2023年回顾：气候驱动下的全球可再生能源潜力资源和能源需求

TERTEWATHERMACLIWEA 2023年度回顾： 气候驱动的全球可再生能源能源潜力资源 能源需求 作者与贡献者 国际可再生能源机构伊门杰尔布吉，阿姆贾德阿卜杜拉（前IRENA），迈克尔雷纳，凯瑟琳丹尼尔，扎法尔萨马多夫 欧洲中期天气预报中心（ECMWF）气候数据服务机构奇拉卡纳佐，朱利安尼古拉斯 世界气象组织罗伯塔博斯科洛、哈米德巴斯坦尼、克里斯托弗休伊特、罗伯特斯蒂凡斯基WEMC阿尔贝托特罗克利，佩妮博尔曼，克里斯蒂安尼尔森 内部气候变化服务有限责任公司托马斯阿尔多罗，伊莲娜雷斯蒂沃，马蒂亚扎拉梅拉，斯蒂瓦诺 审科阅尔：代的库UteCollierKamleshDookaykaToyoKawabataDeborahAyresMarisolOsmanIliasPechlivanidisYuhanZhengSajithWijesuriyaandexpertsoftheWMOServicesCommissionStudyGrouponRenewableEnergyTransitionSERCOMSGRENE 封面照片：位于垃圾填埋场附近的环保型光伏发电厂和风力涡轮机农场安装。太阳能面板农场建立在垃圾填埋场上，风力涡轮机农场。可再生能源，AdobeStock。 世界气象组织，国际可再生能源机构，以及欧洲联盟（由欧洲中期天气预报中心（ECMWF）代表），2025年 印刷版、电子版以及其他任何形式的出版物和任何语言的出版权均由世界气象组织（WMO）、国际可再生能源机构（IRENA）和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）保留。未经授权，可复制此出版物中的简短摘录，但必须明确指出完整来源。关于编辑信件和部分或全部出版、复制或翻译此出版物（文章）的请求，应发送至： 主席，世界气象组织（WMO）出版委员会 7bisavenuedelaPaix POBox2300 CH1211Geneva2瑞士 国际可再生能源机构（IRENA）马斯达尔城，阿布扎比，邮编236 电话：410227308403 电子邮p件u：blicationswmoint 邮件：publicationsirenaorg 欧洲中期天气预报中心（ECMWF）通讯部门柯普尼克团队欧洲中期天气预报中心，ECMWF 罗伯特舒曼广场3号 53175波恩，德国邮件：Copernicuspressecmwfint 注意： 本文件由欧盟资助制作。然而，所表达的观点和意见仅代表作者本人，欧洲委员会或ECMWF对其中所含信息的任何使用均不承担责任。 前言3 摘要4 关键信息5 1全球对2023年可再生能源资源的看法7 11引言7 12关键气候观测数据（2023年）9 13风力发电容量系数10 14太阳能发电容量系数12 15水力发电代理指标15 16能源需求代理指标第17页 2区域视角 21非洲 20 22亚洲 22 3适2应3气南候美变洲化与季节性气候预测2725 31风速季节预28 32太阳辐射季节预29 33降水量季节预29 34温度季节预30 4结论32 41关键信息33 5方法34 51风力发电容量系数计算35 52太阳能光伏发电容量系数计算36 53水力发电代理 38 54能源需求代理39 55季节性预技能度量41 56季节性预评估42 6参考文献44 世界正处在一个关键的历史时刻，关乎为所有人创造一个宜居的星球。随着气候变化加速由史上最热的一个十年推动我们必须集体行动，以确保巴黎协定的气候目标触手可及。为了将长期全球平均地表温度的上升控制在工业前水平以上2C以下，并追求将其限制在15C以内的努力，我们需要通过果断扩大可再生能源解决方案的规模来做出紧急而彻底的温室气体排放削减。 在COP28上重申的里程碑，以及呼吁到2030年将可再生能源能力增加三倍、提高能源效率一倍的全球呼吁，突出了实现低碳、气候韧性经济的紧迫性和可行性。