化石能源范例

摘要:为了有效控制二氧化碳等温室的吸收和排放，人们将目光从传统的化石能源转向了林木生物质能源。通过分析当前林木生物质能源的资源与技术水平现状，并结合森林固碳和林木资源的替代减排作用，从生命周期分析角度，阐明了林木生物质对二氧化碳等温室气体减排方面的重大作用，林木生物质能源可有效减少温室气体的排放。

关键词:林木生物质能源、温室气体减排、作用机制

随着化石能源的枯竭，发达国家对高效率能源利用的要求也逐步提高。根据能源部和政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据，当前世界所使用的可再生能源77%来自生物质能源，而林木生物质能源占生物质能源的87%[1]。所以伴随着世界经济新一轮产业革命的到来，以低碳环保为目标的林木生物质能源产业一定会在能源发展的经济格局中占据重要位置。同时，发展能够替代高污染化石能源的林木生物质能源可以提高资源利用率，加强森林生态系统的抗氧化和碳汇作用，实现二氧化碳等温室气体的减排。

1林木生物质的发展现状

1.1资源现状

与全国第七次森林资源普查相比，第八次的全国森林面积净增长了122.3亿㎡，覆盖率提高了1.27%，覆盖率提高了1.27个百分点,其中人工林面积增加了76.4亿㎡,居全球首位。目前，全球主要使用林木资源中的木质资源、木本油料和淀粉植物，而我国主要使用木质资源和木本油料。木质资源在我国含量分布广泛，加工技术较为纯熟，利用率是化石燃料的10倍，广泛应用于发电和气化。木本油料是较好的物柴油原料，虽然在我国分布面积较广但加工技术相对落后，因此在“十一五”“十二五”之后，该原料的开发利用被特别确定为未来能源发展的重点之一[2]。截至2016年底，以木本油料为原料的生物柴油能源示范基地已经超过8.4亿㎡，果实产量已经超过1000万t。

1.2技术水平现状

［提要］ 碳达峰、碳中和目标是党中央、国务院作出的重大战略决策，是应对全球气候变化的重要行动。“双碳”目标的确立意味着我国经济社会的发展将与二氧化碳排放脱钩，经济增长不再以增加碳排放为代价，因此立足实践探索适合中国国情的绿色低碳发展路径是实现“双碳”目标的重中之重。坚定不移地走绿色低碳、节能环保的高质量发展之路，以实现更绿色、更健康的永续发展为根本目的，才能确保“双碳”目标如期实现。

关键词：碳达峰；碳中和；绿色发展

近年来，极端天气频发、气候状况恶化给人类敲响警钟，加强生态文明建设，实现绿色低碳发展迫在眉睫。为应对全球气候变化，我国制定“双碳”目标，2030 年实现碳达峰，2060 年实现碳中和，体现出大国责任和大国担当，致力于构建人类命运共同体，实现人类永续发展。2021 年 10 月 26 日，国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》，针对“双碳”目标下我国经济社会发展做出了全面清晰的部署，十大行动全面清晰指导国家经济平稳加速实现绿色转型。

一、碳达峰、碳中和面临的挑战

（一）实现“双碳”目标时间紧迫。在 20 世纪 90 年代之前，欧盟的一些主要国家已经实现了碳达峰，欧盟将实现碳中和目标时间定于2050 年，可以看出，欧盟从碳达峰到碳中和的时间跨度至少有六七十年；美国在 2007 年实现碳达峰，也将碳中和时间定于 2050 年，时间跨度四十余年。而我国经济社会发展起步较晚，从碳达峰到碳中和仅有30 年，不足欧盟主要国家时间的一半，我国的碳中和斜率相比发达国家更为陡峭。在一定程度上，发达国家是将经济发展与“双碳”目标隔离开来的，先完成经济发展，待经济发展进入平台期完成自然碳达峰，再进行碳中和。而我国则是要在实现经济发展的同时实现“双碳”目标，双管齐下，时间短、难度大，这是对我国的一大挑战。

（二）实现“双碳”目标任务繁重。我国的能源消费结构仍以化石能源为主，化石能源消费占比超过 84%，其中煤炭是能源消费主力，占据能源消费量的 50%以上，因此碳排放量大。2020 年，我国能源消费总量位居世界首位，二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放总量的 1/3，可知短期内完成能源结构转型任务艰巨，煤炭和石油在能源消耗中的地位下降不能一蹴而就。除此之外，我国经济发展不平衡不充分问题突出，工业化、城镇化进程加速，加之进入经济发展的转型关键期，因此经济发展步伐不能放松；与此同时，能源需求仍然处于不断增加的态势中，碳排放量将不断上升，如何在发展经济的同时实现“双碳”目标，是对我国的一个巨大挑战。

