全球能源技术总体创新趋势怎么样？
全球应对气候变化行动的加速使得当前能源技术创新格局正在发生深度调整，本章将基于创新投入、创新产出、创新战略演进三个角度对全球能源技术创新的总体趋势进行分析。
创新投入趋势：投入演化呈现四个阶段，投向更加倾斜可再生能源
科技决定能源的未来，科技创造未来的能源。能源技术创新在全球能源革命中起决定性作用，是各国科技创新的重点关注方向，从近40年全球能源技术研究、开发与示范（RD&D）的投入演化历程上看，总体上可分为四个阶段：
一是长期缩减阶段。IEA成员国的政府RD&D投入在1980-2000年间的投入持续减少，2000年时总投入为111亿美元，仅为1980年的47%。
二是复苏阶段。进入21世纪后随着全球能源、环境问题的凸显，主要国家普遍增加了相关投入，IEA成员国的政府总投入预算在2001-2009年间迎来了快速增长，2009年时已大幅攀升至246亿美元。
三是经济危机阶段。在全球经济危机的背景下，能源研发投入在政府支出中的优先级有所降低，以美国、日本、巴西为代表的主要投入大国纷纷削减了相关开支，使得2010-2016年间全球预算总额呈下降趋势。
四是零碳目标阶段。2016年底《巴黎协定》正式实施，协议提出的在本世纪下半叶实现净零排放的长期目标使得发展低碳能源技术成为了世界各国的迫切需要，因此IEA成员国从2017年起普遍提高了能源技术的RD&D预算。
图1 1980-2020年IEA成员国能源研究、开发与示范（RD&D）政府预算总额（单位：百万美元），资料来源：IEA
全球能源技术的研发投入侧重也在发生着深刻变革，其中，更加关注清洁能源技术、清洁能源技术发展更加倾向可再生能源领域是两大突出趋势。
一方面，IEA成员国化石燃料技术的RD&D占比在上世纪90年代之前呈上升趋势，随后开始降低，2020年时仅占7%，较1990年下降了13%，反映出全球能源研发体系中清洁能源技术的优先级得到提升。
另一方面，清洁能源技术领域的研发趋势由极度聚焦核能向核能、可再生能源协调发展的方向进行转变，从数据上看，1974年时IEA国家核能RD&D占比高达75%，可再生能源RD&D的占比仅为3%，而到了2020年核能所占比重大幅减少至21%，可再生能源所占比重则提升至20%（含氢能）。
图2 1974-2020年IEA成员国能源研究、开发与示范（RD&D）政府投向的演化趋势（单位：%），资料来源：IEA
虽然能源技术的研发投入在近年来呈现出上升趋势，但能源创新在全球创新格局中的地位仍然不高，存在较大的提升空间。从世界主要国家的总体研发结构上看，能源技术研发投入占国家研发总投入的比重均较低，以2020年为例，美国为1.2%，中国为2.2%，法国为3.7%，德国为1.4%。风险投资的行业分布情况也同样印证了能源创新的受重视程度仍有待大幅提升，以中国与美国2020年的风险投资情况进行说明，可发现中美当年收到的能源行业风险投资分别为4.38亿美元、19.8亿美元，分别仅占两国当年收到风险投资总额的0.7%、1.6%，而同年IT行业的占比分别高达40%与41%。
图3 2020年主要国家能源技术RD&D情况，数据来源：IEA、NSF、国家统计局、法国国家经济研究和统计局、德国联邦统计局
图4 2020年中美收到的风险投资的行业分布（单位：百万美元），数据来源：NSF
创新产出趋势：可再生能源创新产出快速增长，光伏是其主要来源
能源技术创新投入的增长也使得新的能源科技成果不断涌现，正在并将持续改变世界能源格局。
1．市场成熟度低，保障能力不足
尽管我国在建立可再生能源市场方面做了许多工作，但也还存在很多问题，主要表现在：对建立完善可再生能源市场的战略性、长期性和艰巨性的认识不足；由于成本相对过高以及产品自身特点原因，目前可再生能源还缺乏广泛的社会认同和完善的市场环境。
2．政策体系不完善，措施不配套
虽然我国颁布了可再生能源法，其制度建设要求也比较全面，但是政策措施和制度建设不配套，尚未完全适应可再生能源发展的要求。
主要是：
（1）各种可再生能源发展的专项规划或发展路线图未能及时出台，尚未形成明确的规划目标引导机制；
（2）缺乏市场监管机制，对于能源垄断企业的责任、权力和义务，没有明确的规定；也缺乏产品质量检测认证体系；
（3）可再生能源的规划、项目审批、专项资金安排、价格机制等缺乏统一的协调机制；
（4）规划、政策制定和项目决策缺乏公开透明度；
（5）缺乏法律实施的报告、监督和自我完善体系。
（6）缺乏可再生能源与社会和自然生态环境保护的协调发展保障机制和政策，特别是水电、生物质能还需要完善移民安置、土地利用和生态保护配套政策。
