技術(shù)創(chuàng)新、成本效益和不斷增長(zhǎng)的消費(fèi)者需求正在推動(dòng)可再生能源——尤其是風(fēng)能和太陽(yáng)能——成為首選能源。我們研究了推動(dòng)這種轉(zhuǎn)變的幾大趨勢(shì)。
執(zhí)行概要
可再生能源最近才被公認(rèn)為“主流”能源，現(xiàn)在正迅速成為人們的首選能源。在全球多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家都明顯存在強(qiáng)大的推動(dòng)趨勢(shì)和需求趨勢(shì)，正在幫助太陽(yáng)能和風(fēng)能與傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)并贏得勝利。
第一個(gè)推力是可再生能源在電網(wǎng)和市場(chǎng)上的價(jià)格和性能都達(dá)到了平價(jià)。其次，太陽(yáng)能和風(fēng)能可以經(jīng)濟(jì)有效地幫助平衡電網(wǎng)。第三，新技術(shù)正在提升風(fēng)能和太陽(yáng)能的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
來(lái)自能源消費(fèi)者的需求主要集中在三個(gè)目標(biāo)上，前三個(gè)趨勢(shì)使可再生能源得以充分地實(shí)現(xiàn)利用。隨著對(duì)每個(gè)目標(biāo)的不同程度的側(cè)重，消費(fèi)者正在尋找最可靠、最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保的能源。
其中最主要的城市消費(fèi)者將可再生能源納入到智慧城市計(jì)劃，社區(qū)能源項(xiàng)目使獲得可再生能源途徑民主化,新興市場(chǎng)引領(lǐng)發(fā)展可再生能源的部署，以及企業(yè)擴(kuò)大了太陽(yáng)能和風(fēng)能的采購(gòu)范圍。
這些趨勢(shì)可能通過(guò)兩個(gè)相互加強(qiáng)的良性循環(huán)繼續(xù)增強(qiáng)。新技術(shù)的部署將有助于進(jìn)一步降低成本和改善整合。這將使越來(lái)越多的能源消費(fèi)者能夠獲得他們喜歡的能源，并加速世界各地的國(guó)家能源過(guò)渡。
推動(dòng)可再生能源發(fā)展的因素
由于這三方面的原因--電網(wǎng)平價(jià)指日可待、電網(wǎng)整合經(jīng)濟(jì)有效且可靠以及技術(shù)創(chuàng)新，增加可再生能源部署的長(zhǎng)期障礙已經(jīng)消除。太陽(yáng)能和風(fēng)能一度被認(rèn)為過(guò)于昂貴，無(wú)法拓展到利基市場(chǎng)以外的領(lǐng)域，但現(xiàn)在它們?cè)趦r(jià)格上可以與傳統(tǒng)能源相媲美，而且它們的性能也越來(lái)越好?？稍偕茉磶?lái)了許多需要解決的整合問(wèn)題的觀點(diǎn)已經(jīng)被推翻:太陽(yáng)能和風(fēng)能的整合開始幫助解決電網(wǎng)問(wèn)題。最后，可再生能源不再等待支持技術(shù)的成熟，而是抓住尖端技術(shù)領(lǐng)先于傳統(tǒng)能源的機(jī)會(huì)。
一. 可再生能源在價(jià)格和性能方面可與傳統(tǒng)能源相媲美
太陽(yáng)能和風(fēng)能的部署速度及其急劇下降的成本曲線甚至讓最樂(lè)觀的業(yè)內(nèi)人士和觀察人士都感到意外。盡管人們對(duì)風(fēng)能和太陽(yáng)能的預(yù)期一直與現(xiàn)實(shí)情況想左，但在全球最大市場(chǎng)上，風(fēng)能和太陽(yáng)能在沒有補(bǔ)貼的情況下，已經(jīng)成為傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
風(fēng)能和太陽(yáng)能已達(dá)到電網(wǎng)價(jià)格平價(jià)，并正接近傳統(tǒng)能源的性能水平。事實(shí)上，在世界大部分地區(qū)，公用事業(yè)規(guī)模的陸上風(fēng)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電的無(wú)補(bǔ)貼平均化能源成本(LCOE)已經(jīng)下降，甚至達(dá)到或低于大多數(shù)其他發(fā)電技術(shù)的成本。雖然聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)等資源在負(fù)荷曲線方面具有更大的靈活性，但越來(lái)越便宜的電池存儲(chǔ)和其他創(chuàng)新有助于緩和風(fēng)能和太陽(yáng)能間接的影響，使它們更具有與傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)所需的可靠性。從價(jià)格角度看，陸上風(fēng)電已成為世界上成本最低的發(fā)電能源，無(wú)補(bǔ)貼的LCOE范圍為30-60美元每兆瓦時(shí)(MWh)，低于最便宜的化石燃料天然氣(42-78美元每兆瓦時(shí))的范圍。
