低碳能源

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低碳能源(Low Carbon Energy)

　　低碳能源是指利用過程中產生較少二氧化碳等溫室氣體的能源。國際上通常將煤炭、石油、天然氣等化石能源稱為高碳能源和傳統能源， 因為它們單位能量中產生的二氧化碳量遠高於其它能源。對應地，風能、太陽能、氫能、核聚變能、潮汐能、波浪能、生物質能、地熱能等統稱為低碳能源。

　　從集中開發利用的規模大小上劃分，可以把低碳能源劃分為集約式低碳能源和分散式低碳能源：

　　集約式低碳能源一般裝機容量比較大、建設周期相對較長，一般由國家主導進行建設，主要包括水能、核能、風能以及油氣資源等；

　　分散式低碳能源裝機容量較小且分散，多位於用戶需求終端，主要包括生物質能、太陽能、地熱能和海洋能等。

　　我國發展低碳能源、控制碳排放的必要性，主要從以下三個方面考慮：

　　1.以二氧化碳為主的溫室氣體引起環境及氣候的惡化

　　政府間氣候變化專家委員會(IPCC)2001年出版的第3次評估報告指出，自1860年以來，由於二氧化碳大量排放，全球平均地面溫度上升了0.64±0.2℃，預測全球平均地表氣溫到2100年將比1990年上升1.4~5.8℃，這一增溫值將是20世紀內增溫(0.16℃左右)的2～10倍，是近1萬年中最顯著的增溫。由於全球變暖，冰原融化以及海平面升高無法避免。

　　20世紀50年代以來，我國沿海海平面上升速率為每年1.4~3.2毫米，渤海和黃海北部冰情等級下降：西北冰川面積減少了21%，西藏凍土層減薄，最大達和5米。北方乾旱受災面積擴大，南方洪澇加重；農業生產的不穩定性增加，局部乾旱高溫危害加重；作物發育期提前，抗寒性減弱。我國六大江河的實測徑流量都呈下降趨勢，下降幅度最大的是海河流域，北方部分河流發生斷流。同時，局部地區洪澇災害頻繁發生，特別是1990年以來，長江、珠江、松花江、淮河、太湖、黃河等連續發生多次大洪災，損失日趨嚴重。我國海岸帶已經受到氣候變化和海平面上升的影響，風暴潮、洪水、強降雨等極端天氣事件和乾旱等氣候事件對沿海地區造成的災害更明顯，其中對黃河三角洲、長江三角洲、珠海三角洲的社會經濟產生的影響最為嚴重。氣候變化增加了疾病發生和傳播的機會，危害人類健康。我國同世界上其他國家一樣，都面臨著環境及氣候惡化所帶來的嚴峻局面，並已深切認識到，為了人類社會的可持續發展，必須採取措施遏制環境狀況的持續惡化。

　　2.來自國際社會的壓力

　　儘管《京都議定書》並未規定發展中國傢具體的減排義務，但卻同樣提出了一定的要求。其中，議定書的第10條、第11條等相關條目是專門針對發展中國家的，旨在督促這些國家制定國家規劃或區域規劃，以改進排放溫室氣體的因素、數據和模式。我國作為《京都議定書》的締約方只是暫時不需要像多數發達國家那樣承擔具體的減排指標，而在實際上，我國業已開始承擔該議定書規定的全球控排溫室氣體的所有締約方都應承擔的普遍性義務。

　　2007年12月12日，在印度尼西亞巴釐島，聯合國氣候變化大會召開。該次會議旨在擬定“巴釐島談判路線圖”，使2012年《京都議定書》第一承諾期結束後的減排工作能順利進行。圍繞著“減排”與“減貧”，發展中國家與發達國家的分歧仍是此次會議的焦點。但是，為了緩解當前氣候變暖的嚴峻形勢必須謀求實現二氧化碳減排已經成為各方共識。

　　相關資料顯示，我國已經成為世界二氧化碳第一排放國。按照目前的二氧化碳排放增長速度，下一步很有可能成為國際社會一致要求嚴格承擔減排任務的對象，我國控制二氧化碳排放的任務將是十分繁重的。對此，必須要有清醒的意識和前瞻的安排。

