加快推动能源革命和能源高质量发展

陈琳琳 牛禄青

从钻木取火到人类陆续发现煤炭、石油等化石能源，一次次的工业革命在给人们带来巨大财富的同时，也伴随着能源的枯竭和环境的恶化。传统化石能源不可持续，而且会造成严重的环境污染，再加上时有发生的“石油危机”，各国都把目光瞄向了资源潜力大、环境污染低、可永续利用的可再生能源，纷纷出台鼓励扶持政策加快可再生能源和清洁能源的发展。

习近平总书记在党的十九大报告中指出，“必须坚定不移贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念”“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。”

作为世界上最大的能源生产国和消费国，中国应如何推进能源革命，推动能源高质量发展，为经济社会持续健康发展提供坚实保障？围绕这些问题，我们与加拿大国家工程院院士、不列颠哥伦比亚大学化学与生物工程系教授毕晓涛进行了深入探讨。

毕晓涛院士于20世纪80年代在清华大学本科、硕士毕业后，考取了清华大学和美国俄亥俄州立大学合作培养博士生，1991年转到加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）读博士，1994年获得博士学位，1997年起在UBC任教职，长期从事可再生与清洁能源的研究工作。2014年，他又当选加拿大国家工程院院士。

清洁能源的发展瓶颈：政策和技术

新经济导刊：随着能源的枯竭与环境的恶化，加快发展可再生能源、开发利用清洁能源迫在眉睫。请您简要分析一下当前全球可再生能源和清洁能源的发展现状和未来趋势？

毕晓涛：为实现全球温室气体减排的共同目标，清洁能源、低碳能源与可再生能源的开发和应用都有了快速发展，特别是生物能、太阳能和风能。欧盟、加拿大、日本等发达国家和地区都出台了停止用煤发电和替代燃油车的时间表。未来20年，低碳能源将加速发展，高碳强度的煤将被生物质和天然气取代，天然气作为低碳和清洁的化石能源将扮演一个重要的过渡角色，并在未来20年得到充分应用，而燃油的需求由于电动车的推广而降低，同时低碳燃油的政策化和标准化也将进一步推进生物燃料的强劲发展。

新经济导刊：这么多年过去了，可再生能源和清洁能源在能源体系中的占比依然较低，您认为制约其规模化发展的主要障碍是什么？

毕晓涛：主要障碍是可再生能源分散、非连续、能量密度低，导致生产成本高和调节性差。尽管太阳能和风能发电已能与化石能源相竞争，但在储能方面还需取得突破。生物乙醇和生物柴油已廣泛应用于交通运输，生物质能主要还是用于供热和发电。由生物质转化成液体燃料的成本太高，还有待于技术的突破和完善。清洁和可再生能源的发展仍需政策的大力支持以及碳税、碳交易机制、低碳燃料标准的引入和完善。风能、太阳能和电动车的优先发展与过去政府的大量补贴密切相关，而生物能源在欧洲的快速发展与应用也是由欧盟的可再生能源政策推动的。

新经济导刊：国际能源署（IEA）表示，在2018年达到稳定水平之后，由于太阳能光伏（PV）部门的强劲增长，全球可再生能源装机量将在2019年实现两位数增长。预计可再生能源将在今年以2015年以来最快的增长速度达到近200吉瓦的增量规模，较之2018年增长近12%，最大的贡献者将是风能和太阳能，预计太阳能安装量将增长17%以上。您对太阳能、风能一波三折的发展历程（如弃光限电、弃风限电、产能过剩等）和未来前景怎么看？

毕晓涛：太阳能和风能经过几年来的快速发展，其发电成本已接近传统能源的发电成本。过去的弃光、弃风主要由于其不稳定性而难以并网造成的，将来増长的瓶颈仍在于储能上网技术，这有待于电池储能技术和电解制氢储能技术的进一步突破和成本的降低，将太阳能、风能与储能技术相结合将是促进太阳能和风能发展的关键。另外，多种可再生能源的匹配和互补，比如说可调的生物能源与风能、太阳能互补，也是未来的发展趋势。

中国生物质能源产业化进程缓慢

新经济导刊：生物质能利用方式包括发电、制气、供热和生产液体燃料，将成为应用最广泛的可再生能源技术。中国生物质资源丰富，理论资源总量每年约4.6亿吨标准煤。截至2018年，生物质能利用量约5210万吨标准煤，其中，生物质发电约2680万吨标准煤，生物质固体燃料750万吨标准煤、生物液体燃料460万吨标准煤，沼气和生物天然气1320万吨标准煤。地热和海洋能等其他技术也有长足的进步。特别是在舟山建成的中国第一座洋流能电站，填补了中国洋流能发电的空白。您认为中国在生物质能源的技术研发、设备制造、生产能力、技术服务体系等方面与国外先进水平相比如何？

