电动化的历史驱动因素是工业和建筑。 2.未来 We seek to illustrate the most likely direction of travel in the period to 2030 for the three regions. We use our own S -curve modeling for the electricity and EV sector,17和BNEF框架，18并将这些与各种其他来源进行交叉检查。还有许多其他报告详细研究了每个国家能源系统的未来可能，19但是我们的目标是确定这三个地区的比较定位。 总体结论是，中国将保持其领导地位，但其他地区也在沿S曲线向上移动。不确定的一个关键领域是美国和欧洲是否能够提高其电气化率。另一个是哪个地区将能够最有效地利用人工智能的力量来提高效率，使可变可再生能源能够增加其发电份额，或者加快一些难以解决的领域的技术发展。 供应链 正如我们在第一页的图表中指出的那样