到2017年底,陸上風(fēng)電容量比2011年216千兆瓦容量增加了一倍多：共有121個(gè)國(guó)家部署了近495千兆瓦的陸上風(fēng)電，由中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、印度、西班牙、法國(guó)、巴西、英國(guó)、加拿大領(lǐng)導(dǎo)--這9個(gè)國(guó)家的陸上風(fēng)力已達(dá)到價(jià)格平價(jià)。在美國(guó)如大平原和德克薩斯等風(fēng)力最強(qiáng)的地區(qū)發(fā)電成本最低，東北部成本最高。從全球來(lái)看，成本最低的國(guó)家包括這9個(gè)領(lǐng)先國(guó)家，以及歐亞大陸和澳大利亞。
公用規(guī)模的太陽(yáng)能光伏非常熱門，它是緊隨風(fēng)能后第二便宜的能源。太陽(yáng)能光伏的LCOE范圍的最高值(43-53美元/MWh)低于任何其他發(fā)電能源。2017年全球187個(gè)國(guó)家增加的光發(fā)電達(dá)創(chuàng)紀(jì)錄的93.7兆瓦--超過(guò)2011年的總?cè)萘?69兆瓦)--總產(chǎn)能達(dá)到386兆瓦，此乃由中國(guó)，日本，德國(guó)，美國(guó)，意大利，印度和英國(guó)領(lǐng)導(dǎo)。除了日本(主要由于高資本成本，日本是世界上光伏發(fā)電成本最高的市場(chǎng)之一)以外，太陽(yáng)能價(jià)格在所有這些市場(chǎng)已達(dá)到平價(jià)。隨著日本轉(zhuǎn)向競(jìng)爭(zhēng)性拍賣，太陽(yáng)能價(jià)格平價(jià)有望在2025年至2030年之間實(shí)現(xiàn)。從全球來(lái)看，澳大利亞的太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本最低，非洲的太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本最高，這是由于投資成本所致。
除了領(lǐng)先國(guó)家以外，隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能與其他發(fā)電能源之間的成本差距擴(kuò)大，全球范圍內(nèi)的風(fēng)能和太陽(yáng)能價(jià)格平價(jià)也正在實(shí)現(xiàn)。除了聯(lián)合循環(huán)燃?xì)怆娬?，在過(guò)去的8年里所有傳統(tǒng)的LCOE能源和非間歇性可再生能源要么持平(生物質(zhì)和煤)或增加(地?zé)帷⑺Πl(fā)電和核)。然而由于組件成本大幅下降以及效率提升--預(yù)計(jì)這兩大趨勢(shì)將繼續(xù)下去，陸上風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏的LCOE分別下降了67%和86%。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)報(bào)道，2018年上半年陸上風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本已經(jīng)下降了18%。在歐洲，日本和中國(guó)，競(jìng)爭(zhēng)性拍賣是通過(guò)以較低價(jià)格推動(dòng)無(wú)補(bǔ)貼部署進(jìn)一步降低成本的一個(gè)主要因素。
發(fā)達(dá)國(guó)家的風(fēng)力渦輪機(jī)升級(jí)或“重新發(fā)電”，也通過(guò)提高產(chǎn)能因素將全球平均成本拉低。此外，隨著全球開發(fā)人員和國(guó)際組織聯(lián)手促進(jìn)項(xiàng)目開發(fā)，發(fā)展中國(guó)家的成本可能會(huì)下降。這種伙伴關(guān)系有助于解決一些不協(xié)調(diào)問(wèn)題(日本，德國(guó)和英國(guó)某些地區(qū)雖然是世界上太陽(yáng)能最貧乏的地區(qū)但卻是全球太陽(yáng)能領(lǐng)導(dǎo)者，而非洲和南美洲分別擁有最大的太陽(yáng)能和風(fēng)能資源，但這些資源仍未得到開發(fā))。隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電能力的增長(zhǎng)，許多傳統(tǒng)能源將開始以較低的容量運(yùn)行，導(dǎo)致現(xiàn)有和新建傳統(tǒng)項(xiàng)目的LCOE都增加。新太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電廠的成本最終可能不僅會(huì)低于新傳統(tǒng)發(fā)電廠的成本，還會(huì)低于繼續(xù)以比全球現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)發(fā)電廠更低的成本運(yùn)營(yíng)。這一點(diǎn)在去年Enel中標(biāo)的智利風(fēng)能、太陽(yáng)能和地?zé)岚l(fā)電廠中已經(jīng)得到了證明，該發(fā)電廠將以低于現(xiàn)有煤炭和天然氣發(fā)電廠燃料成本的價(jià)格出售電力。
公用規(guī)模的太陽(yáng)能、風(fēng)能和存儲(chǔ)規(guī)模的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，除了價(jià)格平價(jià)外，還電網(wǎng)性能也正在逐步改善。隨著存儲(chǔ)的增加，風(fēng)能和太陽(yáng)能變得更加可調(diào)度，侵蝕了傳統(tǒng)能源長(zhǎng)期以來(lái)的優(yōu)勢(shì)。雖然可再生能源開發(fā)及存儲(chǔ)會(huì)增加成本，但它們可以提供容量和輔助電網(wǎng)服務(wù)，使其更有價(jià)值。監(jiān)管和市場(chǎng)結(jié)構(gòu)決定了附加價(jià)值能否貨幣化。但即使這些服務(wù)無(wú)法出售，這種組合也更有價(jià)值，因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商可以滿足多種需求，并有可能將電網(wǎng)供電的時(shí)間轉(zhuǎn)移到非高峰、成本更低的時(shí)段。自2010年以來(lái)，鋰離子電池的成本下降了近80%，可再生能源存儲(chǔ)正在實(shí)現(xiàn)價(jià)格平價(jià)。所有頂級(jí)的太陽(yáng)能市場(chǎng)都有包括存儲(chǔ)在內(nèi)的公用規(guī)模項(xiàng)目。在美國(guó)作為存儲(chǔ)市場(chǎng)的領(lǐng)跑者，太陽(yáng)能存儲(chǔ)在一些市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)非常激烈，以至于開發(fā)商Lightsource宣布其在西方的所有競(jìng)標(biāo)都將包括存儲(chǔ)。將投資稅收抵免因素考慮在內(nèi)，美國(guó)將從明年開始在亞利桑那州實(shí)施太陽(yáng)能加儲(chǔ)能項(xiàng)目，其次是內(nèi)華達(dá)和科羅拉多，這兩個(gè)州的風(fēng)能加儲(chǔ)能項(xiàng)目也將實(shí)行平價(jià)。
公用規(guī)模的電網(wǎng)平價(jià)并不是唯一趨勢(shì)，因?yàn)橄裎蓓斕?yáng)能這樣的分布式可再生能源正在達(dá)到價(jià)格平價(jià)和性能水平相當(dāng)。在這種情況下，當(dāng)自產(chǎn)電價(jià)低于零售電價(jià)時(shí)，就會(huì)達(dá)到價(jià)格平價(jià)。除了印度之外，商業(yè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電在所有處于電網(wǎng)平價(jià)的頂級(jí)太陽(yáng)能市場(chǎng)的部分地區(qū)已達(dá)到無(wú)補(bǔ)貼平價(jià)。稅收抵免和凈計(jì)量等激勵(lì)措施使得住宅太陽(yáng)能光伏在這些市場(chǎng)中也具有競(jìng)爭(zhēng)力。太陽(yáng)能安裝商越來(lái)越多地將電池存儲(chǔ)與家用太陽(yáng)能結(jié)合起來(lái)。
二. 經(jīng)濟(jì)高效和可靠的電網(wǎng)整合
人們最常提到的阻礙太陽(yáng)能和風(fēng)能利用的障礙之一是它們的間斷性。這種情況正在逆轉(zhuǎn):這很可能不再是風(fēng)能和太陽(yáng)能需要解決的問(wèn)題，而是電網(wǎng)平衡需要解決的問(wèn)題。事實(shí)上，可再生能源整合的難度和成本并沒有預(yù)期的那么高。更重要的是，他們展示了增強(qiáng)電網(wǎng)彈性和可靠性的能力，并提供必要的電網(wǎng)服務(wù)。
