加快推動能源革命和能源高質量發展

陳琳琳 牛祿青

從鉆木取火到人類陸續發現煤炭、石油等化石能源，一次次的工業革命在給人們帶來巨大財富的同時，也伴隨著能源的枯竭和環境的惡化。傳統化石能源不可持續，而且會造成嚴重的環境污染，再加上時有發生的“石油危機”，各國都把目光瞄向了資源潛力大、環境污染低、可永續利用的可再生能源，紛紛出臺鼓勵扶持政策加快可再生能源和清潔能源的發展。

習近平總書記在黨的十九大報告中指出，“必須堅定不移貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念”“推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。”

作為世界上最大的能源生產國和消費國，中國應如何推進能源革命，推動能源高質量發展，為經濟社會持續健康發展提供堅實保障？圍繞這些問題，我們與加拿大國家工程院院士、不列顛哥倫比亞大學化學與生物工程系教授畢曉濤進行了深入探討。

畢曉濤院士于20世紀80年代在清華大學本科、碩士畢業后，考取了清華大學和美國俄亥俄州立大學合作培養博士生，1991年轉到加拿大不列顛哥倫比亞大學（UBC）讀博士，1994年獲得博士學位，1997年起在UBC任教職，長期從事可再生與清潔能源的研究工作。2014年，他又當選加拿大國家工程院院士。

清潔能源的發展瓶頸：政策和技術

新經濟導刊：隨著能源的枯竭與環境的惡化，加快發展可再生能源、開發利用清潔能源迫在眉睫。請您簡要分析一下當前全球可再生能源和清潔能源的發展現狀和未來趨勢？

畢曉濤：為實現全球溫室氣體減排的共同目標，清潔能源、低碳能源與可再生能源的開發和應用都有了快速發展，特別是生物能、太陽能和風能。歐盟、加拿大、日本等發達國家和地區都出臺了停止用煤發電和替代燃油車的時間表。未來20年，低碳能源將加速發展，高碳強度的煤將被生物質和天然氣取代，天然氣作為低碳和清潔的化石能源將扮演一個重要的過渡角色，并在未來20年得到充分應用，而燃油的需求由于電動車的推廣而降低，同時低碳燃油的政策化和標準化也將進一步推進生物燃料的強勁發展。

新經濟導刊：這么多年過去了，可再生能源和清潔能源在能源體系中的占比依然較低，您認為制約其規模化發展的主要障礙是什么？

畢曉濤：主要障礙是可再生能源分散、非連續、能量密度低，導致生產成本高和調節性差。盡管太陽能和風能發電已能與化石能源相競爭，但在儲能方面還需取得突破。生物乙醇和生物柴油已廣泛應用于交通運輸，生物質能主要還是用于供熱和發電。由生物質轉化成液體燃料的成本太高，還有待于技術的突破和完善。清潔和可再生能源的發展仍需政策的大力支持以及碳稅、碳交易機制、低碳燃料標準的引入和完善。風能、太陽能和電動車的優先發展與過去政府的大量補貼密切相關，而生物能源在歐洲的快速發展與應用也是由歐盟的可再生能源政策推動的。

新經濟導刊：國際能源署（IEA）表示，在2018年達到穩定水平之后，由于太陽能光伏（PV）部門的強勁增長，全球可再生能源裝機量將在2019年實現兩位數增長。預計可再生能源將在今年以2015年以來最快的增長速度達到近200吉瓦的增量規模，較之2018年增長近12%，最大的貢獻者將是風能和太陽能，預計太陽能安裝量將增長17%以上。您對太陽能、風能一波三折的發展歷程（如棄光限電、棄風限電、產能過剩等）和未來前景怎么看？

