第1章 全球可再生能源发展
　　1.1 能源技术变革与气候变化
　　能源技术变革是实现能源系统低碳转型及缓解气候变化的关键方式。2015 年，《巴黎协定》的缔结标志着全球新一轮气候治理行动的开始。该协定提出将全球温度提升控制在2℃的目标，并在此基础上提出了更加严格的1.5℃的温度控制目标。上述目标的实现最关键的是减少包含二氧化碳在内的温室气体排放量。依托技术变化、利用清洁的可再生能源技术代替传统化石能源在社会生产和生活中的地位是减少温室气体排放、缓解全球气候变化的最根本有效的方式。全球能源系统正加速朝着清洁、低碳和高效的方向转型，世界各国纷纷调整自身的能源战略，增加清洁可再生能源的比重。在多种驱动因素的作用下，可再生能源技术得到了快速发展。
　　技术创新和扩散是实现可再生能源发展的重要驱动力。因而各国政府均对其十分关注。美国政府极为重视可再生能源技术的研发与应用并制定了一系列激励政策。麻省理工学院开发的排放预测和政策分析（Massachusetts Institute of Technology-emissions prediction and policy analysis，MIT-EPPA）模型和斯坦福大学开发的整合评估模型（integrated assessment model，IAM）都将可再生能源技术发展作为低碳发展和气候变化过程的关键要素。可再生能源技术也是我国政府长期关注的焦点。曾任国家发展改革委副主任的解振华在2016年博鳌亚洲论坛上提出，实现应对气候变化“最关键的还是技术创新”（王心馨和是冬冬，2016）。而针对技术研发政策、低碳技术应用激励政策、低碳技术政策对技术发展的影响等可再生能源技术创新及扩散促进政策分析问题，麻省理工学院能源与环境政策研究中心（Massachusetts Institute of Technology-Center for Energy and Environmental Policy Research，MIT-CEEPR）、斯坦福大学能源建模论坛（Energy Modeling Forum，EMF）等多家研究机构做了大量的研究工作。
　　1.2 全球可再生能源发展的显著成就
　　一方面，可再生能源技术的成本显著降低，如图1.1和图1.2所示，可再生能源技术相关成本整体上自2010年以来不断降低，图1.1显示光伏和风电的装机成本不断降低，其中光伏发电技术成本降低最为明显；图1.2显示光伏发电的平准化度电成本（levelized cost of electricity，LCOE）也呈现明显的降低趋势。2005年以来，多晶硅光伏电池在世界主要国家的价格如表1.1所示。多晶硅光伏电池价格由2005年的4.49美元/Wp（Watt peak，光伏电池峰值功率）降低到了2015年的0.65美元/Wp。
　　图1.1 可再生能源技术总装机成本
　　资料来源：光伏发电数据来源于国际可再生能源协会2019年发布的报告“Renewable power generation costs in 2018”，风力发电数据来源于全球风能理事会2011～2019年的《全球风能报告》
　　注：图中的成本为折算到2018年的价格
　　图1.2 可再生能源技术LCOE变化
　　资料来源：光伏发电数据来源于国际可再生能源协会2019年发布的报告“Renewable power generation costs in 2018”，风力发电数据来源于全球风能理事会2011～2019年的《全球风能报告》
　　注：图中的成本为折算到2018年的价格
　　表1.1 多晶硅光伏电池价格（单位：美元/Wp）
　　资料来源：相关价格由各市场价格整理获得。
　　注：表中的价格为折算到2005年的价格。
　　另一方面，可再生能源技术的应用规模不断扩大，如图1.3所示。自2010 年开始，全球非水力可再生能源投资总额达到近2.6万亿美元，其中太阳能技术总投资约为1.3万亿美元，风能约为1万亿美元。2017 年，可再生能源发电装机容量约占2017年世界总新增电力装机容量的70%，而在终端能源消费中，可再生能源约占10.4%，其中可再生能源电力占5.4%（水电占3.7%）（REN21，2018），经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）成员国可再生能源占全部能源供应的9.7%。根据全球风能理事会（Global Wind Energy Council，GWEC）的统计报告，如图1.4所示，自2002年开始，风力发电在全球范围内得到了极大的应用。2021 年底全球累计风电装机容量达到837GW，约为2001年的40倍。各国及其组织相继提出了今后的发展目标，截至2017年，全球范围内已经有179 个国家提出了其可再生能源发展目标，57 个国家提出了可再生能源电力占比100%的目标（REN21，2018）。德国政府提出到2025年实现可再生能源占该国全部能源比重提升到40%～45%的目标，且到2035年达到55%～60%；我国的《可再生能源发展“十三五”规划》提出，到2020年可再生能源年利用量达到7.3亿tce（ton of coal equivalent，吨标准煤），其中可再生能源发电量达到全国总发电量的27%。
