文 | 焦敬平 池硯文
作者供職于能研智庫
眾所周知，世界正處于新的一波能源轉型浪潮之中，可再生能源憑借其低碳、成本下降快等優(yōu)勢，發(fā)展迅猛，本文通過對世界可再生能源發(fā)展數(shù)據的梳理和分析，展現(xiàn)一個真正的可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀，或許太陽能和風能的發(fā)展并沒有你想象的那么快。
世界可再生能源和廢棄物發(fā)展概況
2017年，世界一次能源總供應量為139.72億噸油當量，其中13.5%或1894萬噸油當量（2016年為1845萬噸油當量）來自可再生能源。
由于固體生物燃料/木炭在發(fā)展中國家的廣泛使用（即住宅供暖和烹飪），它是迄今為止最大的可再生能源，占全球可再生能源供應的60.7%。第二大可再生能源則為水力發(fā)電，占世界總發(fā)電量的2.5%，占世界可再生能源總發(fā)電量的18.5%。液態(tài)生物燃料、風能、地熱、太陽能、沼氣、可再生城市垃圾和潮汐能各占可再生能源供應的比例較小。
自1990年以來，可再生能源的年均增長率為2.0%，略高于世界一次能源總供應量的增長率（+1.7%）。其中太陽能光伏和風力發(fā)電的增長率特別高，從1990年的極低基數(shù)開始，年均增長率分別為37.0%和23.4%。生物沼氣的增長率位居第三，為11.9%，緊隨其后依次是地熱（+11.2%）和液體生物燃料（+9.7%）。
1990~2017年，非經合組織國家的水力發(fā)電的年均增長率為3.9%，高于經合組織國家（0.6%）。在此期間，世界的增長是由中國所驅動，中國占水力發(fā)電增量的53.1%，其年均增長率達到8.5%。在對世界水力發(fā)電貢獻方面，巴西、加拿大和越南緊隨其后，水力發(fā)電增長分別為8.5%、4.9%和4.3%。莫桑比克（+15.5%）、白俄羅斯（+11.8%）和越南（+11.0%）的年均增長率最高。
2017年，非經合組織國家占水力發(fā)電總量的65.7%，由于大部分剩余水力發(fā)電潛力都在這些國家，因此任何進一步的增長都可能來自這些國家。非經合組織國家在固體生物燃料發(fā)電量中占大部分，自1990年以來，非經合組織國家在這些地區(qū)的重要性并未出現(xiàn)重大波動。因此，這些國家的年均增長率為0.9%，低于經合組織的1.3%，自1990年以來。
2017年，非經合組織國家生產了83.4%固體生物燃料，其中主要為亞洲和非洲的發(fā)展中國家使用生物質進行家用烹飪和取暖。2017年，非洲僅占世界一次能源總供應量的5.8%，但其占世界固體生物燃料供應達到32.0%。這幾乎相當于非經合組織亞洲地區(qū)（不包括中國）的份額（+31.9%）。
非經合組織國家供應的可再生能源占世界可再生能源總量的71.5%，占世界一次能源總供應量的9.7%。盡管經合組織國家提供的可再生能源占世界可再生能源的28.5%，但這些可再生能源僅占世界一次能源總供應量3.9%。
因此，在經合組織國家，可再生能源在總能源供應中的占比為10.2%，而非洲為47.3%，非經合組織美洲為31.7%，亞洲為23.9%，中國為9.0%。
然而，經合組織國家在“新”可再生能源中發(fā)揮著重要作用，這是一個定義不明確的術語，包括太陽能、風能、潮汐能、可再生城市垃圾、沼氣和液體生物燃料。2017年，經合組織國家占“新”可再生能源的61.9%。
經合組織國家可再生一次能源供應中的約50%用于轉型部門發(fā)電和供暖。然而，在全球范圍內，大部分可再生能源消費集中在居民、商業(yè)和公共服務部門。這是發(fā)展中國家在居民部門廣泛使用固體生物燃料的結果。38.6%的可再生能源用于發(fā)電和供暖，而41.7%用于居民、商業(yè)和公共部門。
