周凤起--应对全球气候变化需要新的能源技术革命

应对全球气候变化需要新的能源技术革命,国家发改委能源所周凤起2010年10月18日,第二届中国能源科学家论坛,2,一、全球气候变暖,3,1.1IPCC报告的结论（2007年2月）,在过去一百年当中，平均全球温度增加了0.74度。在过去的12年当中，有11年位于地球自从有温度记录（从1850年开始）以来全球表面温度最高年行列中全球平均气温和海水温度都升高了，冰雪大范围融化，全球平均海平面也在上升。20世纪全球海平面上升约0.17米，1961-2003年平均上升速率约1.8毫米/年，1993-2003年平均上升速率约3.1毫米/年大气中二氧化碳浓度从工业革命前的280ppmv已上升到2008年的384ppmv我们观测到自从20世纪中叶以来，全球平均温度的增长大部分很可能是因为人类活动排放出温室气体浓度的增加。第三次评估报告的结论是：“过去50年我们观测到的全球平均温度的大部分增长可能是因为温室气体浓度的增长”人类活动产生的温室气体如果按照当前速度排放，将导致全球进一步变暖，并在21世纪使全球气候系统更大变化,1.2“中国应对气候变化的政策和行动2008年10月国务院新闻办,中国气候变暖趋势与全球的总趋势基本一致据中国气象局发布的最新观测结果显示，中国近百年来（19082007年）地表平均气温升高了1.1，自1986年以来经历了21个暖冬，2007年是自1951年有系统气象观测以来最暖的一年近50年来中国降水分布格局发生了明显变化，西部和华南地区降水增加，而华北和东北大部分地区降水减少高温、干旱、强降水等极端气候事件有频率增加、强度增大的趋势。夏季高温热浪增多，局部地区特别是华北干旱加剧，南方地区强降水增多，西部地区雪灾发生的几率增加近30年来，中国沿海海表温度上升了0.9，沿海海平面上升了90毫米,5,1.3IPCC情景,30%的物种濒临灭绝失去绝大多数珊瑚礁热带的粮食生产减少2.5亿非洲人受到影响,6,1.3IPCC情景,气候变化的各种负面影响产生综合作用温带地区的粮食生产受到影响数亿人群面临愈发严重的水资源危机,7,1.3IPCC情景,绝大多数地区的粮食生产受到影响数亿人口面临海平面上涨威胁突发异常事件的概率增加,8,1.4温升控制目标,稳定目标是一项涉及到公约最终目标，关系到全球排放空间的重大问题。由于稳定目标的确定涉及到公约对气候变化危险水平的界定，涉及到人类社会如何处理好减缓、适应与发展三者之间的关系，因此，如何确定排放上限、排放空间如何分配也就成为确定未来责任分担的核心内容欧盟主张全球平均温度与工业化前相比上升幅度不超过2，大气中温室气体稳定浓度低于450ppm二氧化碳当量，这种域值将使全球未来允许的二氧化碳排放空间大大压缩2009年7月，G8+G5峰会已经取得共识，希望全球平均温度与工业化前相比上升幅度不超过2，哥本哈根协定重申了这一点,9,1.4温升控制目标,要使平均气温的上升幅度限制在比前工业化时期高2摄氏度或以内，IPCC认为到2050年至少要在1990年的水平上减排50%.根据IEA统计，1990年全球由燃料燃烧引起的CO2排放量为209.88亿吨。即2050年全球由燃料燃烧引起的CO2排放量不能超过105亿吨。而2007年全球CO2排放量289.62亿吨，2050年要减排64%中国1990年CO2排放量22.11亿吨，2007年CO2排放量60.28亿吨,如果以2005年为基年，到2020年CO2排放强度下降4045，非化石能源占总能源的15，GDP年均增速8%，2020年CO2排放量97亿吨。