【能量世界】第9期:特斯拉等头部公司动态,全球能量产业概况

科技有六合 2024-03-13 11:59:15

本期“能量世界”覆盖能量相关产业概况、中美加大布局可控核聚变、3家头部公司动态(特斯拉、宁德时代、亿纬锂能)、3条前沿资讯。

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产业概况

中国国家能源局数据,2023年,中国全社会用电量9.2万亿千瓦时(+6.7%),全国可再生能源发电量3万亿千瓦时,约占全社会用电量1/3;风光发电量已超过同期城乡居民生活用电量,占全社会用电量比例突破15%。

第一产业用电量0.13万亿千瓦时(+11.5%),第二产业用电量6.07万亿千瓦时(+6.5%),第三产业用电量1.67万亿千瓦时(+12.2%),城乡居民生活用电量1.35万亿千瓦时(+0.9%),占比分别为1.4%、65.9%、18.1%、14.7%。

中国太阳能发电装机量增长迅猛,风电装机容量超过水电。中国国家能源局数据,截至2023年底,中国发电装机量29.2亿千瓦(+13.9%),火电、太阳能、风电、水电、核电装机量,分别为13.9亿千瓦(+4.1%)、6.1亿千瓦(+55.2%)、4.4亿千瓦(+20.7%)、4.2亿千瓦(+1.8%)、0.6亿千瓦(+2.4%),分别占总装机容量的47.6%、20.9%、15.1%、14.4%、1.9%;可再生能源合计装机量14.5亿千瓦,占比突破50%,历史性超火电。

截至2023年底,中国风光发电装机量合计10.5亿千瓦,预计2024年底,风光发电装机量有望突破12亿干瓦,提前完成双碳(碳达峰、碳中和)战略确定的2030年发展目标。

新能源对传统能源替代加速推进,太阳能发电成为新增装机主体。中国国家能源局数据,2023年,中国新增发电装机量3.7亿千瓦(+85%),同比多投产1.7亿千瓦;新增太阳能发电装机量2.2亿千瓦(+145%),同比多投产1.3亿千瓦,占新增发电装机量58.5%。

中国可再生能源新增装机占全球过半,成为世界清洁能源发展推动重要力量。中国国家能源局数据,2023年,全球可再生能源新增装机容量5.1亿千瓦,中国新增约2.9亿千瓦,占比超50%。目前中国光伏、风电产品,已出口到全球200多个国家与地区,累计出口额分别超过2,453亿美元、334亿美元。过去10年,全球光伏、风电发电项目平均成本,分别累计下降超过80%、60%,很大部分归功于中国创新、中国制造、中国工程。

中国新型储能设施建设突飞猛进,呈多元化发展趋势。中国国家能源局数据,2023年,全国新型储能(除抽水蓄能以外的新型储能技术)新增投运装机,约2,260万千瓦(储能项目总功率,指每小时能充的电量)/4,870万千瓦时(储能项目总容量,指充满后电量),平均储能时长为2.1小时(平均2.1小时充满),相当于2022年新增投运规模730万千瓦/1,590万千瓦时的3倍。截至2023年底,全国新型储能累计装机3,139万千瓦/6,687万千瓦时,在总储能装机中占比,从2022年底21%,增至2023年底40%。

发展方向看,发电侧、电网侧储能,是新型储能发展主要方向,累计装机占比超过90%,发电侧占49%、电网侧占43%;电动车成为用户侧储能主要形式,约占8%。

储能类别看,磷酸铁锂电池主导优势持续扩大,在新型储能装机中占比高达97%;其他新型储能技术,飞轮储能、压缩空气储能、液流电池等取得新突破,2023年,多个300兆瓦等级压缩空气储能项目、100兆瓦等级液流电池储能项目、兆瓦级飞轮储能项目开工建设,但在总装机中占比较低。

2024年中国政府工作报告,多次提到新能源。2024年中国政府工作报告提出,加强大型风电光伏基地与外送通道建设,推动分布式能源开发利用,发展新型储能,促进绿电使用与国际互认,发挥煤炭、煤电兜底作用,确保经济社会发展用能需求。2024年中国政府工作报告,5次提到汽车,其中4次提到新能源汽车,2024年政府工作任务中明确,将提振智能网联新能源汽车、电子产品等大宗消费。

2023年,美国电力消费量下滑,预计2024年恢复增长。美国能源信息署数据,因气候温和抑制供暖等需求,美国电力消费量,由2022年4.07万亿千瓦时,下降至2023年4.02万亿千瓦时;预计随着经济增长,2024年美国电力需求将再次增加至4.12万亿千瓦时。