毕晓涛：中国的生物质资源总量大，以农业废物为主，主要用于替代煤发电和供热，动物废物主要用以生物发酵制沼气，在转化成可再生能源的同时也解决了农业废物的污染问题。尽管生物质直接燃烧会产生一定的空气污染物，对局部区域的空气质量产生一定影响，但权衡生物质能源可以解决农业废物的直接排放和田间焚烧造成的土壤、水和空气的污染问题，生物质能源应该得到中国政府进一步的重视和推广。

中国在生物质能源领域有很强的研发能力，很多高校、研究所都积极开展生物能技术的研发和示范，但国家支持力度的不够和政策的不确定性制约了产业化进程，没有吸引到大企业和投资机构的重视和参与。建议在技术开发和优化过程中应开展生物质能源对环境影响的综合和系统性评估，支持政府制定长期稳定的政策支持产业快速发展。

新经济导刊：加拿大是生物质能源利用率很高的国家，生物植被茂盛，民众居住分散，在开发利用生物质能源方面具有得天独厚的优势条件。您觉得加拿大在生物质能源开发利用方面有哪些经验值得中国借鉴学习？

毕晓涛：加拿大能源资源丰富，生物质能源的利用起步较早。生物质颗粒燃料、生物质发电和小区供热都已形成产业化和规范化。这与政府碳减排政策的引入、对清洁能源的支持以及加拿大民众对环保的高度认同分不开。实际上中国的太阳能、风能和电动车产业的发展也是得益于政策的稳定支持，积累了成功的经验。如果能充分认识到生物质能源产业对发展可调控低碳能源和解决农林废物对环境污染的效用，对生物质能源给予与风能、太阳能和电动车相当的政策支持，中国的生物质能源产业将会得到快速发展。

新经济导刊：您觉得做学问和做企业有何不同？如何有效实现产学研深度融合？

毕晓涛：做研究主要以发现问题和解决问题为主，而做企业以开发市场和满足社会需求为主。产学研结合应当是多方面的，可以由企业根据市场的需求而提出创新，与研发机构合作进行研发，也可以由研究者率先开发新技术、新产品，再与企业合作进行产业化，而资本与研发的早期结合可以加快市场化和产业化。过去我们侧重于基础研究和技术创新，然后再与企业接洽进行技术放大和产业化，这样往往周期较长，很多专利技术由于企业缺乏兴趣而没能走出实验室。近年来，加拿大政府积极鼓励和大力支持高校与企业在清洁和可再生能源技术方面进行合作研究，取得了明显成效。所以，我们做得更多的是由企业提出需求和问题，然后共同申请政府基金开展针对性研发，这样就大大缩短了开发周期。

中国应多元发力优化能源结构

新经济导刊：对于中国这样一个经济和人口大国，短期单纯依靠少量的可再生能源很难满足庞大的能源需求，需要对煤炭和石油等化石能源进行清洁利用。请您介绍一下目前世界最先进的能源清洁利用技术以及未来发展方向？您对中国在环境治理和能源清洁高效利用方面有何建议？

毕晓涛：能源效率的提高或节能减排是降低能源需求的最有效的办法。这些年来，中国在节能减排方面做得很成功，比如关停低效率的小型热电厂、高能耗的小型钢铁厂等措施，大大提高了中国的发电效率，降低了钢铁生产能耗。中国在太阳能和风能发电方面也是国际领先的，但由于可再生能源的资源有限，煤炭仍然占能源结构的很大比例。煤炭的高效清洁利用包括煤炭的气化燃烧和煤制甲烷气，均可大大降低煤炭燃烧时空气污染物的排放，二氧化碳的捕集、封存和利用还可以降低温室气体的排放。中美都是用煤大国，非常重视清洁煤技术的开发、示范和产业化的推进。加拿大是油砂大国，对炼油厂排放的二氧化碳捕集和封存也非常重视，投入力度较大。由于煤炭的高碳强度和直接燃烧的高污染排放性，煤炭的清洁燃烧应兼顾空气污染物的减排和二氧化碳的减排。中国目前燃煤主要以烟气脱尘、脱硫、脱硝为主，气化或分级燃烧应逐步取代直接燃烧以降低大气污染，改善城市的空气质量。目前二氧化碳的减排主要是燃烧发电效率的提高，富氧燃烧、化学链燃烧、吸收吸附分离净化二氧化碳的减排技术将得到逐步推广和应用，从而真正实现煤炭的清洁低碳利用。

新经济导刊：近年来，中国更加重视环境保护和全球气候变化问题，通过制定新的能源发展战略、法规和政策，进一步加快可再生能源的发展。面对错综复杂的国内外新形势，对于中国在保障国家能源安全以及促进清洁能源发展方面，您有哪些建议？

毕晓涛：由于中国对能源的需求量很大，而可再生能源的资源有限，所以在很长时期还得依赖化石能源，但中国的能源结构是“富煤、贫油、少气”。从能源的清洁化和低碳化来看，首先应大力开发可再生能源，其次是增加作为过渡的低碳化石能源（天然气和石油）的比例并逐步淘汰高污染和高碳强度的煤。从能源安全角度看，应增加油气进口的途径和通道，比如俄罗斯管道、缅甸管道和海上通道，保障石油和天然气进口，同时积极推进煤炭的高效清洁利用。国家政策方面，在充分认识到可再生能源的资源有限性基础上，出台统一、平等的可再生能源政策，鼓励各种可再生能源在公平的竞争中快速发展壮大。在化石能源的清洁利用上，应加大污染排放和温室气体排放的成本和惩罚，从而激励和推动清洁燃烧技术的革新和推广。

