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节能减排实现未来可持续发展——专访中国工程院院士江亿

已有 4420 次阅读 2017-4-17 14:36 |系统分类:论文交流


本刊记者/黄晓艳


    十八大以来,中央多次提到能源供给侧和消费侧的革命。“十三五”规划纲要明确指出深入推进能源革命,着力推动能源生产,优化能源供给结构,提高能源利用效率,建设清洁低碳、安全高效的能源体系。

  节能减排、建设生态文明、应对气候变化挑战已是中国发展的大势所趋。如何进一步推动能源消费革命,落实国家能源战略;如何有效推动电能替代,节能减排和用电节电;如何应对供给侧进行结构性改革,以适应需求侧正在发生的革命;如何将能耗最少、排放最少、质量最好并且是多功能的、健康的绿色建筑展现在人们面前?带着困惑和问题,记者采访了正在五洲大酒店参加北京市政协十二届五次会议的江亿院士。他以自己独特的眼光,并结合切身体会,畅谈了他心中的生态文明、绿色建筑与能源的可持续发展之路。

  以全局眼光,看供给侧与消费侧相结合

  本刊记者:能源供给侧和消费侧的革命是低碳的需要,是大气环境质量的需要,是实现能源可持续发展的需要。请您先谈谈当前能源革命这个最热门的话题。

  江亿:十八大以来,中央多次提到能源供给侧和消费侧的革命。这是整个能源行业领域提出的新课题,会影响到方方面面。

  近段时间来,我国空气质量不断恶化,雾霾天气显著增多,危害加重。雾霾天气与能源相关,与气候变化有关,与排放有关。中国在G20会上正式提交了关于气候变化的《巴黎协定》批准书,承诺要通过全人类的努力,使得未来气候变化导致的大气温度升高不超过2度的目标。要实现这一目标,到2050年,全世界总的二氧化碳排放总量不能超过150亿吨,中国碳排放的额度只能是30~35亿吨,而中国2015年的碳排放总量已达到105亿吨。以目前的做法,想要实现33年之后碳排放从105亿吨下降至每年30亿吨左右这个目标,这是很大的挑战,也是很严峻的问题。

  积极应对气候变化是推动低碳转型的重要动力,是中国自身的战略需求,也是负责任大国的担当。这就需要大幅度调整能源系统结构,也就是供给侧要有大的变化,与之相应的是消费侧用能方式要有大变化。因此我个人理解,既然是“革命”,就得彻底改变目前的能源供给和消费模式,在能源体系和用能方式上都要彻底地变,相应的政策和机制等也都要跟着变化,从而适应低碳发展的需要、雾霾治理的需要和能源可持续发展的需要,才有可能达到我们向世界承诺的预期目标。

  本刊记者:具体来说,您认为能源行业该怎么来应对这种变化?

  江亿:面对国家能源战略规划,能源行业不能被动、消极地跟着走,而是要积极主动去实现这个变化和革命,大力推动能源革命,这就是我们需要承担的任务和责任。

  从能源供给侧来说,要调整和优化能源结构。以煤炭、石油等为主的化石能源开启了现代工业文明的繁荣时代,但也造成了环境污染、平均温度提升,这将导致地球环境性质发生灾难性的变化,从根本上破坏地球整个生态系统的稳定,最终危及人类的生存与发展。如果中国沿着以石化能源为主的老路继续走下去,可能难以为继。通过煤改气也不行,因为天然气也是化石能源,同样排放二氧化碳。

  国家在刚发布的《能源发展“十三五”规划》和《可再生能源发展“十三五”规划》中,明确了在十三五期间,非化石能源消费比重将提高到15%以上,天然气消费比重力争达到10%,煤炭消费比重降低到58%以下。要实现能源供应的多元化、多轮供给,就要减少对煤炭的依赖,要尽可能加快发展以可再生能源为主力的非化石能源,而不是简单的“煤改气”。

  如何让风能、太阳能、生物质能等可再生能源真正被利用,并发展成为能源结构的半壁江山;如何构建新的能源结构,既能满足社会经济发展的需要,又能实现签约的排放目标,是供给侧改革的重点。

  从消费侧来说,新的消费模式就是真正降低能源消耗总量。中央提出能源节约要从消费总量和消费强度来控制,北京市在全国率先建立了能源消费强度和能源消费总量双控机制。

  提高用能效率与总量和强度双控,在很多领域并不是一个概念。像我们从事的建筑领域、交通领域,总量和强度双控不仅希望提高效率,还要合理消费,抑制不合理消费,改变消费模式,这样才能从供给侧、消费侧两边一起实现目标,使得中国在新常态下才能可持续发展,这是基本思路。

  本刊记者:能源结构供给侧一调整,就要考虑新的能源构成,怎么让系统来适应呢?

