【科學(xué)時報】北理工教授論壇：應(yīng)對氣候變化：能源科技創(chuàng)新的若干思考
發(fā)布日期：2009-12-09 編輯：gaoguoqing 審核： 閱讀次數(shù)：
作者：北京理工大學(xué) 魏一鳴 來源：《科學(xué)時報》2009年11月10日 摘編：新聞中心 國慶
能源科技創(chuàng)新是應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵途徑
全球氣候變化是21世紀(jì)人類面臨的最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一,。氣候變化的影響是大尺度,、全方位、多層次的,，氣候變化對自然,、生態(tài)與環(huán)境，乃至人類社會的生存與發(fā)展產(chǎn)生重要影響,，相對于發(fā)達(dá)國家,，發(fā)展中國家受到的影響更大。
全球氣候變暖除了自然因素外,，更大程度上是人類活動造成的,，這一觀點已經(jīng)得到越來越多的科學(xué)研究結(jié)果的支持。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的第三次評估報告認(rèn)為,，全球變暖有66%的可能是人類活動造成的,，而第四次評估報告將這一可能性提高到了90%,。地球表面溫度與大氣中二氧化碳濃度呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性,。IPCC（2007）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，由于工業(yè)革命以后大量化石能源的利用,，使得人類生產(chǎn),、生活等活動導(dǎo)致的溫室氣體排放約占全球溫室氣體排放總量的90%以上，其中五個主要的溫室氣體排放部門（能源供應(yīng)業(yè),、工業(yè),、林業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運輸業(yè)）中多數(shù)是化石能源相對集中的部門,。世界資源研究所（WRI）指出,，二氧化碳占全部溫室氣體排放的77%；全部溫室氣體中,，61.4%來自能源使用,。因此,，化石能源的開采與利用是溫室氣體的最主要來源。要應(yīng)對氣候變化帶來的挑戰(zhàn),，必須從能源問題入手,。
從歷史累計排放量來看，中國僅占工業(yè)革命以來全部排放量的8.2%,，發(fā)達(dá)國家對溫室效應(yīng)負(fù)有主要責(zé)任,。中國的人均碳排放量仍然低于世界平均水平，2004年,，美國,、俄羅斯、日本的人均碳排放分別是中國的5.34倍,、2.75倍和2.56倍,。中國面臨著國際上越來越大的承擔(dān)減排義務(wù)的壓力。而中國將在未來較長一段時間內(nèi)以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)不會改變,，煤炭等高排放能源將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)能源地位,，這愈發(fā)需要能源科技創(chuàng)新來應(yīng)對中國的二氧化碳減排、節(jié)能降耗問題,。
應(yīng)對氣候變化是涉及社會（Society）—能源（Energy）—經(jīng)濟（Economy）—環(huán)境（Environment）—科技（Technology）所組成的復(fù)雜系統(tǒng)（簡稱SE3T）,。科學(xué)技術(shù)與其他四個方面相互影響,，在整個系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮著重要作用,，是解決氣候變化問題的重要因素?？萍迹═echnology）通過提高能源利用效率,，發(fā)展低排放的替代能源對能源（Energy）產(chǎn)生影響，同時,，科技有助于維護和改善環(huán)境（Environment）,、向社會（Society）提供知識儲備、向經(jīng)濟（Economy）提供先進科技,；另一方面,，能源、環(huán)境與社會均對科技發(fā)展提出迫切需求,。
應(yīng)對氣候變化能源科技創(chuàng)新的若干趨勢
應(yīng)對氣候變化問題是當(dāng)前的熱點與前沿研究領(lǐng)域之一,，發(fā)達(dá)國家相繼投入巨額資金開展應(yīng)對氣候變化的科學(xué)與技術(shù)研究，占據(jù)了氣候變化科技領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,。國際社會應(yīng)對氣候變化科技創(chuàng)新有以下4個趨勢：
1. 發(fā)達(dá)國家在能源科技上的預(yù)算投入逐年遞增
上世紀(jì)90年代中期以來,，IEA國家（International Energy Agency，國際能源機構(gòu)成員國家）越來越重視能源科技的投資,。其政府的研發(fā)預(yù)算從1997年的91.69億美元,，上升至2007年的120.48億美元（2007年美元不變價）,。IEA國家對能源效率高度重視，提高能源效率的投資所占總投資比重從1974年的3.92%,，上升到2007年的13.05%,。核能在IEA國家政府總投資的比重逐步減小，從1974年的74.86%下降到2007年的37.96%,。2002年以來,，IEA國家在氫能和燃料電池上的投資大幅度增加，從2002年的3200萬美元,，迅速增長到2007年的8.47億美元（2007年美元不變價）,，6年間增加了26倍之多。重視能源效率提高,，發(fā)展低排放的新能源,，是IEA國家能源科技創(chuàng)新的一大趨勢。
