发展可再生能源及其在应对气候变化方面的重要意义

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全球有一半人口遭受洪水、干旱、极端风暴和野火肆虐危害。温室气体浓度、海平面上升、海洋热量和海洋酸化这四个关键气候变化指标在2021年创下新纪录。人类活动正对陆地、海洋和大气层造成全球范围的变化，并对可持续发展产生持久的不利影响。

联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯（António Guterres）认为：“实现能源安全、稳定电价、繁荣和宜居地球的唯一正道就在于放弃污染严重的化石燃料，加快以可再生能源为基础的能源转型。”“全球气温已接近1.5℃的升温极限，这是避免气候变化最坏影响的最大升温极限。解决这场危机的关键是终结我们对化石能源的依赖，可再生能源就是答案。”联合国驻华协调员常启德在2022鄂尔多斯零碳产业峰会表示。

回望2020年我国在第七十五届联合国大会上指出“30·60”双碳政策后，国家及地方相关部门随之下达了包含新能源为主体的各项建设指标和支持补贴等。

首先，我们总体了解一下什么是可再生能源？

我们都知道，不可再生能源来自煤炭、石油和天然气等自然资源，这些资源需要数十亿年才能形成，这就是为什么我们称它们为化石燃料。它们以有限的数量存在并且会有用完之时，因为人们使用它们的速度远远快于它们形成的速度。

化石燃料什么时候会耗尽？在2015年数据的研究中发现，煤炭存量可使用到下个世纪、石油和天然气储量（目前发现可提取的库存）将在2060年代后期耗尽。然而，如果我们要将全球变暖限制在2°C（COP26巴黎协定商定的目标是1.5°C）。所以，库存的80%的煤炭，50%的天然气和30%的石油储量不可以再继续提取使用。

使用化石能源虽然可以产生足够的电力，但该过程释放出大量二氧化碳（CO2）进入大气，这导致了温室效应、全球变暖和生物多样性丧失。从工业化时代以前至今，导致全球气温升温1.1°C的排放量中，能源权重占比约75%。如果我们继续使用化石燃料，结果只会更加恶化。因此，不论是从能源使用的稀缺性，还是对大气环境的保护的角度，我们都需要采用可再生能源来替代传统的化石能源。

可再生能源是来自大自然中可持续补充的能源。可再生能源通常被称为可持续能源。其主要来源形式包括太阳能、风能、水力发电、潮汐能、地热能和生物质能等。

我们将在后续的章节中详细介绍几种具有发展趋势的可再生能源发电技术，但首先我们要充分认识可再生能源发电技术在应对气候变化方面的重要作用。

国际能源署（IEA）在2021年5月18日发布的一份关于全球能源部门的具有里程碑意义的特别报告中表示，世界各国政府迄今为止做出的气候承诺将远远低于到2050年将全球与能源相关的二氧化碳排放量实现净零的要求。意味着这些承诺是不够的，不会实现全球气温上升限制在1.5°C的协定。为了到2050年实现净零排放，国际能源署在其报告中声称，全球对可再生能源的投资需要大幅增加，能源投资应该增加一倍以上，从每年2万亿美元增加到5万亿美元。

气候变化中发电系统占所有温室气体排放量的 25%，并且每天都在增长。所以发电系统的技术改革它是解决减缓气候变化的最重要的环节之一。通过清洁电力，我们将释放无碳能源，以帮助为产生其他75%温室气体排放的经济部门提供动力。

可再生能源解决方案在减缓气候变化方面的作用已得到证明。在大多数关于气候变化的讨论中，可再生能源往往是全球实施的第一策略，从而降低气温上升的影响。这是因为太阳能和风能等可再生能源不会排放二氧化碳和其他导致全球变暖的温室气体。即使包括清洁能源的“生命周期”排放（即技术生命周期阶段的排放——制造，安装，操作，退役），与可再生能源相关的全球变暖排放也是最小的。且清洁能源提供的不仅仅是“绿色”。

