NSR论坛｜缺少长期目标是中国清洁能源发展巨大障碍
编者按：
中国的空气污染治理与能源问题紧密相关。但是中国的清洁能源发展战略向来是争议极大的一个领域。在今年全国“两会”上公布的“十三五规划纲要草案”也谈到，要“深入推进能源革命”，“建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系”，“推动能源结构优化升级”。但是不久前，由《国家科学评论》(National Science Review)常务副主编蒲慕明主持的一次论坛中，来自不同领域的四位学者的讨论表明，中国尚未在气候变化问题上达成共识，而清洁能源发展战略也因为缺少长期目标而受到阻碍。
相关讨论或将使我们进一步了解，中国将如何通过发展清洁能源来帮助治理空气污染并达成2030年的目标，需要制定何种政策，以及主要挑战是什么。
文 | Jane Qiu
译 | 陈柳
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中国的人口密度非常大，（核能迅速发展）潜在风险不容小觑。
——齐晔
在真正具有创新意义的科技方面，中国仍然落后于发达国家。
——包信和
中国真的很需要高层出台一项长期战略计划，做出最适合中国国情的决定，而不是盲目跟风。
——马隆龙
中国对气候变化尚缺乏明确的共识，即便在科学家中也是如此。
——姜克隽
2015年6月，中国宣布以2005年为基准，到2030年时把每单位国内生产总值的碳排放降低60%-65%。为了达到这个目标，中国将在2030年时，把非化石能源在主要能源消耗中所占的比重提高到20%，并在大约同一时间，使二氧化碳排放达到峰值。作为世界上最大的碳排放者，人们普遍认为，这项声明有助于中国解决前所未有的严重的空气污染问题。
在由《国家科学评论》(National Science Review)常务副主编蒲慕明主持的一次论坛中，来自不同领域的四位嘉宾就如何通过发展清洁能源来帮助治理空气污染并达成2030年的目标，需要制定何种政策，以及主要挑战是什么进行了讨论。
论坛参与者：
包信和：中国科学院大连化学物理研究所研究员、复旦大学教授
姜克隽：国家发展和改革委员会能源研究所研究员
马隆龙：中国科学院广州能源研究所研究员、所长
齐晔：清华大学公共管理学院教授、气候和能源政策专家
蒲慕明：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所所长、神经学家
中国空气污染的主要来源
蒲慕明：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所所长、神经学家
蒲慕明：近年来，中国的空气污染问题引起了世界关注。那么，污染的主要来源是什么？
包信和：从全国范围来看，煤炭燃烧肯定是空气污染的一个重要来源：每燃烧一吨标准煤，理论上就会排放3吨以上的二氧化碳——此外，还有二氧化硫和氮氧化物等其他污染物。
马隆龙：中国的空气污染问题极其复杂。尾气、煤与生物质的燃烧、尘土、垃圾焚烧都能引起雾霾。这些因素在不同地区所起的作用也非常不同。情况之所以会非常复杂，是因为既有二氧化硫和一氧化碳等由污染源直接排放的一次污染物，还有臭氧和PM2.5等二次污染物。这些二次污染物是由大气中一系列不同一次污染物经光化学反应形成的。
蒲慕明：关于汽车尾气和煤炭燃烧是不是引起臭名昭彰的北京雾霾的主要原因，一直存在争议。目前这一点是否仍然存在不同意见？
姜克隽：我们对此进行了大量研究，关注的主要是来自能源领域及非能源领域的一次污染物，比如农业、烹饪、尘土和北京周边的建筑工地。尽管仍然存在一些不确定因素，但最近公布的京津冀地区一次污染物来源分布大致正确，而且也处于我们的分析范围内。
蒲慕明：那么，京津冀地区一次污染物的主要来源是什么？
姜克隽：根据最近对PM2.5相关来源的研究，来自道路交通、煤炭燃烧、化工产品制造、农业、生物质燃烧、建筑工地和烹饪的排放是主要来源。
