全球能源技術創新轉向清潔能源,尤其可再生能源,以應對氣候變化和實現碳中和。各國加大研發投入,清潔能源領域成果顯著,科研和專利數量激增,引領全球能源低碳綠色轉型。
科技決定未來,科技創造未來,這是人類文明演進的歷史規律。
目前,在能源轉型和數字轉型雙輪驅動之下,全球新一輪能源技術創新活動高度活躍,以清潔能源技術尤其是可再生能源技術為核心的技術研發正在加速開發和迭代,已經成為全球能源低碳綠色轉型的核心動力。
長期以來,全球能源科技創新主要集中在化石能源領域,重點在于化石能源勘探、開發、加工、轉化、輸送、儲備和利用等各個環節。
從歷史上來看,蒸汽機的發明成就了以煤炭為主導的第一次能源轉型,而內燃機的發明推動了以石油為主導的第二次能源轉型,頁巖技術革命導致美國大規模開發頁巖油氣,讓美國實現了能源獨立,改變了全球能源格局。
基于歷史經驗來說,對于能源發展歷史來說,能源科技決定著能源的未來,技術創新創造著未來的能源,這是全球能源發展歷史的實踐,也是客觀規律。然而,由于應對全球氣候變化成為主流,能源轉型正在加速推進,世界各國能源科技創新的重點和重心開始逐漸轉移,逐步由傳統技術向高新技術過渡,由化石能源領域轉向非化石能源領域,尤其是向清潔能源技術研發領域轉移。
為了應對全球氣候變化,實施能源轉型戰略,實現碳中和目標,除了投入巨額資金以外,還需要實現重大的技術突破,客觀上引領著全球能源技術全新的創新趨勢。
眾所周知,與氣候變化相伴相隨的關鍵詞之一是碳中和,或碳凈零排放。碳中和,是一幅為了解決全球氣候變化問題的完美畫卷,但是如何繪制這幅讓人充滿遐想的畫卷,對人類來說確實是一個長期面臨的巨大挑戰。
面對生死存亡,人類只有正面應對。應對全球氣候變化,核心就是實現碳中和,事關人類生死存亡,涉及眾多行業或領域,不是一個國別問題,而是一個重大的國際議題,沒有哪一個國家可以獨善其身。
為了實現碳中和,人類社會必須強化相關技術創新。目前,與碳中和相關的技術有很多,有些技術已經比較成熟,但還有許多技術尚未成熟,或者尚未完全成熟,客觀上需要世界各國持續加大創新力度。
根據國際能源署(IEA)報告,為2050年實現全球碳中和或實現凈零排放,人類社會還必須持續在關鍵技術上實現突破,盡管有些成熟的關鍵技術,但是總體上技術成熟度還不夠高,目前還有大約50%的技術尚未成熟,可見全球能源技術創新任重道遠。
實現碳中和目標,既需要世界各國之間的國際合作,也需要龐大的資金投入和技術研發投入,還需要強有力的政策引導和支持。可以預見,在實現全球碳中和的目標過程中,人類必然面臨著各種各樣的障礙和阻力,但是人類社會不可能畏懼不前,而肯定是砥礪前行,在前進中應對挑戰。
清潔能源技術逐漸成為全球能源技術創新的重心
由于清潔能源在應對氣候變化和實現能源轉型過程中占據關鍵地位,因此清潔能源科技創新已經成為世界各國能源科技創新的重心。
發達國家制定清潔能源技術創新戰略和政策
戰略決定方向,政策引導行為。
面對全球氣候變化的挑戰,能源技術革新已然邁入嶄新的篇章。世界各國已紛紛將創新的焦點投向清潔能源技術,那些發達的經濟體更是制定了相關的戰略和政策,大力推動清潔能源技術的研發,以期實現碳中和的目標。
盡管美國在關于應對全球氣候變化和能源轉型的爭議長久不息,但在戰略和政策層面上,其總體態度卻基本上保持積極,以“科學與能源”為主軸,積極推動先進核能、可再生能源的開發和利用,以及常規油氣勘探開發等技術的研發。
在應對全球氣候變化和清潔能源技術創新領域,歐盟始終以世界領袖自居,綠色發展和氣候主義理念深入人心,技術創新戰略與政策表現尤為突出,明確將可再生能源置于能源供應體系的主體地位,提出了構建碳中性經濟體的戰略目標,大大提升能源技術創新的地位,并制定了能源技術研發和示范的框架計劃。
在可再生能源技術研發方面,日本也走在了世界的前列,為未來能源技術創新設定了2030年和2050年的目標,強調要重點研發能源技術。
綜合觀察美國、歐盟和日本的能源科技戰略演變,可以看到,這些戰略的主要目標在于優化和調整能源結構,實施能源轉型戰略,核心在于研發清潔能源技術,尤其是可再生能源技術的研發,這無疑是走向綠色未來的關鍵一步。
全球清潔能源技術投入持續增加
人類進入21世紀以來,人類便面臨著一場全球性的氣候與生態危機,環境問題日益嚴重,能源轉型的呼聲在全球范圍內回蕩,清潔能源技術創新與投入也在持續增長。
如今,全球能源研發投入結構正在經歷一場深度變革,世界各國更加強調清潔能源技術研發,尤其是可再生能源技術研發,這是一個明顯的能源技術創新趨勢。
根據國際能源署數據,在2001-2009年期間,該組織成員國清潔能源科技投入預算增長迅速,并在2009年達到了246億美元。這是一個清晰的信號,表明全球正朝著凈零排放的長期目標前進,推動低碳能源技術創新。
回首過去,國際能源署成員國曾經長期專注于化石能源技術研發,投入比重在1990年甚至達到了13%。然而,自20世紀90年代以后,清潔能源研發投入開始逐步提高,成員國開始調整技術研發重點,化石能源技術研發投入比重開始下降。到2020年,這一比重已降至7%。
目前,全球清潔能源技術創新趨勢正在轉變,從以往過度聚焦于化石能源和核能而逐漸轉向可再生能源和核能領域,并強調兩者之間的協調發展。
從數據上看,1974年國際能源署成員國核能研發投入比重高達75%,而可再生能源研發投入比重僅為3%。然而,到2020年,這個格局已發生了顯著變化,核能技術研發投入比重下降到21%,而可再生能源技術(包括氫能技術)研發投入比重提高到20%。
全球清潔能源技術創新成果十分顯著
在全球科研論文產出方面,全球清潔能源領域論文發表數快速增長。
在全球科研成果畫卷上,清潔能源成果色彩鮮艷。
在2001-2020年期間,清潔能源領域的論文產量爆炸式增長,從40萬篇躍升至160萬篇,年復合增長率達13%,在全球的舞臺上,其身影愈發清晰,比重由1%增長至5%。
在這其中,可再生能源領域的研究成果如春水初生,蓬勃發展,論文比重由5%迅速攀升到11%,而核能領域的論文比重則從8%下降到1%,全球科研焦點正在轉移。
在專利世界,可再生能源也展現出強大生命力,2021年全球可再生能源領域的歐洲專利局(EPO)專利申請數達到了948385件,是2009年的四倍之多。
由上可知,全球清潔能源科技創新,如同晨曦中的日出,光芒四射,讓世人看到了技術創新的巨大力量,也看到了未來能源轉型的希望。
(作者:董秀成 對外經濟貿易大學國際經貿學院,教授、博士生導師)
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