從歷史和現狀與國際合作視角看節能減排

王德華

上海交通大學國際能源研究中心

0 前言

2013年起，中國東中部地區發生大范圍霧霾以來，如何權衡處理好資源環境保護與經濟持續增長之間的關系顯得非常重要，而技術進步在經濟與資源環境協調發展中，特別是在節能減排中扮演著重要角色。本文從節能減排這一重要視角出發，從歷史、現狀和中印國際合作三個層面分析了技術進步在增長轉型中推動經濟增長、實現資源節約、環境保護的作用機制和效應。人類的發展史可以說和人類利用能源的歷史密不可分，因為每一次能源的開發、利用都給人類的生活帶來了巨大的變化和影響。

地質歷史和人文歷史的資料告訴我們，地球上人類的出現大約是在距今數百萬年前的時期。那個時代的人類和現代的人類不同，被稱為猿人，是未開化的階段。這些遠古的祖先還不知道如何利用工具和使用火種。大概經歷了幾百萬年的進化，人類的祖先才開始使用一些簡單的石器。

1 人類利用能源溯源

人類的發展史可以說是一部人類利用能源的歷史，因為每一次能源的開發和利用都給人類的生活帶來了新的體驗。

1.1 燧人氏與火的使用

中國歷史上的“三皇五帝”之一的燧人氏最大的功勞是發明了人工取火。后來的古書對這件事作了詳細的描述。遠古的時候，老百姓吃的是生冷的瓜果、蚌、蛤等食物，這些食物中有許多是難于消化的，吃下去很傷脾胃，老百姓也因為這一點而經常得腸胃疾病。這時，有一個非常了不起的人物出現了，他發明了取火方法，用火來烤、煮生冷的食物。這樣，又腥又臊的蚌、蛤等食物就變得非常好吃了。他把取火和烤、煮食物的方法教給了老百姓。老百姓非常高興，也很感激他，就讓他當老百姓的領袖，稱他為燧人氏。燧人氏即是領袖的稱號。

燧人氏發明人工取火的方法是非常不容易的。據說，他是用“鉆木”的方式得到火的。他懂得“鉆木”取火，是從自然現象中受到的啟發。古書上記載了這樣一個傳說：很久以前，有個國家叫遂明國。遂明國有一種大樹，名叫“燧”。這種樹長得非常高大，能遮蔽的陰涼地就有好多畝。后來，有一個了不起的人來到大樹下休息。突然，他發現有一只鳥在啄這棵樹，大樹竟然冒出火花來。受到啟發的他也用一個小樹枝來鉆樹木，結果也冒出了火花。后來，他逐漸用別的樹枝在木頭上使勁鉆，同樣生出了火?；?，就這樣被發明了。

北京猿人所使用的火，并不是人類自己制造出來的火，而是天然的火。比如，天上打雷，引燃森林里的枯枝，使森林燃燒。也許，原始人在森林或草原的一場大火之后，發現那些被燒死、燒熟了的動物的肉，比他們原來吃的生肉更香，因而受到啟發，開始有意識地去采集和保存火種。火的使用，使原始人掌握了一種強大的自然力，大大地增強了自己的生存力量。有了火，原始人可以用它烘干潮濕的洞穴，生活條件得到了極大的改善。火的使用，使北京猿人成為吃熟食的人。他們把動物打死以后，拖回山洞，放在火上燒熟了，不僅味道鮮美，而且更容易消化，為身體提供更加豐富的營養。這樣，人類的體質更健壯，大腦也更加發達。

原始人人工取火的方法，是人類在制造工具或武器的過程中發明的。當人們制造石器的時候，兩塊燧石相撞，會迸發出火星。制造木棒的時候，木頭經過長時間的摩擦也會發熱，甚至冒出煙來。不知經過多少萬年的摸索，人類在總結用火和保存火種經驗的基礎上，進一步掌握了火的性能，找到了取火的方法。用赤鐵礦石和燧石互相碰撞來取火，是人類最早發明的取火方法。這兩種石頭相碰發出的火星比其它的石頭多，也更容易點燃干草一類的易燃物品。除了用石頭碰撞取火以外，人類還發明了摩擦取火、鉆木取火等多種方法，而鉆木取火曾是取火的重要方法［1］。

