温室气体与能源利用
-----《环境与可持续发展》课程论文
摘 要：全球变暖是当今人类面临的严峻挑战，是国际社会公认的全球性环境问题，全球变暖的主要原因是大气中温室气体的急剧、持续增加。而温室气体的排放主要是由发达国家产生的，目前发达国家温室气体减排履约的整体情况并不乐观，主要发达国家的排放量仍呈上升趋势。根据数据研究表明：我国的能源消费仍是当前我国温室气体排放的主要来源。
关键词：温室气体、能源、现状、建议
一、我国温室气体排放现状
温室气体是指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云所射出的红外辐射谱段特定波长辐射的气体成分。该特性导致温室效应。水汽（H2O ）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮(N2O）、甲烷（CH4）和臭氧（O3）是地球大气中主要的温室气体。此外，大气中还有许多完全由人为因素产生的温室气体，如《蒙特利尔协议》所涉及的卤烃和其他含氯和含溴物。除CO2、N2O 和CH4外，《京都议定书》将六氟化硫（SF6）、氟碳化物（HFCs ）和全氟化碳（PFCs ）定为温室气体。
能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。
从温室气体排放的历史分析，近年来，我国煤炭工业温室气体排放量在逐年增加。2005年，直接和间接排放的二氧化碳当量为3.94亿吨，2009年排放量为4.60亿吨，增长了17%。煤炭工业温室气体排放量占我国温室气体排放总量的比例从2005年的7%下降到2008年的6%，降低了1个百分点。其中，煤矿瓦斯释放是煤炭工业温室气体的最大排放源，2005年，煤矿瓦斯排放温室气体占煤炭工业温室气体排放总量的70%。
二、从能源利用的角度上对温室气体控制的建议
1、调整经济结构
独特的经济结构（包括价格结构）是我国能源强度高于大多数大国的主要原因。研究结果表明，能源强度下降的主要原因也应归功于经济结构。尽管能源利用技术效率的提高在未来仍然还有很大的潜力，但是，技术提高对总的能源强度降低的贡献仅占15%-25%，而结构变化因素的贡献则高达75%-85%。
根据模型预测的结果，未来宏观经济结构的变化，将导致工业比例略有下降，对能源强度降低的贡献率大约为7%。在结构变化中贡献率最大的是工业各部门的产品结构变化。今后我国工业将生产出更多样化的高附加值的产品，而不是低附加值的产品，这种因素对能源强度降低的贡献在35%-40%之间。
2、提高能源使用技术水平
我国在中、短期降低能源强度、控制温室气体排放的具体行动中，提高能源效率最具优先权。自1978年以来，我国在提高能源效率方面取得了重大进展。能耗强度稳步下降，从1977年的每千元人民币GDP （1980年币值）耗1.49tce 下降到1993年的0.76tce 。如果目前的能耗强度仍相当于70年代水平的话，我国将要多消费一倍的能源。尽管取得这些成就，我国在提高能源效率方面仍有相当大的余地。在我国，每千克能源（按标准油计）仅能创造0.7美元的价值（1992年值），远低于美国的3.2美元、德国的6.1美元和日本的9.6美元。有关研究表明，如果我国重点产品的单位能源消耗接近发达国家80年代初的水平，2020年将因此节约能源14.6-21.6亿吨煤当量，比1990年全国的总能耗还要大得多；温室气体的排放量也将比基于现有技术水平发展趋势预测的结果减少330Mt 碳当量，见表1
。
鉴于这一低能源产出率，我国政府在其国家政策中强调了提高能源效率的重要性。我国已建立了推动节能的健全的行政机构，并已制定了节能规划，颁布了《节约能源法》。随着企业改革和能源价格改革的继续进行，企业节能的积极性逐步提高。但是许多提高能效的费用最小项目仍然没有实施。事实上，低能效的设计和工艺设备仍广泛应用在我国工业生产新设施的建设及建筑原材料的开发中。需要解决的问题是，设法提高能源效率项目投资的规模和有效性。
我国工业节能投资的重点项目包括废气、废热回收，热电联产，炉窑改造，能源管理体系的采用，绝热性能的改进和热% 汽系统改造，以及安装高效能耗设备，采用和推广先进的煤炭加工技术等等。
3、开发替代能源