2. 二氧化碳捕集與儲存技術(shù)越來越受到重視
二氧化碳捕集與儲存技術(shù)（CCS）技術(shù)從大型穩(wěn)定排放源中捕集二氧化碳,，并將其封存到地層深處,，以避免二氧化碳泄露到大氣中去。從長期減排效果來看（到2100年）,，CCS技術(shù)和節(jié)能與能效,、可再生能源、非二氧化碳能源一起,，將發(fā)揮重要作用,。2008年G8峰會上，發(fā)達(dá)國家保證到2010年將支持投放20個大規(guī)模的CCS示范項目,，同時考慮到不同國家情況的多樣性,，將會在2020年前開始進行CCS的推廣。2007年,，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）國家在CCS技術(shù)上的研發(fā)投入比2004年增長了53%,。美國在2004～2007年期間對CCS的投入達(dá)2.54億美元。美國,、法國,、加拿大、挪威在CCS技術(shù)方面投入大額資金,，有望在未來的科技競爭中處在領(lǐng)先位置。
3. 各國紛紛出臺氣候變化科研計劃
目前,，有很多跨國家有影響力的國際研究合作計劃,。例如由國際科學(xué)理事會（ICSU）、世界氣象組織（WMO）,、聯(lián)合國教科文組織政府間海洋委員會（IOC）聯(lián)合資助的世界氣候研究計劃（WCRP）,，中國科學(xué)家發(fā)起和運行的季風(fēng)亞洲區(qū)域集成研究計劃（MAIRS）等,。這些項目促進了學(xué)術(shù)界對氣候變化科技問題的認(rèn)識，推動了氣候變化領(lǐng)域的科技創(chuàng)新,。
另外,，發(fā)達(dá)國家也出臺了各自的應(yīng)對氣候變化科技規(guī)劃。
2002年,，美國政府能源部,、環(huán)保局等相關(guān)部門在“美國全球變化研究計劃”和CCRI的基礎(chǔ)上聯(lián)合發(fā)起了“美國氣候變化科學(xué)計劃”（CCSP）以統(tǒng)一協(xié)調(diào)美國的全球變化科學(xué)研究行動，從而建立了以CCSP為主的美國全球變化科學(xué)研究框架,。在奧巴馬提出的總計1019億美元的經(jīng)濟振興法案中,，對能源行業(yè)投入451億美元，是獲得資金最多的行業(yè),；美國能源部獲得30億美元的研發(fā)資金,，是獲得研究資金最多的政府部門。在美國的能源投入中,，能源效率提高和燃料電池開發(fā)占了很大份額,。
歐盟框架計劃（Framework Program，F(xiàn)P）第7個研究與技術(shù)開發(fā)框架計劃（2007～2013年）,，總預(yù)算為50.5億歐元,。環(huán)境（包括氣候變化）是FP7十大優(yōu)先研究領(lǐng)域之一，預(yù)算為18億歐元,。2007年3月,，歐盟領(lǐng)導(dǎo)人通過歐盟能源行動綱領(lǐng)。綱領(lǐng)旨在建立具有競爭力的,、可持續(xù)發(fā)展的,、安全的能源系統(tǒng)，并在2020年實現(xiàn)以下目標(biāo)：大幅提高設(shè)備的能源效率,，降低能源消費20%,；提高可再生能源比例，由2007年的7%提高到20%,；把生物燃料在汽油和柴油中的比例,，由2007年的1%提高到10%；采取政策措施確保碳捕獲與封存技術(shù)推廣中的環(huán)境安全性,，在新的化石燃料電廠部署CCS技術(shù),，到2015年在歐洲建設(shè)12家大型示范電廠。
這一系列應(yīng)對氣候變化的科研規(guī)劃,，顯示了發(fā)達(dá)國家對氣候變化科學(xué)研究的重視,，彰顯科技在氣候變化領(lǐng)域的重要作用。
4. 學(xué)術(shù)界對氣候變化關(guān)注度越來越高
學(xué)術(shù)界對氣候變化領(lǐng)域愈來愈關(guān)注,，美國,、英國與德國是科研成果最豐富的國家,，顯示了其科技研究實力。2003～2007年,，氣候變化科學(xué)研究領(lǐng)域共發(fā)表論文15146篇,；發(fā)文量表現(xiàn)出穩(wěn)定的增長趨勢，年均增速達(dá)16.72%,。氣候變化科學(xué)研究的特點是：以地球科學(xué)為核心,，跨自然科學(xué)和社會科學(xué)的多學(xué)科協(xié)同發(fā)展。能源問題是學(xué)術(shù)界在氣候變化方面的研究熱點,，從應(yīng)對氣候變化的能源科技到能源政策,，都有越來越多的學(xué)者予以關(guān)注。
能源科技創(chuàng)新值得關(guān)注的幾個問題
我國應(yīng)對氣候變化的能源科技創(chuàng)新,，應(yīng)重點考慮以下幾個問題：
1. 著手長遠(yuǎn),，進行前瞻性能源科技創(chuàng)新長遠(yuǎn)規(guī)劃