清洁能源技术不会（产生）水、气污染而导致进一步影响人类健康。此外，风能和太阳能基本上不需要水来运行，因此不会污染水资源或与农业、饮用水或其他重要用水需求竞争而使供应紧张。

不同形式的可再生能源是取之不尽用之不竭的能源供应力，即强风、晴朗的天空、丰富的植物物质、来自地球的热量和快速流动的水等提供大量且不断补充的能量供应。

随着可再生能源技术的提高，建设和使用可再生能源的成本已经平价化，从而也提高了这些可再生能源在不同环境条件下的可用性与实用性。根据国际可再生能源机构（IRENA）的数据，如果采取正确的政策，到2025年，太阳能电池板和风力发电技术的电力成本可能比2015年的至少降低59%。

太阳能和风能具有较高的运行可靠性和弹性，不易发生大规模故障，因为它们是分布式和模块化的。分布式系统分布在较大的地理区域，因此一个位置的恶劣天气事件不会切断整个区域的电源。模块化系统由许多单独的风力涡轮机或太阳能电池阵列组成。即使系统中的某些设备损坏，其余设备通常也可以继续运行。

在过去的十年，可再生能源的模式及效率已经取得了很大的进步，但世界仍未走上实现《巴黎协定》规定的国际目标或可持续发展国际目标的轨道。可再生能源是实现这些国际目标的核心，正如人类所探索的能源改革方面（可再生能源）也带来了从环境到社会经济的其他优势和机会。

可再生能源的主要类型是风能、太阳能、水力发电、潮汐能、地热能和生物质能等。这些形式的可再生能源均有自身的优缺点。

这些可再生能源的基本特征是，当它们用于发电或供热时不会释放二氧化碳或污染空气。温室气体是在某些技术的生命周期内排放的，例如，在制造或建造过程中，但总排放量明显低于化石燃料。

虽然一些国家无法直接获得化石燃料，必须依赖国际资源，但是他们的可再生能源可以满足自己的能源需求，这是一个巨大的经济和政治地缘优势。

可再生能源具体的形式如下：

根据权威数据分析，海上（陆地）风电为实现中国到2060年达到碳达峰担任着很最重要的角色。预计国内的风电装机容量到2030年为539.7GW、2060年为2496GW。

风力发电是通过转动涡轮机并将机械能转换为电能的系统装置，将风（空气的运动）转化为储存的电力。风电场既可以在陆地上建造，也可以在海上建造。适建于风资源丰富的场合！

优点：风能是一种清洁、绿色和可再生的资源，在所有可再生能源中，它的碳足迹最低。

缺点：桩基土建基建其他基础设施一样，存在前期的建设成本高和持续维护费用。如果风电场建在海上，这些数字甚至更高。涡轮机（叶片）会产生不同程度的噪音，对某些野生动物等可能会造成危险 。

风力涡轮机（叶片）的噪音有多大？据了解，在距离住宅300米处，风力涡轮机的声压为43分贝，介于冰箱和空调产生的噪音之间。

上图为国内某牧光互补地面光伏发电系统。光伏新能源在国内担任着最重要的可再生能源电源装机角色。根据权威数据分析，预计国内的光伏发电装机容量到2060年为3792GW以上。

光伏太阳能是一种可再生资源，太阳赋予人类的能量比我们使用的要更多。如果人类能捕捉利用到太阳一小时的辐射量就可以将满足全世界一年的用能需求。

光伏太阳能从太阳捕获能量（辐射）并将其转化为电能（光生伏特），然后将其馈入电网或存储来供负载使用。太阳能电池板可以在任何有阳光的地方发电。

优点：太阳能是可再生的，清洁的，越来越高效，维护成本低；一旦建立，它可以大大降低发电价格。

缺点：建立太阳能电池阵列的成本较高，也许涉及储能费用；太阳能电池板可以比一些其他类型的可再生能源占用更多的土地，性能取决于阳光资源；制造面板所需的矿物的开采和加工会污染和破坏环境。