畢曉濤：太陽能和風能經過幾年來的快速發展，其發電成本已接近傳統能源的發電成本。過去的棄光、棄風主要由于其不穩定性而難以并網造成的，將來増長的瓶頸仍在于儲能上網技術，這有待于電池儲能技術和電解制氫儲能技術的進一步突破和成本的降低，將太陽能、風能與儲能技術相結合將是促進太陽能和風能發展的關鍵。另外，多種可再生能源的匹配和互補，比如說可調的生物能源與風能、太陽能互補，也是未來的發展趨勢。

中國生物質能源產業化進程緩慢

新經濟導刊：生物質能利用方式包括發電、制氣、供熱和生產液體燃料，將成為應用最廣泛的可再生能源技術。中國生物質資源豐富，理論資源總量每年約4.6億噸標準煤。截至2018年，生物質能利用量約5210萬噸標準煤，其中，生物質發電約2680萬噸標準煤，生物質固體燃料750萬噸標準煤、生物液體燃料460萬噸標準煤，沼氣和生物天然氣1320萬噸標準煤。地熱和海洋能等其他技術也有長足的進步。特別是在舟山建成的中國第一座洋流能電站，填補了中國洋流能發電的空白。您認為中國在生物質能源的技術研發、設備制造、生產能力、技術服務體系等方面與國外先進水平相比如何？

畢曉濤：中國的生物質資源總量大，以農業廢物為主，主要用于替代煤發電和供熱，動物廢物主要用以生物發酵制沼氣，在轉化成可再生能源的同時也解決了農業廢物的污染問題。盡管生物質直接燃燒會產生一定的空氣污染物，對局部區域的空氣質量產生一定影響，但權衡生物質能源可以解決農業廢物的直接排放和田間焚燒造成的土壤、水和空氣的污染問題，生物質能源應該得到中國政府進一步的重視和推廣。

中國在生物質能源領域有很強的研發能力，很多高校、研究所都積極開展生物能技術的研發和示范，但國家支持力度的不夠和政策的不確定性制約了產業化進程，沒有吸引到大企業和投資機構的重視和參與。建議在技術開發和優化過程中應開展生物質能源對環境影響的綜合和系統性評估，支持政府制定長期穩定的政策支持產業快速發展。

新經濟導刊：加拿大是生物質能源利用率很高的國家，生物植被茂盛，民眾居住分散，在開發利用生物質能源方面具有得天獨厚的優勢條件。您覺得加拿大在生物質能源開發利用方面有哪些經驗值得中國借鑒學習？

畢曉濤：加拿大能源資源豐富，生物質能源的利用起步較早。生物質顆粒燃料、生物質發電和小區供熱都已形成產業化和規范化。這與政府碳減排政策的引入、對清潔能源的支持以及加拿大民眾對環保的高度認同分不開。實際上中國的太陽能、風能和電動車產業的發展也是得益于政策的穩定支持，積累了成功的經驗。如果能充分認識到生物質能源產業對發展可調控低碳能源和解決農林廢物對環境污染的效用，對生物質能源給予與風能、太陽能和電動車相當的政策支持，中國的生物質能源產業將會得到快速發展。

新經濟導刊：您覺得做學問和做企業有何不同？如何有效實現產學研深度融合？

畢曉濤：做研究主要以發現問題和解決問題為主，而做企業以開發市場和滿足社會需求為主。產學研結合應當是多方面的，可以由企業根據市場的需求而提出創新，與研發機構合作進行研發，也可以由研究者率先開發新技術、新產品，再與企業合作進行產業化，而資本與研發的早期結合可以加快市場化和產業化。過去我們側重于基礎研究和技術創新，然后再與企業接洽進行技術放大和產業化，這樣往往周期較長，很多專利技術由于企業缺乏興趣而沒能走出實驗室。近年來，加拿大政府積極鼓勵和大力支持高校與企業在清潔和可再生能源技術方面進行合作研究，取得了明顯成效。所以，我們做得更多的是由企業提出需求和問題，然后共同申請政府基金開展針對性研發，這樣就大大縮短了開發周期。