（三）绿色低碳技术创新难。低碳技术创新是实现“双碳”目标的重要出路，是经济绿色发展的核心动力。相较于传统技术创新，低碳技术创新面临更大的研发风险，研发结果不确定性强，由于低碳技术对知识性、创新性要求更高，所以研发资金投入大，周期更长，而且各项投入都表现出专用性特点，进一步加大研发风险，导致低碳技术创新进展困难。从国家试点地区碳交易市场中的碳价浮动区间可知，平均碳价为 20～40 元/吨，碳价处于较低水平，由于减排成本低，购买方可以在碳市场上以低廉的价格获得碳排放权，只要购买成本低于低碳技术的研发成本，企业就没有动力开展技术创新，因此碳价过低会对低碳技术创新产生阻碍作用。

一、中国新型城镇化居民用能需求状况

起点低、速度快是改革开放三十多年来中国城镇化的发展主要特征。在1980年~2013年期间，中国常住城镇人口从1.9亿人增加到7.3亿人，年均提高1个百分点，农业人口移入城镇年均1600万；城市数量从193个增加到658个，建制镇数量从2173个增加到20113个。在快速发展中，旧模式的城镇化出现了土地城镇化快于人口城镇化、城乡差距加大、东中西部城镇差异拉大等问题。新型城镇化建设目标是重质量轻速度、一体化统筹、缩小城乡差距、城市结构合理和城市群体系趋于成熟等。能源总消耗量的大规模上升是中国城镇化的发展中必然要面对的挑战，一个农业人口转移进入城市，其生活用能消费水平将提升至原来的3倍及以上。而城镇居民的生活能源消费由直接用能量和间接用能量两部分构成。居民的间接用能量远远大于直接用能量，前者又是后者的2倍~3倍以上。根据《中国能源统计年鉴2013》数据，中国在1980至2012年期间，中国城镇人口和农村人口直接用能量都呈现增长态势，但城市人均生活用能量一直高于农村人口的消费量，过去33年间城乡差值在93千克~272千克标准煤。伴随城镇化的发展，同时拉动城市基础设施建设，城镇居民生活用能总量将进一步增长，且间接用能量增速也高于直接用能量。农村人口向城镇人口转变所引起的居民生活用能量的增加量取决于城乡居民生活用能量的差值。西方发达国家城市化发展历程表明，当其人均生活水平和质量进入发达国家行列，其人均能源消耗量不低于4000千克标准煤，人均直接生活用能量大都在1000千克~1800千克标准煤之间。根据十八大报告提出2020年“国内生产总值和城乡居民人均收入倍增目标”，届时的能源需求总量将达到53亿吨标准煤。按国家发展目标，中国将在2050年进入中等发达国家水平，城镇单位用能消耗将在目前的基础上提高15倍~20倍，届时即使中国人均能效达到目前能效水平最高的日本的水平，能源需求也将接近77亿吨标准煤。如此高的能源需求，迫使中国需要改变当前的能源生产和消费方式，寻找开发新能源之路，实现社会持续发展。

二、影响新型城镇化建设的能源问题

自中国2011年超过美国成为世界上最大的能源生产和消费国，能源问题已成为中国城镇化进一步发展的瓶颈。目前国内能源主要受三方面约束：化石能源国内供应有限，能源效率较低；石油、天然气对外依存度高；高强度能源开发对生态环境造成巨大压力；产能和用能中心在地理上布局不均衡。能源是支撑一个国家国民经济与社会发展的物质基础，，更是中国新型城镇化建设的和发展的重要物质基础，中国当前面临的常规能源有限供应能力挑战和严重的生态环境危机，亦是当前世界各国需要共同面对和解决的能源问题。

1.能源效率低。

与发达国家相比，中国目前能源的效率比较低。每生产1000美元GDP，中国需要消耗273千克油当量，而美国仅需要171千克，韩国为184千克，日本则为125千克。国际经验表明，一个国家或地区的城镇化率在30%~60%之间时，是这个国家城镇化加快阶段，而城镇化发展速度和城市能源需求两者关联密切。统计数据显示，截至2013年，中国石油、天然气、煤炭、核能、水力发电、可再生能源等一次性能源消费所占比例分别为17.8%、5.1%、67.5%、0.9%、7.2%、1.5%。中国是目前世界上唯一的以煤炭为主的能源消费大国，煤炭能源在中国能源结构中仍旧处于主导的地位。2013年中国能源总体消费情况，总能耗是34.2亿吨标煤（电热当量计算法），能源集中生产和供应中上述标煤41.7%用于发电、4.7%用于供热、14.9%用于炼油，其他用途9.1%、损失29.6%，而发电使用效率34.6%、供热使用效率74.5%炼油使用效率97.9%。煤炭作为主要的化石能源，通过火车、汽车、船运送到城市去，其中在运输过程中所产生的能耗就占到了总能耗的20%以上，能源的集中式生产以发电、供热、炼油为主，但集中式发电、供热效率非常低。如热电厂，要划分一个供热半径，以供热半径内的最高负荷来建热电站，但是供热范围内的用户不可能同时开启所有的用能设备，所以其整体的供电供热效益在40%左右，而且终端用户在建筑、工业的能源利用效率低于国际先进水平至少20%左右。

