全球有几多种可再生能源﹖

长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，也没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致"温室效应"和全球性气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能的利用受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料，以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近10多年来，在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，我们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进入实用阶段。

1974年至1997年，美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级：从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为，要使太阳能电站与传统电站（主要是火电站）相比具有经济竞争力，还有一段同样长的路要走——其成本再降低一个数量级才行。目前美国等国家建的利用太阳池发电的项目很多。在死海之畔有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池，为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的8．3％面积（约8000平方千米）建成太阳池，为600兆瓦的发电机组供热。今年6月，亚美尼亚无线电物理所的专家宣布，已在该国山地开始建造其“第一个小型实验样板”型工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机不是新的，而是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机，装机容量仅100千瓦，但发电成本仅0．5美分／千瓦小时，效率高达40％—50％。

俄罗斯学者在太阳池研究方面也取得了令人瞩目的进展。一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合，给太阳池附设冰槽等设施，设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计，一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池，便可满足其100平方米住房全年的用电需要。另一家研究机构提出了组合式太阳池电站的设计思想，即利用热泵、热管等技术将太阳能和地热、居室废热等综合利用起来，使太阳池发电的成本大大下降，在北高加索地区能与火电站竞争，并且一年四季都可用，夏天可用于空调，冬天可用于采暖。

对于淡水资源缺乏的国家来说，太阳池还有另一项不可多得的好处：据专家测算，在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深1.2米的太阳池，可为10吉瓦的发电机组供热，并可每年产淡水2立方千米。

在欧美一些先进国家，目前正在广泛开展应用“光电玻璃幕墙制品”，这是一种将太阳能转换硅片密封在（尤如夹层玻璃）双层钢化玻璃中，安全地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑计划”、欧洲的“百万屋顶光伏计划”、日本的“朝日计划”以及我国已开展的“光明工程”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮，极大的促进了太阳能在新型建材产品中的应用。

在发展中国家，各国也在积极发展利用太阳能。如菲律宾早在九九年，政府已批出了首个太阳能计划，在澳洲政府“海外援助计划”的协助下，在全国263个社区安装1000个太阳能系统。目前菲政府正在推行全球最大太阳能应用计划，整个计划耗资4800万美元，是目前为止世界上最庞大的太阳能计划。太阳能发电计划共分两期，受惠的除了民居外，还包括25个灌溉系统、97个净水及分配系统、68间学校和社区中心，及35间诊所。

由此看来，全人类梦寐以求的太阳能时代实际上已近在眼前，包括到太空去收集太阳能，把它传输到地球，使之变为电力，以解决人类面临的能源危机。随着科学技术的进步，这已不是一个梦想。由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站，最近将在太空组装，不久将开始向地面供电。

在我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，经过多年的发展，国内在集热器（含太阳能热水器）已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元，其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划，将在两年内投入2.5亿元人民币开展研究，建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。目前河北保定国家高新技术开发区正加快建设我国规模最大的多晶硅太阳能电池生产基地，该项目集太阳能电池、组件及应用系统等为一体，一期工程完成后可达到年产3兆瓦多晶硅太阳能电池的能力，填补了我国在太阳能开发应用方面多项空白，并将大大推动太阳能电池用低铁玻璃的生产、销售市场。但从整体上分析，国内太阳能光伏发电系统由于起步较晚，尤其是在太阳能电池的开发、生产上还落后于国际水平，整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明，国内目前仅建有5个（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约有4.5兆瓦（注：1兆瓦（MW）为1000千瓦），工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达18.3％，比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业内人士介绍，我国太阳能电池平均转换效率不高，其主要原因是专用材料国产化程度低，如封装玻璃就完全依赖进口，低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求，科研成果还没有迅速及完全转化为产业优势。

目前国家计委和国家科委对发展太阳能技术及其应用给予了大力的支持，国内已有多家企业涉足。北新集团是最早率先组织专家对国内、国际太阳能光伏发电产业进行调查的单位之一。于1998年在国内首家引进了76千瓦国际上先进的屋面太阳能发电系统，至今一直运行稳定、效果良好。这套系统日均发电量为12千瓦时以上，可满足1个小康之家用电要求。该集团还与瑞士的 ATLANTIS公司合资组建了北京-阿脱兰太阳能科技有限公司，合资生产太阳能光伏发电组件和屋面发电组件两大系列、多个品种的光伏发电产品，并将这一世界领先的太阳能利用新技术引入了中国。

