全球氣候變暖治理對策的技術經濟評價

向鋰

【摘要】全球氣候變暖，大氣溫度持續(xù)上升，已是不容爭辯的事實。根據(jù)《巴黎氣候協(xié)定》，全球氣候變暖的主要成因是由于近一個世紀以來，工業(yè)化進程加快，人們大量使用化石燃料，排放出二氧化碳等溫室氣體，這些溫室氣體產生了溫室效應，導致全球氣候變暖。本文首先對全球氣候變暖治理對策中的清潔能源進行了技術經濟評價，其次對實現(xiàn)零碳排放目標的可行性進行了技術評估，最后對全球氣候變化進行了預測。

【關鍵詞】全球氣候變暖 ?溫室效應 ?鋰離子電池 ?生物質能 ?技術經濟評價

一、全球氣候變暖，氣溫持續(xù)上升，已是不容爭辯的客觀事實

根據(jù)美國國家海洋和大氣管理局發(fā)現(xiàn)，自1880年以來，全球平均地表溫度以每十年0.07攝氏度的平均速度上升。但是自1981年以來，這個上升速率竟然翻了一翻多，1991年以后更是加速上升，如圖（1）。

根據(jù)《華盛頓郵報》最近的一項分析指出，在過去的一個世紀里，全球許多地方的溫度已經升高至少2攝氏度，比如瑞士和哈薩克斯坦。全球氣候變暖導致了澳大利亞多地極端炎熱干旱的天氣，2019年12月18日澳大利亞全國平均氣溫曾經一度高達50.6攝氏度，炎熱干旱的天氣進一步助長了該地區(qū)的山火爆發(fā)和蔓延。另外，氣候快速變暖在北極地區(qū)尤其明顯，它加速了阿拉斯加以及西伯利亞等地區(qū)的永久凍土層的急速解融，從而引發(fā)了劇烈的風暴和洪水。另外，全球變暖還在改變著各地的海洋生態(tài)系統(tǒng)，威脅著海洋野生動植物以及依靠海洋系統(tǒng)維持生計的人們。因此，當今全球氣候變暖及其危害已經是不容爭辯的客觀事實。2019年11月初，有11 000多名科學家聯(lián)名簽署向世界宣告：地球已經進入“氣候緊急狀態(tài)”。

二、全球氣候變暖的成因

根據(jù)《巴黎氣候協(xié)定》，全球氣候變暖的成因是由于工業(yè)化發(fā)展，燃燒煤炭、石油等化石燃料，排放出大量溫室氣體（二氧化碳），進而形成溫室效應的結果。在過去200年中，全球大氣中的二氧化碳含量顯著增加，從288 ppm增加到今天的385 ppm。雖然發(fā)達國家一直以來是溫室氣體排放量的最大來源，但發(fā)展中國家正在迅速趕超。全球變暖將對世界環(huán)境和經濟產生重大的負面影響。因此，可以說全球氣候變暖實質是人類活動造成的一場大災難。

三、全球氣候變暖的治理對策：“發(fā)展清潔能源，推行零碳排放”

新技術和能源效率的提高將減少每單位可利用能源的化石燃料燃燒產生的碳排放，但這些減少是有限度的。另一方面，隨著石油儲量的耗盡，全球煤炭消費量可能會增加，從而產生更高的碳排放（Gilland，1995）。雖然發(fā)達國家是目前和過去溫室氣體排放量的最大來源，但發(fā)展中國家正在迅速趕超，導致全球排放的溫室氣體不降反升。因此隨著工業(yè)化程度不斷深入，全球氣候加速變暖，自然生態(tài)系統(tǒng)遭破壞，環(huán)境嚴重污染，影響經濟社會發(fā)展和國家安全。因此地球已經進入“氣候緊急狀態(tài)”，必須采取強有力的措施來避免潛在的全球氣候變化?！鞍l(fā)展清潔能源，推行零碳排放”應該是全球氣候變暖治理的唯一對策。當今社會，隨著科學技術的進步，可再生能源蓬勃發(fā)展，采用清潔能源替代化石燃料完全成為可能。根據(jù)全球企業(yè)清潔能源采購總量圖表明，近年來，全球清潔能源的使用量快速上升，如圖（2）所示。