2.废水、垃圾处理难和空气污染重。

从瓦特发明蒸汽机时起，化石能源消费开始迅速增加;1900年前后第二次工业革命发生，内燃机和电的发现与利用开启了电气时代，二次世界大战后，世界人口大爆炸(见图1)使得化石能源消费呈现爆炸性的增长。1870年以来，世界能源消费的变化趋势如图2所示，可以看出，二次世界大战稍微遏制了能源消费增长的势头，之后在20世纪70年代爆发的能源危机促使人们开始大力开发新能源，这个时期的水电和核电增长迅猛。进入21世纪，可再生能源发展迅猛，主要体现在光伏发电、风力发电、生物质能源，以及其它的可再生能源，如地热发电和潮汐能发电等。总体来看，低密度的新能源存在利用瓶颈和其它诸多质疑，核裂变所需矿产资源同样有限且已发生的切诺贝利核电站与日本福岛第一核电站事故证明核电站具有一定的不可靠性，另外热核聚变技术遥不可及且人类也无法开采太空资源。因此，到2030年前后，人类依旧无法摆脱对于高密度化石能源的依赖。   反观历史，从能源利用的角度分析，农耕文明是建立在低密度太阳能和风能基础上的，所有的人类机械太阳能装置(如PV光伏板)都没有植物光合作用利用太阳能的效率高且生态效益好［3］。根据卡诺定理发展出的热力学第二定律以及熵、耗散结构的提出更是决定了机械系统这种典型的耗散系统需要高密度能源的支撑。这样看来，高密度的化石能源是工业文明的必然选择，低密度的可再生能源无法支撑工业文明的能源需求。然而，化石能源的枯竭近在咫尺(见表1)，假设现有发展模式不变，化石能源枯竭后，自然生态环境破坏殆尽，全球将处于生态赤字发展阶段［4］，人类势必会在经历人口骤降、工业文明体制崩溃的动乱时期之后重新回到农耕文明。而目前，人们还看不到任何新能源有希望完全取代化石能源，因此中国要做好人类进入化石能源枯竭期的准备，建筑环境营造策略和技术也应该做出相应的转变，摆脱对化石能源的依赖。   在建筑能耗中，供暖空调系统占2/3，因此有义务转变建筑环境营造策略和技术，为社会发展节约宝贵的不可再生资源和能源。   工业文明在给人类带来不可再生资源和环境危机的同时，由于其“唯生产力至上”的文化和制度，将人视为社会机器而非自然生物，导致现代的社会生活方式出现了许多健康问题。在建筑环境营造方面，追求恒定的室内环境、以提高人体舒适度和生产效率的控制方法忽视了人作为自然生物的健康和心理需求，产生了许多建筑疾病，尤其以长期生活在恒定办公环境中的白领人群最为明显。在节能和健康需求的推动下，西方发达国家已经开展了建筑室内环境适应性热舒适标准的研究。另一方面，作为世界上唯一没有中断且代表农耕文明最高发展水平的中华文明，其提倡的人、环境、资源和谐发展的理念以及中医养生理论与古今中外的被动式建筑理念与技术相融合，可以为未来建筑提供环境营造策略与技术的参考和指导。   1建筑环境营造策略和技术、生活方式的演变   1.1建筑环境营造策略和技术的演变   建筑环境营造策略和技术总体来讲可分为两大类:一是与自然隔绝，以降低室外气候变化所带来的对室内环境的影响;二是建筑适应自然环境变化，通过被动式技术的应用，改善室内环境的舒适性［6］。从人类发展的时间尺度出发，可将不同时期的建筑形式变化及建筑环境营造策略和技术绘制成如图3所示的示意图。受到与工业文明相适应的市场经济制度和生活方式的影响，采用第2种策略和技术营造的建筑形式由于需要针对不同地域的气候进行分析与设计，且由于建筑空间功能设计受到热工设计的限制，不满足标准化快速建造的要求，与快速发展生产力的潮流相悖，逐渐被历史所抛弃，只有在出现能源危机时，才被人们所提倡，但始终难以成为主流。因地制宜、适应当地气候的一些民居逐渐消失，而大量新建的都是千篇一律的近现代钢筋混凝土建筑。由图3可以看到，随着建筑热工技术的演变，室内环境营造方法在人工隔绝环境营造策略和技术遭遇能源、环境和健康危机时，正逐渐向自然响应策略回归。   在图3中还可以看到，古代热工技术经过了上千年的发展，我们的祖先基于朴素理论指导的建筑规划设计，产生出了一些凝聚生活经验与智慧、令人惊叹的被动式供暖降温技术。古人利用极其简单的方法和技术，消耗极少的资源，营造出了许多现在利用复杂机械并消耗大量资源才能获得的建筑环境，不由令人汗颜。