可再生能源是全球電力生產的第二大貢獻者。2017年它們在世界發(fā)電量中占比為24.5%，僅次于燃煤發(fā)電（+38.5%），高于天然氣發(fā)電（+23.0%）、核電（+10.3%）和石油發(fā)電（+3.3%）。在2016年超過天然氣之后，2017年可再生能源再次增加了0.7個百分點。
歷史上，可再生能源和天然氣的相對位置受到各種因素的影響，其中氣候條件起著關鍵作用。支持可再生能源而非化石燃料的政策也促進了可再生能源在世界電力生產中的重要性日益提高。
水力發(fā)電占據了可再生電力供應的大部分，占世界發(fā)電量的15.9%，占可再生電力總量的65.1%。盡管發(fā)展迅速，地熱、太陽能、風能和潮汐能占世界發(fā)電量的6.5%，占2017年可再生能源發(fā)電總量的26.6%。生物燃料和廢棄物，包括固體生物燃料，在發(fā)電中起著次要作用，提供世界2.0%的電力。
自1990年以來，全球可再生能源發(fā)電量年均增長3.8%，高于總發(fā)電量的年均增長率（2.9%）。雖然1990年全球19.4%的電力來自可再生能源，但到2017年，這一份額增至24.5%。在此期間，水力發(fā)電占世界總發(fā)電量的份額從1990年的18.1%降至2017年的15.9%。用于發(fā)電的其他可再生能源份額從1990年的1.3%增至2017年的8.5%。
經合組織國家可再生能源和廢棄物發(fā)展概況
2018年，可再生能源在經合組織一次能源供應總量中的占比達到10.5%。各經合組織地區(qū)的可再生能源份額也有所增加，經合組織歐洲區(qū)域為15.2%，經合組織美洲區(qū)域為9.1%，經合組織亞洲/大洋洲區(qū)域為5.5%。
（一）一次能源供應
在經合組織國家，一次能源供應總量中的可再生能源從1990年的2.72億噸增至2018年的5.62億噸，年均增長2.6%。相比之下，在一次能源供應總量中非可再生能源（包括石油、天然氣、煤炭和核能）的增長率為0.4%。在此期間，可再生能源對經合組織一次能源供應總量的貢獻從6.0%增至10.5%。
在經合組織中，可再生一次能源供應的最大份額來自生物燃料和廢棄物，占可再生能源供應的53.2%。在這一類別中，包括木材、木材廢料、其他固體廢棄物和木炭在內的固體生物燃料占供應量的最大份額（+35.6%）。第二大可再生能源是水力發(fā)電，提供21.9%的可再生一次能源供應。這兩種可再生能源占經合組織2018年一次可再生能源供應總量的57.5%。
可再生能源在2000~2018年的年均增長率較1990~2000年的年均增長率更大，前者為3.2%，后者為1.7%?！靶隆笨稍偕茉丛鲩L率較高，如太陽能光伏（+40.1%）、風能（+19.9%）、液態(tài)生物燃料（+16.7%）、沼氣（+8.0%）和光熱（+5.6%）。固體生物燃料/木炭（+1.6%）、地熱（+1.3%）和水力發(fā)電（+0.4%）的增長率較低。
與2000~2018年“新”可再生能源主導增長趨勢的時期相反，1990~2000年，固體生物燃料和水力對總可再生能源增長的影響很大。盡管如此，這種“新”可再生能源對總能源供應的貢獻仍然很小。液態(tài)生物燃料、風能、太陽能、沼氣、可再生城市垃圾和潮汐能的總和仍然只占一次能源供應總量的3.7%。然而，應注意到它們對可再生能源供應的貢獻越來越大，因為它們在經合組織國家可再生能源總量中所占的份額從1990年的3.1%增至2018年的35.7%。
在不同的經合組織區(qū)域中，經合組織歐洲區(qū)域在可再生能源的一次能源供應中占比最高，2018年為15.2%。這也是經合組織地區(qū)自1990年以來可再生能源份額增長最大（從5.8%）的地區(qū)。