1.2 煤炭時代

煤炭是地球上蘊藏量最豐富、分布地域最廣的化石燃料。據世界能源委員會的評估，世界煤炭可采資源量達48 400億噸標準煤（tce），占世界化石燃料可采資源量的66.8%。表1列出了世界煤炭可經濟開采儲量分布情況［2］，表2列出2017年底，世界煤炭已探明的可經濟開采儲量［3］。

表1 世界煤炭可經濟開采儲量分布情況單位：Mt

表2 2017 年底，全世界各國探明煤炭儲量排行榜

在煤炭代替木炭做燃料煉鐵這一技術變革之前，冶煉業一直大量消耗著森林資源。大量砍伐森林導致了燃料恐慌，而用煤炭做燃料可以大幅度提高生鐵的產量，并可以將生鐵煉成熟鐵，這為以后的大工業發展創造了條件。以煤為燃料的蒸汽機的發明是工業革命開始的標志。以機器勞動代替手工勞動，開始使用大量天然的廉價能源。煤炭的開發使用帶來的另一重大進步便是煉鋼工業的發展和成熟。1770年，用焦炭冶煉出世界上第一批有價值的鋼鐵，冶金工業的發展帶來了材料的革命。有了先進的材料工藝，蒸汽機的發明生產有了條件。1782年，瓦特發明了蒸汽機，三年之后蒸汽機用于紡織行業。從此，工業革命席卷了整個歐洲，改變了世界。

煤的開發是工業革命的基礎和先導。1850～1870年間，英國煤炭產量從5 000萬t增加到11 200萬t，生鐵產量從230萬t增加到600萬t，分別占世界總產量的51.5%和50.9%。

以煤炭為能源，蒸汽機為動力的第一次工業革命使得英國到處都可以聞到蒸汽的氣息。工廠遍地開花，一座座的廠房煙囪拔地而起。中世紀的古典優雅的田園生活突然間被濃煙包圍起來，生活迅速的喧鬧嘈雜起來。社會分化越來越明顯，歷史進入了一個嶄新的時代?？梢哉f，這個時代是以煤炭作為動力而開創出來的。英國依靠先進的科學技術成為當時的霸主，在整整一個世紀里擴張著自己的地位和權利，直到另一個時代的來臨［4］。

1.3 石油黃金時代

人類對石油的認識和煤炭一樣，并不是在現代才有的：2000年前，我國西北地區人民用石油點燈；北魏時期用石油潤滑車軸；唐宋時期用石油制作蠟燭及油墨；北宋時，開封出現了煉油作坊，煉出的油用在軍事上，做燃燒器的燃料；元朝時，用于醫藥、治六畜疥癬。我國古代的石油鉆井工藝也不斷改進：北宋中期開始以簡單的機械沖擊鉆井(即頓鉆)代替手工掘井；宋末元初，開始了以畜力絞車的鉆井工藝；13世紀，在陜北的延長開鑿出世界第一口石油井，那是在打井取鹽時的意外收獲。美國人于1859年在賓夕法尼亞州打出了西方第一口石油井，被作為現代石油業的起點載人了史冊。隨后，俄國也開始開采石油，并在1897～1906年鋪設了第一條輸油管道［5］。

20世紀，石油在天然氣的協助下，把煤炭從工業世界動力之王的寶座上拉了下來。發達的資本主義國家紛紛削減煤炭的用量，而大量開采使用石油。在第一次世界大戰的前夕，英國海軍部長丘吉爾做出了用油來代替用煤的戰略決定。60年代中期，英國政府已肯定地認為英國的國際貿易地位要求迅速增加使用石油。法國政府公開調整和收縮國內煤炭工業，轉而大規模的使用石油。建立在煤碳基礎上的日耳曼帝國也轉向了石油。1970年代初，整個歐洲全部耗能中，煤的比例減少到22%，石油上升到60%。同時期的日本能源消費中石油占70%，盡管日本從用煤到用油的起步比較晚，但石油已經成為該國經濟的支柱。顯然，美國是石油時代的先驅，美國不僅較早地認識到石油的戰略價值，而且國內擁有豐富的資源，致力于控制全世界的大部分石油資源。

