第二十讲 低碳经济发展与 低碳能源技术创新 何建坤 清华大学低碳能源实验室 2009年9月

目 录 1. 世界低碳经济的发展趋势 2. 低碳经济的内涵与本质 3. 先进能源技术创新 4. 我国低碳经济的发展思路与途径

1. 世界低碳经济的发展趋势 (1)发展低碳经济是应对气候变化的根本途径 1. 世界低碳经济的发展趋势 (1)发展低碳经济是应对气候变化的根本途径 在全球应对气候变化形势推动下，世界范围内正在经历一场经济和社会发展方式的变革，其核心内容是：发展低碳能源技术，转变经济发展方式，建立低碳经济发展模式和低碳社会消费模式，并将其作为协调经济发展与保护气候之间关系的根本途径。 英国政府在2003年2月24日发布了能源白皮书《我们的能源未来：构建低碳经济》（Our Energy Future: Creating a Low Carbon Economy），提出英国将走上低碳经济的发展道路

(2) 欧盟视低碳经济为“新的工业革命” “新的工业革命”：一场人为的以转变能源消费模式和习惯为主的观念革命 (2) 欧盟视低碳经济为“新的工业革命” “新的工业革命”：一场人为的以转变能源消费模式和习惯为主的观念革命 欧盟希望效仿美国20世纪90年代抓住信息通信技术革命机遇的模式，制定了一揽子的政策措施来发展低碳经济，促进经济增长,在国际上夺取新的竞争优势。 抢占道义制高点，引导世界潮流。 4 4

(3) 英国倡导低碳经济 世界上最先制定《气候变化法案》。 从税收措施上，对能源供应商、能耗大户、企事业单位及家庭的节能减排进行了严格规定。 英国提出2050年低碳经济发展的总体目标是：从根本上把英国变成一个低碳经济的国家：着力于发展、应用和输出先进技术，创造新的商机和就业机会；支持世界各国经济朝着有益环境、可持续的、可靠的和有竞争性的能源市场发展，同时在这方面将英国变成欧洲，乃至世界的先导。 5

(3) 英国倡导低碳经济（续1）--伦敦建立低碳城市 《伦敦市长气候变化行动计划》提出了如图所示目标：由2006年到2016年CO2排放降低20%，到2050年下降60% 利用的三个手段： 碳定价：碳价格要全面反映生产和消费的社会成本，促使个人和企业转向低碳产品，选择低碳服务。 技术政策：尽快引入支持低碳和高效率的技术 转变消费行为：消除转变行为方式的障碍，不错过提高能效的机会

(4) 日本倡导建立“低碳社会” 与英国提出“低碳经济”的概念有所不同，日本认为需要依靠社会整体的创新来推动减排，因此提出“低碳社会”的概念。 “低碳社会”是指“在低碳排放、气候安定条件下的富裕的可持续发展的社会”。 2007年6月，日本内阁通过的《2l世纪环境立国战略》正式将低碳社会作为2050年的重点发展目标。 2008年7月，日本政府在内阁会议上通过了“低碳社会行动计划”。 7

(4) 日本倡导建立“低碳社会”（续） 必要手段（2008年3月1 9日，日本环境省中央环境审议会） 政府应加强公共交通网络建设，根据对环境的影响征收环境税，完善相关制度，促进有利于温室气体减排的经济活动； 企业应开发温室气体排放量少的商品，民众也应改变生活方式，选择环保产品； 城市建设应推行紧凑的城区布局，让居民徒步或依靠自行车就能方便出行； 农村应推广使用生物燃料的汽车； 引进高效、低价的可再生能源； 推动向普通家庭普及太阳能电池板； 推广高效的热泵等。 8

(5) 产业界积极参与，争夺技术竞争的制高点 低碳经济与企业发展紧密相连 参与产品标准和贸易规则的制定，从根本上获得先机、处于有利的竞争地位 把握国际大趋势，寻求新的利润增长点 降低产品成本 提高企业社会形象 碳含量可能成为未来新的绿色采购指标，形成贸易壁垒

