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IEA发布《可再生能源2021》报告预测未来五年发展趋势

作者:中国储能网新闻中心 来源:先进能源科技战略情报研究中心 发布时间:2022-01-16 浏览:

中国储能网讯:近日,国际能源署(IEA)发布《可再生能源2021:至2026年分析与预测》报告,预测到2026年可再生能源技术在电力、交通运输和供热领域中的部署情况和面临的主要挑战。报告指出,到2026年全球可再生能源发电装机容量将较2020年增加60%以上,达到1800吉瓦以上,相当于目前全球化石燃料和核能的装机容量之和;此外,到2026年可再生能源发电将占全球新增电力容量的95%以上,其中太阳能光伏发电将贡献一半以上。中国依然是全球新增可再生能源发电装机容量的领导者,中国、印度、美国和欧洲四大市场将占全球可再生能源装机容量的80%以上。具体内容如下:

一、可再生能源发电领域

1、未来五年可再生能源发电装机容量将快速增长,但按照这一增长趋势仍无法实现2050年净零排放目标

在主要案例情景中[1],预计未来五年全球可再生电力年均新增装机容量约为305吉瓦,较过去五年增长近60%。尽管如此,可再生能源发展仍面临一系列政策不确定性和实施过程中的挑战,如当前大宗商品价格的上涨给投资成本带来了上行压力,而一些市场原材料供应和电价的上涨在短期内给风能和太阳能制造商带来了额外的挑战。在加速案例情景中[2],预计未来五年全球可再生电力年均新增装机容量将较主要案例情景增加四分之一,达到380吉瓦以上。然而加速案例情景与2050净零排放情景之间仍存在较大的碳排放差距,在2050净零排放情景中,未来五年全球可再生电力年均新增装机容量需较加速案例情景增加80%以上,这意味着政府需要进一步提高目标,以实现2050净零排放目标。

图1 不同情景中可再生能源电力年均新增装机容量与累计装机容量预测

2、全球各地可再生电力部署规模持续扩大不断刷新情景预测上限

在主要案例情景中,全球到2026年可再生电力装机容量将突破1800吉瓦,占全球新增装机量的95%以上。中国依然是全球新增可再生电力装机容量的领导者,占全球增量的43%,其次是欧洲、美国和印度。上述四个地区占全球可再生电力装机规模的80%以上。在中国,到2030年超过40%的发电量将来自于非化石能源,并于同年实现1200吉瓦的风能和太阳能发电装机目标;在欧洲,将在经济复苏计划下提供8000亿欧元用于发展可再生能源,以实现到2030年减排55%的目标;在美国,风能和太阳能光伏的税收抵免仍将延续;在印度,政府宣布到2030年实现500吉瓦的可再生电力装机目标,并出台了额外的政策刺激分布式光伏产业的发展。

图2 2020和2021年报告主要案例情景对未来五年不同国家/地区可再生电力装机容量预测

3、太阳能光伏产业推动可再生电力创纪录发展

在太阳能光伏发电的推动下,2021年全球新增可再生电力装机规模近290吉瓦,较2020年创纪录水平上仍增加3%。在主要案例情景中,未来五年年均新增可再生电力装机容量将达到305吉瓦,较过去五年增加58%。尽管大宗商品价格的上涨将影响太阳能光伏产业的投资成本,但预计2021年太阳能光伏发电装机容量将同比增长17%,达到近160吉瓦;到2026年新增光伏发电装机规模将达到200吉瓦。未来五年,公共事业规模的项目将继续贡献全球太阳能光伏增量的60%以上。在加速案例情景中,全球太阳能光伏装机容量到2026年将增至近260吉瓦。中国、欧洲、美国和印度等主要市场的增长空间最大,撒哈拉以南非洲和中东等新兴市场也具有较大的增长潜力。

4、未来五年,除海上风电新增装机规模快速扩张之外,陆上风电、水电、生物能源发电、地热能发电和聚光太阳能热发电发展将放缓

2020年全球新增陆上风电装机规模达到108吉瓦,这主要受中国推动,但随着中国陆上风电补贴取消,预计未来五年全球陆上风电年新增装机规模将下降到75吉瓦。尽管如此,这仍比过去五年年均新增装机规模高出近25%。中国、欧洲和美国合计占未来五年陆上风电新增装机规模的80%。在加速案例情景中,到2026年陆上风电年度新增装机规模将达到110吉瓦,略高于2020年创纪录水平。预计2021年海上风电市场将加速增长,新增装机规模将达到11吉瓦,几乎是过去的2倍。尽管中国受补贴取消新增装机规模增长将放缓,但由于英国、德国、比利时、丹麦和荷兰之外的新市场快速扩张,到2026年全球海上风电新增装机规模将达到21吉瓦,累计装机规模将达到120吉瓦。在主要案例情景中,海上风电装机规模在年度风电新增装机规模中占比将达到20%以上。然而随着英国和欧盟海上风电和陆上电网的快速部署、中国风电成本的快速下降和强有力的政策出台、美国大型电网早期部署,在加速案例情景中,到2026年全球海上风电累计装机规模将增加至134吉瓦。