經合組織歐洲區(qū)域可再生能源份額的增加，這無疑是1990年代末和2000年代施行支持政策的結果。經合組織美洲區(qū)域可再生能源占比從1990年的6 .7%增至2018年的9.1%。在經合組織亞洲—大洋洲區(qū)域，可再生能源一次能源供應占比從1990年的4.0%增至2018年的5.5%。
在過去30年中，可再生能源的使用呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，導致1990年以來可再生能源消費的部門構成發(fā)生了顯著變化。最顯著的趨勢是用于交通運輸?shù)纳锶剂系募眲≡鲩L。2017年，用于交通運輸?shù)囊簯B(tài)生物燃料和沼氣占可再生能源消費量的10.5%。
（二）電力生產
2018年，經合組織可再生能源總發(fā)電量達到2862.1太瓦時，相較2017年的2727.5太瓦時，增加4.9%。這相當于經合組織2018年總發(fā)電量的四分之一（+25.8%），目前與煤炭相同。
自1990年以來，經合組織可再生能源發(fā)電以年均2.8%的速度增長，是發(fā)電總量年均增速的兩倍以上（+1.3%），這反映了可再生能源發(fā)電中“新”可再生能源的強勁增長，如太陽能光伏、風能、可再生城市垃圾和沼氣發(fā)電。
在可再生能源中，水力發(fā)電的份額最大，為50.0%（1429.6太瓦時），但1990~2018年，水力發(fā)電的年均增長率僅為0.7%。風能從1990年的0.3%（3.8太瓦時）增至2018年的26.0%（745.3太瓦時），年均增長20.7%，成為第二大可再生能源。
同一時期，太陽能光伏在經合組織可再生發(fā)電量中的份額從0.0%升至11.0%（315.5太瓦時，年均增長率為33.9%），沼氣從0.3%增至2.8%（81.4太瓦時），從1990年起年均增長率11.7%。
所有這些能源的增長率都高于傳統(tǒng)技術，如上述水力發(fā)電（+0.7%）、固體生物燃料（+2.4%）和地熱（+2.3%）。因此，1990~2018年，非水可再生電力的年增長率達到8.7%。
隨著其他類型可再生能源的增長，可再生能源中水力發(fā)電的份額從1990年的89.4%降至2018年的50.0%。1990年，大部分非水可再生能源是由固體生物燃料（67.4%）和地熱能（20.4%）產生的，而太陽能光伏和風能在1990年占非水可再生能源發(fā)電量的3.8%。然而，從1990~2018年，太陽能光伏和風能的增長速度遠遠超過其他任何能源，占37.1%。
自1990年以來，經合組織歐洲區(qū)域的可再生能源發(fā)電量年均增長率為3.7%。這一增長率高于其他經合組織地區(qū)，經合組織美洲區(qū)域為2.1%，經合組織亞洲—大洋洲區(qū)域為2.5%。
在經合組織美洲區(qū)域，可再生能源發(fā)電的份額從1990年的18.5%增至2018年的23.1%，在經合組織歐洲區(qū)域，從17.5%增至35.7%，在經合組織亞洲—大洋洲區(qū)域，從1990年的12.4%增至2018年的14.6%。由于增長，1990年（17.2%）~2018年（25.8%），經合組織區(qū)域作為一個整體總發(fā)電量中可再生能源占比最高。
（三）裝機容量
截至2017年底，約1075.6吉瓦（GW）（占經合組織總裝機容量的35.7%）裝機是來源與可再生能源和廢棄物。與2016年相比，新增裝機54.8吉瓦，裝機的增長主要由太陽能光伏和風能所驅動，二者分別增加了26.0吉瓦和23.7吉瓦（核電裝機容量減少了4.0吉瓦，這就是為什么太陽能光伏和風能的增長總和大于經合組織裝機容的增量）。
總裝機中占比最大（16.3%）的可再生能源是水力發(fā)電，裝機容量為492.4吉瓦，隨后依次是風能288.0吉瓦（9.6%），太陽能光伏214.5吉瓦（7.1%），生物燃料和廢棄物發(fā)電68.6吉瓦瓦（2.3%）。