河北振海铝业集团公司是德国皮尔金顿（Piikington）太阳能国际有限公司在中国独家总代理，现已投入生产世界先进的太阳能电池玻璃封装设备和配套材料，如德国凯米特化学制品有限公司的优质湿法玻璃层压设备、湿法灌浆液（封装介质）等。振海集团的基地于1999年11月已在我国率先安装了100多平方米的光电玻璃幕墙示范建筑物，现已竣工投入应用，其运行使用效果良好，已成国内一大景观及太阳能光伏发电工程的典范。

太阳能集热管是清华大学的一项专利技术，经清华阳光公司的产业化生产，目前其年产量为世界第一，其产品性能为世界领先，清华阳光公司的晒乐牌太阳能集热管及集热装置，用六七年时间完成了小试、中试到大规模生产，目前已经建成世界上生产规模最大的集热管生产厂，每年可生产500万支全世界集热效率最高的全玻璃真空集热管，预计这个项目的经营额再过3年将达到10亿元。

2008年的奥运会，北京将成为我国在太阳能应用方面的最大展示窗口，“新奥运”将充分体现“环保奥运、节能奥运”的新概念，计划奥运会场馆周围80％至90％的路灯将利用太阳能光伏发电技术；采用全玻璃真空太阳能集热技术，供应奥运会90％的洗浴热水。届时在整个奥运会期间，我们将看到太阳能路灯、太阳能电话，太阳能手机、太阳能无冲洗卫生间等等以一系列太阳能技术的应用。我们的生活将充满阳光！

从去年开始，全球能源行业已经发生大逆转。 全球最大的可再生能源供应商美国NextEra能源公司市值飙升至1500亿美元，一度超越埃克森美孚公司和雪佛龙，成为全球价值最高的能源企业。 到了年底，随着油价有所回升，埃克森美孚才勉强挽回了些许尊严。

在与气候变化的对抗中，2020年是有史以来最关键的一年。 这一年，世界开始行动起来，努力修复几个世纪以来对气候的破坏。 全球最大的几个经济体都做出了净零排放、碳中和的承诺。

这一年，传统能源巨头在对新能源的态度上发生了翻天覆地的转变。

01

传统能源巨头蜂拥进新能源领域

2020年，全球化石能源巨头经历了有史以来最为痛苦的一年。

油价暴跌，巨额亏损。以往，他们总能在低谷后再次攫取复苏后的暴利。与往年不同，这次不再是简单的周期性经营亏损。他们 必须面对一个新的残酷现实—— 承诺大幅甚至全部减 少温室气体排放。

在这种要求下，未来石油需求和煤电需求都将大幅下降。 大力发展可再生能源，成为传统化石能源巨头转型最为清晰的发展路径。

我们看到，过去一年，全球化石能源巨头不约而同的疯狂涌入新能源领域，并斥以数以万亿的资金。这几乎颠覆了想象。

美国能源巨头杜克能源欲斥资4000亿砸向风电、光伏等领域。 杜克能源去年宣布，未来5年计划斥资560亿美元（折合3920亿元人民币）的资本投资计划， 希望到2025年将可再生能源发电指标翻一番，设定的目标是自行投资或购买16000MW可再生能源装机量 。 并计划到 2050年，新增40000MW太阳能和风电装机量，这将占到杜克能源公司2050年夏季总装机 量的40%。

西班牙石油巨头雷普索尔计划将可再生能源产能扩大五倍。 去年底，雷普索尔宣布，在未来十年内将可再生能源产能扩大五倍，并从石油业务中筹集资金，将可再生能源发电能力从目前的2.95吉瓦扩大到15吉瓦，包括风能和太阳能。

法国石油巨头道达尔计划未来十年内，每年在可再生能源上投入30亿美元。 道达尔未来10年能源产量将增长三分之一，其中大约一半将来自液化天然气，另一半来自电力——主要来自太阳能和风能的增长。

英国石油巨头BP将可再生能源产能从2019年的2.5GW拉升至50GW。 BP打算在2030年底前，将在低碳能源的投资总额拉升10倍达到50亿美元，并将可再生能源产能从2019年的2.5吉瓦拉高至50吉瓦。

葡萄牙石油巨头GalpEnergía计划到2030年，将其可再生能源的规模扩大到10吉瓦 ，计划将集团10%至15%的投资用于可再生能源发电。

欧洲最大电力公司之一Enel拟投资700亿欧元扩大太阳能、风能业务。 去年底，Enel宣布2021-2030年的战略重点是加速能源转型。其中，约700亿欧元用于扩大其风能和太阳能业务，可再生能源发电规模将从目前的45GW增至120GW。

