倪維斗院士中國面臨的能源挑戰(zhàn)

中國的資源特點(diǎn)是多煤炭而少油氣，這決定了中國的電能大部分來自于煤炭，而機(jī)動(dòng)車所需的能源供給不足。燃燒煤炭產(chǎn)生電能和滿足工業(yè)的能源需求，意味著中國在碳排放和環(huán)境污染方面面臨更大的挑戰(zhàn)。想要解決這些問題，有賴于新技術(shù)的引入。

中國面臨減排挑戰(zhàn)

當(dāng)今世界，全球變暖已經(jīng)成為難以忽視的環(huán)境問題。想要遏制全球變暖，一項(xiàng)最基本的策略就是減少溫室氣體，具體來說就是二氧化碳的排放。200年來的科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí)，二氧化碳是一種溫室氣體。近年來，人們?cè)絹碓缴羁痰匾庾R(shí)到，工業(yè)革命以來大量燃燒化石燃料，導(dǎo)致人類向空氣中排放二氧化碳的量不斷增多，是導(dǎo)致全球變暖的根源。

全球變暖會(huì)為地球環(huán)境帶來很多消極后果。最直接的一點(diǎn)，就是冰川融化，導(dǎo)致全球海平面上升。除此之外，還會(huì)有很多極端氣候隨著全球變暖而出現(xiàn)。所以，全世界都在努力控制二氧化碳的排放。

目前，中國的二氧化碳排放量，每年有80多億噸，居于全世界第一。雖然中國是世界人口第一大國，而且正在快速工業(yè)化，可以提供部分解釋，但這畢竟給中國帶來很大的外交壓力。因?yàn)槿蚝Ｆ矫嫔蠞q，意味著一些太平洋上的小島國家將會(huì)消失。

中國排放大量二氧化碳的原因，是中國現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主。每燒1噸煤，就意味著要排放2.7噸的二氧化碳。大量使用煤炭，使得中國的二氧化碳的排放量超過了工業(yè)化程度更高的美國三分之一，成為世界第一，而且排放量還在不斷增長。在2014年的APEC會(huì)議上，中國做出了承諾，到2030年，中國的二氧化碳排放量達(dá)到峰值，然后不斷下降。但另一方面，中國要發(fā)展經(jīng)濟(jì)和工業(yè)，仍然需要大量的能源供給，以煤炭為主的局面也難以迅速扭轉(zhuǎn)。因此，想要完成這個(gè)目標(biāo)，對(duì)中國來說是巨大的挑戰(zhàn)。

普及私家車背后的能源安全

燃燒煤炭排放的溫室氣體，并不是中國面臨的唯一的能源挑戰(zhàn)。在中國重新允許私人擁有汽車之后的將近30年間，中國的私家車保有量出現(xiàn)了爆炸式增長。對(duì)于北京市這樣的特大城市來說，人們最直觀的感受就是越來越常見的交通堵塞和購車搖號(hào)難。在北京市，購車資格搖號(hào)的中簽比例大約是100：1，但仍然有很多人堅(jiān)持要購買私家車。

另一方面，中國的汽車產(chǎn)業(yè)也還要發(fā)展，因?yàn)槟鞘俏覀兊闹еI(yè)。目前，中國每年生產(chǎn)2200萬輛汽車，居世界第一，而且以自用為主，并且還會(huì)進(jìn)口一些汽車。中國現(xiàn)有的大部分汽車都要用汽油或柴油來驅(qū)動(dòng)，但中國的石油資源又比較貧乏，每年的自產(chǎn)量大約2億噸，可是消耗量超過5億噸。這意味著中國有超過60%的石油需要進(jìn)口，也就是說，中國的石油供給，對(duì)外依存率是60%。

對(duì)于一個(gè)大國來說，這樣的石油對(duì)外依存率是很危險(xiǎn)的。首先，中國對(duì)石油的進(jìn)口，很大程度上會(huì)受到國際油價(jià)波動(dòng)的影響。國際市場(chǎng)上的石油單位是美式的石油標(biāo)準(zhǔn)桶，容量為42加侖。一般來說，每1噸石油大約對(duì)應(yīng)7桶。我們只需要查一查每天的石油交易價(jià)格，就會(huì)計(jì)算出中國為進(jìn)口這些石油將要支付多少外匯。此外，相當(dāng)多的產(chǎn)油國，比如中東和非洲的石油出口國，常常政局不穩(wěn)甚至處在戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)，這意味著石油供給隨時(shí)可能變得不穩(wěn)定。

私家車背后的能源安全

對(duì)石油進(jìn)行長途運(yùn)輸，交通線的穩(wěn)定性也同樣是個(gè)問題。以從中東進(jìn)口石油為例，石油從中東走海路到中國，需要經(jīng)過治安不佳的印度洋，以及容易被封鎖的馬六甲海峽。如果路程中遇阻，將會(huì)造成很大的影響。不僅如此，現(xiàn)代的工程機(jī)械和重型軍事裝備都要依靠油料方能運(yùn)轉(zhuǎn)，如果石油供給出現(xiàn)問題，軍隊(duì)的運(yùn)轉(zhuǎn)也將受到很大影響。所以，中國私家車數(shù)量的增長，或許不是一個(gè)好消息。雖然擁有私家車看起來是體面的，但如果因此而讓國家的石油對(duì)外依存率繼續(xù)上升，就會(huì)威脅到國家的能源安全。