与过去五年快速扩张相比,水电、生物能源、地热能和聚光太阳能热发电等波动性可再生能源在未来五年增长将放缓约5%。这主要是与风能和太阳能光伏相比,投资和发电成本相对较高,缺乏政策支持以及对波动性可再生能源灵活性的认可有限,阻碍了其更快的发展。对于水电,在主要案例情景中,中国、印度和土耳其三大市场将共同推动未来五年全球新增装机153吉瓦。对于生物能源发电,中国将贡献全球60%的新增装机规模,而中国之外的地区受到供应链挑战、缺乏政策支持和相对较高的发电成本将导致生物能源发电进展缓慢;对于地热能,尽管发展潜力巨大,但未来五年地热能发电的新增装机规模预计不到5吉瓦;对于太阳能热发电,未来五年新增装机规模将不到3吉瓦。

图3 至2026年主要案例情景和加速案例情景中太阳能光伏、风能和其他可再生能源年度新增装机规模预测

5、2021年主要市场低风力环境和干旱条件阻碍了其可再生能源发电规模的快速增长

预计2021年可再生能源发电量将同比增加6%,达到7900太瓦时以上,略高于过去五年年均增长率。而2021年可再生电力累计装机规模增速更为显著,这种发展差距主要是由于风力发电和水电关键市场的不利环境导致,如果没有这些不利环境影响,2021年可再生能源发电量将同比增加近9%。巴西、美国、中国和土耳其的严重干旱条件限制了全球水力发电总量,2021年全球水力发电量将与2020年持平。而对于风力发电,预计2021年全球风力发电量将增加14%,达到近220太瓦时,受恶劣气候环境影响,欧盟风力发电量将下降3%,这是三十多年来欧盟风电首次下降;但巴西、中国、印度和美国风电产能的强劲增加弥补了其他主要市场风电产能增长放缓的影响。在主要案例情景中,可再生能源发电量将在未来五年增长近52%,到2026年将达到11 300太瓦时以上。预计到2026年可再生能源发电量将占全球发电总量的近37%,成为最大的发电来源。虽然水电仍然是可再生能源发电总量的最大来源,但其在全球发电总量中的份额略有下降至15.6%。与此同时,波动性可再生能源(太阳能光伏和风能)发电量将占全球发电总量的近18%,超过水电。在所有可再生能源中,未来五年海上风力发电量将增长最快,涨幅将达到240%,到2026年将占发电总量的1.5%。

图4 至2026年不同可再生能源技术发电量及占比预测

二、生物燃料领域

1、尽管生产成本高昂,但未来五年全球生物燃料需求仍将增长

未来五年,全球生物燃料需求将增长410亿升,涨幅达到28%,恢复到疫情前水平,占全球燃料需求增量的五分之一。政府政策支持是生物燃料可持续发展的主要驱动力,此外还包括如整体交通燃料需求、成本和具体政策设计都将影响生物燃料需求的快速增长。生产成本上涨正在减缓生物燃料需求的增长,例如巴西、阿根廷、哥伦比亚和印度尼西亚正在通过暂时减少或推迟生物燃料项目来管理不断攀升的原料成本,预计这些行动将导致2021年生物燃料需求减少3%,即50亿升。虽然需求增长放缓,但2021年生物燃料需求将从疫情后的大跌恢复到2019年水平。但这种恢复是不平衡的。2021年全球乙醇需求仍较2019年水平低4%,到2023年才能完全恢复。但相比之下,2021年生物柴油和生物喷气燃料的扩张幅度远远超过2019年水平,2021年这些燃料的总需求比2019年增长15%,即70亿吨。其中美国生物柴油和中国生物柴油的需求增长是推动该领域需求增长的主要原因。

图5 2021-2026年不同种类(左)和不同地区(右)生物燃料需求增长预测

2、亚洲生物燃料生产总量将在2026年之前超过欧洲,乙醇和生物柴油为代表的生物燃料增长迅速

预计在未来五年内亚洲生物燃料的产量将超过欧洲,这主要归功于强有力的政策支持、不断增长的液体燃料需求和出口扩张驱动。亚洲国家印度尼西亚和马来西亚生物柴油掺混目标和印度的乙醇政策是推动生物燃料产量增长的主要因素。到2026年北美生物燃料需求涨幅最大,美国和巴西是全球最大的生物燃料需求和生产中心。

