http://www.scol.com.cn(2020-11-23 9:41:18) 四川在线 编辑：盛飞
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低碳能源技术范式管理 作者名片 徐玖平 清华大学理学博士，现任四川大学校长助理、商学院院长、教授、博士生导师。 成果价值 ●这是一部低碳能源“百科全书”，全面论述低碳能源理论体系构架、技术演进脉络和范式管理框架，从基础科学层次揭示机理、从技术科学层次提炼规律、从工程技术层次对实践具有指导意义 ●立足能源革命的时代背景，紧扣低碳转型的时代需求，研究破解高碳化石能源向低碳清洁能源转型的技术管理难题，开辟能源研究领域、找到范式演进规律、推动管理理论创新 ●深入能源低碳转型复杂系统工程的组织管理实践，攻克低碳转型各类结构化、半结构化和非结构化技术管理难题，开创性提出范式管理先进理念，创建低碳能源技术范式管理的严整理论、科学方法和有效模式 ●对能源系统进行结构优化和体系重构，构筑了涵盖“地上能源-地表能源-地下能源-人造能源”的低碳能源技术范式管理理论与方法体系，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供了思维框架、理论支撑和方法指导 新能源版图重构：低碳是大势所趋 人类社会的发展离不开优质能源资源的开发和先进能源技术的使用。在百年未有之大变局下，世界能源版图正在重构、人类能源需求发生质变。人类正进入一个从“高碳”向“低碳”迈进、从“黑色”向“绿色”变换的能源大转型新时代 人类文明进步史，从能源技术角度看，是一部能源技术升级和能源结构转型的历史。人类经农耕文明、历工业文明，正迈向生态文明。与之呼应，对能源的生产利用也从木材、干草等原始生物能源，到工业化生产的煤炭、石油、天然气等化石能源，正转入以清洁可再生能源为主的低碳能源，并将成为21世纪的主流能源。 人类社会的发展离不开优质能源资源的开发和先进能源技术的使用。在百年未有之大变局下，世界能源版图正在重构、人类能源需求发生质变。人类正进入一个从“高碳”向“低碳”迈进、从“黑色”向“绿色”变换的能源大转型新时代。当今世界，化石能源急剧消耗、气候变化日益严峻，危及地球生态安全、威胁人类生存发展，人类需要低碳能源，这是大势所趋。无论是由于产业结构调整、环境约束加强带来的化石能源比重的显著下降，还是因为技术进步加快、市场规模扩张带来的可再生能源比重的大幅上升，都表明全球能源正在向低碳方向加速转型。 能源低碳转型，首先要明确什么是低碳能源。通常将煤炭、石油、天然气等碳基化石能源，称为高碳能源；相应的，风能、太阳能、生物质能等可再生清洁能源，称为低碳能源。著者打破了这种非此即彼的二元对立思维，提出发展低碳能源，一方面，通过发展风能、核能、太阳能、地热能和生物质能等清洁能源体系，减少二氧化碳排放，减缓气候变化；另一方面，通过研发推广先进的煤炭、石油资源清洁高效利用技术体系，实现节能减排，保护生态环境。也即是说，低碳能源，不仅指能源本身低碳，更是开发利用过程低碳。 党的十九大报告提出要推进能源生产和消费革命。安全、可靠的能源供应，高效、清洁的能源消费，是新时代高质量发展的重要保证。中国开采和燃烧的煤炭占世界的一半，也是全球最大的石油和天然气进口国，对全球能源低碳转型有举足轻重的作用。中国的能源革命将推动世界的低碳转型。 2016年11月生效的《巴黎协定》提出，期望在2051年至2100年间，全球达到碳中和。习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中指出，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。