風(fēng)能和太陽(yáng)能的間斷性挑戰(zhàn)可能被夸大了。大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)處于可再生能源滲透率水平，需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行最低限度的調(diào)整:可再生能源要么在系統(tǒng)級(jí)別上幾乎沒有注冊(cè)，要么只需要在運(yùn)營(yíng)實(shí)踐和使用現(xiàn)有資源方面進(jìn)行微小的改變。在可再生能源滲透率高、需要更復(fù)雜的系統(tǒng)性更改的國(guó)家或地區(qū)，傳統(tǒng)能源正在進(jìn)行調(diào)整，以使更多可再生能源能夠以經(jīng)濟(jì)的方式整合。例如，在整個(gè)歐盟、中國(guó)和印度，運(yùn)營(yíng)商都對(duì)傳統(tǒng)的熱電廠和發(fā)電廠進(jìn)行了改造，以在不用電的情況下產(chǎn)生熱量，而煤電廠和CCGT電廠則提供了額外的靈活性和穩(wěn)定性。與鄰近市場(chǎng)的互聯(lián)是北歐和美國(guó)各地區(qū)成功推行的另一個(gè)關(guān)鍵工具，因?yàn)閷⒖稍偕茉醇械揭粋€(gè)更大的地區(qū)，可以更經(jīng)濟(jì)有效地平滑其產(chǎn)出，并消除削減。
風(fēng)能和太陽(yáng)能對(duì)電價(jià)構(gòu)成下行壓力。從理論上講，由于太陽(yáng)能和風(fēng)能的邊際發(fā)電成本為零，它們?nèi)〈烁嘿F的發(fā)電機(jī)，降低了電價(jià)。在全球?qū)嵺`中，太陽(yáng)能的部署平抑了中午的價(jià)格峰值，而風(fēng)能降低了夜間的價(jià)格。美國(guó)前20個(gè)實(shí)行太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電州中，有四分之三的州的電價(jià)低于美國(guó)全國(guó)平均水平;四分之一的州是美國(guó)10個(gè)電力最便宜的州之一，其中包括風(fēng)能領(lǐng)頭羊德克薩斯州。歐洲最大的太陽(yáng)能和風(fēng)能市場(chǎng)德國(guó)的批發(fā)價(jià)格在過(guò)去10年里下降了一半以上。丹麥?zhǔn)鞘澜缟祥g斷性可再生能源比例最高的國(guó)家(53%)，不包括稅費(fèi)的電力價(jià)格是歐洲最低的。勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley National Laboratory)估計(jì)，一旦美國(guó)達(dá)到丹麥40% - 50%的可再生能源滲透率水平，一些州就會(huì)迎來(lái)“價(jià)格便宜到無(wú)法計(jì)量的能源”。
由于電網(wǎng)可靠性和彈性越來(lái)越高，風(fēng)電和太陽(yáng)能電池組的份額不斷增長(zhǎng)。美國(guó)停電次數(shù)最少的州是太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電最大的州。在過(guò)去的十年中，德克薩斯州的風(fēng)力發(fā)電量增長(zhǎng)了645%，該州的電網(wǎng)可靠性指標(biāo)顯著提高。德國(guó)和丹麥的電網(wǎng)在過(guò)去10年里也變得更加可靠，盡管后者的風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電量占其西部地區(qū)全年五分之一時(shí)間電力消耗的90%?；ヂ?lián)的丹麥和德國(guó)電網(wǎng)目前是世界上最可靠的電網(wǎng)。
風(fēng)能和太陽(yáng)能可以成為重要的電網(wǎng)資產(chǎn)。間斷性的可再生能源已經(jīng)在幫助平衡電網(wǎng)。例如，在2017年，風(fēng)力發(fā)電幫助降低了中北部大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)商電力需求量最大三小時(shí)負(fù)荷的嚴(yán)重程度。但傳統(tǒng)的發(fā)電方式仍然提供了幾乎所有與頻率、電壓和容量有關(guān)的基本電網(wǎng)可靠性服務(wù)。不過(guò)，這種情況可能會(huì)改變，因?yàn)橹悄苣孀兤骱拖冗M(jìn)的控制使風(fēng)能和太陽(yáng)能能夠提供與其他發(fā)電來(lái)源同樣或更好的服務(wù)。當(dāng)結(jié)合智能逆變器、風(fēng)能和太陽(yáng)能可以比傳統(tǒng)發(fā)電廠更能提高產(chǎn)量,即使在太陽(yáng)落山和風(fēng)停止之后也有助于穩(wěn)定電網(wǎng)。智能逆變器還可以將分布式資源轉(zhuǎn)化為對(duì)客戶影響最小的電網(wǎng)資產(chǎn)。
三. 自動(dòng)化、智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)推動(dòng)可再生能源發(fā)展