中國應多元發力優化能源結構

新經濟導刊：對于中國這樣一個經濟和人口大國，短期單純依靠少量的可再生能源很難滿足龐大的能源需求，需要對煤炭和石油等化石能源進行清潔利用。請您介紹一下目前世界最先進的能源清潔利用技術以及未來發展方向？您對中國在環境治理和能源清潔高效利用方面有何建議？

畢曉濤：能源效率的提高或節能減排是降低能源需求的最有效的辦法。這些年來，中國在節能減排方面做得很成功，比如關停低效率的小型熱電廠、高能耗的小型鋼鐵廠等措施，大大提高了中國的發電效率，降低了鋼鐵生產能耗。中國在太陽能和風能發電方面也是國際領先的，但由于可再生能源的資源有限，煤炭仍然占能源結構的很大比例。煤炭的高效清潔利用包括煤炭的氣化燃燒和煤制甲烷氣，均可大大降低煤炭燃燒時空氣污染物的排放，二氧化碳的捕集、封存和利用還可以降低溫室氣體的排放。中美都是用煤大國，非常重視清潔煤技術的開發、示范和產業化的推進。加拿大是油砂大國，對煉油廠排放的二氧化碳捕集和封存也非常重視，投入力度較大。由于煤炭的高碳強度和直接燃燒的高污染排放性，煤炭的清潔燃燒應兼顧空氣污染物的減排和二氧化碳的減排。中國目前燃煤主要以煙氣脫塵、脫硫、脫硝為主，氣化或分級燃燒應逐步取代直接燃燒以降低大氣污染，改善城市的空氣質量。目前二氧化碳的減排主要是燃燒發電效率的提高，富氧燃燒、化學鏈燃燒、吸收吸附分離凈化二氧化碳的減排技術將得到逐步推廣和應用，從而真正實現煤炭的清潔低碳利用。

新經濟導刊：近年來，中國更加重視環境保護和全球氣候變化問題，通過制定新的能源發展戰略、法規和政策，進一步加快可再生能源的發展。面對錯綜復雜的國內外新形勢，對于中國在保障國家能源安全以及促進清潔能源發展方面，您有哪些建議？

畢曉濤：由于中國對能源的需求量很大，而可再生能源的資源有限，所以在很長時期還得依賴化石能源，但中國的能源結構是“富煤、貧油、少氣”。從能源的清潔化和低碳化來看，首先應大力開發可再生能源，其次是增加作為過渡的低碳化石能源（天然氣和石油）的比例并逐步淘汰高污染和高碳強度的煤。從能源安全角度看，應增加油氣進口的途徑和通道，比如俄羅斯管道、緬甸管道和海上通道，保障石油和天然氣進口，同時積極推進煤炭的高效清潔利用。國家政策方面，在充分認識到可再生能源的資源有限性基礎上，出臺統一、平等的可再生能源政策，鼓勵各種可再生能源在公平的競爭中快速發展壯大。在化石能源的清潔利用上，應加大污染排放和溫室氣體排放的成本和懲罰，從而激勵和推動清潔燃燒技術的革新和推廣。

新經濟導刊：中國一直在探索扶貧新模式，自2015年以來，光伏扶貧作為中國實施的“十大精準扶貧工程”之一，充分利用貧困地區太陽能資源豐富的優勢，實現了扶貧開發和新能源利用、節能減排相結合。您對此怎么看？

畢曉濤：光伏扶貧就是對可再生能源的補貼與扶貧相結合，這樣既促進了太陽能的發展，也幫助了邊遠地區的脫貧。在加拿大，政府也在致力于幫助邊遠地區的原住民發展可再生能源。可再生能源是全人類環境可持續發展的一個重要組成部分，而縮小貧富差距、倡導平等也是人類社會可持續發展的重要內容，光伏扶貧將兩個目標相結合是值得大力推廣的做法。

未來新能源社會的發展方向

新經濟導刊：隨著新能源汽車的蓬勃發展，無論各國政府還是汽車廠家、供應商都對氫燃料電池這一技術路線愈發重視，都在投巨資研發。目前，全球氫能燃料電池汽車到底發展到了什么階段？技術是否成熟？何時能走入民眾的生活中？

