建筑碳排放,30年后下降74%

重塑能源不单纯是为了对抗全球变暖,也是为了能源安全
《环球科学》记者 罗凯 2017年1月


  2011年,落基山研究所(Rocky Mountain Institute)针对美国能源改革撰写了一份前瞻性报告,这份名为《重塑能源》的报告清晰地刻画了未来新能源发展的路径,并且很快在业界引起了轰动。2013年,落基山研究所受发改委能源研究所邀请,作为技术合作伙伴参与“重塑能源:中国”项目的研究,希望帮助中国提高能效和可再生能源占比,促进经济增长。

  当时,乔恩·克雷斯(Jon Creyts)也来到了北京,他是落基山研究所的常务董事,主要负责“重塑能源:中国”研究项目的推进。对他来说,分析中国的能源问题,就像是为全球所有发展中国家做一个标志性的样本,一旦规划好新型能源生产和消费的路线,并且逐步推进,就能起到巨大的示范作用,引发连锁反应。

  2016年的秋天,克雷斯再次来到中国。这次,他带上了《重塑能源:中国》的报告,在落基山研究所设立在北京的办公室中与《环球科学》会面。言辞间,国内新能源改革的技术路线已经跃然纸上,我们值得继续留意的,是那些在实践的过程中,仍会面临的问题。

  《环球科学》:由于地理位置和技术发展阶段不同,中美两国在能源结构上存在巨大差异,你觉得最明显的不同在哪里,在推进新能源变革中,又产生什么影响?

  克雷斯:中国的能源结构之所以特殊,是因为煤炭在其中的占比非常高。全世界有一半的煤炭都是被中国消耗掉的。此外,中国也是全世界最大的原油进口国,原油进口对中国经济的后续发展产生了很多制约因素。

  中国不像美国或者俄罗斯,有大量天然气资源可供使用,如果把对环境有明显污染的煤从主要供能方式中去掉,国内的能源安全就成了问题。用新能源去填补这部分空缺并不是简单的环境保护问题,或者对抗全球变暖的问题。这是在为能源安全寻找一条新的出路,让经济更好地发展。

  目前,煤炭发电占中国总发电量比例的八成左右,直接停掉燃煤发电不太现实。现在只有一边提高燃煤效率,减少污染和排放,一边扩大太阳能和风能的产能,提高电力调度的效率,填补新的能源需求。如果在未来10年中,中国不新增燃煤电厂,到新能源技术成熟,能够与传统燃煤发电竞价时,就可以顺势用新的清洁能源大面积替代燃煤发电。我们预估,到2030年时,燃煤机组装机规模要控制在10亿千瓦左右,2050年装机规模需要进一步降低,控制在5.5亿千瓦左右。

  《环球科学》:解决燃煤问题能在多大程度上改变中国的能源结构,这个症结解除后,能源转型还有什么问题?

  克雷斯:燃煤发电只是属于电力供应中的一部分,在讨论重塑能源的主要路径时,我们希望从4个方面入手,包括工业、建筑、交通运输和能源转换。其中能源转换主要指的就是电力供应。中国2011年的发电量为4.7万亿千瓦时,如果按现有趋势发展,到2050可能会发展到12.8万千瓦时,而按重塑能源的方式调整后,可以缩减到10.8万千瓦时的发电量。

  调整方式很明确,在限制煤电的同时,发展核电和可再生能源电力。我们在美国专门建立了企业可再生能源中心(Business Renewables Center, BRC),协助企业直接购买电力公司规模的可再生能源。目前,已经有160多家公司通过这个直接购买了可再生能源。2015年,美国95%的可再生能源交易都是由这个中心的会员企业完成的。我们希望在中国也尝试推动“企业可再生能源中心”项目,把可再生电力的需求方和提供方聚在同一个平台上,让它们更容易达成合作。

  同时,我们也在进一步研究“绿色调度”,希望通过协调各利益相关方,把绿色的、清洁的电力优先调度出去。虽然国内短时间内无法让太阳能、风能等清洁能源在平均价格上与传统电力持平,从而取得调度的优势,但是在太阳能和风能资源集中地区,新能源的成本已经足够低廉了,我们可以在这里先促成一些合作。当然,我们是一家非盈利的研究机构,当市场机制相对成熟后,就会逐渐退出,让市场发挥作用,推动清洁能源的发展。

  《环球科学》:《重塑能源:中国》在讨论重塑能源的重要路径时,把建筑单独拿了出来。我们很容易理解工业、电力等行业对重塑能源的重要性,但是建筑节能为什么会成为其中的重要组成部分?