预计未来五年生物柴油需求将增加2倍,这主要归功于美国和欧洲的政策支持。然而在绝对需求量上,乙醇的需求增长量仍将超过生物柴油,这主要归功于拉丁美洲和亚洲不断增长的需求所致。

3、美国、欧洲、印度和中国四大主要市场的政策支持将有助于生物燃料需求的持续增长

美国、欧洲、印度和中国政府激励政策将在未来五年内对全球生物燃料前景产生深远影响,在加速案例情景中,全球生物燃料需求量将增加一倍以上,涨幅达到每年近9%,上述四大主要市场将占这一涨幅的三分之二。其中亚洲将占据最大的上升空间,超越巴西成为全球第二大生物燃料生产市场。生物喷气燃料需求也将大幅增长,到2026年将增长近60亿升。在美国,可持续航空挑战为航空业设定了一个目标,即到2030年使用110亿升可持续航空燃料(SAF),为实现这一目标,政府正在制定与温室气体强度相关的SAF税收抵免政策。在欧洲,颁布了包括ReFuelEU在内的一揽子计划,制定了到2025年SAF使用占比将达到2%的目标。在中国,政府宣布在2030年实现碳达峰,作为承诺的一部分,中国计划大力推广先进液体生物燃料和SAF等替代燃料。在印度,政府计划在五年内实现乙醇使用占比达到11%,成为仅次于美国和巴西的第三大乙醇市场。

4、生物燃料需要更快的应用部署以实现2050净零排放目标

要实现2050净零排放目标,生物燃料需求量将比主要案例情景中的需求量增加一倍,比加速案例情景中的需求量增加40%以上。这主要是减少交通运输过程的碳排放,特别是减少航运和海运过程的碳排放。

图6 至2026年不同情景预测的生物燃料需求量增长情况

为实现净零排放目标,各国需要在现有政策的基础上,制定更加雄心勃勃的目标。但在制定高标准政策时需要考虑生物燃料生产的可持续性,避免对生物多样性、淡水系统以及粮食价格和供应产生负面影响。主要国家在主要案例情景和加速案例情景的生物燃料市场目标如表1所示。

表1 要国家在主要案例情景和加速案例情景的生物燃料市场目标

印度尼西亚

主要案例情景:到2026年印度尼西亚生物燃料使用比例将达到40%,其中大部分来自于生物柴油,可再生柴油使用占比仅占3%,没有乙醇或生物喷气燃料的生产和使用。所有生物燃料出口量维持在2020年水平。

加速案例情景:可再生柴油使用占比将再额外提高5%,由于几乎所有的燃料生产均来自国内,到2026年出口量将下降。

欧洲

主要案例情景:欧盟成员国实施RED II或更严格的国内目标,非欧盟成员国实施本国国内目标。德国生物柴油和乙醇使用份额保持不变,而可再生柴油的使用占比则增加到2.5%;法国乙醇使用份额扩大,生物柴油使用水平保持不变,可再生柴油使用占比增加到2%,到2025年生物喷气燃料使用份额将达到2%;西班牙乙醇和生物柴油的使用水平保持不变,但可再生柴油和生物喷气燃料使用占比将增加到3%和0.5%;芬兰、荷兰和英国的乙醇使用占比均接近10%;瑞典生物喷气燃料使用占比将增加到3%;意大利可再生柴油使用占比将增加到5%。

加速案例情景:欧盟设定了2%的SAF目标,此外还实施了对RED II拟议的更改,重点将交通温室气体碳强度减少13%。此外,欧盟维持并加强了生物燃料的可持续性要求,限制了一些生物燃料的进口,到2025年英国将实现1%的SAF国内生产目标。

其他国家

主要案例情景:加拿大将在2022年实施清洁燃料标准;马来西亚将在2023年开始实施;泰国到2026年前将实现生物燃料使用占比达到15%,其中生物柴油使用占比将增加到10%;新加坡可再生柴油和生物喷气燃料生产规模将扩大;阿根廷生物柴油使用占比将维持在5%,乙醇使用占比将增加到12%;哥伦比亚到2022年乙醇使用占比将恢复到10%,到2026年生物柴油使用占比将维持在10%左右。

