全球清洁能源发展现状与趋势分析

PAGEPAGE12摘要能源消耗，如矿物燃料极大地推动了世界工业经济的发展速度。同时，化石能源的消耗也导致了全球变暖问产生了严重的威胁。为了应对环境挑战和满足能源需求，许多国家加大了对清洁能源减少对化石能源的依赖,最终达到降低污染水平的目的。度探讨了清洁能源的概念，阐述了清洁能源的定义与分类。第二部分通过文献研究方法，对全球清洁能源发展现势，总结归纳了我国清洁能源的发展路径。1绪论1.1.1研究背景经济社会发展与国家安全均与能源息息相关，虽然国家地缘政治经济博弈依然以传统能源为主，但与此同时，新能源的地缘属性也开始显现。能源转型将有效改变国际关系和地缘政治动荡的驱动因素，并从根本上改变油气地缘政治。要使全球能源供应安全、环保、协调配置、高效利用，就必须发展清洁能源。当前，全球气候变化的风险日益增大，清洁能源已然成为世界能源结构转变的必然趋势。欧洲、美国、中国、日本、韩国等主要经济体纷纷制定了自己的碳中和目标，气候变化风险的应对已成为国际共识。我国将采取更加有力的政策和措施，制定全面的方2030年前达到CO2排放峰值，在2060年前达到碳中性以全社会实现碳中性。而清洁能源成为发电主要来源将有效减少对煤炭资源的过度依赖，进而实现碳中性。我国30·60计划将使原油需求达到顶峰，新能源的成本将首次接近化石能源，低碳清洁能源的替代性正在加速变革。崔荣国等(2021)从投资、装机容量和消费变化三个方面对全球清洁能源发展现状进行了深入分析，并用趋势预测法对未来清洁能源开发成本进行了预测，清洁能源的开发与利用越来越受到能源短缺国家的重视。与特朗普毫无保留地支持发展化石能源相比，拜登显然对化石100%使用清洁能源，到2050也很难归入源结构、开发应用清洁能源，以加快推进能源转型。2020年全球二氧化碳排放量。国际能源机构数据表明，2019年同期的26%接近28%。清洁能源需要生产、高效、1.1.2研究意义能源始终是世界所有科技进步的基石，当下能源需求已呈现最大趋势。因此，这就促使人们考虑替代性的零排放，以清洁能源来满足我们的能源需求，这对加快生态文明建设与经济转型省级，保障能源安全高效与应对气候变化都具有重大意义。21世纪以来，气候变化、能源短缺、空气污染已成为人类共同面临的三大问题。以清洁能源发展来实现全球能源供应安全与环境友好，协调配置与高效利用，已是当务之急。矿物燃料的能源消耗推动世界工业78%，但是，化石燃料的能源消耗也会造成严重的全球变暖问题。为了解决全球变暖问题，国际社会最近开始采用清洁能源。具体来说，各国正在增加清洁能源发电，以减少对化石燃料的使用。能源的发展现状和趋势，为相关清洁能源的研究提供参考。文献综述清洁能源是一种新兴能源，作为能源开发的替代，与传统石化能源相比，其对政策、技术、资金投入、地理环境等方面的要求较高(唐志良和刘建江,2013)，但与石油、煤炭等传统能源相比，其开发利用的技术水平和经验还远远不够。清洁能源发展靠前的国家主要是美国，中国，法国，德国，意大利等(Heetal.,2018)。新兴国家清洁能源增量发展指数较高，发展新的清洁能源市场潜力巨大。Nautiyal和Varun(2012)介绍了印度通过清洁发展机制发展可再生能源的现状和进展情况。全球清洁能源的快速兴起，使得能源转型转向多元共治主体的状态。随着全球资源根据、政治根据的不断演变，短期内资源供需呈现过剩状态，而长期来看将对地缘政治和能源经济格局均产生影响(于汶加等,2015)。清洁能源需要多元主体共同治理，合作才是全球能源转型的主要驱动力(付丽苹和刘爱东,题。，清洁能源的行为治理2020)。要推动能源转型与绿色发展的并举，应该积极建立全球能源2017)。刘振亚(2016)初步论证了跨洲电网互联的可行性和必要性。1.2.2清洁能源的发展机制近几年出现了许多低碳发展工具来缓解气候变化。针对温室气体排放量大幅增加的问题，清洁发展机制提供了资金援助，并鼓励“附件一”缔约方参与发展中国家的低碳增长。