这一目标将由技术创新、政策一致性以及基于气候信息的策略来支持。 本年度《气候变化驱动全球可再生能源潜力资源与能源需求回顾》的第二版概述了气候变化变率与可再生能源之间不可分割的联系。无论是干燥条件下太阳能发电、从拉尼娜转向厄尔尼诺条件的地区风力发电，还是面对降水模式波动的水电发电，气候对能源供应和需求都有直接影响。这些挑战也带来了前所未有的机遇：将气候洞察力融入能源规划可带来更可靠的电力生成，有助于预测季节性需求高峰，并增强未来基础设施发展的适应性。 本报告中提出的最新分析呼吁推进连接气候科学和能源创新的工具、知识和政策。同时，建议转向多元化的能源组合以保障能源安全和弹性，以及创造新的市场结构以考虑到新型和清洁能源系统的灵活性。 跨国界和行业间的合作至关重要。报告的发现还说明了稳健的数据收集和共享的至关重要性，这有助于进行更细腻的分析，以指导能源规划者、政策制定者和利益相关者优化资源配置，提高能源安全，并增强对极端事件的抗御能力，尤其是在全球能源转型加速的背景下。 联合由哥白尼气候变化服务（C3S）、由欧洲中期天气预报中心（ECMWF）运营、国际可再生能源机构（IRENA）和世界气象组织（WMO）共同制作的本报告，展示了在应对气候变化挑战过程中，专业国际机构之间协作的力量。现在是推动一个新纪元可持续增长的时刻在这个时代，综合气候服务和前瞻性的能源政策将构建一个更加坚韧、包容和繁荣的全球社区。 CelesteSaulo教授秘书长 世界气象 组织（世界气象组织） 弗朗切斯科拉卡梅拉国际可再生能源机构（IRENA）总干事 卡洛布昂特莫医生柯尼克斯项目主任气候变化服务 在ECMWF 扩大可再生能源规模以实现净零未来 全球能源格局正处于关键时刻，迫切需要采取紧急行动以实现2015年巴黎协定和2023年COP28所提出的气候目标。《阿联酋共识》强调了到2030年将全球可再生能源（RE）产能增加三倍和能源效率翻倍的关键需求。实现这些目标是限制全球气温上升至15C和到2050年实现净零排放的必要条件。可再生能源来源太阳能 、风能和水能对于实现能源系统去碳化、保障能源安全和构建气候韧性至关重要，同时还要应对全球能源需求不断上升的挑战。 气候变化在可再生能源中的作用 过去二十年见证了风能和太阳能装机容量的稳步增长，以及它们在全球电网中的份额。这些能源，连同水力发电，高度依赖于气候和地貌条件，因此，了解气候变率和变化对于优化发电和确保能源系统稳定性至关重要。气候还在塑造能源需求方面发挥着重要作用，特别是在供暖和制冷方面，强调了需要对各地区能源供应和消费模式进行综合分析的需求。 2023年的气候背景 气候变化已成为影响可再生能源发电和能源需求的一个关键因素。2023年标志着从拉尼娜现象过渡到一个成熟的厄尔尼诺阶段，影响了风速、太阳辐射、降水和温度等关键气候变量。这些变化发生在全球变暖的背景下 。2023年，全球近地表平均温度达到比18501900年平均值高145C012C，使其成为当时气温最高的年份，超过了2016年和2020年。理解和管理这些动态对于优化可再生能源部署及其发电，以及可持续地满足不断增长的能源需求至关重要。 地理能源指标的地理变异性 关键能源指标风能、太阳能、水能和能源需求在2023年显示出显著的地理变异性，这可以通过与19912020年气候参考期的百分比偏差来展示（见图A）。水能和能源需求指标分别以降温和供暖制冷需求为依据表示，并不能直接与风能和太阳能容量因子（CF）偏差进行比较。 受更干燥和更温暖的厄尔尼诺条件驱动，南美洲太阳能光伏（PV）CF增长了39，预计该地区50吉瓦的装机容量将额外产生35太瓦时年的发电量。同样，东亚的风电功率也出现了41的正异常，从其420吉瓦的陆上装机容量中产生了预计45太瓦时的电量，其中95来自中国。这些例子强调了气候因素在塑造可再生能源发电中的作用以及需要适应性强的能源规划策略。 推进基于气候信息的能源规划 将气候信息整合到能源规划中对于应对气候变率的挑战日益关键。