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來源：互聯網

新能源是相對常規能源的廣義概念，主要指還沒有被大規模利用，正在積極研發開發的能源，或者是采用新技術和新材料，在新技術基礎上系統地開發利用的能源。聯合國開發計劃署（UNDP）將新能源細分為大中型水電，風能、小水電、現代生物質能等新可再生能源，以及傳統生物質能共三大類。新能源普遍具有綠色、低碳，不存在資源枯竭風險，能源價格低等特征。

19世紀70年代至20世紀初，發電機與內燃機等技術發展使石油、天然氣在一次能源中占比超過了煤炭，成為主導能源；同時，電力的出現作為清潔高效的二次能源，革新了人類能源使用方式。20世紀70年代以來，相繼爆發的中東戰爭、兩伊戰爭、海灣戰爭等，分別引發了石油危機。這一時期，氫能經濟作為可持續能源方案被首先提出。1981年，聯合國召開了“聯合國新能源和可再生能源會議”，會議提出以新技術和新材料為基礎，推動傳統的可再生能源得到現代化的開發和利用，利用新能源來取代資源有限的傳統能源。進入21世紀，以風電和太陽能為主的新能源發展受到重視。2015年至2021年，中國新能源領域研究產出位居全球第一，緊隨其后的是美國、德國、韓國和日本。2022年，國際可再生能源署（IRENA）發布《世界能源轉型展望》，提出在可再生能源、綠色氫和可持續現代生物質能推動下，實現所有最終用途脫碳。2023年，全球總發電量約29%來自可再生能源。

截至2015年，全球有173個國家分別制定了各自的新能源發展目標，同時，新能源在全部能源消費中的比例正在不斷上升。而能源變革將把人類生活帶入一個全新的電氣化時代，比如，風力、太陽能的電力生產方式更加簡單，大量燃燒及旋轉設備將被取代；在占石油消耗約70%的交通運輸領域，氫能和蓄電池將取代內燃發動機作為動力；儲能產品改善了電力系統的運營效率并延長升級改造周期，從而降低投資和用電價格。

定義及特征

新能源是目前還沒有大規模利用、正在積極研究開發的能源，或者采用新技術和新材料，在新技術基礎上系統地開發利用的能源。新能源是相對于常規能源而言的，在不同歷史時期和科技水平下，新能源的含義也不相同。各國對新能源和可再生能源稱謂有所不同，但共同的認識是，除常規的化石能源和核能之外，其他能源都可稱為新能源或可再生能源。按照國際能源機構（IEA）推薦，新能源主要為太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能、氫能、水電（主要指小水電）和可控核聚變能。而聯合國開發計劃署（UNDP）則是將新能源細分為大中型水電，風能、小水電、現代生物質能等新可再生能源，以及傳統生物質能共三大類。

新能源有三個主要特征。一是綠色、低碳，如風電、光電讓人與自然更加和諧友好；二是不存在資源枯竭風險，比如，與煤炭、石油和天然氣相比，風力和太陽能可謂取之不盡、用之不竭；三是能源價格低，在新一輪的能源轉型中，新能源生產邊際成本趨近于零，而且隨著技術進步和規模化帶來的單位造價持續下降，用不了多久，新能源的使用價格將全面低于傳統化石能源的價格。

發展歷程

18世紀末到19世紀，以蒸汽機發明和煤炭大規模利用為主要標志，人類能源使用從薪柴時代邁入煤炭時代。19世紀70年代到20世紀初，以發電機、內燃機等的發明與使用為標志，石油、天然氣在一次能源消費結構中的占比超過了煤炭，成為人類生產和生活的主要能源；期間，電力作為清潔、便利的二次能源，改變了人類能源使用的方式。

20世紀70年代以來，相繼爆發的中東戰爭、兩伊戰爭、海灣戰爭等政治因素，分別引發了3次石油危機。氫能經濟作為可持續能源方案在20世紀70年代首先提出，人們希望以用之不竭的太陽光驅動，把水分解為氫氣和氧氣。進入21世紀，隨著人類技術進步和環保意識日益提高，以風電和太陽能為主的新能源發展受到重視。

2004年，女王陛下政府在能源領域宣布重點發展組合技術，包括可再生能源創新、碳減排技術和氫能發展技術等。

2005年8月，美國政府頒布《能源政策法》加大對太陽能、地熱能、生物質能的資助力度；之后出臺《清潔能源法》以促進清潔可再生能源發展。

2006年3月，經歐盟25國公布《能源政策》綠皮書確定綠色能源是歐盟未來能源安全戰略發展的核心，其主要內容包括鼓勵對綠色能源的研究、開發與利用，發展水、風、地熱、潮汐等綠色可替代能源。

2011年7月，德國制定“能源轉型計劃”，旨在用太陽能、風能以及其他可再生能源取代煤炭、天然氣等化石燃料，減少碳排放。

2015年，德國50赫茲輸電公司在玻羅的海沿岸到捷克邊境地區電網范圍內的清潔能源供電比例達49%，其中38%來自太陽能和風能。輸電公司總部時刻監控太陽能和風能的實時發電量，同時購買風力風向預測報告和太陽強度預測報告，其風力預測準確率達96%~98%，太陽強度預測準確率達93%~95%。其精確的預測避免了2015年的“日食電力大崩潰”。同年，全球可再生能源發電新增裝機容量首次超過常規能源發電裝機。

2016年，德國可再生能源利用占比達32%，在每年5月的某一天，德國全境能源供應都來自可再生能源。

2018年，中國對可再生能源投資達912億美元，約占世界的三分之一；美國可再生能源投資485億美元；歐盟為612億美元。聯合國再生能源咨詢機構REN21的一份報告顯示，至2019年，中國連續七年成為全球可再生能源最大投資國。

