可再生能源趋势和发展助力实现更清洁的未来
在 2023 年的联合国气候变化大会 (COP28) 上，各国政府制定了到 2030 年将全球可再生能源发电容量提高两倍的目标。据国际能源机构称， 这将有助于推进脱碳、减缓气候变化和实现净零排放 （链接位于 ibm.com 以外）。
为了开发可再生能源技术，各国政府正在采取各种公共政策措施。欧盟的“绿色交易工业计划”、印度的“生产相关的激励措施” (PLI) 和美国的“降低通货膨胀法案” (IRA) 都是旨在进一步促进可持续能源整合的政策。中国的扶持性经济政策加快了陆上风能和太阳能光伏发电项目的发展，帮助中国提前数年实现了 2030 年的国家目标。这对于实现全球可再生能源增长两倍的目标至关重要，因为预计到 2028 年 ，中国的可再生能源发电能力将占全球新增发电能力的近 60%（链接位于 ibm.com 以外）。此外，世界各地不断发展的企业环境、社会和治理 (ESG) 举措法规也增加了私营部门对可再生能源的需求，从而促进了可再生能源的进一步增长。
尽管采取了广泛的政策措施，但政策支持往往因可再生能源的类型而异。我们来看一看几类可再生能源以及每一类能源的发展趋势。
太阳能
根据 IEA 的数据，2023 年，太阳能光伏发电将占全球可再生能源新增发电量的四分之三。另外一半 的发电量增长来自公用事业级电站和消费者对分布式光伏系统（家庭和企业的现场太阳能发电）的采用（链接位于 ibm.com 以外）。
世界各国政府持续的政策支持仍然是这一增长的主要驱动力。例如，一些政策制定者通过净计量计划激励个人和企业进行可再生能源发电，该计划允许公用事业用户将多余的发电量送回公用事业公司，以获得积分。鼓励生产和使用太阳能的其他激励措施包括上网电价、税收减免和拍卖，在拍卖中，太阳能提供商通过能源市场价格竞争来赢得合同。
太阳能光伏供应链的扩张使制造业得以实现，以满足不断增长的行业需求。预计美国、印度和欧盟的更多生产能力将有助于实现太阳能光伏供应链的多样化，但中国仍将在这一领域占据主导地位。2022 年，95% 的新太阳能技术生产设施位于该国 （链接位于 ibm.com 以外）。太阳能光伏技术的进步正在生产出重量更轻、成本更低、效率更高的太阳能电池板 （链接位于 ibm.com 以外），随着时间的推移，这些电池板将继续提高发电量。
根据国际能源署 (IEA) 的 2050 年净零排放方案 (NZE)，如果目前的增长率保持到 2030 年，太阳能光伏发电“有望”在本十年结束时 达到约 8300 太瓦时 (TWh) 的年发电量（链接位于 ibm.com 以外）。此外，太阳能光伏发电有望成为生产低排放或绿色氢气的主要能源。低排放氢气（与使用化石燃料生产的氢气相比）有可能推动从炼钢到合成氨生产等各种工业用途氢气的企业加大去碳化力度 （链接位于 ibm.com 以外）。
风力发电
与太阳能发电一样，公共政策是推动风能发展的关键，但各地区的增长预测各不相同。2023 年，中国的风力发电容量增加了 66%，未来几年还将继续增加。然而，欧洲和北美的项目开发速度比最初预期的要慢。海上风电项目尤其容易受到影响：2023 年，仅在美国和英国，开发商就取消了总容量达 15 千兆瓦 (GW) 的海上项目 （链接位于 ibm.com 以外）。
最新的公共政策可能有助于在这一充满挑战的时期为该行业提供支持。2023 年，欧盟宣布了其《风力发电行动计划》，其中提出了改进许可、拍卖流程和融资渠道以及扩大劳动力培训 的措施（链接位于 ibm.com 以外）。同年，九个欧洲国家宣布计划到 2030 年将海上风力发电容量提高到 1.2 亿千瓦以上，到 2050 年提高到 3 亿千瓦 以上（链接位于 ibm.com 以外）。与此同时，美国政府正在投资开发浮动风电场。预计到 2035 年， 浮动风电场的发电容量将达到 15 千兆瓦（链接位于 ibm.com 以外）。
要实现国际能源署 NZE 的目标，到 2030 年，风力发电的年均增长率必须达到或超过 17% （链接位于 ibm.com 外部）。
水力发电