比如，从2007年到2012年，丹麦与马来西亚签订110万吨，并为万吨的减排。2006年，柬埔寨与瑞典发起了一个清洁发展机制项目，这个项目预计到2012年底，柬埔寨293千吨，瑞典也将获得同样的减排配额。清洁发展机制是否能够更好地为(马来西亚)国内金融市场发达的发展中国家或金融市场不发达的国家(柬埔寨)可再生能源部门提供资金？尽管清洁发展机制可以帮助“附件一”国家获得减排信贷额度，但对“附件一”非东道国的可再生能源部门而言，可能是更重要的融资工债务和股本融资，原因是它们的前期资本设置费用高昂，而且还因为缺乏对这些项目的了解。清洁能源的发展需要以推进新技术的开放应用来推动，经济结构优化能有效带动能源转型。清洁能源的快速推2015)。Huang(2020)通过对比我国和全球的可再生能源发展现状，进而探究了两者的相似性。Chaurasiya等(2019)讨论了印度风力发电发展所面临的挑战和机遇，以及增加和扩大风力发电资源利用的各种方式。Diezmartinez(2021)试图通过对墨西哥、美国和德国的政策分析比较，提出政策建议，鼓励在墨西哥部署能源储存技术。1.2.3清洁能源的影响与优化对策清洁能源的积极开发能通过优化经济结构来实现经济的可持续增长。从长期角度，清洁能源能通过技术进步以2014)消费、投资与经济增长产生以抑制作用(张晓娣和刘学悦,2015)。Inglesi-Lotz(2016)研究表明，清洁能源的有效应用对经济的可持续增长呈正向作用，相关学者研究结论验证了这一观点(Bhattacharyaetal.,2016)。Kocak&arkgünei(2017)应用黑海和巴尔干地区的研究数据，实证检验了两地区经济增长与清洁能源消费的关系，结果表明二者呈协整关系(Kahiaetal.,2017)。即使用同样的模型研究清洁能源开发与各国经济增长之间的关系，结果也存在显著差异(DestekandAslan,2017)。Liu和Liang(2013)对技术创新的过程和主体进行了一般性分析。并对中国独特的历史环境和发展阶段进行了创造性的解读。探讨有中国特色的清洁能源创新，并对其经验和教训进行分析。清洁能源的开发与应用对二氧化碳的减排、区域经济增长的影响具有异质性，处于不同发展阶段的影响差异显著(徐斌等,2019)。曹静(2009)以税收为研究对象，实证分析了清洁能源技术的研发和企业生产负担呈正向相关关系。清洁能源消耗量的提高，对优化能源结构与二氧化碳减排均呈正向优化作用(鲁万波等,2013)。因此，清洁能源政策应针对地区发展优势而制定，这样不仅能够促进二氧化碳排放量的降低，而且能减少对高污染资源的依赖，相关学者的研究结论类似(彭水军和张文城,2013)。Dogan和Seker(2016)和Zoundi(2017)认为清洁能源和二氧化碳，清洁能源的开发有助于碳减排。同时，Kahia等(2016)研究发现清洁能源减少二氧化Wei等(2021)从五个主要方面论述了我国页岩气开发的潜力，并提出了今后的开发战略。文献述评发展模式，可以有力地促进清洁能源的发展。研究方法本论文主要采用两种方法进行研究。文献研究法：采用文献数据资料库来源于政府出版品、中外期刊论文、外文书籍、报刊杂志、各类统计报告等实挑战和重点行动，从全球碳排放和我国国情出发，探讨实现清洁能源发展的实现路径。清洁能源的认识与种类划分清洁能源的认识同专家和学者对清洁能源的概念存在不同的认识。贡光禹(2003)认为清洁能源就是可再生能源。郑艳婷和徐利刚(2012)定义清洁能源为可再生能源或绿色能源。付丽苹和刘爱东(2012)定义清洁能源为在生产和使用过程中不产生污染的能源。李昕蕾(2017)认为清洁能源主要指风能、太阳能、水能、生物质能、核能等能源。李亮(2012)认为最大限度实现对能源洁净开发和利用的技术体系就是清洁能源。《现代汉语词典(第七版)》则将开发利用过程中不产不产生污染的能源，也就是能源本身是清洁的；二是能源开发利用的技术体系，通过技术的发展达到能源清洁化开发利用的目的，属于能源生产和消费的清洁化。