2020年，德國聯邦議院通過《可再生能源法》修正案，取消光伏發電上限限制及風電建設“一公里”要求。

2022年，國際可再生能源署（IRENA）發布《世界能源轉型展望》提出在可再生能源、綠色氫和可持續現代生物質能推動下，以電氣化和能源效率為主要驅動力，實現所有最終用途脫碳。

英國《自然》增刊《2022自然指數-能源》數據顯示，2015年至2021年，中國清潔能源領域研究產出位居全球第一，緊隨其后的是美國、德國、韓國和日本。

2023年，全球總發電量約29%來自可再生能源。截至2023年底，中國可再生能源發電總裝機達15.16億千瓦，占全國發電總裝機的51.9%，接近全球可再生能源發電總裝機的40%。其中，水電總裝機4.22億千瓦、風電總裝機4.41億千瓦、太陽能光伏總裝機6.09億千瓦。同期，中國核能電力股份有限公司發電裝機容量為5691萬千瓦；

2024年4月，《中華人民共和國能源法（草案）》公開征求意見，明確中國將可再生能源列入能源發展優先領域。

新能源類型

太陽能

太陽能（solar energy）是太陽內部高溫核聚變反應所釋放的輻射能，由太陽中的氫經過聚變而產生，以輻射形式每秒鐘向太空發射3.8×1019MW能量，其中有二十二億分之一投射到地球表面，地球一年中接收到的太陽輻射能為1.8×1018千瓦小時，是全球能耗的數萬倍；太陽照亮地球40分鐘所產生的能量，相當于全世界人類消耗的能量總量。太陽能取之不盡用之不竭，地球上所需的能量直接或間接來自太陽能，而太陽能是絕對清潔、無污染的。太陽能光熱發電作為世界各國新能源利用的前沿科技，具有零消耗、零污染、零排放和壽命周期長的優勢，且對資源無地理限制，只需很短時間獲得。其缺點是光電轉換效率不高，約15%左右，且不穩定；太陽能發電需選擇合適的太陽輻射，在陽光不足的陰天或雨天，太陽能光伏轉換的效率會大大降低。此外，太陽能集熱材料也有待改進、光伏發電成本較高等。

地熱能

地熱能（geothermal 能量）是地球內部蘊含的熱能，是驅動地球內部一切熱過程的動力源，其熱能以傳導形式向外輸送。地熱能是由地殼抽取的天然熱能，來自地球內部的熔巖并以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。地熱能利用儲存在內層的地球熱量，并在地下吸收熱量，用于熱泵、發電和供暖等各種用途。其中，深層地熱能應用有地熱發電和直接利用；淺層地熱應用主要是地源熱泵和水源熱泵。地熱能優點是地熱源無間歇性，穩定性好，地熱發電平均利用系數高達80~90%，遠高于光電、風電等；帶動系數高，具多種綜合利用價值如旅游等相關產業；環境友好，僅鉆井過程中有一些硫化氫（H2S）釋放，合理回灌條件下可基本做到零排放；成本低，瑞士信貸銀行最新評估地熱電成本約每千瓦小時3.6美分，大大低于太陽能、風能和煤電等。由于海底可以找到豐富的地熱資源，地熱能的增長潛力取決于海上鉆探技術的進步。

風能

風能（wind 能量）是地球表面空氣流動所形成的動能。風能是太陽能的一種轉化形式。地球上和大氣層中各處接收到的太陽輻射能能量不同，溫度不同，從而引起各處大氣層壓力分布不平衡，在氣壓梯度作用下，空氣流動形成風能。風能的大小決定于風速和空氣的密度。風能屬蘊藏量豐富、永不枯竭、清潔無污染的可再生能源，其利用歷史可追溯到公元前5000年，當時風能被用來推動尼羅河沿岸的船只；公元前200年，中國使用了簡單的風力水泵，波斯和中東地區使用帶有編織蘆葦葉片的風車研磨谷物。風力發電的主要優勢，一是運營成本低；二是與化石燃料和核能相比，在經濟上具有競爭力；三是設計壽命長（約30年）。其缺點在于風力發電是間歇性的，且建設成本高，特別是海上風電場。目前，通過運營海上風電場獲得的效率優勢并不能彌補更高的初始資本、運營和維護成本。而且，大型風電場產生視覺污染、渦輪機噪音高。在實踐中，大部分風吹過海洋難以或不可能被利用；此外，由于全球風向模式導致的地理限制使一些地區的風力較弱。

海洋能

海洋能（ocean 能量）通常是指蘊藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水溫差能、海水鹽差能及海草燃料能等。廣義的海洋能源還包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能及海洋生物質能等。海洋能按儲存形式可分為機械能、熱能和化學能。其中，潮汐能、海流能和波浪能為機械能，海水溫差能為熱能，海水鹽差能為化學能。海洋能是一種具有巨大能量的可再生能源，其蘊藏豐富，分布廣且清潔無污染，地球海水容積達1.37×109立方千米。但能量多變且不穩定，開發比較困難；但地域性強，能量密度低，利用效率不高，經濟性差。由于海洋能目前尚不成熟，且與其他能源相比，全球興趣較小，僅小型熱帶島嶼可能具有更好的前景。這是由于輔助效益（淡水、水產養殖、空調等）對其經濟可行性的貢獻。在日本、夏威夷、印度、中國、巴哈馬和美屬維爾京群島，已經嘗試了這些系統的部署，并取得了各種成果。

