德勤-全球可再生能源趋势：太阳能和风能已成首选-2019.1-38页.pdf

全球可再生能源趋势太阳能和风能已成首选1太阳能和风能已成首选目录总结|2关键驱动因素|4需求|13结语|20尾注|212全球可再生能源趋势总结首 先，可再生能源逐步实现并网和离网的价格和性能持平。第二，太阳能和风能 能够经济实惠地并网并提升可靠性。第三，新科技不断优化风能和太阳能。在此推动下，太阳能与风能的价格和效能可与传统能源一较高下，脱颖而出。三大关键因素使可再生能源能够最有效地实现能源消费者的三大需求。尽管对需求的侧重程度不同，但消费者均在寻求最实惠、最低碳的可靠能源资源。其中主要的消费者包括：将可再生能源纳入其智慧城市计划的城市；开展能源项目，通过并网和离网可再生资源惠及大众的社区；引领可再生资源部署推动城市发展的新兴市场；以及不断扩大太阳能与风能采购范围的企业。种种迹象表明，可再生能源已经成为主流优选能源方案。受电网平价、并网以及技术三大关键驱动因素影响，太阳能与风能可逐渐与传统能源并驾齐驱。与此同时，由于可再生能源价格实惠、低碳环保且稳定可靠，城市、社区、新兴市场和企业等广大消费者的可再生能源需求不断提升。这些驱动因素和需求趋势在全球发达和发展中地区尤为明显。Renewable energy is rapidly becoming a preferred“mainstream”energy source.23太阳能和风能已成首选Source:Deloitte analysis.Deloitte Insights| TRENDSDEMAND TRENDScommunities+cities+emerging markets+corporationsReliability,affordability,and environmental responsibilityFIGURE 1Renewables are best able to meet demand for reliable,affordable and environmentally responsible energy34全球可再生能源趋势关键驱动因素长期以来，可再生能源的大规模部署面临着重重障碍，而在电网平价、积极并网和技 术创新三大关键驱动因素的影响下，这些障碍正日渐消弭。太阳能和风能曾被认为太昂贵而难以大范围采用，而目前其正在凭借高性价比打败传统资源。随着太阳能和风能并网能够助力解决电网问题，可再生能源存在诸多亟待解决的并网问题这一观念已经发生转变。目前可再生能源可以充分利用先进技术超越传统能源，而无需等待配套技术成熟。I.实现并网和离网平价及性能持平即便是最乐观的业内企业和观察人士，仍对太阳能和风能的部署步伐及其成本下降幅度之大感到惊讶。风能和太阳能不仅颠覆长久以来的印象，而且超出预期，在未获政府补贴的情况下也能在全球主要市场与传统发电技术展开竞争。风能和太阳能已实现电网平价，其性能也逐步与传统能源不相上下。事实上，全球大部分地区，公用事业规模的海上风能与太阳能光伏发电在在未获政府补贴的情况下，平准化度电成本不断下降，与大多数其他发电技术持平或更低1。尽管联合循环燃气轮机等资源能够按需调配，但随着日益平价的蓄电池储能和其他创新技术逐步解决风能和太阳能的间歇性问题，风能和太阳能的可靠性不断提高，可与传统能源一较高下。从价格角度看，陆上风能已成为全球发电价格最低的能源资源，在未获政府补贴的情况下，其平准化度电成本为30美元至60美元，低于最便宜的化石燃料天然气价格区间（42美元至78美元）2。截至2017年底，以中国、美国、德国、印度、西班牙、法国、巴西、英国和加拿大为首的121个国家共部署近485GW陆上风能3。而这九个国家均实现陆上风能电网平价4。美国大平原和德克萨斯州等风力强劲的地区风能发电成本最低，而东北部成本最高5。从全球来看，前述九个领先国家地区、欧亚大陆和澳大利亚的风能发电成本最低6。公用事业规模的光伏太阳能发电成本也极其低廉，仅次于陆上风能。太阳能光伏的平准化度电成本上限区间为43美元至53美元/MWh，远低于任何其他发电能源7。2017年，全球187个国家新增发电装机容量创历史新高，达93.7GW，总容量达到386GW，中国、日本、德国、美国、意大利、印度和英国排名前列。其中，除日本外的其他国家市场均实现太阳能电网平价。因投资成本较高，日本成为全球太阳能发电成本最高的市场之一8。随着日本向竞争性拍卖过渡，太阳能电网平价有望于2025年至2030年期间实现9。