全球气候变暖治理对策的技术经济评价

向锂

【摘要】全球气候变暖，大气温度持续上升，已是不容争辩的事实。根据《巴黎气候协定》，全球气候变暖的主要成因是由于近一个世纪以来，工业化进程加快，人们大量使用化石燃料，排放出二氧化碳等温室气体，这些温室气体产生了温室效应，导致全球气候变暖。本文首先对全球气候变暖治理对策中的清洁能源进行了技术经济评价，其次对实现零碳排放目标的可行性进行了技术评估，最后对全球气候变化进行了预测。

【关键词】全球气候变暖  温室效应  锂离子电池  生物质能  技术经济评价

一、全球气候变暖，气温持续上升，已是不容争辩的客观事实

根据美国国家海洋和大气管理局发现，自1880年以来，全球平均地表温度以每十年0.07摄氏度的平均速度上升。但是自1981年以来，这个上升速率竟然翻了一翻多，1991年以后更是加速上升，如图（1）。

根据《华盛顿邮报》最近的一项分析指出，在过去的一个世纪里，全球许多地方的温度已经升高至少2摄氏度，比如瑞士和哈萨克斯坦。全球气候变暖导致了澳大利亚多地极端炎热干旱的天气，2019年12月18日澳大利亚全国平均气温曾经一度高达50.6摄氏度，炎热干旱的天气进一步助长了该地区的山火爆发和蔓延。另外，气候快速变暖在北极地区尤其明显，它加速了阿拉斯加以及西伯利亚等地区的永久冻土层的急速解融，从而引发了剧烈的风暴和洪水。另外，全球变暖还在改变着各地的海洋生态系统，威胁着海洋野生动植物以及依靠海洋系统维持生计的人们。因此，当今全球气候变暖及其危害已经是不容争辩的客观事实。2019年11月初，有11 000多名科学家联名签署向世界宣告：地球已经进入“气候紧急状态”。

二、全球气候变暖的成因

根据《巴黎气候协定》，全球气候变暖的成因是由于工业化发展，燃烧煤炭、石油等化石燃料，排放出大量温室气体（二氧化碳），进而形成温室效应的结果。在过去200年中，全球大气中的二氧化碳含量显著增加，从288 ppm增加到今天的385 ppm。虽然发达国家一直以来是温室气体排放量的最大来源，但发展中国家正在迅速赶超。全球变暖将对世界环境和经济产生重大的负面影响。因此，可以说全球气候变暖实质是人类活动造成的一场大灾难。

三、全球气候变暖的治理对策：“发展清洁能源，推行零碳排放”

新技术和能源效率的提高将减少每单位可利用能源的化石燃料燃烧产生的碳排放，但这些减少是有限度的。另一方面，随着石油储量的耗尽，全球煤炭消费量可能会增加，从而产生更高的碳排放（Gilland，1995）。虽然发达国家是目前和过去温室气体排放量的最大来源，但发展中国家正在迅速赶超，导致全球排放的温室气体不降反升。因此随着工业化程度不断深入，全球气候加速变暖，自然生态系统遭破坏，环境严重污染，影响经济社会发展和国家安全。因此地球已经进入“气候紧急状态”，必须采取强有力的措施来避免潜在的全球气候变化。“发展清洁能源，推行零碳排放”应该是全球气候变暖治理的唯一对策。当今社会，随着科学技术的进步，可再生能源蓬勃发展，采用清洁能源替代化石燃料完全成为可能。根据全球企业清洁能源采购总量图表明，近年来，全球清洁能源的使用量快速上升，如图（2）所示。

2019年10月24日举行的可持续发展论坛上，全球能源互联网发展合作组织技术总监梁旭明表示，到2050年全球清洁能源发电量占比将有望超过80%。2050年全球二氧化碳的排放量将有望降至1990年排放量的一半以下。根据一些发达国家在开发利用清洁能源中的经验，清洁能源的发展应该优先开发太阳能、风能、锂离子电池和生物质能。