西班牙最大电力公司Endesa拟在未来三年将太阳能等发电总容量增加50%。 Endesa表示将在2021-2023年期间筹措79亿欧元投资用于脱碳，新可再生能源产能等。其中，可再生能源将获得33亿欧元，用于投资约3000MW的太阳能和900MW的风电。

西班牙电力巨头Iberdrola计划5年投入760亿欧元，将可再生能源装机增至60GW。 去年底Iberdrola公 布了调整后的新5年投资计划，将在2021-2025年间，投资750亿欧元大力发展可再生能源，到2025年将可再生能源装机从去年的32吉瓦增至60吉瓦。

以上只是我们列举的部分化石能源巨头在可再生能源领域的投资计划，更多的案例不胜枚举。

颇具前景的可再生能源，吸引的不只是能源巨头。 越来越多非能源企业也开始蜂拥而入。

比如澳大利亚铁矿石巨头FMG，去年底就宣布2022年或2023年开始生产风能、太阳能、氢气和氨水等可再生能源，最终目标是达到236吉瓦的清洁能源产能。又比如 日本电信巨头NTT宣布，到 2030年将可再生能源发电能力从现在的300兆瓦提高 到7.5吉瓦。

02

技术创新的力量

从目前公开资料统计，未来5年时间，全球至少有万亿美元以上资金将进入可再生能源领域。

相对于未来更为庞大的体量，目前投入的资金还只是冰山一角。国际可再生能源署预计到2050年，为了实现碳中和，全球需要在清洁能源领域累计投资130万亿美元。

这些资金大部分将投向风电和光伏相关 领域 。

十年前，这简直无法想象。

越来越多的企业将宝押向新能源，除了情怀，更多的因素是源于以风电、光伏为首的新能源竞争力越来越强。

在技术进步和规模效应推动下，风电和光伏已经成为全球最具竞争力的能源。

以风电为例，十几年前，陆上风电单位千瓦造价高达12000元，如今已经下降到7000多元。国内上网电价已经下降至0.29元/千瓦时（I类区域），部分地区成本已经下探至0.15元/千瓦时。

十几年来，风电技术不断推陈出新，目前已经进化到第四代风机——人工智能风机，这种风机为全球新能源加速开发创造了契机。

有兴趣的同学，可以观看B站上一条爆红的 讲述风机进化史的科普视频，为了方便大家观看，我们将视频上传至此。

远景能源工程师告诉我们，他们推出的伽利略超感知风机就是人工智能风机。 在前三代增加偏航、变桨、独立变桨基础 上，工程师们在风机中创造性融入了人工智能元素。

这种风机能够利用传感数据，结合人工智能模型，实时还原所在机位的风信息，并对比实际运行情况与设计的差异，进行不断的精细调整。 这样一来，风机不再是按照预设好的场景程式化的变桨，而是依据实际的气流特性求真务实的变桨。 就和伽利略一样，能够用实例来验证固有理论。

当成千上万台伽利略超感知风机遍布群山、平原、海洋，大量的实例验证信息将在云端刻画出风机该有的样子，然后传回每一台风机，进而使风机不断进化，将潜力发挥到极致，再次提升发电能力。 而且，这种进化不仅可以体现在某一台风机上，也体现在整个风电场上。 依托边缘计算技术，风电场集群的人工智能，可以回顾和预测数十台风机已经和将要经历的风况，协调各个风机的运行，实现风场整体发电能力的最大化。

除此之外，伽利略超感知风机还有很多进步，比如可以借助先进的趋势感知能力，在线规划风机的寿命策略，找到最优的运行模式，从而降低运维成本。可以通过大量结构受力样本，知道风机哪一部位需要进一步加强，哪一个部位可以优化减少材料，再运用到新风机的制造上，从而降低建设成本和度电成本。

风电如此，光伏创新更是层出不穷。

光伏转化率已经从十几年前的14%左右，上升到了目前的23%以上。晶硅组件价格从十几年前接近40元/瓦下降到目前1.4元/瓦左右。

技术创新和成本下降，让光伏成为近十年内降本速度最快的能源之一。 根据 国际可再生能源署 数据，全球光伏LCOE （平准化发电成本）由2010 年的0.378$/kWh快速下降至2020年的0.048$/kWh，降幅高达87%。

今年开始，不仅是风电， 国内大部分地区光伏项目都可以实现平价上网。在海外一些国家，由于非技术成本占比较低，一些光伏项目度电成本已经低至0.1元人民币以下。

虽然没有人能准确预测未来，但是新能源未来却是确定的。

在风电和光伏等可再生能源的驱动下，一个全新的时代序幕已经徐徐拉开。

/ END /

甲烷水合物是在冰中发现的甲烷分子，是世界上最大的燃料储备。2013年3月，日本成为世界上第一个成功从甲烷水合物中提取天然气的国家。需要指出的是，甲烷水合物也是一种化石燃料，燃烧时会向大气排放大量温室气体。

