開啟我國低碳轉(zhuǎn)型窗口的幾點意見（一）
倪維斗
主講人名片
倪維斗,，清華大學(xué)熱能工程系教授,。歷任清華大學(xué)熱能系,、汽車系主任,，副校長，校務(wù)委員會副主任,，北京市科協(xié)副主席,，教育部科技委員會主任，國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃專家顧問組第一屆和第二屆成員,，國家電力公司科技委委員,，中國環(huán)境與發(fā)展國際合作委員會(CCICED)能源組中方組長，煤燃燒國家重點實驗室主任,，國家“攀登計劃”B項目首席專家,。1999年當(dāng)選中國工程院院士。
全球能源與嚴(yán)峻的環(huán)境形勢
生態(tài)文明和美麗中國,，這是最近比較熱門的一個話題,。
可以說，想要實現(xiàn)“美麗中國”,，就必須建設(shè)生態(tài)文明,。今天很高興能來到這個講座，也想借此機(jī)會談?wù)勎覈吞嫁D(zhuǎn)型的問題。在此之前,，我覺得有必要先跟大家聊一聊目前全球的能源和環(huán)境形勢,。
首先，必須明確一點,，能源環(huán)境是人類可持續(xù)發(fā)展的永恒課題,。如今，世界人口不斷增長已成為必然趨勢,，全球人口很快將增加到90億。隨著科技的發(fā)展,，人們對于美好生活的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高,，人均能源需求量越來越大，所要求的能源服務(wù)水平也越來越高,。公共汽車,、私家車、高鐵,、飛機(jī),，這些交通工具無一例外需要消耗能源。再如,，無論是北方還是南方,，夏天需要制冷，冬天希望有暖氣,，這些也都需要消耗能源,。
人類對舒適度的要求，必然隨著技術(shù)的發(fā)展越來越高,。從這個角度來說,，一方面全世界的人口不斷增長，另一方面每個人要求的能源消費量也在增長,，兩者相乘,，總量之大地球?qū)㈦y以承擔(dān)。因此,，能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是人類永恒的課題,，人類想要存活下去，就必須解決好能源問題,。
下面再談一下能源與環(huán)境的關(guān)系,。能源問題，實際上也是人類和大自然是否和諧相處的一個焦點,。但如今的情況并不和諧,，總量巨大的溫室氣體排放對氣候變化的影響、細(xì)顆粒物PM2.5對空氣質(zhì)量的影響等,，一方面是由于大量化石能源消耗破壞了大自然,，另一方面其實也是大自然對人類的懲罰,。在很長一段時期內(nèi)，我國乃至全世界的發(fā)展,，都認(rèn)為技術(shù)可以決定一切,。所謂“人定勝天”，只要我們同心合力,，就能克服大自然的一切問題,。事實上，大自然是永遠(yuǎn)不可能被征服的,。如果人類掠奪了大自然,，大自然必定要報復(fù)。能源利用和環(huán)境問題就是人類和大自然交流中產(chǎn)生不和諧的一個焦點,。
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隨著越來越嚴(yán)格的環(huán)保規(guī)定,，煤氣化多聯(lián)產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢將會越來越顯著。
隨著技術(shù)的發(fā)展,，我們漸漸發(fā)現(xiàn)以往強(qiáng)調(diào)不可再生的資源,，主要指化石能源，總量其實還是很可觀的,。比如說,，在北冰洋地下就蘊(yùn)藏著很多的資源可以利用。南海問題,、釣魚島爭端,，實際上都包含著海底資源的問題。能源資源并不是沒有,，真正沒有的,，是環(huán)境資源。也就是說人類在消耗完化石能源———煤,、石油,、天然氣之前，首先被消耗光的會是環(huán)境資源,。環(huán)境資源的損耗,，導(dǎo)致了氣候變化、全球變暖,、空氣污染,，其所引發(fā)的后果將不堪設(shè)想，例如極端氣候,、海平面上漲和持續(xù)重度污染的霧霾天氣等,。人類的諸多活動導(dǎo)致氣溫不斷上升，經(jīng)歷量變到質(zhì)變的過程后，突發(fā)事件會在某一時刻降臨地球,，屆時人類是否還能存在就是個問題,。因此，環(huán)境資源,、生態(tài)資源才是問題的核心,。
而如今，允許人類用智慧思考和處理這個問題的時間已經(jīng)所剩無幾,，人類在耗盡有形的資源之前,，會首先把環(huán)境資源用光，形勢已然迫在眉睫,。
我國特殊資源稟賦加劇能源形勢
中國的資源稟賦以煤為主,，這使我國能源和環(huán)境問題更為嚴(yán)重。目前我國CO2排放總量居世界第一,，但換個角度分析，從人均排放量和歷史責(zé)任來看,，發(fā)達(dá)國家應(yīng)該承擔(dān)更多的責(zé)任,。不過這并不是說，包括我國在內(nèi)的發(fā)展中國家就可以放任不管,，因為氣候問題是全世界的問題,。發(fā)達(dá)國家應(yīng)該投入更多的資金、提供更好的技術(shù)來減排CO2,，而發(fā)展中國家也應(yīng)重視CO2的排放問題,，積極減排以應(yīng)對全球環(huán)境問題。
