2024能源行业发展趋势与技术创新分析报告
2024能源行业发展趋势与技术创新分析报告
在全球经济持续增长和环境压力日益增大的背景下，能源行业正经历着深刻的变革。随着传统能源的有限性和环境问题的凸显，探索可持续、高效和清洁的能源解决方案已成为当务之急。能源需求的不断攀升促使我们寻求更先进的技术以提高能源的生产、传输和利用效率。同时，气候变化的严峻挑战迫使各国加快能源转型的步伐，减少对高碳排放能源的依赖。技术创新在能源领域的应用也取得了显著进展，如新能源的开发与利用，包括太阳能、风能、水能等可再生能源的转化技术不断突破；储能技术的发展为能源的稳定供应提供了保障；智能电网的建设提高了能源配送的可靠性和效率。因此，深入研究能源行业的发展趋势和技术创新应用，对于保障能源安全、推动经济可持续发展和应对全球气候变化具有至关重要的意义。
研究背景
1.1相关政策
国家高度重视能源建设，不仅颁布一系列积极有效的政策，为能源发展保驾护航，而且坚定不移地加快建设能源强国的步伐。在新时代的浪潮中，积极推进能源数字化、智能化发展，以科技创新为驱动力，提升能源利用效率，优化能源结构，使能源产业向着更加高效、清洁、可持续的方向迈进，为经济社会的繁荣发展注入强大动力。
序号 | 政策 | 发布时间 |
|---|---|---|
1 | 《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》 | 2016.09 |
2 | 《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》 | 2017.04 |
3 | 《“十四五”能源领域科技创新规划》 | 2021.11 |
4 | 《“十四五”现代能源体系规划》 | 2022.03 |
5 | 《国家能源局关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》 | 2023.05 |
6 | 《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》 | 2024.03 |
7 | 《2024能源工作指导意见》 | 2024.03 |
来源：DIIRC自主研究及绘制
1.2数据分析
随着“碳达峰”“碳中和”计划提出，新能源产业如太阳能、风能、水能等正迅速崛起，发展效果显著，缓解了传统化石能源的使用压力。同时，数字化技术的飞速发展也为能源产业带来了前所未有的机遇，能源产业的创新与数字化转型已成为当今能源领域的重要发展方向。
IEA《世界能源投资2023》研究显示，2023年清洁能源投资预计超过1.7万亿美元，同比增长超20%；化石能源投资约1.1万亿美元，同比下降8.3%。2015―2023年，全球清洁能源投资快速上涨，从落后化石能源18.94%转而领先65.71%。2023年，化石能源消费同比下降0.6%，能源消费占比79.7%，首次跌破80%。依据中国石油集团经济技术研究院预测，油气仍是中长期能源供应主力，2040年在全球一次能源中比重仍将超过50%。
数据来源：IEA，国家统计局
能源行业发展趋势分析
2.1能源行业概述
人类能源发展历程经历了薪柴时期、煤炭时期、石油时期和现代能源时期。近年来，随着对气候变化的关注，能源发展越来越注重清洁和低碳。中国在新时代的能源发展中，强调了清洁低碳转型，推动了可再生能源的开发利用，并提出了2030年前达到碳排放峰值和2060年前实现碳中和的目标。中国提出的“四个革命、一个合作”能源安全新战略，旨在推动能源消费革命、供给革命、技术革命和体制革命，并加强国际合作，以实现能源的高质量发展。
全球部分国家能源消耗量
国家 | 年份 | 能源消耗量（千万亿英热单位） |
|---|---|---|
美国 | 2021 | 93.363 |
美国 | 2022 | 94.791 |
德国 | 2021 | 11.834 |
德国 | 2022 | 11.093 |
日本 | 2022 | 16.890 |
中国 | 2021 | 151.898 |
中国 | 2022 | 173.964 |
数据来源：CEICData，美国能源信息署，德国联邦经济和气候保护部
在全球能源转型的背景下，可再生能源的消耗比重不断上升，化石燃料的比重逐渐减少。能源结构可以分为一次能源、二次能源和新能源三大类。全球能源需求在持续增长，其中中国的能源消耗量较大。
2.2行业现状及竞争表现
能源行业的发展受到地理环境、经济发展情况、国家政策法规、技术创新等多方面因素的影响。各国根据自身特点采取不同的能源转型策略。
美国
美国能源转型是在能源独立基础上不断推动能源系统清洁化。自2009年以来，美国能源部资助了数百项能源技术创新研究项目。2000年美国化石能源占一次能源的比例为85%，而到2020年该比例降至79%。美国将天然气和核能作为过渡能源，以推动能源转型。
2021-2023年美国在能源技术创新的投入
年份 | 投入金额（亿美元） | 投入领域 |
|---|---|---|
2021 | 44.76 | 可再生能源、氢能、直接空气碳捕集技术 |
2022 | 73.3 | 能源基础研究、可再生能源、氢能、碳捕集与封存技术 |
2023 | 2.93 | 清洁能源技术研发及制造 |
2023 | 8.36 | 能源基础研究、可再生能源、氢能、储能、关键材料、碳捕集利用与封存技术（CCUS) |
