爱华网-----与中国资源综合利用协会可再生能源产业协会高级技术顾问 Wiliam Wallace合著
一、概 述
在国际上，可再生能源已被看作一种替代能源，可以替代用化石燃料资源生产的常规能源。在1995到2003年期间，全球可再生能源累计投资达到了1000亿美元(仅2003年就投资了200亿美元)，使可再生能源的并网发电能力达到1亿千瓦，至少满足了3亿人口的用电需求。在未来10年里，可再生能源市场的投资每年有望达到850亿美元，并创造几百万个新的就业机会。过去一说到发展可再生能源，人们首先就会联想到环境和气候变化。现在人们更多考虑的是能源安全、就业机会和新的经济增长点、先进的技术开发和制造，以及消费者的拥护和消费者的选择。尽管可再生能源占全球能源的消费比例不到2%(2003)，但其应用扩展的潜力是巨大的。表1显示了世界2003年已装机可再生能源发电能力，数据包括了所有的国家和发展中国家。（表1略）
可再生能源迅速发展的一个例子是德国，在短短的10年间，依靠固定电价和一部综合的可再生能源法律激励体系，建立起自身的可再生能源产业，2002年的销售额达到110亿美元，并创造了几万个新的就业机会。德国已成为世界风电发展的领头羊，而且光伏发电紧随日本之后，排名世界第二。世界上许多国家或地区将可再生能源作为其能源发展战略的重要组成部分。在美国的加利福尼亚，到2017年20%的电力来自于可再生能源(2002年只有12%)；欧盟，2010年22%的电力或整个能源的12%来自可再生能源(1999年14%的电力，1997年整个能源的6%)；德国，2020年20%的电力和2050年整个能源的50%来自可再生能源(2002年6.8%的电力)；日本，到2010年光伏发电要达到483万千瓦(2003年为88.7万千瓦)；以及拉丁美洲，2010年整个能源的10%要来自于可再生能源。
图1显示了可再生能源发电成本与常规化石燃料发电成本变化的范围，比较了生物质能发电和风电与大型水电、天然气和煤电的差别。风电正在迅速转变成最有竞争力的可再生能源技术之一，在有些项目中已经可以与煤电抗衡。（图1略）
二、风 电
风电是世界可再生能源发展最快、得利最大的技术，2003年仅风机的销售额就达到了90亿美元。在过去的6年里，风电的年平均增长率达到了22%，2004
年新增装机797.6万千瓦，全球累计风电装机达到4731.7万千瓦。全球风电发展最快的国家是德国(1697.6万千瓦)、西班牙(826.3万千瓦)、美国(674万千瓦)、丹麦(311.7万千瓦)以及印度(300万千瓦)，这些国家都有强有力的政府激励政策支持着风电市场的开发。这些政策包括德国的固定电价和美国的生产环节减免税，但也包括一些不同的投资和制造业方面的激励政策。印度是发展中国家，印度成为世界风电发展大国之一，主要得益于其制定了有效的国家开发政策。
图2显示了世界风电装机排名前10位的国家。值得注意的是中国排名第十，与日本规模相近，但远低于印度，相差4倍之多。德国已成为世界上最伟大的风电开发者。（图2略）
欧洲是世界风电发展最快的地区，2004年新增风电装机的72.4%在欧洲、15.9%在亚洲、6.4%在，北美。2003年，欧洲风电产出达到600亿千瓦时(相当于欧盟15国2.4%的电力消费)，为1400万户家庭提供了电力需求。日本计划到2010年发展风电300万千瓦，美国预计其风电产业将保持当前18%的增长速度，到2020年全部电力生产的6%将来自风电。世界风电发展路线图——“风力12”的目标是到2020年，全球的电力供应12%来自风电，届时将以12.45亿千瓦的风电装机减排18.13亿吨CO2。
目前世界的风电发展的趋势主要是产业重组(越来越精干和强大)、风机的单机规模不断增大和向海上发展。2003年，丹麦的维斯塔斯(Vestas)吞并了NEG麦康(NEG Micon)，成为世界上最大的风机制造商，占有了世界33%的风机市场，有20种产品，生产从单机600千瓦一直到单机4200千瓦的风机。美国的通用电气(GE)是世界第二大风机制造商。今天，正在有更多的单机2500千瓦以上的新机型替代1500千瓦的机型，例如GE的2300～2700千瓦、Vestas的3000千瓦V90和AN/Bonus的2300千瓦机组。更大型的风机也正在进入市场，例如GE的3600千瓦海上风机、爱纳康(Enercon)4500千瓦机组、NEG Micon的4200千瓦机组和2004年安装的产自REpower和Muhibrid的两台5000千瓦机组。海上风电发展的趋势使大型机组的应用越来越多。据国际著名咨询公司英国的Garrad Hassan分析，到2020年，欧洲具有33%的电力来自海上风电场的潜力，这意味着2.4亿千瓦的风电装机.每年发电7200亿千瓦时。实现这一宏伟目标实际上是可行的，只要风电产业能够得到合适的政策和投资激励。
