科普：再生能源

科技发展促进可再生能源的研发和普及，如风能、太阳能 #生活知识# #生活感悟# #科技生活变迁# #绿色科技生活#

能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类型。再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。它们在自然界可以循环再生。是取之不尽，用之不竭的能源，不需要人力参与便会自动再生，是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。

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分类

在19世纪中叶煤炭发展之前，所有使用的能源都是可再生能源。除了核能、潮汐能、地热能之外，人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭、石油、天然气等化石能源，主要通过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力，水力，海洋潮流等等，也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。

1.1 水能

水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的地区，水能资源丰富。磨坊就是利用水能的好例子。而水力发电更是现代的重要能源，尤其是中国、加拿大等满是河流的国家。

1.2 风能

风能是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿，风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示，我国陆地可开发利用的风能资源为2.53亿千瓦，主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外，我国海上风能资源也很丰富，初步估计是陆地风能资源的3倍左右，可开发利用的资源总量为7.5亿千瓦。 人类已经使用了风力几百年了。如风车，帆船等。

1.3 太阳能

太阳能是指太阳所负载的能量，它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量，包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有：光伏(太阳能电池)发电系统，将太阳能直接转换为电能；太阳能聚热系统，利用太阳的热能产生电能；被动式太阳房；太阳能热水系统；太阳能取暖和制冷。自古人类懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。

1.4 地热能

地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能，它可以用来发电，也可以为建筑物供热和制冷。人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶，现代则是主要利用地热来发电。

1.5 海洋能

海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如，潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力，涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能；潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波浪能；太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。

1.6 生物能

生物质能是指能够当做燃料或者工业原料，活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料，或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。许多的植物都被用来生产生物质能，包括了秸秆、芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和藻类生质燃料、沼气(甲烷)、牛粪等。

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规划目标

总体来讲，“十三五”时期要积极稳妥地发展水电，全面协调推进风电的开发，推动太阳能的多元化利用，因地制宜地发展生物质能，加快地热能开发利用，同时推进海洋能发电示范应用。

根据这个发展思路，可再生能源在电力体系中上升为替代电源指标：全部可再生能源装机达到6.8亿千瓦，发电量达到1.9万亿千瓦时，占总发电量的30%左右。到2020年，水电装机达到3.4亿千瓦，发电量达到1.25万亿千瓦时，其中未包含抽水蓄能4000万千瓦。风电装机在“十二五”末1.29亿千瓦的基础上新增8000万千瓦，达到2.1亿千瓦，发电量4200亿千瓦时。太阳能装机容量达到1.1亿千瓦，发电量1500亿千瓦时。若要在未来实现非化石能源

占消费的比重15个百分点的目标，就要求风电、太阳能装机必须达到2.1亿千瓦和1.1亿千瓦以上。因此，解决好补贴不足、弃风限电等问题，便成为可再生能源良好发展的前提。

另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标：供热系统中太阳能热水器80000万平方米，地热能利用160000万平方米；燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨，生物柴油年产200万吨；供气达到年产80亿立方米。

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发展缘由

人类使用再生能源的原因主要有以下几点：

科技的进步让此类能源更加“好用” 化石能源是有限的，不仅其价格会日渐增涨，而且终会有枯竭的时候 某些再生能源（如风能、水力、太阳能）不会排放温室气体（如二氧化碳），因此不会增加温室效应的风险 为了增进能源供应安全，减少对进口化石能源的依赖，并满足对可持续性能源的需求。

甚至，更进一步地，有些国家开始在思考“百分百的可再生能源政策”，因为可再生能源长久之来被认为，充其量仅能作为化石或核电等能源之补充。然而，德国很多市、县及乡镇正在证明，传统工业国之能源政策可以被彻底改变，亦即可以百分百地依靠可再生能源，并且充足供应工业及现代生活所需的能源。在德国约有300个地区（小的只是乡下小镇，大的有如慕尼黑之百万都市）于2010年3月间已宣布：最晚2030年要达到百分百可再生能源的目标。