根据 IEA 的数据，目前，水力发电量（2022 年达到 4300 太瓦时）超过了所有其他清洁能源发电量的总和，到 2030 年，水力发电量仍将是最大的能源。尽管新增水力发电量虽小但增长稳定，而且可靠性已得到验证，但由于欧洲、中国和拉丁美洲的发展放缓，预计未来十年新增水力发电量将下降 23% （链接位于 ibm.com 以外）。
在过去 20 年中，能源行业的重点已从水电转向太阳能和风能，大多数国家都将政策和激励措施的重点放在扩大太阳能和风能上。目前，只有不到 30 个国家 （链接位于 ibm.com 以外）出台政策支持新水电开发和现有电厂翻新，而出台政策支持风能和太阳能光伏发电的国家则超过 100 个。
为了满足 NZE 方案，水力发电的年增长率至少要达到 4% （链接位于 ibm.com 以外）。
生物燃料
全球生物燃料正在扩张，这主要得益于巴西、印度和印度尼西亚等新兴经济体的政府支持政策。这些国家的需求主要由运输业推动，而供应则得益于生物质原料的供应。巴西在生物燃料扩张方面处于领先地位，预计到 2028 年将增长 40% （链接位于 ibm.com 以外）。
在欧盟、美国、加拿大和日本，生物燃料的推广受到较大限制，部分原因是成本较高以及电动汽车日益普及。这些国家或地区生物燃料的主要增长领域是可再生柴油和生物喷气燃料领域。总体而言，生物乙醇和生物柴油等生物燃料与电动汽车 (EV) 相结合，到 2028 年有可能抵消相当于 400 万桶石油的消耗量。尽管取得了这些里程碑式的成就，但国际能源署预测 （链接位于 ibm.com 以外），生物燃料的扩张仍将无法实现 2030 年的 NZE 目标。
沼气：虽然沼气产业的发展始于 20 世纪 90 年代，但在过去两年中，对天然气替代品的政策支持有所增加。目前，全球几乎一半的沼气产量来自欧洲，其中仅德国就占了 20% （链接位于 ibm.com 以外）。
沼气历来用于热电厂。然而，最近，各国政府鼓励将生物甲烷用于工业和运输领域，顾名思义，生物甲烷是一种含有大量甲烷的沼气。自 2022 年起，将有 13 个国家或地区实施支持沼气的新政策，IEA 预计 （链接位于 ibm.com 以外） 沼气产量增长将在 2028 年加速增长。
地热能
技术的发展为将地热能引入更多地方创造了机会。例如，通过增强型地热能源系统，在没有自然热水的地区向地下注入流体。地下流体加热后会被泵送到地面用于发电 （链接位于 ibm.com 以外）。世界各地，包括北美、欧洲和亚洲，都在规划或开展各种地热项目。
尽管取得了这些进展，但地热能源的倡导者仍然表示，需要制定政策来利用其尚未开发的潜力。地热项目的资本密集型特点和融资成本可能令人望而却步。规模经济的发展和技术的不断进步有助于降低成本，但就目前而言，国际能源署预测，到 2030 年，只有约 1% 的可再生能源来自地热能源生产。23
随着越来越多的可再生能源加入能源系统，科技将在保持能源供应畅通、确保能源安全和电网稳定方面发挥至关重要的作用。
由于可再生能源（尤其是风能和太阳能）易受环境条件的影响，因此确保最佳的生产和分配对于提供稳定、有弹性的电力供应至关重要。可再生能源预测正迅速成为能源转型的重要工具。例如， IBM Environmental Intelligence Suite 中的 IBM Renewables Forecasting Platform 等解决方案可以以 92% 的准确率提供日前的风能和太阳能预测。
更好的存储还有助于提高电力系统的弹性。太阳能、风能和水力发电都需要能源存储系统 (ESS) 来提供稳定的能源供应。随着电网规模电池技术的发展，公用事业公司将能够长期存储电力，以便在低产或停产期间更好地管理负荷。例如，液流电池是目前正在开发的一种低成本、可扩展的长期电网规模能源存储空间。
从电池到太阳能电池阵列，有效的资产管理是支持清洁能源转型的重要组成部分；智能资产管理和预测性维护可监测资产健康状况并延长其使用寿命。例如，纽约电力局 (NYPA) 正在利用 IBM Maximo Application Suite 简化其资产管理。我们的目标是在未来十年内，将本州的能源基础设施数字化，并将其转变为一个清洁、可靠、有弹性且经济实惠的系统。
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