天然气是美国最大发电来源,太阳能发电占比持续提升。美国能源信息署数据,天然气在美国电力结构中占比,由2022年39%,上升至2023年42%,预计2024年降至41%。

可再生能源在美国电力结构中占比,将由2022年21%,上升至2023年22%,预计2024年增至24%。太阳能发电在美国电力结构中占比,2023年4%,预计2024年增至6%,2025年增至7%。

全球可再生能源发电快速增长,预计2025年超过煤炭,成为全球最大发电来源。国际能源署数据,2023年,全球可再生能源新增装机容量创纪录增长,达5.1亿千瓦,太阳能发电贡献突出。

现有政策与市场条件下,预计2023~2028年,全球可再生能源新增装机容量合计将达73亿千瓦,太阳能与风能将占95%;预计2025年初,可再生能源将超过煤炭,成为全球最大发电来源;预计2028年,可再生能源将占全球发电量42%以上。

2023年,全球能源相关碳排放量374亿吨,增量显著降低。国际能源署数据,由于全球部分地区异常干旱,影响水电发电,受益太阳能、风能、核能等清洁能源转型,与电动车等技术快速推进,2023年全球与能源相关二氧化碳排放量,达到创纪录374亿吨,同比增长1.1%,较2022年增加4.1亿吨,增量低于2022年4.9亿吨。

中美加大布局可控核聚变,MIT等团队取得重大进展

大模型浪潮下,能源需求激增,成为制约未来AI发展重要因素。2023年以来,AI大模型快速发展,给人类社会带来巨大变革,也成为能源消耗大户。美国《纽约客》杂志报道,OpenAI聊天机器人ChatGPT,每天可能要消耗超过50万千瓦时电力,以响应用户约2亿个请求。相比之下,美国一个家庭平均每天用电量约29千瓦时,意味着ChatGPT每天用电量是美国家庭平均用电量1.7万多倍。未来AI大模型被进一步大规模采用,耗电量将更多。

2024年2月29日,特斯拉CEO马斯克,远程出席博世互联世界2024大会。马斯克表示,AI发展速度前所未见,似乎每过6个月时间,算力增加10倍,远超摩尔定律每18个月翻番的速度。这种速度不可能一直持续下去,否则宇宙都容不下。目前算力增长已面临瓶颈,接下来变压器会陷入短缺,紧接着是电力短缺,2025年将没有足够电力运行所有芯片。

2024年1月17日,OpenAI CEO Sam Altman在达沃斯世界经济论坛上表示,未来AI发展需寻求能源突破,因为AI消耗电力将远超人们预期。对气候友善的能源,特别是核能或较便宜的太阳能与储能,为推动AI前进带来希望。

可控核聚变是科学界公认清洁能源,或成为人类能源终极解决方案。核聚变是指氘、氚等轻原子核,结合成氦等较重原子核,放出巨大能量的过程。由于聚变原材料资源丰富,无污染排放,是人类解决能源问题的重要出路,视为人类终极能源。

可控核聚变不少技术难点,近2年发现解决方案,首先混合堆技术,理论上能实现稀缺聚变燃料氚与能量的自我持续,其次高温超导发展,让当前主流技术路径托卡马克的磁场强度大幅提升。技术难点突破,使中国、美国等国家政府部门积极布局,大量创业企业与风险投资涌入,推动可控核聚变更快实现商业化。

当前可控核聚变技术路线主要有三种,包括重力场约束核聚变、激光惯性约束核聚变、磁约束核聚变,磁约束核聚变目前研究装置包括托卡马克、仿星器、反向场箍缩、磁镜等。

托克马克被誉为人造太阳,装置中央是环形真空室,外面缠绕线圈,在通电时内部产生巨大螺旋形磁场,将其中等离子体加热到很高温度,达到核聚变目的,是当前核聚变研究热门方向。

中国、美国多个政府部门,强调布局可控核聚变。

中国方面:2023年,中国国务院国资委启动实施未来产业启航行动,明确可控核聚变领域为未来能源重要方向。2023年底,25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体成立,计划加快推动未来能源可控核聚变产业,取得实质性进展。

2024年3月,中国国家发改委发布2024年国民经济和社会发展计划草案,提到以科技创新引领现代化产业体系建设,加快形成新质生产力;计划开展AI+行动,加快氢能等未来能源产业创新发展,持续推进核聚变等前沿技术研究开发。