　　3.氣候變化事關國家安全

　　現在國家安全的概念已經從傳統的國防安全擴大到更為廣泛的國土安全、環境安全、食物安全、水資源安全等領域，氣象事業對國家安全、社會進步具有重要的基礎性作用。

　　2005年7月7日，8個發達國家和5個發展中國家首腦在蘇格蘭舉行對話，首次將氣候變化問題列為會議的主要議題之一。

　　從長遠考慮，我國實施二氧化碳減排是必由之路，應在保障國家社會經濟增長的同時，為緩解全球二氧化碳排放的增加做出有效的貢獻。實施低碳能源發展戰略能夠有效促進節能減排、促進可再生能源發展和能源結構調整，對於國家能源可持續發展和能源安全同樣具有戰略意義。

　　1.在集約式、分散式能源市場上分別推進低碳能源

　　(1)集約式能源生產與供應的低碳戰略

　　電力供應減少煤電比例，增加低碳發電比例，相應提高穩定石油和天然氣比例；減少工業中煤炭、天然氣原料比例；提高煤炭、石油及天然氣的開采率；優化並提高煤電轉換效率；提高電氣化鐵路運輸比例，大力發展電啟動的城市軌道交通和城際軌道交通，減少燃油汽車比例，改善城市大氣環境；強化工農業的自主創新能力建設，縮減加工貿易比重。由此，降低集約式能源生產與消費的碳排放密度。

　　(2)分散式能源生產與供應

　　分散式能源生產與供應最能實現低密度碳排放。要盡最大可能因地制宜地生產利用各類分散式能源。如小型風力發電及風能利用，光伏發電及太陽能光熱利用，高中低溫地熱的優化利用，各類沼氣利用，生物質能源利用，各類清潔的燃料油、燃料氣利用。

　　2.在交通、建築兩大消耗領域重點加強低碳能源利用

　　在我國能源使用方面，交通石油消耗量占化石能源消耗總量的40%左右，且與日俱增。我國汽車銷售量自1992年以來便以每年兩位數的百分比上升，2007年，汽車銷售量更是達到880萬輛，交通能耗給國家能源安全造成了巨大壓力。此外，化石能源的燃燒會產生大量二氧化碳，交通領域溫室氣體的排放對大氣造成嚴重污染。

　　在交通領域能源消耗上，應當從三個方面減少碳排放：一是大力發展城市公共交通和城際交通，並且使用電啟動機車。城市公共交通和城際交通本身可降低交通能源消耗；採用電力機車減少燃料油消耗，進一步減排碳排放密度；如果電的生產為低碳過程，則可進一步降低碳排放密度。二是鼓勵汽車使用醇類燃料、二甲醚類燃料，醇類燃料和二甲醚類燃料如來源於生物質或合成工藝，則可降低碳排放密度。三是鼓勵電動汽車，電動汽車本身有利於城市污染控制，如果消耗的電力來自低碳能源轉換，則可因替代燃油而顯著降低碳排放。

　　現在及未來三十年是我國城鎮發展高峰期，建築量突增。而目前我國的建築耗能尤其高。因此，建築節能就能大幅度降低碳排放。建築用能主要是空調、熱水供應和照明，依據目前技術發展現狀，建築用能容易用低碳能源替代。太陽能熱水供應技術和地熱源空調技術己成熟且已市場化；太陽能蓄熱、供熱技術，光伏照明、太陽光轉移照明技術逐漸成熟並走向市場。

　　3.突破、優化、盡最大可能利用生物質能源

　　生物質能源的利用應從能源、轉化、輸送，終端用戶一體化的角度來研究其戰略定位。根據我國經濟社會發展需要和生物質能利用技術狀況，重點發展生物質發電、沼氣、生物質固體成型燃料和生物液體、氣體燃料，研究生物質轉換並替代化工原料的可能性。

　　目前，生物質電廠存在諸如原料來源不穩定、系統可靠性不高等缺陷，作為分散能源的生物質能，如果用來做大規模發電集約式利用，則可能偏離實際，應用前景並不值得看好，大型的生物質直燃發電項目不宜作為重大戰略進行推廣。生物質還田應作為生物質資源化利用的重要方向。發展非糧生物質能源有利於保障我國糧食安全和能源安全。