石油已經成為所有工業化國家的經濟生命線，操縱著經濟的每個方面。盡管石油是一種商品，但它已屹立在其他所有商品之上。它的影響直到今天依然不曾褪色，且成為人們互相爭奪和追逐的對象。回顧20世紀近百年的歷史，第一次世界大戰中，內燃機取代了戰馬和燒煤的蒸汽機車，從而確立了石油作為國力因素之一的重要地位。在遠東和歐洲，石油對第二次世界大戰的進程和結局都至關重要。日本人在攫取東南亞石油資源的同時，攻擊珍珠港以保護側翼，希特勒入侵前蘇聯最重要的戰略目標之一是奪取高加索油田，然而美國在石油業中的支配地位具有決定意義。到戰爭結束時，德國和日本的燃料罐里的石油都已枯竭，歐洲其他國家也面臨著能源危機。歐洲復興計劃(馬歇爾計劃)正是依靠石油才產生作用的。在冷戰期間，跨國公司和發展中國家之間爭取石油控制權的斗爭曾是非殖民化和民族工業崛起的重要部分。20世紀70年代，“石油力量”如龐然大物多次隱隱浮現，將迄今在國際政治中心處于邊緣的國家一下子抬高到具有巨大財富和影響的地位上，并使那些以石油為經濟增長基礎的工業國憂心忡忡，坐臥不安。0PEC組織的作用與日俱增。90年代以后，在伊拉克和科威特的戰爭中，石油又處于核心地位。2003年，美國發動的伊拉克戰爭，其最終目的還是為了石油。

在今天的社會里，石油似乎意味著一切，石油徹底改變了人類的生活、生產方式。石油、天然氣是重要的燃料和化工原料，大部分國家的工廠、電站、家庭和交通都是使用石油和天然氣。石油已成為人類進步的標志，整個現代社會的運轉也越來越多地依賴著石油的消費。據國際能源署提供的資料，2000年世界一次能源供應總量構成中，石油占34.8%，煤炭占23.5%，天然氣占21.1%，可再生能源占13.8%，核能占6.8%。

雖然，現代的人們已經開始看到過渡燃燒石油、天然氣和煤炭這些化石燃料帶來的后果，可是短時期內，人們仍無法找到可以替代它們的能源。在很長的時期內，石油依然是能源危機的核心問題［6］。

2 能源利用的現狀及面臨的問題

如今，廉價石油的時代不僅已經一去不復返，而且石油產能已經接近“巔峰”，石油供應的下降將不可避免。如果人類不改變現有的能源消費和生產方式，石油資源的枯竭只是一個時間問題。目前，按照石油資源的枯竭速度，這一天的到來或許在本世紀就會出現［7］。

2.1 能源結構

世界的資源分布是不均勻的，每個國家的能源結構差異也是非常大的。在發達國家的人們充分享受著汽車、飛機、暖氣、熱水這些便利生活的時候，貧困國家的人們還靠著原始的打獵、伐木來做飯生活。

國際能源署的能源統計資料清楚地告訴我們，非經濟合作發展組織的地區，如亞洲、拉丁美洲和非洲是可燃性、可再生能源的主要使用地區。這三個地區使用的可燃性、可再生能源總和達到了總數的62.4%，其中很大一部分用于居民區的炊事和供暖。