火山能

早在2012年，一项新的项目启动，从火山和周围地下热岩中提取热量。通过向地表裂缝注水，研究人员希望能够利用产生的蒸汽驱动地下涡轮发电机。两家美国公司已在俄勒冈州纽伯里山附近测试发电。但一些专家担心，所谓的“水力压裂”方法很危险，可能会引发地震。

风能

风力发电前景广阔。与固定式风力机相比，碳纤维风车与风力机具有相同的发电能力，但材料成本很低。谷歌的秘密研究团队曾开发了无人驾驶汽车等科技，他们收购了这样一家风筝发电公司，并试图将风车发电作为风能利用的重要途径。

太空太阳能

太空中没有云层或大气干扰，太阳能电池板可以最大限度地收集太阳能。太阳能通过激光束或微波传回地球。这个想法从20世纪70年代就开始了，现在，美国宇航局对这个想法非常感兴趣，这大大增加了太阳能卫星发电的可能性。

细菌发电

英国科学家正在对大肠杆菌进行基因改造，以产生一种类似石油的碳氢化合物膜。他们相信在不久的将来，人类将建造细菌燃料工厂，以生物量为食，生产成本效益高的燃料。

波浪能

早在2008年，世界上第一座波浪发电厂在葡萄牙波尔图投入运行。在苏格兰奥克尼的欧洲海洋能源中心，世界上最大的波浪发电厂于2013年初获得批准。装机容量为40mW的电厂可满足近3万户居民的用电需求。与风能或太阳能相比，波浪能具有更大的可预测性，这意味着波浪能更容易融入电网。波浪发电厂布置了大量巨型浮标，可将波浪动能转化为电能。

法国

法国在能源方面最大的特征是核能大国。一次能源中有4成多是核能，并向多个国家出口电力。另一方面，法国国内资源贫乏，石油、天然气和煤炭的大部分都要依靠进口。

其能源政策的基本方针是，能源自给、实现有竞争力的能源价格、削减温室气体、向全体国民提供能源等，其中心措施为推进核能。

法国也在推进采用可再生能源。

欧洲风力能源协会的调查结果显示，2010年法国采用了108.6万千瓦的风力发电设备，2010年年底发电规模达到了566万千瓦。2009年的装机容量规模在欧洲仅次於西班牙和德国，累计规模也排名第四。

法国政府一直从潜在能力、供电能力及景观等方面考虑，指定可建设风力发电设施的地区。从地区来看，在北部的皮卡第（Picardie）、洛兰（Lorraine），中部Centre地区，西北部布列塔尼（Bretagne）等地区，采用风力发电发展较快，在今后的计划中，也是在这些地区以及香槟－阿登地区（champagne-ardenne）的预定建设项目多。

法国今后将继续扩大利用可再生能源。法国政府描绘了这样一幅蓝图，到2020年使风力发电的采用规模扩大到2500万千瓦，把其培育成可与水力发电相媲美的电力资源。

加拿大

加拿大河流和湖泊众多，这也使得该国成为世界第二大水力发电国家，全国能源的60%都来自水  力发电。不过目前加拿大的水力发电仍有很大的潜力可挖。根据加拿大今年2月的一份报告，该国从2011年到2030年间将投入3475亿加元用於建设新的电力设施。而根据以往的经验，很大一部分投入将用於建设水力发电站上。

加拿大还是世界上第六大利用风能发电的国家。近两年来，加拿大风能发电经历了大幅度的发展。到2011年12月，加拿大风能发电约达5177兆瓦，风能发电约占加拿大电力需求的2%。加拿大风能协会预计，在15年的时间内该国风能发电能翻10番，在电力需求的比例能占到20%。到2050年，风能工业预计将给加拿大创造52000个新的工作岗位。

美国

美国再生能源发电占新发电容量比重渐增。美国联邦能源管理委员会(Federal Energy Regulatory Commission, FERC)能源计画办公室最近公布的”能源结构更新”资料显示，2013年10月份太阳能、生质能源和风力合计的新发电容量为694百万瓦，占全部新上线发电的99.3%。

10月份的新发电容量中以12座共504百万瓦容量的新太阳能发电站占72.1%居先，其後为4座生质发电站(124百万瓦，占17.7%)和2座风力发电场(66百万瓦，占9.4%)。

2013年前10个月内再生能源(生质、地热、太阳能、水力和风力发电)共占新发电容量的32.8%，比燃煤发电(1,543百万瓦，12.5%)、燃油发电(36百万瓦，0.3%)高出很多。

