可再生能源利用率如何计算

…… 一楼估算的有些草率了.

目前可再生能源主要分为几种,分别是风能,水能,太阳能,地热能,海洋能.

中国2010可再生能源达15%利用率,而欧盟等发达地区则为20%.

到目前为止中国投入发展可再生能源的资金排名前三位,但由于科技较已发展国家低,

在发电效率、效能等方面都有些差距.

可再生能源的发展需要以下几个主要因素分别有 “资金”“科技”“地理及环境”等.

为楼主介绍几个可再生能源发展发达的国家

冰岛 地热能最为发达

芬兰-荷兰 风能最为发达

中国 水能发电较为发达（著名的三峡工程）

中国美国 太阳能 日照时间较佳 （中国东北或其他偏远三区太阳能已经普遍的运用）

至于太阳能.以理论上说地球大部分地区为海洋所覆盖,海洋能理应发展最为发达.

但是因为 海洋能 的发展都还尚未成熟以至于发展较其他可再生能源缓慢、

地热发电平均利用效率达73%，约为太阳光伏发电的3.5倍，风力发电的2倍，在所有可再生能源中综合利用效率最高。

基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。

地热能

地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。至今，天然温泉与人工开采的地下热水，仍被人类广泛使用。据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。

地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。

所以，我认为，系统的能源利用率，应该是供给系统负荷的功率/系统接入的功率。

但是，一般我们计算的是可再生能源利用率，能源利用率不太关注

可再生能源，就是指能源本身可以自然再生(replennish)，永不枯竭的能源，最为常见的有太阳能，风能，水能，地热(geothermal)，生物能(biomass)。人类大部分使用的为化石燃料(fossil fuels)，但可再生能源的使用率增长最快。

它有以下3个优点：

(1)应对气候变化，可再生能源的使用不会直接产生温室气体，产生温室气体主要是在其制造过程中例如制造，安装，操作等，但在过程中排放量很小

(2)减少污染，减少对人体健康的威胁。风能水能太阳能的使用不会造成空气污染，相较于不可再生资源，地热和生物能造成的污染要少得多

(3)可靠：可再生能源永不枯竭，一旦建成，操作成本非常低，消耗的资源也是免费

但可再生能源也有以下3个缺点:

(1)不能大规模发电

(2)大坝和风力发电厂的建设会破坏野生动物的生活及其迁徙模式(migration pattern)，破坏生态

(3)不稳定(intermittent)，太阳能和风能的利用依靠自然，电池储存能源也非常昂贵

一方面，可再生能源的使用既有挑战，但也提供一种替代化石燃料的方式，使用可再生能源不会产生温室气体，无污染，更环保。先进的科技使可再生能源易获取，可负担，更高效，应对气候变化将会变得触手可及。

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利用率还很低主要的原因就是现在的技术问题：

风能，本身能量不大（分散），机械造价高

潮汐能，不是很清楚，好像要沿海岸造大坝，造价高，难维护，破坏洋流，危害海洋生物...

太阳能，主要是利用率的问题，现在实验室的利用率也就16%，在生活中就10%上下；吸收板造价很高，大概产1W电的板要10块人民币。

个人认为，未来太阳能和核能会成主力，但太阳能技术问题要很长时间解决，期间生物柴油会有较大发展。

还有一种能源就是海浪能，跟潮汐能差不多。靠靠海浪的进退带动机械产生电。我认为这种能源有很大发展潜力。

清洁能源概念：

传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。

清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。

可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、地热能（包括地源和水源）海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此，可再生能源的开发利用，日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。

通过对能源回报率研究所获得的一些重要结论：

1）水力发电的能源回报率最高。水力发电的能源回报率在205到267之间，通过建造水库的试为利用水力发电，回报率是205，径流式水电站的能源回报率是267，这一结论是Hydro Qubec通过位于加拿大魁北克省的水电设施近百年来的相关数据进行评估后面获得的。我国小水电大多数为径流式电站，因而其能源回报率是最高的，是目前所有可利用能源中最优质的能源。