虽然水力发电是可再生的，但它并不总是被认为是绿色的，因为建造大型水坝会对环境产生负面影响。预计国内的水利发电装机容量到2060年为760GW。

水力发电利用水流，通常来自由大坝控制的河流和湖泊，来转动涡轮机和发电机，从而产生电力。水力发电最适合降雨可靠和大型天然水库的地区。水电目前提供了国内13%的新能源电力。

优点：只要有降雨或流水，水力发电就是可靠和可再生的。水库可以提供额外的好处，例如提供饮用水、灌溉和娱乐机会，包括游泳或划船。

缺点：水力发电厂占用大量空间，并不适合所有气候；它们易受干旱影响；建立人工水库会限制营养物质的流入并阻止洄游鱼类种群的旅程，从而损害天然水系统的生物多样性；这些水库还可以释放甲烷（一种温室气体）；大量的水泥钢筋被用来建造水坝，这种材料的制造会产生大量的二氧化碳。

可再生潮汐能是由海洋的自然上升和下降产生的。然而，潮汐发电厂可以改变当地的生物多样性。

潮汐能利用海洋潮汐的持续运动来发电。水中的涡轮机转动发电机，产生电力。

优点：潮汐能是可再生的，不产生碳排放，可以非常可靠地产生大量能量。

缺点：海上基础设施的建立和维护成本很高，而且世界各地适合潮汐发电厂的地点数量有限即局域性强；它们还会破坏海洋环境并影响当地的动植物。      

利用生物质生产可再生能源。生物质能源来自燃烧植物、植物副产品或废物。例如包括乙醇（来自玉米或秸秆）、生物柴油（由植物油、用过的食用油和动物脂肪制成）、绿色柴油（来自藻类、可持续木材作物或锯末）和沼气（来自动物粪便和其他废物）。

优点：生物质能源丰富且生产廉价，是废物和残余作物的一种再次利用；它产生的排放比燃烧化石燃料少，并且碳捕获到位可以阻止二氧化碳进入大气；生物燃料也被认为相对容易和廉价的实施，因为它们与现有的农业和废物处理兼容。

缺点：生产生物燃料需要土地和水，因此对它们的需求不断增长可能导致森林砍伐和生物多样性丧失；除非实施碳捕获，否则燃烧生物质会排放二氧化碳。

乙醇动力汽车的温室气体排放量比汽油车少86%，而种植以产生生物质的作物则能够吸收二氧化碳。

为什么这里没有提核能？核能不会向大气中释放温室气体，因此有些人认为它是清洁的，但前提是放射性废物安全储存并且不会逃逸到环境中。而且核电站使用的铀能源是不可再生的。

2019年5月10日，国家发改委、国家能源局发布《建立健全可再生能源电力消纳保障机制》。

2020年4月3日，国家能源局发布《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》第四十六条 〔可再生能源激励政策〕国家制定相关财政、金融和价格等政策，支持可再生能源开发利用。

2022年3月22日，国家发改委、国家能源局发布《“十四五”现代能源体系规划》。     

2022年5月30日，国家发改委、国家能源局发布《促进新时代新能源高质量发展实施方案》。

2022年6月1日，国家发改委、国家能源局、财政部、自然资源部、生态环境部、住建部、农业农村部、中国气象局、国家林业和草原局发布《“十四五”可再生能源发展规划》。

其中，《“十四五”可再生能源发展规划》（以下简称《规划》），对“十四五”及今后一段时期可再生能源发展的指导方针、发展目标、主要任务、重点举措进行了全面部署，为可再生能源持续高质量发展，助力碳达峰碳中和目标指明了方向，规划了蓝图。该《规划》深入落实能源安全新战略，将可再生能源作为一个整体，从供给、消费、技术、体制和国际合作五个方面，部署了“十四五”可再生能源发展的重点任务和行动举措。