目前，世界各國能源結構的特點，一般取決于該國資源、經濟和科技發展等因素。

1）煤炭資源豐富的發展中國家，在能源消費中往往以煤為主，煤炭消費比重較大。2002年，中國66.59%、印度55.6%。

2）發達國家石油在消費結構中所占比重均在35%以上。2002年，美國39.0%、日本47.6%、德國38.6%、法國35.9%、英國35.0%、韓國51.0%。

3）天然氣資源豐富的國家，天然氣在消費結構中所占比例均在35%以上。2002年，俄羅斯54.6%、英國38.6%。

4）化石能源缺乏的國家根據自身特點發展核電及水電。2002年，日本核能在能源消費結構中所占比例為14.0%、法國占38.3%、韓國占13.19%、加拿大水力占27.2%。

5）世界前20個能源消費大國中，煤炭占第一位的有5個，占第二位的有6個，占第三位的有9個。當前，全世界石油在能源消費結構中占第一位，所占比例正在緩慢下降。煤炭占第二位，所占比例也在下降。目前，天然氣占第三位，所占比例持續上升，前景良好。

我國是世界上以煤炭為主的少數國家之一，遠遠偏離當前世界能源消費以油、氣燃料為主的基本趨勢和特征。2002年，我國一次能源的消費總量為1 425.4M tce，構 成 為 煤 炭 占 66.5% ，石 油 占24.6% ，天 然 氣 占 2.7% ，水 電 占 5.6% 和 核 電0.6%。煤炭高效、潔凈利用的難度遠比油、氣燃料大得多。我國大量的煤炭是直接燃燒使用，用于發電或熱電聯產的煤炭只有47.99%，而美國為91.5%。我國終端能源消費結構也不合理，電力占終端能源的比重明顯偏低，國家電氣化程度不高。2000年，我國一次能源轉換成電能的比重只有22.1%，世界發達國家平均皆超過40%，有的國家達到45%［8］。

2.2 能源效率

礦物燃料是工業、運輸和民用系統的主要能源。發電主要是靠礦物燃料燃燒后所放出的化學熱來實現的。世界公認的燃料供應上的有限性以及我們的社會對能源的高度依賴性，促使人們以極大的努力來研究各種代用能源。核動力已經在電力生產中起著重要作用，太陽能已用于家庭供暖，一個以太陽能、地熱、風能和潮汐能的利用為目標的大規模研究開發計劃正在付諸實施。與此同時，礦物燃料則開始變得越來越寶貴，而且按長遠觀點看，工業界將不得不以節能作為一種自我保護措施。在這種情況下，浪費燃料必須受到制止，能源利用的綜合效率應當成為工程設計中的一個重要評價標準。

能源效率，對很多人來說，特別是發達國家來說意味著受苦和犧牲。很多人對20世紀70年代“石油危機”還記憶猶新。當時，我們被要求關閉家中的取暖器(穿毛衣)，將燈光調暗，盡量不開車等。這種節能的舉措是不正確的。能源效率和節能雖然相關，但不一樣。能源效率是指終端用戶使用能源得到的有效能源量與消耗的能源量之比。節能是指節省不必要的能耗，例如當你在客廳看電視時還把廚房里的燈開著，沒有目的耗能就是浪費。避免這種浪費不代表犧牲，而恰恰是省錢。必須認識到生產能源是需要成本的——無論是電、汽油、民用燃料油還是天然氣等，這不是指經濟成本，而是能源成本［9］。

比如，石油精煉廠需要能量才能運轉。假設一家精煉廠需要相當1L的汽油才能生產出5L供汽車使用的汽油。設想現在有了新科技，只需要1L當量的汽油就可以生產出10L供汽車使用的汽油，顯而易見，能源效率高。

又如，汽車和卡車的汽油和柴油發動機能源效率并不高。雖然，在過去的幾十年有了很大的改觀，但一般來說，每輸入到機動車10L油中，只有4L有效地用于車輛驅動，6L都被浪費了，主要轉換成熱量，隨尾氣排出或者進入散熱器。

假設有了新技術，將汽車燃料有效使用率從每10L有效提高到6L,能源效率就會上升50%。諸如此類，還可以設想有一種新科技，用全新能源替代汽油和柴油，其內在能源效率要比燃料發動機高得多。