3．技术研发投入不足，自主创新能力较弱
为了尽快降低成本、克服电网等外部支撑条件的限制，必须依赖持续不断的技术创新和产业化应用。虽然我国在可再生能源利用关键技术研发水平和创新能力方面有所提高，但总体上和国外发达国家相比仍然明显落后，主要表现在：
（1）基础研究薄弱，创新性、基础性研究工作开展较少、起步较晚、水平较低，如光伏发电技术、纤维素制乙醇等技术，缺乏大规模发展所需的技术基础；
（2）缺乏强有力的技术研究支撑平台，难以支持科技基础研究和提供公共技术服务；
（3）缺乏清晰系统的技术发展路线和长期的发展思路，没有制定连续、滚动的研发投入计划；
（4）用于研发的资金支持明显不足。
4．产业体系薄弱，配套能力不强
我国近年来产业的快速发展是建立在国内外资金快速投入的基础之上。在技术上，我国仍落后于世界最先进水平，产品缺乏竞争力；在关键工艺、设备和原材料供应方面，仍严重依赖进口，受制于国外技术的垄断，如大型风电机组的轴承、太阳能电池的核心生产装备、纤维素乙醇所需的高效生物酶等。尽管近来经过努力，这些情况有了改观，但从产业长远发展考虑，产业体系薄弱仍是困扰行业发展的重要问题。
鼓励各种所有制经济主体参与农村可再生能源的开发利用，依法保护农村可再生能源开发利用者的合法权益。第五条 县级以上人民政府应当将农村可再生能源工作纳入国民经济和社会发展规划，并制定相应的优惠政策和保障措施，扶持农村可再生能源的科研开发和推广应用。
县级以上人民政府应当组织有关部门加强对农村可再生能源开发利用的宣传和教育，充分利用广播、电视、报纸、互联网等各种媒体，普及科学用能和技术推广应用知识。第六条 县级以上人民政府农业行政主管部门负责本行政区域内农村可再生能源开发利用的管理工作。
乡（镇）人民政府负责本行政区域内的农村可再生能源开发利用工作。
县级以上人民政府发展改革、经贸、财政、科技、国土资源、建设、环境保护、质量技术监督等有关部门，应当按照各自职责，做好农村可再生能源开发利用的相关工作。第二章 科研开发第七条 省人民政府应当将农村可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展，纳入科技发展规划和高新技术产业发展规划，组织并支持科研、教学、推广、生产等单位从事农村可再生能源基础性、关键性、公益性技术的研究，促进农村可再生能源开发利用的技术进步。
省发展改革、经贸、科技、财政部门应当在项目安排、创新奖励、政策及资金扶持等方面，支持农村可再生能源的科研开发和成果转化。第八条 县级以上人民政府应当鼓励科研机构、企业和个人研究开发农用太阳能、小型风能、小型水能技术以及沼气贮运、沼气低温发酵、秸秆发酵沼气、秸秆气化、秸秆固化和炭化等生物质资源转化技术，并给予政策及财政支持。第九条 鼓励科技人员通过技术转让、技术承包和技术入股等形式，加快农村可再生能源成果的转化。第十条 省标准化行政主管部门应当会同省农业行政主管部门及其他有关部门，制定全省农村可再生能源产品地方标准和工程技术规范，并组织实施。第十一条 农村可再生能源产品的生产，必须符合国家、行业或者地方标准。没有国家、行业或者地方标准的，生产企业应当制定企业标准，并按规定报当地标准化行政主管部门和农业行政主管部门备案。第三章 推广应用第十二条 各级人民政府应当将农村可再生能源技术推广工作纳入农业技术推广体系，充分发挥农村可再生能源技术推广机构的作用，开展农村可再生能源科学研究、技术指导、技术培训、信息咨询、安全管理等公益性服务，并鼓励和支持农村集体经济组织、企业和个人建立专业服务组织，开展农村可再生能源社会化服务活动。
乡（镇）农业技术推广机构应当确定专职或者兼职人员负责农村可再生能源的推广工作。第十三条 县级以上人民政府财政部门应当对政府设立的农村可再生能源技术推广机构履行职能所需经费给予保证，并在农业技术推广资金中，安排部分资金用于农村可再生能源技术推广项目。第十四条 推广应用农村可再生能源新技术、新产品，应当努力降低相对成本，提高相对效能，有利于生态环境保护和可持续协调发展。
农村可再生能源新技术、新产品，应当在推广地区经过实地试验证明具有先进性、适用性和安全性，由省农业行政主管部门列入推广目录并向社会公告后，方可推广。
鼓励单位与个人参与农村可再生能源新技术、新产品的推广活动。第十五条 生产、销售的农村可再生能源产品和转让的技术，应当实用、安全、方便，易于群众接受。
农村可再生能源产品和技术的生产、销售、转让单位和个人，应当对所生产、销售的产品质量或者所提供的技术负责，并向用户传授安全操作知识，提供售后服务。