45太阳能和风能已成首选西南部各州和加利福利亚是美国太阳能光伏发电成本最低的地区10。从全球角度看，澳大利亚是太阳能光伏发电成本最低的国家，非洲因投资成本过高而成为成本最高的国家11。随着风能和太阳能与其他发电能源之间的成本差距逐渐拉大，全球电网平价指日可待。过去八年中，除了联合循环燃气外，所有传统能源和非风能及太阳能可再生能源的平准化度电成本或保持平稳（生物质能和煤炭），或有所上升（地热能、水能和核能）。由于组件成本大幅下跌和效率的提升，且这两大趋势预计将持续下去，陆上风能和公用事业规模的太阳能光伏发电的平准化度电成本分别下跌67%和86%12。根据彭博新能源财经报道，2018年上半年，陆上风能和太阳能光伏发电成本已经下降18%13。竞争性拍卖推动欧洲、日本和中国以较低价格且无补贴的方式开展发电部署，进一步推动发电成本降低14。发达国家通过风力涡轮机升级改造提高容量系数，促进全球平均发电成本降低15。此外，日本、德国和英国太阳能资源最匮乏但却是全球太阳能发电的领先国家，而非洲和南美洲分别拥有最丰富的太阳能和风能资源但大部分却尚未开发。随着全球开发公司和国际组织合作解决这一失衡问题，促进项目发展，发展中世界的发电成本将有所下降。风能和太阳能装机发电容量不断增大，许多传统能源将开始以较低容量系数运行，导致其平准化度电成本升高16。新太阳能和风能发电厂的成本最终将低于新建的传统发电厂，并低于全球现有发电厂继续运行的成本。意大利国家电力公司Enel去年成功赢取智利风能、太阳能和地热能综合发电厂项目就是有力证明。智利综合发电厂的电力销售价格将低于现有煤电厂和燃气发电厂的燃料成本17。海上风能和聚光太阳能热发电也逐步实现电网平价，其平准化度电成本区间与煤电上限范围重合，但仍高于燃气联合循环方式18。2017年，全球15个国家共4.9GW的海上风能装机容量上线运行，创历史纪录，总容量达19.3GW，而大部分位于英国、德国、中国和丹麦19。德国和丹麦已实现海上风能电网平价，英国预计将于2025年至2030年期间实现，中国预计到2024年实现20。美国仅有一座海上风电场，但项目资源不断增多，其中大多数位于竞争激烈的北大西洋沿岸地区21。随着越来越多项目的部署，美国海上风能的平准化度电成本有望降至欧洲和中国的成本区间，且其海上风能预计在未来十年内实现电网平价22。在聚光太阳能热发电方面，西班牙（2.3GW）和美国（1.8GW）引领15个国家共4.9GW的市场，但两个国家分别从2013年和2015年起就未新增装机发容量23。中国和南澳大利亚的平准化度电成本最低24。聚光太阳能热发电目前均未实现电网平价，但近期一系列创历史新低的拍卖结果表明，这一发电方式能在2020年与化石燃料展开竞争25。聚光太阳能热发电还可进行储能，因此其性能可以达到传统能源资源相同水平。56全球可再生能源趋势可储能的公用事业规模太阳能和风能竞争力不断增强，除了电网平价后还推动实现电网性能持平。风能和太阳能的可调度性大幅提升，从而弥补了其相较于传统能源的固有短板。尽管具备储能功能的可再生能源成本较高，但却可以提供装机发电量和辅助电网服务，从而提升自身价值。自2010年起，锂离子电池成本下降近80%，太阳能普及率提高，推动这种组合模式实现电网平价26。由于具有储能功能，所有重点太阳能市场均开展了包含储能的公用事业规模项目27。在美国，作为储能市场的领先领域，太阳能储能已经在部分市场具备一定竞争力，电力开发公司Light-source宣布将在其西部地区的所有竞标项目中包含储能28。基于投资税减免，美国明年初将在亚利桑那州实现太阳能储能项目平价，其次是内华达和科罗拉多，这些州还将实现风能储能平价29。落基山研究所近期一项研究表明，可再生能源储能可结合分布式资源和需求响应，建立清洁能源组合，以低于目前新建燃气电厂成本的价格提供Note:Top markets=10 GWSource:Map based on IRENA,Renewable Capacity Statistics 2018;LCOE comparison based on Lazard,Levelized cost of energy analysisversion 11.0,November 2017.图 2全球风能和太阳能装机发电容量及电网平价分布图。