2.1.2清洁能源与可再生能源辨析后，核能由于在利用过程中产生的环境污染风险无法完全可控，所以也不应被列入清洁能源。清洁能源的种类划分1997年《中华人太阳能、地热能和海洋能界定为清洁、低碳能源。全球清洁能源的发展现状全球清洁能源的发展梳理清洁能源的开发利用成为改善当前能源消费结构、实现多元化能源供给、应对全球气候变化的最重要方式之一2015)。清洁能源产业发展既是第四次技术革命的突破口，也是应对气候变化和能源危机的重要手段(郑艳2012)，引起了世界各国的广泛重视。20世纪末，联合国开始重视清洁能源问题。1997年签署的《京都协议书》为清洁能源的发展创造了平台，2004年在德国波恩通过的《波恩政治宣言》，有力地推动了清洁能源的国2017)。清洁发展机制(CDM)被纳入第一个关于控制气候变化问题的协议——《京都议定书》。清洁发展机制促进了发展中国家的可持续发展，并实现了发达国家减排目标。欧美发达国家自20世纪70年代起开始推动清洁能源发展(郑艳婷和徐利刚,2012)。自1978年起，美国开始利用税收、利息等手段鼓励清洁能源的生产与消费，多部能源法案均通过经济手段扶持清洁能源的开发利用(张宪昌,2011)。尤其是21世纪以来，《2009年美国清洁能源与安全法》等政策的出台，极大的推动了美国清洁能源产业发展(杨丽花和李捷理,2012,郑艳婷和徐利刚,20世纪70年代起，大力支持清洁能源的开发与利用，80年代设立了专门机构促进清洁能源技术研发、推广和应用，90年代开始全面推行清洁能源宣传和教育，21世纪以来，通过立法支持清洁能源发展(郑艳婷和徐利刚,2012)。欧盟于20世纪90年代末，鼓励各成员国大力发展清洁能源，通过《2011年“2050能源路线图”》等措施支持清洁能源产业的发展。相继各成员国也纷纷出台相关政策，鼓励本国清洁能源产业，2000年德国出台了《清洁能源优先法》，英国通过税收、财政投入等方式鼓励清洁能源的消费(郑艳婷和徐利刚,2012)。2011年11月8日，澳大利亚通过了《清洁能源法案》，旨在通过实施碳税减少污染排放，鼓励发展清洁能源(陆燕等,2011)。印度在进入21世纪后开始积极发展清洁能源产业，出台了一系列政策，并成立了相关机构，如《清洁能源政策(草案)》等，成立了新能源与清洁能源部等相关机构推动清洁能源发展(刘晓燕,2012)。此外，法国、荷兰、加拿大等国家也积极发展清洁能源产业。中国进入21世纪后开始大力发展清洁能源，相对于西方发达国昕蕾,2017)。3.2.1美国清洁能源的发展现状2009年签署了《美国复苏与再投资法案》(ARRA)，该法案授予大量临时资金以振兴经济，这项研究的重点是评估ARRA基金在刺激可再生能源和能源效率技术方面的创新活动效果。在其他条件相同的情况基金成功地激发了这些技术领域的创新活动。通过政府间赠款实施的分权交付系统可以有效地分配联邦支出，以促进可再生能源技术等相关领域的创新活动。在经济发展方面，美国国内生产总值的增长速度保持较高状态。预计到2025年，国内生产总值将达到253680亿年增长24%。此外，未来美国居民用电量将基本保持不变，在140万KW·h左右波动。美国经济未来整体将保持适度增长，这将有助于确保美国经济的稳定增长，带动清洁能源的发展。41万KW·h左右不变，而清洁能源发电量持续增长，而清洁能源发电成本大幅下降，这将有效推动清洁能源发电的进一步发展。预计2016年至2025年，清洁能源发电的份额将从15%增加到18%。与此同时，预计未来美国发电需求将基本保持不变或略有下降。在美国政府公信力不断提高、清洁能源发电体系不断完善的情况下，美国清洁能源未来发展迅猛。3.2.2墨西哥清洁能源的发展现状年通过了一项能源宪法改革，为电力部门的私人投资打开了大门，并引导清洁能源转型。然而，之一，但它们尚未在墨西哥实施，在新能源政策中的考虑非常有限。