这种适宜当地气候，采用当地材料的自然调节建筑技术是古人留给人们应对化石能源枯竭的利器(如火炕、火墙、燃池、风塔等)，所采用的被动式技术和设计方法值得进一步传承与发展。在此基础上稍加改进，使之成为集古今中外自然调节技术和方法于一体的自然调节建筑，便能有效解决中国农村的建筑能耗问题，为中国的社会主义新农村建设做出贡献。如果能更进一步地规划、集成、设计低消耗、低浪费、高舒适的可持续生态农宅，则可为中国应对未来化石能源枯竭提供一片广阔的农村生态根据地。   在近现代大约100多年的时间内，首先是二战后大量的需求导致了大量没有保温的标准化现代建筑出现，这些建筑没有考虑气候响应和热工环境，且大量使用空调装置，虽解决了这类建筑恶劣的室内环境，却导致了能耗的大幅增加。而后，在1952年，德国制定了第1个建筑保温设计的技术标准，主要是防止围护结构冷凝水对室内卫生和结构体产生影响。20世纪70年代，在能源危机的背景下，德国于1976年制定了《建筑节能法》，之后陆续颁布了一系列法律法规，其基本思路是提高围护结构热工性能和设备效率，以实现建筑节能。1991年，德国建成了第1栋被动式房屋，主要是通过围护结构的超级隔热保温和气密性以及高效的新风热回收系统实现其不需要传统供暖空调设备的目标［7］。经过10多年的实验与完善，被动式房屋已经在欧洲及北美等发达国家开始推广。在2010年的中国上海世博会上，德国馆就是1栋被动式房屋。在零能耗房屋还处于实验阶段、同时其成本过高而显得遥不可及的情况下，被动式房屋(近零能耗房屋)由于其成本只比普通建筑高出10%，甚至经过良好设计其成本可以持平的情况下，已经成为了欧美发达国家的必然之选［8］。#p#分页标题#e#   西方发达国家的未来建筑仍在向零能耗房屋转型，且这些国家一直都有从事自然乡土建筑研究的开发团队。除了零能耗房屋，目前较为领先的建筑概念还有气候响应型建筑，这种建筑环境营造策略和技术不同于西方主流的隔绝自然响应的策略，而是接受自然气候有利的影响，消除其不利的影响。近年来，由于恒定的建筑室内环境带来了健康和舒适问题，适应性热舒适研究也开始流行。这种舒适标准正好迎合了气候响应型建筑策略，可与之很好地结合。从建筑环境营造策略和技术发展历史的角度分析，气候响应型建筑是在自然调节建筑的概念上进行了高科技的提升，辅助机械设备，营造出满足现有舒适标准的建筑环境。   通过如图3所示的发展历程可以看到西方建筑环境营造的发展思路及其历史背景。在中国农村和城市的住宅建设过程中，受西方工业化房屋建造技术的影响，正在走西方建筑发展的路线。现在摆在人们面前的问题是，还有条件让我们重复西方的发展路线吗?照搬西方建筑环境营造模式就一定健康、科学吗?   在中国的农村和城乡结合地区，可以利用较好的自然环境发展集成式的自然调节建筑，而在建筑外部环境恶劣的城市中，应该走什么样的建筑节能路线呢?很多人尝试过跨越式发展，如参考学习引进被动式房屋模式，但其背后所需的完善政策体系、高度发达的工业基础与市场经济，以及高素质的设计与施工人才让人们望而却步。在集成式自然调节建筑方法和技术的基础上，以适应性热舒适标准和健康室内环境曲线为指导，通过低能耗的机械设备系统营造健康舒适的室内环境，这种气候响应型建筑应可以满足自然环境较差的城市地区的需求。   1.2建筑环境营造目的的演变   随着生产力的发展，人类社会发展被划分为石器时代、青铜器时代、铁器时代、工业时代、后工业时代和信息时代，与之相匹配的生产关系又将其分为部落制度、奴隶制度、封建制度、资本主义制度和社会主义制度。在建筑环境营造策略发展历程中，根据其控制目标和实现策略的不同，可以分为古代、近现代和未来的环境营造技术及理论。   在这里应该特别注意到，作为具有悠久历史延续并唯一保存到现代的中华文明，有着一套古老的自然调节技术(如传统民居、火炕、火墙)和朴素的分析理论(如风水、园林理论)，这种“天人合一”的朴素观点渗透到了整个古代中国社会经济、文化和政治的每个角落，也就是社会经济、文化和政治均提倡人与自然的和谐。与之形成鲜明相比的是，西方近现代的社会经济、文化和政治指导原则全部为“唯生产力至上”，不考虑自然环境的破坏及资源的有限性。