禁止生产、销售国家明令淘汰或者质量不合格的农村可再生能源产品。
行业主要上市公司：目前国内新能源行业的上市公司主要有隆基绿能(601012)、晶澳科技(002459)、金风科技(002202)、三峡能源(600905)、晶科科技(601778)、长江电力(600900)和中国中车(601766)等。
本文核心内容：新能源行业市场规模、新能源行业发展现状、新能源行业竞争格局、新能源行业发展前景及趋势。
行业概况
1、定义
新能源又称非常规能源，一般指在新技术基础上，可系统地开发利用的可再生能源，包含了传统能源之外的各种能源形式。一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源则通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。新能源主要包括水能、太阳能、风能、生物质能、地热能等。
根据国家统计局制定的《国民经济行业分类(GB/T
4754-2017)》，新能源行业被归入电力、热力生产和供应业(国统局代码D44)中的电力生产(D441)，包含的统计4级代码有D4413(水力发电)、D4415(风力发电)、D4416(太阳能发电)、D4417(生物质能发电)、D4418(其他电力生产)。
2、产业链剖析
新能源行业上游产业主要包括太阳能、光伏、水能和风能等新能源及可再生能源发电设备制造商，以及太阳能、光伏、水能和风能等新能源及可再生能源的组件及零部件制造商。其中：新能源发电设备制造主要包括太阳能发电设备和风力发电机组、可再生能源发电设备等，目前这一领域领先的上市企业有特变电工(600089)、迈为股份(300751)和中国中车(601766)等组件及零部件制造主要包括电力和光伏组件、太阳电池芯片、太阳电池组件、太阳能供电电源、光伏设备及元器件制造等。目前这一领域领先的上市企业有晶澳科技(002459)、天合光能(688599)和通威股份(600438)等。
新能源行业中游作为整条产业链的重要环节，主要包含氢能、光伏发电、风电和水电等能源供应商该领域目前的代表上市企业有隆基绿能(601012)、金风科技(002202)、三峡能源(600905)和长江电力(600900)等
新能源行业的下游产业主要包括新能源汽车、加氢站、充电桩和输变电等公共及个人应用领域。目前在新能源汽车行业，主要上市公司有比亚迪(002594)、上汽集团(600104)、广汽集团(601238)、东风汽车(600006)和北汽蓝谷(600773)等加氢站行业上市公司主要有蓝科高新(601798)、上海电气(601727)和美锦能源(000723)等电动汽车充电桩行业主要上市公司有特锐德(300001)、国电南瑞(600406)和万马股份(002276)等输变电行业上市公司主要有长缆科技(002897)、金杯电工(002553)和平高电气(600312)等。
行业发展历程：行业处在突飞猛进阶段
新能源行业在促进社会经济可持续发展方面发挥了重要作用，根据我国“十五”规划至“十四五”规划期间，国家对新能源行业的支持政策经历了从“加快技术进步和机制创新”到“因地制宜，多元发展”再到“加快壮大新能源产业成为新的发展方向”的变化。
“十五”计划(2001-2005年)时期，国家层面提出加快技术进步和机制创新，推动新能源和可再生能源产业迅速发展从“十一五”规划(2006-2010年)开始，规划提出按照“因地制宜，多元发展”的原则，在继续加快小型水电和农网建设的同时，大力发展适宜村镇、农户使用的风电、生物质能、太阳能等可再生能源“十二五”(2011-2015年)时期，国家层面提出以风能、太阳能、生物质能利用为重点，大力发展可再生能源至“十三五”期间(2016-2020年)，合理把握新能源发展节奏，着力消化存量，优化发展增量，新建大型基地或项目应提前落实市场空间到“十四五”时期，根据《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，国家在新能源的开发利用模式、加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统、完善新能源项目建设管理、保障新能源发展用地用海需求和财政金融手段支持新能源发展等方面，对我国新能源行业的发展做出了全面指引。
行业政策背景：政策加持，行业发展迅速