潮汐能（Tidal 能量）是潮汐運動時產生的能量，是人類利用最早的海洋動力資源。中國在唐朝沿海地區就出現了利用潮汐來推磨的小作坊；11~12世紀，法、英等國也出現了潮汐磨坊；20世紀，人們開始利用海水上漲下落的潮差能來發電，潮汐能量與潮差大小和潮量成正比。據估計，全世界的海洋潮汐能約有20億多千瓦，每年可發電12400萬億度。世界上第一個也是最大的潮汐發電廠就處于法國的英吉利海峽的朗斯河河口，年供電量達5.44億度。

波浪能（Wave 能量）主要是由風的作用引起的海水沿水平方向周期性運動而產生的能量。波浪能是巨大的，一個巨浪就可以把13噸重的巖石拋出20米高，一個波高5米，波長100米的海浪，在一米長的波峰片上就具有3120千瓦的能量，由此可以想象整個海洋的波浪所具有的能量該是多么驚人。據計算，全球海洋的波浪能達700億千瓦，可供開發利用的為20~30億千瓦，每年發電量可達9萬億度。波浪能量與波高的平方和波動水域面積成正比。

海流（Ocean Currents）遍布大洋，縱橫交錯，川流不息，其蘊藏的能量可觀。例如世界上最大的暖流-墨西哥洋流，在流經北歐時為1厘米長海岸線上提供的熱量大約相當于燃燒600噸煤的熱量。據估算世界上可利用的海流能約為0.5億千瓦，且利用海流發電并不復雜。

海洋溫差能（Ocean Thermal 能量）又叫海洋熱能。海水熱容量很大，其容納的熱量約有99.99%來自太陽輻射，因此，海水熱能隨著海域位置的不同而差別較大。低緯度海面水溫較高，與深層水形成溫度差，可產生熱交換，其能量與溫差的大小和熱交換水量成正比。海洋熱能是電能的來源之一，可轉換為電能的有20億千瓦。1881年，法國科學家德爾松石（Delzonite）首次提出海水發電的設想，但直到1926年，他的學生克勞德（Claude）才實現老師的夙愿。

海水鹽差能（Salinity Gradient 能量）又稱海水化學能。一般在河口水域，因入海徑流淡水與海洋鹽水間有鹽度差，若隔以半透膜，淡水向海水一側滲透，可產生滲透壓力，該能量與壓力差和滲透能量成正比。

生物質能

生物質能（biomass energy）蘊藏在生物質中，是由綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能儲存于生物質內部的能量，是可再生能源中唯一具備多元化利用的能源品類。生物質能可轉化為固體酒精、液體燃料和氣體燃料。

生物質能主要用于發電、供熱（冷）、交通燃料和工業原料等。其中，生物燃料對環境和公共衛生會產生一些不利影響，如糧食短缺和不平衡、單一栽培、環境污染和生產成本高等。據計算，世界生物質儲存能量比目前全球能源消費總量大2倍。丹麥生物質直燃發電年消耗農林廢棄物約150萬噸，提供其電力供應的5%；德國利用生物廢棄物干法發酵生產甲烷用于熱電聯產，約占其電力能源的7%；美國和奧地利生物質能源分別占一次能源消費量的4%和10%。中原地區主要生物質資源年產生量約34.9億噸，生物質能開發潛力約4.6億噸標準煤；至2021年利用量僅0.6億噸標煤，未來生物質能源化利用潛力巨大。

氫能

氫能（hydrogenic 能量）是燃燒氫所獲取的能量。氫的能源優勢突出，其來源豐富、能量密度高、清潔無污染、儲運性好。氫約占宇宙物質總量的81.75%，在地球水體中儲量豐富；氫氣燃燒熱值高，是汽油的3倍、乙醇的3.9倍、冶金焦的4.5倍；氫氣燃燒產物只有水，使用氫氣儲存能量取決于其生產過程。當前主要的氫氣來源中，天然氣占比48%，石油占比30%，水電解占比4%。其中，綠氫通過利用可再生能源電解水的技術制取。氫能與其他可再生能源的整合應用具有發展潛力。氫能利用包括燃料電池、燃氣輪機（蒸汽輪機）發電、MH/Ni電池、內燃機和火箭發動機等。氫能利用技術包括制氫技術、氫提純技術和氫儲存與輸運技術。其中，制氫技術有化石燃料制氫技術、水電解制氫、固體聚合物電解質電解制氫、高溫水蒸氣電解制氫、生物制氫技術、生物質制氫、熱化學分解水制氫及甲醇重整、H2S分解制氫等；儲存技術包括液化儲氫、壓縮氫氣儲氫、金屬氫化物儲氫、配位氫化物儲氫、有機化合物儲氫和玻璃微球儲氫等。中國是世界第一產氫大國，年產能超過2000萬噸，其中，煤、天然氣、石油等化石燃料生產的氫氣約占70%，工業副產氣體制氫約占30%，電解水占不到1%。

核聚變能

核聚變能是輕原子核（氘和氚）結合成較重原子核（氦）時放出的巨大能量。氫在高溫高壓下發生核聚變，氫原子聚變成氦原子反應產生巨大能量，是人類社會未來極重要的能源。氫是宇宙中最小原子，有三種同位素氕（H）、氘（D）、氚（T），氘原子和氚原子在一定條件下發生聚合，會產生一個氦原子和一個中子并釋放更多能量。海洋中氚儲量是取之不盡用之不竭的清潔能源，560噸氚可為全世界提供一年消耗所需能量；海水中的重水存在大量D-T（氘核與氚核）。核聚變反應堆不產生硫、氮氧化物等污染物質，不釋放溫室效應氣體；核聚變產物氦是自然界廣泛分布的惰性氣體，其無色、無味、無輻射，中子對堆結構材料的活化僅產生少量較易處理的短壽命放射性物質。核聚變危險性極小，一旦發生故障，堆內溫度下降，核聚變反應會自動停止。