蒲慕明：全国各地在污染源方面是否存在地区差异？
姜克隽：确实存在。例如，从我们的模型来看，煤炭燃烧在北京一次污染物来源中不占据最大的比例。但是，它在河北、陕西、江苏和安徽省却属于主要污染源。我们在评估中国的《大气污染防治行动计划》能否达到其既定目标时，必须对各省分别进行此类分析，并把污染源与财政投资联系起来。
齐晔：我对此并不乐观。我认为人们对污染源仍然缺乏共识。就连对于北京这样的地方，不同研究都可能会得出截然不同的结论，而这也将对政策制定产生影响。有些研究表明，二次污染物在北京所有的PM2.5污染物中占高达80%。倘若事实果真如此，就会对政策产生重要影响。
蒲慕明：中国关闭了大量低能效的工厂和发电厂。这应该对治理空气污染具有重要意义。不知道这个期待是否合理？
齐晔：这当然会带来很大不同。今年上半年，北京PM2.5的浓度同比降低了9.4%。这或许与河北省有很多工厂都被关闭，以及北京政府为用天然气代替煤炭所做的持续努力有关。
中国的能源结构与清洁能源计划
包信和：中国科学院大连化学物理研究所研究员、复旦大学教授
蒲慕明：中国的能源结构是怎样的？
包信和：因为严重依赖煤炭，所以中国的能源结构与欧洲和美国有很大的不同。而且在将来的很长一段时间，煤炭仍将在我国的能源结构中占很重要的地位。根据国家发改委战略能源计划，到2030年，煤炭在中国总能源消耗中所占的比例将会继续保持在50%至60%。所有人都想改变这种局面，但改变不可能在一夜之间发生。
蒲慕明：既然我们对煤炭的依赖仍然如此强烈，那么我们如何才能减少排放？
包信和：因此，我国在强调可再生能源重要性的同时，也应该关注如何优化煤炭使用方式，减少它对环境造成的影响。现在，中国超过80%的发电站都靠燃煤，而且能量效率较低，基本上在35%至45%之间，好一点的超超临界发电厂会稍高些。所以，在不久的将来，提高煤炭燃烧效率，降低排放是处理空气污染的关键。整体煤气化联合循环（Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC）是一种很有潜力的技术，它先将煤炭转化为氢和一氧化碳，在进入锅炉燃烧前移除气体中的杂质。这种技术可以明显提高燃烧效率，问题在于，这项技术还没有做好商业化的准备，而且仍然十分昂贵。
齐晔：我同意，在不久的将来，煤炭仍将是中国的主要能源来源。大多数研究人员和决策者在这一点上都没有异议。同样重要的是，能源强度也在迅速降低，在过去5至10年体现得尤其明显。情况正在发生变化，这将有助于治理空气污染。去年（2014年）11月，中美两国签署了《中美气候变化联合声明》( Joint Announcement on Clean Energy and Climate Change)。中国在声明中宣称中国将提高非化石能源在一次能源消费中所占比重，计划到2030年将其提高到20%。这是一个宏大的目标。今年（2015年）6月，中国还提交了《国家自主决定贡献预案》(Intended Nationally Determined Contributions，简称INDC)，计划到2030年时把碳排放降低60%至65%。如果能实现这一点，就能大大改变中国的能源结构。
马隆龙：提到中国的能源结构，其中煤炭在总能源消耗中占67%，原油占18%，天然气占5%，清洁能源占8%（如水电、核能、太阳能、风能和生物质）。中国提高清洁能源在总能源消耗中所占比重的计划可谓野心勃勃，但清洁能源现在所占的比重仍然很小。所以，我同意包信和老师的观点：当前的首要任务是提高煤炭的利用率。
蒲慕明：各种不同清洁能源的前景如何？
马隆龙：水电将在未来的清洁能源结构中占很大比例，但是像三峡大坝那种我们能建造的大型水电设备是有限的。国家发改委针对发展核能制定了一些计划，但进展并不是很快。风能和太阳能的发展都十分迅速，但它们主要用于发电。据生物质能源产业技术创新战略联盟(Biomass Innovation Alliance)估计，到2020年，中国对生物质燃料的利用将相当于1亿吨标准煤，到2030年相当于2亿吨标准煤，在总能源消耗中约占4%。目前，它们的成本都很高。关键在于进一步发展科技和经济。当然，中国的激励政策与行业引导也至关重要。