2013年1月至10月太阳能发电占新发电容量的20.5%(2,528百万瓦)，是上年度同期(1,257百万瓦)的两倍多。然而，天燃气则以6,625百万瓦的新发电容量占53.7%居前。

2013年前10个月的各能源全部17,008百万瓦新发电容量则较上年度同期的12,327百万瓦衰退27.5%之多。

至目前为止，再生能源约占全美营运发电容量的16%，包括：水力为8.3%、风力为5.21%、生质为1.32%、太阳能为0.59%、地热为0.33%，大於核能(9.22%)和燃油(4.06%)两项的合计。

另外，美国能源部的美国能源资讯署发行的最近一期电力月刊(Electric Power Monthly)指出，2013年前三季，再生能源发电占净发电的12.95%(水力--6.90%、风力--4.03%、生质--1.40% 、地热--0.41%、太阳能--0.21%)。

俄罗斯

除核电外，俄罗斯的其他非化石能源模式也方兴未艾。“俄罗斯可再生能源潜力巨大。”

俄罗斯每年产生1亿吨生物废料用于发电，目前，这些生物质能可产生3亿兆瓦时的电量。另外尽管俄罗斯不是世界上太阳能最丰富的国家，但小型太阳能发电机却广受欢迎。他们在自己住宅或别墅安装太阳能装置。

水电在俄罗斯电力结构中起到很大作用，被视为保证国家统一电力系统可靠性的关键因素。俄罗斯已投入运行的水电装机容量为49.7吉瓦，其中装机容量大于10兆瓦的水电站有85座。为了实现到2020年水电装机达60吉瓦的国家电力战略目标，俄罗斯国有水力发电公司正在加大水电开发力度。

而虽然俄罗斯拥有巨大的非化石能源潜力，但正在运行或待建的项目屈指可数。阻碍俄非化石能源发展的因素来自多方面。首先，受丰富的传统能源石油、天然气的影响，俄政府很难改变原有的能源结构，非化石能源领域缺乏先进技术和专业人才。其次，政策上，缺少相应的财政机制和优惠的税收政策。再者，可再生能源也有自己的劣势，如光伏发电受昼夜和季节变化影响较大；生物质发电占地面积大、效率低等。另外，建设非化石能源电厂要比建设常规火电厂造价昂贵，投资回报期也长。

近几年，在世界范围内可再生能源技术蓬勃发展，许多国家都走向了自己的非化石能源时代。眼看各国争先恐后地发展非化石能源，俄罗斯也不甘人后。为达到非化石能源战略预定目标，俄政府计划在2020年前拨出3万亿卢布用于发展可再生能源发电。其中，5000亿卢布为国家预算资金，2.5万亿卢布为私人投资者资金，未来装机能力将达200亿瓦。其中，80亿瓦装机能力主要是生物质发电；70亿瓦为风能发电；40亿瓦为小型水力发电；10亿瓦为小型模块式发电、地热发电、潮汐发电、太阳能发电等。俄罗斯能源部也称，目前正在制定可再生能源等一系列相关法律条例，用于扶持太阳能、风能和生物发电。

澳大利亚

澳大利亚得天独厚的自然资源，为其发展清洁能源奠定了雄厚物质基础。澳拥有100余座水电站；建有61个风电场、1353个风力发电机组，总装机容量约为2500兆瓦。作为全球光照资源最为丰富的国家（90%以上的地面光照强度超过1950千瓦时/平方米），其太阳能发电特别是光伏产业的发展潜力巨大。2011年，光伏发电能力达1.4吉瓦，其中新增837兆瓦，成为世界光伏增量最大的十个市场之一。澳大利亚的生物质、波能和热岩地热等资源也十分丰富。

澳大利亚是首个提出“可再生能源目标”的国家。到2020年，可再生能源发电量在总发电量中的比重要从目前的8%提升至20%，即达到45000吉瓦时。权威机构据此预测，未来10年内，澳大利亚的可再生能源发电规模至少应达到20吉瓦（其中光伏安装容量将达到5吉瓦），是现有规模的5倍，将创造360亿澳元的投资机会。

它同时是全球利用太阳能能源最为广泛与先进的国家之一，太阳能技术被广泛的应用在工业，农业，民用设施等领域。自1990年代开始後，澳洲大量兴建太阳能发电厂以取代核电站的作用，太阳能能源与风力发电在全国被大力推广。此外墨尔本亦是世界上第一个使用太阳能动力供给城市交通灯以及储存太阳能供应路灯电力的城市。