几乎达到全球的限值,10,二、全球低碳技术展望ETP2010,11,2.1全球基准情景下一次能源需求,非经合组织国家在基准情景的主要能源需求预计增长速度远远超过了经合组织国家,12,2.2全球与部门有关的CO2排放量,全球二氧化碳排放量在基准情景增加一倍，但在蓝色情景中将令二氧化碳排放量到2050年时比2005年的水平减少一半,13,2.3蓝色情景下减少全球CO2排放的关键技术,各种技术减少CO2排放的范围,14,2.3蓝色情景下减少全球CO2排放的关键技术,IEAETP2010基线情景参考WorldEnergyOutlook2009（世界能源展望2009）中到2030年的情景，将其延伸到2050年，假定政府没有推出新的能源和气候政策。相比之下，BLUEMap情景（有几种变体）具有目标导向性：它设定到2050年要减少全球一半与能源有关的二氧化碳排放量（相比2005年），并探讨了通过应用现有和新型低碳技术实现这一目标成本最低的方法,15,表1.基线情景和BLUEMap情景下能源和排放趋势2050年和2007年相比,基线情景与能源相关的二氧化碳排放量大约增长1倍一次能源使用上升84；能源使用碳强度增加10液态燃料需求增加57，要求大量使用非常规石油和合成燃料；原煤需求增加138；天然气需求量增加85发电产生CO2排放量增加1倍多；CO2强度稍有下降，为459g/kWh化石燃料占电力生产的2/3多；可再生能源发电略有增加至22二氧化碳捕集和封存技术没有商业化,BLUEMap情景与能源相关的二氧化碳排放量减少50%一次能源使用上升32%；能源使用碳强度下降64%液态燃料需求降低4%，生物燃料占燃料总量的20；煤炭需求下降36；天然气下降12；可再生能源提供将近40%的一次能源供应发电产生的CO2排放量减少76%；CO2强度降低到67g/kWh可再生能源发电48%；核能发电24%；运用二氧化碳捕集和封存技术（CCS）的发电厂发电17%利用二氧化碳捕集和封存技术捕集到9.4吉吨CO2：其中55%为发电产生，21%为工业产生，24%为燃料转化产生,16,表1.基线情景和BLUEMap情景下能源和排放趋势2050年和2007年相比,基线情景建筑行业二氧化碳排放量（包括与电力使用相关的排放）增长将近1倍轻型汽车销售的近80依赖于常规汽油或柴油技术；石油产品满足超过90的交通运输能源需求随着工业生产增加，工业行业二氧化碳排放量增长近50%能源供应和使用的总投资额为270万亿美元能源需求增长的近90%发生在非经合组织国家，占全球二氧化碳排放量的近3/4,BLUEMap情景通过低碳电力、能源效率和转而使用低碳和零碳技术（包括太阳能采暖和制冷、热泵和热电联产技术），建筑行业CO2排放量减少2/3轻型汽车销售几乎80为插电式混合动力车、电动车或燃料电池汽车；最终交通运输需求中石油产品份额下降到50%能源效率、燃料转换、循环利用、和二氧化碳捕集和封存技术，工业CO2排放量下降大约四分之一投资额比基线高46万亿美元（17%）；累计节省燃料价值比基线高112万亿美元相比2007年，非经合组织国家CO2减排约为30%；经合组织国家占全球CO2排放总量不到1/4，比2007年排放减少70%80%,17,2.4世界能源有关的CO2区域减排,蓝色情景下，能源有关的二氧化碳的减排大部分发生在非经合组织国家,18,2.5按燃料和情景分类的一次能源需求,2050年，蓝色情景下煤炭，石油和天然气的需求都比今天低,19,2.6脱碳电力供应-电气化新时代？,电力供应脱碳需要可再生能源，核能和CCS的组合,20,三.