氣候變化時間尺度長的特征，使得對科學(xué)技術(shù)進行長遠(yuǎn)規(guī)劃尤為重要,。從科技創(chuàng)新自身的規(guī)律來講,，科學(xué)技術(shù)從無形技術(shù)（知識）到有形技術(shù)（工廠、設(shè)備）的轉(zhuǎn)換有較長的周期,，要面對技術(shù)創(chuàng)新到全面推廣的滯后期,、資本周轉(zhuǎn)率的滯后期和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的滯后期。另外,，科技隊伍自身的建設(shè)也有其內(nèi)在的發(fā)展規(guī)律,。因此，國家在進行應(yīng)對氣候變化科技發(fā)展規(guī)劃時應(yīng)當(dāng)著手長遠(yuǎn),，高屋建瓴,。從更長遠(yuǎn)的角度，煤炭石油等固體液體化石能源在能源消費中的比重會逐步降低,，新能源所占比重將逐步提高,，新能源的推廣與利用需要進行大量的技術(shù)革新；這一未來的能源轉(zhuǎn)換革命,，對中國的科技研究提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),。
2. 集中科研力量改善能效，降低中國二氧化碳排放強度
20世紀(jì)80年代以來,，中國能源強度和碳排放強度整體呈現(xiàn)下降趨勢,，但仍高于世界主要國家。提高能源效率可以有效地降低溫室氣體排放,，根據(jù)IEA的分析,，至2050年，終端使用效率提高在不同的減排情境下可以貢獻(xiàn)總減排量的約36%～44%,。2003年中國大陸每千瓦時電力和熱力的碳排放為771克二氧化碳,，高于全球和OECD國家平均水平，位居全球第22位,。從部門的角度,，中國化學(xué)制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè),、初級金屬業(yè)以及金屬制品業(yè)的碳排放強度是美國的5倍之上,，迫切需要改進技術(shù)水平，縮小與發(fā)達(dá)國家之間的差距,。通過降低排放強度,，將會產(chǎn)生明顯的減排效果，有巨大的減排潛力,。
3. 加大新能源和可再生能源的研發(fā)投資,，大力扶持中國低碳能源發(fā)展
從投資比重來看，1990年以來,，中國能源投資占總投資的比重呈下降趨勢（從1990年的29.01%下降至2003年的13.28%）,。從投資結(jié)構(gòu)來看，中國對高碳排放的煤炭,、石油天然氣投資比重遠(yuǎn)高于IEA國家,。相較之下，IEA國家的核能比重一直在40%之上,。1985～2004年,，美國對可再生能源的投資占其全部投資的16%。因此,，中國應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整投資結(jié)構(gòu),，加大對低碳能源的投資力度，保證資金支持,，扶持低碳能源發(fā)展,。
4. 有所側(cè)重，關(guān)注固體化石能源的減排科技創(chuàng)新
固體化石燃料是中國最大的二氧化碳排放來源,，1950年以來其二氧化碳排放比例一直占中國總排放的70%以上,。該領(lǐng)域排放量高，減排潛力大,，應(yīng)對其減排科技予以重點關(guān)注,。除了現(xiàn)有技術(shù)的更新與改進，從應(yīng)對氣候變化的角度,，應(yīng)當(dāng)對氣候變化相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進行超前科技儲備,，包括CCS化石燃料發(fā)電、煤炭—IGCC（整體煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電）系統(tǒng)、煤炭—USCSC（超臨界發(fā)電）等,。
5. 完善引導(dǎo)低碳經(jīng)濟的政策法規(guī),，實現(xiàn)和諧發(fā)展
應(yīng)制定符合中國國情的應(yīng)對氣候變化能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),，以建設(shè)人與自然和諧相處的環(huán)境友好型社會作為中國氣候變化領(lǐng)域科技發(fā)展戰(zhàn)略的最終目標(biāo),。在制定政策法規(guī)時，應(yīng)把握以下三個原則：
一是綜合治理的原則,。應(yīng)對氣候變化從根本上是為了中國的可持續(xù)發(fā)展,，應(yīng)當(dāng)兼顧各種不同的利益與矛盾；二是自主創(chuàng)新的原則,。以建立一系列擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的減緩與適應(yīng)技術(shù)為目標(biāo),；三是重點突破的原則。選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢,、對溫室效應(yīng)影響最大的關(guān)鍵領(lǐng)域,，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，集中力量,、重點突破,。
氣候變化既是環(huán)境問題，也是發(fā)展問題,，但歸根到底是發(fā)展問題,。應(yīng)對和解決氣候變化問題的關(guān)鍵是科學(xué)技術(shù)進步。認(rèn)識氣候變化規(guī)律,、識別氣候變化的影響,、開發(fā)適應(yīng)和減緩氣候變化的技術(shù)、制定妥善應(yīng)對氣候變化的政策措施等,，都需要氣候變化科技工作的有力支撐,。為應(yīng)對氣候變化提供科學(xué)的理論，方法與技術(shù)方面的知識儲備是一項長期且緊迫的任務(wù),。
（作者單位：北京理工大學(xué)管理與經(jīng)濟學(xué)院/北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心/中國科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所）