四、发展清洁能源的技术经济评价

（一）发展太阳能技术经济评价

太阳能是指太阳光的辐射能量，一般用作发电，是一种新兴的可再生能源。其技术经济评价指标：

（1）每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤炭所产生的热量，太阳能是世界上迄今为止可以开发的最大的能源;

（2）开发利用太阳能不会污染环境，是世界上最清洁能源之一;

（3）阳光普照大地，太阳能没有地域的限制，处处都有它的存在，并且可以直接开发和利用，同时也无需开采和运输;

（4）太阳能取之不尽，用之不竭。自地球诞生起，太阳就提供热辐射了，据研究太阳的热辐射可以持续上百亿年。

（5）太阳板原材料丰富，成本低廉，价格便宜。因此开发利用太阳能是经济上最合算的清洁能源，没有之一。

（二）发展风能技术经济评价

风能的产生是因为太阳热辐射造成地球表面受热不均衡，引起空气流动进而风，风能实际上是太阳能的一种转换形式，风能可以广泛地应用到风力发电、提水、灌溉、船舶助航、风力致热等方面。其技术经济评价指标：

（1）风能的开发利用不会污染环境，是可再生的清洁能源。

（2）根据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但是其总量仍然是十分可观的。

（3）风能分布广，储量大，一年中技術可开发的能量约有5.3×1013千瓦时。但是它的能量密度低（只有水能的1/800），并且不稳定。

（4）风能利用是综合性的工程技术，通过风力机可将风的动能直接转化成机械能、电能和热能等，并且无需开采和运输，因此风能也是经济上比较合算的清洁能源。

（三）发展锂离子电池技术经济评价

锂离子电池的迅猛发展，使得电动汽车成为交通运输领域的清洁“明星”，备受欢迎。锂离子电池技术经济评价指标：

（1）锂离子电池污染小，绿色环保。

（2）随着技术的发展和新材料的不断涌现，新型锂离子电池将出现跨越式的发展，使得锂离子电池在使用过程中，没有污染，不产生有害物质。

（3）锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、可以循环使用、无记忆效应、自放电率小的优点。

（4）锂离子电应用范围广，可以作为交通动力电源、航天军工电源、电力储能电源、新能源储动力电源以及移动通信电源。

（5）锂离子电池的驱动效率高，具有良好的经济效益。

（6）根据英国能源咨询公司BNEF预计，到2020年代中期，随着锂离子电池价格大幅下降，将使得电动汽车的购买和运营成本低于传统汽车。届时全部燃油汽车将全部被淘汰。

（四）发展生物质能技术经济评价

生物质能是指储存在生命物质中的能量，它也是太阳辐射能的一种转换形式。其技术经济评价指标：

（1）生物质能是可再生性能源。如果运用合理，生物质能可以实现永续利用。

（2）地球上生物质能资源丰富。现如今全球尚有相当大的土地资源潜力，根据联合国粮农组织的调查表明，112个发展中国家 （不含中国）现有各种类型的潜在的农用地 （包括已利用的）为 27.19亿 hm2。减去需要用做粮食生产的耕地等，还有大约16亿 hm2的富余，经计算可以获得的理论值为 244 899×1015 J/a的能量，相当于这些国家目前总能耗的 4倍多。可见生物质生产的潜力是非常巨大的。

（3）生物质能可以有效地降低温室效应。生物质能源作物在生长过程中需要吸收大量的CO2，减少地球上CO2的净排放量，进而有助于减少全球的温室效应。

（4）生物质能具有独特的环境效应。在培植和利用生物质能源作物的过程中，对周围环境产生多方面的资源环境正外部效应。

（5）生物质能源的开发和利用具有分散性和规模相对不大的特点。可以为农村和边远山区、林区就近提供廉价能源，以促进当地的经济发展和生活改善;