仅有太阳能装机发电容量的所有国家Top solar market Top wind market Top market with both solar and wind capacity Solar and wind capacity below 1 MW 北美欧洲南美非洲Only solar capacityOnly wind capacityBoth solar and wind capacity67太阳能和风能已成首选相同电网服务，且最早能在2026年实现价格低于现有发电厂的运行成本30。随着屋顶太阳能等分布式可再生能源逐步实现离网平价和性能持平，公用事业规模的电网平价并非唯一考虑方案。在这种情况下，自行发电成本低于零售电费时将实现电网平价。商业太阳能光伏在电网平价的部分重点太阳能市场实现了离网平价且未获补贴，印度除外31。政府激励政策也促使住宅太阳能光伏发电在这些市场具有一定竞争力，到2020年初，加利福尼亚州将强制要求新建相关设施32。太阳能装置安装公司不断融合蓄电池储能和住宅太阳能。今年第一季度，美国家庭安装的住宅储能系统是过去三年的总和，大部分位于加利福尼亚州和夏威夷33，住宅太阳能储能目前低于19个州的费率。而在澳大利亚和德国的部分地区，2017年安装的住宅太阳能光伏系统中分别有40%和50%含储能功能34。澳大利亚和欧洲的住宅和商业屋顶太阳能装机容量高于公共太阳能装机发电容量，将在电网和离网平价实现时，极可能引发分布式和电网太阳能储能之间的能源之争。35 全球风能和太阳能装机发电容量及电网平价分布图。仅有太阳能装机发电容量的所有国家Top solar market Top wind market Top market with both solar and wind capacity Solar and wind capacity below 1 MW 北美欧洲南美非洲亚洲及中东大洋洲Only solar capacityOnly wind capacityBoth solar and wind capacityTop wind marketsTop solar markets中国美国德国印度西班牙法国巴西英国加拿大中国日本*德国美国意大利印度英国*Of the top markets,Japan is the only country that hasnt reached parityLCOE comparison(in$/MWh)风能 太阳能 Gas combined cycle 煤 30604353427860143亚洲及中东大洋洲Only solar capacityOnly wind capacityBoth solar and wind capacityTop wind marketsTop solar markets中国美国德国印度西班牙法国巴西英国加拿大中国日本*德国美国意大利印度英国*Of the top markets,Japan is the only country that hasnt reached parityLCOE comparison(in$/MWh)风能 太阳能 Gas combined cycle 煤 3060435342786014378全球可再生能源趋势II.实惠且可靠的并网长期以来，间歇性一直被认为是制约太阳能和风能大规模部署的最主要障碍之一。目前，这一局势正在发生逆转：风能和太阳能将不再是亟待解决的问题，而是保障电网平衡的有效手段。事实上，可再生能源并网的难度和成本并不如预期高。此外，这些能源不仅促使电网更加灵活可靠，还可提供基本的电网服务。风能和太阳能的间歇性问题可能被言过其实。多数国家和地区目前正处于可再生能源的普及阶段，要求对电网进行最低限度的调整：可再生能源较少进行系统层面登记，仅要求对运行方式和现有资源的使用做小幅变动36。在可再生能源普及率较高的国家或地区中，则要求更复杂的系统性改动，并对传统能源进行调整以促进可再生能源更大规模且更经济实惠地进行并网37。在欧盟、中国和印度，运营商改造热电联产电厂生产热而非电力，改造煤电厂和联合循环燃气轮机电厂以实现更灵活、更稳定的发电38。与临近市场互联是北欧成功推行的另一主要手段，也是加利福尼亚州ISO公司和西部能源平衡市场（Western Energy Imbalance Market）正考虑在美国采取的手段，原因在于如果可再生能源聚合方式普及至更多地区，则能够经济有效地解决产出电量并解决负荷削减量降低问题39。风能和太阳能对电价构成下行压力。