近年来，国务院、国家发改委、国家能源局等多部门都陆续印发了支持、规范新能源行业的发展政策，内容涉及新能源行业的发展技术路线、产地建设规范、安全运行规范、能源发展机制和标杆上网电价等内容，2014-2022年6月，我国新能源行业重点政策及政策解读汇总如下：
注：查询时间截至2022年6月20日，下同。
行业发展现状
1、新能源发电装机容量逐年上升
2017-2021年新能源发电装机容量呈逐年上升趋势。2021年，我国新能源发电装机容量达到11.2亿千瓦，占总发电装机容量的47.10%。其中，水电装机3.91亿千瓦(其中抽水蓄能0.36亿千瓦)、风电装机3.28亿千瓦、光伏发电装机3.06亿千瓦、核能发电装机0.55亿千瓦、生物质发电装机0.38亿千瓦。
2、新能源发电量稳步增长
2017-2021年新能源发电量稳步增长，2021年，全国新能源发电量达2.89万亿千瓦时，较2020年增长11.63%，其中，水电13401亿千瓦时，同比下降1.1%风电6526亿千瓦时，同比增长40.5%光伏发电3259亿千瓦时，同比增长25.1%生物质发电1637亿千瓦时，同比增长23.6%。
3、新能源消费量分析
根据《bp世界能源统计年鉴》(2021)数据显示，2016-2020年，中国新能源消费量呈逐年上升的趋势，从2016年的16.2艾焦增长到2020年的23.18艾焦，复合年增长率达到9.37%。前瞻根据中国新能源行业发展态势初步核算得到，2021年中国新能源行业消费量约为25艾焦。
4、新能源行业消纳情况分析
2022年1月，全国新能源消纳监测预警中心发布2021年12月全国新能源并网消纳情况，其中风电利用率达到100%的省市有北京、天津、上海、江苏、浙江、安徽、福建、湖北、重庆、四川、西藏、广东、广西和海南光伏利用率达到100%的省市有北京、上海、江苏、浙江、安徽、福建、湖北、重庆、四川、广东、广西、海南、江西和湖南。
5、新能源发电占总发电比重逐年递增
根据中国电力企业联合会公布的数据显示，2017-2020年中国新能源发电占总发电比重呈逐年上升的趋势。2020年，中国新能源发电占总发电比重为34.9%，比2017年增长了5.3个百分点2021年，中国新能源发电占总发电比重达到35.6%，同比提高0.7个百分点。
行业竞争格局
因目前新能源行业可量化指标较多，故行业竞争格局中的区域竞争部分仅以：各省份可再生能源电力消纳占全社会用电量的比重进行比较企业竞争格局以：2021年各光伏企业光伏组件出货量2021年各风力发电企业新增装机容量和累计装机容量进行对比2020年各水力发电企业水电装机总量及水电发电量进行对比。
1、区域竞争：青海、四川和云南位列新能源行业第一竞争梯队
根据2021年6月国家能源局发布的《2020年度全国可再生能源电力发展监测评价报告》，30个省(区、市)中，可再生能源电力消纳占全社会用电量的比重超过80%以上的3个，分别为青海、四川和云南40-80%的6个，分别为甘肃、重庆、湖南、广西、湖北和贵州20-40%的10个，分别为上海、广东、吉林、宁夏、江西、陕西、黑龙江、新疆、河南和内蒙古小于20%的11个，分别为浙江、福建、山西、安徽、辽宁、江苏、北京、海南、天津、河北和山东。
注：截至2022年6月22日，国家能源局尚未发布2021年全国可再生能源电力发展监测评价报告。
2、企业竞争格局分析
(1)光伏行业竞争格局
根据PV-Tech发布的《2021年全球组件供应商top10》，以光伏组件出货量来看，2021年光伏组件出货量前十名厂商中，中国企业包揽八席，隆基绿能、天合光能、晶澳科技依次位居2021年组件出货量全球排名前三，光伏组件出货量分别为38.52GW、24.80GW和24.069GW。据PV-Tech介绍，2021年全球光伏行业实现跨越式发展，光伏行业整体产能和出货量均超过190GW前十大组件供应商出货量超过160吉瓦，市场份额超过90%。
(2)风力发电行业竞争格局
中国可再生能源学会风能专业委员会发布的《2021年中国风电吊装容量统计简报》数据显示，新增装机容量方面，2021年中国风电市场有新增装机的整机制造企业共17家，新增装机容量5592万千瓦，排名前5家市场份额合计为69.3%，排名前10家市场份额合计为95.1%累计装机容量方面，2021年前5家整机制造企业累计装机市场份额合计达为57.3%，前10家整机制造企业累计装机市场份额合计达到81.8%其中，金风科技累计装机容量超过8000万千瓦，占国内市场的23.4%远景能源和明阳智能累计装机容量均超过3000万千瓦，占比分别为11.1%和9.6%。