包括自動(dòng)化、人工智能(AI)和區(qū)塊鏈在內(nèi)的新技術(shù)，以及先進(jìn)的材料和制造工藝，可以加速可再生能源的部署。這些技術(shù)從簡(jiǎn)化可再生能源的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)(自動(dòng)化和先進(jìn)制造)到優(yōu)化使用(人工智能在天氣預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用)、改善可再生能源市場(chǎng)(區(qū)塊鏈)，以及改造太陽(yáng)能電板和風(fēng)力渦輪機(jī)(先進(jìn)材料)等材料。這些技術(shù)通過(guò)幫助進(jìn)一步降低成本和促進(jìn)整合來(lái)支持前兩個(gè)趨勢(shì)。
自動(dòng)化大大減少了太陽(yáng)能和風(fēng)能生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)的時(shí)間和成本。去年，F(xiàn)irstSolar將其美國(guó)制造工廠自動(dòng)化，使其電池板的尺寸增加了兩倍，其成本比中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手低30%，將生產(chǎn)過(guò)程從需經(jīng)過(guò)上百步的步驟、及耗時(shí)多天的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橹恍鑾讉€(gè)步驟和幾個(gè)小時(shí)的過(guò)程。自動(dòng)化對(duì)海上風(fēng)能也有重大的操作影響，每兆瓦裝機(jī)容量造成的計(jì)劃維修停機(jī)比任何其他發(fā)電技術(shù)都多。今年7月，全球最大的海上風(fēng)電場(chǎng)部署了全自動(dòng)無(wú)人駕駛飛機(jī)，并將檢查時(shí)間從兩小時(shí)縮短至20分鐘。展望未來(lái)，目前正在開發(fā)的爬行機(jī)器人將能夠?qū)μ?yáng)能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行自動(dòng)化的微波和超聲波檢查。
AI 微調(diào)天氣預(yù)報(bào)優(yōu)化可再生資源利用。天氣預(yù)報(bào)是可再生能源整合的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，因?yàn)樘鞖鉀Q定了風(fēng)能和太陽(yáng)能的可用性，以及它們的消耗。在寒風(fēng)凜冽的天氣里，風(fēng)力發(fā)電的供需可能會(huì)同時(shí)增加，而風(fēng)大的夜晚，風(fēng)力發(fā)電供應(yīng)可能會(huì)增加但需求不變。人工智能系統(tǒng)可以通過(guò)處理衛(wèi)星圖像、氣象站測(cè)量數(shù)據(jù)、歷史模式，以及風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能電池板傳感器的數(shù)據(jù)，來(lái)預(yù)測(cè)天氣，將預(yù)測(cè)與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行比較，并通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)調(diào)整模型，以生成越來(lái)越精確的預(yù)測(cè)。人工智能系統(tǒng)可以處理數(shù)百兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，并在高度精準(zhǔn)地提供頻繁的預(yù)測(cè)。領(lǐng)先的太陽(yáng)能和風(fēng)能市場(chǎng)的國(guó)家預(yù)測(cè)系統(tǒng)集成了人工智能，大大提高了運(yùn)營(yíng)商的準(zhǔn)確性并降低了成本。
另一項(xiàng)可能惠及服務(wù)不足市場(chǎng)的技術(shù)是區(qū)塊鏈。