姜克隽：我们参与了关于中国2030年能源结构的十三五计划。我们对2030年的目标比较乐观，因为近年来，煤炭消耗量已经显著降低。中国的煤炭使用量于2014年达到峰值，同比降低2.9%，尽管能源使用总量增加了2.2%。
蒲慕明：这种变化在未来会怎样？
姜克隽：我们预测了2020年煤炭使用量降低的情况。我们的情况分析显示，与2014年相比，煤炭使用量将降低4亿至8亿吨，到2020年，煤炭在一次能源消费中所占比例将由目前的66%下降到55%至58%，到2030年将低于50%。目前，中国能源需求的增长正在减速，今年（2015年）上半年还不到1%。如果这种趋势持续下去，我们就能控制煤炭消耗，尤其是在可再生能源、核能和天然气使用量不断增加的情况下。
中国清洁能源发展的制约因素
马隆龙：中国科学院广州能源研究所研究员、所长
蒲慕明：核能代表一种颇有潜力的清洁能源。它在中国发展受到的主要限制因素是什么？
姜克隽：对于核能，中国曾经有非常宏大的计划。核能相对清洁和安全，但因为福岛核电站发生事故，核能的发展也出现放缓。今年（2015年），核能的发展开始提速。它的发展非常迅速，超出了我们的预期。相信未来它对中国清洁能源结构变化将起到很大作用。
马隆龙：主要限制因素有两个。中国的核能资源并不是十分丰富，而且我们非常依赖进口。此外，比较安全、高效的核能技术仍然在发展之中。所以，我们目前还没有做好大规模使用核能的准备。
包信和：其他一些因素也影响了发展速度。首先，核电站需要巨额投资，而且其建设并非一朝一夕之事。其次，即使有三代或更先进的核电技术，其潜在的危险和环境影响仍然很大，这是公众考虑的一个重要问题。第三，目前还不清楚处理核废料最好、最安全的方式是什么，核废料在核原料中占95%。对于中国而言，核能的确是一种颇有潜力的清洁能源，但它在能源结构中所占的比例无法很快达到法国等国家的水平。核能在法国能源消耗中所占比例已超过70%。
蒲慕明：那么核能研发方面的投资情况又如何？
包信和：过去，投资十分有限。但最近几年，投资有所增加。例如，中国科学院有一个斥资25亿元人民币的大型研究项目，其目的在于发展用钍作为燃料的核能，中国的钍资源储量十分丰富。中国科学院的另一个重要研究领域就是提高铀的利用率，这将有助于减少核废料。但我们仍然有很长的路要走。
齐晔：对于中国核能发展的速度，专家态度不一。有些专家认为发展速度还不够快，中国应该致力于提高核能在未来的能源结构中所占的比例。但其他人认为，核能发展的速度太快，我们应考虑其安全问题。如果中国达到了2030年把非化石燃料所占比例提高至20%的目标，即大约800至1000千兆瓦的额外发电能力，那么预计占35%的核能，所占的比例可谓非常之高。其他任何国家的核能发展都没有这么迅速，规模也没有这么大。中国的人口密度非常大，潜在风险不容小觑。必须恰当地评估风险和环境影响，而且这项任务不能仅仅由科学家和工程师来执行。
蒲慕明：生物质能源的前景如何？
马隆龙：与水能、风能和太阳能等更适合用来发电的能源相比，生物质能源更适合用作可再生燃料。目前，生物质可以被用作气体、液体和高密度固体燃料——前两种潜力更大，而且更适合人们现在使用的引擎。主要问题在经济性方面。我们可以把动物粪便转变为纯度超过97%的甲烷，几乎相当于天然气。这项技术已可以投入商业运营，但成本较高，每1立方米大约需要2.5元，还无法与进口天然气竞争。不过，如果我们把处理动物粪便的成本，以及空气、水和土壤污染得不到妥善处理所带来的环境代价考虑进去，它还是相当经济的。提到液体燃料，主要是生物柴油，其原料成本很高。所以，广泛运用可能存在很大的挑战，但是如果我们同时生产一些其他化学品，就能提高经济效率。
清洁能源发展的政策支持