从理论上讲，由于边际发电成本为零，太阳能和风能可以置换更昂贵的发电机，且电价更低40。从全球看，太阳能部署促使午间价格峰值降低，同时降低了夜间电价41。美国太阳能和风能排名前20个州中，四分之三的州电价低于美国全国平均水平，四分之一属于电价最低的10个州，包括风能领先的德克萨斯州42。德国是欧洲最大的太阳能和风能市场，其批发价格在过去十年内下降过半43。丹麦拥有全球占比最高的间歇性可再生能源（53%），且其不含税费的电价全欧洲最低44。据劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）预计，一旦美国达到丹麦可再生能源的普及率（40%-50%），部分州将可能实现能源价格下降至极低水平45。Note:Unit=GWSource:IRENA,Renewable capacity statistics 2018.FIGURE 3Top onshore wind and solar PV marketsROW88.7Brazil12.3ROW71.4Japan48.6USA41.1Italy19.7India19UK12.8France13.1UK13Canada12.3China161.4India32.9Spain23Germany50.5USA87.5China130.6Germany42.4SolarWind9太阳能和风能已成首选风能和太阳能的份额不断上升，其电网可靠性和灵活性也随之持续增强。美国停电频率最高的州很少甚至没有风能和太阳能，而停电最少的州属于太阳能和风能最强劲的州46。过去十年中，德克萨斯州的风力发电量增长645%，因此该州的电网可靠性指标得到大幅改善47。德国和丹麦的电网同样在过去十年中变得更为可靠，甚至一年中的五分之一时间内，丹麦为其西部地区贡献了90%的电力48。互联的丹麦和德国电网目前是全球电网最可靠的两个国家49。欧洲数据显示，非计划性停运占陆上和海上风电停运的较小比例，而大多数煤电厂和燃气发电厂停运均为非计划性。陆上风电停运几率较少且时间较短，恢复时间快于其他所有发电能源50。极端天气状况测试电网可靠性的情况下，可再生能源能够弥补燃料型能源的不足之处。2018年，暴风雪席卷英国，导致天然气短缺，而风能打破发电记录，超过2014年极地涡旋期间美国煤堆冻结以及2017年飓风哈维导致煤堆浸湿时的发电预期51。风电和太阳能将成为重要的电网资产。间歇性可再生能源有助于电网平衡。举例而言，2017年，风能降低了美国中西部独立系统运营商（MISO）北部大多数最陡峭的爬坡速率52。但实际上，传统发电仍继续提供与频率、电压和爬坡速率相关的所有基本电网可靠性服务53。然而这一局面将出现变化。借助智能逆变器与先进控制器，风能与太阳能亦能提供这些服务，甚至略胜一筹54。结合智能逆变器，风能与太阳能的调整速度较传统电厂更为迅速，并可在日落或风停后继续保持电网稳定，而且太阳能光伏的响应精准度亦远胜于其他能源55。智能逆变器还能将分布式资源转化为电网资产，对消费者的影响微乎其微，并推动这些资源用于公用事业56。能够运用这些能力的地区较少，但均对相关事宜做强制要求，并允许在市场上销售可再生能源配套服务和/或创建新的电力服务市场57。其间，智能逆变器是助推可再生能源实现并网的技术之一。Renewables have not been as difficult or costly to integrate as anticipated.Whats more,they have demonstrated an ability to strengthen grid resilience and reliability and provide essential grid services.10全球可再生能源趋势Note:The average retail price per kWh is 10.41 cents.Source:GTM Research and SEIA,US solar market insight,2017 year in review,2018,p.8;American Wind Energy Association,“Wind energy in the United States,”2018;US Energy Information Administration,“State electricity profiles,”January 