小水電

小水電是一種清潔、經濟可靠的可再生能源。小水電水庫建設和土建施工工程量較小，投資成本較低，生命周期約50年。截至2015年，亞太地區約占全球小水電份額的70.29%，在全球小水電開發市場中居主導地位，歐洲占該份額的12.91%。水力發電是一種零排放源，但也有許多缺點，如人口流離失所、建設和退出成本高、影響生態環境如當地動植物、土壤侵蝕和堆積、水質等，并可能增加洪水風險，如在印度北部喜馬拉雅山脈地區發生的一些洪水與水電項目的問題有關。2019年，水力發電占全球能源的7%，占所有可再生能源的60%以上。

主要特點

優點

新能源主要來自于大自然，資源豐富且隨時可用。除此之外，還具有可回收利用的優勢，能確保其供應豐富。

新能源具有相當大的可持續性和持久性。新能源高效，可消除空氣污染，不會對環境造成太大傷害；除了零排放、低排放帶來的環保特性外，還是可持續能源。

新能源要么來自大自然，如太陽、風、潮汐、地球、熱量等，要么是通過自然材料轉化為能量，因此，其大多對環境的危害很小或沒有，在減少溫室氣體排放方面作用顯著。

使用新能源的主要優勢是很容易在本地獲得，因此，在新能源的廣泛利用方面，無需承擔網絡成本。

新能源廣泛分布在世界各地，可改善各地社會經濟條件，為邊遠地區人民提供脫貧救助。

缺點

間歇性，意指有波動性而不可調度。部分新能源，如太陽能，會因晝夜、四季的周期變化外，還常常受云層變化的影響，導致其有間歇性；風能因對天氣敏感，具有輸出波動，因為此類能源又被稱為間歇性再生能源，有間歇性、可變性、隨機性、不可調度的特性，無法為電網提供除提供一定能量以外的各種附加和強制性服務；同時，由于可變可再生能源易造成電力系統的不穩定。因此，部分新能源利用領域，需要采用技術手段來補償電力系統的不穩定。

新能源是來自大自然補充但流量有限的能源，雖然在持續時間上幾乎是取之不盡用之不竭的，但每單位時間內可用的能量卻是有限的。

相比化石能源，新能源具有間歇性、隨機性、波動性，因此對基礎設施更為依賴。由于輸電通道不足，一些地區新能源送出困難；由于充電樁數量不夠，充電難是電動車使用的主要問題。

新能源的開發和使用往往有較高的技術要求，比如：為保障生態安全，大規模光伏電站建設時需要完善地面定位監測站點建設，并定量分析評估氣候、土壤、植被等要素及生態環境的因素；在風電機組運行壽命結束時，采用新材料或制造方法實現葉片的可回收利用，是風電行業新的研究方向；甲醇重整燃料電池在重整過程得到的氫氣中包含了一氧化碳等有毒氣體，需提純并降溫（從超過200℃降到約80℃），要求投入額外的設備。

新能源的開發和使用往往有較高的成本，比如：水是最重要且唯一清潔的氫能來源，但受到電解效率低下和生產成本高的限制。

關鍵技術

新能源關鍵技術包括核能技術、太陽能技術、生物質能技術、風能技術、鋰電池技術、地熱能技術、海洋能技術等。其中核能技術與太陽能技術是新能源技術的主要標志。

太陽能光伏發電

太陽能光伏發電是利用半導體的光生伏打效應將太陽輻射能直接轉換為電能。光伏發電最基本單元是光伏電池。光伏電池具有光、電轉換特性，可直接將太陽輻射能轉換成直流電；其特有的電特性是借助在晶體硅中摻入某些元素（如磷或硼等），從而在材料的分子電荷里造成永久的不平衡，形成具有特殊電性能的半導體材料。在陽光照射下具有特殊電性能的半導體內可產生自由電荷，這些自由電荷定向移動并積累，從而在其兩端閉合時便產生電能，即“光生伏打效應”，簡稱太陽能光伏效應。一般，工廠、商業建筑屋頂面積大，屋頂開闊平整，適合安裝光伏陣列以節省電費；農村建設分布式光伏系統可提高用電保障和電能質量。分布式光伏并網發電系統主要由光伏組件、逆變器、支架和線纜、匯流箱、交直流配電柜及監控系統等組成。而離網型光伏系統與其它能源互補微網發電系統適合在邊遠農牧區及海島使用。

柔性單晶硅太陽電池技術

讓太陽電池在變“柔”的同時保持高效、輕質、大面積、低成本，是科學家努力的目標，單晶硅太陽電池能將太陽光能轉換成電能的光電轉換效率可達26.8%的理論極限。中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究團隊發現硅片的“力學短板”，即單晶硅太陽電池在被外力彎曲時，其裂痕總是從硅片邊緣的“V”字型溝槽產生。通過處理讓溝槽從“V”變成“U”，60微米厚的單晶硅太陽電池最小彎曲半徑可達5毫米以下，還能重復彎曲，彎曲角度超過360度，在柔韌性增強的同時基本不影響太陽電池的光電轉化效率。這項技術在可穿戴電子、太陽能光伏建筑一體化、航空航天等領域擁有巨大發展空間。