新经济导刊：中国一直在探索扶贫新模式，自2015年以来，光伏扶贫作为中国实施的“十大精准扶贫工程”之一，充分利用贫困地区太阳能资源丰富的优势，实现了扶贫开发和新能源利用、节能减排相结合。您对此怎么看？

毕晓涛：光伏扶贫就是对可再生能源的补贴与扶贫相结合，这样既促进了太阳能的发展，也帮助了边远地区的脱贫。在加拿大，政府也在致力于帮助边远地区的原住民发展可再生能源。可再生能源是全人类环境可持续发展的一个重要组成部分，而缩小贫富差距、倡导平等也是人类社会可持续发展的重要内容，光伏扶贫将两个目标相结合是值得大力推广的做法。

未来新能源社会的发展方向

新经济导刊：随着新能源汽车的蓬勃发展，无论各国政府还是汽车厂家、供应商都对氢燃料电池这一技术路线愈发重视，都在投巨资研发。目前，全球氢能燃料电池汽车到底发展到了什么阶段？技术是否成熟？何时能走入民众的生活中？

毕晓涛：氢燃料电动车20年来走过了一个大起大落的过程。从20世纪90年代在北美的崛起、投资者的青睐到回落，近几年又在亚洲受到热捧。从技术上看，氢燃料电动车已经完成研发、示范和产业化的几乎所有环节，能源转换效率也达到50%以上（理论上的电转化效率为83%）。与其他清洁能源技术一样，制约其大规模产业化和大众化的瓶颈在于燃料电池和氢气的价格以及充气站的建设。从燃料电池来看，其材料和制造成本以及运行的稳定性和可靠性还需改进。从大规模制氢角度看，最便宜的氢源来自于煤气化。考虑到约75%的煤制氢能源转换效率，氢燃料电动车的整体能源效率仅约38%，比内燃柴油车高不了多少，起不到应有的碳减排效果。只有可再生能源（太阳能、风能、生物质能等）制氢才能体现氢燃料电池车的减排效果，所以大力开发高效的电解制氢技术，将不稳定的太阳能和风能转化成可存储的氢气，进而推进氢燃料电动车的协同发展，才能充分体现氢能源车清洁高效的优势。

新经济导刊：当前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世界能源革命方兴未艾，您对此怎么看？

毕晓涛：为达到控制地球升温低于1.5度，大气中的二氧化碳应低于450ppm。根据国际能源署和其它机构的分析，实现此目标所需约一半的减排依赖于能源效率的提高，约四分之一来自于可再生能源，另外四分之一来自于碳捕集和核能。在节能减排中最重要的一个手段是各種能源的组合互补和系统优化。比如说智能电网的开发应用，改进可再生能源的分布式上网和分布式应用;国际能源供应链的优化，减少能源运输中的损失，实现减排的最大化。还比如说未来智慧城市（Smart City）包括热电联供系统、分布式太阳能发电系统、电动车充电系统、燃料电池汽车的制氢和加氢系统。除发电外，太阳能可产氢和供热，电动车还可用于储电，而燃料电池车除应用于交通运输也可用于发电。各种可再生能源系统间的结合、互补和优化需要人工智能、大数据等信息技术与能源技术的有机结合，这将是未来新能源社会的主要特征。

新经济导刊：能源低碳发展关乎人类未来，面对能源挑战和能源革命的新机遇，您认为如何加强国际能源合作？

毕晓涛：能源资源和需求在全球、国家和地区的分布具有很大的不均匀性，这使得能源成为国际贸易中的一项大宗商品。温室气体减排应对地球变暖是全球共同的目标，需要大量人力、财力的投入。新能源技术具有普适性，可应用于不同的初始能源资源的转化。为避免重复的技术开发，为先进的能源技术创造更大市场，国际间在技术开发中的合作、市场开放以及技术引进中的配合就显得非常重要。能源生产和消费阶段碳排放的分配核算和碳交易机制的完善也将促进国际能源的合作，加速发达国家和发展中国家的碳减排。

新经济导刊：有一些国家规划向太空发射地球同步太阳能发电站，用无线传输方式对地球送电，或者发射同步人造月球，夜晚给地面充分照明。您认为新能源走向太空可以实现吗？

毕晓涛：我相信人类的智慧能解决我们地球面临的挑战。今天我们已能做到无线充电，在不远的将来，Tesla曾经探索过的远距离无线输电肯定能够实现。化石能源迟早会退出舞台，被太阳能、风能、生物质能等可再生清洁能源完全取代。

（陈琳琳，中国传媒大学南广学院，《新经济导刊》特约作者;牛禄青，《新经济导刊》编辑部执行副主任）