先進(jìn)的材料和制造:鈣鈦礦和3D打印有望給太陽(yáng)能和風(fēng)能產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的變化。鈣鈦礦自引入以來(lái)一直是發(fā)展最快的太陽(yáng)能技術(shù)，在不到十年的時(shí)間內(nèi)獲得了硅花費(fèi)了半個(gè)多世紀(jì)才達(dá)到的效率。2018年6月，一家英國(guó)和德國(guó)的初創(chuàng)公司在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下展示了高達(dá)27.3%的鈣鈦礦硅串聯(lián)電池轉(zhuǎn)換效率，打破了獨(dú)立硅電池的實(shí)驗(yàn)室記錄。比利時(shí)的研究人員在接下來(lái)的一個(gè)月里達(dá)到了類似的效率，他們都聲稱超過(guò)30%的效率是可以達(dá)到的。鈣鈦礦具有更簡(jiǎn)單的化學(xué)性質(zhì)，能夠捕獲比硅更大的光譜，并具有更高的效率潛力。鈣鈦礦也可以噴在表面和印刷輥，使生產(chǎn)成本更低和應(yīng)用更廣。鈣鈦礦模塊最早可能在2019年商業(yè)化。
在風(fēng)能方面，增材制造(俗稱3D)正在為新材料的使用鋪平道路。兩家美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與該行業(yè)合作，制造了第一個(gè)3D打印的風(fēng)葉模具，大大降低了原型制作成本和時(shí)間，從一年多削減到三個(gè)月。下一個(gè)用例是3D打印葉片。這將使使用新的材料和嵌入式傳感器組合來(lái)優(yōu)化葉片的成本和性能。
制造商正大舉投資于這些新技術(shù)，因?yàn)樗麄冾A(yù)計(jì)太陽(yáng)能和風(fēng)能的需求將不斷增長(zhǎng)。
需求
隨著城市、社區(qū)、新興市場(chǎng)和企業(yè)尋求可靠、廉價(jià)和越來(lái)越清潔的能源，它們對(duì)可再生能源的需求日益增長(zhǎng)。由于這些有利的趨勢(shì)，太陽(yáng)能和風(fēng)能現(xiàn)在最適合實(shí)現(xiàn)這三個(gè)目標(biāo)。智慧可再生城市(SRCs)將可再生能源視為智慧城市戰(zhàn)略的重要組成部分;社區(qū)可再生能源使消費(fèi)者有權(quán)使用電氣化或行使電力選擇;新興市場(chǎng)正將太陽(yáng)能和風(fēng)能作為推動(dòng)其發(fā)展戰(zhàn)略的最佳手段;企業(yè)也在采購(gòu)可再生能源，以提高他們的利潤(rùn)，同時(shí)使他們的業(yè)務(wù)成為環(huán)境友好型。
四. 智慧可再生城市
智慧可再生城市認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)能和風(fēng)能可以為他們的智慧城市目標(biāo)提供動(dòng)力。世界上大多數(shù)人口現(xiàn)在都生活在不斷發(fā)展的城市，其中一些城市已經(jīng)采取了積極的“智能”方法，通過(guò)連接傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)分析來(lái)管理他們的基礎(chǔ)設(shè)施。更先進(jìn)的智慧城市的重點(diǎn)是提高生活質(zhì)量、競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性。太陽(yáng)能和風(fēng)能處于這些目標(biāo)的交匯點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冇兄诮档臀廴?、減少二氧化碳，同時(shí)促進(jìn)清潔電力出行、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和商業(yè)增長(zhǎng)。智慧可再生城市正抓住這種融合所帶來(lái)的機(jī)會(huì)。最大的智慧可再生城市通過(guò)改造現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)做到這一點(diǎn)，而還剛剛開始部署智慧可再生城市則要從頭開始。
智慧可再生城市可以定義為具有太陽(yáng)能和/或風(fēng)能的城市，以及包含可再生能源成分的智慧城市計(jì)劃。表1按風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的比例列出了100多萬(wàn)人口的城市。圣地亞哥是全球的領(lǐng)導(dǎo)者。太陽(yáng)能和風(fēng)能已經(jīng)占到其電力結(jié)構(gòu)的三分之一以上，該市的目標(biāo)是到2035年實(shí)現(xiàn)100%的可再生能源。圣地亞哥也是一個(gè)由當(dāng)?shù)卣鲗?dǎo)的智慧可再生城市——當(dāng)美國(guó)政府放棄對(duì)氣候變化的承諾時(shí)，圣地亞哥承諾繼續(xù)使用可再生能源。與加州全州的目標(biāo)相比，該市還有一個(gè)更加雄心勃勃的可再生能源目標(biāo)。與此同時(shí)，亞洲的主要城市齋浦爾是一個(gè)全國(guó)性的智慧可再生城市。印度政府設(shè)立了100個(gè)智慧城市任務(wù)，其中包括太陽(yáng)能需求。