碳达峰碳中和正引领一场广泛而深刻的经济社会系统变革，在这之中，首当其冲的是能源领域的深度变革。我们知道能源转型和绿色发展有助于应对气候变化和环境保护。我国承诺二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
能源转型对中国来说任务艰巨，挑战严峻。首先，中国的能源结构是一个高碳的体系，以化石能源为主。其次，中国的碳排放总量大且仍在增长中。最后，中国实现碳达峰碳中和的时间短，中间相隔仅有30年。可以看见的是，随着3060目标的推进，未来的能源消费将更多趋向于电力的应用，构建一个基于大数据的人工智能信息技术与能源系统、电力系统相结合的新能源智慧能源系统 -- 能源互联网。这对整个电力系统和电网企业是非常重要的。由此我们对全球新能源发电产业展开了分析研究。
截止2019年，全球总发电量为27004.7TWh（1012Wh），其中化石能源发电量为16947.3TWh，占比62.76%；新能源（核能+可再生能源）总发电量为9823.7 TWh，占比36.38%；而新能源中可再生能源发电量为7027.7 TWh，占比26.02%。
表1 2016-2019年全球不同能源发电概况（ TWh ）
表1显示，在2016年到2019年间，除了石油发电总量下降以外，其他能源发电总量均保持增长态势，其中太阳能+风能发电增长960.9 TWh、其次是天然气发电，增长448.2 TWh。从2019年发电占看，太阳能+风能发电占比增加2.99%，核能、天然气发电占比基本不变，煤炭发电占比下降1.53%。
图1 2000-2019年全球新能源发电变化情况（Twh）
进一步分析新能源发电近20年的增长趋势（图1），可以看出，核电近20年来基本保持稳定，水电在小幅度的增长；太阳能、风能近10年来增长迅猛；地热、生物质能发电也逐渐发展，目前在新能源发电中的占比逐渐提高。
1. 核电产业
核电近20年来基本保持稳定，2000年核电量已经达到2580.9 TWh，到2019年为2796 TWh，总体增长幅度不大。全球十大核电站目前主要在分布在韩国、日本、中国、法国、加拿大和乌克兰，其中最大核电站位于日本，韩国核电站进展很快，前十位核电站就占有3席。
标普Platts Analytics预计，受亚洲国家带动，2020年全球核电在运装机容量有望增加10.7GW。其中，日本和韩国重新启动核电站将贡献大部分装机。5月，俄罗斯建造的世界首座浮动核电站罗蒙诺索夫院士号在俄远东地区投入商业运营。该浮动核电站于2019年12月接入远东地区的楚科奇地区电网，实现并网发电。5月，欧盟设立公平过渡基金，作为可持续欧洲投资计划的一部分，用于支持高度依赖化石燃料行业的地区转型发展低碳产业。然而各成员国代表一致同意，设立的这项基金不应支持核电站的建设或退役。
事实上，自2011年日本福岛核事故之后，全球各国对待核电的态度都变得谨慎起来。近年来，全球核电业在低迷状态徘徊，欧洲等地更是大范围关停核反应堆，最新提出的资金支持计划也将核电排除在外。然而，国际原子能机构指出，核电对于全球电力系统实现低碳转型能起到重要助力作用。数据显示，2019年，核电贡献全球约三分之一的低碳电力。国际能源署指出，新建核电站将进一步促进低碳电力的发展，延长现有核电站的使用寿命也将有助于减少化石燃料使用，同时预测称，到2030年，核电区域发展趋势的差别将越来越明显。
2.水电
全球水力发电量2019年增加了0.69%，增加至4222.2 TWh，处于缓慢增长的态势，由于新能源发电总量增长1.46%，所以在新能源发电中的水电的占比在2019年继续收缩，继续延续多年递减趋势。2019年新增装机容量约为15.6GW，使全球装机容量在2019年达到1150GW左右。
抽水蓄能装机在2019年增长最小（0.2%），增长主要来自中国建成的300兆瓦（MW）抽水蓄能设施。2019年底总装机容量为158GW。