继2013年能源改革和2015年能源过渡法之后，墨西哥制定了电力部门脱碳的国家战略，并确立了三个清洁能源过渡目标，第一个是到2024年，清洁能源必须占总发电量的35%；第二个是到2030年的37.7%；第三个是到2050年达年前无条件将温室气体排放量降低22%。这意味着电力部门将减少31%的排放量。根据能源秘书处(SENER)的表述，能源转型将受到可变可再生能源(VRE)显著增加的推动，预计到2030年，这些发电总量将占总发电量的17%。进而，墨西哥的电网是否足够灵活以承受VRE的增加成为一个亟待解决的问题。3.2.3印度清洁能源的发展现状印度是可再生能源领域的新兴国家之一，占世界可再生能源发电总量的4.5%左右，亦是《联合国气候变化框架CDM项目的范围，以有效解决减少温室气体浓度、气候变化等问题。印度新能源和可再生能源部(MNRE)政府正在采取一切必要措机制项目。2003年，印度政府环境和林业部建立了国家清洁发展机制管理局(NCDMA)，以促进印度的，而印度的第一个项目在2005年3月注册。NCDMA根据CDM执行局和UNFCCC服务会议缔约方会议发布的指导方针和方式对项目进行评估和批准。此外，NCDMA通过汇编和发布与CDM相关的统计数据，开展各种活动，向项目开发人员提供所有必要和可靠的信息。全球清洁能源发展的机遇与挑战气候变化对全球清洁能源发展的影响年世界气象组织(WMO)在第一次世界气候大会(FWCC)上提出的问题，它产生了异常的气候模式和自然灾害，给地球和人类带来了重大问题。FWCC将其原因归结为温室气体在大气中浓度的迅速增加，特别是工业革命后对资源的任意开发和能源的使用所造成的结果，并敦促全球努力尽快解决这一问题，当前的气候和经济危机也要求迅速过渡到低碳能源体系。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据显示，到2050年可再生能源必须供应85%的电力。与2015年相比，每年在这些能源技术和能源效率方面的投资必须翻4倍10倍，全球变暖才能被摄氏度以内。目前，这一转变的速度比需要的要慢。IPCC的报告表明，目前的脱碳和减缓战略到2100年将3摄氏度，并在此后进一步变暖。可再生能源技术的大规模应用受到了经济、社会文化和制度方面的限制。最近的全球大流行(COVID-19)造成了全球性冲击波，影响了所有部门。这场危机突出了能源系统在发展中的根本作用及当前能源市场的脆弱性。政策制定者面临的挑战是制定经济复苏计划，为可持续的未来塑造经济和能源基础设施，这是一个实现长期经济和气候目标的前所未有的机会。发展中国家拥有大部分剩余的可再生能源潜力，预计在能源转型中发挥关键作用，且这些地区的电力需求预计在不久的将来会翻一番。这些经济体及其能源体系的规模提供了一个机会，使得彻底改革的实施比发达国家更快、更易于管理。大流行带来的经济和金融压力可能会严重阻碍未来对可再生能源项目的投资。每个国家都在努力通过减少有关的温室气体排放方面取得切实成果。矿产资源对全球清洁能源发展的影响背景下，关键矿产资源供给安全体系的形成与优化面临诸多不确定性。（如，北美的重稀土）等不同（如铜矿有斑岩型、砂岩型、接触交代型、热液型等）；矿山开发有完全回收投资成本、（如，开发与利用的创新也受到极大的影响，延长了清洁能源的生产与消费阶段，阻碍了清洁能源发展的进程。全球清洁能源的发展趋势清洁能源投资呈现增长态势彭博能源财经和国际可再生能源署统计，全球清洁能源至2019年投资总额为3830亿美元，是2010年投资的1.323.6%，与2010年相比，提高了6.1个百分点。其中，风能投资最高，为1430亿美元；其后依亿美元)、地热(770亿美元)；水电投入最少，为220亿美元，不足2013年投资最高峰701亿美元的1/3。清洁能源装机容量增长明显2019为2533GW，是2010年总装机容量的2倍。其中，2019年为586GW，是2010年的14.1倍；其后依次是风能623GW，是2010年的3.4倍；地热13.9GW，是2010年的1.4倍；水电1310GW，是2010年的1.3倍。