光電化學電解水技術

光電化學電解水技術是太陽能制氫方式之一，借由太陽能與催化劑將水分解成氫與氧。

光分解水制氫的本質是半導體材料的光電效應。當入射光的能量大于等于半導體的能帶時，光能被吸收，價帶電子躍遷到導帶，產生光生電子和空穴。電子和空穴遷移到材料表面，與水發生氧化還原反應，產生氧氣和氫氣。

2018年，蘇格蘭赫瑞瓦特大學（Heriot-Watt）教授與耶魯大學、香港城市大學、華東理工大學攜手改良太陽能制氫技術，讓氫氣逐步成為再生能源一環節。以往PEC電解水技術需要消耗1.23電子伏特（eV），且只有某一UV波段才能促使其進行反應，導致大范圍光譜被浪費。該團隊研發酸堿值差異設計，將能量需求降至0.35eV，透過單獨改變每個電極的pH值，讓電解水制程的熱力學全然不同，使PEC電解水技術可用范圍更廣的光譜、更便宜的方法來運作。目前該技術已應用于燃料電池中。

甲醇重整制氫技術

甲醇和水的蒸氣進入重整室通過高溫（約250℃）反應后，最終產物是二氧化碳和氫氣，成分比例1∶3，但氫氣中會摻雜著微量的一氧化碳。經過氣體提純后，高純度的氫氣進入燃料電池系統中，一氧化碳經過氧化后與二氧化碳一同排到大氣中。氫氣進入燃料電池系統后，后續過程與普通的燃料電池汽車無異，相比建設和運營加氫站網絡，甲醇重整僅需在加油站的基礎上增加甲醇水加注功能，設備更換成本低，操作方便。

核聚變技術

核聚變又稱核融合、融合反應或聚變反應，是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化往往伴隨著能量的釋放。如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核聚變，如太陽發光發熱的能量來源就是太陽的核心部分在一刻不停地發生著核聚變反應。因此，核聚變技術也是一種實現太陽能級能源的方法，被科學家們稱為“人造太陽”。

人類利用核聚變能一般采用磁約束和慣性約束控制。1968年，俄羅斯科學家首先提出用“托卡馬克（Tokamak）”方法來約束核聚變；歐盟最早攻克磁約束技術，1984年，歐洲多國共同合作建成歐洲聯合環狀反應堆（Joint European Torus，JET）；2023年7月30日，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置（NIF）系采用“激光慣性約束”制造。2023年，中國聚變研究實現多項技術成果，在氚回收、等離子體穩態高約束等方面提升聚變落地可行性。國際原子能機構2023年12月發布的報告顯示，中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置創造403秒穩態高約束等離子體運行時長的新紀錄，為2023年全球可控核聚變行業實現的三項重要進展之一。

近年來，核聚變技術取得了突破性的進展。隨著高溫超導技術、人工智能技術等的發展和應用，核聚變反應的可控性和穩定性得到了極大的提升。同時，新型材料的研發也為核聚變裝置的制造提供了有力支持。這些技術突破為核聚變的商業化應用奠定了堅實的基礎。據Coherent Market Insights和SkyQuestt測算，預計2024年全球核聚變市場規模將達到約3312.6億美元，預計到2031年將達到4915.5億美元，2024年至2031年的復合年增長率為5.8%。

應用領域

新能源發電

新能源用于發電的方式有太陽能發電（離網型太陽能光伏發電、并網型太陽能光伏發電、太陽能光熱發電、工業用光伏電源）、風力發電（離網型風力發電和并網型風力發電）、生物質發電（大中型沼氣工程供氣和發電、生物質直接燃燒發電、生物質氣化供氣和發電、城市固體垃圾發電）、地熱發電和水力發電（并網水電站、離網小型水電站）等。2023年全球新能源發電新增裝機5.1億千瓦，其中，中國新增裝機突破3億千瓦。中國新能源發電裝機規模從2013年不到1億千瓦，到2023年超10億千瓦，完成10倍增長，占比超全球的三分之一。截至2024年6月底，中國新能源發電裝機規模首次超過煤電。

光伏發電

世界最大裝機容量和最大熔鹽罐儲熱量的太陽能光熱項目是迪拜馬克圖姆太陽能公園四期，其占地44平方千米，總體裝機容量950兆瓦，光熱項目總裝機容量700兆瓦。該項目在白天利用熔鹽大量儲存陽光充沛時產生的熱能，在夜間或陰天時提供穩定電力，可24小時連續穩定地將太陽能轉化為電能。截至2022年，世界太陽能光伏裝機容量一半在中國、美國和歐盟。其中，歐盟、中原地區和美國分別在2015年、2016年末和2021年初達到1億千瓦。據國際可再生能源署測算，為實現巴黎氣候協定目標，2030年全球光伏累計裝機量需超過54億千瓦，是2023年全球累計裝機量的4倍左右。

風力發電

歐洲是世界領先風力發電地區之一。2022年，風電占歐盟用電量的16%，其中，陸上風電占裝機容量的92%。據歐洲議會2023年9月提出的目標，到2030年歐盟國家可再生能源占總能源消費的比例將達到42.5%，大規模提高風電裝機容量將是實現此目標的主要措施之一。至2023年6月，中國風電裝機總容量約為3.89億千瓦；2023年12月，中國在運最大陸上風電基地中國廣核集團興安盟300萬千瓦風電項目全容量并網。海上風電也是各國推進能源轉型重要的戰略方向，從丹麥1991年建立的全球首個海上風電場，至2019年底，全球已建成150多個海上風電場。2022年12月中國下線的采用全球規模最大最長的海上抗臺風型葉片的超大容量海上風電機組，其年發電量6700萬千瓦時，相當于8萬名居民的年總用電量，可減少二氧化碳排放6.5萬噸。