由于替代能源需要较长时间的技术准备，短期而言，替代能源取代煤炭受到许多制约。但是，从中期发展看，水电、生物质能、天然气、煤层甲烷等都是中国可以大量使用的替代能源。从长远考虑，包括核能、风能、太阳能等在内的替代能源的开发利用是我国的重要选择。研究结果表明，如果到2020年将一次能源总量中煤的比重从现有预测的67%降低到58%，电力中煤的比重76%降低到58%，相应地提高水力、核能和其它低碳能源资源的比重，将避免237Mt 碳当量的温室气体排放。
①、水电
目前中国有庞大的水电发展规划。根据研究分析，到2050年中国水电资源的80%将得到开发利用。水电装机1990年为36GW ，到2020年时将达到138GW 。
②、煤层甲烷
目前大约只有4.3亿m ³的煤层甲烷（相当于5%的国营统配煤矿煤层甲烷排放量）得到回收利用。如果国营统配煤矿都配有煤层甲烷回收装置，并且其回收率达到国内最好水平，煤层甲烷回收量可以增加到20-40亿m ³。发展煤层甲烷气的主要障碍是：天然气的价格低以及缺乏回收和加工的专业技术。
③、核能
随着田湾核电站两台机组投入商业运营，截至2007年底，我国大陆地区核电运行机组达到11台，运行总装机容量达到907.8万千瓦。这11台核电机组，以压水堆技术为主，包括3座国产的、两座从俄罗斯引进的和4座从法国引进的，还有从加拿大引进的两座重水堆。主要分布在浙江秦山核电基地、广东大亚湾／岭澳核电厂和江苏田湾核电厂。国家原子能机构的统计表明，2007年，我国核电总发电量628.62亿千瓦时，上网电量为592.62亿千瓦时，同比分别增长14.61%和14.39%。据国家统计局统计，2007年我国发电量为32777亿千瓦时，电力总装机容量超过7亿千瓦。核电占总发电量的比例只有1.9%，占电力总装机容量的比例只有1.27%。这一比例远远低于世界平均水平。
④、风能
中国蕴藏有丰富的风能。可开发的风能达25万MW 。中国已将风能的开发列为重点之一，计划到2000开发1000MW 。世界银行曾对一项拟建在内蒙古自治区的550万kW 能力的风能发电厂进行了经济分析。该项目年发电量可达100MW ，将避免1250tSO2和80000t 碳的排放，具有显著的环境效益。但是，由于该项目的投资大（约9000万美元）和回报率低（仅10%），目前不足以吸引商业投资。
⑤、太阳能
太阳能利用技术已经取得了很大的进展，太阳能已成为发达国家和发展中国家偏远地区较经济的能源。但是太阳能的利用成本相对于传统能源而言仍然过高。目前在中国太阳能主要用于提供淋浴热水，尚无大型的商业性发电装置。尽管上述替代能源具有较高的环境效益，
但是在中国现有的技术发展水平下，替代成本很高（见表3），尤其是太阳能和核能发电，投资成本高出煤电一倍以上。据估计，为将2020年电力供应中的煤电比重从基于现有发展趋势预测的76%降到58%，将需要1590亿美元（1990年不变价）的增量成本。
三、结论
我国二氧化碳的排放量仅次于美国，居全球第二，导致这种状况的主要原因是我国能源资源的不均衡及消费结构的不合理，煤炭资源约占我国资源总量的75%左右，煤炭消费占能源消费总量的65%以上，而且以煤炭为主的能源消费结构短期内很难改变，加上我国的人口总数仍将继续增长，因此能源消费和温室气体排放的增长不能避免，能源供应和能源环境问题仍将是制约我国经济发展的突出问题之一。由于人口、资源和环境的限制，我国的经济发展必须走低资源消耗、低能耗、低碳经济的发展道路，把节能减排与可再生能源的发展结合起来，大力发展高效、节能、清洁技术，依靠科技创新走低碳经济之路，大幅降低温室气体的排放，为我国经济的协调可持续发展提供保障。
[参考文献]
[1] 国家统计局，中国统计年鉴，中国统计年鉴出版社
[2] 联合研究组，中国温室气体排放控制的问题与对策总报告，中国环境科学出版社
[3] 倪维斗，托马斯·约翰逊，中国能源的可持续发展，能源战略和技术专家工作组报告、中国环境科学出版社，1999
[4] 马忠海. 中国几种主要能源温室气体排放系数的比较评价研究[D]中国原子能科学研究院, 2002
[5] 何宏舟. 改善一次能源消费结构减少温室气体排放[J]节能与环保, 2002, (11)
[6] 齐玉春, 董云社. 中国能源领域温室气体排放现状及减排对策研究[J]地理科学, 2004, (05) .
[7] 匡新瑞. 我国经济发展与二氧化碳排放研究[D]江南大学, 2009 .