齋浦爾沒有可再生能源的目標(biāo)，但將受益于今年設(shè)定的雄心勃勃國(guó)家目標(biāo)。齋浦爾的主要智慧可再生城市項(xiàng)目是屋頂太陽(yáng)能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)電，從8個(gè)地鐵站開始，白天全部使用太陽(yáng)能。最后，歐洲領(lǐng)導(dǎo)者漢堡(Hamburg)是一個(gè)地方性的智慧可再生城市。雖然德國(guó)沒有提供國(guó)家智慧城市戰(zhàn)略或資金支持，但歐盟提供了許多平臺(tái)和資金來(lái)源，支持智慧可再生城市的倡議。這些智慧可再生城市共同面臨的挑戰(zhàn)是如何將現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)改造成更智能、更可再生的系統(tǒng)。
五.新興市場(chǎng)成為領(lǐng)先市場(chǎng)
太陽(yáng)能和風(fēng)能產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)在發(fā)達(dá)國(guó)家(定義為33個(gè)高收入的經(jīng)合組織成員國(guó))已經(jīng)開始并走向成熟，但它們的重心已經(jīng)轉(zhuǎn)移到新興市場(chǎng)(所有非發(fā)達(dá)國(guó)家)。2013年，新興市場(chǎng)陸上風(fēng)電增長(zhǎng)超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家，2016年太陽(yáng)能光伏增長(zhǎng)超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家;2017年，它們占全球可再生能源新增投資的63%，將與發(fā)達(dá)國(guó)家的投資差距擴(kuò)大至創(chuàng)紀(jì)錄的高點(diǎn)。目前,他們的累積容量即將超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家(圖5)。新興市場(chǎng)幫助降低了可再生能源的成本,使他們能夠超越發(fā)達(dá)國(guó)家部署的可再生能源,實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展,創(chuàng)新也有利于發(fā)達(dá)國(guó)家的方式。
作為全球領(lǐng)導(dǎo)者，中國(guó)正在推動(dòng)新興市場(chǎng)在可再生能源增長(zhǎng)方面的崛起。中國(guó)在2017年實(shí)現(xiàn)了最大的太陽(yáng)能和風(fēng)能增長(zhǎng)和總裝機(jī)容量，是唯一一個(gè)在風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電超過(guò)100兆瓦的市場(chǎng)。2017年，僅中國(guó)就占據(jù)了新增太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量的一半以上，占全球太陽(yáng)能光伏板產(chǎn)量的三分之二。前十大太陽(yáng)能光伏供應(yīng)商中有8家來(lái)自中國(guó)，前三家中國(guó)風(fēng)電企業(yè)的市場(chǎng)份額最大。此外，中國(guó)是唯一一個(gè)同時(shí)躋身新興市場(chǎng)跨境清潔投資前10大投資市場(chǎng)和前10大進(jìn)行投資的國(guó)家，也是新興市場(chǎng)中唯一一個(gè)跨境投資排名前10的國(guó)家。從2015年創(chuàng)記錄的跨境清潔投資年到2017年上半年，中國(guó)在11個(gè)新興市場(chǎng)的風(fēng)能和太陽(yáng)能投資達(dá)22.3億美元，從13個(gè)投資國(guó)獲得了13.4億美元的風(fēng)能和太陽(yáng)能投資。
新興市場(chǎng)正在孕育創(chuàng)新。發(fā)達(dá)國(guó)家從最初在新興國(guó)家興起的市場(chǎng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中獲益。例如，可再生能源拍賣是新興市場(chǎng)最先采用的一種趨勢(shì)，它導(dǎo)致全球可再生能源價(jià)格大幅下跌。一些在或?yàn)樾屡d市場(chǎng)設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能和風(fēng)能產(chǎn)品也正在發(fā)達(dá)市場(chǎng)中應(yīng)用。例如，旨在使發(fā)展中國(guó)家的遠(yuǎn)離電網(wǎng)區(qū)通電的微型電網(wǎng)已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家的偏遠(yuǎn)礦山得到應(yīng)用。
