本文發(fā)表于《世界知識(shí)》2021年第23期
可再生能源：如何實(shí)現(xiàn)對(duì)化石能源的有序替代
萬(wàn)軍
減碳政策驅(qū)動(dòng)的能源轉(zhuǎn)型固然可喜，但可再生能源供給穩(wěn)定性不足的問(wèn)題也不可忽視。如何積極穩(wěn)妥地推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在確保能源供應(yīng)安全的前提下，逐步實(shí)現(xiàn)可再生能源對(duì)化石能源的有序替代，正成為各國(guó)能源政策面臨的新挑戰(zhàn)。
一、全球可再生能源呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)
自2010年以來(lái)，全球可再生能源市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大。國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）發(fā)布的報(bào)告顯示，截至2020年底，全球可再生能源總裝機(jī)容量已經(jīng)高達(dá)2799吉瓦（1吉瓦=10億瓦），中國(guó)、歐洲和美國(guó)的總裝機(jī)容量分別為894吉瓦、609吉瓦和292吉瓦，在全球可再生能源發(fā)展中處于領(lǐng)先地位。2020年，全球可再生能源發(fā)電能力在全球總發(fā)電能力中占比已達(dá)到36.6%。從可再生能源的構(gòu)成來(lái)看，水電在可再生能源現(xiàn)有裝機(jī)規(guī)模中占比最高，2020年占比達(dá)到了43%；而從新增裝機(jī)來(lái)看，風(fēng)能和光伏太陽(yáng)能占比則處于主導(dǎo)地位，達(dá)到91%。2020年，盡管新冠疫情在全球暴發(fā)并蔓延，但全球可再生能源發(fā)展并未停滯。國(guó)際能源署（IEA）公布的數(shù)據(jù)表明，2020年全球可再生能源發(fā)展繼續(xù)高歌猛進(jìn)，新增裝機(jī)容量近280吉瓦，較上年增長(zhǎng)45%，年度增速達(dá)到了1999年以來(lái)的最高值。全球可再生能源的大部分增量為風(fēng)能和光伏所貢獻(xiàn)，其中，全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量為113.6吉瓦，同比增長(zhǎng)了90％以上；光伏太陽(yáng)能新增裝機(jī)容量為133.5吉瓦，同比增長(zhǎng)23%。
近年來(lái)，全球風(fēng)電市場(chǎng)一直呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模從2010年的198吉瓦增長(zhǎng)到了2020年的743吉瓦，年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)14.1%。在陸上風(fēng)電領(lǐng)域，中國(guó)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模在全球占比已達(dá)39.34%，位居世界第一，遙遙領(lǐng)先于分列第二、第三位的美國(guó)和德國(guó)；在海上風(fēng)電領(lǐng)域，位列全球累計(jì)裝機(jī)容量前三位的依次為英國(guó)、中國(guó)和德國(guó)。全球光伏市場(chǎng)也經(jīng)歷了一輪快速發(fā)展。截至2020年，全球累計(jì)光伏裝機(jī)容量已達(dá)760.4吉瓦，其中有14個(gè)國(guó)家的總裝機(jī)量超過(guò)10吉瓦。中國(guó)是全球光伏累計(jì)裝機(jī)量最大的國(guó)家，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了253.4吉瓦，其次是美國(guó)、日本、德國(guó)，裝機(jī)容量分別為93.2吉瓦、71.4吉瓦和53.9吉瓦。得益于技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)，風(fēng)電、光伏等可再生能源已成為極具成本競(jìng)爭(zhēng)力的電力來(lái)源。