提高能源效率是緩解能源危機的一條重要途徑。欠發達國家由于在技術和資金方面的關系，能源效率十分低下，與發達國家的差距非常巨大。當然，發達國家自己也同樣需要繼續開發新的技術來實現更高的能源效率。因此，許多發達國家開始幫助一些不發達的國家和地區來改善能源使用情況，實現一種互利的合作關系。

我國能源從開采、加工與轉換、儲運以及終端利用的能源系統總效率很低，不到10%，僅為歐洲地區的一半。能源效率通常是指后三個環節的效率，約為30%，比世界先進水平低約10個百分點。我國能源強度遠高于世界平均水平。2000年，我國單位產值能耗(tce／百萬美元)按匯率計算為1274，美國為364，歐盟為214，日本為131。2000年，我國火電供電煤耗(gce／kW·h)平均為392，日本為316；鋼可比能耗(kgce／t)中國平均為781，日本為646；水泥綜合能耗(kgce/t)中國平均為181.0，日本為125.7。

我國能源利用率低的主要原因除了產業結構方面的問題以外，還有就是由于能源科技和管理水平落后，終端能源以煤為主，油、氣與電的比重較小的不合理消費結構所致。節能旨在減少能源的損失和浪費，以使能源資源得到更有效的利用，與能源效率問題緊密相關。我國能源效率很低，能源系統的各個環節都有很大的節約能源的潛力［10］。

2.3 能源環境

世界上曾發生過著名的“八大公害”事件：比利時馬斯河谷煙霧事件、美國多諾拉煙霧事件、倫敦煙霧事件、美國洛杉磯光化學煙霧事件、日本水俁病事件、日本富山骨痛病事件、日本四日市哮喘病事件、日本米糠油事件。其中，前四位都是由于人類在工業發展和生活中能源利用管理不當而造成的環境污染，最典型的是倫敦煙霧事件和美國洛杉磯光化學煙霧事件。下面我們簡單了解一下上述這兩次事件當時造成的危害，就可理解能源利用和環境保護的重要關系。

1)倫敦煙霧事件。1952年12月5日～8日，倫敦城市上空高壓，大霧籠罩，連日無風。當時，正值冬季大量使用燃煤取暖時期，煤煙粉塵和濕氣積聚在大氣中，使許多城市居民都感到呼吸困難、眼睛刺痛，僅在四天時間內死亡了4 000多人，在之后的兩個月時間內，又有8 000人陸續死亡。這是20世紀世界上最大的由燃煤引發的城市煙霧事件。

2)洛杉磯光化學煙霧事件。從20世紀40年代起，已擁有大量汽車的美國洛杉磯城上空開始出現由光化學煙霧造成的黃色煙幕。它刺激人的眼睛、灼傷喉嚨和肺部、引起胸悶等，還使植物大面積受害，松林枯死，柑橘減產。1955年，洛杉磯因光化學煙霧引起的呼吸系統衰竭死亡的人數達到400多人，這是最早出現的由汽車尾氣造成的大氣污染事件。

目前，溫室效應和地球變暖給人類帶來了威脅，科學家們尋找地球變暖的各種原因，認為20世紀以來工業化的結果已經造成了溫室效應。過度燃燒、砍伐森林樹木、草原過度放牧、植被破壞等都減少了地球自己調解二氧化碳（CO2）的功能。又如，海上船舶航行的時候污染海面，原油的泄漏等造成的污染，也令海水不能正常的吸收二氧化碳（CO2）。酸雨、臭氧層的空洞，這一切的變化導致了生態的嚴重破壞。在人類不斷擴大自己的生存空間的時候，也慢慢地把自己圍困在更小的范圍里面掙扎。如果再這樣繼續下去，人類會發現自己再也沒有適合居住的土地了。

我國能源環境問題的核心是大量直接燃煤造成的城市大氣污染和農村過度消耗生物質能引起的生態破壞(我國農村消耗的生物質能，其數量是全國其他商品能源的22%)，還有日益嚴重的車輛尾氣的污染(大城市大氣污染類型已向汽車尾氣型轉變)。