此外，海洋能总装机容量相对较低，自2011年超过500MW后保持缓慢增长态势，2019年为531MW。清洁能源装机成本预测，2010-2019年，光伏发电降至995USD/kW，下降了78.8%；陆上风电由1949USD/kW降至1473USD/kW，下降了24.4%；海上风电由4650USD/kW降至3800USD/kW，下降了18.3%；聚光太阳能发电由8987USD/kW降至5774USD/kW，下降了35.8%；降至3916USD/kW，下降了25.5%。由于相对比较容易开发的水电资源大部分已被利用，因此，1254USD/kW增至1704USD/kW，增长了35.9%。虽然水电成本出现了明显的增长，但相对于海上风电、聚光太阳能发电和地热发电依然具有较大的成本优势，因而水电项目仍将持续上马。近年来，光伏发电和陆上风电装机容量快速增长的主要原因是其成本大幅下降，相对于水电具有比较明显的优势。根据该机构2030年聚光太阳能发电的成本将进一步下降35%，光伏发电成本下降58%，海上风电成本下降55%，25%。清洁能源利用成本会随着全球各国对清洁能源重视程度的提高而进一步下降。以国际可再生能源署统计的过去10年的清洁能源发电成本为原始数据，运用趋势预测法对清洁能源发电装机成本进行了预测，结年相比，2050年光伏发电装机成本下降接近六成至约400USD/kW，陆上风电下降超过六成至约500USD1500USD/kW，聚光太阳能下降超过七成至约1500USD/kW，地热下降超过六成至约1500USD/kW，水电上升约一成至约1900USD/kW。清洁能源需求量预测美国能源署预计结果显示，若2018-2050年全球GDP年均增长2.4%，全球清洁能源2030年的需求约为21.8×108t13.6%；全球清洁能源2050年的需求约为40.1×108t油当量，占一次能源需求总量的2050年全球人口增至97亿，对全球清洁能源发展分三种情形进行了预测。一是基准情年《巴黎协定》通过以后的各国实施政策进行预测，2050年全球CO2排放量为43Gt。二是计划情形，根，2050年全球CO2排放量为33Gt/yr，清洁能源占全球一次能源需求的25%，将贡献CO2排放量的45%。三是理想情形，根据清洁能源及其利用效率大幅提高进行预测，2050年CO2排放清洁能源占全球一次能源需求的66%，将贡献相对计划情形减少CO2排放量的52%。根据目前清洁能源产业的发展现状和各国的重视程度，本文认为美国能源署低估了清洁能源的发展，其发展情形将略好于国际可再生能源署的计划情形，但其理想情形明显过高预估了清洁能源的发展。清洁能源的多元发展随着环境保护意识逐渐增强，各国不断加大清洁能源的开发与利用力度，清洁能源呈多元化发展态势，清洁能BP数据统计表明，全球清洁能2018年的源消费量为14.15×108t油当量，占全球一次能源消费的10.2%，是1990年的2.8倍。其中，水电消费9.49×108t油当量，占全球清洁能源消费的67.1%，是1990年的1.9倍；风能2.87×108t油当量，占20.2%，是1990年的350倍；太阳能1.32×108t油当量，占9.4%，是1990年的1506油当量，是1990年的2.5倍，占3.3%。21世纪以来清洁能源产业迅速发展，有效地缓解了全球一次能源需求增长对化石能源的压力。2000-2018年，全球一次能源消费累计增长了47.36×108t油当量，其中清洁能源贡献了增长量的18.5%。清洁能源在能源消费中发挥了越来越重要的作用。全球清洁能源2000年的消费增加了1472.4×104t油当量，占6.7%；到2018年，全球清洁能源消费增加了9992×104t油当量，占23.4%，全球超过5%的一次能源消费需求增量来自于清洁能源；其中，2015年清洁能源贡献最大，其消费增量占全球一次能源消费增量的46.3%2018)。在清洁能源消费年水电占主导地位，为69.1%；风能15.2%，地热15.4%，太阳能仅占0.3%。