2）在可再生能源方面，风电的能源回报率为39， 也是令人满意的，由于考虑到风能的一些不稳定因素，我们人为地对风电的回报率进行了适当的修正，总的看来，风电的利用还没有得到大范围的推广，尽管现在已经有了很多利用风能发电的电站。

如果电力是来自一些林木废料的话，那么生物质能的能源回报率为27， 也很不错，但如果种植树木作为薪水炭林主要是为了发电的话，那么其能源的回报率就很低，大约为5左右，因为砍伐这些树木需要就必须减少从生物持能源到发电厂之间的环节。此外，利用太阳能发电的能源回报率只有9。 因此从整个能源系统工程考虑，对太阳能和生物质能的利用需要慎重考虑。

3）矿物质燃料发电的能源回报率是相当低的，一般为11到21之间，其中煤是为11，油电为21，天然气发电为14，核电为16，而且，这种能源利用方式在未来十多年里还会不断下降，主要原因是：矿物质资源储备基本耗尽，开采矿物质常常需要到十分边远的地区或海底，投资成本将不断上升，基考虑 到一些其他因素，人们会到较远的地我获得矿物质，如这已使得美国的煤炭运输在过去的十多年中有了较大的增加，这主要是人们对美国西部地区低硫煤的需求不断上升造成的。

远期来看，矿物能源对减少温室气体拜谢放是不利的。对煤炭的脱硫增加了电厂的成本，如果排放量交易开始全面实施的话，购买脱硫和降低成本煤炭产生二氧化碳等设备就要耗费大量资金天然气是唯一可以继续推广利用的矿物质能源。由于采用了高效率汽轮机，上述的不利因素部分被抵消的了。

据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测，全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量，世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计，全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的，将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明，全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为，到2030年世界能源需求将增长60%，届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门，运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出，C02排放也将增多，减排温室气体是一个严峻的挑战。

国际能源署认为，中东将增加投资以扩增常规石油资源产能，非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用，氢能将有少量应用，可再生能源将有更大发展潜力。到2030年，替代能源尤其是可再生能源，不仅将成为不可或缺的重要能源，而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%，世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。

据预测，目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50，大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右，均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年，中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量，原油和天然气的生产则不能满足需求，特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约，提高能源利用效率，加快可再生能源的开发利用，对于中国来说既重要又迫切。

二、世界可再生能源发展趋势

世界大部分国家能源供应不足，各国努力寻求稳定充足的能源供应，都对发展能源的战略决策给予极大的重视，其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应，污染环境等，这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。

从目前世界各国既定能源战略来看，大规模的开发利用可再生能源，已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快，世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看，风能、太阳能和生物质能发展最快，产业前景最好，其开发利用增长率远高于常规能源。

风力发电技术成本最接近于常规能源，因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术，风电是世界上增长最快的能源，年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明，在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下，到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%，可再生能源在能源消费中总的比例将达30%，无论从能源安全还是环境要求来看，可再生能源将成为新能源的战略选择。

三、世界部分国家可再生能源发展目标

2004年，美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%；到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%；到2020年将都提高到20%以上；到2050年，德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右，2020年分别达到20%和15%。

四、世界部分国家可再生能源利用进展

美国正在加大可再生能源研发和利用力度，2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元，其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划，克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里，安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。

德国新的《可再生能源法》，为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发，迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年，德国可再生能源发电量占总发电量的8%，年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%，太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划，2007年之前将生物燃料的产量提高3倍，使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂，年均生产能力达到20万吨，生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨，用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍，法国已出台一系列优惠措施，鼓励生物燃料的生产和消费。

英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口，设立了5000万英镑的专项资金，重点开发海洋能源。不久前，在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展，目前风电装机总量已达650兆瓦，可满足44万多个家庭的电力需求，近期还将建设10座类似规模的风电场。

日本官方报告，将从2010年正式启动生物能源计划，并与美国和欧盟共同开发可再生能源，建设500个示范区。预计将投资2600亿日元，而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。

其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家，越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》，编制了《可再生能源中长期发展规划》，将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部，政府全力推动可再生能源资源的开发利用，目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划，包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划，到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦，其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。

近日，国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群。至此，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。

