在过去的一个世纪里，主要发电源为化石燃料、水力，自1950年代以来，核能逐渐发展起来。

据IEA测算，2020年化石燃料（包括煤炭和天然气）占全部电力供应量的比例接近61%，为近三十年新低。此外，2020年，包括风、光等在内的可再生能源发电量占比明显上升，占总量的30%左右，尤其在光伏发电领域出现大幅增长；核能大致提供全球电力供应的10%。

在IEA2021年推出的2050年净零排放路线图里，电力行业应该是第一个实现净零排放的行业和部门。我们需要电力部门提前十年实现净零，这样十年后才能够使一个经济体在全经济范围内实现净零。

1、电力需求持续上涨

尽管可再生能源在过去几十年中强劲增长，但化石燃料在全世界仍占主导地位。

无论从绝对值还是相对值来看，化石燃料的发电量持续增加：2017年，化石燃料发电量占全球发电量的64.5%，而1990年为61.9%。

获得可靠的电力对人类福祉至关重要。目前，全世界七分之一的人没有电。因此，电力需求将继续上升。

与此同时，如果我们要缓解气候变化，温室气体排放必须大幅减少，我们必须转向更清洁的能源以减少空气污染。

这可能需要大量增加所有低碳能源，其中核能是一个重要组成部分。

为了实现一个可持续发展的世界，所有经济部门都需要脱碳，包括交通、热力和工业。

电力提供了利用低碳能源的手段，因此广泛的电气化被视为传统上由化石燃料驱动的部门脱碳的关键工具。

随着电力最终用途的增长，以及电力优势逐渐凸显，未来需求将显著增长。

2、煤炭、天然气和石油

英国的科塔姆发电站使用煤炭和天然气发电（图：EDF Energy）

化石燃料发电厂燃烧煤炭或石油来产生热量，而这些热量又被用来产生蒸汽，驱动涡轮机发电。

在燃气发电厂中，热气驱动涡轮机发电，而联合循环燃气轮机（CCGT）发电厂也使用蒸汽发生器发电。

2017年，化石燃料发电量占全球发电量的64.5%。这些发电厂可以长时间可靠地发电，而且通常造价低廉。

然而，燃烧碳基燃料会产生大量二氧化碳，从而导致气候变化。

这些工厂还产生其他污染物，如硫氧化物和氮氧化物，从而导致酸雨。

燃烧化石燃料会导致相当数量的人因空气污染而死亡。例如，据估计，仅在中国，每年就有67万人因使用煤炭而过早死亡。

化石燃料发电厂需要大量的煤、石油或天然气。在许多情况下，这些燃料需要长途运输，因此可能导致潜在的供应问题。

燃料的价格在历史上一直不稳定，在短缺或地缘政治不稳定时可能大幅上涨，最终导致不稳定的发电成本和更高的消费价格。

3、水力发电

大多数大型水力发电厂主要通过在大坝后面的大型水库中蓄水发电。

来自水库的水流经涡轮机发电，水电站大坝可以产生大量低碳电力，但适合新建大型大坝的场地数量有限。

水力发电也可以通过径流式发电厂生产，但适合这种发电的大多数河流已经开发出来。

2017年，水电占世界发电量的16%。大坝后水库的洪水和坝下河流系统的流速减缓，也会对环境和当地人口造成严重影响。

就事故死亡人数而言，水力发电是最致命的能源。1975年，中国河南省板桥大坝坍塌，据官方估计，该事故造成17.1万人直接和间接死亡。

4、核能

法国北部的帕鲁尔核电站是世界上最大的核电站之一（图源：Areva）

核能反应堆利用原子分裂产生的热量产生蒸汽来驱动涡轮机。

在裂变过程中不会产生温室气体，整个核生命周期中只产生极少量的温室气体。

核能是一种环保的发电方式，不会造成空气污染。

2018年，核能发电量占世界发电量的10.5%。

与化石燃料发电厂一样，核电站也非常可靠，可以连续运行数月而不中断，提供大量清洁电力，而不受时间、天气或季节的影响。

大多数核电站至少可以运行60年，这有助于使核电成为与其他发电机相比最经济的发电方式。

由于铀中含有大量的能量，核燃料可以在反应堆中使用几年。一公斤铀产生的能量大约相当于一吨煤。

因此，产生相应的少量废物。平均而言，为一个人提供一年电力需求的反应堆会产生大约500克的废物——可以装在一个汽水罐里。

其中只有5克用于核燃料——相当于一张纸。使用过的燃料有几种管理策略，例如直接处理或在反应堆中回收，以产生更多的低碳电力。

5、风能和太阳能

可再生能源，如风能、太阳能和小型水力发电，在其整个生命周期中产生的温室气体排放量较低。

2017年，风能和太阳能发电分别占世界电力的4.4%和1.3%。

由于其固有的对天气的依赖性，因此无法预测或持续发电。

风力涡轮机的发电量随着风速的变化而变化，如果风力太弱或太强，则根本不会发电。

太阳能电池板的产量取决于日照强度，日照强度取决于许多不同的因素，如一天中的时间和云量（以及电池板上的灰尘量）。

另一个问题是，可能没有足够的空间，公众也不一定愿意，来安排足够量的涡轮机或面板发电。

因为风能或太阳能是分散的，这意味着需要大量的土地才能产生大量的电力。

由于电力不容易储存，可再生能源必须有其他形式的发电作为后盾，临时补充可能出现的低谷期电力。最大的电池也无法运行数天，更不用说为了保证24小时供电而需要备份可再生能源数周了。

