近年来可再生能源的快速增长，为我们更有机会避免气候变化最严重的影响提供了更大的可能。
去年，太阳能和风能合计占全球发电量的8.7%，而2010年这一比例为1.7%。
预测模型通常假设太阳能和风能的增长将呈线性，但证据表明，这种增长实际上是指数级的。
本文探讨太阳能和风能增长背后的原因，以及我们如何能够继续加速这一增长。
近年来太阳能和风力发电的快速增长，为全球减少温室气体排放、限制气候变化最危险的影响的努力带来了希望。
2010年，太阳能和风能合计仅占全球发电量的1.7%。到去年，这一比例已攀升至8.7%——远高于主流能源模型此前的预测。例如，2012年国际能源署曾预计，到2030年全球太阳能发电量将达到550太瓦时，但该数字已于2018年被超越。这些模型通常假设太阳能和风能的增长将呈线性，但实际上增长已呈指数级。
了解可再生能源过去的指数级增长，使我们有理由对其未来能多快地加速以实现气候目标抱有更乐观的态度。本文阐述了太阳能和风能增长背后的原因、已取得的进展，以及要想进一步提速所需的条件。
可再生能源增长背后的原因
成本下降是可再生能源爆发式增长的最大因素。自2010年以来，太阳能光伏发电的成本下降了85%，陆上和海上风电的成本均降低了约一半。目前，这两种可再生能源的发电成本均已与化石燃料发电具有竞争力。
成本之所以大幅下降，是因为存在正反馈循环。可再生能源技术部署得越多，由于规模经济和竞争性供应链等因素，其成本就越低。成本下降反过来又会刺激更多的部署。例如，在过去十年中，全球太阳能装机容量每增加一倍，太阳能装机的安装价格就下降34%。由于可再生能源技术具有模块化和标准化的特点，一地取得的成本改进或技术进步可以迅速在其他地方被复制。
可再生能源部署的其他方面也具有自我强化的特性。随着可再生能源越来越受欢迎、政治影响力不断扩大、吸引更多资金，获得进一步政策支持和融资就变得更加容易。随着金融机构对可再生能源的技术和项目风险越来越熟悉，资本成本已经下降。此外，有证据表明，可再生能源的推广具有社会传染性：当一户人家安装屋顶太阳能板时，看到并谈论此事的邻居更有可能自己也安装屋顶太阳能板。
政策支持对可再生能源的增长同样至关重要。可再生能源税收抵免和补贴、上网电价以及竞争性招标都有助于降低成本、推动部署。此外，政府对研发的投入对于促进可再生能源领域的创新也至关重要。中国、欧洲和美国通过政策支持成为太阳能和风能领域的领导者，在全球范围内，有165个国家设定了提高可再生能源比例的目标。不仅国家如此，全球有600多个城市设定了100%可再生能源目标。
可再生能源增长时间线
风能于21世纪初率先起飞，而太阳能大约晚了十年起步，但其增长速度比风能还要快。推动可再生能源增长的因素具有系统性，但某些关键时刻体现了更大的趋势，或成为可再生能源普及的转折点。
了解S型增长动态
气候行动追踪组织（Climate Action Tracker）2020年的报告提出了全球可再生电力份额的脱碳目标，以将全球变暖限制在安全水平。为与1.5摄氏度路径保持一致，到2030年，可再生能源需要占到全球电力的55%至95%，到2050年则需达到98%至100%，其中太阳能和风能将占主导份额，其他可再生能源作为补充。这些目标与联合国气候行动高级别倡导者的“零排放竞赛”运动密切相关，该运动一直致力于推动主要行业相关方就能够促成变革的突破性行动和雄心达成一致，同时与《2021年气候行动状况》报告相关联，该报告将于11月COP26大会前发布。
要达到如此高的可再生能源比例听起来令人畏惧，但若考虑到可再生能源指数级增长的力量，这一目标便不那么令人望而生畏了。太阳能和风能在全球发电量中的市场份额增长，年均复合增长率为15%（2015年至2020年）。如果这一增长速度持续下去，2030年太阳能和风能将占发电量的45%，2033年将达到100%。
问题就此解决了吗？并非如此。从历史上看，呈指数级增长的技术都存在增长的“极速”——即一个能够达到并持续一段时间的最高增长率，随后在接近100%普及时增速放缓。这种模式被称为S型曲线。
一篇新文章发表于《自然·能源》试图通过考察在太阳能或风能领域已走在前列、并已进入S型曲线最陡峭阶段的国家，来探究太阳能和风能增长的“极速”究竟为何。
他们发现，在太阳能增长已在最高速率上趋于稳定的国家中，该增长平均每年占总电力供应的0.6%。根据其自身基准，这低于全球为实现《巴黎协定》1.5摄氏度目标所需的每年1.4%的增长速率。智利是唯一一个拥有成熟太阳能市场、且其最高增长率高于所需水平的国家。
与此同时，在陆上风电增长已在最高速率上趋于稳定的国家中，该增长平均每年占总电力供应的0.8%，低于全球所需的每年1.3%的增长速率。只有少数拥有成熟风电市场的国家，其最高增长率高于所需水平，包括爱尔兰、葡萄牙和巴西。
这些国家证明，可再生能源的快速增长是可以实现的，但关键在于保持较高的最高增长率，并在全球范围内实现，而不仅仅局限于少数具备理想条件的国家。
未来可再生能源将会发生什么？
尽管势头明显，但可再生能源的增长似乎必须加速，不过对于需要多大程度的加速，仍存在很大的不确定性。
下图展示了太阳能和风能实现将全球变暖限制在1.5摄氏度所需气候目标的一种潜在路径。这并非实现目标的唯一S型曲线形态，也未必是最可能的形态，但它能大致反映所需的情况。
需要加强政策支持，以确保可再生能源的普及遵循S型曲线，并以足够快的速度增长，从而实现《巴黎协定》的目标。所有国家，包括那些尚未成为该领域领导者的国家，都需要激励快速部署并持续降低成本。
政府应为可再生能源的使用设定目标和要求。目前，这些要求在电力行业最为普遍，但也应适用于供暖与制冷、工业和交通等其他终端用能领域。政府还需提高电网的灵活性以适应可再生能源，例如投资建设远距离输电线路，并引入新的储能技术。
尽管仍有诸多挑战需要克服，但非线性变革是一股强大的力量。如果我们穿越到十年前，能源行业专家听到可再生能源成本的下降幅度以及可再生能源年度部署增长已翻了两番时，定会感到震惊。到2030年，我们又会有多震惊？这取决于我们今天的所作所为。
