本篇承接前一篇文章《IEA 2023年 潔淨能源投資展望 - Power sector》，繼續分享Power sector中關於「最終投資決策」(Final investment decisions, FIDs)、「電力電網及電池儲能」(Electricity grids and battery storage)、「影響」(Implications)。本篇文章是OT自我學習使用，若是覺得內容有幫助的朋友歡迎轉載並註明出處。
在寫本篇文章時，正逢夏威夷的茂宜島野火肆虐，造成島上嚴重的生命財產損傷，讓我們不得不再重視氣候變遷的問題。希望大家都能平安。
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| OT跟Amanda在2014年蜜月時彷彿天堂的茂宜島 |
最終投資決策(Final investment decisions, FIDs)
在2022年，超過40 GW的燃煤電廠獲得批准；其中幾乎全部位於中國大陸，反映出即使低排放電力迅速擴大，強調電力安全的優先事項依然非常重要。這邊提到煤炭的使用以高效能發電廠為主，較少的亞臨界發電技術；亞臨界發電技術是一種相對較舊的煤電技術，其效率通常較低，這種技術在能源效率和環境影響方面通常不如更現代的超臨界或超超臨界技術。
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| 煤炭發電容量在地理區域(左)和部分(右)方面的最終投資決策(FID)，2016年至2022年 |
儘管天然氣價格高漲，2022年未減排的天然氣發電的最終投資決策有所增加。從下圖中可以看到天然氣發電的FID在2016是一個高峰，隨後雖然有降低，但是到了2022年又明顯上升；其中中國大陸佔投資金額的大多數。從天然氣發電的技術來看報告中提到了CCGT(Combined-Cycle Gas Turbine)及OCGT(Open-Cycle Gas Turbine)兩種技術，都是屬於燃氣渦輪機發電技術；OT科普一下同時也為自己做一下筆記：
- CCGT： 複合循環燃氣渦輪機使用兩個主要部分來產生電力。首先，天然氣在燃氣渦輪機中燃燒，產生高溫高壓的燃氣，然後這些高溫燃氣通過一個稱為燃氣輪機的部件，驅動著它旋轉。然後，這些高溫排氣通過熱回收鍋爐，用來產生蒸汽，這個蒸汽再被送到蒸汽輪機以產生額外的電力。
- OCGT： 開放循環燃氣渦輪機只有一個燃氣渦輪機部件，天然氣在其中燃燒，產生高溫高壓的燃氣，然後這些燃氣直接用於驅動渦輪機旋轉，產生動力並產生電力。
從能源使用效率來看由於CCGT使用熱回收鍋爐來產生額外的電力，其效率通常較高；它能更有效地利用燃氣的能量，因此對環境影響較小。而OCGT的效率較低，因為它只使用一次燃氣的能量來產生電力，沒有額外的熱回收過程。它的效率較低，相對來說對環境的影響可能稍大。所以CCGT通常被認為對環境更友善，因為它具有較高的效率，能夠更有效地利用燃氣的能量，同時減少溫室氣體排放；不過OCGT在一些情況下仍然有其用途，例如在需要快速啟動和調節能力的情況下。
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| 天然氣發電容量按地理區域(左)和部分(右)進行最終投資決策，2016年至2022年 |
2022年，由於對供應保障和多元化的擔憂，未受限制的化石燃料發電的最終投資決策（FIDs）達到了2016年以來的水平。
全球范圍內，2022年未受限制的化石燃料發電的FIDs同比增長40%，達到超過100 GW，是自2016年以來的最高水平，主要由新批准的煤炭和天然氣容量驅動。其中，中國大陸佔據了大部分FIDs(95%來自燃煤發電)，若排除中國大陸，全球的增長率僅為3%。
2022年底的嚴重供電危機和2022年的熱浪對中國大陸提出擴大容量的計劃提供了背景。供電危機是由于旱災導致水電輸出降低、省際之間僵硬的電力出口合同，以及煤炭價格上漲和低的批發電價導致部分發電機停止運營所造成的。這促使出現了各種監管變化，以及中央政府對更多燃煤和天然氣發電投資的支持。
然而，對于這些新容量的投資案例並不明確，因為可再生能源的快速部署。目前尚不清楚這些新容量(如果在幾年后投入運營)主要用于靈活性還是用于基本負載發電；對于排放的影響將取決于這個問題的答案。