  江亿:能源转型已是大势所趋。中国电力现在是以火电、水电为主,可再生能源占比还是很少。中国有很丰富的风力资源,每年增加许多风力发电设施,但这几年我们还是听到很多弃风弃电的事件。

  为什么像风电、光电这样清洁的可再生能源上不了网,不能被充分利用,这不能是输送能力的问题,中国的长距离、大功率输电技术居世界领先地位,最根本的问题还是电力调节的问题。电力系统生产电的模式是“发电—供电—用电”,即发即用。随着产业结构调整,制造业经济增速下滑,中国用电比例在发生变化,工业用电减少,建筑用电反而越来越多。风电、光电是由天气决定的,建筑用电也有很大的随机性,这两个随机性碰在一起,电网又缺少有效的调节能力,就出现弃风现象。

  如何调节和解决这个问题?发达国家对风电有好的调节手段,最理想的调节手段是水电,可以风、水互补。水电是清洁的可再生能源,世界上不论是发达国家还是发展中国家,在经济发展过程中,都优先开发利用廉价的水能资源,并把开发水电作为供应电力和保护环境的基本战略。中国的水力资源分布极不均衡,集中在西南地区,而风能光能资源集中在北方,中间距离相差太远,利用风和水的互补在中国很难实现。

  相对好调节的就是燃气轮机发电。由于燃气机组启动和关停比较方便,响应时间短,因而天然气发电调峰比火电调峰更具有优势,是电力调峰的最佳选择。但我国天然气发电面临气源不足的问题。我国电力供应是以燃煤热电为主。这是最不容易调节的电源方式。因为锅炉的热惯性很大,不可能跟得上风的变化。此外,多数燃煤机组在满负荷时效率高,产生每千瓦时电力的煤耗低,但当调整到部分负荷时,单位发电量的煤耗就增加。这样,用煤电调风电的成本也很高。

  此外,燃煤电厂除了发电,还能解决北方的供暖。事实上,在所有的供暖方式中,效率最高、排放少、经济性好的还是热电联产。热电联产指发电厂既生产电能,又利用汽轮发电机作过了功的低压蒸汽对用户供热的生产方式。过去都是以热定电,前些年开始,热电厂基本上都承担起了热电联产的任务。雾霾天气的出现,节能环保的需要,关停了许多工厂,用电量大幅度下滑,电出不去,就要关停机,停机就会影响到供热,这样电与热就产生了矛盾。打个比方,春节很多单位放假关门,用电就少,可老百姓春节都呆在家,需要的热更多,这也是供给侧与消费侧的矛盾所在。

  因此,中国新的能源系统需要宏观地、全面地、整体地协调,抓电热协同,使得各种可再生能源与常规电能相互协调,随着供需市场不断变化,在供给侧和消费侧之间实现有效匹配而进行调整,实现供需关系的平衡,满足节能环保、低碳发展的要求。

  本刊记者:如何化解保障供热与节能减排、雾霾治理的矛盾?

  江亿:随着城镇化发展,城市供热需求增长。过去热电联产的电厂,不能再单纯地以热定电运行,要通过设置在电厂的巨型蓄热装置,在电力需求较大时发挥机组最大发电能力,靠蓄热装置供热,在电力需求较小时,只输出相当于最大容量50%左右的电力,其它全高效地转换为热能蓄存起来,用这种革命性的创新技术,就可以使热电厂既能满足供热要求,可以快速为电力系统大幅度调峰,还可以避免高效电厂低效运行,解决电力的矛盾,解决热的需求。这是重要的大方向,有许多事情可以做。

  中国是制造业大国,工业用能占比高达65%,五大高能耗工业(化工、钢铁、有色、建材、炼油)大都布局在北方地区。尽管我们在工业用能上努力提高生产和用能效率,但还是会有一些低品位热量被排放。这些排放的热量通过冷却塔,以水蒸气的形式排放到大气中,会造成大量的工业耗水,导致冬天空气湿度增加,形成雾霾。如果能把这些工厂大量排放的50多度的工业余热收集起来,就是很好的、最适合的冬季采暖热源。另外,对热电联产的电厂进行烟气余热回收改造,可以把总的能源效率提高15%,也可以使得在不减少发电量的前提下增加产热量。把这些低品位余热通过大管道输送到周边100公里内的城市,可以很好地解决中国北方规模城市的基础供热热源。

