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第二十六章：可再生能源与能源转型
引言
在全球气候变化和环境问题日益严重的背景下，推动能源转型、发展可再生能源已成为各国实现可持续发展的重要战略。可再生能源不仅可以减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，还能促进经济增长和创造就业机会。本章将探讨可再生能源的种类与特点、技术进展、在全球能源结构中的地位、政策与市场机制、面临的挑战与机遇，以及未来展望。
1 可再生能源的种类与特点
可再生能源是指来自自然界的、可以在短时间内再生的能源，主要包括以下几种类型：
11 太阳能
太阳能是最丰富的可再生能源，利用太阳辐射进行发电和供热。
- 光伏发电：通过光伏电池将太阳光直接转化为电能，适用于家庭、商业和工业应用。
- 太阳能热利用：利用太阳能加热水或空气，广泛应用于热水器和集中太阳能发电系统。
12 风能
风能是利用风的动能转化为电能的过程，主要通过风力涡轮机实现。
- 陆上风能：在陆地上安装风力发电机，具有较低的建设和维护成本。
- 海上风能：在海洋中安装风力发电机，风速较大，发电效率高，但建设成本较高。
13 水能
水能是利用水流的动能或水位差转化为电能的过程，主要包括：
- 水电：通过水坝和水轮机将河流的动能转化为电能，是最成熟的可再生能源形式。
- 潮汐能与波浪能：利用海洋潮汐和波浪的能量发电，尚处于研发阶段。
14 生物能
生物能是利用有机物（如植物、动物废弃物等）转化为能源的过程。
- 生物质发电：通过燃烧或发酵等方式将生物质转化为电能或热能。
- 生物燃料：将植物油、糖类等转化为液体燃料，替代化石燃料。
15 地热能
地热能是利用地球内部的热能进行发电和供热。
- 地热发电：通过抽取地下热水或蒸汽驱动涡轮发电。
- 地热供暖：利用地热能加热建筑物或温室。
2 可再生能源的技术进展
随着科技的不断进步，可再生能源的开发与利用技术也在不断发展，主要体现在以下几个方面：
21 光伏技术的进步
- 高效光伏电池：新型材料（如钙钛矿、薄膜材料）提高了光伏电池的转换效率，降低了成本。
- 光伏系统集成：光伏发电与建筑（bipv）或其他能源系统的集成，提高了能源利用效率。
22 风能技术的创新
- 大型风力发电机：提高了发电效率和经济性，适应不同风速和环境条件。
- 智能风电系统：通过大数据和人工智能优化风电场的运行与维护。
23 水能技术的发展
- 小型水电技术：适用于偏远地区，提供清洁能源。
- 潮汐能与波浪能的研究：新型设备和技术不断涌现，提升了能量转化效率。
24 生物能技术的优化
- 第二代生物燃料：利用非粮食作物（如木材、农业废弃物）生产生物燃料，减少对粮食的竞争。
- 生物质气化技术：将生物质转化为合成气，进一步用于发电或制氢。
25 地热能技术的提升
- 增强型地热系统（egs）：通过人工方法提高地热资源的利用效率，扩大地热能的应用范围。
3 可再生能源在全球能源结构中的地位
可再生能源在全球能源结构中的地位日益提升，主要体现在以下几个方面：
31 全球可再生能源的发展现状
根据国际可再生能源署（irena）的数据，全球可再生能源的装机容量持续增长，尤其是光伏和风能的快速发展。
- 太阳能：2019年全球光伏装机容量超过580 gw，预计在未来几年将继续增长。