本报告介绍了基于气候模型进步的季节性气候预报，这些预报提供了关于资源变率和能源需求模式的概率性洞察，如本报告通过南美洲的案例所展示的那样。此类信息和工具使利益相关者能够预见供需波动、优化电网运营并提高能源系统的弹性。 水电水库管理、风场选址和太阳能优化可以从气候信息驱动的决策中显著获益。季节性预报也有助于更好地准备极端天气事件，确保能源安全并最小化中断。 政策对实现2030年目标的影响 多元化能源组合，结合风能、太阳能和水电，以及地热能和储能等新兴技术，对于缓解气候变化对可再生能源发电和管理的影响至关重要。区域合作和地方化解决方案也将对平衡供需动态、优化跨境能源流动和构建弹性能源基础设施发挥关键作用。采用基于气候信息的协作方法将加速向可持续、净零排放未来的迈进。 满足到2030年雄心勃勃的能源可再生（RE）目标需要采取多方面方法，包括技术创新、政策协同和基于气候信息策略。政策制定者必须利用如季节性预报等工具，以及其他天气和气候服务，以增强可再生能源系统的可靠性，尤其是在预报精度较高的地区，如热带地区。这与有关可再生能源推广、更广泛的能源转型和气候稳定化努力的整体综合和整体方法是一致的。这些努力只有当它们将支持可再生能源部署的措施与它们在能源系统中的谨慎整合以及旨在升级和平衡电网的并行政策相结合时才能成功，这不仅是在特定国家内部，也包括在地区内部。 图表A本报告呈现的四种能源指标风能、太阳能、水电和能源需求的全球年度偏差。偏差以百分比表示，为2023年相对于19912020年参考期平均值的差异，并且按区域汇总。为了便于识别，负值用网点强调。 注意：本图所示边界、名称以及使用的设计方案不代表世界气象组织、联合国、国际可再生能源机构或欧洲联盟的官方认可或接受。 关键信息 1气候变化和变异性对能源指标产生重大影响。在2023年，评估的能源指标风力发电容量因子（CF） 、光伏（PV）容量因子、水力发电近似值和能源度日（EDDs）显示出由气候变率和气候变化驱动的明显变化。这些影响按技术和国家而异，每年和每月的平均值都观察到了显著的百分数异常。而光伏容量因子显示的年度异常相对较小（与19912020年相比低于10）。 气候参考时期），风力发电容量因子（CF）表现出明显的变异性，许多地区每年的变异性超过15。这强调了在能源系统规划和操作中考虑气候变异和变化的重要性。 2理解气候驱动因素对于能源弹性至关重要。2023年从拉尼娜转向厄尔尼诺的过程，作为厄尔尼诺南方涛动（ENSO）的两个相反阶段，凸显了大规模气候驱动因素，如ENSO，在塑造能源系统中的关键作用。厄尔尼诺的干燥和温暖条件显著影响了能源指标，包括在南美洲增加太阳能光伏发电和东亚增强风能。对这些驱动因素（它们解释了显著的气候变率）的更好理解和准确预测，使利益相关者能够更有效地管理能源资源，优化发电并预测需求波动，促进更加弹性高效能源转型。 3气候变率信息需要融入到能源系统规划和管理中。2023年创纪录的高温和气候驱动的能源变率凸显了将气候变率纳入能源规划的需求。这种整合可以支持建立早期预警系统，以提高能源负荷管理、资源优化和维护调度。它还可以指导能源基础设施的现代化和扩展，促进技术、市场和政策的创新，以确保在多变气候中的韧性。 4灵活的市场结构对于能源转型至关重要。电力市场结构的调整对于从集中式向分布式电源系统过渡过程中的灵活性保障至关重要。灵活的市场设计必须能够促进高价值可再生资源的采购，同时容纳灵活的解决方案。一个“双采购”系统，支持可再生资源优化和灵活资源的部署，是实现这一目标的可行途径。 5应通过多元化和促进区域协作来增强韧性。多元化的能源组合，结合太阳能、风能、水能和新兴技术，对于管理气候变化的影响和确保能源安全至关重要。区域合作对于平衡跨国界的能源供需至关重要。协作努力可以最大化可再生能源潜力，增强电网稳定性，并构建有弹性的能源系统。 （6）发展中国家拥有巨大发展机遇。发展中国家可以利用其可再生能