2019年10月24日舉行的可持續(xù)發(fā)展論壇上，全球能源互聯(lián)網發(fā)展合作組織技術總監(jiān)梁旭明表示，到2050年全球清潔能源發(fā)電量占比將有望超過80%。2050年全球二氧化碳的排放量將有望降至1990年排放量的一半以下。根據(jù)一些發(fā)達國家在開發(fā)利用清潔能源中的經驗，清潔能源的發(fā)展應該優(yōu)先開發(fā)太陽能、風能、鋰離子電池和生物質能。

四、發(fā)展清潔能源的技術經濟評價

（一）發(fā)展太陽能技術經濟評價

太陽能是指太陽光的輻射能量，一般用作發(fā)電，是一種新興的可再生能源。其技術經濟評價指標：

（1）每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤炭所產生的熱量，太陽能是世界上迄今為止可以開發(fā)的最大的能源;

（2）開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，是世界上最清潔能源之一;

（3）陽光普照大地，太陽能沒有地域的限制，處處都有它的存在，并且可以直接開發(fā)和利用，同時也無需開采和運輸;

（4）太陽能取之不盡，用之不竭。自地球誕生起，太陽就提供熱輻射了，據(jù)研究太陽的熱輻射可以持續(xù)上百億年。

（5）太陽板原材料豐富，成本低廉，價格便宜。因此開發(fā)利用太陽能是經濟上最合算的清潔能源，沒有之一。

（二）發(fā)展風能技術經濟評價

風能的產生是因為太陽熱輻射造成地球表面受熱不均衡，引起空氣流動進而風，風能實際上是太陽能的一種轉換形式，風能可以廣泛地應用到風力發(fā)電、提水、灌溉、船舶助航、風力致熱等方面。其技術經濟評價指標：

（1）風能的開發(fā)利用不會污染環(huán)境，是可再生的清潔能源。

（2）根據(jù)估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能，但是其總量仍然是十分可觀的。

（3）風能分布廣，儲量大，一年中技術可開發(fā)的能量約有5.3×1013千瓦時。但是它的能量密度低（只有水能的1/800），并且不穩(wěn)定。

（4）風能利用是綜合性的工程技術，通過風力機可將風的動能直接轉化成機械能、電能和熱能等，并且無需開采和運輸，因此風能也是經濟上比較合算的清潔能源。

（三）發(fā)展鋰離子電池技術經濟評價

鋰離子電池的迅猛發(fā)展，使得電動汽車成為交通運輸領域的清潔“明星”，備受歡迎。鋰離子電池技術經濟評價指標：

（1）鋰離子電池污染小，綠色環(huán)保。

（2）隨著技術的發(fā)展和新材料的不斷涌現(xiàn)，新型鋰離子電池將出現(xiàn)跨越式的發(fā)展，使得鋰離子電池在使用過程中，沒有污染，不產生有害物質。

（3）鋰離子電池具有能量密度高、使用壽命長、可以循環(huán)使用、無記憶效應、自放電率小的優(yōu)點。

（4）鋰離子電應用范圍廣，可以作為交通動力電源、航天軍工電源、電力儲能電源、新能源儲動力電源以及移動通信電源。

（5）鋰離子電池的驅動效率高，具有良好的經濟效益。

（6）根據(jù)英國能源咨詢公司BNEF預計，到2020年代中期，隨著鋰離子電池價格大幅下降，將使得電動汽車的購買和運營成本低于傳統(tǒng)汽車。屆時全部燃油汽車將全部被淘汰。

（四）發(fā)展生物質能技術經濟評價

生物質能是指儲存在生命物質中的能量，它也是太陽輻射能的一種轉換形式。其技術經濟評價指標：

（1）生物質能是可再生性能源。如果運用合理，生物質能可以實現(xiàn)永續(xù)利用。

（2）地球上生物質能資源豐富?，F(xiàn)如今全球尚有相當大的土地資源潛力，根據(jù)聯(lián)合國糧農組織的調查表明，112個發(fā)展中國家 （不含中國）現(xiàn)有各種類型的潛在的農用地 （包括已利用的）為 27.19億 hm2。減去需要用做糧食生產的耕地等，還有大約16億 hm2的富余，經計算可以獲得的理論值為 244 899×1015 J/a的能量，相當于這些國家目前總能耗的 4倍多?？梢娚镔|生產的潛力是非常巨大的。