算力类似于农业时代之水利

工业时代之电力

数字经济正在成为重组要素资源、重塑经济结构、提升市场竞争力的关键力量，数字产业化、产业数字化是我国经济转型升级的重要方向。近年来，随着各行业数字化转型升级进度加快，特别是5G、人工智能、物联网等新技术的快速普及应用，全 社会 数据总量爆发式增长，数据存储、计算、传输、应用的需求大幅提升，迫切需要推动数据中心合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通，构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系。

相关研究报告显示，计算力指数平均每提高1个百分点，数字经济和GDP将分别增长3.3‰和1.8‰。目前，以数据中心、超级计算中心等为代表的算力基础设施加快建设，正在成为支撑数字经济发展的重要底座。据统计，我国数据增量年均增速超过30%。

1月12日，国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》。作为首个数字经济五年计划，该规划提出，“十四五”时期，我国数字经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段。建设数据中心集群，加快实施“东数西算”工程，持续推进绿色数字中心建设。

作为“东数西算”工程的关键节点，全国一体化算力网络国家枢纽节点，是我国算力网络的骨干节点。在国家枢纽节点内部，逐步规划和发展若干数据中心集群。

除了2022年1月发布的位于内蒙古枢纽的和林格尔集群、贵州枢纽的贵安集群、甘肃枢纽的庆阳集群、宁夏枢纽的中卫集群这4个国家数据中心集群，此次国家发展改革委等部门又发布了6个国家数据中心集群，分别是位于京津冀枢纽的张家口集群，位于长三角枢纽的长三角生态绿色一体化发展示范区集群、芜湖集群，位于粤港澳枢纽的韶关集群，位于成渝枢纽的天府集群、重庆集群。这10个集群具有明确的地理范围边界，提供充分的政策保障和设施配套，支持各行业的大型、超大型数据中心在集群内建设。在集群和集群之间，建立高速数据中心直联网络。

东部供“数”

西部算“数”

像“西气东输”等工程一样，要实现“东数西算”，也需要建立高速宽带这样的传输设施，并且在枢纽节点方面进行合理的布局。2021年5月，国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》（以下简称《实施方案》），明确提出布局建设全国算力网络国家枢纽节点，加快实施“东数西算”工程，构建国家算力网络体系。

《实施方案》明确了布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的地区，分别为京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝，以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等8个地区。

进入数据中心区域，站在长廊外，透过玻璃看机房，密密麻麻的服务器高效运转，机器人穿梭其中实时巡检……位于贵州贵安新区建设完成的华为云贵安数据中心在2021年年底正式商用，这也是华为云史上最大的数据中心，未来将达到100万台服务器规模。近年来，贵州发挥气候、能源、地质等方面的优势，抢先布局数字新基建。如今，仅在贵安新区，就云集了7个超大型数据中心。国家“东数西算”战略为贵州带来新机遇。

2021年12月，国家发展改革委等部门在《关于同意贵州省启动设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复函》中回复，围绕贵安国家数据中心集群，抓紧优化存量，提升资源利用效率，以支持长三角、粤港澳大湾区等为主，积极承接东部地区算力需求。复函明确了贵安国家数据中心集群应抓紧完成起步区建设目标：数据中心平均上架率不低于65%。数据中心电能利用效率控制在1.2以下，可再生能源使用率显著提升。

国家发展改革委高技术司有关负责人近日在回答国家算力枢纽节点建设布局等问题时表示，关于两批8个节点的布局建设，定位不同，发挥的作用也有所不同。

具体来说，贵州、内蒙古、甘肃、宁夏这4个节点要打造面向全国的非实时性算力保障基地。定位于不断提升算力服务品质和利用效率，充分发挥其资源优势，夯实网络等基础保障，积极承接全国范围的后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求。京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝4个节点要服务于重大区域发展战略实施需要。定位于进一步统筹好城市内部和周边区域的数据中心布局，实现大规模算力部署与土地、用能、水、电等资源的协调可持续，优化数据中心供给结构，扩展算力增长空间。