25,2018(data for 2016).Deloitte Insights| 4Three quarters of the top 20 US solar and wind states have electricity prices below the US national averageAll states have below-average electricity prices except for Massachusetts,California,New York,New Jersey,and KansasTop solar state Top wind state Top solar and wind stateAverage retail electricity price(c/kWh):Below national average Above national average 9.5910.338.5515.239.9116.489.3810.499.999.058.3913.3814.479.208.947.838.838.438.727.68III.促进可再生资源自动化、智能化、区块链化和转型的技术 自动化、人工智能、区块链、先进材料和先进制造等新技术加快可再生能源部署步伐。自动化和先进制造等技术改进可再生能源的生产和运营，人工智能进行天气预测，优化可再生能源的利用，区块链等技术改善可再生能源市场环境，先进材料等技术改造太阳能电池板和风力涡轮机的材料。这些技术进一步助力降低成本，提高并网率，有力证明了前述两大趋势。自动化大幅度削减了太阳能电和风电的生产和运营时间及成本。First Solar去年实现美国制造厂自动化，将发电从一个持续多日的百步流程转型为仅采取少数步骤和较少小时数，太阳能电池板产量增长两倍，而成本却是低于竞争对手30%58。自动化对海上风电运营产生重大影响，每GW装机容量中，海上风电的计划性维护停运次数多于其他发电技术59。7月，全球最大的海上风场部署全自动化无人机，将风场检查时间由两小时缩短至20分钟60。未来，目前处于研发阶段的爬行机器人将对太阳能电池板和风力涡轮机内部结构和材料进行自动化微波和超声波检查61。通过自动化流程搜集海量珍贵数据，供人工智能协助分析，用作预测和说明。11太阳能和风能已成首选人工智能更精准预报天气，优化可再生能源使用。由于天气情况严重影响风能和太阳能资源的可用性以及拉动电力需求的消费者行为，因此，天气预报是可再生资源并网的关键所在。寒冷刮风的天气，风电供需均会上升，而在刮风的夜晚，供应会增加，但需求保持不变。人工智能系统能够处理卫星图像、气象站测量情况、过往模式以及风力涡轮机和太阳能电池板感应器的详尽数据，预测天气情况，对比预测和实况，并利用机器学习调整自身模式，生成准确度更高的预报信息62。人工智能系统每天还能处理100TB以上的数据，每15分钟提供分辨率达到几百米的预测63。太阳能和风能领先的市场中，国家预测系统已经借助人工智能大幅提升准确度，协助运营商节约巨额资金64。西班牙国家风电预测系统人工智能型Sipreolico在七年的运营中，将24小时预测的失误率降低了一半。利用这一技术，超本地化人工智能预测模式目前可于一周内在几乎所有地区开展实施65。此外，IBM目前与美国国家大气研究中心展开合作，联合建立首个全球天气预测模型，致力于将人工智能能力推广至服务水平不足的市场66。区块链是造福低水平市场的另一技术。推行能源属性证书亟需区块链技术的支持。区块链可普遍应用于电力领域67。最明确的用例包括能源属性证书市场美国主要为可再生能源证书和欧洲的来源保证。可再生能源证书概念较为简单，即各可再生能源信用证代表1MWh可买卖的可再生能源发电量68。然而，其跟踪流程涉及多方之间发生的复杂、代价昂贵且耗时的相互影响，并存在欺诈风险。通过共享可靠的所有交易总表，区块链消除了注册提供商、经纪人和第三方验证的需求69。对于多小型公司而言，这一自动化流程更透明、更便宜、速度更快且更易获取70。正如德勤洞察“区块链重塑新兴市场电网（Powered by blockchain:reimagining emerging market electric grids）”一文中所述，区块链能源属性证书还有助于破除信任和制度性障碍，这些问题在新兴市场尤为严重，并且一直努力在能源属性证书市场取得进展71。初创公司和成熟企业纷纷开始探索能源属性证书区块链。