科技引领发展低碳经济打赢蓝天保卫战

杨晓峰

摘要：20世纪60年代起，以美国生物学家卡逊所撰写的《寂静的春天》为开端，人类经济的不断增长是否会不可避免地导致全球性的环境退化？经过数十年的关注和讨论，国际社会基本达成比较一致的结论：即经济发展可以不断地持续下去，但必须对发展加以调整。确定资源对人类生存与可持续发展的作用以及保护资源的意义，保护的目的就是要保证地球具有可持续和支撑所有生物的能力。

关键词：生态文明;大气污染;清洁能源;创新发展

1.生态文明建设是新发展理念重要组成部分

习近平总书记在十九大报告指出，我党目前的总任务是在本世纪中叶建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化，既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。推进绿色发展，推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。

2.大气污染的现状及生态文明建设和环境保护面临的形势

2.1大气污染排放对环境的影响

近代工业化高速发展带来诸多问题：其中森林面积减少、化石能源（煤炭、石油、天然气）大量开采对环境的破坏、水力发电对生态影响等对环境的影响，温室气体对人类健康和生存威胁。化石能源生产和消费过程中所排放的大量二氧化碳、甲烷等温室气体，加剧环境的温室效应。

由世界气象组织和联合国环境规划署建立个IP C C（政府间气候变化专业委员会）在2014年的第五次全球气候评估报告中显示：在北半球， 1983年至2012年可能是过去1400年以来最暖的30年;当前二氧化碳、甲烷和氮氧化物的浓度大大超过了冰芯记录的80万年以来最高浓度;地球表面积雪和融冰的面积在快速缩小并导致海平面上升速率比过去两千年来的平均速率高;海洋中的岛屿国家及各大陆低海拔沿海城市受到海平面上升的威胁。二氧化碳被认为是全球升温的主要贡献。

科学家提出工业化以来2℃是人类社会未来可容忍的最高升温。温度超过2℃ ，全球将遭遇沿海洪涝、饥饿、疟疾、水短缺的人口数量将大大增加。2009年在日本举行的八国首脑会议声明中已认可2℃目标。

科学家们预计想要防止全球平均气温再上升2℃ ，到2050年全球的温室气体排放量需减至1990年水平的80%。

2.2大气污染排放对人类健康的影响

研究表明， PM 2.5主要来自燃烧过程，特别是煤、石油等化石燃料的燃烧。桔杆、麦草、木柴等生物质的燃烧及垃圾焚烧、天然气燃烧也会产生PM 2.5，但生成量较少。化石燃料燃烧中排放的含碳、含硫、含氮物质在光合作用下形成气溶胶，其中的气体污染主要有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氨气、臭氧等挥发性有机物，最终气溶胶在空气中转化成PM 10和PM 2.5颗粒物。

雾霾导致的生命健康损失，可能使社会支付极高的经济成本。根据科学研究统计：空气中PM 2.5浓度长期高于10微克/立方米，死亡风险就开始上升。浓度为增加10微克/立方米，总死亡风险上升4% ，得心肺疾病的死亡风险上升6% ，得肺癌的死亡风险上升8%。世界卫生组织（ WHO）数据显示，高污染城市死亡率要比相对清洁城市死亡率高15%～20% ，全球因空气污染每年数百万人早逝。

2.3国际社会组织为大气减排所作努力

2015年12月，《联合国气候变化框架公约》 近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》。这是继《京都议定书》后第二份有法律约束力的气候协议，为2020年后全球应对气候变化行动做出了安排。

巴黎协定的最大贡献在于明确了全球共同追求的“硬指标”，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内努力。

2.4中国政府高度重视生态文明建设并积极主动承诺减排义务

2012年11月，党的十八大提出把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面及全过程。习近平总书记关于“我们既要金山银山，也要绿水青山。绿水青山就是金山银山”论述深得人心。

2015年11月，中国国家主席习近平出席气候变化巴黎大会领导人活动开幕式并代表中国政府承诺到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降60%～65%、非化石能源佔一次能源消费量比重爬到20%左右、森林蓄积量比2005年增加45亿立方米、二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰。

2017年我国发布《能源生产和消费革命战略2016-2030）》，提供了广泛性指南。其总体目标是建设一个更安全、可持续、多样化和更具能效的未来。

3.产生大气排放成因分析国内产生大气排放成因及挑战

3.1中国能源的现状

截止2019年底统计数据，中国国内生产总值99.1万亿人民币，世界占比为16% 。截止2019年底，国内发电装机容量20亿千瓦，其中火电装机占59.2%，清洁能源的装机占40.8%。今天中国仍是全世界能源消耗、温室气体排放最多的国家。

3.2中国二氧化碳排放现状

在2012年，中国的人均能耗已超过全球除中国以外其他国家平均水平的1.12倍，人均温室气体排放超过全球除中国以外其他国家平均水平的1.5倍。

隨着风能、核能、太阳能的发展，我国碳排放量持续减少。但2019年我国二氧化碳年排放总量仍约100亿吨。

4.发展低碳经济是解决大气污染的对策

尽管2020年遭受新冠疫情的冲击，但总的趋势是我国仍处于高速发展过程中。我国经济增长整体资源利用率不高，投入产出效率不高。上世纪90年代以来以PM 2.5污染为主的混合性污染问题日益突出，我国北方地区多次并长期出现大面积雾霾天气，给人民生产生活造成极大的损失。