畢曉濤：氫燃料電動車20年來走過了一個大起大落的過程。從20世紀90年代在北美的崛起、投資者的青睞到回落，近幾年又在亞洲受到熱捧。從技術上看，氫燃料電動車已經完成研發、示范和產業化的幾乎所有環節，能源轉換效率也達到50%以上（理論上的電轉化效率為83%）。與其他清潔能源技術一樣，制約其大規模產業化和大眾化的瓶頸在于燃料電池和氫氣的價格以及充氣站的建設。從燃料電池來看，其材料和制造成本以及運行的穩定性和可靠性還需改進。從大規模制氫角度看，最便宜的氫源來自于煤氣化。考慮到約75%的煤制氫能源轉換效率，氫燃料電動車的整體能源效率僅約38%，比內燃柴油車高不了多少，起不到應有的碳減排效果。只有可再生能源（太陽能、風能、生物質能等）制氫才能體現氫燃料電池車的減排效果，所以大力開發高效的電解制氫技術，將不穩定的太陽能和風能轉化成可存儲的氫氣，進而推進氫燃料電動車的協同發展，才能充分體現氫能源車清潔高效的優勢。

新經濟導刊：當前以新能源技術與信息技術融合為主要標志，以高效化、清潔化、低碳化、智能化為主要特征的世界能源革命方興未艾，您對此怎么看？

畢曉濤：為達到控制地球升溫低于1.5度，大氣中的二氧化碳應低于450ppm。根據國際能源署和其它機構的分析，實現此目標所需約一半的減排依賴于能源效率的提高，約四分之一來自于可再生能源，另外四分之一來自于碳捕集和核能。在節能減排中最重要的一個手段是各種能源的組合互補和系統優化。比如說智能電網的開發應用，改進可再生能源的分布式上網和分布式應用;國際能源供應鏈的優化，減少能源運輸中的損失，實現減排的最大化。還比如說未來智慧城市（Smart City）包括熱電聯供系統、分布式太陽能發電系統、電動車充電系統、燃料電池汽車的制氫和加氫系統。除發電外，太陽能可產氫和供熱，電動車還可用于儲電，而燃料電池車除應用于交通運輸也可用于發電。各種可再生能源系統間的結合、互補和優化需要人工智能、大數據等信息技術與能源技術的有機結合，這將是未來新能源社會的主要特征。

新經濟導刊：能源低碳發展關乎人類未來，面對能源挑戰和能源革命的新機遇，您認為如何加強國際能源合作？

畢曉濤：能源資源和需求在全球、國家和地區的分布具有很大的不均勻性，這使得能源成為國際貿易中的一項大宗商品。溫室氣體減排應對地球變暖是全球共同的目標，需要大量人力、財力的投入。新能源技術具有普適性，可應用于不同的初始能源資源的轉化。為避免重復的技術開發，為先進的能源技術創造更大市場，國際間在技術開發中的合作、市場開放以及技術引進中的配合就顯得非常重要。能源生產和消費階段碳排放的分配核算和碳交易機制的完善也將促進國際能源的合作，加速發達國家和發展中國家的碳減排。

新經濟導刊：有一些國家規劃向太空發射地球同步太陽能發電站，用無線傳輸方式對地球送電，或者發射同步人造月球，夜晚給地面充分照明。您認為新能源走向太空可以實現嗎？

畢曉濤：我相信人類的智慧能解決我們地球面臨的挑戰。今天我們已能做到無線充電，在不遠的將來，Tesla曾經探索過的遠距離無線輸電肯定能夠實現。化石能源遲早會退出舞臺，被太陽能、風能、生物質能等可再生清潔能源完全取代。

（陳琳琳，中國傳媒大學南廣學院，《新經濟導刊》特約作者;牛祿青，《新經濟導刊》編輯部執行副主任）