加速案例情景:加拿大同美国一道支持SAF目标;马来西亚将工业部门生物柴油使用占比扩大到20%;阿根廷生物柴油使用占比再提高10%;哥伦比亚生物柴油使用占比将增加到13%;泰国到2026年将实现20%的乙醇使用占比,并允许10%的乙醇产量进行出口。

三、可再生能源供热领域

1、全球可再生能源供热进展缓慢

供热是全球最大的能源终端应用,占2021年全球终端能耗的近一半,远远高于电力(20%)和交通运输(30%)。工业过程占供热领域能耗量的51%,建筑物供暖(空调、暖气和烹饪)占46%,剩余用于农业部门,主要进行农作物温室种植。2020年全球供热需求下降了2%,主要是由于疫情导致经济活动减少,但可再生热能消耗量同比增长超过3.5%。中国贡献了全球超过四分之一的供暖能耗(其中70%用于工业部门),而美国、欧盟、俄罗斯合计占全球供暖能耗的35%。2020年供热领域相关的CO2排放量达到131亿吨,占碳排放总量的40%。供暖领域严重依赖化石燃料,2020年可再生能源在该领域仅占不到四分之一,这一比例在过去三十年几乎保持不变。

图7 2010-2020年建筑部门与工业部门可再生和不可再生供热能耗及相关CO2排放量

2、到2026年需加大可再生能源供热以实现2050净零排放目标

预计未来五年内全球供热需求将增加17艾焦耳,增长幅度高达9%,是过去十年的三倍。这几乎都来自工业部门供热需求的不断增长,其中一半的需求增长来自中国和印度。未来五年内,传统生物质能需求预计将小幅下降1.7艾焦(下降7%),这主要受中国和印度进行生物质炉灶的升级改造影响导致。全球先进可再生供热消耗量预计将比需求量增长更快,增长5.4艾焦耳,涨幅近四分之一。未来五年,建筑部门贡献供热增长的绝大部分。未来五年虽然可再生能源供热占比将从2020年的11%增长到2026年的13%,但这仍不足以抑制不可再生能源供热导致的碳排放。预计未来五年内,与供热相关的化石燃料燃烧释放的CO2将增长5%,相当于6亿吨CO2。因此,可再生能源供热所占份额必须以2.5倍的速度增长,再加上人们外出方式的大规模改变以及建筑和工业部门材料和能源效率的改进,才能实现2050净零排放目标。

图8 至2026年建筑部门与工业部门可再生能源供热能耗及其在供热需求中的占比预测

注:展望情景指的是截至2021年9月政策制定的目标

3、未来需针对建筑和工业部门采取及时有效的行动以实现净零排放目标

在IEA净零排放情景中,现代可再生能源供热在建筑部门消耗量增长速度是展望情景的2倍,而在工业部门几乎达到3倍。未来五年,与展望情景相比,净零排放情景中现代生物能源消耗量将额外增加5.1艾焦耳,工业部门和建筑部门各贡献50%。在工业部门这一差距主要来自水泥生产中使用了更多的城市固体废弃物,以及造纸过程中对废弃物的再利用;在建筑部门,将更广泛地推进改进的生物质炉灶替代传统生物能源。此外,在可再生电力方面,通过热泵和直接电气化过程(如用电弧炉)实现更高水平的终端用能电气化。在净零排放情景中,到2026年全球建筑物中安装的热泵数量将比展望情景增加50%,到2030年将增加到6亿台,主要是颁布化石燃料锅炉使用禁令。到2030年热泵将满足建筑物20%的能源需求,高于2019年5%的利用水平。在太阳能供热方面,未来五年在净零排放情景中直接太阳能供热能耗增长速度是展望情景的2.5倍以上,相差1.1艾焦耳。这一增长主要来自于建筑领域大规模安装太阳能热水器、工业制造过程中太阳能供热的扩张。因此,使用太阳能供热系统的住宅数量将从2020年的2.5亿户增加到2030年的4亿户,到2050年将增加到12亿户。值得注意的是,现有集中供暖系统的脱碳潜力远远超过了目前的预测,到2026年可再生能源在全球集中供暖的使用份额将增加1倍以上。这意味着可再生能源集中供暖的增长速度需要比展望情景快6倍。

图9 至2026年全球可再生能源供热消耗量变化及供热相关的CO2累计排放量

长远来看,净零排放情景预测在建筑和工业部门,生物甲烷、可再生能源和氢能等用于供暖的清洁气体应用场景将更为广泛,但目前应用仍受到一定的限制,这些基于可再生能源的能源载体可以通过渐进式掺混入当前燃料中,利用现有的天然气基础设施继续输送,并最终应用于终端设备。除扩大可再生能源供热应用范围外,改变人们出行方式、优化材料和提高能源效率对满足净零排放过程中供热需求至关重要。此外,更高效的烹饪和取暖技术取代传统生物能源应用也是实现净零排放的一个关键要素。

