可再生能源之風能
摘要
- 全球對可再生能源的需求和投資越來越大。未來五年，可再生能源規模將同比增長85%，預計到2025年，可再生能源發電比例將超過煤炭，成爲全球最大的發電來源，其中太陽能和風能發電增長最大。
- 可再生能源中目前太陽風和風能處於領先地位，技術成熟、成本較低，其中風能未來的發展潛力巨大。海上風(Offshore wind)的裝機規模增長迅速，越來越多的國家加大力度安裝。
- 縱使風能有諸多優勢，但因其不穩定、前期投入相對大、電力運輸距離遠等痛點，一直阻礙其大規模的發展。
先解釋一個經常會搞混的概念 – 清潔能源和可再生能源。通常很多人會把兩者歸爲同類，但是兩者有一定的區別。可再生能源：是指在自然界中可以不斷再生和利用的能源，取之不盡，用之不竭。包括由太陽能、風能、海洋、水力發電、生物質能、地熱資源等等產生的電力和熱量。清潔能源：是指在生産過程中不産生任何溫室氣體的能源，上述的幾種自然能源都屬於清潔能源的範疇。但清潔能源不一定是可再生能源：核電在發電的過程中不會産生任何碳排放，是清潔能源，但不屬於可再生能源。
可再生能源市場規模發展前景可觀
爲了避免全球氣候變化的最壞影響，各國達成到2030年需要將碳排放量减少近一半，到2050年達到淨零排放的倡議。所以在面對能源轉型的時候，清潔能源經常被人們討論。加上去年的俄烏戰爭再次引發了人們對能源的關注和討論，這次不僅僅只是能源轉型的問題，還有能源安全成爲了重點的討論話題。尤其在歐洲，人們討論如何擺脫能源受別人控制的處境。
全球能源生産現在仍以化石燃料為主，占比80%以上，但清潔能源正在快速普及。2015年簽署《巴黎協定》後5年間，清潔能源投資每年平均增長率僅為2%，但2020年以來，增長速度加快至12%。發展到現在，約29%的電力來自可再生能源。根據國際能源署(IEA)預估，2022到2027年，可再生能源增長2,400GW，相當於中國當前全部裝機功率的總合。相比於前五年，增長率高出85%。
注釋：GW（吉瓦）用來計算發電裝機容量，是功率單位。Gwh表示一個小時内1GW容量的機器能夠產生的電量。1Gwh=1,000,000 Kwh=1,000,000 度電。
在同一時期内，再生能源的增長占全球能源增長的90%以上，其中貢獻最大的有中國、歐盟、美國和印度。另外，根據IEA預估，到2025年，再生能源將超過煤炭成爲全球發電最主要的來源。
從清潔能源總體投資分布看，預計2022年投資超過1.4兆美元，其增長占全球能源投資增長額的約四分之三。歷史統計數據顯示，2021年中國的清潔能源投資達到3800億美元，高居榜首；隨後是歐盟，爲2600億美元，美國爲2150億美元。許多國家和地區都把發展清潔能源納入刺激經濟復蘇政策的重要組成部分。
2020年，大約5.9兆美元用於補貼化石燃料行業，包括通過明確的補貼、稅收减免以及未計入化石燃料成本的健康和環境損害。相比之下，到2030年，每年需要約4兆美元投資於可再生能源，包括技術和基礎設施投資，通過這種方式才能讓我們到2050年實現淨零排放。
對於許多資源有限的國家來說，前期成本可能令人望而生畏，許多國家將需要財政和技術支持來實現。但對可再生能源的投資會有回報，到2030年，僅减少污染和氣候影響一項就可以爲世界每年節省高達4.2兆美元。
對可再生能源每一美元投資所創造的就業機會，是化石燃料行業的三倍。國際能源署估計，向淨零排放的過渡將導致能源部門就業機會的總體增加：雖然到2030年礦物燃料生産方面可能失去約500萬個工作，但估計清潔能源方面將創造1400萬個新的工作，從而淨增加900萬個工作。此外，與能源有關的行業還需要1600萬工人，例如，在電動汽車和超高效電器的製造或氫等創新技術方面承擔新的角色。這意味著到2030年，清潔能源、效率和低排放技術領域總共可以創造3000多萬個就業崗位。
可再生能源技術的價格正在迅速下降。2010年至2020年間，太陽能發電的成本下降了85%。陸上和海上風能的成本分別下降了56%和48%。價格下跌使可再生能源在各個方面都更具吸引力，包括對中低收入國家而言也是如此，全球對新電力的額外需求將主要來自這些國家。