(6) 公众自觉行动，创造良好低碳生活氛围

2. 低碳经济的内涵与本质 (1) 低碳经济的内涵 低碳经济是一种以保护全球气候为目标，以能源的高效利用与清洁能源开发为基础，以低能耗、低污染、低排放为基本特征的经济形态。低碳经济被认为是后工业化社会由工业文明转向生态文明的新型经济社会形态。其核心在于提高能源效率，改善能源结构，优化经济结构，推动社会转型；其本质在于低碳技术创新和经济社会发展激励制度的创新，推动世界走向低碳社会。 应对气候变化将引发世界范围内经济发展方式的转变和社会变革。其核心内容是：发展低碳能源技术，转变经济增长方式，建立低碳经济发展模式和低碳社会消费模式，从而实现近零排放。

(2) 我国发展低碳经济的内涵与发达国家有实质性差别 发达国家发展低碳经济，主要目标是在维持和继续提高当前高经济发展水平和社会消费水平下，通过技术创新和经济社会的转型，大幅度降低当前过高的碳排放水平。 我国强调发展过程和途径，通过低碳能源技术的开发和经济发展方式的转变，减缓由于经济快速增长新增能源需求所引起的碳排放增长，以相对较低的碳排放水平，实现现代化建设的目标。 发展是第一要务和目的，低碳是实现发展的途径和手段，也是未来可持续发展的主要特征和标志。 发达国家二氧化碳排放的2/3以上来自消费领域，而我国70%以上来自生产领域。我国发展低碳经济的表现形式主要是引导和控制发展排放，而发达国家是减少消费排放。

(3) 低碳经济的核心指标是碳生产率，在可持续发展框架下应对气候变化，关键在于提高碳生产率 碳排放空间将成为比劳动力、资本、土地等其他自然资源更为紧缺的生产要素。 协调发展和减排的矛盾的出路在于大幅度提高碳生产率。 碳生产率定义：碳生产率=GDP/碳排放量 碳生产率高低反映单位CO2排放产生的经济效益的大小。 碳生产率的年提高率反映了一个国家应对气候变化减排的努力和成效。 实现2050年全球温室气体排 放减半目标，全球碳生产率 要提高8~10倍

(4) 与发达国家相比，我国目前的碳生产率低，但提高的速度快 我国当前碳生产力相对较低，但提高速度很快，由于受到经济发展阶段的制约，达到发达国家水平还需要一个相当长时期的努力过程。 2005年，我国碳生产率是附件I国家平均水平的19%，世界平均水平的28%。 从1990-2005年，我国碳生产率提高近100%，附件I国家提高34%，世界平均水平提高17%。 Comparing of carbon productivity between main countries

(5) 我国未来碳生产率仍会有较大幅度的提高，提高速度将不低于发达国家平均水平 从2005－2020年如果附件I国家CO2排放减排30％，年减排率为2.3％，其GDP年增长率为2％，其碳生产率年提高率应为4.3％。 我国2020年与2005年相比，碳生产率可提高80％～100％，年提高率为4.0～4.7％可与附件I国家相当。 由于我国未来GDP仍将较快增长，如8.5％，碳生产率的提高速度仍不能抵消随经济增长新增能源需求的CO2排放，因此CO2排放仍将以4％左右的速度增长。

(6) 发展低碳经济是我国协调经济发展和应对气候变化关系的根本途径 大幅度提高碳生产率是协调经济增长与减缓碳排放的核心内容。 碳排放下降的条件： 碳生产率年增长率 > GDP 年增长率 碳生产率年增长率≈GDP年增长率+碳排放年下降率 提高碳生产率的关键在于发展方式的转变和低碳能源技术创新

3. 先进能源技术创新 (1) 发展低碳经济的关键是先进能源技术创新 技术创新是在可持续发展框架下应对气候 变化的核心手段 转变发展方式，节约能源、提高能源效率， 发展低碳能源技术，促进能源结构优化， 既是应对气候变化、减少CO2排放的根本 途径。 我国能源发展的基本方针是：坚持节约优 先、立足国内、多元发展、保护环境，加 强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、 清洁、安全的能源供应体系，以能源的可 持续发展支持经济社会的可持续发展