(3)水力发电行业竞争格局
因存在严格的行政准入门槛、资金门槛和技术门槛等，目前，我国水电行业运营企业的数量不多，主要大型集团包括：长江电力、华能集团、华电集团、大唐集团、国家电投和国家能源等。根据企业的公开数据以及国家统计局数据计算，2020年按在水电装机总容量分析，长江电力的市场份额达12.32%，其余五大集团的市占率均在5-7.5%之间。按照水电发电量分析，长江电力的市场份额达16.75%，其余五大集团的市占率均在5.5-8.5%之间。
注：截至2022年6月22日，除大唐集团外的其他五大能源集团均为公布2021年社会责任报告，故此处仅以2020年数据为例，对我国水电行业市场竞争格局进行分析。
行业发展前景及趋势预测
1、“十四五”时期保障新能源发展用地用海需求，财政金融手段支持新能源发展
近年来，我国以风电、光伏发电为代表的新能源发展成效显著，装机规模稳居全球首位，发电量占比稳步提升，成本快速下降，已基本进入平价无补贴发展的新阶段。同时，新能源开发利用仍存在电力系统对大规模高比例新能源接网和消纳的适应性不足、土地资源约束明显等制约因素。2022年5月14日，国家发展改革委、国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》(以下简称“《实施方案》”)《实施方案》在新能源的开发利用模式、加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统、完善新能源项目建设管理、保障新能源发展用地用海需求和财政金融手段支持新能源发展等方面做出了全面指引：
《实施方案》坚持统筹新能源开发和利用，坚持分布式和集中式并举，突出模式和制度创新，在四个方面提出了新能源开发利用的举措，推动全民参与和共享发展：
传统电力系统是以化石能源为主来打造规划设计理念和调度运行规则等。实现碳达峰碳中和，必须加快构建新型电力系统，适应新能源比例持续提高的要求，在规划理念革新、硬件设施配置、运行方式变革、体制机制创新上做系统性安排：
鉴于新能源项目点多面广、单体规模小、建设周期短等，《实施方案》立足新能源项目建设的规模化、市场化发展需求，继续深化“放管服”改革，重点在简化管理程序、提升服务水平上：
经过多年发展，我国已经形成了较为完善并具有一定优势的新能源产业链体系。新形势下，我国新能源产业必须强化创新驱动，统筹发展与安全，促进形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。为此，《实施方案》从提升技术创新能力、保障产业链供应链安全、提高国际化水平等方面支持引导新能源产业健康有序发展：
与传统能源相比，新能源能量密度较低，占地面积大。随着新能源规模快速扩大，土地资源已经成为影响新能源发展的重要因素。《实施方案》进一步强化新能源发展用地用海保障，通过明确用地管理政策、规范税费征收、提高空间资源利用率、推广生态修复类新能源项目等措施，推动解决制约新能源行业发展的用地困境：
“十四五”风光等主要新能源已实现平价无补贴上网，财政政策支持的方向和模式需要与时俱进，金融支持政策力度需要加大，进一步发挥财政、金融政策的作用。《实施方案》提出三方面政策举措：
2、“十四五”新能源行业发展趋势：基础设施建设能力显著提高，向国际一流水平迈进
作为绿色低碳能源，新能源是我国多轮驱动能源供应体系的重要组成部分，对于改善能源结构、保护生态环境、应对气候变化、实现经济社会可持续发展具有重要意义。
“十四五”期间，新能源发电新增装机容量将成为我国发电新增装机容量增量的主体新能源为主体的新型电力系统加快形成并且新型储能进入规模化发展阶段：
国家能源局新能源和可再生能源司司长李创军表示，在“十三五”的基础上，“十四五”期间可再生能源年均装机规模还将有大幅度的提升，到“十四五”末可再生能源的发电装机占我国电力总装机的比例将超过50%，据此，前瞻初步预测至2025年末，我国新能源装机容量可达到17亿千瓦，至2027年末，我国新能源装机容量或将达到21亿千瓦。
随着新能源装机量的稳步增长，预计至2027年我国光伏、风能、水能、火电等新能源发电量也将随之进一步高增，前瞻根据近年来我国新能源发电量以及新能源行业发展趋势初步预测至2025年末，我国新能源发电量可达到4.28万亿千瓦时，至2027年末，新能源发电量或将突破5.20万亿千瓦时。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国新能源行业发展前景与投资战略规划分析报告》。