中国未来能源情景分析,21,3.1未来能源情景,22,3.1未来能源消费,经济发展转型是必然,16倍的GDP增长，不可能依靠高耗能行业为主实现延续当前的发展模式，能源需求碳排放惊人煤炭75亿吨石油11亿吨二氧化碳排放170亿吨,23,3.1未来能源消费分析,24,3.2未来人均能源消费国际比较,25,3.3未来人均CO2排放国际比较,26,3.4不同情景CO2排放,亿吨,27,3.5未来人均累计CO2排放,28,四、中国低碳技术发展,29,4.1中国减排目标,中国政府决定到2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40-45%，作为约束性指标纳入“十二五”及其后的国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法加以落实中国还将通过大力发展可再生能源、积极推进核电建设等行动，到2020年使非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右通过植树造林和加强森林管理，森林面积比2005年增加4000万公顷，森林蓄积量比2005年增加13亿立方米。,30,4.2中国应对气候变化的行动,节能和提高能效可再生能源和新能源煤的清洁高效利用油气资源和煤层气勘探和清洁高效利用先进核能二氧化碳捕集与封存生物固碳和其他固碳工程,31,4.3节能和提高能效,目标：“十一五”期间单位GDP能耗降低20%这是中国政府的约束性指标。“十一五”以来，全国把节能减排作为调整经济结构、转变发展方式的重要抓手，综合运用了法律、经济、技术和必要的行政措施，加大了工作力度。节能减排取得了积极的进展措施：实行节能减排目标责任制，建立了统计监测考核体系，进行了严格的目标责任考核和问责，淘汰了落后产能，在工业、建筑、交通等领域实施了十大重点节能工程，开展了千家企业节能行动和节能减排全民行动，实施了节能产品惠民工程进展：截止到2009年底，“十一五”的前四年，全国单位GDP能耗下降了15.61%.今年上半年，单位GDP能耗同比上升0.09%。大大增加了下半年的工作压力,32,4.3节能和提高能效,中国是近年来节能减排力度最大的国家。政府不断完善税收制度，积极推进资源性产品价格改革，加快建立能够充分反映市场供求关系、资源稀缺程度、环境损害成本的价格形成机制。全面实施十大重点节能工程和千家企业节能计划，在工业、交通、建筑等重点领域开展节能行动。深入推进循环经济试点，大力推广节能环保汽车，实施节能产品惠民工程。推动淘汰高耗能、高污染的落后产能，2006至2009年关停小火电机组6006万千瓦，淘汰落后炼铁产能8172万吨、炼钢产能6038万吨、水泥产能2.14亿吨。截至2009年底，中国单位国内生产总值能耗比年降低5.61，经过努力，有望完成原定任务。,33,4.4发展可再生能源,2009年水电装机l.968亿千瓦，发电量5747亿千瓦时，约201Mtce风电装机1613万千瓦，发电量269亿千瓦时，约8.93Mtce生物质发电装机400万千瓦，发电量200亿千瓦时，约7Mtce燃料乙醇l71万吨，折合1.71Mtce2009年可再生能源利用量总计约为219Mtce,再加太阳能热水器,沼气,地热等生产量4400万吨标准煤,总的可再生能源利用量可达2.64亿吨标准煤,约为能源消费总量的8.8%,34,4.4发展可再生能源,多个部门和机构分析预测，在加强产业结构调整和加快技术进步和大力提高能源效率的情况下，到2020年我国能源消费总量将达到45亿吨标准煤左右为实现非化石能源达到l5的目标，各主要可再生能源应达到以下规模:水电装机容量3.8亿千瓦(含抽水蓄能电站0.5亿千瓦)，年发电量约1.15万亿千瓦时,折合3.8亿吨标准煤；风电装机容量l.5亿千瓦，年发电量3000亿千瓦时,折合l亿吨标准煤；太阳能光伏发电装机容量2000万千瓦，年发电量约300亿千瓦时,折合l000万吨标准煤；生物质发电3000万千瓦，年发电量1500亿千瓦时,折合5000万吨标准煤。