基于文件的重要性，现将《规划》重点梳理如下：

《规划》要求，充分发挥大型基地“集团军”“主力军”作用，支撑可再生能源发展目标如期实现。

一是以沙漠戈壁荒漠地区和采煤沉陷区为重点，加快建设新疆、黄河上游、河西走廊、黄河几字湾、冀北、松辽和黄河下游七大陆上风电光伏基地。二是以西南地区主要流域为重点，发挥各品类可再生能源互补优势，建设川滇黔桂、藏东南两大水风光综合基地。三是建设山东半岛、长三角、闽南、粤东、北部湾海上风电基地集群，保障市场化背景下海上风电规划目标的基本完成度。四是推进风电和光伏发电分布式开发，重视开发模式、发展场景创新，拓展新能源开发空间。五是积极推动生物质能多元化开发、地热能规模化开发，稳妥推进海洋能示范化开发，构建多元支撑的可再生能源供应体系。

《规划》从自身发展、挖掘系统存量、拓展系统增量三大方面对扩大可再生能源消纳利用进行了部署。

一是加快抽水蓄能规划建设，有序推进长时储热型太阳能热发电和其他新型储能规模化发展，发展具备调节能力的可再生能源设施。二是积极推动火电灵活性改造，加强电网基础设施建设和智能化升级，优化电力调度运行，探索推进多种电源联合调度，源网协调，提高新能源就近消纳能力，提升跨省区输电通道新能源电量占比。三是加强可再生能源电热气多元直接利用，推动可再生能源规模化制氢利用，构建以可再生能源为基础的乡村清洁能源利用体系，源荷协同，扩大可再生能源终端消费空间。

当前，新一轮科技革命和产业变革正在深入发展，可再生能源尤其是新能源技术成为重塑全球能源格局的竞争焦点。

《规划》要求布局前沿方向，加大可再生能源关键装备技术、工程技术、运行控制技术等创新攻关力度；统筹推进装备补短板和锻长板，实施可再生能源产业绿色制造、智能制造工程，提升可再生能源产业链供应链现代化水平；完善可再生能源创新链，加快推动新技术实证验证与产品及工程应用转化。

《规划》同时强调加强人工智能、物联网、区块链等其他新技术在新能源领域的推广应用，通过新技术综合利用与再创新，培育可再生能源发展新模式、新业态，激发可再生能源持续创新发展活力。

构建可再生能源发展要素市场化配置的体制机制，是市场化发展可再生能源的内在要求和制度保障。

《规划》提出四方面主要任务：一是深化“放管服”改革，进一步放宽市场准入限制，实施包容审慎监管，推动多部门联动审批机制，提升服务能力；二是构建以可再生能源电力消纳责任权重为引导的开发建设管理机制和由电网保障消纳、市场化自主消纳、分布式发电交易消纳共同组成的多元并网消纳保障机制。三是建立健全可再生能源开发建设管理机制、价格形成和补偿机制、参与市场的交易机制等，完善可再生能源市场化发展机制；四是建立健全绿色能源消费机制，积极引导绿色能源消费。

在全球共同应对气候变化的大背景下，深化可再生能源国际合作，是我国积极参与全球能源治理、构建人类命运共同体的重点实践，也为我国可再生能源国际化发展提供了更好的契机。

《规划》提出持续参与全球绿色低碳能源体系建设，强化与其他发展中国家能源绿色发展合作，加强与有关国家在先进能源技术和解决方案等方面的务实合作，积极参与可再生能源国际标准体系建设，深层次参与全球绿色低碳能源体系建设，彰显了我国积极参与全球气候治理的大国担当。

根据国家相关部门二氧化碳排放情况统计显示，我国电力行业碳排放量居各行业之首，达到40.6亿吨，占比超过40%，因此，电力行业脱碳是“双碳”目标实现的关键，可再生能源在电力装机电源中将从“配角”转变为“主角”即会重新塑造出新型的电力系统为气候变化甚至是能源危机做出重大贡献。