對(duì)于全球可再生能源的發(fā)展前景，一些國(guó)際組織和跨國(guó)公司表達(dá)了樂(lè)觀的預(yù)期。在國(guó)際能源署設(shè)定的各種情景中，未來(lái)可再生能源都將出現(xiàn)迅速增長(zhǎng)。在既定政策情景中，可再生能源將可以滿足2030年前全球電力需求增長(zhǎng)的80%。國(guó)際能源署尤其看好太陽(yáng)能光伏，認(rèn)為它在新的發(fā)電技術(shù)中將處于核心位置，會(huì)成為滿足新增電力需求的主力，陸上和海上風(fēng)能也將發(fā)揮更大的作用。英國(guó)石油公司（BP）在其發(fā)布的《BP世界能源展望2020》中預(yù)測(cè)，可再生能源在一次能源中的比重會(huì)出現(xiàn)大幅提升。在快速轉(zhuǎn)型情景下，可再生能源占比將從2018年的5%左右增加到2050年的45%，而在“凈零”情景下，這個(gè)比例還將進(jìn)一步提升至60%。
二、全球主要國(guó)家加快對(duì)可再生能源的利用和開(kāi)發(fā)
歐洲國(guó)家在上世紀(jì)末就開(kāi)始投資于風(fēng)能、光伏等可再生能源，曾經(jīng)是全球最大的風(fēng)電市場(chǎng)，在全球光伏裝機(jī)總量中的占比也曾多年保持在70%以上，對(duì)全球可再生能源發(fā)展發(fā)揮了引領(lǐng)作用。隨著中美等國(guó)在可再生能源領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，歐洲在全球可再生能源市場(chǎng)上的占比顯著下降。盡管如此，歐洲仍然是可再生能源應(yīng)用的重要推動(dòng)者。從2020年風(fēng)電新增裝機(jī)來(lái)看，無(wú)論是陸上風(fēng)電還是海上風(fēng)電，在全球新增裝機(jī)容量前十名的國(guó)家中，有一半是歐洲國(guó)家。隨著累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的增長(zhǎng)以及風(fēng)力發(fā)電價(jià)格的下降，風(fēng)電在歐洲電力來(lái)源中的占比不斷提高，2020年風(fēng)力發(fā)電已占到歐洲年度用電量的16％。而在光伏領(lǐng)域，由于受政府補(bǔ)貼退坡政策的影響，歐洲光伏裝機(jī)速度明顯放緩。2020年，歐盟國(guó)家合計(jì)的新增光伏裝機(jī)量為19.6吉瓦，雖然只是僅次于中國(guó)，但從全球新增光伏裝機(jī)量前十名國(guó)家排行榜來(lái)看，只有德國(guó)和荷蘭榜上有名。
近年來(lái)，在優(yōu)惠政策的推動(dòng)下，美國(guó)可再生能源發(fā)展比較迅速。美國(guó)實(shí)施了風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目生產(chǎn)稅收減免政策，并延長(zhǎng)了投資稅收抵扣政策期限，促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大。2020年美國(guó)陸上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的全球占比已達(dá)到17.29%，僅次于中國(guó)，名列全球第二。目前風(fēng)電已經(jīng)成為美國(guó)最便宜的電力來(lái)源之一，風(fēng)電上網(wǎng)合同價(jià)格低于2美分/千瓦時(shí)。2020年美國(guó)的光伏新增裝機(jī)容量也僅次于中國(guó)，位居全球第二，位列第三的是日本。但近年來(lái)，日本受到光伏上網(wǎng)補(bǔ)貼持續(xù)退坡以及土地稀缺、電網(wǎng)制約、勞動(dòng)力成本高昂等因素的影響，新增裝機(jī)增速有所放緩。
隨著低碳經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心，發(fā)展中國(guó)家的可再生能源發(fā)展開(kāi)始駛?cè)肟燔?chē)道。不少發(fā)展中國(guó)家河網(wǎng)密布、風(fēng)力充沛、日照充足，具有發(fā)展可再生能源的天然優(yōu)勢(shì)。在可再生能源的開(kāi)發(fā)利用方面，中國(guó)、印度、巴西等發(fā)展中國(guó)家走在世界前列。根據(jù)國(guó)家能源局提供的數(shù)據(jù)，截至2020年底，中國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到9.34億千瓦，可再生能源發(fā)電量達(dá)22148億千瓦時(shí)，位列全球第一。根據(jù)國(guó)際能源署發(fā)布的報(bào)告，從2019年至2020年，全球可再生能源新增裝機(jī)量的80%來(lái)自中國(guó)。