□魏一鳴 王 愷
能源科技創(chuàng)新是應對氣候變化的關鍵途徑
全球氣候變化是21世紀人類面臨的最復雜的挑戰(zhàn)之一。氣候變化的影響是大尺度、全方位、多層次的，氣候變化對自然、生態(tài)與環(huán)境，乃至人類社會的生存與發(fā)展產(chǎn)生重要影響，相對于發(fā)達國家，發(fā)展中國家受到的影響更大。
全球氣候變暖除了自然因素外，更大程度上是人類活動造成的，這一觀點已經(jīng)得到越來越多的科學研究結(jié)果的支持。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的第三次評估報告認為，全球變暖有66%的可能是人類活動造成的，而第四次評估報告將這一可能性提高到了90%。地球表面溫度與大氣中二氧化碳濃度呈現(xiàn)顯著的相關性。IPCC（2007）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，由于工業(yè)革命以后大量化石能源的利用，使得人類生產(chǎn)、生活等活動導致的溫室氣體排放約占全球溫室氣體排放總量的90%以上，其中五個主要的溫室氣體排放部門（能源供應業(yè)、工業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運輸業(yè)）中多數(shù)是化石能源相對集中的部門。世界資源研究所（WRI）指出，二氧化碳占全部溫室氣體排放的77%；全部溫室氣體中，61.4%來自能源使用。因此，化石能源的開采與利用是溫室氣體的最主要來源。要應對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，必須從能源問題入手。
從歷史累計排放量來看，中國僅占工業(yè)革命以來全部排放量的8.2%，發(fā)達國家對溫室效應負有主要責任。中國的人均碳排放量仍然低于世界平均水平，2004年，美國、俄羅斯、日本的人均碳排放分別是中國的5.34倍、2.75倍和2.56倍。中國面臨著國際上越來越大的承擔減排義務的壓力。而中國將在未來較長一段時間內(nèi)以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)不會改變，煤炭等高排放能源將繼續(xù)占據(jù)主導能源地位，這愈發(fā)需要能源科技創(chuàng)新來應對中國的二氧化碳減排、節(jié)能降耗問題。
應對氣候變化是涉及社會（Society）—能源（Energy）—經(jīng)濟（Economy）—環(huán)境（Environment）—科技（Technology）所組成的復雜系統(tǒng)（簡稱SE3T）?？茖W技術(shù)與其他四個方面相互影響，在整個系統(tǒng)當中發(fā)揮著重要作用，是解決氣候變化問題的重要因素。科技（Technology）通過提高能源利用效率，發(fā)展低排放的替代能源對能源（Energy）產(chǎn)生影響，同時，科技有助于維護和改善環(huán)境（Environment）、向社會（Society）提供知識儲備、向經(jīng)濟（Economy）提供先進科技；另一方面，能源、環(huán)境與社會均對科技發(fā)展提出迫切需求。
應對氣候變化能源科技創(chuàng)新的若干趨勢
應對氣候變化問題是當前的熱點與前沿研究領域之一，發(fā)達國家相繼投入巨額資金開展應對氣候變化的科學與技術(shù)研究，占據(jù)了氣候變化科技領域的領先地位。國際社會應對氣候變化科技創(chuàng)新有以下4個趨勢：
1. 發(fā)達國家在能源科技上的預算投入逐年遞增
上世紀90年代中期以來，IEA國家（International Energy Agency，國際能源機構(gòu)成員國家）越來越重視能源科技的投資。其政府的研發(fā)預算從1997年的91.69億美元，上升至2007年的120.48億美元（2007年美元不變價）。IEA國家對能源效率高度重視，提高能源效率的投資所占總投資比重從1974年的3.92%，上升到2007年的13.05%。核能在IEA國家政府總投資的比重逐步減小，從1974年的74.86%下降到2007年的37.96%。2002年以來，IEA國家在氫能和燃料電池上的投資大幅度增加，從2002年的3200萬美元，迅速增長到2007年的8.47億美元（2007年美元不變價），6年間增加了26倍之多。重視能源效率提高，發(fā)展低排放的新能源，是IEA國家能源科技創(chuàng)新的一大趨勢。