（3）生物質能可以有效地降低溫室效應。生物質能源作物在生長過程中需要吸收大量的CO2，減少地球上CO2的凈排放量，進而有助于減少全球的溫室效應。

（4）生物質能具有獨特的環(huán)境效應。在培植和利用生物質能源作物的過程中，對周圍環(huán)境產生多方面的資源環(huán)境正外部效應。

（5）生物質能源的開發(fā)和利用具有分散性和規(guī)模相對不大的特點?？梢詾檗r村和邊遠山區(qū)、林區(qū)就近提供廉價能源，以促進當?shù)氐慕洕l(fā)展和生活改善;

（6）國際環(huán)境組織要求全球溫室氣體排放量應大幅削減，這就必須擴大生物質能的利用。聯(lián)合國糧農組織的研究報告《利用生物質來促進發(fā)展》指出： 根據(jù)最近的綜合研究，生物質到 2050年將提供全世界1/5的電力和 2/5的直接燃燒的燃料，這將是世界能源結構的一次重大的變化。

五、2050年全球實現(xiàn)零碳排放目標的可行性評估

2018年9月在舊金山舉行的全球氣候行動峰會上，與會代表紛紛承諾到2050年實現(xiàn)零碳排放，這也正是2015年《巴黎氣候協(xié)定》所希望追求的目標。其可行性簡單評估如下：

（一）當今可再生燃料正在經歷一場革命。

太陽能電池板、風力渦輪機、鋰離子電池、生物質能等產品在技術發(fā)展上日趨完善，已經可以完全替代煤炭、石油等化石燃料能源，成為實現(xiàn)全球零排放目標的前提和依據(jù)。

（二）清潔能源產品的質量提升，價格下跌，確保實現(xiàn)全球“零碳排”目標的可能

隨著清潔能源產品的質量不斷進步，產品價格亦持續(xù)下跌，在經濟上支持了一些貧困國家，使得他們承諾實現(xiàn)零碳排的決心更大，可以有利于消滅承諾死角，保證全球零碳排目標完全實現(xiàn)的可能性。

（三）完全實現(xiàn)全球“零碳排”目標的時間表有待商榷

實現(xiàn)全球“零碳排”是一種理論上理想的狀態(tài)，技術上可行，但是真正落實“零碳排”目標并不易，時間表也有待商榷。因為應對全球氣候變暖行動方案需要全球各國的一致行動，同時也需要制定相應的法律條文以確保全球“零碳排”目標的實現(xiàn)。

六、2050年實現(xiàn)“零碳排”目標后，全球氣候變暖水平的進一步變化預測

（一）全球氣候變暖水平可能出現(xiàn)下降拐點

這正是《巴黎氣候協(xié)定》希望看到的結果。因為曾一致認為全球氣候變暖的原因是由于工業(yè)化發(fā)展使用煤炭、石油等化石燃料，排放大量溫室氣體（二氧化碳）造成溫室效應的結果。那么據(jù)此推理，實現(xiàn)“零碳排”后，變暖水平應該會逐步降到工業(yè)化前的水平。所以《巴黎氣候協(xié)定》一再要求將全球變暖水平限制在不高于工業(yè)化前水平1.5～2攝氏度范圍內。

（二）全球氣候變暖水平可能出現(xiàn)連續(xù)上升

根據(jù)中、美、歐科學家日前發(fā)表于美國《國家科學院院刊》上的一項新研究預測：除非全球溫室氣體排放迅速下降，否則50年后（2070年后）35億人的居住環(huán)境將惡化，不適宜生存;1/3地球人現(xiàn)居住地的環(huán)境溫度將達到如撒哈拉沙漠腹地一樣炎熱的氣溫。

（三）全球氣候變暖水平可能出現(xiàn)大幅度持續(xù)上升

全球氣候大幅持續(xù)上升，這種變化具有不可逆的特性，其成因不是可調控的人類活動所造成，而是一場純粹的自然災難。英國《泰晤士報》網站11月16日報道題： 聯(lián)合國報告： 全球氣候變暖將產生“意想不到和不可逆轉” 的影響。由世界杰出科學家組成的聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會也在一份重要報告中發(fā)出警告說， 氣候變化可能會產生“意想不到和不可逆轉的”后果。也有科學家預測：全球氣候變暖是由于地球隨太陽系圍繞銀河系的銀核旋轉，離近銀心點越來越近，接受溫度越來越高的緣故。當然，這也可能正是地球上發(fā)生又一次生物（包括人類）大滅絕的前奏。

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