另外,，能源安全也是我國能源領(lǐng)域面臨的一個重大挑戰(zhàn),。我國的能源消費量，尤其是石油,，一直在不斷增長,。如今，我國年石油消費量接近5億噸,，但自產(chǎn)量卻只有2億噸,，這就意味著一半以上的石油消費量都需要進(jìn)口，對外依存度接近60%,。如此高的石油對外依存度,，顯然會威脅到能源安全。因此,，我國理應(yīng)擴(kuò)大石油儲備,。但是石油儲備不僅需要大量資金，儲存石油的技術(shù)也是個大問題，短期內(nèi)難以解決,。由此看來,，我國液體燃料處于極不安全的狀態(tài)。
提到能源和環(huán)境,，就不得不提最近大家都非常關(guān)心的一個問題———PM2.5,。其來源非常廣泛，其中約一半來自于燃煤和汽柴油的燃燒,。2012年,，我國的一次能源消費總量已達(dá)36.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占66.4%,。煤在燃燒過程中產(chǎn)生很多污染物,，除CO2外，還包括硫氧化合物,、氮氧化物,、粉塵、細(xì)顆粒物,、汞和其它重金屬等痕量元素,。但如果我國不以煤為主，而以石油為主,，那能源的對外依存度就必然更高,，全世界都無法支撐中國的能源消耗。因此,，就目前來看,，我國的能源供應(yīng)依然主要靠煤，因此如何清潔,、高效地利用煤炭,，這是個值得研究的課題。
中國未來的能源結(jié)構(gòu)中,，可再生能源,、核電以及天然氣的發(fā)展都很快，但是到2050年依舊累計需要約1200~1500億噸的煤,。預(yù)計在2050年我國能源消費總量高達(dá)65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,，人均消耗量約為4噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而如今我國人均煤炭的消耗量已經(jīng)達(dá)到2.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,。這意味著,，我國人均煤炭消費量的增長空間已經(jīng)非常小了。
經(jīng)過全世界很多科學(xué)家的分析,，到2050年,，如要維持全球氣溫升高不超過2℃,，那時候全球CO2的排放量只能是1990年的一半，即104億噸,，這也是屆時全球CO2排放的總空間,。如此看來，即使發(fā)達(dá)國家承諾減排其中的80%,，發(fā)展中國家整體上也需要比2005年減排 36%,。而中國正處于CO2排放的上升期，面臨國際上對我國CO2排放峰值出現(xiàn)時間和絕對值的要求 （譬如2030年80億噸,，2035年90億噸,，2040年100億噸等），在已經(jīng)大力強(qiáng)化節(jié)能,、發(fā)展核能和可再生能源的條件下,，未來我國在碳減排上仍將處于被動狀態(tài)。正因為國際留給中國的CO2排放空間非常小,，我們應(yīng)及早主動采取措施而不是被動減排以應(yīng)對全球氣候變化,。
低碳減排：煤炭現(xiàn)代化協(xié)同利用
為了掌握碳減排的主動權(quán)，我也作了一些思考,，想借此機(jī)會與大家交流一下,。
首先，我們需要認(rèn)清一個不可改變的事實：煤現(xiàn)在是,、將來仍是我國能源的主力,，而且煤用于發(fā)電的比例也將越來越大,。但是煤的直接燃燒已引起嚴(yán)重的環(huán)境污染,，如果仍延續(xù)這種做法，將很難解決溫室氣體減排問題,。因此,，要減排CO2，對于中國來說,，也只有在煤炭利用上下功夫,。
如何在煤燃燒的過程中大量減排CO2，這也是我國面臨的大問題,。目前來看,，比較好的方法之一，就是采用煤炭現(xiàn)代化協(xié)同利用-多聯(lián)產(chǎn)的方式,。也就是說,，煤不直接燃燒，而是先將煤氣化,，生成合成氣,，主要成分是CO,、H2和一部分CO2等。合成氣凈化之后,，可用于發(fā)電,，也可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，同時把這些過程協(xié)同起來,，也提高了煤炭利用效率,。考慮到不同產(chǎn)品對合成氣成分的要求,，把合成氣里CO通過變換過程生成H2,，分離出CO2，再對CO2進(jìn)行處理,。H2可以做燃料,，氫能是很干凈的能源。
簡單來說,，將來的煤需要經(jīng)過這樣的處理：經(jīng)過氣化,、凈化，然后用于多聯(lián)產(chǎn),，生產(chǎn)電,、液體燃料、化工產(chǎn)品等,。這種方式可以使煤炭利用更加清潔,，效率也提高10%左右。同時,，CO2以此種方式處理會比直接燃燒后在煙氣尾部處理要容易一些,，因為氣化過程中壓力比較高，CO2濃度高,。整個過程相互耦合,，可以實現(xiàn)能量流、物質(zhì)流的總體優(yōu)化,。一方面達(dá)到了氫碳比合理優(yōu)化利用,，盡量減少“無謂”的化學(xué)放熱過程，另一方面通過蒸汽聯(lián)合循環(huán)等方式也實現(xiàn)了熱量的梯級利用,，以及溫度,、壓力潛力和物質(zhì)的充分利用。
?。ㄎ赐甏m(xù),。本文根據(jù)倪維斗院士2013年3月28日做客清華大學(xué)新人文講座所作報告錄音編輯整理。編輯整理/張瀛辰 郭智慧 李東雅 馬逸昕）
來源：新清華2012-5-17