海洋能發電

海洋能發電包括潮汐發電、波力發電、潮流發電、海洋溫度差發電、海流發電和鹽差能發電等。其中潮汐發電和小型波浪發電技術已經實用化。2016年，世界上第一個潮汐能發電場項目在蘇格蘭開始運行，采用水下渦輪機并由海洋潮汐驅動。2012年開始，中國加大海洋能海上試驗場建設并規劃建設了山東威海、浙江舟山、廣東萬山三大國家海洋能試驗場及示范基地。

熱利用

新能源的熱利用包括太陽能熱利用（太陽能照明系統、太陽能交通工具、太陽能光伏海水淡化系統、太陽能水泵、太陽能戶用熱水器、太陽能集中供熱系統、太陽能空調系統、零能耗太陽能綜合建筑）和地熱能熱利用（地熱供暖，地源熱泵供暖和/或空調、地下熱能儲存系統）。其中，地熱能廣泛地應用于工業加工、民用采暖和空調、洗浴、醫療、農業溫室、農田灌溉、土壤加溫、水產養殖、畜禽飼養等各個領域。地熱直接利用總設備容量份額依次為地源熱泵（占69.7%）、洗浴游泳（占13.2%）和常規地熱供暖（占10.7%），溫室、水產、工業、融雪等所占比例很小。由于地源熱泵的節能、減排優勢，世界地源熱泵的增長遠超地熱直接利用和高溫地熱發電的發展速度，主要集中在北美、歐洲和中國，排名前5的國家分別是美國、中國、瑞典、挪威和德國。

生物燃料

乙醇對排放很友好，可作為其他燃料（如汽油、噴氣機和柴油）的替代品或補充。在美國，E10（汽油與10%乙醇的混合物）是一種常見汽車燃料；E85是含85%乙醇的汽油混合物，可與柔性燃料發動機一起燃燒；使用高乙醇汽油的汽車，其有害尾氣排放很少。2014年，美國和巴西大豆生物柴油產量均超過200萬噸；印度尼西亞棕櫚生物柴油產量超過380萬噸。

氫能經濟

氫的屬性有能源屬性和化學材料屬性，廣義的氫能是各種工業化的過程，通過將二氧化碳和氫結合變成甲醇等儲存下來，各種烯烴、芳香烴化學品都可經由甲醇獲得，從而實現綠色生產。2024年，中國中煤集團在內蒙古自治區鄂爾多斯市上馬10萬噸綠色甲醇規模化生產項目；華電集團在遼寧鐵嶺生產10萬噸甲醇，青海省啟動10萬噸甲醇生產項目。新能源汽車也是氫能利用的先行領域，使用氫能燃料電池作為電動汽車電源一直是人類汽車發展的目標之一。其燃料氣體來源豐富、效率高、無噪聲、無污染，符合節約能源和生態環保的政策趨勢，行業發展趨勢向好。2017年至2021中國氫燃料電池產能年復合增速達39%，2021年，中國氫燃料電池產能規模超過420兆瓦。

國際合作

中歐新能源合作

2023年12月，比亞迪L3宣布在匈牙利建新能源乘用車生產基地，成為中國電動汽車企業在歐盟的首個汽車工廠，預計3年內建成投運。

2024年5月，中國石化同法國道達爾公司簽署了戰略合作框架協議，將共同挖掘油氣鉆探開發、天然氣和液化天然氣（LNG）、煉油化工、工程貿易及新能源等全產業鏈的合作機會，以及可持續航空燃料，綠氫，碳捕集、利用與封存（CCUS）等低碳能源領域的合作機會。

除此之外，中歐還有許多新能源合作項目，比如：萬幫數字能源與法國施耐德電氣公司組建合資新能源公司，將共同開拓歐洲新能源市場，并就歐洲充電、儲能等相關業務簽署框架協議。遠景科技與法國蘇伊士環境集團簽署合作項目協議，將在鋰電池回收、綠色能源與碳管理數字平臺等領域開展合作；與法孚集團將在歐洲開發風電、綠氫、綠氨等新能源項目。

中美新能源合作

1997年中美雙方發布聯合聲明，確定了清潔能源合作領域，簽訂了《中美能源和環境合作倡議書》。2006年，中美雙方一致同意將發展新能源作為兩國合作的重要領域；2009年，雙方簽署了清潔燃料領域合作、二氧化碳捕獲和封存技術合作等三項合作協議；2011年，雙方在智能電網、大規模風電開發、頁巖氣和航空生物燃料合作方面獲得重要進展。2020年，有關新能源的官方交流合作基本停擺，新能源也成了“脫鉤”“去中國化”的領域。2023年11月，中美兩國發表關于加強合作應對氣候危機的陽光之鄉聲明。其中就“能源轉型”提出，兩國計劃充分加快兩國可再生能源部署，爭取到2030年各自推進至少5個工業和能源等領域碳捕集利用和封存（CCUS）大規模合作項目等。2024年5月，美國特斯拉儲能超級工廠在上海臨港正式開工，這是繼上海超級工廠之后，特斯拉在中國的又一大型投資項目。

