《科学》杂志将“可再生能源增长”评为2025年年度突破时，特别提到“中国是这场变革的核心引擎”。

　　从实验室技术到全球能源转型主力，中国用十余年实现跨越式发展。在这个奇迹的背后，藏着哪些硬核成就？实现这个奇迹的关键路径是什么，对未来又会有哪些深远影响？

　　在安徽的一座山坡上，太阳能电池板排列整齐，只有一条通往山下的道路将其与其他区域隔开。远处的山峦上，矗立着风力涡轮机。这是能源革命中迅速发展的一部分，这一变革有助于减轻空气污染，并遏制了中国碳排放的增长。 来源：Science-2025 Breakthrough of the year:Good morning,sunshine，作者：George Steinmetz

　　目前，中国已经建成了全球最大、发展最快的可再生能源体系，仅“沙戈荒”地区新增新能源装机，就超过了1.3亿千瓦。

　　2025年《科学》报道指出，中国生产全球80%的太阳能电池、70%的风力涡轮机和70%的锂电池，价格优势让竞争对手难以企及。截至2025年8月，中国可再生能源发电装机占比达60%。

　　截至2025年10月底，全国累计发电装机容量37.5亿千瓦，同比增长17.3%。

　　其中，太阳能发电装机容量11.4亿千瓦，同比增长43.8%；风电装机容量5.9亿千瓦，同比增长21.4%。

　　1～10月，全国发电设备累计平均利用2619小时，比上年同期降低260小时。

　　2022年中国可再生能源发电量与出口的风电、光伏产品，减排量合计超28亿吨二氧化碳当量，占全球同期可再生能源折算碳减排量的41%。

　　2025年上半年全球可再生能源首超化石燃料，成为最大电力来源，其中中国增量的占比达60%。

　　2023年，中国电动载人汽车、锂电池、光伏产品“新三样”的海外出口破万亿元。

　　2024年，风力发电机组出口增长71.9%，光伏产品连续4年出口超2000亿元，还帮助建设了巴基斯坦卡洛特水电站、埃塞俄比亚阿达玛风电场等标志性项目，让发展中国家的“绿电梦”成功落地。

　　那么，什么是“绿电”？在它清洁环保的属性背后，又有哪些科学原理？接下来，我们就带着这两个问题，一起来揭开绿电的神秘面纱。

　　“绿电”，也可以称之为“绿能”，指的是在生产电力的过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零。相较于火力发电等传统方式，“绿电”对环境的冲击影响比较低。

　　太阳能发电，主要分为直接转换的光伏发电，与间接转换的聚光太阳能热发电两大类。

　　光伏技术通过半导体材料的光电效应，可以直接产生电流；而聚光太阳能则运用镜阵系统聚焦阳光加热传热流体，再驱动涡轮机组来产生电流。

　　光电效应指的是光打到金属上时，会有电子发射出来。最初是由德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857～1894）在1887年发现的。

　　对于一种金属，如果光的频率高于某个阈值，那么无论多弱的光，都会立刻打出电子。而如果光的频率低于这个阈值，那么无论光的强度多高、等多长时间，都没有电子出来。

　　聚光太阳能发电系统，则是使用透镜或反射镜，加上跟踪系统，利用光学原理将大面积的阳光聚焦到一个相对细小的集光区中，然后将浓缩的光热，作为常规电站的热源。

　　奥地利施蒂利亚州的“光伏树” 图源：-太阳能光伏，作者：Anna Regelsberger

　　亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔是一名法国物理学家。1839年，19岁的他发现将氯化银置于酸性溶液中照光，并接上铂电极，就能够产生电压与电流。这个装置被视为最早的光伏装置，光伏效应也被称为“贝克勒尔效应”。

　　风能发电，是指将大气流动产生的动能转化为机械能，再进一步转化为电能的技术。

　　作为历史最悠久的能源形式之一，人类早期通过帆船、风车和风力提水机等装置利用风能。现代风力发电则主要依靠风力发电机实现，当风吹动涡轮时，风力带风车动绕轴旋转，使得风能转化为机械能。

　　与陆上风电相比，海上的离岸风场享有更高风速与更稳定风向，发电量也能显著提升。

　　我国首座海上风电场——上海东海大桥海上风电场 图源：《科学世界》2017年第12期《海上风电》

　　利用“水位差”发电——高处的水冲下来，推动水轮机转动，再带动发电机发电。

　　比如三峡水电站拥有34台发电机组，其中1台只要工作1小时，就可以满足467个家庭1年的用电需求。

　　我国首座海上风电场——三峡大坝 图源：《科学世界》2017年第5期《再谈三峡》，摄影：肖艺九

　　该国率先采用秸秆直接燃烧发电技术，为此建成了15家发电厂，年消耗农林废弃物150万吨，可满足当时全国5%用电需求。丹麦还有许多用于供热的生物质锅炉。

　　“地热能”，简称“地热”。地热来自于地球内部，是地核散发的热量透过地幔的高温岩浆传达至地壳的。

　　常见的地热依照其储存方式，可分成水热型（又名热液资源）和干热岩型（又名热岩资源）两种类型。

　　地热发电，基本原理是利用源源不绝的地热来加热地下水，使其成为过热蒸汽，再作为工作流体以推动涡轮机旋转发电；也就是将地热转换为机械能，再将机械能转换为电能。

　　冰岛北部克拉夫拉的地热发电站 图源：-地热能，作者：Ásgeir Eggertsson

　　海洋能，亦称海洋能源或海洋动力能，是指从海水运动、盐度梯度及温度差等自然现象中提取的可再生能源。

　　海洋能的主要形式包括潮汐能（潮汐涨退）、波浪能（海浪运动）、温差能（海面与深海的温度差）、海流能（海水流动）等。潮汐电站就是海洋能发电的案例，可在涨潮时蓄水、落潮时发电。

　　位于英国斯特兰福德湖的SeaGen，明显的尾流显示出潮汐流的力量。它是世界上第一个具备商业规模的、已并网的潮汐流发电机。 图源：-潮汐能，作者：Fundy

　　国际可再生能源署（IRENA）报告指出，过去10年全球风电、光伏平均度电成本分别降超60%、80%，“很大一部分归功于中国创新、中国制造、中国工程”。比如中国生产的低成本太阳能电池板正在点亮津巴布韦的农村，让“用电自由”不再是奢望。

　　能源智库Ember数据显示，2025年上半年全球可再生能源首超煤炭，成为最大电力来源，而中国引领了清洁能源的迅猛发展。

　　过去“先烧煤再减排”是发展中国家的“必选项”，现在中国的技术和项目，让它们可以“跳过化石能源阶段”，直接用绿电。

　　宁德时代公司在匈牙利建电池厂，隆基、天合光能公司在东南亚设生产基地，实现“本土化制造、本土化就业”。这种“共赢模式”，让全球绿色产业链更稳固，也让中国从“制造大国”变成“规则制定者”之一。

　　过去能源安全“看资源”，谁有石油、煤炭谁强势；现在“看技术”，谁掌握绿电技术谁主动。

　　中国的风电、光伏技术分布广、易获取，比如电力公司与中国企业签署协议，通过建设该国最大的光伏电站，助力在电力供应方面实现自给自足。

　　从沙漠里的光伏矩阵，到海上的风电森林，再到全球各地的绿电项目，中国不仅自己实现了“能源转型”，还带全世界一起“减碳”。

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