近期一家电力公司和证交所达成合作，共同进行概念验证72。Manufacturers are heavily investing in these new technologies because they anticipate growing demand for solar and wind power.1112全球可再生能源趋势与此同时，两大经过验证的概念为先进材料和先进制造领域的重大变革奠定了坚实基础。先进材料和先进制造：钙钛矿和3D打印已准备就绪，即将掀起太阳能和风能产业重大变革。钙钛矿今年将逐步实现效率提升。6月，一家英德初创公司研制出硅基钙钛矿太阳电池，其27.3%的转换效率创历史纪录，优于实验环境中达最高效率的单晶硅电池73。7月，比利时研究人员实现类似转换效率，双方均声称有可能实现转换效率高于30%74。自问世以来，钙钛矿是发展速度最快的太阳能技术，在不到十年的时间里就取得了硅半个多世纪才实现的效率提升幅度75。相较于硅，钙钛矿拥有更为简单的化学组成，更大的光谱以及更高的理论最高效率76。钙钛矿还能喷涂至物质表面并印至卷形物体上，推动生产成本下降并扩大应用范围77。钙钛矿模块最早能在2019年实现商业化78。风能方面，增材制造正在为新材料的运用奠定基础。美国两家国家实验室与行业合作生产首台3D打印风力叶片模具，大幅削减原型开发成本，并将开发时间从一年以上缩短至三个月79。下一个前沿领域将是3D打印叶片。这将推动利用新的材料组合和嵌入式感应器优化叶片成本和性能以及现场生产，以降低物流成本和风险80。生产商计划开始在风场按需进行零配件的3D打印，减少成本和维修停机时间81。通用电气已经运用增材制造维修并改进风力机叶片82。生产商预计太阳能和风力发电需求将不断上升，因此对这些新技术投入重金。1213太阳能和风能已成首选表 1前十大可再生智慧城市(57 这个数字是之前英文中的，在中文翻译中没有，在这里应该怎么写？)城市人口(百万)太阳能和风能占比等指标圣迭戈1.433%洛杉矶120%斋蒲尔320%汉堡1.814.8%多伦多2.812%班加罗尔1110%圣地亚哥7.39%首尔10.36.6%台湾1.95.1%巴黎2.34.2%来源:德勤分析。需求城 市、社区、新兴市场和企业正在寻求低 价、清洁、可靠的能源，因此，助推可再 生能源需求不断上升。在这些趋势的推动下，太阳能和风能最适合满足这三方要求。可再生智慧城市认为可再生能源是其智慧城市战略中必不可少的组成部分；社区可再生能源让消费者按照自身偏好实现电气化或获取电力资源；新兴市场把太阳能和风能作为其发展战略的最佳支持方式；企业获取可再生能源，开展绿色经营并提高利润。可再生智慧城市可再生智慧城市认为，太阳能和风能可以推动实现他们的智慧城市目标。目前，随着城市的不断扩张，城市居民占据世界主导。其中有些城市已经踏上“智慧”之旅，借助联网传感技术与数据分析进行基础设施管理83。正如德勤洞察“变革驱动因素：智慧城市（Forces of change:smart cities）”所述，领先智慧城市的核心要务是改善生活质量，提升城市竞争力与可持续性84。太阳能和风能是实现上述目标的根本基石，不仅可有效防止污染、实现无碳发展，提升城市恢复力，还可推动清洁电动出行、赋能经济增长，同时推动业务扩张。可再生智慧城市可充分利用这一综合效应。规模最大的可再生智慧城市正在改建现有基础设施，而最新的可再生智慧城市则从零开始建设。拥有百万人口的最大可再生智慧城市。可再生智慧城市是指拥有太阳能和/或风能，以及智慧城市计划包含可再生能源内容的城市85。我们的最大可再生智慧城市列表（表1）按城市风能和太阳能所占发电比例对百万人口以上的城市进行排名86。圣迭戈位居全球首位。其太阳能和风能在电力结构的占比超过三分之一，并计划在2035年达到100%的可再生能源占比。圣迭戈还是本地主导的可再生智慧城市。尽管美国终止履行气候承诺，但圣迭戈立志于通过部署可再生能源继续保持其在这一方面的领导地位87。相较于加利福尼亚州的全州目标，圣迭戈的可再生能源目标更为宏大88。作为亚洲领先城市，斋蒲尔是一个由国家层面主导的可再生智慧城市。印度中央政府制定了包含太阳能要求的“百座智慧城市”目标89。斋浦尔自身并未制定可再生能源目标，但今年将受益于州和国家制定的远大目标90。斋浦尔的主要可再生智慧城市计划是屋顶太阳能支持基础设施电力，首批建立八个日间全由太阳能提供电力的地铁站91。最后，欧洲领先城市汉堡是一个本地和欧盟主导的可再生智慧城市。