中國需要限制私家車，還有一項(xiàng)原因就是中國的油品質(zhì)量不佳，以及相當(dāng)多的煤礦煤炭含硫量大，導(dǎo)致中國有普遍的霧霾污染。在中國，城市霧霾通常與PM2.5有關(guān)，也就是直徑2.5微米的小顆粒，懸浮在空中不降下來就會(huì)形成霧霾。PM2.5顆粒很小，鼻毛都擋不住，會(huì)吸到肺里損害呼吸系統(tǒng)，影響公眾健康。

城市霧霾大部分可以歸因于中國目前的能源結(jié)構(gòu)。以燃煤為例，煤的燃燒不僅會(huì)發(fā)熱，還會(huì)排放大量的二氧化碳。在含硫量較高的情況下，還會(huì)排放出很多二氧化硫。此外，煤炭燃燒也可能形成氮氧化物等污染物。所有這些聚集在空氣中，導(dǎo)致了霧霾天氣。此外，大量汽車尤其是柴油車的尾氣，也是霧霾的來源之一。除了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，中國市場(chǎng)上供應(yīng)的油品質(zhì)量也是霧霾的成因之一。由于中國的煉油工業(yè)水平還不夠高，煉出的（商品）油品質(zhì)較差，而城市機(jī)動(dòng)車總量又很大，因此油品質(zhì)量低下導(dǎo)致的霧霾必須予以重視。

中國能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整

從目前的數(shù)據(jù)來看，到2050年，中國的能源仍然將以煤為主。從環(huán)保的角度來看，我們應(yīng)該鼓勵(lì)人們用天然氣，但中國天然氣的儲(chǔ)藏量不多。所以，燃煤是中國能源結(jié)構(gòu)無法擺脫的“宿命”，問題的關(guān)鍵在于用好這些煤炭。

清潔能源——太陽能

舉例而言，中國大多數(shù)電能由火力發(fā)電用煤生產(chǎn)出來。事實(shí)上，大多數(shù)供應(yīng)電廠的煤，品質(zhì)都相當(dāng)不錯(cuò)。不僅如此，電廠還會(huì)在燒煤之后進(jìn)行很多處理措施，比如過濾排放出來的氣體，把小顆粒去掉，又經(jīng)過“噴淋”把二氧化硫、氮氧化物去掉。

但另一方面，工業(yè)鍋爐仍然是燃煤污染最大的隱患。電廠用煤只占中國煤炭用量的大約50%，而另外50%的消耗來自于全國各地的70萬臺(tái)工業(yè)鍋爐，包括采暖鍋爐。這些鍋爐燒煤但

沒有后處理措施，排放的污染物很多。在農(nóng)村，很多人不愿燒秸稈而愿意使用燃燒值更高的煤，但這些煤往往是質(zhì)量最差的，含硫量很高，產(chǎn)生的污染物也很可怕。

所以，未來中國“用好煤”的關(guān)鍵，在于讓煤只被懂得控制污染的用戶所用。另一方面，在電能供給領(lǐng)域，我們需要增加可再生能源的比例。風(fēng)力發(fā)電是一種可行的策略，在北京市郊的很多地方，乃至國內(nèi)的很多沿海地帶和所謂的“風(fēng)田”，都已經(jīng)有大量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)被部署。每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率是有限的，但大量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)意味著可觀的清潔能源。對(duì)太陽能的利用也方興未艾，在西北地區(qū)和青藏高原，越來越多的太陽能發(fā)電設(shè)備已經(jīng)建成。

但這些清潔能源也存在一定問題，那就是供給不穩(wěn)定。比如風(fēng)力發(fā)電所需的風(fēng)，是帶有隨機(jī)性、間歇性的，導(dǎo)致電能供給不夠穩(wěn)定；太陽能受到晝夜變化和陰晴變化的影響，能源供給也不夠穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定的特性，使電網(wǎng)不愿接受可再生能源。如何利用起這些被閑置的能源，是未來中國有待解決的問題。對(duì)于我們這個(gè)化石能源儲(chǔ)量有限的國家來說，時(shí)間已經(jīng)不多。

?延伸閱讀

秦山核電站與大亞灣核電站

對(duì)于缺乏石油和天然氣，同時(shí)受到燃煤污染的中國來說，發(fā)展核電是一種可行的選擇。20世紀(jì)80年代，中國開始決策發(fā)展核能。地處浙江省嘉興市海鹽縣的秦山核電站，就是中國自行設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營管理的第一座工業(yè)規(guī)模的試驗(yàn)性核電站，一期工程為30萬千瓦壓水堆核電站。

秦山核電站采用目前世界上技術(shù)成熟的壓水堆，核島內(nèi)采用燃料包殼、壓力殼和安全殼3道屏障，能承受極限事故引起的內(nèi)壓、高溫和各種自然災(zāi)害。一期工程1991年建成投入運(yùn)行后，年發(fā)電量為17億千瓦時(shí)。此后，秦山核電站又根據(jù)核能技術(shù)的進(jìn)步和中國對(duì)能源的需要，進(jìn)行過多次擴(kuò)建工程。

該核電站最新一次擴(kuò)建工程完成于2015年年初。1月12日，秦山核電站的擴(kuò)建區(qū)，方家山核電工程2號(hào)機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電。至此，秦山核電基地現(xiàn)有的9臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，總裝機(jī)容量達(dá)到656.4萬千瓦，年發(fā)電量約500億千瓦時(shí)。

在秦山核電站建成投產(chǎn)之前，中國又在1987年開工建設(shè)廣東省的大亞灣核電站。這是中國第一座大型商用核電站，1994年建成之后， 其生產(chǎn)電能的70%供應(yīng)香港，占香港用電量的25%左右。21世紀(jì)初，嶺澳核電站緊鄰大亞灣核電站建造并投產(chǎn)。