□魏一鳴 王 愷
能源科技創(chuàng)新是應(yīng)對(duì)氣候變化的關(guān)鍵途徑
全球氣候變化是21世紀(jì)人類面臨的最復(fù)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(duì)自然、生態(tài)與環(huán)境，乃至人類社會(huì)的生存與發(fā)展產(chǎn)生重要影響，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)展中國(guó)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(dòng)造成的，這一觀點(diǎn)已經(jīng)得到越來(lái)越多的科學(xué)研究結(jié)果的支持。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的第三次評(píng)估報(bào)告認(rèn)為，全球變暖有66%的可能是人類活動(dòng)造成的，而第四次評(píng)估報(bào)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(guān)性。IPCC（2007）的統(tǒng)計(jì)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(dòng)導(dǎo)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(gè)主要的溫室氣體排放部門（能源供應(yīng)業(yè)、工業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)）中多數(shù)是化石能源相對(duì)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(lái)自能源使用。因此，化石能源的開(kāi)采與利用是溫室氣體的最主要來(lái)源。要應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，必須從能源問(wèn)題入手。
從歷史累計(jì)排放量來(lái)看，中國(guó)僅占工業(yè)革命以來(lái)全部排放量的8.2%，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)溫室效應(yīng)負(fù)有主要責(zé)任。中國(guó)的人均碳排放量仍然低于世界平均水平，2004年，美國(guó)、俄羅斯、日本的人均碳排放分別是中國(guó)的5.34倍、2.75倍和2.56倍。中國(guó)面臨著國(guó)際上越來(lái)越大的承擔(dān)減排義務(wù)的壓力。而中國(guó)將在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不會(huì)改變，煤炭等高排放能源將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)能源地位，這愈發(fā)需要能源科技創(chuàng)新來(lái)應(yīng)對(duì)中國(guó)的二氧化碳減排、節(jié)能降耗問(wèn)題。
應(yīng)對(duì)氣候變化是涉及社會(huì)（Society）—能源（Energy）—經(jīng)濟(jì)（Economy）—環(huán)境（Environment）—科技（Technology）所組成的復(fù)雜系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SE3T）?？茖W(xué)技術(shù)與其他四個(gè)方面相互影響，在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮著重要作用，是解決氣候變化問(wèn)題的重要因素?？萍迹═echnology）通過(guò)提高能源利用效率，發(fā)展低排放的替代能源對(duì)能源（Energy）產(chǎn)生影響，同時(shí)，科技有助于維護(hù)和改善環(huán)境（Environment）、向社會(huì)（Society）提供知識(shí)儲(chǔ)備、向經(jīng)濟(jì)（Economy）提供先進(jìn)科技；另一方面，能源、環(huán)境與社會(huì)均對(duì)科技發(fā)展提出迫切需求。
應(yīng)對(duì)氣候變化能源科技創(chuàng)新的若干趨勢(shì)
應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題是當(dāng)前的熱點(diǎn)與前沿研究領(lǐng)域之一，發(fā)達(dá)國(guó)家相繼投入巨額資金開(kāi)展應(yīng)對(duì)氣候變化的科學(xué)與技術(shù)研究，占據(jù)了氣候變化科技領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化科技創(chuàng)新有以下4個(gè)趨勢(shì)：
1. 發(fā)達(dá)國(guó)家在能源科技上的預(yù)算投入逐年遞增
上世紀(jì)90年代中期以來(lái)，IEA國(guó)家（International Energy Agency，國(guó)際能源機(jī)構(gòu)成員國(guó)家）越來(lái)越重視能源科技的投資。其政府的研發(fā)預(yù)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(jià)）。IEA國(guó)家對(duì)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(guó)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(lái)，IEA國(guó)家在氫能和燃料電池上的投資大幅度增加，從2002年的3200萬(wàn)美元，迅速增長(zhǎng)到2007年的8.47億美元（2007年美元不變價(jià)），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(guó)家能源科技創(chuàng)新的一大趨勢(shì)。
2. 二氧化碳捕集與儲(chǔ)存技術(shù)越來(lái)越受到重視