中国设立这一“超前”目标，具有划时代的积极意义，它以中国低碳转型的骄人成绩为基础。2009年，中国政府在哥本哈根气候变化大会上做出自主减排承诺：到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右。截至2019年底，中国碳强度较2005年降低约48.1%，非化石能源占能源消费比重达15.3%，均已提前完成承诺目标。 实现碳中和有三大措施：节能、替代和移除。节能就是要节约能源使用，以减少能源消费量；替代就是用清洁能源替代化石能源，从而降低化石能源占比；移除指通过种树等方式吸收汇集空气中的二氧化碳。全球森林每年净吸收二氧化碳仅约20亿吨，化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量则高达360亿吨以上，有量级上的差异。因此，碳中和不可能通过种树来实现，需要变革能源系统、调整能源结构，从化石能源为主转向可再生能源为主，进一步挖掘能源潜力，提升能源利用效率。 新能源革命核心：技术的范式变迁 能源革命的主要目标，就是推动能源结构实现由黑色高碳型向绿色低碳型的根本性转变，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。新能源革命遵循自然规律，强调尊重、顺应和保护自然，是天人和谐型生态文明观的充分体现 当前，能源技术创新进入高度活跃期，新一轮能源技术革命方兴未艾。能源革命的主要目标，就是推动能源结构实现由黑色高碳型向绿色低碳型的根本性转变，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。以新能源技术与信息技术融合为主要标志，以高效化、清洁化、低碳化、智能化为主要特征的能源革命，已经成为全球能源发展的方向和潮流。新能源革命遵循自然规律，强调尊重、顺应和保护自然，是天人和谐型生态文明观的充分体现。 先进能源技术是当前国际技术竞争的前沿和热点领域，依靠能源技术创新，改革能源供给结构、提高能源供给质量，提升低碳绿色能源的有效供给能力，对推动高碳能源低碳发展、黑色能源绿色发展，具有重要现实意义和深远战略价值。 低碳能源技术有三个方向：一是无碳技术，就是发展新能源技术，开发风能、太阳能、生物质能等可再生能源及核能等非化石能源；二是减碳技术，将清洁煤、煤层气等新技术应用于化石能源为支撑的高消耗、高排放行业；三是脱碳技术，主要指碳捕集与封存（简称CCS），是将大型发电厂所产生的二氧化碳收集并储存起来，避免排放到大气中，被认为是实现化石能源大规模低碳利用最经济、最可行的方法。无碳、减碳和脱碳技术，都对碳减排和碳中和发挥重大作用。 从高碳能源转换为低碳能源，是一种能源范式的演进。从高碳技术范式转向低碳技术范式，是能源技术范式变迁的方向。著者认为，低碳能源是对化石能源的超越，低碳能源技术范式是对传统能源技术范式的变革。 新能源革命的核心，是技术范式的低碳转型；技术范式的低碳转型，不只是无碳、减碳和脱碳中某一种或几种技术方法的革新，而是技术发展的观念、规则和知识系统的根本性转变，是对传统能源技术范式的超越与变革。 “范式”常指科学研究共同体遵从的世界观和方法论，是开展科学研究、建立学科门类的理论基础和实践规范。技术范式是一个囊括了观念、知识和规则等要素的技术系统。低碳能源技术范式囊括了碳减排、碳中和、碳补偿等新的低碳生产生活观念，涵盖了无碳、减碳和脱碳技术等新的低碳能源技术知识，整合了《巴黎协定》等新的国际气候秩序和制度规则，为低碳能源技术创新指明方向，对推动新兴低碳能源技术加速迭代、科研成果不断涌现具有重要指导价值。 