近来年，这种“唯生产力至上”的发展观由于忽略了资源的有限性及生态环境的可承载性，造成了全球性的能源和环境危机。另一方面，这种发展观忽略了人是自然生物而不是社会机器的本质，造成了全人类的健康危机。体现在建筑环境营造时，最为显著的便是将人看作社会机器，为了提高人的工作生产效率以恒定的室内热湿环境作为舒适标准。出于对恒定室内环境所带来的许多健康问题的考虑，以及避免营造恒定室内环境所导致的高能耗，西方发达国家提出了新的适应性热舒适标准，如图4所示。   1.3建筑环境与生活方式之间的关系   鉴于中华文明保存较为完整且未被中断，本节以中国古代为例进行分析。   图5所示为生活方式的演变对建筑环境营造带来的影响，由图可知，中国古代无论从事农事的农民，还是地主文人阶层，他们所遵从的生活都有着一套以黄帝内经作为指导的中医养生理论，讲究应时而动。古代的室内环境功能较为简单，对农夫来说，只有生活、起居和少部分作业(如织布等)，大部分时间呆在自然环境中;对文人来说，他们的生活、学习和工作都在室内完成，但由于中国文化讲究“天人合一”和养生理论，娱乐和体育活动多在自然环境中进行，而且根据四季气候变化，颇多讲究。这些养生理论的影响在现代人的生活中也随处可见。因此，在古代的建筑环境营造中，古人讲究改变自己来顺应自然。用久经岁月的生活智慧和经验指导建筑室内环境的营造，讲究应时而动，不希望人呆在一个恒定不变的环境中。   由图5还可以看出，在20世纪70年代世界能源危机以前，建筑设计以大量高耗能的建筑设备的应用来营造恒定、舒适的建筑内部环境，被人们视为现代化的标志。生活在现代化社会的人们，生活、工作、娱乐、体育活动都在室内进行，人生90%以上的时间都在室内度过，且现代化程度越高，人在室内的时间越长。自然环境已经离大部分人的生活很远，除了与少数农民发生直接关系外，已经显得不那么重要了。这种“唯生产力至上”的社会注定会产生一系列问题，西方发达国家在较早地经历了能源、环境及健康危机之后，开始在发展生产力的同时，兼顾自然环境与能源的有限性。虽然如此，基于经济全球化，西方发达国家高生活标准带来的环境危机和资源问题已影响到了中国，故中国以其发展方式为目标，学习其建筑环境营造策略与技术，仍不可取。   2自然调节建筑定量分析方法   新的设计方法需要新的分析工具，本文基于谐波法的启发，提出一种定量分析的研究思路。首先是自然环境具体参数变化曲线，通过规划手段营造优化的建筑外部环境，具体手段的优劣情况可用其衰减的波幅值和延时值进行评价。同理可以看到建筑设计手法对于室内自然环境曲线的影响，综合上述各条曲线，最后拟合出一条室内自然环境曲线，在其基础上，根据舒适标准进行人工调节。如图6所示，图中曲线①为温度曲线;曲线②为供暖调节目标温度曲线，在恒定舒适标准里为18℃，在健康舒适标准里为舒适区间，可示意性地取为10～18℃;曲线③为预测的健康调节温度曲线。比较曲线①、②和③之间的面积，则可以得到需要补充的热量大小。可以看到，不同的舒适标准对于能耗的影响很大，恒定的舒适标准能耗明显大于适应性热舒适标准能耗。另外，曲线③的预测波动趋势大致与自然环境波动趋势一致，故新的动态舒适标准更有利于节能和健康。#p#分页标题#e#   3结论   每个文明都有着其兴衰的过程，人类若在50年甚至更短的时间里找不到可靠的高密度新能源取代化石能源，那么只有不到300年的工业文明和现代生活方式将难以为继，整个社会将回归到农耕文明。中国应做好向农耕文明转型的准备，放缓城镇化脚步，将社会主义新农村建设为低消耗、低浪费、高舒适的可持续生态农村，作为应对风险的蓄水池。而现实中，中国正处于高速工业现代化的进程当中，“唯生产力至上”的发展观大行其道。从建筑环境史的演变可知，这种“唯生产力至上”思想下的建筑环境营造策略和技术势必会带来高能耗、高生态负担和亚健康等问题，势必会加重中国的能源危机、环境危机和健康危机。因此中国需要低能耗、低浪费的可持续生态建筑环境营造策略和技术。集成式的自然调节建筑设计方法和理论、建筑室内环境适应性热舒适标准理论，以及基于中医理论的室内环境健康标准理论的研究与应用可为中国向低能耗、低浪费、低生态负担的可持续社会转型做出巨大的贡献，是今后的研究重点。

