- 價值共生:數字時代的碳中和
- 華為數字能源技術有限公司
- 3906字
- 2023-12-13 16:18:14
第三節 機不可失:能源轉型的歷史戰略機遇
極端天氣逐漸演變為極端氣候,這是大自然對人類敲響的警鐘;化石能源,尤其是石油資源在全球分布的不均衡性又加劇了能源安全危機,并由此影響全球和平穩定。
人類正站在命運的十字路口,亟需找到一條能解決能源危機和氣候危機的路徑,同時通過讓能源來源更加均衡鋪就和平發展道路。
能源轉型迫在眉睫,實現“碳中和”成為全球共識。
能源轉型勢在必行
縱觀人類發展史,能源來源經歷了柴薪—煤炭—石油的重大變革。每一次能源來源的變化,都帶來人類文明的巨大變化。
柴薪時代以植物作為主要能源,主要是利用地表上的生物質能促進農業的發展,推動農業文明。但由于植物能源密度較低,且運輸不便,從而使得人類社會及文明發展長期處于比較初級的階段。從這一層意義上來說,柴薪能源低效,限制了人類文明自身的發展。
工業革命以來,隨著科學技術的飛速發展,人類改造自然界的能力越來越強,其中最重要的是獲取到更高效的能源,能夠將地下的煤炭和油氣源源不斷地運送到地表加以利用。
按照能量守恒定律,這些以萬年為計量單位在地下沉積的能源所具有的能量密度遠遠超過地表植物,人類能夠利用高密度的能源推動機器運轉。同樣按照能量守恒定律,這枚硬幣的另一面則是產生了比使用植物能源多得多的污染。人類在用煤炭和石油作為能源時,所利用的僅僅是其所含能量的一部分,其余的大部分能量則以其他物質形態散逸在空氣和土壤中,其中包含二氧化碳和其他有害物質。
煤炭在開采過程中對生態環境造成破壞,主要包括對地表的破壞、巖層移動、礦井酸性排水、煤矸石堆積等。煤層排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物是造成大氣污染和酸雨的主要原因。煤炭消耗過程中排放的溫室氣體,是讓全球升溫的重要原因。
石油和天然氣的勘探開采和加工利用對環境的不利影響主要表現為油田勘探開采過程中的井噴事故,采油廢水的排放使土壤鹽漬化,以及石油漏油、海上采油平臺傾覆、油輪事故和戰爭破壞等對海洋生態系統產生嚴重破壞。在消費領域,更為人類所明顯感知的是機動車尾氣造成的大氣污染。
無論大氣污染、水污染、土地荒漠化,還是酸雨和有毒化學品污染,各種環境問題成為人類文明發展的伴生物。地球本身的自我凈化功能已經不敷使用,局部、小范圍的環境污染和生態破壞日益蔓延,且正在演變為全球性的環境問題和極端氣候問題。
20世紀中葉以來,各國都在試圖通過科技手段處理環境問題,但在實踐中人們進一步認識到,單靠科技手段和原有工業文明的思維定式去修補被破壞的環境是無法從根本上解決問題的,越來越明顯的極端氣候就是明證。
人類必須從各個層面改變能源的獲取與利用方式。聯合國開發計劃署署長阿奇姆·施泰納說:“如果我們不能使全球經濟增長與污染排放脫鉤,后果將不堪設想。”[2]
通過能源轉型,改變對地球資源的獲取方式、改善人類生存環境已經勢在必行。
培育經濟增長新動能
能源轉型不僅是為了讓地球家園更干凈,讓社會環境更美好,同時也是實現經濟再一次跨越式發展的動力源泉。
能源是支撐人類文明進步的重要物質基礎,是社會生產、生活的根本動力,同時經濟發展又以能源為基礎,經濟增長對能源有極強的依賴性。可以說能源發展史也是人類文明進化史的重要組成部分。
在化石能源時代來臨之前,能夠最先利用煤炭的國家往往較為繁榮,而依舊以柴薪能源為能源主體的非洲等地,則一直掙扎在溫飽邊緣。不僅如此,在工業革命之前,全球每個角落的人都難免受到地理位置、資源、出身等現實條件的制約,單憑個體努力常常無法擺脫這種先天制約從而實現命運自主,只能聽天由命。
隨著化石能源時代的來臨,其提煉和分配活動重新塑造了人類的產業和發展格局。人類發現自己有了足夠的可騰挪資源,并有部分個體可以掌控自我的命運,通過個體的努力實現自我命運的改變,并通過越來越多人的努力迅速改變整個社會的面貌,實現社會和文明的快速發展。
而這所有的一切都源自工業革命后的那一處處礦井、一座座磨坊和一臺臺織布機。蒸汽機也從礦井中走出來,來到紡織作坊及其他作坊,又配合它發掘了煤,將一些城鎮通過火車進行連接。
隨著火車的轟鳴,工業革命打碎了之前死氣沉沉的世界,也為人類打開了一扇窗。尤瓦爾·赫拉利在《人類簡史》中有一個論斷:工業革命的核心,其實就是能量轉換的革命。[3]
面對煤炭和石油帶來的種種污染問題及其對地球家園產生的惡劣影響,人類有必要通過新的工業革命實現下一次能量轉換的革命。
歐盟委員會前主席顧問杰里米·里夫金在其著作《第三次工業革命》中闡述過這樣一個觀點:歷史上數次重大的經濟革命都是在新的通信技術和新的能源系統結合之際發生的。
這一特點在第三次工業革命期間表現得尤為明顯:20世紀50年代后期,電子信息技術的發明使用和自動化生產,推動了第三次工業革命,人類社會從工業文明向信息文明轉變,石油取代煤炭成為世界主導能源,天然氣的重要性也逐漸得到提高。