温室气体与能源利用
-----《环境与可持续发展》课程论文
摘 要：全球变暖是当今人类面临的严峻挑战，是国际社会公认的全球性环境问题，全球变暖的主要原因是大气中温室气体的急剧、持续增加。而温室气体的排放主要是由发达国家产生的，目前发达国家温室气体减排履约的整体情况并不乐观，主要发达国家的排放量仍呈上升趋势。根据数据研究表明：我国的能源消费仍是当前我国温室气体排放的主要来源。
关键词：温室气体、能源、现状、建议
一、我国温室气体排放现状
温室气体是指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云所射出的红外辐射谱段特定波长辐射的气体成分。该特性导致温室效应。水汽（H2O ）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮(N2O）、甲烷（CH4）和臭氧（O3）是地球大气中主要的温室气体。此外，大气中还有许多完全由人为因素产生的温室气体，如《蒙特利尔协议》所涉及的卤烃和其他含氯和含溴物。除CO2、N2O 和CH4外，《京都议定书》将六氟化硫（SF6）、氟碳化物（HFCs ）和全氟化碳（PFCs ）定为温室气体。
能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。
从温室气体排放的历史分析，近年来，我国煤炭工业温室气体排放量在逐年增加。2005年，直接和间接排放的二氧化碳当量为3.94亿吨，2009年排放量为4.60亿吨，增长了17%。煤炭工业温室气体排放量占我国温室气体排放总量的比例从2005年的7%下降到2008年的6%，降低了1个百分点。其中，煤矿瓦斯释放是煤炭工业温室气体的最大排放源，2005年，煤矿瓦斯排放温室气体占煤炭工业温室气体排放总量的70%。
二、从能源利用的角度上对温室气体控制的建议
1、调整经济结构
独特的经济结构（包括价格结构）是我国能源强度高于大多数大国的主要原因。研究结果表明，能源强度下降的主要原因也应归功于经济结构。尽管能源利用技术效率的提高在未来仍然还有很大的潜力，但是，技术提高对总的能源强度降低的贡献仅占15%-25%，而结构变化因素的贡献则高达75%-85%。
根据模型预测的结果，未来宏观经济结构的变化，将导致工业比例略有下降，对能源强度降低的贡献率大约为7%。在结构变化中贡献率最大的是工业各部门的产品结构变化。今后我国工业将生产出更多样化的高附加值的产品，而不是低附加值的产品，这种因素对能源强度降低的贡献在35%-40%之间。
2、提高能源使用技术水平
我国在中、短期降低能源强度、控制温室气体排放的具体行动中，提高能源效率最具优先权。自1978年以来，我国在提高能源效率方面取得了重大进展。能耗强度稳步下降，从1977年的每千元人民币GDP （1980年币值）耗1.49tce 下降到1993年的0.76tce 。如果目前的能耗强度仍相当于70年代水平的话，我国将要多消费一倍的能源。尽管取得这些成就，我国在提高能源效率方面仍有相当大的余地。在我国，每千克能源（按标准油计）仅能创造0.7美元的价值（1992年值），远低于美国的3.2美元、德国的6.1美元和日本的9.6美元。有关研究表明，如果我国重点产品的单位能源消耗接近发达国家80年代初的水平，2020年将因此节约能源14.6-21.6亿吨煤当量，比1990年全国的总能耗还要大得多；温室气体的排放量也将比基于现有技术水平发展趋势预测的结果减少330Mt 碳当量，见表1
。
鉴于这一低能源产出率，我国政府在其国家政策中强调了提高能源效率的重要性。我国已建立了推动节能的健全的行政机构，并已制定了节能规划，颁布了《节约能源法》。随着企业改革和能源价格改革的继续进行，企业节能的积极性逐步提高。但是许多提高能效的费用最小项目仍然没有实施。事实上，低能效的设计和工艺设备仍广泛应用在我国工业生产新设施的建设及建筑原材料的开发中。需要解决的问题是，设法提高能源效率项目投资的规模和有效性。
我国工业节能投资的重点项目包括废气、废热回收，热电联产，炉窑改造，能源管理体系的采用，绝热性能的改进和热% 汽系统改造，以及安装高效能耗设备，采用和推广先进的煤炭加工技术等等。
3、开发替代能源
