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(zhuǎn)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(jù)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(fēng)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(yīng)量為139.72億噸油當(dāng)量，其中13.5%或1894萬噸油當(dāng)量（2016年為1845萬噸油當(dāng)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(yīng)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(fēng)能、地?zé)帷⑻柲?、沼氣、可再生城市垃圾和潮汐能各占可再生能源供?yīng)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(yīng)量的增長率（+1.7%）。其中太陽能光伏和風(fēng)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?zé)幔?11.2%）和液體生物燃料（+9.7%）。
1990~2017年，非經(jīng)合組織國家的水力發(fā)電的年均增長率為3.9%，高于經(jīng)合組織國家（0.6%）。在此期間，世界的增長是由中國所驅(qū)動，中國占水力發(fā)電增量的53.1%，其年均增長率達(dá)到8.5%。在對世界水力發(fā)電貢獻(xiàn)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(jīng)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(jìn)一步的增長都可能來自這些國家。非經(jīng)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(jīng)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(jīng)合組織的1.3%，自1990年以來。
2017年，非經(jīng)合組織國家生產(chǎn)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(zhì)進(jìn)行家用烹飪和取暖。2017年，非洲僅占世界一次能源總供應(yīng)量的5.8%，但其占世界固體生物燃料供應(yīng)達(dá)到32.0%。這幾乎相當(dāng)于非經(jīng)合組織亞洲地區(qū)（不包括中國）的份額（+31.9%）。
非經(jīng)合組織國家供應(yīng)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(yīng)量的9.7%。盡管經(jīng)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(yīng)量3.9%。
因此，在經(jīng)合組織國家，可再生能源在總能源供應(yīng)中的占比為10.2%，而非洲為47.3%，非經(jīng)合組織美洲為31.7%，亞洲為23.9%，中國為9.0%。
然而，經(jīng)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(shù)語，包括太陽能、風(fēng)能、潮汐能、可再生城市垃圾、沼氣和液體生物燃料。2017年，經(jīng)合組織國家占“新”可再生能源的61.9%。
經(jīng)合組織國家可再生一次能源供應(yīng)中的約50%用于轉(zhuǎn)型部門發(fā)電和供暖。然而，在全球范圍內(nèi)，大部分可再生能源消費(fèi)集中在居民、商業(yè)和公共服務(wù)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(jié)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(chǎn)的第二大貢獻(xiàn)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(diǎn)。
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(guān)鍵作用。支持可再生能源而非化石燃料的政策也促進(jìn)了可再生能源在世界電力生產(chǎn)中的重要性日益提高。
水力發(fā)電占據(jù)了可再生電力供應(yīng)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?zé)帷⑻柲?、風(fēng)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(jīng)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(jīng)合組織一次能源供應(yīng)總量中的占比達(dá)到10.5%。各經(jīng)合組織地區(qū)的可再生能源份額也有所增加，經(jīng)合組織歐洲區(qū)域為15.2%，經(jīng)合組織美洲區(qū)域為9.1%，經(jīng)合組織亞洲/大洋洲區(qū)域為5.5%。
（一）一次能源供應(yīng)
在經(jīng)合組織國家，一次能源供應(yīng)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(yīng)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(jīng)合組織一次能源供應(yīng)總量的貢獻(xiàn)從6.0%增至10.5%。
在經(jīng)合組織中，可再生一次能源供應(yīng)的最大份額來自生物燃料和廢棄物，占可再生能源供應(yīng)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(nèi)的固體生物燃料占供應(yīng)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(yīng)。這兩種可再生能源占經(jīng)合組織2018年一次可再生能源供應(yīng)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(fēng)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?zé)幔?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(dǎo)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(yīng)的貢獻(xiàn)仍然很小。液態(tài)生物燃料、風(fēng)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(yīng)總量的3.7%。然而，應(yīng)注意到它們對可再生能源供應(yīng)的貢獻(xiàn)越來越大，因為它們在經(jīng)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(jīng)合組織區(qū)域中，經(jīng)合組織歐洲區(qū)域在可再生能源的一次能源供應(yīng)中占比最高，2018年為15.2%。這也是經(jīng)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(jīng)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(jié)果。經(jīng)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(jīng)合組織亞洲—大洋洲區(qū)域，可再生能源一次能源供應(yīng)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(dǎo)致1990年以來可再生能源消費(fèi)的部門構(gòu)成發(fā)生了顯著變化。最顯著的趨勢是用于交通運(yùn)輸?shù)纳锶剂系募眲≡鲩L。2017年，用于交通運(yùn)輸?shù)囊簯B(tài)生物燃料和沼氣占可再生能源消費(fèi)量的10.5%。
（二）電力生產(chǎn)
2018年，經(jīng)合組織可再生能源總發(fā)電量達(dá)到2862.1太瓦時，相較2017年的2727.5太瓦時，增加4.9%。這相當(dāng)于經(jīng)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(jīng)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(qiáng)勁增長，如太陽能光伏、風(fēng)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(fēng)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(jīng)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(shù)，如上述水力發(fā)電（+0.7%）、固體生物燃料（+2.4%）和地?zé)幔?2.3%）。因此，1990~2018年，非水可再生電力的年增長率達(dá)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?zé)崮埽?0.4%）產(chǎn)生的，而太陽能光伏和風(fēng)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(fēng)能的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他任何能源，占37.1%。