本文作者：万超 马晓明 单位：北京大学深圳研究生院环境与能源学院 北京大学环境科学与工程学院

据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告（2007年）指出，近50年的全球气候变暖主要是由人类活动大量排放的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体的增温效应造成的。尤其，大气中二氧化碳浓度的增加会使全球增温[1]。而且很多气象学家都认为一旦变暖的幅度达到2℃，再往上就是一个加速变暖的灾难性过程。因此，气候变化已成为国际社会普遍关心的重大全球性问题，相应世界多国都在发展低碳经济，并已取得了明显成效。美国选择发展新能源作为推行绿色新政和发展低碳经济的主要方向，2009年美国新任总统奥巴马签署《复苏与再投资法案》，实施总额为7872亿美元的经济刺激计划，内容包括开发新能源和节能增效等方面；欧盟把促进经济复苏和增加就业机会与向低碳经济转型结合起来，提出了发展低碳经济的“三个20%目标”，即到2020年将温室气体排放量在1990年基础上至少减少20%，将可再生清洁能源占总能源消耗的比例提高到20％，将煤、石油、天然气等化石能源消费量减少20%。在亚洲地区，中日两国资源禀赋类似，人均资源占有量相当，但在人口结构、产业结构、能源结构等方面存在一定的差异性。虽然中国的历史累计碳排放很低，人均碳排放也一直低于日本，但是中国的碳排放总量很大，碳排放强度也很高。此外，据国际能源机构（IEA）2009年的资料显示，中日两国均为高化石能源国家，中日两国化石能源依存度分别高达87%和83%，但日本的单位GDP的能耗却远远低于中国[2-3]。因此，通过对中日两国碳排放比较分析与研究，对于中国制定碳减排政策以及低碳经济的发展具有重要的参考价值。

一、中日两国碳排放比较研究

1.碳排放的分析数据来源

当前碳排放可以通过诸多方法确定，主要包括宏观模型、直接测量、计算和估算。随着时间的推移和经验的增加，人们对于每一种方法的准确性、价值和适用性的了解也在增加。总体来说，有关碳排放影响因素的研究一般涉及3个对象：碳排放总量、人均碳排放量以及碳排放强度，以及两个研究层面：一是纵向的按时间序列分解，分析碳排放的历年数据，研究某个国家经济发展伴随的碳排放增长过程。二是横向的按国家和地区分解，比较不同国家和地区的碳排放现状以及其能源结构和碳排放因子。笔者所采用的数据主要来源于中国国家统计局、美国能源部橡树岭实验室（ORNL），日本环境省和经济产业省公布的碳排放年度报告等。

2.碳排放的分析方法研究

碳排放的影响因素以及碳排放的时间序列主要采用两种分析方法：

摘要：低碳经济时代，传统的企业业绩评价指标体系必然要重建，根据各个企业的具体情况，除了财务指标、顾客指标、内部经营指标和员工成长指标之外，还必然要加入低碳环保指标，如低碳经济质量指标、低碳经济治理指标、低碳政策执行情况评价指标和低碳技术创新指标，促使企业在追求经济利益的同时也要担负起环保的责任。

关键词：低碳经济；企业业绩评价指标；低碳环保指标

一、基于低碳经济的企业业绩评价指标体系构建的必要性

（一）我国企业业绩评价指标体系的现状。业绩评价通常是指对企业在一定时间内所取得的业绩和全体员工的努力程度所做的综合性的评价，它的存在可以让企业清楚地知晓自身的优劣势，据此来制订并不断修改经营策略，从而促使企业不断地发展。但我国很多企业，尤其是中小型企业并没有意识到企业业绩评价的重要性，其企业业绩评价体系存在很多问题，如一些企业把财务指标的比重设到了80%，忽略了非财务指标的重要性，甚至没有考虑到低碳环保指标，没有肩负起企业的生态责任；一些企业生搬硬套其他知名企业的业绩评价体系，完全不考虑自己的实际情况等。

（二）低碳经济下构建企业业绩评价指标体系的必要性。低碳经济是一种新型的经济发展模式，意味着能耗低、污染低和排放低。发展低碳经济是全球趋势，我国也必然要走低碳之路。低碳就意味着要考虑产品如何环保，原材料如何环保，生产过程如何环保，销售过程如何环保。因此，低碳经济对我国企业的影响比较大，企业必须要更新现有的生产设备，要改进现有的生产流程，要引进高新技术人才来研发创新，要设置专员来控制“三废”的排放等。低碳经济下，对于我国企业来说，意味着投入更多，不合格的企业可能会被淘汰，但是其中也蕴含着无穷商机，会促进企业更好地发展。因此，企业需要建立一个基于低碳经济的企业业绩评价指标体系，以帮助企业的长远发展。低碳之下，业绩评价方式必然是多维度的、综合性的。目前，全球对于如何创建基于低碳经济的企业业绩评价指标体系并无统一的标准和建议，而且盲目去模仿其他国家的企业或者是模仿国内知名企业的做法是不可取的，需要努力去构建一个既考虑本企业的情况又要考虑低碳因素的企业业绩评价指标体系。