　　图1.3 2004～2019年世界某些国家和地区及全球新增可再生能源投资情况
　　图1.4 世界风力发电技术累计装机容量变化
　　1.3 把握可再生能源技术创新与扩散过程的一般规律
　　在技术创新和扩散过程中，成本是决定其在市场上能否获得成功的决定因素（Matteson and Williams，2015）。从供应侧角度，新兴的可再生能源技术（光伏、风电等）要想代替已有的成熟能源技术，必须回答“新兴技术的成本需要达到什么水平才能代替现有技术？”的问题。在可再生能源技术发展的初始阶段，通常需要依赖有效的政策刺激来促进其创新和扩散，这已经在全世界范围内达成了共识。而分析技术的内在变化（endogenous technological change）过程及其影响因素，是可再生能源技术成本变化研究的基础，也能够从供应侧角度为制定有效的激励政策提供理论和实际依据。
　　从需求侧的角度，可再生能源技术的市场扩散（market diffusion）受主体行为、市场结构、政策等要素的影响。如何有效地刻画市场投资者对于技术成本及相关激励政策的反应是刻画可再生能源技术市场扩散动态变化的关键。根据主体需求和技术的发展水平，识别可再生能源技术规模化利用的边界条件，通过“市场-政策”协同的手段促进边界条件的实现是低碳能源技术扩散过程中亟须解决的关键问题之一。
　　本书通过多学科、多理论、多方法的交叉融合，围绕可再生能源技术发展过程中的重点问题展开研究，着力识别典型可再生能源发展的驱动机制和主要趋势，把握可再生能源技术发展偏好的形成规律及作用机理，分析不同政策激励下可再生能源技术发展相关主体的决策行为及其影响，构建符合中国特色和情景的可再生能源技术发展目标和路径。因此本书的研究具有强烈的现实背景和积极意义。
　　理论上，本书的研究有助于把握可再生能源技术发展的内涵、驱动机理及发展偏好等一般化规律，丰富能源经济和管理相关理论；有助于捕捉可再生能源技术发展相关主体的行为规律及其影响，促进行为理论、管理理论与能源经济等多学科理论的交叉与融合；有助于建立可再生能源技术发展系统分析与优化管理理论，推动相关研究的理论基础创新。
　　方法上，本书旨在构建可再生能源技术发展的一般规律，构建供需双侧可再生能源技术变化的基本模型、可再生能源技术发展系统模型以及政策的评估和动态优化模型等，有助于搭建可再生能源技术发展系统建模方法；有助于建立可再生能源技术发展决策分析和动态优化方法；有助于通过数理模型的构建，开发并改进可再生能源技术发展和能源转型的相关研究方法，推动研究工具和手段的创新。
　　实践上，本书的研究有助于从中外可再生能源技术发展和能源转型的对比中发现一般性和特殊性，为探寻满足新时代要求且具有中国特色的差异化可再生能源发展路径提供有力支撑；有助于厘清可再生能源技术发展相关主体与供需双侧的利益诉求，为可再生能源技术发展政策机制和保障机制的设计提供可靠的依据；有助于揭示可再生能源技术发展的驱动机制和主要障碍，为针对性、系统性政策的制定提供方向。
　　第2章 加快构建我国可再生能源发展路径
　　党的十九大再次强调了建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系 。这迫切需要我国既能掌握世界可再生能源发展的基本规律，顺应能源变革的潮流和趋势，又能立足国情、区情，切实可行地推动可再生能源发展，以实现经济社会更高质量的发展。
　　2.1 推动可再生能源发展是新时代的新要求
　　随着全球气候变化问题的日益突出以及国际社会的普遍关注，世界各国纷纷调整自身的能源战略，增加清洁可再生能源的比重。2016年，世界可再生能源新增投资约为2416亿美元（不包括大型水电），约为2004年的5.14倍，全球可再生能源发电总装机容量可提供世界总电力的约24.5%。在我国，可再生能源发展也取得了一些突破性和标志性的成果。2016年，我国可再生能源电力与燃料投资和可再生能源发电总装机容量均位列世界**，2017年光伏发电和风电占全国总发电量的6.6%。
　　各国及国际组织针对可再生能源相继提出了未来的发展目标，欧盟要求其成员国到2030年能源需求的32%由可再生能源实现；德国政府计划到2025年将可再生能源占比由当前的33%提升到40%～45%，到2035年提升到55%～60%。我国的国家能源局《新型电力系统发展蓝皮书》和《“十四五”可再生能源发展规划》要求到2030年，我国非化石能源消费比重达到25%左右，风电和太阳能发电总装机容量要达到12亿千瓦。
　　2.2 我国可再生能源发展急需更加稳健的政策环境
　　能源由污染到清洁、由高碳到低碳的变革是一个长期的、融合渐变和突变的过程，涉及多类技术、多种产业和多类不同主体，是一个复杂的系统演化过程。各国的发展因其国情不同而存在差异，总体来看，世界各国可再生能源发展仍处于“摸着石头过河”的探索期，战略与路径的选择带有一定的随机性，政策的供给带有一定的试探性，由此也带来了可再生能源发展过程中的一些问题。