相比2021年，印尼在2022年沒有新的燃煤FIDs，這是一個令人鼓舞的信號，表明印尼對實現零排放承諾和JETP的決心。在其他東南亞國家和世界其他地區(如寮國和俄羅斯)，僅有很少數的新煤電廠得到了批准開發，這反映了許多國家和金融機構停止支持建設這些電廠的承諾(尤其是中國大陸承諾停止在海外建設或融資煤電廠)。那些獲得批准的項目依然具有相對高的效率，而超臨界電廠的新FIDs比例已經降至不到5%。
與煤炭類似，2022年的天然氣燃氣電廠FIDs總計達到65 GW，同比增長近40%，儘管在俄羅斯入侵烏克蘭后天然氣價格飆升。這些新FIDs中的一些來自于對天然氣市場價格壓力較大的進口國。中國大陸是一個明顯的例子，2022年批准的天然氣發電容量比2021年增加了近一倍。這主要集中在人口稠密的東南沿海地區，可接近液化天然氣進口設施；對于電力供應的擔憂也支持了繼續推進天然氣發電的決定。
其他地區也看到了新的天然氣FIDs，這些地區大多擁有豐富的資源，比如美國和中東北非地區。而在東南亞地區(特別是泰國和越南)，年度FIDs同比增長，但在亞洲其他地區(不包括中國大陸)推進天然氣發電的決定則下降了60%以上。
儘管最近新的煤炭最終投資決策有所增加，但新的煤炭、水電和核能項目的管道正在減緩，同時燃氣項目正在加速，看到這樣的數據令人相當失望，說明因為地緣政治的緣故，各國(主要是中國大陸)還是必須顧及能源的穩定而提高了煤炭及天然氣這種高汙染的能源投資，希望不是一個長期的趨勢。
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| 2019年至2022年的年均新增容量和年均最終投資決策，按容量劃分 |
2022年大型可再生能源發電項目的最終投資決策(FIDs)保持在2021年的水平，太陽能有所增加，但風能的批准卻有所下降。
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| 2016年至2022年間的大型可再生能源發電項目最終投資決策(FIDs) |
2022年，太陽能項目的FIDs保持蓬勃發展，使得公用事業級可再生能源保持在創紀錄的水平。
2022年，公用事業級可再生能源項目的FIDs持續高位，繼續了2021年的創紀錄。太陽能項目的FIDs顯著增加，達到超過1800億美元，比2021年增加了20%，而風能的FIDs則有所下降，尤其是海上風電項目下降了50%以上。公用事業級FIDs的總數增加，超過10億美元的交易佔比增加。
從貨幣角度來看，中國大陸的公用事業級可再生能源批准項目總體下降了約5%，但在2022年最后一季度增加(比第三季度增加了48%)。相比之下，印度的可再生能源項目決策增加了三倍，受到2022年100 GW太陽能裝機容量目標和持續推動創新“全天候招標(將可再生能源與儲能相結合)的推動。南非也出現了類似的增長，該國旨在應對嚴重的電力危機和實現電力結構多樣化，得到了其JETP的投資計劃和一些領先國家的支持。歐盟的FIDs保持穩定，而美國的FIDs增長約5%，特別是在2022年下半年通過通貨膨脹減緩法案后，美國的批准項目加速。
大型水電和核電廠的FIDs分別大幅下降到14 GW和4 GW(分別比2021年的20 GW和6 GW下降)。在2022年，中國大陸是唯一一個開始建設新核電廠的地區，而大型水電的投資主要由中國大陸和印度主導。泵送水能作為能源儲存設施，占據了水電FIDs的90%。由于這些項目有潛力支持電力部門脫碳和供應安全，因此2021年的增長後，這些項目的下降預計會引起關注。然而，對現有電廠進行現代化和延壽的額外資本支出未被FIDs所捕捉；而政策將更加支持未來新項目的批准。
可再生能源項目的增長顯示出不均勻的情況，太陽能在能源結構中的重要性不斷增加，而風能面臨著重大挑戰，特別是海上風能，由于施工延遲和供應鏈限制而受到打擊。此外，隨著Covid-19的規定基本取消，供應鏈壓力減輕，關鍵組件如重要礦物資源的價格趨於穩定，受到支持的政策在關鍵地區支持可再生能源的增長。最近的例子是美國的通貨膨脹減緩法案和德國推動擴大風能和太陽能的310億美元計劃。預計這將在2023年導致公用事業級可再生能源FIDs的增加。
電力電網及電池儲能(Electricity grids and battery storage)
在先進經濟體和中國大陸，電力網格的投資持續增加，其中越來越大比例的支出用於數位化。