二、基于低碳经济的企业业绩评价指标体系的构建原则

（一）目的性原则。在确定企业业绩评价指标时，首先要考虑到的是企业自身的发展目标和低碳目标。在设计指标时，要考虑如何才能激励员工努力工作、开发潜能，并让客户更加满意。此外，在设计指标时，还必须要考虑到如何才能达到低碳环保，担负起绿色环保的社会责任，而不是一味地追求利润。

摘要：人类的生产生活都离不开能源，它是经济发展重要的物质基础。当前，化石能源短缺问题日益严峻，温室效应问题亟需解决，而新型清洁能源的发展可以有力地改善这一问题。海上风力发电以其可再生、资源丰富、清洁环保等优点成为重点发展的清洁能源之一。对海上风电机组来说，叶片是它的“灵魂”，叶片的好坏能够对风电机组的性能产生重大影响。课题组将从叶片的制造和运维等方面展开论述，并分析叶片未来的发展趋势。

关键词：化石能源；清洁能源；海上风力发电；叶片

1研究背景

现今，人类社会发展正面临着全球变暖、自然环境恶化、化石能源日益枯竭等诸多难题，二氧化碳等温室气体的不断排放让地球不断吸收净能量，使得地表温度不断上升。目前，地球上涨的地表温度已经接近1.5℃。在过去的40年中，极端天气事件暴发愈发频繁，这也可能加快地球生态系统的恶化甚至崩溃。人类社会的可持续发展，需要努力降低碳排放，力争早日实现碳的“零排放”甚至“负排放”[1]。为此，大力发展清洁能源是形势所迫、大势所趋。党的第十九次全国代表大会报告提出，要推进绿色发展，壮大清洁能源产业，打造清洁低碳环保、安全高效的能源体系[2]。在2020年的第75届联合国大会与气候雄心峰会中，习近平主席表示，到2030年时，各种一次能源的消费占比中，非化石能源要占到四分之一，风电和光电总的装机容量至少要达到1200吉瓦时，CO2的排放要努力在2030年之前到达最高点，力争在2060年之前完成碳中和的最终目标。这些计划都表明我国未来可再生清洁能源的发展方向清晰明了，发展态势刻不容缓。当前的国际形势下，俄乌冲突爆发，北约各国纷纷宣布对其进行制裁，其中，德国宣布暂停签约俄罗斯的北溪2号项目。作为全球最大的能源出口国，俄罗斯的能源出口受阻将引发国际能源局势的剧烈震荡。截至北京时间2022年2月24日，美国洲际交易所（IntercontinentalExchange）布伦特原油期货持续上涨，盘中一度超过了每桶100美元的大关，达到了最近八年的历史新高。不难预见到在未来一段时间内，油价与电价的上涨将会呈现出不可阻挡的态势。当下，我国的能源架构依旧以化石能源为主，占比达85%。在化石能源消费中，煤炭资源占据了大部分的市场，占比超过50%。我国的资源储量中，“缺油少气”是无法避免的天然缺点，石油和天然气在2020年我国各类一次能源产量的占比仅分别为6.8%和6%。即便如此，在全球经济一体化的现在，国际油价气价的大幅增长也会抬高国内的一次能源价格，使得其相对于可再生能源发电的价格优势逐渐降低。就国内的能源分布状况来看，其供应与需求的关系恰好相反，不论是传统的不可再生化石能源还是新型的可再生清洁能源，大多都集中在西部和北部，而在东部和南部等经济发达、能源消费需求高的地区，储量却相对较低。这也彰显出了拥有巨大风力资源的海上风力发电在我国能源业中的优势地位，海上风电靠近东部和南部的沿海经济发达地区，在就地消纳的同时[3]，还可以逐步形成海上风力发电相关的上下游产业链，进而成为一些沿海城市新的经济支柱，为当地提供更多的就业岗位，为其经济的可持续发展提供新的选择，并减少碳排放，助力当地的生态环境保护。此外，海上风电还可以降低输电成本和线路损耗，再加上海上的风力资源颇为丰富，风电机组运行的效率较高，不会占用日益匮乏的土地资源且适合大规模的开发等优点。未来，海上风力发电注定会在我国绿色能源体系架构的发展中，扮演愈发重要的角色。目前，海上风力发电总体成本过高的问题亟需解决，它的功率和设备体积都比较大，还配有基座和电缆等相关的配套设施，导致设备成本很高；每台风电机组都配有一部发电机、设备安装在海上，设备的运输和安装难度远高于传统的不可再生能源发电，这也使得运输与安装成本较为高昂；加之国内目前对海上风电机组的安装船、海底电缆等相关领域的研发还不够深入，也从另一方面提高了发电成本；而且，风电机组在海上运行，其运行和维护的成本都很高。2021年之前并网发电的近海风电的电价为0.75元/千瓦时，远海风电技术尚且刚刚起步，并网发电后的上网电价只高不低，而如表1所示，2020年国内燃煤发电的上网电价最高的省份是广东省，约为0.453元/千瓦时，最低的宁夏回族自治区仅为0.2595元/千瓦时左右。巨大的电价差距阻遏了海上风电的发展，若不降低发电成本，海上风电将很难与传统化石能源发电在电价方面进行竞争[4]。