二氧化碳捕集與儲(chǔ)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(zhǎng)期減排效果來(lái)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(huì)上，發(fā)達(dá)國(guó)家保證到2010年將支持投放20個(gè)大規(guī)模的CCS示范項(xiàng)目，同時(shí)考慮到不同國(guó)家情況的多樣性，將會(huì)在2020年前開(kāi)始進(jìn)行CCS的推廣。2007年，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）國(guó)家在CCS技術(shù)上的研發(fā)投入比2004年增長(zhǎng)了53%。美國(guó)在2004～2007年期間對(duì)CCS的投入達(dá)2.54億美元。美國(guó)、法國(guó)、加拿大、挪威在CCS技術(shù)方面投入大額資金，有望在未來(lái)的科技競(jìng)爭(zhēng)中處在領(lǐng)先位置。
3. 各國(guó)紛紛出臺(tái)氣候變化科研計(jì)劃
目前，有很多跨國(guó)家有影響力的國(guó)際研究合作計(jì)劃。例如由國(guó)際科學(xué)理事會(huì)（ICSU）、世界氣象組織（WMO）、聯(lián)合國(guó)教科文組織政府間海洋委員會(huì)（IOC）聯(lián)合資助的世界氣候研究計(jì)劃（WCRP），中國(guó)科學(xué)家發(fā)起和運(yùn)行的季風(fēng)亞洲區(qū)域集成研究計(jì)劃（MAIRS）等。這些項(xiàng)目促進(jìn)了學(xué)術(shù)界對(duì)氣候變化科技問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了氣候變化領(lǐng)域的科技創(chuàng)新。
另外，發(fā)達(dá)國(guó)家也出臺(tái)了各自的應(yīng)對(duì)氣候變化科技規(guī)劃。
2002年，美國(guó)政府能源部、環(huán)保局等相關(guān)部門在“美國(guó)全球變化研究計(jì)劃”和CCRI的基礎(chǔ)上聯(lián)合發(fā)起了“美國(guó)氣候變化科學(xué)計(jì)劃”（CCSP）以統(tǒng)一協(xié)調(diào)美國(guó)的全球變化科學(xué)研究行動(dòng)，從而建立了以CCSP為主的美國(guó)全球變化科學(xué)研究框架。在奧巴馬提出的總計(jì)1019億美元的經(jīng)濟(jì)振興法案中，對(duì)能源行業(yè)投入451億美元，是獲得資金最多的行業(yè)；美國(guó)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(guó)的能源投入中，能源效率提高和燃料電池開(kāi)發(fā)占了很大份額。
歐盟框架計(jì)劃（Framework Program，F(xiàn)P）第7個(gè)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)框架計(jì)劃（2007～2013年），總預(yù)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(lǐng)域之一，預(yù)算為18億歐元。2007年3月，歐盟領(lǐng)導(dǎo)人通過(guò)歐盟能源行動(dòng)綱領(lǐng)。綱領(lǐng)旨在建立具有競(jìng)爭(zhēng)力的、可持續(xù)發(fā)展的、安全的能源系統(tǒng)，并在2020年實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：大幅提高設(shè)備的能源效率，降低能源消費(fèi)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(shè)12家大型示范電廠。
這一系列應(yīng)對(duì)氣候變化的科研規(guī)劃，顯示了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)氣候變化科學(xué)研究的重視，彰顯科技在氣候變化領(lǐng)域的重要作用。
4. 學(xué)術(shù)界對(duì)氣候變化關(guān)注度越來(lái)越高
學(xué)術(shù)界對(duì)氣候變化領(lǐng)域愈來(lái)愈關(guān)注，美國(guó)、英國(guó)與德國(guó)是科研成果最豐富的國(guó)家，顯示了其科技研究實(shí)力。2003～2007年，氣候變化科學(xué)研究領(lǐng)域共發(fā)表論文15146篇；發(fā)文量表現(xiàn)出穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，年均增速達(dá)16.72%。氣候變化科學(xué)研究的特點(diǎn)是：以地球科學(xué)為核心，跨自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的多學(xué)科協(xié)同發(fā)展。能源問(wèn)題是學(xué)術(shù)界在氣候變化方面的研究熱點(diǎn)，從應(yīng)對(duì)氣候變化的能源科技到能源政策，都有越來(lái)越多的學(xué)者予以關(guān)注。
能源科技創(chuàng)新值得關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題
我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的能源科技創(chuàng)新，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：
1. 著手長(zhǎng)遠(yuǎn)，進(jìn)行前瞻性能源科技創(chuàng)新長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃
氣候變化時(shí)間尺度長(zhǎng)的特征，使得對(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃尤為重要。從科技創(chuàng)新自身的規(guī)律來(lái)講，科學(xué)技術(shù)從無(wú)形技術(shù)（知識(shí)）到有形技術(shù)（工廠、設(shè)備）的轉(zhuǎn)換有較長(zhǎng)的周期，要面對(duì)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)的滯后期。另外，科技隊(duì)伍自身的建設(shè)也有其內(nèi)在的發(fā)展規(guī)律。因此，國(guó)家在進(jìn)行應(yīng)對(duì)氣候變化科技發(fā)展規(guī)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)著手長(zhǎng)遠(yuǎn)，高屋建瓴。從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度，煤炭石油等固體液體化石能源在能源消費(fèi)中的比重會(huì)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(jìn)行大量的技術(shù)革新；這一未來(lái)的能源轉(zhuǎn)換革命，對(duì)中國(guó)的科技研究提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
2. 集中科研力量改善能效，降低中國(guó)二氧化碳排放強(qiáng)度
20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但仍高于世界主要國(guó)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(xiàn)總減排量的約36%～44%。2003年中國(guó)大陸每千瓦時(shí)電力和熱力的碳排放為771克二氧化碳，高于全球和OECD國(guó)家平均水平，位居全球第22位。從部門的角度，中國(guó)化學(xué)制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、初級(jí)金屬業(yè)以及金屬制品業(yè)的碳排放強(qiáng)度是美國(guó)的5倍之上，迫切需要改進(jìn)技術(shù)水平，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。通過(guò)降低排放強(qiáng)度，將會(huì)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(guó)低碳能源發(fā)展
從投資比重來(lái)看，1990年以來(lái)，中國(guó)能源投資占總投資的比重呈下降趨勢(shì)（從1990年的29.01%下降至2003年的13.28%）。從投資結(jié)構(gòu)來(lái)看，中國(guó)對(duì)高碳排放的煤炭、石油天然氣投資比重遠(yuǎn)高于IEA國(guó)家。相較之下，IEA國(guó)家的核能比重一直在40%之上。1985～2004年，美國(guó)對(duì)可再生能源的投資占其全部投資的16%。因此，中國(guó)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整投資結(jié)構(gòu)，加大對(duì)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(guān)注固體化石能源的減排科技創(chuàng)新
固體化石燃料是中國(guó)最大的二氧化碳排放來(lái)源，1950年以來(lái)其二氧化碳排放比例一直占中國(guó)總排放的70%以上。該領(lǐng)域排放量高，減排潛力大，應(yīng)對(duì)其減排科技予以重點(diǎn)關(guān)注。除了現(xiàn)有技術(shù)的更新與改進(jìn)，從應(yīng)對(duì)氣候變化的角度，應(yīng)當(dāng)對(duì)氣候變化相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行超前科技儲(chǔ)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(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)的政策法規(guī)，實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展
應(yīng)制定符合中國(guó)國(guó)情的應(yīng)對(duì)氣候變化能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以建設(shè)人與自然和諧相處的環(huán)境友好型社會(huì)作為中國(guó)氣候變化領(lǐng)域科技發(fā)展戰(zhàn)略的最終目標(biāo)。在制定政策法規(guī)時(shí)，應(yīng)把握以下三個(gè)原則：
一是綜合治理的原則。應(yīng)對(duì)氣候變化從根本上是為了中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的減緩與適應(yīng)技術(shù)為目標(biāo)；三是重點(diǎn)突破的原則。選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)、對(duì)溫室效應(yīng)影響最大的關(guān)鍵領(lǐng)域，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，集中力量、重點(diǎn)突破。
氣候變化既是環(huán)境問(wèn)題，也是發(fā)展問(wèn)題，但歸根到底是發(fā)展問(wèn)題。應(yīng)對(duì)和解決氣候變化問(wèn)題的關(guān)鍵是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。認(rèn)識(shí)氣候變化規(guī)律、識(shí)別氣候變化的影響、開(kāi)發(fā)適應(yīng)和減緩氣候變化的技術(shù)、制定妥善應(yīng)對(duì)氣候變化的政策措施等，都需要?dú)夂蜃兓萍脊ぷ鞯挠辛χ?。為?yīng)對(duì)氣候變化提供科學(xué)的理論，方法與技術(shù)方面的知識(shí)儲(chǔ)備是一項(xiàng)長(zhǎng)期且緊迫的任務(wù)。
（作者單位：偉德國(guó)際1946bv官網(wǎng)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院/偉德國(guó)際1946bv官網(wǎng)能源與環(huán)境政策研究中心/中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所）
《科學(xué)時(shí)報(bào)》 (2009-11-10 A3 觀察)