　　化工業採用煤炭、天然氣作原料，也是消耗大戶。考慮化工業的替代原料對於碳減排具有重要意義。化肥原料為煤炭、天然氣，改為秸稈(秸稈易生產合成氣)作原料形成一種迴圈經濟模式：光合作用產生秸桿—秸桿制取合成氣—合成氣合成化肥—化肥還田；二甲醚的原料一般為煤炭、天然氣，改為秸稈，秸稈生產合成氣，秸稈合成氣合成煉製二甲醚。二甲醚是一種液態清潔燃料，可供應汽車動力燃料或農村城鎮生活燃料。

　　4.全方位推進核能、風能和太陽能利用

　　當前，世界範圍內核電年發電量占世界發電總量的17%，我國的這一比例還不到2%。各國核電裝機容量的多少，很大程度上反映了各國經濟、工業和科技的綜合實力和水平。核電與水電、火電一起構成世界能源的三大支柱，在世界能源結構中有著重要的地位。與水電和火電相比，核電在我國能源結構中的比例明顯偏低，其發展前景是非常廣闊的。發展低碳能源，核能是一個很好的突破點。

　　在風電總體開發利用量、風電裝機容量、國產風電機組單機容量、風電機組關鍵技術等方面，我國與世界風電發達國家相比還非常落後。但是，我國風能資源位居世界第一，而且在小風電技術應用上有自己的優勢。另一方面，隨著風電的技術進步和應用規模的擴大，風電成本持續下降，經濟性與常規能源已十分接近。在此形勢下，推進風電的快速發展符合低碳能源發展的戰略需求。

　　我國目前是世界上最大的太陽能熱水器生產國和第三大太陽能電池生產國，已經形成了比較完善的太陽能產業鏈。但總體來看，我國光伏發電產業的整體水平與發達國家尚有較大差距，太陽能熱水器應用技術與發達國家差距也仍然存在。發揮太陽能光伏發電適宜分散供電和太陽能熱利用適宜分散供熱的優勢，出台相關補貼和促進措施，大力推進太陽能光熱利用。發展太陽能產業，應該作為“十二五”期間低碳能源戰略的實現途徑之一。

　　建設科學低碳能源體系必須要大力發展可再生能源。中國發展可再生能源的戰略目的是：最大限度地提高能源供給能力，改善能源結構，實現能源多樣化，切實保障能源供應的安全。中國可再生能源資源豐富，具有大規模開發的資源條件和技術潛力，可以為未來社會和經濟發展提供足夠的能源，開發利用可再生能源大有可為。

　　1.穩步發展風能

　　風能是指風所負載的能量，現代利用風能的主要方式是風力發電。風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，在全球經濟的大背景下，風電繼續成為可再生能源發電技術的首選。風力發電正在世界上形成一股熱潮。到目前為止，全球75個國家有商業運營的風電裝機，其中22個國家的裝機容量超過1GW。2011年中國風電面臨諸多挑戰，中國的風電累計裝機容量達到62000MW。據全球投資銀行的最新統計數據顯示，2011年中國風電新增裝機達20GW，目前總裝機容量已達65GW。鞏固了其全球風電領袖的地位。我國風能資源豐富的地區主要分佈在內蒙古、新疆和甘肅河西走廊，華北和青藏高原的部分地區，沿海及附近島嶼，陸上風能資源大於海上。我國在西部地區大力提倡風電。如果能夠對風能資源加以充分利用，將能獲得總計7億—12億千瓦電力。其中，陸上6億—10億千瓦，海上1億—2億千瓦。

　　從資源儲量、開發成本以及與負荷中心的距離考慮，我國近中期風電開發應遵循“以陸上為主，因地制宜地開發海上風電”的原則。《國家“十二五”科學和技術發展規劃》指出，“十二五”期間我國將積極發展風電。其中，重點發展5兆瓦以上風電機組整機及關鍵部件設計、陸上大型風電場和海上風電場設計和運營、核心裝備部件製造、並網、電網調度和運維管理等關鍵技術，形成從風況分析到風電機組、風電場、風電並網技術的系統佈局。積極推進10萬千瓦級海上示範風場、1000萬千瓦級陸上示範風場建設，推動近海和陸上風力發電產業技術達到世界先進水平。風電產業要適應各種政府政策和市場的新要求，實現穩健發展，將中國建設成世界最大最強的風力發電國家。

