《科學》雜志將“可再生能源增長”評為2025年年度突破時，特別提到“中國是這場變革的核心引擎”。

從實驗室技術(shù)到全球能源轉(zhuǎn)型主力，中國用十余年實現(xiàn)跨越式發(fā)展。在這個奇跡的背后，藏著哪些硬核成就？實現(xiàn)這個奇跡的關鍵路徑是什么，對未來又會有哪些深遠影響？

在安徽的一座山坡上，太陽能電池板排列整齊，只有一條通往山下的道路將其與其他區(qū)域隔開。遠處的山巒上，矗立著風力渦輪機。這是能源革命中迅速發(fā)展的一部分，這一變革有助于減輕空氣污染，并遏制了中國碳排放的增長。 來源：Science-2025 Breakthrough of the year:Good morning,sunshine，作者：George Steinmetz

中國“綠電”成績耀眼

01  產(chǎn)能與裝機雙冠

目前，中國已經(jīng)建成了全球最大、發(fā)展最快的可再生能源體系，僅“沙戈荒”地區(qū)新增新能源裝機，就超過了1.3億千瓦。

2025年《科學》報道指出，中國生產(chǎn)全球80%的太陽能電池、70%的風力渦輪機和70%的鋰電池，價格優(yōu)勢讓競爭對手難以企及。截至2025年8月，中國可再生能源發(fā)電裝機占比達60%。

02  發(fā)電能力爆發(fā)式增長

截至2025年10月底，全國累計發(fā)電裝機容量37.5億千瓦，同比增長17.3%。

其中，太陽能發(fā)電裝機容量11.4億千瓦，同比增長43.8%；風電裝機容量5.9億千瓦，同比增長21.4%。

1～10月，全國發(fā)電設備累計平均利用2619小時，比上年同期降低260小時。

03  全球減排“主力軍”

2022年中國可再生能源發(fā)電量與出口的風電、光伏產(chǎn)品，減排量合計超28億噸二氧化碳當量，占全球同期可再生能源折算碳減排量的41%。

2025年上半年全球可再生能源首超化石燃料，成為最大電力來源，其中中國增量的占比達60%。

04  出口與合作雙豐收

2023年，中國電動載人汽車、鋰電池、光伏產(chǎn)品“新三樣”的海外出口破萬億元。

2024年，風力發(fā)電機組出口增長71.9%，光伏產(chǎn)品連續(xù)4年出口超2000億元，還幫助建設了巴基斯坦卡洛特水電站、埃塞俄比亞阿達瑪風電場等標志性項目，讓發(fā)展中國家的“綠電夢”成功落地。

裝機容量包括并網(wǎng)資產(chǎn)和部分離網(wǎng)系統(tǒng)，其中2025年數(shù)據(jù)為預測值。 表源：Science-2025 Breakthrough of the year:Goodmorning,sunshine

那么，什么是“綠電”？在它清潔環(huán)保的屬性背后，又有哪些科學原理？接下來，我們就帶著這兩個問題，一起來揭開綠電的神秘面紗。

6種核心可再生能源，原理超簡單！

“綠電”，也可以稱之為“綠能”，指的是在生產(chǎn)電力的過程中，二氧化碳排放量為零或趨近于零。相較于火力發(fā)電等傳統(tǒng)方式，“綠電”對環(huán)境的沖擊影響比較低。

綠電的主要能量來源，有以下幾種。

· 太陽能

太陽能發(fā)電，主要分為直接轉(zhuǎn)換的光伏發(fā)電，與間接轉(zhuǎn)換的聚光太陽能熱發(fā)電兩大類。

光伏技術(shù)通過半導體材料的光電效應，可以直接產(chǎn)生電流；而聚光太陽能則運用鏡陣系統(tǒng)聚焦陽光加熱傳熱流體，再驅(qū)動渦輪機組來產(chǎn)生電流。

光電效應指的是光打到金屬上時，會有電子發(fā)射出來。最初是由德國物理學家海因里?！ず掌潱℉einrich Rudolf Hertz，1857～1894）在1887年發(fā)現(xiàn)的。

圖源：《科學世界》雜志2025年第4期

對于一種金屬，如果光的頻率高于某個閾值，那么無論多弱的光，都會立刻打出電子。而如果光的頻率低于這個閾值，那么無論光的強度多高、等多長時間，都沒有電子出來。

聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，則是使用透鏡或反射鏡，加上跟蹤系統(tǒng)，利用光學原理將大面積的陽光聚焦到一個相對細小的集光區(qū)中，然后將濃縮的光熱，作為常規(guī)電站的熱源。

奧地利施蒂利亞州的“光伏樹” 圖源：維基百科-太陽能光伏，作者：Anna Regelsberger

最早的光伏裝置

亞歷山大·埃德蒙·貝克勒爾是一名法國物理學家。1839年，19歲的他發(fā)現(xiàn)將氯化銀置于酸性溶液中照光，并接上鉑電極，就能夠產(chǎn)生電壓與電流。這個裝置被視為最早的光伏裝置，光伏效應也被稱為“貝克勒爾效應”。

亞歷山大·埃德蒙·貝克勒爾（1820～1891）

· 風能

風能發(fā)電，是指將大氣流動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為機械能，再進一步轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。

作為歷史最悠久的能源形式之一，人類早期通過帆船、風車和風力提水機等裝置利用風能?，F(xiàn)代風力發(fā)電則主要依靠風力發(fā)電機實現(xiàn)，當風吹動渦輪時，風力帶風車動繞軸旋轉(zhuǎn)，使得風能轉(zhuǎn)化為機械能。