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| 電力網絡基礎設施的投資按地理區域(左)和部門(右)分別呈現2016年至2023年預估數據 |
除了中國大陸以外，許多新興市場和發展中經濟體仍面臨著在基礎設施建設方面動員資金的挑戰。
先進經濟體和中國大陸繼續引領電網投資，兩者佔全球支出的80%。先進經濟體的電網投資穩步增長，2022年資本支出增長了6%，而中國大陸的投資增長率更高，達到了16%，盡管整體投資在2021年至2023年期間低于前三年。美國對電網的資本支出主要集中在提高可靠性和升級過時基礎設施上。2022年在這方面的投資金額接近900億美元，比2021年增加了約7%。歐洲的支出率也以相似的速度增長，達到650億美元。
中國大陸的投資繼續增長，尤其是在超高壓輸電項目方面，在2022年下半年和2023年初有超過220億美元的項目。
總體而言，新興市場和發展中經濟體(不包括中國大陸)的電網投資近年來一直很低，在2019年至2022年的平均年度支出約比2015年至2018年的期間低三分之一。 Covid-19疫情、消費者的支付能力和有限的資本賬戶使得電網投資脆弱。私人融資的輸配電投資也很低，除了特定地區如拉丁美洲，私人融資越來越受到重視。在某些地區甚至是不允許的。非洲在絕對值上仍然顯示出較低的投資水平，儘管其對能源訪問的需求非常龐大。然而，2022年大陸的電網投資顯著增加。在南非，投資增長了三分之一，達到2.9億美元，雖然仍然未達到其2023-2027 JETP所需的投資水平。國內監管機構最近批准了18%的價格上漲，這應該能夠增強Eskom的資本結構並為電力系統提供財務救濟。
印度的投資在2022年有所增加，主要集中在擴大其電網以及提高效率和更好地支持可再生能源融入電網。2022年批准了綠色能源走廊第二階段，預算超過14億美元將在未來四年用于容量增加(線路和變電站)、跨區域輸電以及鄰國貿易的連接。然而，印度的2022年支出仍然比2015年至2018年的年均投資水平低約三分之一。
數位支出在增強電網可靠性、靈活性和效率方面起著關鍵作用。越來越多的關注放在配電環節上，它現在佔總數位支出的75%以上。此外，對電動車充電基礎設施的投資大幅增加，2022年比前一年增加了一倍。
如果政策制定者和監管機構未提供必要的激勵措施來促進電網投資，可能會對清潔能源轉型構成重大障礙。從下圖中可以看到IEA預估全球基礎電網的投資與2030目標的差距其實逐年在拉大。
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| 電網投資水平與目前的增長趨勢，以及達到零排放能源情境軌跡之間的差距 |
2023年電池儲存投資將持續快速增長，尤其在大規模電池系統方面；這個遽增的比例在美國跟中國大陸、歐洲更加顯著。
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| 電池儲存投資依地區分佈(左)和部門(右)，2016年至2023年預估 |
在2022年，由於機構投資和太陽能發展商的推動，電池儲能的投資增加了一倍以上。
能源系統正在進行一個重大轉型，朝著更具靈活性的電網方向發展，以應對需求和價格波動。在2022年，電池儲能的支出超過了200億美元，其中美國、中國大陸和歐洲占了90%的支出。這種集中可以歸因於價值鏈的技術複雜性以及對支持性政策和市場設計的需求。
中國大陸通過重大投資展示了對電池儲能的承諾，例如建設世界最大的峰值調節電池儲能電站。中國大陸還最近建立了第一個峰值調節容量市場，該市場規定了交易的定價限制和需求反應的補償。總體而言，中國大陸在2022年的電池儲能支出增長了兩倍，達到近80億美元。預計2023年這個數字將在有利的經濟條件下增至140億美元，並得到強有力的政策支持。
在歐洲，儘管水電儲能仍然占主導地位，對電池項目的投資正在迅速增加，達到了2022年的50億美元。例如，Next Energy(占70%)和Eelpower(占30%)之間的合資企業合作可能創造多達3.7億美元的投資機會。
美國在2022年的支出總額達到60億美元，比前一年增加了50%。根據《通貨膨脹降低法案》(請參閱下段)，對於某些項目的時間安排可能會受到影響，但環境越來越有利。因此IEA預計美國的電池儲能投資在2023年將增加一倍以上，達到130億美元。