  克雷斯:虽然中国现在已经有大量的摩天大楼和数不清的高层建筑,但是,新建筑拔地而起的速度并没有明显减慢。就目前的情况来看,在中国一栋大楼的使用年限并不长,通常在几十年后就会拆掉再建。提高新建建筑的能效能够实现能源节约。而且,即使是已经建成的建筑,也有很大的改造空间。

  前不久,落基山研究所位于科罗拉多州的办公总部刚刚落成,这座能够容纳130人办公的建筑能够在日常运行中达到零能耗的标准。我们采用太阳能为整座建筑供能,结合大量被动式的能源设施,通过精心的设计保证建筑的气密性和隔热性,好让整座建筑在太阳能的功能范围内,保证室内环境的舒适度。其中有些技术非常简单有效,比如,在两层玻璃放入薄膜材料并注入氪气,就能让它变成“超级窗户”,制造出超过美国隔热标准3倍的绝佳隔热透光材料。

  如果中国以后新建建筑都能在建造前做好节能设计,仅这一个环节就能节省大量的能源。还有,即使已经建造好的建筑,经过节能改造,也能极大地降低能源消耗。

  我们曾经为纽约的帝国大厦做过节能改造。这座近90岁的建筑内部设施非常陈旧,能源效率特别低,但它本身是美国最具代表性的历史建筑之一,所以即使要做能效改造也不能改变它的外表。

  气密性和隔热性能非常好的窗户在这里也派上了用场,我们还给它做了墙体保温,安装按需调节的通风系统和楼宇控制系统,建筑内的灯具也全部换成了节能式。我们使整座建筑的能效提高了近40%,让它比业界当时的平均水准还要高。

  可以想象,如果能够把这些措施应用到中国既有建筑的改造上,庞大的建筑基数完全可以产生出惊人的节能效果。根据我们的估计,推进重塑能源推荐的节能路线后,在2050年时,将使因建筑能耗排放的二氧化碳降低74%。这可不是一个应该被忽略的数字。

  《环球科学》:说到重塑能源的4个重要途径。其中每一项都与石油行业密切相关。在重塑能源的总体路线图中,按照电热当量法计算,非化石能源占比也会从2010年的4%逐步提升,在2050年时达到34%。这与中国三大石油巨头及其麾下几百万的工人的利益相关,你怎么看这种竞争关系?

  克雷斯:中国本土的产油量很少,大部分需要进口,为了确保石油的平稳供给需要投入大量额外的资金。但是,新能源改革却是一次契机,可以让能源从出产、加工到消费的整个流程都放在国内,更简单就能确保能源安全问题。

  其实这还有一个思维转变上的问题。如果三大石油巨头只是把自己定位在化石燃料提供者的位置上,他们就一定会面临市场份额缩减的问题。新能源汽车的涌现会使石油的消耗量出现下滑,目前只有重型机车和化工领域依然无法离开石油,他们的重点可能就会放在这里。如果三大巨头把自己定义为能源公司,那接下来,他们的策略可能会积极跟进新能源技术的研发,在新能源市场中攻城掠地,从而保障自己的市场份额。

  重塑能源是一项长期计划。从2010年开始,转型已经启动,到2050年时,中国应该会进入中等发达国家水平。到时候,电动汽车应该会全面普及,非化石能源会占据非常高的比例,甚至近零能耗建筑和复合型的高效工厂也会随处可见。现在,随着中国经济进一步快速增长,我们希望可再生能源能帮助中国解决气候变化、城镇化污染和能源安全问题带来的各种挑战。我们也知道,在实践中推进可再生能源需要解决许多具体的问题,但为了更友好的环境和更高的生活质量,这些努力总是值得付出的。