由于未制定国家战略或支持资金筹集，德国被认为是较为落后的欧洲智慧城市，而欧盟为可再生智慧城市提供多个支持平台和筹资14全球可再生能源趋势渠道92。汉堡加以充分利用，开展可再生能源部署，并将城市定位成可再生能源研究和公司的欧洲中心93。这些可再生智慧城市互相分享现有基础设施和系统转型为更智慧、更多可再生能源的城市过程中出现的种种问题。新建可再生智慧城市可从零开始打造。最新打造的可再生智慧城市。不受传统开发、既得利益和繁琐制度的阻碍，新建可再生智慧城市能够快速建立模范城市，展现并测试最新技术。Pena Station Next是一座航空城，旨在充分利用丹佛市区及其不断扩建的机场之间的火车站战略位置，这是该项目中的两大利益相关方94。这个面积达382英亩的社区主要依靠Xcel Energy所有、松下运行的孤岛型屋顶太阳能储能微网提供电力，Xcel Energy和松下是该智慧城市发展的另外两大主要合作伙伴95。国家可再生能源实验室也与丹佛市合作，协助制定净零能耗及碳平衡的社区计划。加拿大的Quayside是多伦多前十大可再生智慧城市中的新建可再生智慧城市。Quayside与Alphabet旗下的Sidewalk Labs合作开发800英亩的滨海社区，依靠屋顶和墙式太阳能供电96。最后，去年沙特王储宣布计划投资5,000亿美元，在红海沿岸新建面积达10,000英亩的可再生智慧城市，名为NEOM，目标是建成比拟迪拜的国际中心97。按照计划，这座新城将全部由太阳能和风能储能提供电力运行，并建造一座连接埃及的跨海大桥98。第一代新建智慧城市过度关注技术而非居民，可能成为废城而饱受批评，但这些全新的可再生智慧城市致力于融入现有城市结构，把Pena Station建成丹佛市的“生活实验室”，Quayside建成多伦多的“可持续发展模范社区”，NEOM成为亚洲和非洲的“互联中心”，太阳能和风能是其计划中不可或缺的部分。尽管Pena Station和Quayside是规模较小的可再生智慧城市，但他们能够进行技术和商业模式的概念验证，随后可在大城市中规模化发展。NEOM可在更大范围内采取同样的措施。新建可再生智慧城市的发挥空间较为自由，而面临的问题则是缩小方案选择范围，选择其中值得探索的组合方案。新投资打造的可再生能源项目也是未连电网领域的发展关键。V.离网和并网社区能源“社区太阳能”趋势已经扩大为“社区能源”并包括更为灵活的储能和管理系统。这一趋势扩大化催生了社区能源服务离网和并网地区的新方式。离网地区目前能够提供与其他能源方案价格及性能持平的电力。并网地区能够独立于电网为社区提供电力，实现了城市恢复力和供电自主权的目标。在两种情况下，随着社区能源能够普惠可再生能源部署带来的福利，众多国家均已接受社区能源。社区可再生能源可促使离网地区实现最优电气化。离网地区的社区能源是指实现社区电气化和利润再投资的社区合作关系。这类项目大多数是由人口密度较大的农村地区的太阳能储能微网构成99。相较于燃料供电微网、电网扩建、燃油灯或柴油发电机，成本效益是推动太阳能供电微网发展的主要因素。可再生能源微网往往比发展中国家的电网更可靠。非政府组织已开始发起这些社区能源项目，并提供资金支持100。相较于其他电气化模式，社区能源的优势在于社区强有力的支持和赋能。发达国家的许多小岛市场和偏远地区亦是如此。另一方面，发达国家的部分社区利用社区可再生能源实现离网。澳大利亚尤为突出，其社区能源在2017年实现强劲增长101。澳大利亚国家电网以煤为主，价格昂贵且可靠性低，因此，Tyalgum等社区开展能源项目，研发自给自足的可再生能源微网，还可将多余电力售予国家电网，但又完全独立于国家电网102。电网较为发达的地区，社区能源提供风能和太阳能资源的共有权和获取渠道。能源合作社目前是最常见的架构，涉及可再生能源全民共享权，共同拥有方式结合民主化运营。德国是全球能源合作社发展领先的国家：德国去年安装的可再生能源装置中，超过五分之二属于合作共有，并且德国近期实施新规为能源合作社参与电力竞价拍卖创造公平竞争环境103。丹麦也对能源合作社提供大力支持，要求所有风能项目必须包含20%的本地社区份额104。能源合作社大幅度提升居民参与度，为这两个国家的可再生能源部署提供有力支撑。在国家竞争的刺激下，丹麦萨姆15太阳能和风能已成首选索岛十年内成功从完全依赖化石燃料的市场转型为采用社区能源模式、100%依靠可再生能源的岛屿105。