在生物燃料和廢棄物中，固體生物燃料裝機為35.0吉瓦，沼氣裝機為15.3吉瓦，城市垃圾裝機為13.4吉瓦，液體生物燃料裝機為2.4吉瓦。其他可再生能源裝機，即地熱（0.3%）和太陽能、潮汐、波浪和海洋能等裝機占比為0.2%。
1990~2017年，經合組織國家的可再生能源裝機容量占比有所增加。在此期間，可再生能源和廢棄物的裝機容量的年均增長率（3.7%）超過了非可再生能源裝機容量的年均增長率（1.4%）。
（四）詳細發(fā)電量情況（按來源劃分）
本節(jié)對電力生產中的個別可再生能源和廢棄物進行了更詳細的分析。能源按經合組織國家可再生能源發(fā)電量占比降序排列。
1. 水力發(fā)電
在大多數(shù)經合組織國家中，水力發(fā)電已經接近其潛在的裝機限制。1990~2018年間，經合組織國家水力發(fā)電站（不包括抽水蓄能電站）發(fā)電量從185.2太瓦時增至1429.6太瓦時，年均增長0.7%。2018年，最大的水力發(fā)電國依次是加拿大、美國和挪威，分別占經合組織水力發(fā)電量的26.8%、20.6%和9.8%。
最依賴水力發(fā)電的國家是挪威、冰島和新西蘭，2018年，挪威、冰島和新西蘭的水力發(fā)電占比分別為95.0%、69.7%和59.3%。水力發(fā)電發(fā)電量多少取決于降雨量，天氣模式的波動對一個國家的水力發(fā)電生產產生很大的影響。
2. 風力發(fā)電
2018年，在經合組織國家中，風機產生了26.0%的可再生電力。1990 ~2018年，風電發(fā)電量由3.8太瓦時增至745.2太瓦時，年均增長20.7%。這是繼太陽能光伏之后第二快的可再生電力增長率。
在經合組織區(qū)域內，風電發(fā)電量在經合組織歐洲區(qū)域最高，2018年該區(qū)域發(fā)電量占經合組織總發(fā)電量的52.8%，自1990年以來平均每年增長24.9%。就絕對值而言，2018年，美國、德國和英國是經合組織內最大的風力發(fā)電國，風力發(fā)電量分別為277.9太瓦、111.6太瓦和57.1太瓦。
在未來幾年，在經合組織國家，海上風電或將是一個顯著增長的領域。2017年海上風電發(fā)電量占風電總發(fā)電量的7.4%。
3. 太陽能光伏
2018年，經合組織的太陽能光伏發(fā)電量為315.5太瓦，占其可再生能源發(fā)電總量的11.0%。經合組織最大的5個太陽能光伏發(fā)電國分別是美國（87.1太瓦時）、日本（67.6太瓦時）、德國（67.6太瓦時）、意大利（22.7太瓦時）和英國（12.9太瓦時）。這5個國家在經合組織的光伏發(fā)電總量中占比達到75.0%。
2018年太陽能光伏發(fā)電占比最高的國家分別是盧森堡（11.9%）、意大利（7.8%）、希臘（7.2%）、德國（7.2%）和日本（6.6%）。盧森堡國內大部分電力消費均源自進口，這導致太陽能光伏發(fā)電份額高于平均水平。
太陽能光伏發(fā)電量從1990年的88.7吉瓦時增至2018年的315.5太瓦時，年增長率達到33.9%，是所有可再生電力技術中增長最快的。作為經合組織國家中最大電力生產國，美國的發(fā)電量從2000年的183吉瓦時增至2018年的87.2太瓦時，在此期間的年均增長率高達38.9%。
4. 固體生物燃料
1990~2018年，固體生物燃料發(fā)電量從94.3太瓦時增至184.2太瓦時，年均增長2.4%。固體生物燃料是繼水力發(fā)電、風能和太陽能光伏之后的第4大可再生能源，2018年占可再生能源發(fā)電量的6.4%。
美國（45.6太瓦時）占經合組織固體生物燃料發(fā)電量的24.8%，占該國可再生能源發(fā)電量的6.1%。第二大固體生物燃料發(fā)電國是英國（24.9太瓦時），占該國可再生電力供應的22.4%。