  太原有一个全国规模最大的集中供热工程,项目综合采用了乏汽余热利用、大温差输送、多级中继循环泵联动等先进技术,把古交兴能电厂热电联产热源,通过打通穿越古交市区、山区的长距离供热管道引到太原,向太原市城区输送热量,解决城市供热难题,为太原实现清洁型能源供热奠定基础。这是世界上输送距离最长、地形环境条件最恶劣的热量长途输送工程,破解了热能经济地长途输送的技术难题。

  要充分利用工业余热、热电联产余热,同样存在很多协调问题。除了前面提到的热电协同,还得进行工业与民用,用电与排热的协同。这需要一些特殊的技术,需要大联网、多用户、多热源整体协调,实现区域供需平衡,这样就构成了新的蓝图——未来中国的供热系统应该是一张跨区域联接的大热网,很多不同的低品位工业余热热源联接,与分散在城市中的成千上万个热力站组合打包起来,通过大管网互通有无,输送到城市,再根据电的变化调接热电厂,根据工厂生产需要互通有无,调节解决生产的事情。这样的场景模式以前没有,这就是从供给侧的改革和创新。另一方面,消费侧的用能模式也要跟上,我主要说说建筑用能。

  靠市场机制,实现供热节能减排

  本刊记者:您一直在呼吁:中国应该严格控制建筑面积总量。建筑节能的最终目的是切实地降低能耗,而不应仅是提高能效。分享一下您的这个观点。

  江亿:目前中国建筑物运行过程中的用能占整个商品能源的20%到22%,而美国建筑能源占总量比达到40%,欧洲达到30%~40%左右。从用能强度来说,中国的人均建筑用能和单位建筑面积用能都比西方国家低,每个人消耗在建筑物里的能源是美国的七分之一,是欧洲和日本的三分之一,这是业界认可的基本现实。因此说,中国建筑能耗显著低于发达国家。中国与发达国家的建筑能源消耗出现这么大的差别,不是中国建筑节能做得好,而是国内消费者节约用能方式和使用模式的不同。

  建筑节能最终目的是提高能效和降低能耗。中国的节能示范建筑虽然采用了很多高效节能技术,但并不像我们想象的那样节能。这因为实际建筑运行的能源消耗不仅与能效有关,还与使用模式、运行方式、服务水平等诸多因素有关。如果以为能源效率提高,就可以敞开使用,同时改变使用模式和生活模式,会导致需求量的增加,最终结果就使得实际能耗也增加。从这个关系来看,我们真正追求建筑节能最终目标,应该是降低实际的能源消耗。

  现在中国住房面积人均已43平米(包括住宅和公建),与发达国家的平均水平相当。可中国的发展水平、土地资源、环境资源、大气容量等条件没法与他们相比。我们现在最大的担心和困惑就是建筑越来越多,建筑总量越来越大。据了解,中国现在开工还没建完的建筑量等于1998年我国城镇地面上所有建筑的存量。这样的增长速度如何来解决?如果大量的家庭和企业把房屋作为投资的主要渠道,把资源财富都放在房子上,将会导致财富结构的不合理。如果从绿色建筑,生态城市的需求来说,要想人和自然环境协调发展,这样大量的空置建筑是有问题的,对未来的建筑节能也不是好事。房子就像是一个黑洞,把社会的财富都吸进去而产生不了积极作用,这是很可怕的大问题。现在,国家提出能源消费侧总量控制,目标就是不让中国建筑能耗再涨上去。

  这几年中国经济发展很快,人民生活水平提高,对建筑提供的服务需求不断增长,要切实降低实际能耗,需要提倡人们节约用能的方式,尽可能避免建设所谓“高标准、与国际接轨”实则高能耗的大型建筑,不要盲目推广各种技术,不能简单去追求盖楼的效果。建筑节能必须维持目前人居环境营造方式,必须要从与自然环境相协调、与资源条件相平衡的思路出发,需要实行“总量控制”。真正舒适且节能的追求就是人与自然和谐的状态。

  本刊记者:经过这些年的发展,您认为有哪些适宜的、先进的建筑节能技术?