(2) 应对气候变化将改变未来技术发展的趋向和评价标准，低碳将成为技术路线选择的重要导向 对能源技术发展评价维度，不仅考虑其技术性能和经济性能，更应评价其对国家能源安全和减排CO2的作用。 油砂 Oil sands 油页岩 Oil shale 煤变油 FT - coal 煤制醇醚燃料 DME/MeOH coal 非传统油+CCS 煤变油+CCS 天然气制油+CCS 天然气制油 FT-natural gas 天然气汽车 CNG vehicles 天然气制醇醚燃料 DME/MeOH natural gas Hydrogen from natural gas + CCS 从天然气中提取氢+CCS FT-natural gas + CCS +CCS DME/MeOH natural gas +CCS 高效内燃机汽车More efficient ICEs 燃料电池车+CCS FCV+H2 from coal + CCS 核能或可再生能源 Nuclear or renewable 生物乙醇 FT- Biodiesel 能源供应安全关注度：低 Concerns on energy supply security: low 能源供应安全关注度：高 Concerns on energy supply security: high

(3) 强化节能、提高能源效率，大幅度降低GDP的能源强度 改革开放以来，能源效率持续改善，单位GDP能耗总体上呈下降趋势。 到2050年，单位GDP的CO2排放将比2000年下降80%以上，相当于发达国家1970年代初相同人均GDP时的一半左右 各行业技术减排的贡献分析 我国加强先进能源技术创新和产业化步伐，可为实现节能和减缓碳排放目标提供有力技术支撑。

(4) 大力发展可再生能源和先进核能技术，促进能源替代，优化能源结构 可再生能源和核能比重： 2005年约为7% 2020年超过15% 2030年超过20% 2050年超过30% 争取10~15年期间内，掌握核电、风电、生物质发电和液化等应对气候变化核心技术，并形成大规模、超常规产业化发展的体制和机制。加强太阳能光伏发电和清洁煤利用过程中的碳捕集和封存技术的研发和工业示范，为未来承担减缓碳排放义务奠定基础。

(4) 大力发展可再生能源和先进核能技术，促进能源替代，优化能源结构（续） 可再生能源资源丰富，可缓解化石能源的供应压力 优化能源供应结构，可有效减少CO2排放 生物质 地热 风电 水电 太阳能 海洋能

(4) 大力发展可再生能源和先进核能技术，促进能源替代，优化能源结构（续） 核能发电技术 核聚变技术是能源问题的一个重要解决方案，目前尚不成熟 目前主要采用核裂变技术 电能质量高、成本有竞争力 可有效降低CO2排放 但产生具放射性的核废料，使该技术发展存在争议 大亚湾核电站

(5) 发展交通替代燃料，保障能源安全 替代燃料（包括可再生能源）要做好技术研发、示范、推广、产业化的全局部署，促进替代能源的大力发展 石油 Oil 天然气 NG 煤炭 Coal 汽油 柴油 LPG CNG 生物质 Biomass LNG 甲醇 DME CTL 乙醇 生物柴油 GTL 乳化柴油 车 用 燃 料

(6) 发展与清洁煤发电相结合的CO2捕集和埋存技术 富氧燃烧(O2/CO2) Oxyfuel 燃烧后从烟气中胺洗回收(MEA) post combustion 化学循环间接燃烧 燃烧前回收(合成气/富氢燃气)

(6) 发展与清洁煤发电相结合的CO2捕集和埋存技术（续）

碳埋存与氢能经济 CCS and hydrogen economy (7) 清洁煤利用与向氢能技术过渡 碳埋存与氢能经济 CCS and hydrogen economy Future 系统

(8) 提升我国能源产业及其装备制造业的创新能力和竞争能力 全球应对气候变化对国家、地区和企业的竞争力都将产生重大影响 碳生产力将成为生态文明的重要标志，将是反映国家、企业核心竞争力 的重要指标 工业文明的发展，使劳动生产力和资本生产力极大提高。生态文明 建设必须极大提高碳生产力，促进经济发展与全球环境的和谐 未来成功的企业必须预先意识到气候变化影响的重要性和严重性， 并在对本行业产生显著影响之前采取有效应对措施。企业通过行动 来赢得信誉和竞争力，超越竞争对手。国外大企业已开始采取行动， 推进低碳技术创新。 低碳技术的发展将成为重塑世界经济技术格 局的强大力量 要把先进能源技术作为国家战略必争的高科 技领域，加大投入，加强先进技术的自主研 发，提高自主创新能力，加快先进低碳技术 的和产业化进程。