图3反映了国际风机制造技术的变化趋势，单机容量从80年代的30千瓦已发展到目前的5000千瓦，建设一个200台大型风电机组的风电场，就相当于一个60万千瓦的大型核电站。（图3略）
图3还显示了美国在发展风电降低成本方面的经验。成本的下降映射了风电这种先进技术发展的学习曲线，制造业在不断壮大，风电项目的规模在不断增加。
三、太阳能
太阳能的光伏发电和太阳能热水器代表着可再生能源资源开发的另一壮丽的发展趋势。2004年，全球光伏电池的生产首次超过100万千瓦，比2003年增长60%，光伏组件市场超过49亿美元，光伏系统安装市场超过84亿美元。这其中，57%的光伏组件用于并网的居民用电和电力公司供电，11%用于离网的偏远地区用电(其余的主要用于离网商业、通讯和民用电子器件)。全球88%的光伏组件和电池的生产集中于12家国际大公司，其中日本占全球的52%、欧洲占26%、美国占12%，中国接近10%。世界上两个最大的光伏电池生产国是日本(61.8万千瓦)和德国(18.5万千瓦)，他们有一共同的特点，都有成功的国家补贴计划——固定电价或业主采购补贴，用来支持光伏的屋顶安装系统。在美国，个别的州，以加利福尼亚为首，利用采购补贴支持光伏的并网屋顶系统。
图4是世界光伏生产的变化趋势，可以看出近几年光伏电池的生产大幅度增加。图5表明了随着市场的扩大和制造规模的增加，光伏成本下降的学习曲线经验。（图4、图5略）
中国是世界上最大的太阳能热水器生产国和消费国，年产量接近1200万平方米(按集热面积计算)，2004年累计安装量达到6000万平方米。同时中国也正在开拓太阳能热水器的出口市场。在过去的6年里，中国太阳能热水器生产的年平均增长率达到了28%，2004年总产值接近20亿美元。作为比较，2003年欧盟15个国家仅生产了140万平方米的太阳能热水系统，累计安装量也只有1400万平方米。在世界范围内，国际能源机构(IEA)的一项研究提供的2001年统计数据表明，全球总计太阳能集热器的安装面积为1亿平方米，排在前位的国家是中国(3200万平方米)、美国(2340万平方米)、日本(1210万平方米)和欧洲(1120万平方米)。同有些国家相比，如奥地利、希腊和以色列，中国太阳能热水器的相对市场份额(以每千户所拥有集热器面积计算)仍然较小。如果中国四分之一的居民用上太阳能热水器，2020年将为整个产业带来2.7亿平方米的市场，这也是中国政府的目标。无论是光伏还是太阳能热水器产业，将来的主流趋势是发展太阳能一体化建筑技术。建筑一体化系统的美观，从城市环境角度来看，广大的消费者和市政都愿意接受这些技术。
四、生物质能
生物质是一种多样性的能源资源，在世界范围内有着广泛的应用，主要有作物的残余物，例如谷类的秸秆、稻壳、棕榈油、甘蔗渣、城市固体废弃物、森林
废弃物，以及来自畜禽养殖场和工业处理过程中的有机废水。生物质能源的主要利用形式有：大型火电系统，例如直接燃烧生物质或与煤混燃产生蒸汽发电和供热；大型生物质气化发电系统(10MW以上)；每年集中处理农场和工业有机废水1万吨以上的厌氧发酵供热发电系统；垃圾填埋气回收供热和发电系统；还有生物油的生产(乙醇、生物柴油等等)。
欧盟15国，2000年全部电力的1.5%来自于生物质能，并计划将生物质能的开发作为其实现2010年22%可再生能源发电目标的主要内容。德国在利用厌氧发酵处理废弃物发电技术方面，走在了世界的前列，目前已有1900个厌氧发酵厂，2004年装机27万千瓦。2000年，在生物质能市场的年投资是8.63亿美元，2004年为14亿美元。《世界生物质报告》预测，在未来的10年(2004-2013)，将有180亿美元投资于生物质能源项目，包括大型火电项目(900万千瓦的新增装机)、厌氧发酵系统和垃圾填埋气项目。
随着全球把兴趣放在利用生物质原材料生产乙醇、甲醇和柴油，生物燃料成为生物质资源的另一种非常重要的用途。乙醇和甲醇可由淀粉、纤维素和木质物质制成，也可以用玉米和小麦，麦秆、柳枝稷和高粱属植物也是制造生物燃料的好原料。生物柴油可用油菜籽、大豆油等物质制成。图7显示了世界生物乙醇和生物柴油产量随时间变化的趋势。
五、地 热
地热能(资源)可以被用来取暖，也可以用于发电。做何种应用取决于资源的
温度范围，资源的经济开发取决于地热田的资源特性和地理位置。地源热泵是低温地热资源的一种利用形式，被广泛用于建筑物的取暖和制冷。地热发电在世界范围内也取得广泛应用，在过去的50内年增长率为7%。目前，利用先进技术，用于发电的地热资源可以低于100℃。2004年，全球25个国家的地热发电装机总计达到873.5万千瓦，每年发电546亿千瓦时。地热发电厂的功率因素在70%-95%之间，适合于带基荷。在有些国家，地热发电开发利用率很高，可达到全部电力供应的13%-16%。这些国家是菲律宾、萨尔瓦多、肯尼亚、尼加拉瓜和冰岛。地热发电成本在可再生能源应用中是最低的，可以低至4-5美分/千瓦时，并且许多案例已可以与化石燃料相竞争。表2是一些对地热发电最热衷国家的信息。（表2略）