自1990年以來，經(jīng)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(jīng)合組織地區(qū)，經(jīng)合組織美洲區(qū)域為2.1%，經(jīng)合組織亞洲—大洋洲區(qū)域為2.5%。
在經(jīng)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(jīng)合組織歐洲區(qū)域，從17.5%增至35.7%，在經(jīng)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(jīng)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(jī)容量
截至2017年底，約1075.6吉瓦（GW）（占經(jīng)合組織總裝機(jī)容量的35.7%）裝機(jī)是來源與可再生能源和廢棄物。與2016年相比，新增裝機(jī)54.8吉瓦，裝機(jī)的增長主要由太陽能光伏和風(fēng)能所驅(qū)動，二者分別增加了26.0吉瓦和23.7吉瓦（核電裝機(jī)容量減少了4.0吉瓦，這就是為什么太陽能光伏和風(fēng)能的增長總和大于經(jīng)合組織裝機(jī)容的增量）。
總裝機(jī)中占比最大（16.3%）的可再生能源是水力發(fā)電，裝機(jī)容量為492.4吉瓦，隨后依次是風(fēng)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(jī)為35.0吉瓦，沼氣裝機(jī)為15.3吉瓦，城市垃圾裝機(jī)為13.4吉瓦，液體生物燃料裝機(jī)為2.4吉瓦。其他可再生能源裝機(jī)，即地?zé)幔?.3%）和太陽能、潮汐、波浪和海洋能等裝機(jī)占比為0.2%。
1990~2017年，經(jīng)合組織國家的可再生能源裝機(jī)容量占比有所增加。在此期間，可再生能源和廢棄物的裝機(jī)容量的年均增長率（3.7%）超過了非可再生能源裝機(jī)容量的年均增長率（1.4%）。
（四）詳細(xì)發(fā)電量情況（按來源劃分）
本節(jié)對電力生產(chǎn)中的個別可再生能源和廢棄物進(jìn)行了更詳細(xì)的分析。能源按經(jīng)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(jīng)合組織國家中，水力發(fā)電已經(jīng)接近其潛在的裝機(jī)限制。1990~2018年間，經(jīng)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(jīng)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(chǎn)產(chǎn)生很大的影響。
2. 風(fēng)力發(fā)電
2018年，在經(jīng)合組織國家中，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生了26.0%的可再生電力。1990 ~2018年，風(fēng)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(jīng)合組織區(qū)域內(nèi)，風(fēng)電發(fā)電量在經(jīng)合組織歐洲區(qū)域最高，2018年該區(qū)域發(fā)電量占經(jīng)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(jīng)合組織內(nèi)最大的風(fēng)力發(fā)電國，風(fēng)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(jīng)合組織國家，海上風(fēng)電或?qū)⑹且粋€顯著增長的領(lǐng)域。2017年海上風(fēng)電發(fā)電量占風(fēng)電總發(fā)電量的7.4%。
3. 太陽能光伏
2018年，經(jīng)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(jīng)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(jīng)合組織的光伏發(fā)電總量中占比達(dá)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(nèi)大部分電力消費(fèi)均源自進(jìn)口，這導(dǎo)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(dá)到33.9%，是所有可再生電力技術(shù)中增長最快的。作為經(jīng)合組織國家中最大電力生產(chǎn)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(dá)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(fēng)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(jīng)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(yīng)的22.4%。
經(jīng)合組織2018年生物燃料發(fā)電的其他大型生產(chǎn)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(jīng)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(jīng)合組織增長第4快的可再生能源。
這一增長的驅(qū)動力是經(jīng)合組織歐洲區(qū)域，2018年該區(qū)域沼氣發(fā)電量占經(jīng)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(dá)到33.9太瓦時，使德國成為經(jīng)合組織最大的沼氣發(fā)電國，占經(jīng)合組織沼氣發(fā)電總量的41.7%。
2018年，經(jīng)合組織的第2大生產(chǎn)國是美國，該國的沼氣發(fā)電量為13.1太瓦時，占經(jīng)合組織沼氣發(fā)電量的16.1%。然而，盡管美國在經(jīng)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(jīng)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(jīng)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?zé)崮馨l(fā)電
與水力發(fā)電類似，地?zé)岚l(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?zé)岚l(fā)電國，2018年占經(jīng)合組織地?zé)岚l(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?zé)岚l(fā)電國是新西蘭，2018年為7.9太瓦時，占經(jīng)合組織地?zé)岚l(fā)電總量的14.5%，占其總發(fā)電量的21.4%。其他主要生產(chǎn)國包括土耳其（2018年占經(jīng)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(jīng)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(jié)構(gòu)中最小的一部分。可再生能源發(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(jīng)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(shù)。第一個上報利用該技術(shù)發(fā)電的國家是德國（2001年），當(dāng)時發(fā)電量僅有15吉瓦時。從那時起，越來越多的國家已經(jīng)用液體生物燃料生產(chǎn)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(chǎn)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(jì)80年代和90年代經(jīng)歷了快速增長，1998年達(dá)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(jīng)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(chǎn)。
10. 潮汐、波浪、海洋能
2018年，每個經(jīng)合組織地區(qū)至少有一個國家利用潮汐、波浪和海洋運(yùn)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）。