2010年以后,從技術層面來說,人類社會最顯著的特點是:物理與信息的融合加速了智能生產,與此同時,清潔能源正在逐步取代化石能源。
清潔能源的發展對世界經濟和產業結構調整有著重要意義。其作為資金、技術密集型產業,產業鏈長,不僅是經濟結構中的重要一環,也對產業鏈相關行業有著巨大影響。更為重要的是,新能源技術的發展,將大幅降低經濟增長的能源成本、減少環境污染,有助于經濟的可持續、高質量發展。
目前,發展清潔能源已被公認為是能夠同時解決氣候危機和能源危機的戰略支點,并已成為新一輪國際競爭的制高點。特別是在全球能源短缺、國際油價持續波動的情況下,積極推進能源革命,大力發展可再生能源,助力實現“碳中和”,已成為各國培育經濟增長新動能的重大戰略選擇。
過去十余年中,中國在清潔能源和“云大物移智鏈”(云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、區塊鏈這六項技術的簡稱)等數字化技術領域的提前布局,為中國站在新的工業革命最前沿贏得了新的機遇。
目前,中國風電和光伏發電裝機量處于世界第一,而且在相應的裝備制造領域也位于世界前列。中國的特高壓技術,更是世界領先的重大創新技術,破解了清潔電力遠距離輸送難題。不僅如此,中國的新能源汽車和動力電池產業也處在世界第一梯隊,這些在科技與經濟領域的進步,推動了中國在國際能源和氣候舞臺上扮演更為重要的角色。在2015年《巴黎協定》談判過程中,中國已經成為全球氣候和環境治理的領導者之一。
當中國主動參與到全球氣候和環境治理,中國的風電、光伏、儲能、氫能等新能源項目成為帶動各地經濟增長的動力之源時,中國就已經抓住了時代的機遇,在實現低碳轉型的過程中,收獲經濟增長新動能。
技術創新是支點
努力減少對化石能源的依賴,是保證未來人類文明得以延續的必然選擇。實現人類的可持續發展,必須不斷提高可再生能源在能源結構中的占比,最終實現對化石能源的替代,這是未來社會發展的必然趨勢。
21世紀初,越來越多的學者開始提出一個問題,化石能源會枯竭嗎?因為煤和石油的消耗速度遠遠大于它們的形成速度,化石能源枯竭進入倒計時。而不斷發展的新能源技術讓人類看到了新的希望,而且其充足而均勻的新能源資源分布特點讓世界看到了減少能源爭端的可能性。
以太陽能的利用為例,太陽的能量只有一小部分能夠到達地球,太陽每天傳遞到地球的能量大約有3766800艾焦(1艾焦=1018焦耳)。全球所有植物都進行光合作用,能保留大約3000艾焦的能量。目前地球所有農業、工業和商業類活動加在一起,每年的消耗量約為500艾焦。[4]也就是說,截至目前,人類及其他所有生物所消耗的太陽能量只是到達地球的太陽能中極小的一部分。
而這還只是太陽能而已,人類所能利用的清潔能源遠不止于此,比如風能、海洋能、地熱能、生物質能、氫能……
幾乎每一個國家都可以將風能和太陽能收集起來作為能源使用。資源分布的均衡性也將刺激一種新型的扁平式的能源生產與供應機制的產生。分散的資源被數以億計的能源采集終端收集起來,并且通過能源互聯網進行整合與分配,最終實現能源利用效率最大化。新興的數字技術也將用于能源管理體系,將徹底改變以往能源集中化的發展模式。
我們有充分的理由對人類利用地球資源的未來前景保持樂觀,但也要對能源轉型是一個緩慢過程的事實有心理準備。
第一次工業革命開始之后很長的時間里,人類生產的動力來源仍然是燒柴。1840年,煤炭在世界能源消費中的占比首次超過5%,在1900年這個比例達到50%。直到1975年左右,石油在全球能源供應中的占比才超過50%。
雖然多個國家為實現“碳中和”給出了時間節點,但能源轉型涉及產業升級和整個工業系統的能源變革,通常這種轉型需要幾十年甚至上百年的時間。
更重要的是,改變人類能源結構的最根本要素是價格。只有新能源價格更低,人們才有動力去使用它。而降低價格的任務只能落在技術創新上,能源供給側和能源消費側都將發生重大技術變革。一方面,電力、燃料等能源供應企業積極調整,利用先進技術優化工業流程,實現近零排放;另一方面,工業、交通、建筑等能源消費部門也積極響應,通過技術實現節約和提高能源利用效率。
根據中國國家能源局公布的數據,2021年中國碳排放總量為105.23億噸,相比2020年增長了5.49億噸。盡管中國已經在2020年實現了單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年減少40%~45%這一目標,但是相較于大多數發達國家來說,中國碳排放水平依然偏高。中國要在2060年實現“碳中和”目標,時間短、難度大,要想快速減排,必須做好技術儲備。
在“碳達峰”和“碳中和”的大背景下,中國碳減排時間與空間都被大幅壓縮,高能耗、高排放的傳統工業化道路必須拋棄,這就只能依靠科技創新發展低碳經濟,通過轉變經濟發展方式、大力調整產業結構實現降碳目標。
如果各個國家都能抓住全球能源轉型的風口,科技水平必將再次迎來重大躍升,人類文明前進的征程必將實現巨大突破。