　　2.大力發展生物質能

　　生物質能主要是指植物通過葉綠素的光合作用將太陽能轉化為化學能貯存在生物質內部的能量。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，目前它是僅次於煤炭、石油和天然氣而居於世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位。生物質能包括自然界可用作能源用途的各種植物、人畜排泄物以及城鄉有機廢物轉化成的能源，如薪柴、沼氣、生物柴油、燃料乙醇、林業加工廢棄物、農作物秸稈、城市有機垃圾、工農業有機廢水和其他野生植物等。目前發展中的開發利用技術主要是，通過熱化學轉換技術將固體生物質轉換成可燃氣體、焦油等，通過生物化學轉換技術將生物質在微生物的發酵作用下轉換成沼氣、酒精等，通過壓塊細密成型技術將生物質壓縮成高密度固體燃料等。利用生物質能源中的秸稈燃料發電，農作物可以重新吸收碳排放，具有“碳中和”效應。

　　在眾多的可再生和新能源中，生物質能源是目前唯一能對石油液體運輸燃料以及塑料等上千種石化產品生產原料進行直接替代的。我國山地資源豐富，發展林業生物質能源潛力大：有約4404萬公頃的宜林荒山、荒地，可用於培育能源林；有約近1億公頃沙地、礦山、油田復墾地等土地，可用於發展能源林；有約600萬公頃疏鬆林地和5312萬公頃的低產林地，可以大幅增加森林資源量。我國生物質能源前景廣闊，儘管要受到技術等因素制約。我國《全國林業生物質能源發展規劃》中提出，到2020年能源林面積達到2000萬公頃，每年轉化的林業生物質能源可替代2025萬噸標準煤的石化能源，占可再生能源的比例達3%。近年來，我國已在內蒙古、吉林等地進行試點，以生物質為原料發電、生產燃料取得成效。

　　3.突出發展太陽能

　　太陽能是指太陽所負載的能量，太陽能的利用方式主要有：光伏(太陽能電池)發電系統，將太陽能直接轉換為電能；太陽能聚熱系統，利用太陽的熱能產生電能；被動式太陽房；太陽能熱水系統；太陽能取暖和製冷。太陽能是目前及未來可再生能源中最清潔、最環保、最經濟的能源，具備十分獨特的優勢，也是未來新能源發展的必然選擇。以太陽能電池為核心和主導的新能源革命，將成為改變中國和全球能源、環境問題的根本手段和有效途徑。據專家統計，我國太陽能資源蘊含量約2.1萬億千瓦，只需開發1%即可達到210億千瓦，遠大於生物質能的1億千瓦、水電的3.78億千瓦以及風電的2.53億千瓦。隨著世界經濟向低碳方式的轉變，太陽能光伏發電將以其自身接近零碳排放而尤具優勢。我國應加快發展以太陽能光伏產業為主導的新能源產業，為經濟和社會的可持續發展提供強大持久的助推力。光伏發電的成本控制取得突破性進展，經濟性前進了一大步，它為商業化運作打下了堅實基礎，讓行業倍感振奮。預計在未來數十年裡，隨著光伏產業各環節成本的繼續下降，尤其是政府引導、政策支持以及其他必要的培育和推動，太陽能發電一定可以而且能夠從我國能源結構的補充和配角，變為我國能源供應的主要選擇和主流方式。

　　4.積極開發水電

　　我國水電在清潔電源中所占的比例最大。目前，水能的利用方式主要是水力發電。水力發電的優點是成本低、可連續再生、無污染，缺點是受分佈、氣候、地貌等自然條件的限制較大。中國水電資源在世界上蘊藏最豐富。中國的水能資源理論蘊藏量近7億千瓦，可開發的資源量大約5.4億千瓦，是世界上水能資源總量最多的國家。2011年，全國水電裝機容量達2.305億千瓦，開發的利用程度僅僅只有42%，遠遠低於美國(82%)、日本(84%)等發達國家的水平，發展潛力巨大。在科學論證、系統規劃、妥善處理好生態環境保護和移民安置的前提下.加快水電開發建設，力爭2020年水電裝機規模達到3億千瓦左右，近期已開工金沙江上的溪洛渡等重大水電工程項目。到2020年，常規水電裝運機容量將達到3.2億千瓦，占電力總裝機容量的20%，開發程度達60%。同時，進一步實施西電東送等重點工程。在更大範圍內實現電力資源的優化配置，促進水電的科學經濟利用。發展水電的關鍵是處理好生態環境保護，和充分考慮移民群眾的合理安置。