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问题障碍

1）利用效率低

可再生能源利用效率有待提高，系统消纳能力有待提升。主要出于以下几方面原因：基于我国的资源禀赋与负荷中心呈逆向分布特点，资源和负荷匹配相对较差，且部分地区就地消纳困难；”三北”地区电源结构中调峰电源相对较少，特别是自备电厂供热机组比例较大，在冬季供热期调峰能力进一步受限；我国经济进入了新常态，电力需求放缓，装机出现了相对过剩；辅助服务政策不到位，或落实不力；可再生能源发展建设速度较快，配套电网规划建设相对滞后，电能通道输送能力尚待提高。

2）技术水平低，成本高

技术水平有待提高，需通过进一步的技术进步和产业升级降低成本。如水电建设中环保、移民问题，开发难度加大，造成成本升高；海上风电如何有效利用风机装备制造核心技术、微观选址、海上风电设计施工等技术进行推进；太阳能高效晶体硅、薄膜产业化、无害化处理、热发电集成技术进一步提高转化率，实现平价上网；生物质天然气集成、航空燃油、绿色生物炼制等关键技术与工业水平有待提升；海洋能、地热能开发尚未达到成熟应用阶段。

3）补贴资金缺口扩大

可再生能源发展初期，国家的鼓励、支持和扶持政策很有必要。国家可再生能源发展基金来源单一，电价附加征收难度较大，补贴资金发放滞后，一些风电、光伏发电企业出现资金周转困难和亏损等问题。如沿用现有的技术、成本以及补贴思路，到2020年补贴缺口将扩大到2000多亿元，而现有的补贴方式将难以满足需要。

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发展保障措施

5.1 建立目标引导制度

目标引导制中明确了2020年各省(区、市)全社会非水可再生能源电力消纳的比重目标，制定了非水可再生能源电力消纳电量比重的核算方法，同时也进行可再生能源开发利用体制机制，包括建立绿色电力证书交易机制的研究完善。

对于资源丰富的地区，实施目标引导制难度相对较小，有些已达到目标的地区应适度控制发展节奏，做好开发建设与消纳市场的统筹布局。有些省(区、市)已经达到目标，但也有一些省(区、市)，包括北京、天津等距离目标差距较大。因此，除了要加大可再生能源的开发力度，作为受端市场，也要积极地接纳、消纳来自可再生能源开发比重较大省(区、市)的外来电量。

5.2 建立监测预警机制

2016年7月，国家建立了可再生能源监测预警机制。通过该机制，一方面建立了配套评价机制，明确了监测程序，另一方面适时发布监测结果，用以指导各地区风电、光伏的投资开发，指导各地区确定风电开发方向，引导开发企业合理投资，达到优化布局的效果，最终实现我国可再生能源开发的健康发展。

5.3 设立补贴优化机制

补贴不足已经成为可再生能源行业发展特别关切的问题，影响产业下一步发展。补贴缺口的解决需要产业界共同的努力，通过技术进步降低成本，实现单位度电成本补贴强度的下降；通过优化布局，使有限的补贴资金能够更好地发挥补贴使用效率。国家能源局对产业技术进步提出要求，同时国家发改委价格司也根据产业的发展情况适当地调整了新能源的上网电价，鼓励通过市场化选择，通过比选的方式探索电价下降的途径，尽快实现风电、光伏平价上网目标。

根据发展形势，到2018年风电上网标杆电价从0.47元下降到0.4元，光伏上网电价也将进一步下降。“十三五”时期可再生能源上网标杆电价还会逐步下降。“三北”地区投资风险主要是取决于弃风限电问题能否解决。

5.4 解决补充资金来源不足

在引导电价下降的同时，也要解决补充可再生能源资金来源不足问题。2017年1月，国家发改委、财政部、国家能源局正式发布了《关于实施可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易机制的通知》，建立可再生能源绿色电力证书认购体系，明确了“绿证”的核发认购规则，同时也完善了风电发电的补贴机制。另外通过“绿证”引导全社会绿色消费，促进清洁能源有效利用。“绿证”的实施分两个阶段：先期自愿交易，再根据自愿交易积累的经验，适时启动强制交易。在国外自愿和强制两种方式皆有。通过“绿证”引导，最终实现降低补贴强度，同时也保障规划目标的实现，推动能源转型，并且吸引增强公民参与的意识，最终促进我国可再生能源又好又快发展。

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