新能源管理变革：构建新型范式管理 以碳中和为目标的新能源革命，需要技术范式管理的有效指引。技术范式管理是对技术范式之观念、规则、知识系统的计划、组织、协调与控制，变革传统能源管理，构建新型范式管理 新时代能源革命的组织管理，面临复杂不确定的能源政策与市场、日益系统化的能源技术与产品，需要重构能源管理的基本规则和框架体系，从单项职能走向整体系统，从有限资源走向集成体系。以碳中和为目标的新能源革命，需要技术范式管理的有效指引。技术范式管理是对技术范式之观念、规则、知识系统的计划、组织、协调与控制，变革传统能源管理，构建新型范式管理。 著者针对从高碳化石能源向低碳清洁能源转型过程中的各类结构化、半结构化和非结构化技术管理难题，提出范式管理理念，构筑范式管理模式，创建范式管理理论，建构了低碳能源技术范式管理的“理念-模式-理论”体系。 提出范式管理理念。著者从宏观和微观两个层面来解析能源技术的范式变迁。宏观层面，以构建清洁低碳、安全高效的能源体系为目标，对能源系统进行结构优化和体系重构。微观层面，能源技术革新表现为突变、跃迁和非连续性的复杂演进，具有动态、非线性和难以预测等非结构化特征。针对能源技术范式转换的结构化和非结构化特征，探明“单元技术→技术体系→技术范式”的演进路径，实施“技术链→技术群→技术谱”的范式管理，从跨学科的整体性来顶层设计、统筹谋划。 构筑范式管理模式。技术范式的低碳转型，不只是某一种或几种技术方法的革新，而是技术发展的观念、规则和知识系统的根本性转变，是对传统能源技术范式的超越与变革。著者提出，竞争是技术范式的创生阶段，扩散是技术范式的成型阶段，转移是技术范式的跃迁阶段，发现了低碳能源技术范式“竞争-扩散-转移”的演进规律，进而沿着“创生-成型-跃迁”范式轨迹，逐一对风能、太阳能、水能、海洋能、煤炭、石油、天然气、地热、核能、氢能、生物质能等十余种能源，绘制知识图谱、探明技术轨迹、实施范式管理，构筑了“地上-地表-地下-人造”四类低碳能源体系，提出了“互补-整合”、可持续评价、复杂系统优化及“持续-清洁-生态”四种范式管理模式。 创建范式管理理论。在综合了结构化、半结构化和非结构化问题的能源低碳转型背景下，提出范式管理思想，变革传统能源管理仅注重单一的技术突破、分散的多项改进，以价值涌现为目标、系统理论为基础、综合集成为方法、统筹优选来实现，从整体优化角度创建具有系统性、科学性与可操作性的低碳能源技术范式管理理论。基于这一范式管理理论，建立针对复杂能源系统的解题规则、方法工具、理论框架与技术路线等。 著者认为，“新范式”替代“前范式”，取决于两个条件：一是前范式的机能失灵，新范式拥有解决危机的能力；二是前范式进入拐点，新范式出现在被需要的时机。传统高碳发展模式下经济增长与环境保护之间的矛盾日益突出，旧的经济增长模式已经走到了发展的极限，一场新的技术范式革命成为时代需要。技术进步既是工业文明的推进剂，也是生态文明的驱动器。技术范式变革驱动的能源革命，将为世界经济发展注入新的活力，推动人类社会从工业文明迈向生态文明。低碳能源技术范式管理，符合生态文明的精髓要义、顺应低碳经济的时代需要，是能源改革、范式转换背景下，构建现代能源体系的最佳选择。 