2018年，清洁能源消费增量结构发生明显变化，风能占比最高，为35.1%，提高了19.9个百分点；太阳能占32.4%，提高了32.1个百分点；水电降至31.6%，地热降至0.9%。中国清洁能源发展现状与趋势中国的清洁能源发展现状页岩气以其低碳、绿色的特点，在全球清洁能源发展中引起了相当大的关注。基于发展现状得出，一是我国有218.104亿立方米，但目前页岩气探明率仅为4.79%，开发潜力巨大。二是我国约65%的页岩气深度在3500m以上，目前的勘探开发技术和设备不适应以深层页岩气为目标的勘探开发方案。三是中国天然气市2030年达到6000亿立方米)，对外依存度高(2018年为45.3%)，为页岩气开发提供了合理条件。四是配套产业发展相对成熟，主要相关企业战略目标明确，市场竞争优势明显。五是政府对页岩气行业的激励力度不的关键枢纽。清洁能源发展对中国能源消费结构的影响2019年的清洁能源占能源消费总量的23.4%，全国的能源节约和消费结构优化都取得了显著成效。2018年清洁与2010年相比，提高了5.5个百分点，明显超过传统化石能源天然气5.3个百分点，成为继煤炭、石油之后的第三大能源来源。中国一次能源消费中清洁能源的占比远高于美国和印度的7.3%、俄罗斯的6.0%、日本的9.6%。因此，中国清洁能源的大规模利用为实现碳减排目标奠定了良好的基础，极大地促进了生态文明建设。年底，我国风电、光伏发电总装机容量已超过400万千瓦。以风力发电、光伏发电为代表的可再生能源发电在我国得到了很大的发展。在相关政策的支持与推动下，能源生产成本随着发电技术日趋完善和成熟而不断降低，市场竞争力随之增强，为未来大规模应用可再生能源和电网更大互联奠定了重要基础。中国的风能、太阳能资源主要集中于西部地区和北部地区。其中，风能资源主要在东北、西北、华北三个北方以上，太阳能资源主要在西部和北部地区，占80%以上。水电资源主要分布在西南地区，约占80%，其中西藏、四川、云南、青海等地水能资源最为丰富。而我国的电力负荷与可再生能与分布相反，主要集中在东部和中部地区；相反，可再生能源的分布集中在西部和北部地区。研究展望清洁能源利用将改变全球一次能源格局世界经济增长。目前，全球能源消费格局基本处于以化石能源煤炭、石油、天然气“三分天2030年将占一次能源需求的20%左右，2050年约占30%左右，清保护和二氧化碳减排具有重大意义，同时也将对一次能源的供应格局产生深远的影响。全因化石能源分布集中而受制于他国的状态。世界的政治和经济格局也会随各国的能源安全优化而相应的改变。中国清洁能源发展在全球处于领先地位为了实现清洁能源的优化转型，可再生能源装机容量应逐步实现从补充发电向主发电的转变。从空间分布来22%，能实现局部均衡地区占少数。中国的可再生能源普及率高于美国(10%)，低于丹麦(93%)、西班牙(78%)和葡萄牙(63%)，处于中等水平100%以上。因此，中国目前发展可再生能源的困难也将在未来的GEI建设中遇到。，2018年中国消费了全球超过五分之一的清洁能源，遥遥领先于其它国家，高于排名第二的美国16.3个百分点。一方面，因地制宜地充分发挥中国丰富的风能、太阳能等清洁能经济增长极，加快推动经济和社会的发展，为全人类谋求幸福。参考文献崔荣国,郭娟,程立海等.全球清洁能源发展现状与趋势分析[J].地球学报,2021:1-8.唐志良,刘建江.再工业化战略下的美国能源体系转型[J].经济地理,2013,33:104-110.HeYX,JiaoZ,YangJ.Comprehensiveevaluationofglobalcleanenergydevelopmentindexbasedontheimprovedentropymethod[J].Ecologicalindicators,2018,88:305-321.NautiyalH,Va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