　　5.安全快速發展核能

　　核能作為新型能源，具有高效、無污染等特點，是一種清潔優質的能源。加快發展核電。核電是清潔高效的能源，污染少、溫室氣體接近零排放，是有效優化能源結構的優先選擇。我國已有秦山一期核電站、大亞灣核電站、嶺澳核電站一期、秦山二期核電站、秦山三期核電站、田灣核電站共6座核電站11台核電機組建成投產運行。根據國家核電中長期發展規劃，到2020年，我國將建成核電裝機容量4000萬千瓦，在建1800萬千瓦。目前我國嶺澳核電站二期、秦山二期擴建工程、紅沿河核電站、寧德核電站共12台核電機組已獲得國家批准開工建設，總裝機容量為1224萬千瓦。

　　近幾年，中國加快了核電發展步伐，組建了國家核電技術公司，推動了三代核電技術裝備引進和國產化工作，啟動了大型先進壓水碓及高溫氣能碓、核電站等重大項目。新開工了遼寧“紅延河”、福建寧德等核電項目，發展態勢很好。力爭2020年核電占電力總裝機比例達到5%以上。到本世紀中期，核電在我國總能源需求中所占的比例應達到10%以上。

　　6.加強開發海洋能

　　海洋能通常指蘊藏於海洋中的可再生能源，主要包括波浪能、潮汐能、海流能、海水溫差能、海水鹽差能等。海洋能蘊藏豐富，分佈廣，清潔無污染，但能量密度低，地域性強，因而開發困難有一定的局限。開發利用的方式主要是發電，其中潮汐發電和小型波浪發電技術已經實用化。波浪能發電利用的是海面波浪上下運動的動能。目前已開發出60—450千瓦的多種類型波浪發動裝置。潮汐能是指海水在潮漲和潮落時形成的水能。它包括潮汐和潮流兩種運動方式所包含的能量，其來源是源於月球和太陽對海水的引力作用所致。潮水在漲落中蘊藏著巨大能量，這種能量是永恆的、無污染的能量。我國目前可以開發的潮汐電站大約有一千萬千瓦。和一般的水力發電相比，潮汐能的能量密度比較低，因此開發成本較高。

　　7.要突出加快農村地區可再生能源發展

　　廣大的農村地區太陽能、淺層地能等可再生能源資源豐富、應用條件優越、發展空間巨大。在農村地區加快推進可再生能源建築應用，可節約與替代大量常規化石能源；可以加快改善農村民房、農村中小學、農村衛生院等公共建築供暖設施，保障與改善民生；可以帶動清潔能源等相關產業發展，促進擴大內需與調整結構。支持在農村、邊遠地區和條件適宜地區開發利用生物質能、太陽能、地熱、風能等新型可再生能源，使優質清潔能源比重有所提高。因地制宜、因需制宜，統籌城鄉能源發展。我們必須清醒地看到，儘管我國經濟總量已列世界前茅，但生產力水平總體上還不高，產業結構不合理，城鄉、區域發展不平衡，長期形成的結構性矛盾和粗放型增長方式尚未根本改變，工業化、城鎮化快速發展同能源資源和生態環境的矛盾日趨突出，影響科學發展的體制機制障礙依然存在。農村能源產業市場化。建立區縣農村能源服務體系，推進農村能源市場化，管理標準化，服務社會化、專業化。中國工程院原副院長院士杜祥琬認為：2050年前的40年，是我國能源體系的轉型期。能源體系要從現在比較粗放、低效、高排放、欠安全的能源體系，逐步轉型為節約、高效、潔凈、多元、安全的現代化能源體系，能源的結構、“顏色”、質量都將發生革命性的變革。2050年後，我國將擁有一個中國特色的能源新體系，我國將進入比較自由的綠色、低碳能源發展階段。我國未來的能源是可持續發展的，這是一個重要的戰略判斷。