中英新能源合作

2011年起，英國工程技術學會（IET）可再生能源發電（PRGTM）系列會議輪流在歐洲和中國交替舉辦。其中，在中國上海舉辦的第八屆可再生能源發電國際會議（RPG7火箭炮 2019）議題涵蓋風力發電技術和系統、太陽能光伏技術、太陽能熱發電、地熱能、燃料電池、波浪功率、海流能生物質轉化發電等多個技術領域。2012年起，中國國家能源局和英國商業、能源和產業戰略部每年輪流舉辦中英能源對話。兩國政府在技術領域開展多層次深度合作，涉及深遠海固定、浮式海上風電項目安裝與運維，儲能設計與部署，氫能生產、部署與應用，碳捕集、利用與封存，智能電網，電力系統靈活性等領域。2017年以來，女王陛下政府已經支持英企向30余個中國項目提供約12億英鎊可再生能源出口。2019年，英國國際貿易部和中國國家發改委簽署關于在第三國合作的備忘錄，支持合作開展符合國際標準的可持續低碳項目。2023年11月，中英氫能合作論壇在曼徹斯特舉行。

中國與東盟新能源合作

中國以亞太經濟合作組織（APEC）、EAS、東盟與中日韓領導人會議（10+3）、東盟與中國領導人會議（10+1）和上海合作組織為平臺，加強區域一體化框架下的新能源合作。2010年，中國和東盟領導人發表《中國和東盟領導人關于可持續發展的聯合聲明》，提出“加強能效、新能源和可再生能源、減排、環保等領域科學研究和技術合作，促進高效、環保、節能技術和清潔技術的應用” 。APEC下設的能源工作組（EWG），是中國開展區域內新能源合作與交流的重要平臺。2024年7月24日，中國國家電投云南國際工程公司與老撾王氏投資獨資有限公司在第8屆中國－南亞博覽會暨第28屆中國昆明進出口商品交易會綠色能源館簽約儀式上簽署合作備忘錄，雙方將合作開發老撾南部新能源及配套的相關可再生能源項目群，總裝機容量約100萬千瓦。

中非新能源合作

2015年，“中國-埃及可再生能源國家聯合實驗室”在北京成立。埃及擁有強光照、高風速和豐富的生物質能蘊藏量等發展新能源的優越自然條件，中國在太陽能、生物質能領域具有良好的技術和產業發展優勢。光伏發電是中非清潔能源合作的重要內容。中國援助馬里太陽能示范村項目安裝了1195套離網太陽能戶用系統、200套太陽能路燈系統、17套太陽能水泵系統以及2套集中太陽能供電系統，為數萬名當地居民提供了清潔可靠的電力。2019年，中企承建的東非地區規模最大的光伏發電項目肯尼亞加里薩50兆瓦光伏發電站正式投入運營，發電站年均發電量超過7600萬千瓦時，可滿足7萬戶家庭共計38萬多人口的用電需求。2023年9月，中方在首屆非洲聯合國氣候峰會上宣布實施“非洲光帶”項目。將通過合作建設氣候友好的“太陽能光伏+”項目等方式解決至少約5萬戶非洲地區無電貧困家庭用電照明問題，助力非洲國家應對氣候變化，推進綠色低碳發展。

弊端

截至目前，發展新能源的主要弊端在于二次污染，而新能源二次污染是指在新能源的生產、使用、以及廢棄過程中產生的對環境和人類健康有害的污染。盡管新能源被廣泛認為是清潔、可再生的能源形式，但其全生命周期仍然可能對環境帶來一些負面影響。這些影響主要包括在新能源技術的制造、運輸、安裝、維護和廢棄階段釋放的污染物，以及由于新能源設施建設和運營而引發的環境問題。

隨著新能源技術的廣泛應用，一些二次污染問題逐漸浮出水面。在國家相關部門對新能源汽車的大力支持下，再加上相關技術快速進步發展的情況下，鋰電池行業得到了前所未有的強力驅動，市場份額高速增長。與此同時，新能源汽車廢舊電池也開啟了退役高峰。從動力電池原材料的開采、生產到最終的淘汰，每個階段對環境都會有不同程度的污染和危害。

據相關資料顯示，平均每生產一輛大型純電動汽車，會產生約15噸二氧化碳，其中電池占1/3，電池能量越大，生產時所產生的二氧化碳就會越多。而且新能源汽車所采用的鋰離子電池等電池種類，包含著稀有金屬和有毒物質，例如鋰、鎳、鈷和有機溶劑等，其生產和提取過程可能會引起礦產開采和污染。同時，電池廢棄處理需要進行嚴格的環保處置，以防止對土壤和水源造成二次污染。去年中國新能源汽車淘汰下來的廢舊電池超過20萬噸，電動車的電池壽命一般在4年到6年，大批量的廢舊動力電池開始出現，到了2025年，中國淘汰動力電池會接近80萬噸，而正規的新能源動力電池回收利用企業少之又少，因此，新能源汽車電池污染仍然是一個非常嚴峻的問題。

風電場在建設和運行過程中需要占用大面積的土地和樹林，會破壞當地的生態系統平衡，影響當地動植物的棲息地和遷徙路線，還對當地水資源和土壤質量造成影響。風電機組在運行時會產生一定的噪音，對附近居民的生活造成干擾和影響。此外，噪音污染還對當地野生動物造成影響，影響其生活和繁殖。風電機組的旋轉葉片對鳥類造成傷害，尤其是大型鳥綱和候鳥。風力發電風機葉片由環氧樹脂復合材料制成，其合成材料成分復雜且難以分解和回收，對環境造成威脅。

太陽能電池板的制造需要使用化學品，如硅、鎵、鉛等，這些物質在生產和處理過程中對環境有害，廢棄的太陽能電池板包含有毒元素，需要妥善處理，否則會對土壤和水體造成污染。