另外，根據IRENA的預測，全球對於石油的需求將在2033年達到頂峰，隨後開始逐漸下降。與此同時，隨著成本的下降和技術的提升，未來幾年大部分新的電力供應都有真正的機會由低碳能源提供。
風能是增長速度最快的再生能源之一
風能發電依托於大量投入的研發、政策扶持和持續降低的成本，從2000年以來發展迅速。2021年，全球各國風能發電裝機容量中國最大，占比40%；美國次之，占比16%，德國占比7.7%。
根據全球風能委員會(GWEC)的數據顯示，2020-21年是風能發展最快的兩年，當前全球風力發電縂功率達到837GW。2021年，全球增加風能發電功率93.6GW，其中陸上風電（Onshore wind）增加72.5GW，海上風電（Offshore wind）增加21.1GW。
隨著技術的改進和規模擴大，風力發電的成本開始下降，容量因素上升。2010年至2020年，全球陸上風電加權平均平準化度電成本(LCOE)下降了56%，從0.089美元/kwh降至0.039美元/kwh。同期，新投產的海上風電項目的LCOE下降了約一半(48%)。
風力渦輪機的容量隨著時間的推移而增加。1985年，典型的渦輪機額定容量為0.05兆瓦，風輪直徑為15 米。今天的新風力發電項目的渦輪機容量在陸上3-4 兆瓦和海上8-12兆瓦之間。
風能發電未來的發展，仍要關注中國、美國、歐盟以及印度的發展趨勢，這些國家的帶動下神話產業化升級，進一步壓低成本的同時也將更加成熟的技術帶給其他國家。
如果想要在2050年達成零排放目標，風能裝機容量到2030年需要再增加4倍。然而，根據IEA的估計，全球裝機量會出現較大的缺口，安裝供給將不能與需求匹配。
風能發展取決於各國對利弊的權衡
沒有一個東西是完美無缺的，包括風能在内的再生能源也不例外。以風能舉例，它有很多優勢的同時，也有較多的痛點，以至於阻礙風能在全球的發展。
風能優勢
- 風能清潔且再生：與煤炭、天然氣或石油不同，風力發電不會導致溫室氣體排放。雖然建造大型風電場會帶來一些環境方面的考慮，但一旦投入運營，風力渦輪機本身就不需要燃燒任何化石燃料即可運行。此外，風能是完全可再生的，永遠不會枯竭。與補充非常緩慢的傳統化石燃料資源相反，風自然存在於我們的大氣中，我們不必擔心未來的供應問題。
- 創造就業崗位：根據IRENA的計算，僅在美國有超過10萬人在風能相關的領域工作，包括生產、安裝、維護、咨詢等等，預計到2050年還會有60萬個新的崗位出現。而在全球有上千萬從事再生能源相關工作的崗位。
- 相對低廉的運營和使用成本：雖然前期安裝相對昂貴，但是一旦安裝完成後，後期的運營成本相對可控且低廉。此外，相比於非再生能源和天然氣，風能電力的使用成本更低。
風能痛點
- 前期投入成本相對較大：儘管風力發電的價格隨著普及而不斷下降，但它必須與目前使用的成本最低的電力來源競爭。1980年以來，風電的運營成本下降了80%，預計還會繼續下降。儘管有這種下降，風能作為一種可再生能源仍必須在經濟上與不可再生能源競爭。與太陽能類似，需要進行前期投資，需要 10-20 年才能收支平衡。
- 風能是遠距離的能源：風電場需要強大的輸電線路才能將電力輸送到城市地區。良好的風電場位置通常位於風力較大的農村地區，但也位於附近居住人口不多的地區。正因為如此，能源到達城市的唯一途徑是通過新的輸電線路，在建設風電場時需要額外投資。
- 風能的穩定性：風能存在間歇性問題，這是由風本身的不一致性引起的中斷。由於天氣和風速無法掌控，因此很難預測它在特定時間内可以收集的能量。這意味著供應商需要有能源儲備或替代能源，以防出現無風的情況。
風力能源總結與看法
在全球可再生能源裝機高速增長的趨勢下，各國也面臨著包括供應鏈脆弱和成本上升等諸多挑戰。國際能源署指出，大多數發達經濟體面臨許可和電網基礎設施擴建方面的問題；在新興經濟體，政策和監管的不確定性仍然是加快可再生能源擴張的主要障礙；而在發展中經濟體，薄弱的電網基礎設施和缺乏融資阻礙了及時投産。
如果各國能很好地應對政策、監管、許可和融資等各方面的挑戰，全球可再生能源裝機將進一步縮小到2050年實現淨零排放所需的可再生電力增長量的差距。當前市場環境下，我們對於再生能源的觀點屬於中性，未來需要觀察政府的政策和投入、裝機容量的落實、各國對實現2050年零排放目標而是否付出真正努力等等。