2024年3月,全国政协委员、国家能源局局长章建华,在《人民政协报》发文提到,要大力推进小型堆、四代堆等新一代核能技术研发,前瞻性布局受控核聚变。

美国方面:2023年12月,美国气候特使克里,在《联合国气候变化框架公约》第28次缔约方大会COP28上表示,美国准备与其他国家政府合作研究与开发核聚变技术。

2024年2月,美国众议院通过《聚变能源法案》,允许核管制委员会颁布独特的监管框架,为商业核聚变装置颁发许可证,以简化商业核聚变的实施。

美国麻省理工学院MIT等团队,在可控核聚变领域取得重大进展。美国MIT超导磁体产生创纪录磁场强度,成本低至1/40,让核聚变商用成为可能。

2021年9月,美国MIT等离子体科学与核聚变中心PSFC的工程师们,研发一种由高温超导材料制成的新型磁体,达到20 tesla(tesla是磁通量密度或磁感应强度的单位)大规模磁场强度的世界纪录,该磁场强度达到建造核聚变发电厂所需磁场强度。当时该设备缺点,是体积与成本巨大,此后研究团队持续研发改进设计,推动体积与成本降低。

2024年3月,PSFC与英联邦聚变系统CFS发表综合报告,援引在IEEE应用超导会刊上6篇独立研究论文,证明MIT在2021年实验中采用高温超导磁体与无绝缘设计,完全可行且可靠,同时实现在体积与成本大幅降低情况下,实现20 tesla磁场强度,成功通过科学上严格测试与论证,有望实现聚变反应堆每瓦特成本降至此前1/40,让核聚变技术商用成为可能。

AI大模型有望助力可控核聚变产业化,加速可控核聚变进程。2024年2月,美国普林斯顿大学等离子体物理实验室研究人员,在Nature发布报告,称能利用AI预测等离子体运行状态,防止等离子体出现破裂(托卡马克在运行中都会遇到突发的失控事件,具体表现为等离子体极快冷却与电流损失等)等不稳定情况。若AI能用来预测等离子体状态与防止破裂发生,托卡马克装置性能将大幅度提升。

中国在可控核聚变方面,取得积极进展。

2023年4月,中国人造太阳世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置EAST,取得重大创新成果,实现高功率稳定403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,创造托卡马克装置稳态高约束模运行新的世界纪录。

2024年1月,媒体报道,EAST装置正在开展新一轮物理实验,在403秒高约束模运行基础上,朝更长时间高约束模发起挑战。

2023年7月,陕西星环聚能宣布,中国联合球形托卡马克2号SUNIST-2建成,并开展首轮运行,获得100千安培等离子体电流。星环聚能2021年10月成立,是清华大学工程物理系核能所聚变团队,通过成果转化孵化企业。

2023年8月,上海能量奇点宣布,洪荒70高温超导托卡马克装置总体安装正式启动。2024年3月,洪荒70总体安装完成。洪荒70,由能量奇点设计、研发、建设,总体安装由中国核工业第五建设有限公司承建施工。能量奇点表示,届时洪荒70将成为全球首台建成运行的全高温超导托卡马克装置,率先在完整装置层面,验证高温超导托卡马克技术路线工程可行性。

2023年8月,中核集团新一代人造太阳中国环流三号,取得重大科研进展,首次实现100万安培等离子体电流下高约束模式运行,标志中国磁约束核聚变装置运行水平迈入国际前列,是中国核聚变能源开发进程中重要里程碑。

头部公司动态

特斯拉上海储能超级工厂正式启动,2023年全球储能装机量14.7GWh

2023年12月22日,特斯拉在上海临港新片区,举行上海储能超级工厂项目土地出让签约仪式,标志该项目正式启动。上海储能超级工厂,将成为特斯拉全球范围内第二座储能超级工厂,也是特斯拉在美国本土外首个储能超级工厂。特斯拉储能超级工厂,预计2024年Q4投产,主要生产超大型商用储能产品Megapack,初期规划年产量将达1万台,储能规模近40GWh。

2024年1月25日,特斯拉发布2023年Q4与全年财报,储能业务是重要亮点。2023年全年,特斯拉能源生产与储存收入60亿美元(+54.4%),占总收入4.8%;储能业务方面,特斯拉全年总装机量14.7GWh,相比2022年6.5GWh,同比增长154%。

2024年2月24日,马斯克宣布特斯拉家庭储能产品Powerwall,累计安装量已达60万台。特斯拉2015年开始销售Powerwall,2018年开始持续占据北美一半以上家庭储能市场,2020年4月累计安装量达10万台;随后4年,Powerwall安装量快速增长,仅用8个月时间,完成第50万台到第60万台跨越。

宁德时代保持全球电池装车量排名第一

2024年3月10日,摩根士丹利报告上调对宁德评级至超配,报告认为,锂电池行业价格竞争几乎已结束,美国《通胀削减法案》不利因素似乎已被消化,此前该法案限制中国锂电池供应链企业,在美国获得相应补贴。报告认为,随着价格竞争接近尾声,宁德准备通过新一代大型生产线提高成本效率,扩大对同行领先优势,考虑到全球向电动车转型,宁德成长空间巨大。

