近年来，曾支撑20世纪人类文明高速发展的以石油、煤炭和天然气为主的石化能源出现了前所未有的危机。除其储藏量不断减少外，更严重的是石化能源产生的二氧化碳气体作为温室效应气体排放到大气中，人为地导致了全球变暖，引发了人们对未来社会发展动力来源的广泛关注和思考。不少国家的能源战略都有一个明显的政策导向——鼓励开发新能源，这既是全球能源结构调整、进行生态文明建设、改善大气质量、坚持绿色发展的最有效途径，也是人类社会适应和应对气候变化及可持续发展的客观需要。

首先是要应对能源短缺：由于常规能源的有限性和分布的不均匀性，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需要。而从能源储量来看，全球已探明的石油储量只能用到近百年，天然气也只能延续到50年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。因此，如不尽早设法寻找化石能源的替代能源，人类迟早会面临化石燃料枯竭的危机局面。

从历史看：每一次工业革命的发动机都是能源革命，第三次工业革命的发动机是能源生产和消费革命，其核心是可再生能源与能源互联网！但是，世界发达国家都经历了历史上两次划时代的能源革命：即从生物质能时代转向煤炭时代，再从煤炭时代转向油气时代。已经完成了其向工业化时代的转变，进入了后工业化时代，并再进一步向信息化时代转变。而作为发展中国家代表的中国的能源革命是跨越油气时代直接进入可再生能源时代，可再生能源时代将引领中国经济完成工业化、同步进入信息化时代。

表1.1 世界能源资源（资料来源：BP世界能源统计2012）

图1.1 世界能源资源

从现实看：中国经济社会的可持续发展面临着资源与环境的双重约束，无论是在国内还是国际以破坏环境容量为代价的发展空间已不复存在，能源转型势在必行，能源生产和消费革命是必然结果。中国目前是世界最大的电力装机和电力消费国；是世界最大的煤炭进口国；是世界第二大石油进口国。由2012年BP世界能源统计（图1.1，表1.1）可以看出中国常规能源储采比不到世界平均值的50%。也就是说，再过30年，中国将无煤可挖，无油可采，无气可开！ 因此，中国必须加快能源结构调整的速度，在今后20-30年内完成能源转型。实现能源生产和消费革命的关键是电力系统转型，而电力系统转型关键是风能和太阳能等清洁、可再生能源的开发，以及储能、智能和信息产业的发展，所以发展风电、光伏发电是中国能源可持续发展的首要途径。

再者是应对环境污染：由于开采、使用煤、石油等化石燃料，产生了大量垃圾，每年就有数十万吨硫等有害物质抛向天空，使大气环境遭到严重污染，局部地区形成雾霾、酸雨，严重污染水土；直接影响居民的身体健康和生活质量。中国当前面临严重的能源供给和温室气体排放的双重压力，从2007年开始成为温室气体排放世界第一大国（图1.2），且保持着较高的年平均增长率4.7%。近年来政府虽采取了各种治理措施，但是由于社会经济主要是工业的发展，环境污染问题还是日趋严重。这些问题最终将迫使我们改变能源结构，必须利用可再生的洁净能源来解决能源供给问题，实现环境的可持续发展，进而实现我们的美丽中国梦。

图1.2 2007年温室气体主要排放国

三是适应和应对气候变化：化石能源的利用不仅造成环境污染，同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应，引起全球气候变化。这一问题已提到全球的议事日程，其影响甚至已超过了对环境的污染。有关国际组织已召开多次会议，限制各国CO₂等温室气体的排放量，如联合国主导的UNFCCC（《联合国气候变化框架公约》）框架下的气候谈判等。20年前，获得了当时国际社会接受的《京都议定书》顺利开启了全球应对气候变化的进程，《京都议定书》界定了发达国家、发展中国家的责任和义务，阵营边界清晰，各国对排放责任和减排义务在原则上没有大的异议，但谈判长期围绕资金上的讨价还价。

目前，代表着发展中国家的中国和发达国家的美国是全球两个最大的温室气体排放国，其排放占全球总排放的42%。2013年4月中美成立中美气候变化工作组，双方在气候变化以及2015年巴黎气候协议问题上开始不断加强合作。

2014年11月12日，中美签署有关应对气候变化和清洁能源合作的联合声明，借由这个声明，中美两国各自公布了最新的气候变化应对及长期碳减排计划。中国将力争实现温室气体排放量从2030年左右开始减少，同时还承诺，将非化石能源占一次能源消费比例从2015年的15%提升到2030年20%左右。美国则承诺，在2020年后把二氧化碳减排速度提高一倍；确保2025年温室气体排放量较2005年下降近四分之一（26%-28%）。