亞太地區(不包括中國大陸)的投資比去年增加了27%，在2022年達到了10億美元以上，預計2023年的投資將增長三倍。例如，印度政府對電池儲能設定了雄心勃勃的目標。政府還通過高級化學電池(ACC)電池儲能國家計劃，在國內創建電池行業的價值鏈，投入了20億美元以上的資金。
其他發展中國家也呈現增長趨勢，雖然投資的絕對水平相對較低。
由於電池金屬供應鏈緊張和需求急劇增加等各種因素，2022年電池的資本成本首次十年來增加。儘管電池資本成本有所增加，但不同地區之間仍然存在明顯的差異：中國的公用事業級電池成本仍然是最低的，其次是歐洲和美國。
美國通貨膨脹降低法案對電池儲能的影響
通貨膨脹降低法案和兩黨基礎設施法案共同提供約240億美元的聯邦投資，用於電動車、電池和基礎設施，再加上稅收抵免。長期的規範穩定也為該領域的私人投資者提供了至關重要的穩定性。我們估計，新的聯邦支持可能將電池儲能的資本成本降低近15％，為美國的電池儲能投資提供重要助力，預計在2023年將增加一倍。
該法案還包含可能使投資的時間變得更加複雜的條款，例如對鋰等關鍵材料的國內採購要求，可能會阻止一些電池項目受益。幾家中國公司正在回應這種情況：例如，CATL最近宣布與福特合作，在密歇根州建立一家價值35億美元的工廠。
在歐洲，這項法案引發了人們對於其本地內容要求將導致私人投資轉移出歐洲的擔憂。大眾(VW，台灣稱為福斯汽車)、寶馬和電池製造商Northvolt等主要歐洲企業在美國通過該法案後宣布了新的電池製造投資。然而，這些宣布大多涉及法案頒布前的投資計劃，現在已被加速實施，而不是取代新的歐洲項目。
此外，歐洲聯盟現在正在計劃通過其綠色協議工業計劃擴大可用的零排放產業資金。美國和歐盟還計劃加深經濟合作，同時應對在清潔能源轉型中所面臨的共同經濟和國家安全挑戰。
影響(Implications)
全球電力部門的投資正在迅速增長，但不均勻；電力部門的安全和可持續發展將需要在中國大陸以外的新興市場經濟體投入更多的投資；這些投資在再生能源、電力電網都可以看到迅速成長。所以可以理解中國大陸2022年不僅在化石能源做了大量的投資，同時也為了近零碳排也持續加大投資。
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| 2021年至2023年預估的電力部門投資，與IEA在2030年預測的情境下的投資相比 |
儘管出現了積極的跡象，將電力部門納入1.5度的情境還有很多工作要做。
近年來，清潔能源投資呈現相當的增長，而整體的發電、電網和儲能支出需要在2030年前再增加30%，以符合已宣布的氣候承諾(IEA宣布承諾情境[APS])。總投資趨勢為我們帶來了樂觀情緒的理由。過去五年內電力部門資本支出的增長速度，如果保持不變，將足以超越APS的2030年數字。
然而，總數字掩蓋了各種技術和地區之間的不平衡，需要解決這些不平衡，以確保電力部門的安全和可持續發展。並且，今天的全球投資需要在2030年之前增長超過一倍，以實現全球平均溫度穩定在1.5度的情境，就像NZE情境中所示。
特別是，儘管印度的可再生能源等方面有一些亮點，但大多數新興市場和發展中經濟體(不包括中國大陸)的電力部門投資趨勢偏離了符合國家或全球可持續發展目標的情境。我們的新分析表明，2023年，不包括中國大陸在內的新興市場和發展中經濟體的電力部門投資可能增長4%。到2030年，它需要每年增長約20%，以達到NZE情境中預測的水平，其中可再生能源的資本支出以每年30%的極高速率增長(相比於發達經濟體的10%)。在許多新興市場和發展中經濟體中，電網支出的不足也是顯著的，考慮到許多公用事業的財務狀況，很難解決。
在其他地方，電力部門投資的增長趨勢更加令人鼓舞。如果中國大陸能夠保持自2019年以來的整體增長趨勢，這將與NZE情境在2030年所需的投資水平保持一致，而發達經濟體則接近。在2024年至2030年間，中國大陸和發達經濟體的總電力部門投資需要每年分別增長5%和10%。當然，要在整個十年內保持如此高的增長率，不容易，尤其是因為需要擴展供應鏈，獲取許可證，管理靈活性需求並動員融資。
在不同技術中，過去五年全球資本支出的增長，如果保持不變，只有少數技術能夠符合NZE情境的要求，其中以太陽能光伏和電池儲能為主。風能和水能的投資增長需要大幅提高，同樣地，在電網(特別是作為可再生能源融入的基石的電網)方面也是如此。
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