X - Change: The Race to the Top

X-Change:TheRacetotheTop 中国、欧洲和美国之间的清洁技术竞争 与： March2024 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：TheRacetotheTop报告由RMI与BezosEarthFund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ft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。 X-Change：TrheRaceto’opími.oíg/1 目录 导言5 1.过去7 供应链7 可更新部署10 EV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 2ími.oígX-Change：TrheRacetothelotop 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。 图表1：在六个图表中争夺冠军 来源：能源研究所，IEA电动汽车展望2023年，IEA世界能源平衡，BNEF能源转型投资趋势，IEA世界能源展望（WEO）2022年 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。 图表2：2023年全球清洁技术销售份额 100% 24% 31% 10% 93% 80% 87%85% 82% 45% 60% 60% 12% 59% 14% 8% 19% 7% US Europe 60% 40% 中国 20% 0% Electric车辆 Battery存储 风能太阳能 来源：BNEF 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。 图表3：变革的框架 可再生能源电气化 制g造太阳能电池板，风力涡轮机 太阳能和风能占电力的份额 urin Manufact制造电动汽车、电池、电机 部署电动汽车，电力作为能源份额 iii我们用区域这个词来概括中国、欧洲和美国，指出中国和美国是国家。欧洲在不同的数据库中的定义略有不同，即使是同一组织也是如此。在可能的情况下，我 们对欧洲进行了广泛的定义，因为它最好被视为一个单一的能源市场。如果数据仅适用于欧盟，那么我们注意到这一点。就这种比较分析而言，欧盟27、欧盟28 和欧洲之间的差距很少是实质性的。 iv全球南方当然不是一个整体；每个地区——印度、非洲、东南亚、拉丁美洲和岛国——都面临着不同的问题。 v例如，IEANZ路线图指出，到2030年，80%的减排来自可再生能源、电气化和效率。 正如AmoryLovins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。 图表4：2022年能源转型及其关键驱动因素 效率 最终能量份额 化石燃料 Renewables 化石燃料 100% 直接 电气化 80% Indirect 电气化 效率 效率 60% 太阳能和风能 其他清洁 40% 20% 生物质 电燃料 0% 电子分子 效率 一次能源份额 资料来源：IEAWEO2023，RMI。初级能量分配是用于电（电子）或其他（分子）的初级能量的量。最终的能量分配是电子的泰瓦小时（TWh）和分子的exajoules（EJ ）。 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GregoryNemet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 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比后赛果只。有几英里。 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 电池容量,GWh 2,500 中国 2,000 1,500 1,000 500 欧洲美 国 0 2013 2017 2023 图表5：按地区划分的太阳能和电池制造能力 太阳能模块容量，GW 600 中国 500 400 300 200 100 0 201320172023 资料来源：BNEF。太阳能模块为晶体硅模块。完全委托铭牌容量。 欧洲美国 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。 晶圆电池模块叶片机舱塔叶片机舱塔电动汽车电池阳极阴极热 泵电解槽 风 近海陆上 PV 图表6：2021年按地区划分的制造和炼油能力份额 中国其他亚太欧洲北美世界其他地区 Electric 车辆 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100% 来源：IEA能源技术展望2023年。 专利 IRENAINSPIRE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。 全球清洁能源专利份额,% 100% 90% 80% 70%中国 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 世界其 他地区 US Europe 2000 2005 2010 2015 2020 图表7：每年清洁能源专利（l）和全球清洁能源专利份额（r）每年清洁能源专利 180,000 160,000中国 140,000 120,000 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 0 20002005201020152020 US Europe 来源：IRENAINSPIRE数据库 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。 电池贸易，$billion 40净出口30 20 中国 10 0 Europe -10 US -20 世界其 -30他地区 -40 2005201020152020 图表8：太阳能净贸易余额（l）和电池净贸易余额（r），