由于替代能源需要较长时间的技术准备，短期而言，替代能源取代煤炭受到许多制约。但是，从中期发展看，水电、生物质能、天然气、煤层甲烷等都是中国可以大量使用的替代能源。从长远考虑，包括核能、风能、太阳能等在内的替代能源的开发利用是我国的重要选择。研究结果表明，如果到2020年将一次能源总量中煤的比重从现有预测的67%降低到58%，电力中煤的比重76%降低到58%，相应地提高水力、核能和其它低碳能源资源的比重，将避免237Mt 碳当量的温室气体排放。
①、水电
目前中国有庞大的水电发展规划。根据研究分析，到2050年中国水电资源的80%将得到开发利用。水电装机1990年为36GW ，到2020年时将达到138GW 。
②、煤层甲烷
目前大约只有4.3亿m ³的煤层甲烷（相当于5%的国营统配煤矿煤层甲烷排放量）得到回收利用。如果国营统配煤矿都配有煤层甲烷回收装置，并且其回收率达到国内最好水平，煤层甲烷回收量可以增加到20-40亿m ³。发展煤层甲烷气的主要障碍是：天然气的价格低以及缺乏回收和加工的专业技术。
③、核能
随着田湾核电站两台机组投入商业运营，截至2007年底，我国大陆地区核电运行机组达到11台，运行总装机容量达到907.8万千瓦。这11台核电机组，以压水堆技术为主，包括3座国产的、两座从俄罗斯引进的和4座从法国引进的，还有从加拿大引进的两座重水堆。主要分布在浙江秦山核电基地、广东大亚湾／岭澳核电厂和江苏田湾核电厂。国家原子能机构的统计表明，2007年，我国核电总发电量628.62亿千瓦时，上网电量为592.62亿千瓦时，同比分别增长14.61%和14.39%。据国家统计局统计，2007年我国发电量为32777亿千瓦时，电力总装机容量超过7亿千瓦。核电占总发电量的比例只有1.9%，占电力总装机容量的比例只有1.27%。这一比例远远低于世界平均水平。
④、风能
中国蕴藏有丰富的风能。可开发的风能达25万MW 。中国已将风能的开发列为重点之一，计划到2000开发1000MW 。世界银行曾对一项拟建在内蒙古自治区的550万kW 能力的风能发电厂进行了经济分析。该项目年发电量可达100MW ，将避免1250tSO2和80000t 碳的排放，具有显著的环境效益。但是，由于该项目的投资大（约9000万美元）和回报率低（仅10%），目前不足以吸引商业投资。
⑤、太阳能
太阳能利用技术已经取得了很大的进展，太阳能已成为发达国家和发展中国家偏远地区较经济的能源。但是太阳能的利用成本相对于传统能源而言仍然过高。目前在中国太阳能主要用于提供淋浴热水，尚无大型的商业性发电装置。尽管上述替代能源具有较高的环境效益，
但是在中国现有的技术发展水平下，替代成本很高（见表3），尤其是太阳能和核能发电，投资成本高出煤电一倍以上。据估计，为将2020年电力供应中的煤电比重从基于现有发展趋势预测的76%降到58%，将需要1590亿美元（1990年不变价）的增量成本。
三、结论
我国二氧化碳的排放量仅次于美国，居全球第二，导致这种状况的主要原因是我国能源资源的不均衡及消费结构的不合理，煤炭资源约占我国资源总量的75%左右，煤炭消费占能源消费总量的65%以上，而且以煤炭为主的能源消费结构短期内很难改变，加上我国的人口总数仍将继续增长，因此能源消费和温室气体排放的增长不能避免，能源供应和能源环境问题仍将是制约我国经济发展的突出问题之一。由于人口、资源和环境的限制，我国的经济发展必须走低资源消耗、低能耗、低碳经济的发展道路，把节能减排与可再生能源的发展结合起来，大力发展高效、节能、清洁技术，依靠科技创新走低碳经济之路，大幅降低温室气体的排放，为我国经济的协调可持续发展提供保障。
[参考文献]
[1] 国家统计局，中国统计年鉴，中国统计年鉴出版社
[2] 联合研究组，中国温室气体排放控制的问题与对策总报告，中国环境科学出版社
[3] 倪维斗，托马斯·约翰逊，中国能源的可持续发展，能源战略和技术专家工作组报告、中国环境科学出版社，1999
[4] 马忠海. 中国几种主要能源温室气体排放系数的比较评价研究[D]中国原子能科学研究院, 2002
[5] 何宏舟. 改善一次能源消费结构减少温室气体排放[J]节能与环保, 2002, (11)
[6] 齐玉春, 董云社. 中国能源领域温室气体排放现状及减排对策研究[J]地理科学, 2004, (05) .
[7] 匡新瑞. 我国经济发展与二氧化碳排放研究[D]江南大学, 2009 .