經合組織2018年生物燃料發(fā)電的其他大型生產國分別是日本、芬蘭和德國，分別為18.9太瓦時、11.6太瓦時和10.7太瓦時。固體生物燃料發(fā)電量占比最大的國家有芬蘭（16.6%）、丹麥（14.4%）、立陶宛（11.9%）、盧森堡（10.2%）和愛沙尼亞（9.9%）。
5. 沼氣
經合組織的沼氣發(fā)電量從1990年的3.7太瓦時增至2018年的81.4太瓦時。自1990年以來，沼氣發(fā)電的年均增長率為11.7%，成為經合組織增長第4快的可再生能源。
這一增長的驅動力是經合組織歐洲區(qū)域，2018年該區(qū)域沼氣發(fā)電量占經合組織沼氣發(fā)電總量的79.5%。增長的大部分歸因于德國，自1990年以來，德國沼氣發(fā)電量以19.2%的年均增長率增長，到2018年達到33.9太瓦時，使德國成為經合組織最大的沼氣發(fā)電國，占經合組織沼氣發(fā)電總量的41.7%。
2018年，經合組織的第2大生產國是美國，該國的沼氣發(fā)電量為13.1太瓦時，占經合組織沼氣發(fā)電量的16.1%。然而，盡管美國在經合組織沼氣發(fā)電量中占有很大份額，但美國的年均增長率（自1990年以來為6.1%）比許多使用沼氣的歐盟國家要低得多，例如意大利34.6%、比利時18.9%。經合組織第3和第4大沼氣發(fā)電國也位于歐洲。意大利沼氣發(fā)電量8.2太瓦時，占經合組織沼氣發(fā)電量的10.0%，英國沼氣發(fā)電量7.2太瓦時（8.8%）。
6. 地熱能發(fā)電
與水力發(fā)電類似，地熱發(fā)電在1990~2018年期間沒有顯著增長。年均增長率為2.3%，從28.6太瓦時增至54.4太瓦時。
美國是最大的地熱發(fā)電國，2018年占經合組織地熱發(fā)電總量的43.0%，發(fā)電量為19.0太瓦時，略高于1990年的16.0太瓦時水平。第二大地熱發(fā)電國是新西蘭，2018年為7.9太瓦時，占經合組織地熱發(fā)電總量的14.5%，占其總發(fā)電量的21.4%。其他主要生產國包括土耳其（2018年占經合組織總量的12.7%）、意大利（11.2%）和冰島（11.0%）。
7. 可再生城市垃圾
在經合組織國家，可再生城市垃圾占2018年可再生發(fā)電量的1.2%，是可再生電力投資結構中最小的一部分?？稍偕茉窗l(fā)電中可再生城市垃圾份額最高的是荷蘭12.0%，其次是盧森堡7.0%，比利時5.5%。2018年，經合組織可再生廢棄物發(fā)電量為34.3太瓦。
8. 液體生物燃料
液體生物燃料發(fā)電是一種相對較新的技術。第一個上報利用該技術發(fā)電的國家是德國（2001年），當時發(fā)電量僅有15吉瓦時。從那時起，越來越多的國家已經用液體生物燃料生產了大量的電力。2018年，14個國家上報的發(fā)電總量為6298吉瓦時。最大的生產國是意大利，發(fā)電量為4299吉瓦時。
9. 光熱發(fā)電
光熱發(fā)電在20世紀80年代和90年代經歷了快速增長，1998年達到887吉瓦時，但在接下來的幾年里停滯不前。從2007年開始，西班牙的光熱發(fā)電量出現(xiàn)增長，其次是美國，兩個國家年均增長率分別為80.2%和19.2%。2018年這兩個國家光熱發(fā)電量幾乎占經合組織國家發(fā)電量的100%，西班牙光熱發(fā)電量為5.2太瓦時，美國為4.6太瓦時。其余2.6吉瓦時為澳大利亞生產。
10. 潮汐、波浪、海洋能
2018年，每個經合組織地區(qū)至少有一個國家利用潮汐、波浪和海洋運動發(fā)電。這些國家包括法國（680吉瓦時）、韓國（485吉瓦時）、加拿大（20吉瓦時）和英國（8.3吉瓦時）。