2海上风电叶片的发展趋势

完整的海上风电机组由叶片、风机、塔身与基座四部分组成，而叶片和轮毂又组成了风轮，从而将风能转换成为机械能。对风电机组而言，保障叶片质量才能保障其可靠性与发电量。此外，平抑电价的政策促使风电企业需要从各个环节来降低生产成本，而叶片的改良有助于实现这一目标，叶片越长，叶轮面积也就越大，在相同的运行时间内，发电量也就更高。发电效率提升的同时，还能够降低塔架设施成本，从而有助于降低发电成本[5]。当前，国内的风电叶片产业已然发起了针对叶片长度的攻坚，在2008年，并网发电的风电机组的风轮直径约为65m，而到了2018年，这一数据国外达到了120m，近乎增长了一倍。到了2021年，我国第一款长度超百米的风电叶片在江苏盐城诞生，这标志着我国风电行业正式迈入了百米长叶片的时代。而这个长度远不是叶片发展的终点，世界五百强的丹麦风电设备巨头维斯塔斯宣布未来会制造功率达15MW，叶片长度超115m的海上风电机组；位于我国广东的明阳智能也宣称其正在对功率达16MW，叶片长度约118m的海上风电机组进行技术攻坚。降低重量、提升强度、降低成本是风电叶片未来的发展趋势[6]。伴随着叶片长度的逐渐变长，叶片的重量也会不断增加，这对海上风电安装船的运输能力提出了新的挑战，尤其是风电的未来在于远海的情况下，不增大安装船承载重量上限的话，即便更长的叶片成功下线，也无法安装成功，并网发电。但是，质量不止由体积决定，制造材料的密度也同样关键，当前的风机叶片基本都依赖于玻璃纤维增强塑料，为降低叶片重量，有的风电厂商已经开始使用密度更低的碳纤维来代替玻璃纤维，这也将是未来风电叶片的主流材料。此外，运行与维护也是风电机组的又一焦点问题。对海上风电来说，一方面，设备在高盐度和高湿度的外界环境中持续运行，使用碳纤维有助于增强叶片的耐腐蚀性能。而且，夏季时台风高发，加上平时也有雷雨天气等其他的恶劣天气，使得海上风电机组对可靠性的要求比其他发电设备更高，而相对于玻璃纤维，强度和刚度更高的碳纤维能更好地确保这一点，一举多得[7]。而叶片的受损主要分为环境影响和人为损伤两种情形。雷雨冰雹等恶劣天气会损伤叶片，长此以往，受损程度将不断增大。为此，当前的风电厂商考虑金属网和接闪器等两种结构进行雷电保护[8]。另一方面，为确保叶片性能，一个风电机组的三只叶片必须在24小时内安装完成[9]，在追求施工速度的同时也增大了叶片在装船、运输与起吊等安装环节中磕碰受损的可能性，且施工船在接近机组进行施工作业的时候也容易碰撞并损伤叶片。为此，在提升叶片强度的同时，也应该加强施工人员的职业培训，重视施工船的技术升级，建立完善的管理系统[10]。为及早发现故障，应逐步使用无人机技术取代传统的人工巡检，并在叶片上安装自检系统，双管齐下进行实时监测，确保及时发现隐患，及早排除故障，从而将损失降到最低[11]。

3结语

一、低碳经济的内涵

低碳经济的核心，在于创新，从根本上转变人们的陈旧观念，采取能源技术创新，推进能源制度创新。低碳经济的发展模式，有助于节能减排，推进循环经济，构建和谐社会，是建设节约型社会的有力实践，是实现我国经济可持续良性健康发展的必由之路。在此背景下，大力发展低碳经济，已经成为全球很多国家的共识，得到了全球各个国家领导人的高度重视。

二、低碳经济下煤制油实现可持续发展的措施

（1）大力发展清洁煤技术，加强煤、油、气等化石能源清洁化利用。

当前，节能减排和低碳经济发展的重要任务，是煤、油、气等化石能源清洁化利用，这样才能有力推进我国的新能源战略。煤制油要大力发展清洁煤技术，依靠科技进步，进行技术创新，大力推进煤炭加工、煤炭燃烧、煤炭转化、污染控制等清洁煤技术的道路。

（2）加强高能耗产业的技术改造和结构升级。

长期以来，煤炭都是我国能源消费的主体，以煤炭为主的能源消费结构，在短期很难得到根本的改变。在此种格局下，要发展煤制油低碳经济，就要在做深、做精、做细、做大能源化工产业上下功夫，提高化石能源综合利用的效率。