  江亿:世界上已有的建筑节能新技术、新方式基本上都可以在国内找到应用案例。事实上,没有放在哪里都好的节能技术。某一种技术适合某一种生活方式,不同的技术适合不同的场合和使用模式,不同的营造方式需要不同的节能技术,关键是技术要对路,不要错位,不要盲目追求。

  中国的建筑节能应该走一条适合自己的技术路线,那就是积极发展各类分散可调,实现“部分时间、部分空间”的单独供热空调系统与技术,实实在在把我们的能源消耗降下来。早些年,中国的居住建筑应该发展一栋楼一套的中央空调,还是走现在这种分体空调的路,是业内激烈争论的大问题。实测表明,对住宅来说,单位建筑面积的中央空调耗电量大约是现在这种分体空调的10倍!经过这么多年的努力,现在中国业内慢慢接受并普遍认可了这种自然通风加分体空调模式。

  现在开始流行的安装在家里的新风机系统,说是为了解决雾霾问题。它的净化原理是将室外的空气通过过滤器进行过滤后引入室内。但这种装置不可能提供象开窗通风那样大的室外风量,必须一天24小时连续运行。这样,无论室外干净与否,都要取室外的风经过过滤后送进室内。而过滤下来的灰尘就会积存在过滤器内。这样一来,过滤器内灰尘积多了,室外空气经过过滤器也会产生二次污染。此外,即使安装了新风机,窗缝还会漏风。外面脏的时候漏进来的风也脏,这时就没有什么机制去解决这些污染。所以有效的方式不是装带过滤器的新风机,而是在家里放一台空气净化器,对室内的空气循环过滤,这才是解决大气雾霾时不让室内严重污染的有效办法。这样,天气好的时候,参照老祖宗的办法开窗、通风、散气,如果室外污染严重,靠空气净化器通过室内的循环空气除灰尘。空气净化器比新风系统更实在,用能更低,两者用能效率相差十几倍。

  本刊记者:作为中国节能协会的理事长,面对节能市场上越来越激烈的竞争,产业链上的企业如何应对?

  江亿:市场决定资源配制。节能工作不能押宝在政府的补贴和财政支持上,这是很多节能企业的共识。

  国家可以对首台、首套的示范工程项目给予支持,但在节能技术的相关推广过程中,一定不能有政府财政补贴。有时政府补贴可能会扰乱市场,干拢市场,使得节能脱离市场的本质,通过补贴掩盖客观的真相,从而误导节能工作,很难评判真假节能的效果。

  政府可以建立严格、清晰的监测评估机制和监测评估平台,这对企业来说,比一大堆政策和补贴更重要。许多有良心的大企业很反感财政补贴这种做法。依靠政府财政补贴过日子的方式是不可持续的,也不符合“市场在资源配置中起决定作用”的原则。

  从中国太阳能热水器的飞速发展到衰落的案例中,我们要深刻地吸取经验教训。早期受到很多限制的太阳能热水器没有获得任何政策的支持,整个行业却飞速发展。到2006年,国家发展可再生能源,提出给生产厂家补贴,并要求居住建筑必须安装,这些都是对市场的利好消息。可三年之后,整个行业的产量却下降了40%。主要原因是国家有了支持和要求后,许多厂家只是为获得补贴去生产,许多开发商买方是为了达到国家要求去买产品。当市场需要的产品没有好的质量保证和品牌效应时,自然消费者就不满意,失出了消费者的市场,整个太阳能热水器行业就衰落下去。节能环保产业链上的企业一定要有清晰的思路,要紧盯市场,既要满足老百姓的需求,还得让企业实现盈利,而不要短视为了补贴而去生产。

  本刊记者:节能环保为我们的生活带来哪些改变?

  江亿:节能环保涉及的领域有很多方面,包括工业节能、交通节能、建筑节能等。节能环保并非严格意义上的行业界定,而是一个汇聚了环保技术、能源技术、现代农业技术、工业改造和建筑绿色化技术等的新型产业群。这个庞大的产业群,代表中国新常态时期新的经济循环,是支撑供给侧结构性改革的新动能、新增长点。

  人们的活动模式会深刻影响到能源的消耗。通过创新技术不断地提高服务水平,这更符合社会公平化和生态文明的原则,更符合我们面临的现实状况,这也是中央提出来生态文明。

  生态文明是继农耕文明、工业文明之后人类文明发展的新阶段,是一种生活态度,是人类该怎么对待自然,该怎么发展的文明理念。生态文明倡导的平衡与协调,是我们实现未来可持续发展的理论武器和思想武器。

  人们在满足第一层次的基本生存需求后,往往会产生无尽的欲望,需要投入更多的资源去满足第二层次的文化精神需求。未来人类的发展是维护可持续发展,不是无限度满足需要,而是适度的满足基本需求,追求的是一种文化精品。人类迫切需要寻求更加集约、更可持续、更符合自然和社会伦理的生产和生活方式,才能确保更公正、更可持续的未来。




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