2. 二氧化碳捕集與儲存技術(shù)越來越受到重視
二氧化碳捕集與儲存技術(shù)（CCS）技術(shù)從大型穩(wěn)定排放源中捕集二氧化碳，并將其封存到地層深處，以避免二氧化碳泄露到大氣中去。從長期減排效果來看（到2100年），CCS技術(shù)和節(jié)能與能效、可再生能源、非二氧化碳能源一起，將發(fā)揮重要作用。2008年G8峰會上，發(fā)達國家保證到2010年將支持投放20個大規(guī)模的CCS示范項目，同時考慮到不同國家情況的多樣性，將會在2020年前開始進行CCS的推廣。2007年，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）國家在CCS技術(shù)上的研發(fā)投入比2004年增長了53%。美國在2004～2007年期間對CCS的投入達2.54億美元。美國、法國、加拿大、挪威在CCS技術(shù)方面投入大額資金，有望在未來的科技競爭中處在領先位置。
3. 各國紛紛出臺氣候變化科研計劃
目前，有很多跨國家有影響力的國際研究合作計劃。例如由國際科學理事會（ICSU）、世界氣象組織（WMO）、聯(lián)合國教科文組織政府間海洋委員會（IOC）聯(lián)合資助的世界氣候研究計劃（WCRP），中國科學家發(fā)起和運行的季風亞洲區(qū)域集成研究計劃（MAIRS）等。這些項目促進了學術(shù)界對氣候變化科技問題的認識，推動了氣候變化領域的科技創(chuàng)新。
另外，發(fā)達國家也出臺了各自的應對氣候變化科技規(guī)劃。
2002年，美國政府能源部、環(huán)保局等相關部門在“美國全球變化研究計劃”和CCRI的基礎上聯(lián)合發(fā)起了“美國氣候變化科學計劃”（CCSP）以統(tǒng)一協(xié)調(diào)美國的全球變化科學研究行動，從而建立了以CCSP為主的美國全球變化科學研究框架。在奧巴馬提出的總計1019億美元的經(jīng)濟振興法案中，對能源行業(yè)投入451億美元，是獲得資金最多的行業(yè)；美國能源部獲得30億美元的研發(fā)資金，是獲得研究資金最多的政府部門。在美國的能源投入中，能源效率提高和燃料電池開發(fā)占了很大份額。
歐盟框架計劃（Framework Program，F(xiàn)P）第7個研究與技術(shù)開發(fā)框架計劃（2007～2013年），總預算為50.5億歐元。環(huán)境（包括氣候變化）是FP7十大優(yōu)先研究領域之一，預算為18億歐元。2007年3月，歐盟領導人通過歐盟能源行動綱領。綱領旨在建立具有競爭力的、可持續(xù)發(fā)展的、安全的能源系統(tǒng)，并在2020年實現(xiàn)以下目標：大幅提高設備的能源效率，降低能源消費20%；提高可再生能源比例，由2007年的7%提高到20%；把生物燃料在汽油和柴油中的比例，由2007年的1%提高到10%；采取政策措施確保碳捕獲與封存技術(shù)推廣中的環(huán)境安全性，在新的化石燃料電廠部署CCS技術(shù)，到2015年在歐洲建設12家大型示范電廠。
這一系列應對氣候變化的科研規(guī)劃，顯示了發(fā)達國家對氣候變化科學研究的重視，彰顯科技在氣候變化領域的重要作用。
4. 學術(shù)界對氣候變化關注度越來越高
學術(shù)界對氣候變化領域愈來愈關注，美國、英國與德國是科研成果最豐富的國家，顯示了其科技研究實力。2003～2007年，氣候變化科學研究領域共發(fā)表論文15146篇；發(fā)文量表現(xiàn)出穩(wěn)定的增長趨勢，年均增速達16.72%。氣候變化科學研究的特點是：以地球科學為核心，跨自然科學和社會科學的多學科協(xié)同發(fā)展。能源問題是學術(shù)界在氣候變化方面的研究熱點，從應對氣候變化的能源科技到能源政策，都有越來越多的學者予以關注。
能源科技創(chuàng)新值得關注的幾個問題
我國應對氣候變化的能源科技創(chuàng)新，應重點考慮以下幾個問題：
1. 著手長遠，進行前瞻性能源科技創(chuàng)新長遠規(guī)劃