为了确保稳定的电力供应，天然气发电厂越来越多地为可再生能源电力提供备用服务。

天然气发电厂在运行过程中排放大量二氧化碳，在天然气的开采和运输过程中经常释放大量甲烷，这两者都会导致气候变化。

6、生物质能

生物质发电厂的运行方式与燃气和燃煤发电厂非常相似。这种植物不是燃烧天然气或煤炭，而是以不同形式的生物物质（如专门种植的树木、木屑、生活垃圾或“沼气”）为燃料。

2017年，生物质发电量占世界发电量的2.3%。

生物质生产可能需要大量能源，无论是在生物质本身的生产还是在运输方面。

因此，所需能源可能大于最终燃料的能源价值，温室气体排放量可能与同等化石燃料的排放量一样高，甚至更高。

此外，排放的二氧化碳需要100多年才能被吸收，从而导致短期排放量增加。与土地利用和生态可持续性有关的其他环境影响可能相当大。

此外，与煤炭一样，生物质的使用会造成空气污染，从而对当地的植物和居民健康产生负面影响。

7、储能

根据国际能源署数据，预计未来五年全球储能装机容量将增长56%，到2026 年达到270吉瓦以上。主要驱动因素是全球对系统灵活性和储能的需求日益增加，以充分利用和整合更大份额的可变可再生能源(VRE) 进入电力系统。

图：2020年-2026年聚光太阳能、抽水蓄能、电池储能装机容量

数据来源：国际能源署

电池储能

预计电池储能将占全球存储增长的大部分，其装机容量在预测期内增长了六倍。

印度和德国出现了将风能或太阳能光伏与储能相结合的混合拍卖，去年的合同价格在40-60美元/兆瓦时;在美国，联邦税收优惠政策加上若干市场的高峰值价格正在推动扩张;而中国政策的长期目标是，电池存储量在2021年至2026年期间增加五倍。

抽水蓄能

抽水蓄能水电 (PSH) 提供了全球42%的电力存储容量扩展，未来五年内，PSH 的新增装机容量将超过40 吉瓦，仍然是最大的储能装机来源。到2026年累计装机容量将达到200 吉瓦，是电池的三倍，中国占全球PSH产能增长的四分之三。

聚光太阳能

在预测期内，聚光太阳能 (CSP) 存储仅增加了 2.6 吉瓦，中国引领了扩张。

除中国外，迪拜电力和水务局的穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆太阳能园区第四阶段的新增装机容量为700兆瓦，预计阿拉伯联合酋长国将成为全球第二大新增装机容量，可以帮助该国实现到2050年清洁能源占比达到75%的目标。

储能装机容量并不能提供每种存储技术能力的全貌。

像PSH和CSP可以经济高效地提供中期存储功能，CSP的存储通常在 5-15 小时的范围内。相比之下，使用最广泛的锂离子电池技术通常可以储存不到4小时的电量。对于PSH，存储持续时间从5到175小时不等，但一些安装在连接两个或更多大型水库的级联系统中的PSH 装置，可提供了更大的存储容量。

针对全球电力储能能力，预计到2026年将增长40%，达到近12TWh，其中 PSH几乎占全部份额。由于使用现有大型水库的项目，印度通过调试超过2.5 太瓦时(扩展的 80%)主导存储能力扩展。CSP存储能力几乎翻了一番，部分原因是中国、阿拉伯联合酋长国、摩洛哥、南非、智利和希腊在建项目的存储时间更长(平均 10 小时)。同样到2026年，全球电池存储能力也将增加八倍。

8、未来电力

电力越来越重要。如果我们要应对气候变化和减少空气污染，我们就需要增加所有低碳能源的使用，而核能是其中的一个重要组成部分。

为了满足对可持续能源日益增长的需求，世界核协会推出了和谐计划，该计划设定了核电在2050年前至少提供25%电力的目标。

这意味着到那时，全球核能发电量必须增加三倍。为了大幅降低化石燃料的水平，核能源和可再生能源需要共同努力，确保可靠、负担得起和清洁的未来能源供应。

本文来源： 嘿嘿能源heypower，能源与投资，北极星太阳能光伏网