四、可再生能源发展趋势有待观察

1、大宗商品价格的持续上涨可能会对清洁能源转型带来长期影响

全球范围内,不断上涨的大宗商品价格增加了太阳能光伏组件、风力涡轮机和生物燃料生产成本。这将在短期内对设备制造商、项目开发人员和决策者产生影响,太阳能光伏和风力发电设备价格的上涨,扭转了这些行业十多年来成本下降的趋势,可能导致一些正在融资的项目进度推迟,但从最近推进的项目来看,尽管价格不断上涨,但全球对太阳能光伏和风力发电需求依然强劲。虽然大宗商品价格持续上涨的时间仍不确定,但材料成本的上涨对可再生能源行业经济效益的影响将对清洁能源转型产生长远影响。

2、全球经济刺激将促进可再生能源进一步扩张

截至2021年10月,世界各国政府以退税、贷款、资助等形式调动了近17万亿美元的经济刺激投入,经批准的政府清洁能源支出达到4800亿美元,其中清洁能源公共支出450亿美元,约占9%,主要包括电力、供热和生物燃料。受低成本碳减排技术的鼓舞,能源效率行业已经获得了1440亿美元,这是全球最大的清洁能源支出,其中建筑翻新和工业部门的能源效率投资力度最大,其次是公共交通部门(940亿美元)、低排放汽车和充电桩建设(790亿美元)。在低碳电力支出方面,预计太阳能光伏将获得最大资助(240亿美元),约占近一半份额;核能将获得约90亿美元的公共资助,其次是海上风能和陆上风能。尽管对灵活性燃料的需求日益增加,但波动性可再生能源,包括水电、地热和生物能源仅获得35亿美元。多国政府认为低碳氢燃料将作为未来难以减排行业的主要燃料,因此,约有300亿美元公共支出用于支持氢能发展,其主要用于可再生能源制氢。

3、到2026年,绿氢热潮将带来更多的可再生能源产能

2020年,全球电解槽装机规模约为0.3吉瓦,到2026年,全球电解槽装机规模将达到近17吉瓦,其中一半的电力来源将利用可再生能源。到2021年10月,全球已宣布计划中的电解槽项目超过260吉瓦,预计这将带来额外475吉瓦的风能和太阳能光伏发电装机,占目前波动性可再生能源装机总量的三分之一,主要用于绿氢生产。尽管目前多个国家和企业宣布了雄心勃勃的绿氢计划,但该领域的盈利能力仍面临挑战,这主要是由于在世界大多数地方,可再生能源电解制氢成本仍高于化石燃料制氢,电解槽产能扩张的关键是成本的降低。

4、到2026年全球储能市场仍将持续增长

全球已安装的储能装机容量将在未来五年增长56%,到2026年将超过270吉瓦,以充分利用和整合波动性可再生能源实现并网发电。公共事业规模的电池储能预计将占全球储能增长的大部分,未来五年装机容量将增加6倍。美国税收优惠政策将推动电池储能的扩张,而中国计划在未来五年电池储能装机规模增长5倍。未来五年抽水蓄能仍将占据最大份额,将贡献全球42%的储能装机增量,到2026年累计装机规模将达到200吉瓦,是电池储能的3倍。未来五年,受中国新能源补贴政策影响,聚光太阳能热发电储能新增装机规模将达到2.6吉瓦。

5、五大先决条件推进生物喷气燃料商业化应用

未来五年要实现生物喷气燃料商业化应用需满足以下五大条件:①生物喷气燃料必须被证明是安全且技术可靠的;②燃料成本必须是消费者和航空公司所能接受的;③政府需要实施明确的监管和出台支持性政策,如低碳燃料标准、研发资金、激励措施等;④生物喷气燃料生产商需要提前进行融资、办理许可证、建设必要的基础设施;⑤制造生物喷气燃料的原料必须是可持续的。综合上述五大先决条件,预计到2026年,在主要案例情景和加速案例情景中,生物喷气燃料需求将分别达到20亿升和60亿升,而目前生物喷气燃料的产量约为1亿升。虽然目前制备生物喷气燃料的技术是安全可靠的,但主要国家还没有出台相关政策予以支持,未来其发展速率将主要取决于美国、欧洲和中国的政策规划。

[1]主要案例情景:与既定政策情景类似。

[2]加速案例情景:大宗商品价格将稳定回落到2015-2019年水平,私营部门将实现更具经济效益的融资过程。

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