“要像‘南水北调’‘西电东送’一样，发挥我国体制机制优势，从全国角度一体化统筹布局，优化资源配置，提升资源使用效率。”孙伟说。

持续优化数据中心

能源使用效率

“东数西算”工程的实施，与绿色集约的目标不可分割。值得注意的是，数据中心在支撑数字经济快速发展的同时，不可忽略的是由于数据中心需要大量电力维持服务器、储存设备、备份装置、冷却系统等基础设施的运行，能耗和碳排放增长迅速。

中国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心白皮书2020》指出，近年来，我国数据中心能效水平不断提高，超大型数据中心平均电能利用率（PUE）为1.46，部分优秀绿色数据中心已全球领先，PUE可达1.2-1.3。但目前我国数据中心能耗总量仍在高速增长，明显高于世界平均水平。这一方面是因为我国的数据中心建设规模增速较快，另一方面，我国的数据中心节能存在较大的提升空间。在“双碳”目标的引导和要求下，数据中心的节能减排，势在必行。

2021年11月，国家发展改革委等部门印发《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》（以下简称《方案》），针对推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展提出了具体目标。

《方案》指出，到2025年，数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局。全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下，绿色低碳等级达到4A级以上。西部数据中心利用率由30%提高到50%以上，东西部算力供需更为均衡。

对于实施“东数西算”工程的意义，孙伟给出了四个“有利于”。具体来说，一是有利于提升国家整体算力水平。通过全国一体化的数据中心布局建设，扩大算力设施规模，提高算力使用效率，实现全国算力的规模化和集约化。

二是有利于促进绿色发展。加大数据中心在西部布局，将大幅提升绿色能源在数据中心的使用比例，有助于就近消纳西部绿色能源，同时通过技术创新、以大换小、低碳发展等措施，持续优化数据中心能源利用效率。

三是有利于扩大有效投资。数据中心产业链条长、投资规模大，带动效应强。通过算力枢纽和数据中心集群建设，将有力带动产业上下游投资。

四是有利于促进区域协调发展。孙伟指出，通过算力设施由东向西布局，将带动相关产业有效转移，促进东西部数据流通、价值传递，延展东部发展空间，助力形成西部大开发新格局。

中国成为利用新能源和可再生能源的第一大国。

为减少碳排放，实现2030年碳达峰目标，我国大力发展水电、风电、太阳能发电、核能发电等，2016年我国就成为利用新能源、可再生能源第一大国。

五大挑战亟待突破

一是传统能源产能过剩矛盾加剧。今年1至11月，钢铁、建材行业煤炭消费量同比分别下降3.2%和8.2%，用电量同比分别下降6.4%和8.4%。煤炭可能会面临产能长期过剩的局面，电力过剩的苗头也越来越明显。

原油一次加工能力超过7亿吨，产能利用率不足70%。如不注重把握市场趋势和规律，片面追求产能扩张，今后将造成越来越严重的产能过剩局面。

二是能源系统整体运行效率有待提高。能源系统调峰能力不足，电力系统主要靠火电机组调峰，消纳可再生能源上网能力较差，系统效率低，污染排放大；天然气储气调峰建设滞后。能源需求侧响应机制和能力建设亟待加强。

三是可再生能源发展面临瓶颈制约。“三北”地区弃风弃光、西南地区弃水问题进一步加剧，部分地区弃风率超过30%，西北地区弃光问题开始显现。“十三五”期间，水电、风电和光伏发电装机规模将进一步扩大，可再生能源消纳面临更大压力。

四是终端能源消费清洁替代任务艰巨。实施天然气、电力替代煤炭、石油等化石能源，是实现节能减排和结构优化的重要途径。天然气替代受价格、输气管网等体制机制因素制约，市场出现低水平供应能力富裕现象，开拓市场压力较大；电力替代也面临着成本、基础设施、关键技术等因素制约。

五是资源环境约束问题更加突出。水资源与化石能源呈逆向分布，煤炭和石油的主产区集中在缺水区域，14个大型煤炭基地有11个缺水，水资源已成为能源发展的重要约束。

大气污染和应对气候变化形势严峻，雾霾已经成为影响大众身心健康和社会高度关注的热点问题。加快调整能源结构、增加清洁能源供应迫在眉睫。