（6）国际环境组织要求全球温室气体排放量应大幅削减，这就必须扩大生物质能的利用。联合国粮农组织的研究报告《利用生物质来促进发展》指出： 根据最近的综合研究，生物质到 2050年将提供全世界1/5的电力和 2/5的直接燃烧的燃料，这将是世界能源结构的一次重大的变化。

五、2050年全球实现零碳排放目标的可行性评估

2018年9月在旧金山举行的全球气候行动峰会上，与会代表纷纷承诺到2050年实现零碳排放，这也正是2015年《巴黎气候协定》所希望追求的目标。其可行性简单评估如下：

（一）当今可再生燃料正在经历一场革命。

太阳能电池板、风力涡轮机、锂离子电池、生物质能等产品在技术发展上日趋完善，已经可以完全替代煤炭、石油等化石燃料能源，成为实现全球零排放目标的前提和依据。

（二）清洁能源产品的质量提升，价格下跌，确保实现全球“零碳排”目标的可能

随着清洁能源产品的质量不断进步，产品价格亦持续下跌，在经济上支持了一些贫困国家，使得他们承诺实现零碳排的决心更大，可以有利于消灭承诺死角，保证全球零碳排目标完全实现的可能性。

（三）完全实现全球“零碳排”目标的时间表有待商榷

实现全球“零碳排”是一种理论上理想的状态，技术上可行，但是真正落实“零碳排”目标并不易，时间表也有待商榷。因为应对全球气候变暖行动方案需要全球各国的一致行动，同时也需要制定相应的法律条文以确保全球“零碳排”目标的实现。

六、2050年实现“零碳排”目标后，全球气候变暖水平的进一步变化预测

（一）全球气候变暖水平可能出现下降拐点

这正是《巴黎气候协定》希望看到的结果。因为曾一致认为全球气候变暖的原因是由于工业化发展使用煤炭、石油等化石燃料，排放大量温室气体（二氧化碳）造成温室效应的结果。那么据此推理，实现“零碳排”后，变暖水平应该会逐步降到工业化前的水平。所以《巴黎气候协定》一再要求将全球变暖水平限制在不高于工业化前水平1.5～2摄氏度范围内。

（二）全球气候变暖水平可能出现连续上升

根据中、美、欧科学家日前发表于美国《国家科学院院刊》上的一项新研究预测：除非全球温室气体排放迅速下降，否则50年后（2070年后）35亿人的居住环境将恶化，不适宜生存;1/3地球人现居住地的环境温度将达到如撒哈拉沙漠腹地一样炎热的气温。

（三）全球气候变暖水平可能出现大幅度持续上升

全球气候大幅持续上升，这种变化具有不可逆的特性，其成因不是可调控的人类活动所造成，而是一场纯粹的自然灾难。英国《泰晤士报》网站11月16日报道题： 联合国报告： 全球气候变暖将产生“意想不到和不可逆转” 的影响。由世界杰出科学家组成的联合国政府间气候变化专门委员会也在一份重要报告中发出警告说， 气候变化可能会产生“意想不到和不可逆转的”后果。也有科学家预测：全球气候变暖是由于地球随太阳系围绕银河系的银核旋转，离近银心点越来越近，接受温度越来越高的缘故。当然，这也可能正是地球上发生又一次生物（包括人类）大灭绝的前奏。

参考文献：

[1]佚名.數据显示过去十年成为地球最热十年[N].参考消息，2020，（8）.

[2]佚名.清洁能源知多少[N].中国矿业报，2020-3-27（2）.

[3]佚名.全球气候治理需合理防范“灰犀牛”[N].参考消息，2020，（11）.

[4]方精云，朱江玲，王少鹏，岳超，沈海花.全球变暖、碳排放及不确定性[J].中国科学：地球科学，2011，41（10）：1385-1395.

[5]Heinz Decker.Oxygen and the Evolution of Life[M].German：Springerlink，2010：127-141.