此外，核电发电装机应达到8000万千瓦左右，年发电量约6000亿千瓦时，折合约2亿吨标准煤。,35,4.4发展可再生能源,推进可再生能源发展应采取的措施可再生能源发展的任务十分艰巨，无论是技术成熟的水电，还是新兴的风电、太阳能和生物质能，均面临众多的困难和挑战。为了完成发展目标，必须统筹考虑，从体制机制、资金投入、价格扶持、财税优惠、行业管理等方面采取针对性的措施,36,36,4.5大力发展核电,加快核电发展的步伐至2009年1月我国大陆已有11台核电机组运行，总装机容量912万千瓦，核电发电量占整个发电量比例2。核电中长期发展规划：2020年核电装机容量增长到4000万千瓦。目前来看仍需加快，2020年有可能目标增加到7000万千瓦或更高目前有利条件是各方建设积极性很高，在建核电机组已有34台，总装机容量3708万千瓦，其中已经浇灌第一灌混凝土正式开工的机组11台，总装机容量1110万千瓦。大规模发展核电的制约因数一是人才、二是核燃料供应、三是核废料后处理,37,4.5大力发展核电,加快发展快中子反应堆快堆技术不仅能将铀资源利用率从压水堆的1提高到6070，还能将核废物充分燃烧，减少污染物的排放。目前，中国实验快堆工程建设进展顺利，已完成堆本体安装，通过综合冷调试。2010年7月达到临界，已有条件实现并网发电。下一步将跨越原型快堆阶段直接进行示范快堆建设。中国示范快堆核电站已完成厂址初步调查放射性废物处理总体来看我国要大力发展核电，对放射性废物的处置必须加大力度、加快进程在核电项目建设的同时，同步建设中低放射性废物处置场，以适应核电发展不断增加的中低放射性废物处理的需要2020年前建成高放射性废物最终处置地下实验室，完成高放射性废物最终处置场规划,38,4.6碳捕集和储存技术（CCS）,据国际能源机构统计，全球发电行业所排放的CO2占全球总排放量的40，目前每年有300多亿吨的CO2排放到大气层中。欧盟有30的电力来自火电，美国有45，中国高达78，如果CCS技术能够大规模商业化，那么到2030年全球碳排放量可减少15，2050年可达到50短期实现商业化还有困难技术瓶颈存在，大规模发展的价格昂贵，建立一个CCS工厂的费用将会在6750万美元到13.5亿美元CCS技术一旦进入工业化规模应用，电力价格有可能上升30至60CCS项目还存在很多现实难题，比如要防止CO2泄露，寻找合适的埋藏地点，现有法规不健全等,39,4.6碳捕集和储存技术（CCS),我国的CCS示范华能北京热电厂我国首个燃煤电厂CO2捕集示范项目初投资2800万元，2008年北京奥运开幕前一个月投入运行。一年多，已捕获二氧化碳3500余吨，全部得到工业利用华能上海石洞口第二热电厂项目2008年10月启动，项目总投资1.3亿元人民币，设计年捕获CO210万吨（最高年捕获量可达16万吨）。2009年底示范装置已经完成96小时的连续运行，这标志我国已经拥有全球最大的燃烧后CO2捕集示范装置。北京热电厂的装置，其目的并不在减排，相对于每年130万吨的CO2排放量，每年仅仅捕集其中的0.23%，主要目的在于验证中国自主的CO2捕集工艺和技术，获取数据,40,4.6碳捕集和碳储存技术（CCS),投资高，耗能大以30万千瓦规模的燃煤电站、一年捕集100万吨二氧化碳为例，没有CCS的电站投资大致在每千瓦4000元，一旦加上CCS装置，其成本将变成每千瓦6000元。30万千瓦将增加6亿元投资目前火电厂发一度电大约排放一公斤CO2，但是对其捕集，要耗费大量