延伸访谈 低碳能源将成为“十四五”能源增量的主体 ●作为全球最大的能源生产国和消费国，中国在全球能源低碳转型格局中处于举足轻重的位置，主动提高目标不仅能加速我国能源转型，甚至会推进全球提前达到《巴黎协定》目标 ●新冠肺炎疫情为能源低碳转型提供了一个绝佳的机会窗口，各国政府应当有效利用经济刺激计划，加强绿色投资、促进绿色振兴，使能源低碳转型在全球经济复苏过程中发挥重要带动作用 ●“十四五”时期将是能源低碳转型的关键时期，要加大对超低排放化石能源高效清洁利用技术的研发投入和推广应用力度，增加风能、太阳能、电动汽车和电池存储等低碳能源技术上的投资 □四川日报全媒体记者 邓也 记者：中国宣布争取2060年前实现碳中和的目标，对中国和世界，意味着什么？ 徐玖平：这是自我加压，体现了大国担当、传递了强大自信，对全球控制二氧化碳、推动低碳转型有重要影响。作为全球最大的能源生产国和消费国，中国在全球能源低碳转型格局中处于举足轻重的位置，主动提高目标不仅能加速我国能源转型，甚至会推进全球提前达到《巴黎协定》目标。 实际上，欧美发达国家从碳峰值到碳中和，普遍有50年—70年的过渡期，而我国在2030年前力争达到峰值，再到2060年前争取实现碳中和，只设定了30年。减排速度和力度均远超发达国家，对我国能源结构调整的要求更加严格、对能源低碳转型的挑战将更为严峻。 这既是压力，也是动力，也体现底气。对于节能、替代和移除三种碳中和措施，据测算，2010-2019年，中国碳排放强度下降了14%，其中节能贡献了5%，替代贡献了9%；中国电力碳强度下降了22%，其中节能贡献了8%，替代贡献了14%。碳移除技术还没有大规模利用，碳强度仍有较大下降空间。此外，据生态环境部统计，我国可再生能源领域装机和发电量、投资、专利数连续多年位列全球第一，2019年规模以上企业单位工业增加值能耗比2015年累计下降超过15%。可见，我国能源低碳转型的态势良好、成效显著。 记者：新冠肺炎疫情对驱动全球能源低碳转型有影响吗？ 徐玖平：首先必须认识到，从高碳化石能源转向低碳清洁能源，是一个长久持续的过程、一个不可逆转的趋势，它不以新冠肺炎疫情改变。然而，我们也应该看到，受新冠肺炎疫情影响，全球经济活动几近停滞，能源消费量大幅减少，进而导致碳排放量明显下降。看似疫情对能源低碳转型有正向效果，但当前碳排放量的大幅下滑是短暂的，同时经济暂停也给可再生能源等低碳能源产业带来不小的冲击。 全球能源低碳转型正面临考验，也存在希望。为应对疫情影响，全球各国逐步推出新的经济刺激计划。国际能源署(IEA）分析显示，政府直接或间接主导着超过70%的全球能源投资。可以说，疫情为能源低碳转型提供了一个绝佳的机会窗口，各国政府应当有效利用经济刺激计划，加强绿色投资、促进绿色振兴，使能源低碳转型在全球经济复苏过程中发挥重要带动作用。 记者：“十四五”期间，我们应该如何发展低碳能源、加快低碳转型？ 徐玖平：距离2030年碳排放达到峰值还有不到十年时间，“十四五”时期将是能源低碳转型的关键时期，化石能源加速退出、能源结构迎来拐点，低碳能源将成为“十四五”能源增量的主体。能源低碳转型还面临三大挑战：一是煤炭消费占比仍超过50%，能源结构优化任务艰巨；二是碳基能源对产业结构的锁定效应，传统产业升级任务艰巨；三是单位GDP能耗为发达国家的2倍-3倍，建立绿色低碳的经济体系任务艰巨。 当前，风能、太阳能等清洁能源正强势突起，为实现2030年前碳排放达峰、2060年碳中和的目标，以能源低碳转型打造经济增长新动能，应在“十四五”规划中设立更有雄心的二氧化碳减排和能源结构调整目标。 能源低碳转型有两个重要方向：一是化石能源低碳化，二是低碳能源规模化。一方面，目前碳基能源仍然是我国能源结构的主体，化石能源的消费占比超过80%，因此要加大对超低排放化石能源高效清洁利用技术的研发投入和推广应用力度；另一方面，增加风能、太阳能、电动汽车和电池存储等低碳能源技术上的投资，建成非化石能源为主体、电力为基础的气候友好型低碳能源体系，推动碳排放更早达到峰值。 |