姜克隽：国家发展和改革委员会能源研究所研究员
蒲慕明：这把我们带到了政府支持和激励政策的问题上。中国是在如何鼓励清洁能源的发展？
齐晔：中央和地方政府都出台了许多关于土地使用、税收和融资方面的激励政策。中央政府为减少排放和清洁能源发展设定了非常明确和宏大的目标。在中国，政府和私营部门都对清洁能源进行了大量投资——在世界上可谓规模最大——约占全球总投资的四分之一。
马隆龙：我认为改善的空间还很大。以生物质能源为例，我们只谈到了产品的经济效率，而没有考虑动物粪便在未得到妥善处理的情况下，会对环境造成怎样的影响。但是，没有哪个政府机构在计算成本时，对这两个因素进行了综合考虑。
齐晔：中国有很多支持性政策，这些政策在我看来是前所未有的。例如，中国科学技术部从2014年开始加紧投资光伏电池。正如马所长所说，生物质能源领域出现了大量的技术进步。但是，当我去巴西参观了一些工业规模的生物燃料工程后，便对中国失去了信心。问题不在于技术，而在于技术的应用。巴西投入了大面积土地来种植用于制作生物燃料的甘蔗——他们把甘蔗称为能源棒。那种应用规模真的让中国相形见绌。
姜克隽：欧盟设定了到2050年，把温室气体排放在1990年的基础上减少80%的目标，能源活动几乎达到近零排放。清洁能源是达成这个目标的关键，所以一切行动都在朝这个方向发展。相比之下，中国并未设定任何2030年之后的目标，这个目标仍然在筹划之中，还需要考虑成本、科技进步和能源需求等各种因素。这种缺乏长期目标的情况影响了中国的战略计划，我国需要一个强有力的目标来指导未来的低碳发展和企业选择。。
马隆龙：生物航空燃料很好地说明了激励政策对研发的推动作用。很多西方公司都希望在生产生物航空燃料方面与中国进行合作。这也与碳税有关。在欧洲，如果使用清洁能源，民用航空的碳税就可以降低，所以公司也有动力来投资这种技术。
姜克隽：中国应该加大对整体煤气化联合循环(IGCC)、生物质能源、电网技术、核能、经济实惠的发电系统，以及用于太阳能电池的新材料进行投资。美国和欧洲在清洁能源的基础研究方面处于领先地位，这种研究是技术突破的最终动力。
中国清洁能源的研发
齐晔：清华大学公共管理学院教授、气候和能源政策专家
蒲慕明：中国清洁能源研究的现状如何？
马隆龙：中国对所有清洁能源研究都注入了大量资金。在我最熟悉的生物质领域，其中包括生物技术、热化学和化工催化剂技术——可能会研发出新型燃料，或提高生物质能源的效率。以稻草等生物质材料为原料生产航空燃料的技术发展得尤其迅速。
包信和：在许多研究领域，在真正具有创新意义的科技方面，中国仍然落后于发达国家。西方研究人员最近研发了一项用钙钛矿制作太阳能电池的新技术，该技术能把太阳光转换为电能的效率提高到20%，而且成本较低。中国对太阳能研究的人力物力投资也不小，为何这种进步没有发生在中国？这是我们要认真思考的问题。
蒲慕明：这种技术上的障碍是否阻碍了中国清洁能源的发展？
包信和：的确。风能也是一个例子。中国建造了大量风力发电机，但缺乏可靠的技术来储存这些能源，使其能有效与电网连接。所以，许多新建的风力发电机没有能很好发挥效用，经常出现“弃风”。不过，有些进步也很鼓舞人心。例如，大连化物所的研究人员现在能储存10兆瓦的风能——或许是世界上展示规模最大的——而且目前还在朝100兆瓦努力。
蒲慕明：其他研究领域有何进展？
包信和：我可以谈谈我熟悉的两种颇有潜力的技术。第一个是把煤炭转化为甲醇，然后再进一步转化为乙烯的技术。过去，我们都是从原油中获取乙烯和丙烯。获取1吨乙烯需要提炼10吨原油（当然除烯烃外还有其他产品）。中国每年需要3800万吨乙烯，所以要使炼油厂达到每年能提炼3.8亿吨原油的产能。有了从煤制备烯烃的技术，我们就能从煤炭中提取乙烯，这是一个了不起的突破。现在，很多美国企业都对这项技术很感兴趣。需要注意的是，这种技术需要大量的水，而且会排放大量二氧化碳。所以，这种技术的可持续性有多强，仍然有待观察。另一个技术是，我们的研究团队能够通过一个转化，直接从天然气中获得乙烯，我们已经把这一工作发表在了《科学》上。数十年来，甲烷的选择活化和定向转化一直是全世界该领域研究的核心议题，而且，世界各地的主要化工企业都对这项技术非常感兴趣。直接利用甲烷的选择路线的发展是非常重要的，相信会切实推动化工和清洁能源领域的发展。
