低碳时代的世界和中国的能源结构

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1、低碳时代的世界和中国的能源结构一、世界能源结构转型的历史和新趋势1、三次能源结构转型的不同动因[1]人类从19世纪开始工业化进程以来已经经历了两次能源结构的转型。图1给出了世界能源结构变化的历史轨迹。图中三角形坐标的三个顶点分别表示纯非化石能源（右下角）、纯煤炭（左下角）、和油气（顶角）；黑色曲折线为文献[1]给出的人类耗用的一次能源结构变化的历史数据。第一次转型开始于19世纪，主要由蒸汽机的发明和推广应用和有机化工的发展所促成；由薪柴为主的可再生能源转向煤。在图上，曲线是从1850年，再生能源占80%，煤炭占20%，油气为零的A点开始，一直朝煤炭比率增加的

2、右方延伸的。第二次是始于20世纪初的20年间；从煤转向石油。主要的推动力是燃用液体燃料的汽车和飞机的普遍使用，和石油化工替代传统煤化工。曲线从1900和1920附近转折的B点折返向上。到1990年至今的近20年间，在油气占60%多、煤炭占约30%、非化石能源占10%的区域徘徊。从上世纪70年代末开始，还有一次小的转型—即天然气的快速发展。开始的动因是在石油危机以后，发达国家为了摆脱对中东石油的依赖而寻找替代能源的努力；后来则是由于改善环境的压力逐渐加大。30年来天然气在一次能源结构中的比率不断增长；在图1的坐标体系中难以反映。但在Hefner的坐标图中看得很

3、清楚[3]。而从现在开始，人类必须为前两次转型后煤和石油的过度使用排放的二氧化碳所造成的温室效应和气候变化负起责任了。去年12月的《哥本哈根协议》达成的世界192个国家的共识，确认了“全球CO2排放量减到1990年（209亿吨碳当量）的一半，来使全球平均气温不应比工业化开始前高出2摄氏度”的长期目标。达到这个目标的时间点，是IEA的“450情景方案”所提出的2050年，还是再推迟10年或更久，并不重要。重要的是为了达到这个目标，人类必须通过加速发展非化石能源，把煤和石油的消耗从占一次能源的65%降低到40%，并且把80%燃煤释放出的CO2都扑集和封存（CCS

4、）起来。这就是世界能源结构的第三次转型；不仅动因与前两次完全不同，而且其内涵也不是简单地由化石能源回归可再生能源；而是藉能源科技全面新突破推动经济增长的新模式。图1世界一次能源结构的变化轨迹以及发展趋势[2]2、实现第三次转型的方向和途径已经完成工业化的OECD国家约10亿，只占世界人口15%。人口85%的“新兴经济体”国家都还在发展中。按EIA的估计，世界对能源的需求到2030年就将比2005年增加60%[4]。在总能耗增加之下实现二氧化碳大幅度减排，有下列三个战略途径：1）、尽可能节制用能，消除浪费，提高能效，减少能源消耗总量。不论发达国家还是发展中国家

5、，都必须如此。2）、一次能源结构逐步由高排碳的石油为主转向不排碳和少排碳的核能和可再生能源和天然气为主。3）、仍需使用的高排碳的化石能源（主要是煤）燃烧产生的二氧化碳，必须扑集和封存起来（CCS）。化石能源必须走上“低碳利用”之路。对世界能源利用现状的分析来看，三个途径具有同等的重要意义；对中国来说尤为如此。而且，按照迄今已有和预计的科技成果，沿着这三个途径走下去，《哥本哈根协议》指出的长期目标是能够在2050年或其后不久实现的。例如，可再生能源利用技术和规模近年来正在快速发展；IEA指出：二氧化碳扑捉和封存技术2020年可取得突破并取得10%左右的实际应用

6、，2020年之后，将更快地推广；化石能源之中能效最高、排碳最少的天然气一直在快速发展，用量将超过石油，成为2030年之前提高能效和减排的主力。二、能源结构走势变化的影响因素前已述及，历史上的两次能源结构的转型主要都是由终端需求变化和科技突破两者的相互结合所促成。当前的第三次转型虽然最主要的动因是气候变化和碳减排的压力，因而比前两次复杂得多。但是也必然离不开终端需求变化和科技突破两者的相互作用；不过有了新的内涵。下面做一些具体的分析。1、资源禀赋和终端消费两方面决定的能源结构新走势160年前主要的再生能源是薪柴，转向的化石能源是煤。而现在，人类所知道的“非碳能

7、源”范畴则极大地拓展了。所谓“可再生能源”是指太阳辐射到地球上的能量直接或间接的表现形式：太阳能、风能、水力能、海洋能、波浪能、生物质能，等等。与人类需求的能源相比，这些能源总量之巨大，可以说是取之不尽用之不竭。2006年世界能耗总量为10TFFanwEN.)：环保论文收集或原创迄今世界能源终端需求绝大部分是用于推动在工业、商住、交通三大领域活动的进行，目前大致各占1/3；此外，化石能源还是有机化工的原料资源（2002年大约占美国一次能源消耗的6.1%[5]）。也许当化石能源全部耗尽时，人类可以全部使用核能和可再生能源转换成的电力来满足三种终端能源的需求；有

8、机化工原料则采用生物质能替代。但是，至少在本世纪中叶