可再生能源的开发关乎人类未来，以太阳能和风能为主导的可再生能源正在成为世界能源的新支柱和新常态。

可再生能源的利用
从工业革命以来，特别是19世纪后期到今天大约150年的时间里，人类一直严重依赖煤炭、石油和其他化石燃料提供能源和动力。化石燃料几乎融入了我们生活的方方面面。然而，化石燃料的燃烧对环境有诸多负面影响。例如，化石燃料燃烧时会排放二氧化硫、氮氧化物、有毒重金属和颗粒物等污染物，这些污染物会导致人类患上心脏病、哮喘等疾病。此外，全球温室气体浓度目前已经达到了历史最高水平，3/4的温室气体排放来自化石燃料的燃烧。温室气体将热量困在大气中，提高了地球表面的平均温度，使全球气候趋于变暖。伴随全球气候变暖而来的是海平面上升和越来越多的暴雨、干旱等极端天气。
为应对气候变化对人类生存环境的影响，世界各国将开发和利用可再生能源作为首要任务。可再生能源是从自然资源中提取的可循环再生的能源，如太阳能（利用光伏板或聚焦镜将光能转化为电能或热能）、风能（通过风力涡轮机使空气流动而产生的动能）和水能（水从高海拔流向低海拔而产生的能量）等，它们是取之不尽、用之不竭的。可再生能源不会排放导致全球气候变暖的二氧化碳和其他温室气体，可以减少能源生产过程中的空气污染，能够增强电网的可靠性和灵活性，并且满足岛屿和偏远地区的能源需求。从长远来看，可再生能源具有很高的经济性，可以削减和消除对他国的能源依赖。
虽然人类自远古时代就知道利用水力以及风力，但直到1973年的中东战争引发世界性能源危机后，世界各国尤其是工业发达国家，才意识到可再生能源的重要性。1992年，联合国“世界环境与发展大会”确立了可持续发展的模式，把环境与发展纳入统一的框架，可再生能源的开发和利用进入了新的阶段。

可再生能源技术的发展现状
可再生能源技术的早期发展受到了各国政府补贴政策的推动。近年来，由于化石燃料价格上涨和国际能源安全隐患，世界各国纷纷加大对可再生能源技术的投入，以太阳能和风能为主导的可再生能源得以在全球范围迅速扩张。例如，美国太阳能和风能的发电量目前约占其总发电量的14%，而这一数字在25年前几乎为0。在世界范围内，可再生能源发电量约占全球总发电量的30%；2022年，可再生能源装机容量占所有新增电力容量的80%以上。
太阳能和风能发电成本的急剧下降也促进了可再生能源的高速增长。例如，在很大程度上得益于成熟的中国制造业，太阳能光伏电池的成本在过去10年下降了90%。以太阳能和风能为代表的可再生能源呈现出性能快速提高、经济性持续提升、应用规模加速扩张的态势。国际能源署2023年6月的数据显示：预计2023年全球可再生能源装机容量将增长1/3，2024年全球可再生能源总装机容量将达到45亿千瓦，相当于中国和美国发电量的总和。
中国的光伏发电、风力发电和水力发电装机容量已经连续多年稳居世界第一。2022年，中国的可再生能源装机规模继续扩大，新增装机容量为1.52亿千瓦，几乎占全球的50%；可再生能源利用水平也稳步提升，发电量达2.7万亿千瓦时，相当于减少二氧化碳排放约22.6亿吨。国家能源局的数据显示：截至2022年年底，中国的水能、太阳能、风能和生物质能等可再生能源发电装机容量为12.1亿千瓦，煤电装机容量为11.2亿千瓦。在装机容量方面，可再生能源发电首次超过了煤电。

可再生能源发电相关技术
然而，可再生能源要想替代化石能源还有很长的路要走。太阳能、风能等可再生能源具有波动性和间歇性等显著特征，而且可再生能源如何实现规模化发展和高效消纳利用是一个难题。未来10年，在可再生能源发电保持高速增长的同时，装备电气化、储能系统、可再生能源制氢和数字化智能电网等技术有望得到跨越式发展，从而解决高比例可再生能源系统所面临的关键性挑战。
●装备电气化
基于可再生能源的清洁电力可以满足几乎所有应用需求。在化石燃料发电逐步被可再生能源发电取代的同时，使用化石能源的装备（如工业设备和交通工具）将逐步被使用清洁电力的装备所取代。
●储能系统
可再生能源发电受制于天气等因素，具有间歇性和波动性的问题，容易对电网的安全性和稳定性造成冲击。随着可再生能源发电比例的上升，电力系统的灵活性将成为可再生能源并网发电的关键。储能是提升电力系统对高比例可再生能源的适应能力，解决太阳能、风能等可再生能源的间歇性和波动性问题，促进可再生能源消纳、减少弃光、弃风的重要手段。
●可再生能源制氢
氢能是一种来源丰富、绿色低碳的二次能源，在工业和交通领域有广泛的应用。绿氢是利用可再生能源（电解水）制备出的氢气，制氢过程完全没有碳排放。绿氢有助于可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能。
●数字化智能电网
随着大量基于可再生能源的分布式微电网在用户侧出现，电能将从生产端向消费端的单向流动转变为双向流动，电网从纵向一体化的集中式电网向分布式扁平电网转变。这个转变需要一个适应大规模分布式可再生能源并网和多元负荷需要的数字化、智能化的配电网。
随着诸多技术难题被一一攻克，可再生能源最终将从能源系统替补的角色转变为主角。在此转变过程中，中国将继续推动可再生能源大规模、高比例、高质量的发展，巩固作为可再生能源开发和利用的全球领导者的地位。

茆胜，深圳市国创新能源研究院院长。