印度可再生能源發(fā)展也很快。2020年印度新增光伏裝機(jī)容量為4.4吉瓦，名列世界第六，累計(jì)裝機(jī)容量為47.4吉瓦，位居全球第五。2020年，中國(guó)、越南、印度和巴西四個(gè)國(guó)家進(jìn)入全球光伏新增裝機(jī)規(guī)模前十名，合計(jì)占據(jù)了當(dāng)年全球光伏裝機(jī)增量的半壁江山，成為全球光伏市場(chǎng)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力量。風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步和風(fēng)力發(fā)電成本的降低，為發(fā)展中國(guó)家的風(fēng)電市場(chǎng)開(kāi)啟了新的發(fā)展空間。2020年巴西新增陸上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模僅次于中國(guó)和美國(guó)，印度也進(jìn)入了全球前十名。此外，在發(fā)展中國(guó)家的電力供給和交通運(yùn)輸中，水力發(fā)電和生物質(zhì)能也在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。
三、能源危機(jī)凸顯可再生能源供給穩(wěn)定性不足問(wèn)題
雖然與化石能源相比，可再生能源在來(lái)源廣泛、清潔低碳等方面擁有明顯的優(yōu)勢(shì)，但由于受到現(xiàn)有技術(shù)能力和電力基礎(chǔ)設(shè)施的制約，可再生能源在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨不少挑戰(zhàn)，尤其是在保持電力供給的穩(wěn)定性方面還有諸多不足，當(dāng)前的能源危機(jī)更加凸顯出了可再生能源在這方面存在的問(wèn)題。與煤炭等化石能源發(fā)電相比，可再生能源的發(fā)電受自然條件影響較大，呈現(xiàn)間歇性發(fā)電的特點(diǎn)。如果出現(xiàn)天氣干旱、風(fēng)力不足、陰霾不散等不利氣象條件，水力、風(fēng)能和光伏的發(fā)電能力都會(huì)出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，不僅會(huì)導(dǎo)致發(fā)電量的減少，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全產(chǎn)生不利影響。現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)電力的大規(guī)模儲(chǔ)存，如果可再生能源生產(chǎn)出的電力不能通過(guò)電網(wǎng)及時(shí)輸送出去，就會(huì)形成棄水棄風(fēng)棄電的局面，降低可再生能源的利用率水平。正如所謂的“能源不可能三角”理論所揭示的，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，“清潔、廉價(jià)和穩(wěn)定”的能源難以同時(shí)兼得。
減碳政策驅(qū)動(dòng)的能源轉(zhuǎn)型固然可喜，但可再生能源供給穩(wěn)定性不足的問(wèn)題也不可忽視。今年以來(lái)，歐洲經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和極端氣候拉動(dòng)了工業(yè)和生活用電需求的上升，天然氣消耗加快，供給出現(xiàn)短缺，導(dǎo)致火力發(fā)電能力受到抑制。在火力發(fā)電不足的情況下，風(fēng)力等清潔能源發(fā)電本應(yīng)起到重要的補(bǔ)充作用，但由于今年夏天歐洲氣候條件不佳，風(fēng)速遠(yuǎn)低于正常水平，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電能力下降，在彌補(bǔ)電力供給不足、緩解能源危機(jī)方面未能發(fā)揮預(yù)期的作用。因此，如何積極穩(wěn)妥地推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在確保能源供應(yīng)安全的前提下，逐步實(shí)現(xiàn)可再生能源對(duì)化石能源的有序替代，正成為各國(guó)能源政策面臨的新挑戰(zhàn)。
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