氣候變化時間尺度長的特征，使得對科學技術(shù)進行長遠規(guī)劃尤為重要。從科技創(chuàng)新自身的規(guī)律來講，科學技術(shù)從無形技術(shù)（知識）到有形技術(shù)（工廠、設備）的轉(zhuǎn)換有較長的周期，要面對技術(shù)創(chuàng)新到全面推廣的滯后期、資本周轉(zhuǎn)率的滯后期和基礎設施建設的滯后期。另外，科技隊伍自身的建設也有其內(nèi)在的發(fā)展規(guī)律。因此，國家在進行應對氣候變化科技發(fā)展規(guī)劃時應當著手長遠，高屋建瓴。從更長遠的角度，煤炭石油等固體液體化石能源在能源消費中的比重會逐步降低，新能源所占比重將逐步提高，新能源的推廣與利用需要進行大量的技術(shù)革新；這一未來的能源轉(zhuǎn)換革命，對中國的科技研究提出了嚴峻挑戰(zhàn)。
2. 集中科研力量改善能效，降低中國二氧化碳排放強度
20世紀80年代以來，中國能源強度和碳排放強度整體呈現(xiàn)下降趨勢，但仍高于世界主要國家。提高能源效率可以有效地降低溫室氣體排放，根據(jù)IEA的分析，至2050年，終端使用效率提高在不同的減排情境下可以貢獻總減排量的約36%～44%。2003年中國大陸每千瓦時電力和熱力的碳排放為771克二氧化碳，高于全球和OECD國家平均水平，位居全球第22位。從部門的角度，中國化學制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、初級金屬業(yè)以及金屬制品業(yè)的碳排放強度是美國的5倍之上，迫切需要改進技術(shù)水平，縮小與發(fā)達國家之間的差距。通過降低排放強度，將會產(chǎn)生明顯的減排效果，有巨大的減排潛力。
3. 加大新能源和可再生能源的研發(fā)投資，大力扶持中國低碳能源發(fā)展
從投資比重來看，1990年以來，中國能源投資占總投資的比重呈下降趨勢（從1990年的29.01%下降至2003年的13.28%）。從投資結(jié)構(gòu)來看，中國對高碳排放的煤炭、石油天然氣投資比重遠高于IEA國家。相較之下，IEA國家的核能比重一直在40%之上。1985～2004年，美國對可再生能源的投資占其全部投資的16%。因此，中國應當適當調(diào)整投資結(jié)構(gòu)，加大對低碳能源的投資力度，保證資金支持，扶持低碳能源發(fā)展。
4. 有所側(cè)重，關注固體化石能源的減排科技創(chuàng)新
固體化石燃料是中國最大的二氧化碳排放來源，1950年以來其二氧化碳排放比例一直占中國總排放的70%以上。該領域排放量高，減排潛力大，應對其減排科技予以重點關注。除了現(xiàn)有技術(shù)的更新與改進，從應對氣候變化的角度，應當對氣候變化相關的關鍵技術(shù)進行超前科技儲備，包括CCS化石燃料發(fā)電、煤炭—IGCC（整體煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電）系統(tǒng)、煤炭—USCSC（超臨界發(fā)電）等。
5. 完善引導低碳經(jīng)濟的政策法規(guī)，實現(xiàn)和諧發(fā)展
應制定符合中國國情的應對氣候變化能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。以科學發(fā)展觀為指導，以建設人與自然和諧相處的環(huán)境友好型社會作為中國氣候變化領域科技發(fā)展戰(zhàn)略的最終目標。在制定政策法規(guī)時，應把握以下三個原則：
一是綜合治理的原則。應對氣候變化從根本上是為了中國的可持續(xù)發(fā)展，應當兼顧各種不同的利益與矛盾；二是自主創(chuàng)新的原則。以建立一系列擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的減緩與適應技術(shù)為目標；三是重點突破的原則。選擇具有一定基礎和優(yōu)勢、對溫室效應影響最大的關鍵領域，超前部署前沿技術(shù)和基礎研究，集中力量、重點突破。
氣候變化既是環(huán)境問題，也是發(fā)展問題，但歸根到底是發(fā)展問題。應對和解決氣候變化問題的關鍵是科學技術(shù)進步。認識氣候變化規(guī)律、識別氣候變化的影響、開發(fā)適應和減緩氣候變化的技術(shù)、制定妥善應對氣候變化的政策措施等，都需要氣候變化科技工作的有力支撐。為應對氣候變化提供科學的理論，方法與技術(shù)方面的知識儲備是一項長期且緊迫的任務。
（作者單位：偉德國際1946bv官網(wǎng)管理與經(jīng)濟學院/偉德國際1946bv官網(wǎng)能源與環(huán)境政策研究中心/中國科學院科技政策與管理科學研究所）
《科學時報》 (2009-11-10 A3 觀察)