4. 我国低碳经济的发展思路与途径 (1) 走中国特色的低碳发展道路 发达国家发展低碳经济，主要目标是在维持和继续提高当前经济发展水平和社会消费水平下，通过技术创新和经济社会的转型，大幅度降低当前过高的碳排放水平 我国发展低碳经济强调发展过程和途径，通过低碳能源技术的开发和经济发展方式的转变，减缓由于经济快速增长新增能源需求所引起的碳排放增长，以相对较低的碳排放水平，实现现代化建设的目标。 实现以低碳为特征的现代化路径， 促进可持续发展与保护气候的共赢。

(2) 我国低碳发展的指导思想 以科学发展观为指导，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把低碳发展做为协调经济社会发展和保护全球气候关系的根本途径。以转变经济发展方式为着力点，以提高我国在全球应对气候变化形势下的国际核心竞争力和可持续发展能力为目标，以技术创新和制度创新为动力，以管理体制、政策机制、社会观念等支撑体系的建设为保障，形成政府引导、市场驱动、公众参与的高效机制，逐步建立起与我国国情相适应的低碳发展模式，在应对全球气候变化、减缓碳排放的同时，促进我国能源、环境和经济 的协调可持续发展，促进社会主义生态文明的 建设。

(3) 我国低碳经济的发展目标 低碳发展是经济社会发展模式的新探索，也是一个长期努力和实践的过程。通过试点和示范，争取到2020年建立比较完善的低碳发展的法律法规体系、政策支持体系、技术创新体系和激励约束机制，建立区域性碳排放监测、管理及交易体系。全国和各地区碳排放强度大幅度降低，新能源和可再生能源在一次能源构成中比重大幅提高，主要高耗能行业中大中型骨干企业单位产品能耗达到世界先进水平，打造一批在低碳技术领域掌握核心技术知识产 权的先进企业，形成完善的具有国际竞 争力的低碳技术产业体系。建成一批以 低碳发展方式和低碳消费方式为特征的 低碳发展示范城市。

(4) 提高碳生产力的途径 经济结构调整、提高能效、发展低碳能源技术是提高碳生产率的主要途径 转变经济和社会发展方式，调 整产业结构，提高产品增加值， 有效引导社会需求和公众消费， 是与技术创新同等重要的减排 途径 到2020年，我国单位GDP的 CO2强度可比2005年下降约 45~50%；相应碳生产力可提 高一倍左右 降低碳排放因子 调整经济结构 提高能源效率

(5) 建立低碳能源体系 实现“三步走”发展目标，能源消费仍将持续增长，增长幅度将极大取决于经济社会发展模式及相关政策 制定能源战略新思路，从传统单纯保障供给转变到同时引导和调控需求，要考虑能源供应制约和碳排放限控条件 大力优化能源结构，争取2030年后，新增能源需求主要依靠发展新能源和可再生能源满足，逐步实现CO2排放零增长乃至负增长 不同方案对未来二氧化碳排放趋势分析

(6) 建立低碳发展的支撑体系 围绕六个方面，构建地区（城市）低碳发展的指标体系

(7) 开展发展低碳经济的地区（城市）试点 低碳发展的战略规划 碳排放统计、监测、管理体系 低碳生产的产品标识 低碳消费的导向和激励 自愿基础上的节能量或碳交易市场 企业和民众的社会责任 在沿海发达城市试点中，可考虑以若干行业和企业为基础，建立碳排放限控定额和交易体系，或政府与企业（或行业）签订自愿减限排协议，加强限控碳排放的手段和能力建设。

(8) 努力克服实现低碳发展的实施障碍 对低碳发展必要性和对自身长远竞争力影响缺乏认识 担心影响近期经济增长 政治上的敏感性和风险 见效期较长和较慢，不能较快体现政绩 国家缺乏相应政策和资金支持

(9) 贯彻落实科学发展观，统筹国内与国际，近期与长远，实现保护全球气候与国内可持续发展的双赢 把发展低碳经济与我国当前发展“循环经济”、“生态经济”、“绿色经济”以及两型社会建设和生态文明建设相结合，突出“低碳”特征 顺应世界经济社会变革潮流，全面提升我国的低碳竞争能力，在可持续发展框架下应对气候变化 把发展低碳经济，应对气候变化作为国家重要战略之一，纳入国民经济社会发展规划和地方规划

谢谢！