如德勤发表的“全面释放社区太阳能的价值（Unlocking the value of community solar）”所述，能源合作社也处于美国社区能源的发展前沿106。受会员客户需求的推动，合作共有的公用设施占据了70%以上的社区太阳能项目107。近一半美国家庭和企业无法拥有太阳能系统，社区能源让他们能从共享太阳能项目中购电并建立公共设施账单的信用记录108。第三方提供商将三分之二的社区太阳能电量主要分配给商业客户，其中大多数客户位于科罗拉多州、明尼苏达州和马萨诸塞州，其余电量主供公共设施和居民用户109。在低成本、可再生能源客户需求和城市恢复力的推动下，社区能源需求愈加旺盛。后者在马萨诸塞州的社区清洁能源恢复能力计划（Community Clean Energy Resilience Initiative）补助项目中得到充分反映，该项目旨在保护社区免遭电力服务中断故障110。许多经历过天灾或恶劣天气现象后断电的社区逐步转向社区可再生能源微网，利用这一电力恢复手段保护关键基础设施。日本情况相同，也制定国家层面的电力恢复计划以支持社区能源111。太阳能和风能发达市场部署中，城市和社区日益成为重要的参与方，而许多新兴市场最重要的参与方却是国家。While cities and communities are increasingly relevant actors in the deployment of solar and wind power in developed markets,the national level is most relevant in emerging markets.1516全球可再生能源趋势VI.新兴市场领先一步发达国家（33个高收入经合组织成员国）的太阳能和风能产业及市场已经启动并日趋成熟，但重心近期转向新兴市场（所有非发达国家）112。2013年，新兴市场的陆上风电增长率超越发达国家；2016年，太阳能光伏增长率实现超越；2017年，新兴市场占全球可再生能源新投资的63%，推动其与发达国家之间的投资差距创历史新高113。目前，新兴市场的累计装机发电容量即将超过发达国家（见图5）。新兴市场助推可再生能源成本降低，并在可再生能源部署方面赶超发达国家，追求低碳经济发展，并实现创新，同时造福全球环境。作为全球领先国家，中国不断推动新兴市场的可再生能源增长。2017年，中国太阳能和风能增长及总装机发电容量全球第一并创下历史新纪录，是唯一一个两种资源均高于100GW的市场。2017年，仅中国就占据了超过一半的新增太阳能装机发电容量，占全球光伏产量的三分之二。前十家太阳能光伏供应商中有八家为中国企业，前三家中国风能企业总共占据最大的风能市场份额114。中国还是唯一一个同时进入前十位新兴市场跨境清洁能源投资地和前十大投资者的国家，也是唯一进入十大投资者排名的新兴市场。从2015年创下跨境清洁能源投资记录到2017年上半年，中国在另外11个新兴市场的风能和太阳能投资额达22.3亿美元，吸收了来自13个国家的13.4亿美元风能和太阳能投资115。Note:All numbers are in thousand MW.Source:Capacities calculated from IRENA,Renewable capacity statistics 2018.Deloitte Insights| 5发达国家和发展中国家风能和太阳能的增长率和累计装机发电容量中国 新兴市场 成熟市场201420152016201720142015201620172014201520162017太阳能风能和太阳能风能1411991852202122412352603613359161103189173213244381314431408473961311481612543781311222252921773321741617太阳能和风能已成首选即使不计中国，新兴市场仍在推动可再生能源增长并具有最大的未来增长潜力。新兴市场的太阳能和风能装机发电容量竞价拍卖打破了最近的记录。2017年，墨西哥和阿联酋分别创下全球风能和太阳能最低出价拍卖记录。印度凭借竞价拍卖不断扩大市场，吸引积极进取的新企业，成为全球最具竞争力的可再生能源市场116。印度和土耳其2017年的太阳能装机发电容量翻了一番，印度近期更是将其目标提升为可再生能源2022年达到227GW117。过去两年中，所有新增聚光太阳能热装机发电容量全部来自新兴市场。南非