光伏電站建設及規模化的光伏改變了電場周圍地表分配，且隨著規模不斷擴大，勢必會對局部地區及周邊地區的生態要素環境等產生影響。每生產1噸光伏發電原材料多晶硅會產生10～20噸氯化硅，如不妥善處理，將導致環境污染。

水能設施的運行涉及廢水排放，其中包含對水生生物有害的物質；小水電的運行會導致河流流態改變，支流河段的水資源枯竭、縱向連通性的喪失、魚類受傷、魚類棲息地退化以及魚類/大型無脊椎動物群落組成的單一化等不可逆的影響不安全的核能設施可能導致輻射泄漏，對周圍地區產生嚴重的次生影響。此外，新能源設施存在著一系列安全隱患，如爆炸、泄漏等，一旦發生將對周邊環境和人民的生命安全造成威脅。

標準規范

中國國家統計局制定的《國民經濟行業分類（GB/T 4754-2017）》，新能源行業被歸入電力、熱力生產和供應業（國統局代碼D44）中的電力生產（D441），包含的統計4級代碼有D4413（水力發電）、D4415（風力發電）、D4416（太陽能發電）、D4417（生物質能發電）、D4418（其他電力生產）。

發展趨勢

主要趨勢

新能源使人類能源使用從不可再生能源（化石能源和核裂變）逐漸向核聚變能或可再生能源過渡，將人類生活帶入一個全新的電氣化時代。比如，風力、太陽能電力生產方式更加簡單，大量燃燒及旋轉設備將被取代；在占石油消耗約70%的交通運輸領域，氫能和蓄電池取代內燃發動機作為動力，車輛內核設計將全部實現電氣化；儲能產品將改善電力系統的整體運營效率并延長升級改造周期，從而降低投資和用電價格。新能源還將推動水能發展，水電站大規模儲存能量并可和其他新能源如太陽能、風能電站進行多能互補。

截至2015年，全球有173個國家分別制定各自新能源發展目標，新能源在全部能源消費中的比例不斷上升。2019年，可再生能源技術占全球所有一次能源的11%，預計到2040年將增加到40%。歐盟計劃到2050年非化石能源在能源消費中的比重將達到75%；瑞典等國家提出到2040年電力消費100%將來自可再生能源；中國提出到2030年非化石能源占全部發電量比重將達到50%，到2050年太陽能、風能、水能、核能、海洋能等清潔能源電力裝機規模將達到36.2億千瓦至46.4億千瓦。

面臨的挑戰

能源消費，主要是電力。從理論上，實踐上，新能源（包括水電、核電、風電、太陽能和生物質能）在電力上完成對化石能源的全面替代都是完全可以做到的。事實上，現在有一些歐洲國家已經基本做到了。雖然風電、太陽能光伏等都是不穩定電源，波動性問題不可避免，但并不是不能解決。以儲能為核心的多能互補的綜合能源體系。比如，風、光之間是有互補性的，艷陽高照時，風一般不大，晚上沒太陽了，風一般又比白天大；比如，太陽能發電，除了光伏還有光熱，光熱發電儲能小時數能到達16~24個小時，完全可以成為其他新能源的調峰電源，盡管光熱目前仍然成本高企，但潛力也很大；除了新能源之間的互補，生物質能、水電、核電、包括傳統火電，都能夠成為電力系統穩定和調節電源。

多能互補能夠削減新能源的波動性，但不能完全解決，儲能仍然是新能源電力體系不可或缺的核心。目前儲能技術在不同應用場景中有多種不同的技術路線，但都在快速發展。在電網儲能上，有抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等在動力儲能上鉛酸電池、鋰系電池、液流電池鈉硫電池等。在當前，儲能技術整體上還不能具備足夠的經濟性。

儲能經濟性是新能源主導的電力體系的重中之重。但儲能經濟性的實現并不只是技術問題，更主要的是產業發展問題。比如太陽能光伏，當前市場主流的技術路線，晶硅太陽能電池在上世紀五十年代就已經產生、實用化了，但最初成本高，除了軍事和航天，誰都用不起。1998年，德國率先開始對光伏綠電上網展開大規模補貼，催生出了光伏的市場和產業，歷經20多年發展，現在在很多地區，光伏已經是最便宜的電源。但這過程中，除了市場優勢由多晶向單晶的轉移，光伏的技術路線并無大的變化。成本的降低在于產業規模擴張，邊際生產成本降低，以及工藝技術在市場發展過程中的不斷迭代和改進。儲能也是一樣，其經濟性的成熟，需要未來新能源裝機發電規模擴張，電力儲調需求不斷增強帶來的市場驅動，也需要國家的政策性支撐和扶持。

在未來，新能源，比如太陽能光伏，能夠分布式安裝，還特別有賬算，電力自發自用，天然省略了輸配電成本。但這對電網企業來說，意味著不僅原來的客戶消失了，反過來余電還要賣給自己，利潤、效益受影響是必然的。而且進一步的，分布式電站又具有波動性發電峰時最好能夠隔墻售電，或者自備儲能，而儲能又需要必要的規模才能具有經濟性，這都要求一個區域性的智慧電網。這就更加會和當前單一大電網的體制相沖突，不僅如此，無論怎樣的智慧型局域電網，都離不開一個堅強的大電網的支撐，這就是說，未來新能源的全面發展，要求電網既要讓渡利潤，又要繼續做好骨干支撐。單就電網企業來說，這個賬是不劃算的，但電網企業也是國企，國企不能只算自己的利潤賬，還要算國家和社會效益的大帳，經濟上為全社會降低用電成本，環境生態上減污染、減碳排放，電網局部小賬算不著，但國家社會大賬則是大大有利，如何平衡，這需要國家有整體性的法律和政策安排。

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