4.1低碳技术引领能源革命

人类社会对低碳经济方式实行可持续发展已是普遍共识，支撑低碳经济发展模式的核心是低碳技术。低碳技术所涉及温室气体排放的行业有能源电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等，其中在能源领域包括可再生能源技术、清洁能源技术、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕集与埋藏等。

4.2低碳技术给中国创新发展带来新的机遇

低碳技术作为减碳技术、去碳技术和无碳技术。减碳技术指在电力、交通、建筑、冶金化工、石化等高能耗、高排放领域的节能减排技术。去碳技术指二氧化碳捕集与埋藏，主要是从火力发电厂捕集二氧化碳并将其利用或永久封存的技术。无碳技术是太阳能、风能、生物质能等可再生能源及核能。

在低碳技术领域，我国目前在部分领域领先于国际同类水平，但仍有相当部份技术核心未掌握。低碳技术作为全球的前沿科技领域，世界各国正在研发关键技术及应用，这就为为我国在该领域实现领先国际发展水平提供的机遇。

5.发展低碳能源，聚集关键技术

要打赢蓝天保卫战，必须大力发展低碳能源。

5.1中国特色的低碳经济发展道路

为打赢蓝天保卫战， 2013年国务院出台《大气十条》，一是深入推进供给测结构性改革，整治“散乱污”企业，压减煤炭消费量，减少机动车排放污染，优化产业结构、能源结构和交通运输结构;二是必须严格环境执法监管，切实落实“党政同责”;三是必须倡导绿色生活发展。

5.2新能源核心技术的创新与发展

创新驱动发展改变和提升原有技木水平。

1980年联合国召开的联合国新能源和可再生能源会议对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能。目前最具有开发前景的新能源是太阳能、风能、地热能、氢能及核能。

5.2.1太阳能技术

2017年中我国太阳能装机总计100吉瓦，已接近“十三五规划”制定的2020年105吉瓦目标。大型光伏平准化度电（LECD）成本将持续走低，预测2030年太阳能发电成本将低于在运燃煤发电成本。2040年太阳能预计达到740吉瓦，发电量将达到总发电量的10%。

太阳能发电所采用的多晶硅为资本密集型产业。虽然国内生产成本不断下降，但较国际市场价格为高。需要有实力的国企与基础科研单位合作，解决技术难题扩大生产规模。

5.2.2风能技术

中国风力资源丰富并有极大开发潜力。在平均风密度超过300瓦特每平方米地区，估计陆上风电潜力为8000吉瓦，海上风电潜力为500吉瓦。

2019年底统计国内风电装机210吉瓦，位居全球第一。预计2040年风电总装机容量600吉瓦（其中海上风电不低于40吉瓦）。在风电技术发展的过程中将带动一系列相关制造、研发、评估等高技术产业。

5.2.3地热能技术

地热区域供暖是我国改善城市空气质量的一个重要举措。2020年京津冀地区地热供暖面积将达到4.5亿平方米，占该地区采暖面积的20%。预计2040年地热能的利用将是现在的三倍，相当于1，400万吨油当量。

5.2.4煤的低碳利用技术

在我国相当时期里燃煤电力仍将占主要地位。预计2030年后燃煤需求将下降， 2040年煤炭发电量占比有望从2016年的67%下降到约40% ，煤炭消耗量为14亿吨标准煤。

碳捕集与埋藏技术（CCU）对燃煤电厂减碳排放非常重要，具有广阔的应用前景。CCU技术（捕集后的资源化利用）较高的生产成本是主要壁垒。

5.2.5核能技术

核能在我国非化石能源战略中发挥着重要作用， 2019年底的核电装机4，874万千瓦，占全国总发电量约4% ，仍低于世界16%的核能发电水平。

作为无碳电力且可大规模开发利用的核能发电在我国发展有两大技术障碍：铀资源保障及核燃料后处理。铅基快堆技术的推广應用使得核燃料利用率从目前的3%左右提升到60%乃至90%。核燃料后处理大厂的建设以及嬗变技术的应用将大大减少核废料的处置。中国正在积极参与国际间的核聚变发电合作计划。

5.2.6氢能技术

氢能在减少二氧化碳排放的节约能源、提高能源转换利用效率，碳捕集及资源化利用这三个方面都发挥着重要作用。

可再生能源风能、太阳能由于其时空不稳定使其应用价值大为降低，氢能可以通过转化将多余电力储存起来从而解决这一问题。此外，氢能还可将电转变为汽车燃料，实现电力储存同时实现低碳化排放。

氢能燃料电池的成本受制于产业核心技术和关键部件自主创新。氢能燃料电池堆技术、电堆售价与使用寿命、储氢系统、加氢站建设等已成为制约氢能发展的重要瓶颈。

5.2.7储能技术

风能、太阳能电力的并网问题已成为可再生能源发展的关键制约因素。风能资源丰富的地区多处于东部沿海和西北地区，西北地区电力需求较少。因而储能、智能电网技术进步与特高压线路加快布局建设是当务之急。

6.新能源创新发展的建议

科技创新是引领发展的第一动力。要把握新能源发展趋势，对那些前景广阔、但核心技术受制于人、亟待攻关的技术，如大型海上风电、储能、碳捕集及利用、氢能、地热能、先进核能等技术加大科技研发力度。

下一步要加大非化石能源规模化发展，优化产业布局，完善体制机制，推进碳交易。国家继续从电力消纳端保证清洁能源电力市场地位、保证清洁能源的市场收入，将大大提升清洁能源科研、生产和运营单位的积极性。