海洋能源在可再生能源市场中所占份额最小，迄今为止，大多数部署都是小规模示范和试点项目。尽管该行业发展缓慢，但海洋能源行业开始向半永久性装置和装置阵列发展。海洋能源的资源潜力巨大，但海洋动力技术的发展轨迹一直不稳定，而且这些资源在很大程度上仍未被开发利用。在经历了2018年动荡之后，海洋电力行业在2019年重组，并继续逐步走向商业化。2019年新增装机约为3兆瓦，预计2019年底总运营装机为535兆瓦。并计划在2020年及以后进行重大投资和部署。海洋能源开发主要集中在欧洲，2019年潮汐能装置发电量为15 GWh（比2018年增长50%）。海洋能源在加拿大、美国和中国的发展势头越来越强劲。
3. 风电
截至2019年底，全球风力发电量占全球总发电量的5.3%，占据新能源发电量的14.5%。全球风电市场的年增长率位居第二，海上风电占新增装机容量的10%，创历史新高。根据GWEC的统计，截至2019年底，全球风电累计装机容量为651GW，较2001年底增长超过26倍，年均复合增长率为20.12%。
从新增装机容量来看，2019年全球风电新增装机容量为60.4GW，较2001年增长超过8倍，年均复合增长率为13.18%。风电作为现阶段发展最快的可再生能源之一，在全球电力生产结构中的占比正在逐年上升，拥有广阔的发展前景。根据GWEC的预测，未来5年全球将新增超过355GW装机容量，在2020-2024年间每年新增装机容量均超过65GW。
海上风力发电正发挥着越来越重要的作用，占2019年装新增机量的10%，创历史新高。人们对将风力发电与太阳能和/或储能相结合的混合项目的兴趣正在增加，它可以降低能源价格，同时减轻电力波动的影响并可扩大盈利。
4.太阳能
（1）太阳能光伏
太阳能光伏市场在2019年增长了12%，新增装机达到115GW，总装机容为627GW，比2009年的23GW增长26倍。在2019年，中国光伏市场波动，增速由2018年的34.1%下降至17.1%，而欧洲、美国和全球其他新兴市场需求强劲，大大弥补了中国市场的大幅增速下滑。除中国外，全球市场增速为44%左右。据估计，2020年太阳能光伏发电量占全球发电总量的2.8%
（2）聚光太阳能热发电（CSP）
全球CSP装机在新兴市场增长较快。2019年，全球CSP装机增长11%，达到6.2 GW，其中600兆瓦的装机容量即将投产。尽管这远远低于过去十年的平均年增长率（24%），但CSP继续向新市场扩张，包括法国、以色列和科威特。中国和南非也有新的发电厂投入运营。
5. 生物质能
在电力行业，生物质能发电在2019年增长了9%，达到501 TWh。中国扩大了其作为最大生产国的领先地位，欧盟、日本和韩国的生物发电增长也较强劲。
近年来，生物质能对工业用热的贡献率增长了约2%，而建筑（主要是欧洲和北美）的供热利用率略有下降。生物质能提供了约9%的工业用热需求，主要集中在造纸和纸板等领域。生物燃料（主要是乙醇和生物柴油）提供了约3%的交通能源，全球生物燃料产量在2019年增长了5%。乙醇产量增长了2%左右，尽管美国是主要的乙醇生产国。生物柴油产量增加了13%，印度尼西亚成为世界上最大的生物柴油生产国。
6.地热能
2019年地热发电量约为95 TWh，而直接热输出电量约为117TWh。据估计，2019年新增地热发电装机为0.7GW，全球地热发电总装机约为13.9GW。与2018年一样，土耳其和印度尼西亚领跑新增装机容量，紧随其后的是肯尼亚；这三个国家占全球新增装机的3/4。另外哥斯达黎加、日本、墨西哥、美国和德国也新建了地热发电设施。
近几年来，地热能的直接利用平均增长了近8%，其中增长最快的是空间供暖，年增长率约为13%。最活跃的市场是欧洲和中国，中国的增长速度最快。2019年，中国、土耳其、冰岛和日本四个国家约占地热直接利用总量的75%。
由研究可见，新能源发电占比将在各国的积极努力下稳步提高，在双碳目标和建设以新能源为主体的新型能源系统背景下，传统能源企业将迎来巨大机遇与挑战。