随着中美两国各自围绕减排目标而展开相应的工作，气候变化应对也将吸收过去数十年以来形成的全球化成果，那就是在全球范围内配置减排资源，包括减排的配额、技术、资金、市场以及人才等等，也就是在新的全球国际经济贸易金融的体系内，开展更加有成效的减排工作，以极大地降低全球气候变化应对和减排的成本。就此而言，全球气候变化应对有望在不远的未来进入体现为“要素整合”的“全球化”阶段，从而避免在之前走过的“单边应对”或“孤军奋战”的格局。

在欧洲，2014年10月24日，欧洲理事会宣布通过欧盟委员会2014年初提出的《2030年气候与能源政策框架》。该协议要求欧盟成员国到2030年，相比1990年的水平，共同减少国内的温室气体排放量至少40%，并把可再生能源在欧洲能源结构中的占比提高至27%，而且这些目标将对所有成员国具有法律约束力。

2015年12月12日，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方一致同意通过《巴黎协议》，协议指出，各方将加强对气候变化威胁的全球应对，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内，并为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。全球将尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。根据协议，各方将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动。发达国家将继续带头减排，并加强对发展中国家的资金、技术和能力建设支持，帮助后者减缓和适应气候变化。

2017年6月15日，国际能源署（IEA）发布《能源和气候变化——全球能源展望特别报告》，首次对各国已提交的气候承诺和意向及其对能源部门的影响做出评估，并促请各国加强减排承诺以实现2摄氏度温控目标。

该报告指出，各国目前已做出的减排承诺对未来能源的低碳化具有正面影响，但仍不足以达成本世纪末2摄氏度的温控目标。科学界认为，如果越过这一门槛，全球将遭受严重的洪灾、旱灾、强风暴天气等极端天气和海平面上升。按照现有减排路线，全球温度在2100年将可能上升2.6摄氏度，北半球部分国家甚至将可能上升4.3摄氏度。

IEA总干事范德胡芬在报告发布会上表示，能源生产和使用占全球温室气体排放量的三分之二，能源部门必须在全球减排中扮演关键角色。而新兴技术的发展是最终转变能源体系以实现气候目标的关键。

如果全球落实IEA提议的主要措施，在不损害经济增长的情况下，将可能促进全球温室气体排放量于2020年达到峰值。

为什么要大力发展光伏、风电？为什么不是非常规天然气、核电或其他的可再生能源？

根据电力生产的组成，可以计算出每生产1度电会排放多少CO₂（表1.2）。可再生能源（风电、水电、太阳能、地热能）生产1度电，排放9～38gCO₂；核能生产1度电，排放66g CO₂；天然气生产1度电，排放443gCO₂；天然气转化制氢的燃料电池生产1度电用要排放664gCO₂，比天然气直接产电排放的CO₂反而多；石油生产1度电，排放778gCO₂；燃煤生产1度电至少要排放960gCO₂。

估计我国生产一度电排放750gCO₂。如果一个家庭一个月用100度电，就把75000gCO₂抛向天空。

表1.2 电力生产估计的温室气体排放生命周期

目前，煤、油、常规天然气等化石能源短缺，且其CO₂排放量也较高；和当前全球节能减碳，加强生态建设，进行绿色的可持续发展思路模式相背。如何选择替代能源呢？

1、发展核电，CO₂排放低，但是选点非常困难，核废料的处理还没有真正解决，一旦发生事故就是毁灭性的。

2、非常规天然气：资源储量、开采技术、开采成本以及对环境的影响（CO₂排放量）目前都是不确定的。

3、水能、生物质能、地热能的技术相对成熟，CO₂排放低，但资源储量较少。

4、海洋能（包括潮汐能、波浪能、温差能、盐差能）等的利用上处于研发和验证阶段，距大规模商业化还有一段距离。

5、太阳能和风能可再生能源：CO₂排放低，在资源储量、开采技术、开采成本以及对环境的影响目前都是确定的, 大规模商业化前景广阔。

风能、太阳能资源储量丰富，是不产生任何污染物排放的自然清洁、可再生能源。在当前化石能源面临枯竭、环境日益恶化的情况下，无论从经济上或是技术上都是首选的替代能源，且已形成一定的产业规模。

据全球风能理事会GWEC统计数据显示，2016年全球新增风电装机容量达54600MW；这一新增容量使全球累计风电装机达到486749MW。中国新增30.8 GW，占全球新增市场的42.7%。累计装机168690 MW占全球风电累计装机容量的34.7%。自2010年始，连续7年位列全球新增和累计装机容量的第一位。

据BP《世界能源统计年鉴2016》统计， 2015年全球太阳能发电量增长32.6%，其中中国增长69.7%，超越德、美成为世界上最大的太阳能发电国。二氧化碳排放，全球增长0.1%，中国自1998年以来首次出现排放量下降。

2016年1-6月中国太阳能新增装机22.19GW，累计装机65.37GW。累计发电量为293亿kw•h，占总发电量比例为1.06%。