2023 | 15.34 | 能源转型变革性技术、氢能技术、建筑及交通减排技术、碳捕集利用与封存技术（CCUS) |
2023 | 33.2 | 氢能、核能、储能、碳捕集利用与封存技术（CCUS) |
2023 | 42.9 | 清洁能源及电网、清洁能源供应链、碳捕集与封存技术 |
2023 | 85 | 储能、清洁能源及电网、碳捕集技术、支持能源和排放密集型行业脱碳 |
数据来源：中国科学院，中国科学网
德国
德国能源转型的核心是可再生能源，能源效率的提高是辅助措施。2000—2019年，德国可再生能源发电比例增加了36%，提前实现了2020年的目标。其研究主要集中在如何提高分布式能源的利用效率、提高可再生能源消纳的稳定性和灵活性、扩大能源领域的合作。
2019-2023年德国可再生能源发电量及其占比
年份 | 可再生能源发电量（太瓦时） | 可再生能源发电量占比 |
|---|---|---|
2019 | 237 | 40.1% |
2020 | 233.1 | 49.3% |
2021 | 223.9 | 42.4% |
2022 | 256 | 46.3% |
2023 | 251.2 | 55% |
数据来源：德国联邦网络局
日本
日本能源转型的重点在于通过技术优势弥补资源劣势。在能源供给方面，寻求能源种类的多样性；在技术供应方面，推动煤气化联合循环发电系统、燃料电池发电系统、碳捕捉与封存；在能源需求方面，将氢能规模化利用作为重要抓手，大力推动氢能产业链的发展。日本着力构建“氢能社会”，并计划在2050年构成零碳氢源。
2019-2022日本能源技术创新投入
年份 | 研发投入金额（亿日元） | 投资领域 |
|---|---|---|
2019 | 700 | 日本政府氢能研发推广预算 |
2020 | 80 | 新型节能技术开发补贴 |
2021 | 1000 | 人工智能研发 |
2022 | 200 | 下一代太阳电池技术开发 |
数据来源：赛迪智库，中国科学院
中国
作为世界第二大经济体、人口第一大国，中国面临着人口、资源、环境、发展等诸多问题。目前煤炭仍然占主导地位，国家政策下，中国风力、光伏发电产业不断扩大规模，我国新能源利用与开发能力显著提升，新能源发电装机容量不断增加，非化石能源的消费比例持续提高。新能源产业取得显著的发展成效，新能源发电装机容量已经位居全球榜首。
2023年全国主要能源产品及其增长速度
产品名称 | 单位 | 产量 | 比上年增长（%） |
|---|---|---|---|
原煤 | 亿吨 | 47.1 | 3.4 |
原油 | 万吨 | 20902.6 | 2.1 |
天然气 | 亿立方米 | 2324.3 | 5.6 |
发电量 | 亿千瓦时 | 94564.4 | 6.9 |
其中：火电 | 亿千瓦时 | 62657.4 | 6.4 |
水电 | 亿千瓦时 | 12858.5 | -4.9 |
核电 | 亿千瓦时 | 4347.2 | 4.1 |
风电 | 亿千瓦时 | 8858.7 | 16.2 |
太阳能 | 亿千瓦时 | 5841.5 | 36.7 |
2023年全国主要能源产品及其增长速度
数据来源：国家统计局
全年一次能源生产总量48.3亿吨标准煤，比上年增长4.2%。年末全国发电装机容量291965万千瓦，比上年末增长13.9%。其中，火电装机容量139032万千瓦，增长4.1%；水电装机容量42154万千瓦，增长1.8%；核电装机容量5691万千瓦，增长2.4%；并网风电装机容量44134万千瓦，增长20.7%；并网太阳能发电装机容量60949万千瓦，增长55.2%。
能源行业技术创新分析
能源行业的技术创新主要体现在新能源开发与利用、储能技术、智能电网建设等方面。各国根据自身特点采取不同的技术创新策略。
3.1部分能源企业相关图谱
能源企业通过技术创新推动能源转型。例如，国家能源集团发布了《国家能源集团数字化转型战略》和《国家能源集团网络安全和信息化“十四五”总体规划》，提出平台化发展、数字化运营、生态化协作、产业链协同、智能化等战略方向。
3.2能源产业和数字技术场景应用
能源产业与数字技术的融合应用日益广泛。例如，智能电网、智能调度、智能运维等技术的应用提高了能源系统的运行效率和可靠性。大数据、云计算、人工智能等技术在能源领域的应用也取得了显著进展。
3.3能源行业数字技术主要提供商分析
能源行业数字化转型需要依靠先进的数字技术。主要的数字技术提供商包括华为、阿里云、腾讯云等。这些企业在能源领域的数字化转型中发挥着重要作用。
能源行业数字化转型与创新建议
能源行业的数字化转型面临机遇和挑战。机遇包括技术创新带来的效率提升、成本降低等；挑战包括数据安全、隐私保护、技术标准不统一等问题。推动能源行业数字化转型需要加强政策引导、技术创新、人才培养等方面的工作。
4.1能源行业数字技术创新面临的机遇和挑战
能源行业的数字化转型面临机遇和挑战。机遇包括技术创新带来的效率提升、成本降低等；挑战包括数据安全、隐私保护、技术标准不统一等问题。
4.2推动能源行业数字化转型的策略
推动能源行业数字化转型需要加强政策引导、技术创新、人才培养等方面的工作。具体策略包括：
- 加强政策引导，制定有利于数字化转型的政策环境；
- 加大技术创新投入，推动关键技术突破；
- 加强人才培养，建立适应数字化转型的人才队伍；
- 加强国际合作，共享数字化转型经验和技术。