马隆龙：提到生物质，主要进步在于把由粪便获得的甲烷的纯度提高到97%，即可供车辆使用的标准。大多数中型和大型农场都开始使用这项技术。此外，还实现了把纤维素转化为航空燃料。现在，我们可以用10吨稻草生产1吨航空燃料，成本是1万元，这比用油脂等其他原料都便宜很多。
齐晔：在应用方面，以煤为原料的高效发电也出现了一些显著进步，上海外高桥第三发电厂就是一个很好的范例，它是世界上最高效节能的电厂之一。成立于2009年的中美清洁能源联合研究中心(US-China Clean Energy Research Centre)，在碳捕获和储存方面也取得了一些鼓舞人心的进步。
展望：障碍与挑战
蒲慕明：中国清洁能源发展面临的主要挑战是什么？
齐晔：从政策角度来看，一个主要限制因素就是，中国没有制定2030年之后的减排目标。从全球范围来看，七国集团于2015年7月8日发表了一份联合声明，决定在本世纪末逐步淘汰化石燃料。他们对待这个目标的态度究竟有多认真，或者说这个目标到底有多现实，仍然有待商榷，但我认为，通过此举，他们的确向世界发出了一个信号。中国真的需要决定是否要跟随这个目标，因为这将决定中国的长期战略计划和政策。
姜克隽：气候变化很可能会成为促使我们减少使用化石燃料的唯一因素，这也是七国集团7月声明背后的一个动因。我不认为中国很清楚该如何应对气候变化。减少二氧化碳排放是一个关键因素，但对于长期目标，中国并没有一个清楚的共识。如果说中国计划到2050年大幅度减少碳排放，那么在未来35年，政策和人们的行为都将受到影响。缺乏长期目标是清洁能源发展面临的一个巨大障碍。
蒲慕明：有些资深中国科学家，如中国科学院大学校长丁仲礼，似乎并不认为气候变化是由人类活动引起的，这让我非常吃惊。中国在气候变化问题上究竟是否达成了共识？如果没有，这是否会影响中国对清洁能源做出的承诺？
齐晔：在中国，人们对气候变化的成因还是有很好的共识的，而且共识的程度高于美国。我认为，您刚才提到的观点属于非主流观点，不能代表中国的大多数科学家。
包信和：我不敢说我同意这种说法。美国人——不论科学家、政府官员或普通民众——都比较大胆敢言，所以我们能听到许多不同观点。相比之下，我们在中国却很难听到不同意见，尤其在正式场合——这或许能够解释为何表面看来，关于气候变化问题，中国的共识程度要比美国高。从现在来看，我国许多气候和清洁能源政策都还未能得到有效实施，有些人都只是在敷衍，这或许与他们是否真的相信此类政策的重要性有关。
马隆龙：中国真的很需要高层出台一项长期战略计划，做出最适合中国国情的决定，而不是盲目跟风，尤其是盲从于美国。必须把重点放在基础研究上。这是技术突破的根本。
姜克隽：中国还在考虑，减少温室气体排放是否将作为2030年之后的长期目标，以及我们应该在将于2016年开始的“十三五”规划中采取什么相关举动。他们一旦作出决定，政府就会制定相关政策，为基础研究提供引导。我同意包信和的意见：中国对气候变化尚缺乏明确的共识，即便在科学家中也是如此。我们必须解决这个问题。
英文原文2015年12月发表于《国家科学评论》(National Science Review, NSR)，原标题为“Clean-energy development in China”，由陈柳翻译。NSR是科学出版社旗下期刊，与牛津大学出版社联合出版。《知识分子》获NSR和牛津大学出版社授权，在微博、微信和今日头条刊发该文中文版。如需阅读英文版，请点击“阅读原文”。
（责任编辑 陈晓雪）
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