與陸上風電相比，海上的離岸風場享有更高風速與更穩(wěn)定風向，發(fā)電量也能顯著提升。

我國首座海上風電場——上海東海大橋海上風電場 圖源：《科學世界》2017年第12期《海上風電》

· 水能（水電）

利用“水位差”發(fā)電——高處的水沖下來，推動水輪機轉(zhuǎn)動，再帶動發(fā)電機發(fā)電。

比如三峽水電站擁有34臺發(fā)電機組，其中1臺只要工作1小時，就可以滿足467個家庭1年的用電需求。

我國首座海上風電場——三峽大壩 圖源：《科學世界》2017年第5期《再談三峽》，攝影：肖藝九

· 生物質(zhì)能

生物質(zhì)發(fā)電，起源于20世紀70年代石油危機后的丹麥。

該國率先采用秸稈直接燃燒發(fā)電技術(shù)，為此建成了15家發(fā)電廠，年消耗農(nóng)林廢棄物150萬噸，可滿足當時全國5%用電需求。丹麥還有許多用于供熱的生物質(zhì)鍋爐。

· 地熱能

“地熱能”，簡稱“地熱”。地熱來自于地球內(nèi)部，是地核散發(fā)的熱量透過地幔的高溫巖漿傳達至地殼的。

常見的地熱依照其儲存方式，可分成水熱型（又名熱液資源）和干熱巖型（又名熱巖資源）兩種類型。

地熱發(fā)電，基本原理是利用源源不絕的地熱來加熱地下水，使其成為過熱蒸汽，再作為工作流體以推動渦輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電；也就是將地熱轉(zhuǎn)換為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)換為電能。

冰島北部克拉夫拉的地熱發(fā)電站 圖源：維基百科-地熱能，作者：ásgeir Eggertsson

· 海洋能

海洋能，亦稱海洋能源或海洋動力能，是指從海水運動、鹽度梯度及溫度差等自然現(xiàn)象中提取的可再生能源。

海洋能的主要形式包括潮汐能（潮汐漲退）、波浪能（海浪運動）、溫差能（海面與深海的溫度差）、海流能（海水流動）等。潮汐電站就是海洋能發(fā)電的案例，可在漲潮時蓄水、落潮時發(fā)電。

位于英國斯特蘭福德湖的SeaGen，明顯的尾流顯示出潮汐流的力量。它是世界上第一個具備商業(yè)規(guī)模的、已并網(wǎng)的潮汐流發(fā)電機。 圖源：維基百科-潮汐能，作者：Fundy

中國“綠電”成績耀眼

01  拉低全球轉(zhuǎn)型成本

國際可再生能源署（IRENA）報告指出，過去10年全球風電、光伏平均度電成本分別降超60%、80%，“很大一部分歸功于中國創(chuàng)新、中國制造、中國工程”。比如中國生產(chǎn)的低成本太陽能電池板正在點亮津巴布韋的農(nóng)村，讓“用電自由”不再是奢望。

02  加速全球“脫碳”進程

能源智庫Ember數(shù)據(jù)顯示，2025年上半年全球可再生能源首超煤炭，成為最大電力來源，而中國引領了清潔能源的迅猛發(fā)展。

過去“先燒煤再減排”是發(fā)展中國家的“必選項”，現(xiàn)在中國的技術(shù)和項目，讓它們可以“跳過化石能源階段”，直接用綠電。

03  重構(gòu)全球產(chǎn)業(yè)鏈

中國新能源企業(yè)不是“只賣產(chǎn)品”，而是“建生態(tài)”。

寧德時代公司在匈牙利建電池廠，隆基、天合光能公司在東南亞設生產(chǎn)基地，實現(xiàn)“本土化制造、本土化就業(yè)”。這種“共贏模式”，讓全球綠色產(chǎn)業(yè)鏈更穩(wěn)固，也讓中國從“制造大國”變成“規(guī)則制定者”之一。

04  保障全球能源安全

過去能源安全“看資源”，誰有石油、煤炭誰強勢；現(xiàn)在“看技術(shù)”，誰掌握綠電技術(shù)誰主動。

中國的風電、光伏技術(shù)分布廣、易獲取，比如納米比亞電力公司與中國企業(yè)簽署協(xié)議，通過建設該國最大的光伏電站，助力納米比亞在電力供應方面實現(xiàn)自給自足。

結(jié)語

從沙漠里的光伏矩陣，到海上的風電森林，再到全球各地的綠電項目，中國不僅自己實現(xiàn)了“能源轉(zhuǎn)型”，還帶全世界一起“減碳”。

這場革命，不僅是能源的變革，更是發(fā)展模式的革新。

綠色與發(fā)展并不矛盾，環(huán)保與經(jīng)濟可以雙贏。

參考文獻

Science:2025 Breakthrough of the year:Goodmorning,sunshine.

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【“十四五”成績單】“含綠量”不斷提升！能源發(fā)展成就矚目.https://news.cctv.cn/2025/10/12/ARTI7x1HQwnLeZEA882u8wxf251012.shtml.

大力推動我國新能源高質(zhì)量發(fā)展.http://www1.xinhuanet.com/politics/20250219/e65246cd22c94494a3c30c09c6227d1d/c.html.

中國優(yōu)質(zhì)綠色產(chǎn)能助力世界能源轉(zhuǎn)型.https://www.cdmfund.cn/36033.html.

《科學》發(fā)布2025年十大科學突破.http://www.digital.cas.cn/dtfb/yjdt/202601/t20260106_5095386.html.

中國新能源出海 助力全球綠色低碳轉(zhuǎn)型.http://www.xinhuanet.com/city/20250110/0dca6859a48045379894a58eb8ab67a1/c.html.

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實習編輯 | 范周桐