截至2024年3月12日收盘,宁德股价185.84元,2日累计上涨18%,市值8,175亿元。

全球电池装车量排名,宁德保持第一。全球资讯机构SNE research数据,2024年1月,全球动力电池装车量51.5GWh(+60.6%),宁德电池装车量20.5GWh(+88.1%),市场份额39.7%,相比2023年同期大幅提升5.8个百分点。

宁德新技术加速落地,在中高端新能源车市场竞争优势凸显,以高端产品高利润冲抵价格战影响。宁德麒麟电池已交付极氪,5C麒麟搭载于理想MEGA,在续航超1,000公里高端车型市场,宁德影响力持续加强。智能化车型问界M7、问界M9、阿维塔12、智界S7、小米SU7等,均采用宁德高端三元电池。

亿纬锂能推出628Ah储能电芯与5MWh储能系统

2024年1月25日,亿纬储能发布Mr旗舰系列新品,包括Mr.Big储能电芯与Mr.Giant储能系统,预计2024年10月、11月分别量产。

储能电芯新品Mr.Big,容量628Ah,采用第三代叠片技术,通过创新集流技术与3T技术,将能效提高至96%,实现放电量极致释放。

最新款储能系统Mr.Giant,搭载储能电芯新品Mr.Big,储能容量达5MWh,极简集成设计,将电池充放电过程中三维空间热扩散,引发为二维空间热传导,减小电芯温差,系统温度更加均衡,能效达95%。

前沿资讯

中共中央政治局针对新能源技术与中国能源安全,进行集体学习

2024年2月29日,中共中央政治局针对新能源技术与中国能源安全,进行第12次集体学习。

会议强调,中国新型能源体系加快构建,能源保障基础不断夯实,为经济社会发展提供有力支撑。同时要看到,中国能源发展面临需求压力巨大、供给制约较多、绿色低碳转型任务艰巨等挑战。应对这些挑战,出路是大力发展新能源。

中国风电、光伏等资源丰富,发展新能源潜力巨大。经过持续攻关与积累,中国多项新能源技术与装备制造水平全球领先,建成世界上最大清洁电力供应体系,新能源汽车、锂电池、光伏产品在国际市场上形成强大竞争力,新能源发展具备良好基础,中国成为世界能源发展转型与应对气候变化重要推动者。

中国要瞄准世界能源科技前沿,聚焦能源关键领域与重大需求,合理选择技术路线,发挥新型举国体制优势,加强关键核心技术联合攻关,强化科研成果转化运用,把能源技术与关联产业,培育成带动产业升级新增长点,促进新质生产力发展;要适应能源转型需要,进一步建设好新能源基础设施网络,推进电网基础设施智能化改造与智能微电网建设,提高电网对清洁能源的接纳、配置、调控能力;加快构建充电基础设施网络体系,支撑新能源汽车快速发展。

能源安全事关经济社会发展全局,积极发展清洁能源,推动经济社会绿色低碳转型,已成为国际社会应对全球气候变化普遍共识。中国要顺势而为、乘势而上,更大力度推动新能源高质量发展,为中国式现代化建设提供安全可靠的能源保障,为共建清洁美丽的世界作出更大贡献。

2024年中国成品油消费总量,预计接近达峰

2024年2月28日,中国石油集团经济技术研究院,发布《2023年油气行业发展报告》。

报告指出,考虑到电动车对交通用油加速替代等因素,预计2024年中国成品油需求将达4亿吨,同比增长0.3%,成品油消费增速显著回落,并接近达峰,达峰时点提前至2025年前。

2023年,全球能源价格总体回落,石油价格下降接近20%,天然气与煤炭价格下降超过50%,碳酸锂、光伏组件价格下降超过50%,对全球经济保持增长与控制通胀,起到重要作用。2023年,全球能源转型加速,化石能源消费占全部能源消费比例,首次跌破80%。

全球迎来首个国际清洁能源日,强调逐步淘汰化石燃料

2024年1月26日,是全球首个国际清洁能源日。联合国秘书长古特雷斯,为首个国际清洁能源日发表视频致辞,强调逐步淘汰化石燃料不仅必要、更是必然,呼吁各国政府行动起来、加快转型。

古特雷斯指出,清洁能源是持续带来惠益的礼物,能净化被污染的空气,满足日益增长的能源需求,保障供应,让数十亿人获得可负担的电力,从而有助实现2030年让所有人都能用上电。不仅如此,清洁能源还能节约资金,保护地球。

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