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國。燃煤釋放的SO2占全國排放總量的35%，CO2占35%，NO2占60%，煙塵占75%。我國酸雨區由南向北迅速擴大，已超過國土面積的40%。1998年，酸雨沉降造成的經濟損失約占GNP(國民生產總值)的2%。溫室氣體CO2，排放的潛在影響是21世紀能源領域面臨挑戰的關鍵因素。1995年，我國CO2的排放量約為821Mt碳，占世界總量的13.2%。

我國農村人口多、能源短缺，且沿用傳統落后的用能方式，帶來了一系列生態環境問題，如生物質能過度消耗、森林植被不斷減少、水土流失和沙漠化嚴重、耕地有機質含量下降等。

我國政府已經開始重視能源環境問題，正在努力改善和挽救日益惡化的生態環境。1989年12月26日，第七屆全國人民代表大會常務委員會第十一次會議通過《中華人民共和國環境保護法》。之后，又陸續頒布了《中華人民共和國大氣污染防治法》《水污染防治法》《環境噪聲防治法》等相關的環境保護法律法規。中國還積極參加國際合作，引進先進技術來改變過去落后的能源利用形勢［11］。

3 中印能源國際合作與節能減排

上海國際問題研究中心南亞中亞研究所、印度中國研究所上海市對外文化交流協會和上海社會科學院外事處聯合舉辦的中印能源對話于2007年5月15日在上海社會科學院舉行。會上，印度學者介紹了印度重視節能社會、新能源的開發和利用，特別是印度實現節能建筑規模化等經驗值得中國學習。

印度政府為了應付日趨嚴重的能源緊張局面，痛下決心，把更有效地利用能源工作提上日程。印度采取的措施就是通過宣傳使“節能”觀念深入人心。2004年12月14日，印度政府借“全國節能日”的契機，大張旗鼓地為獲得“國家節能獎”企業頒獎，同時正式宣布要在全國范圍內發起一場“節約能源”行動，時間跨越整個2005年，并特意為此發行了一枚面值為5盧比的節能主題郵票。印度在宣布進一步開拓海內外能源市場的同時，辛格總理再次呼吁有效地節約能源。他說：“采用更好的節能措施，并更好地利用能源，可以使我們每年至少節省1000萬t石油”。根據計劃，印度所有政府部門及公用設施必須切實提高能源的使用效率，確保在未來幾年內將能源消耗降低至少30%。

據介紹，印度節能建設的工作亮點有以下幾個方面：加大投入。全面實施重點工程，組織實施低能耗,綠色建筑示范項目；加快節能減排技術研發和推廣；加快建立節能技術服務體系，制訂出臺相關促進節能服務產業發展，培育節能服務市場，加快推行合同能源管理，重點支持專業化節能樓宇；加強行政管理，建立政府節能減排工作問責制；制定法規與標準，完善節能和環保標準，積極推動節約能源法、循環經濟法等法律的制定及修訂工作；政府機構率先垂范，建立科學的政府機構節能目標責任和評價考核制度。智能建筑在節能減排工作中需要創新智能建筑，工程界應在《方案》的指導下,在節能工作中進行理念的創新、技術的創新和工作模式的創新。

此外，值得一提的是今年9月10日，中國國家發展和改革委員會、印度國家轉型委員會共同舉辦的第六次中印戰略經濟對話及中印經濟合作論壇在印度新德里舉行。國家發展改革委主任何立峰，印度國家轉型委員會副主席庫馬爾共同主持對話會并出席論壇作主旨發言。

在對話會上，中印雙方回顧總結各工作組進展情況，就兩國宏觀經濟形勢、雙邊務實合作等議題充分交換意見，達成了一系列共識。中方表示，中國特色社會主義進入新時代，正加快全面建成小康社會。印度提出“5年內建成5萬億美元經濟體”宏大目標。雙方發展方向一致，中印兩國攜手合作，將助力彼此發展，為亞洲乃至世界和平、穩定、繁榮貢獻力量［12］。