更廣泛地說(shuō)，企業(yè)在促進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家之間推動(dòng)可再生能源增長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。
六. 企業(yè)參與的范圍不斷擴(kuò)大
企業(yè)正在以新的方式采購(gòu)可再生能源，涉及的行業(yè)也越來(lái)越多。隨著企業(yè)越來(lái)越關(guān)注其采購(gòu)質(zhì)量--標(biāo)準(zhǔn)是確保采購(gòu)創(chuàng)造可衡量的、額外的可再生能源能力，電力采購(gòu)協(xié)議(PPA)正成為首選工具。
PPA是增長(zhǎng)最快的企業(yè)采購(gòu)工具。2017年，企業(yè)通過(guò)自行發(fā)電或采購(gòu)，在全球范圍內(nèi)采購(gòu)了465太瓦時(shí)(TWh)的可再生能源。在企業(yè)采購(gòu)可再生能源的75個(gè)國(guó)家中，有三種采購(gòu)工具可供不同程度使用：EAC，公用事業(yè)綠色采購(gòu)計(jì)劃(UGP)和PPA。
EAC是最廣泛使用的采購(gòu)工具，在57個(gè)國(guó)家都有使用，而且很容易獲得。它們?cè)试S企業(yè)證明自己符合政府的可再生能源要求或自愿減排目標(biāo)。然而，它們并沒有充分利用可再生能源的成本效益，也未必總能帶來(lái)額外效益。UGP在39個(gè)國(guó)家可用，大部分在歐洲，但卻是使用最少、最不透明的工具。它們通常與EACs綁定在一起，并且具有相同的缺點(diǎn)。PPA在35個(gè)國(guó)家可用，并且迅速傳播。2017年，10個(gè)國(guó)家的企業(yè)簽署了創(chuàng)紀(jì)錄的5.4兆瓦可再生能源PPAs協(xié)議。到2018年7月底，企業(yè)數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這一記錄，在28個(gè)市場(chǎng)購(gòu)買了7.2兆瓦。 PPA比EAC和UGP提供了更大的額外性并節(jié)約了更多成本，但也高于常用電力價(jià)格。
這三種工具在北美和大多數(shù)歐洲國(guó)家都可用。這些發(fā)達(dá)國(guó)家仍然是領(lǐng)先的企業(yè)采購(gòu)市場(chǎng)，信息技術(shù)仍然是領(lǐng)先的部門。然而，其它行業(yè)的企業(yè)也在增加可再生能源的采購(gòu)，而新興市場(chǎng)正在讓這變得更容易。新興市場(chǎng)印度和墨西哥也提供了全套的采購(gòu)工具，跨國(guó)企業(yè)和國(guó)內(nèi)企業(yè)的采購(gòu)也在不斷增加。
結(jié)論
太陽(yáng)能和風(fēng)能最近跨越了一個(gè)新的門檻，在全球大部分地區(qū)從主流能源轉(zhuǎn)變?yōu)槭走x能源。隨著它們的價(jià)格和性能達(dá)到與傳統(tǒng)能源同等的水平，他們提升電網(wǎng)容量能力也日益提高，并通過(guò)新技術(shù)變得越來(lái)越有競(jìng)爭(zhēng)力，部署障礙和上限正在消失。太陽(yáng)能和風(fēng)能已經(jīng)是全球最便宜的能源之一，但它們還有很長(zhǎng)的路要走:它們還有很大的提升空間。成本將持續(xù)下降，成功的整合在新技術(shù)的支撐下迅速進(jìn)行，新技術(shù)帶來(lái)了更高的效率和能力。
與此同時(shí)，對(duì)可再生能源的需求正在瘋狂地增長(zhǎng)。太陽(yáng)能和風(fēng)能現(xiàn)在最接近于滿足能源消費(fèi)者的三個(gè)優(yōu)先需求：可靠性、可承受性和環(huán)境責(zé)任。在丹麥等領(lǐng)先的可再生能源市場(chǎng)，超國(guó)家、國(guó)家和地方社區(qū)的利益與這些目標(biāo)是一致的。在其他國(guó)家，如美國(guó)和澳大利亞，政府領(lǐng)導(dǎo)人在降低二氧化碳的努力上正在有所下降，城市、社區(qū)和企業(yè)已經(jīng)成為最相關(guān)的角色。它們已加緊填補(bǔ)空缺，促進(jìn)需求繼續(xù)增長(zhǎng)。最后，隨著新興市場(chǎng)的發(fā)展和(或)電氣化，它們的電力需求將出現(xiàn)最顯著的增長(zhǎng)，并且已經(jīng)一躍成為太陽(yáng)能和風(fēng)能領(lǐng)域的領(lǐng)軍者。
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