第26卷第3期上海电力学院学报Vol .26,No .3 2010年6月Journal of Shanghai U niversity of Electric Pow erJune 2010 文章编号:1006-4729(2010)03-0237-05CO 2温室气体减排现状及对策 收稿日期:2009-06-30通讯作者简介:孙丽梅(1963-),女,博士,副教授,辽宁沈阳人.主要研究方向为固废资源化利用和洁净煤技术.E 2mail:sl m 5588@s ohu .com.孙丽梅1,白艳英2(1.上海电力学院能源与环境工程学院,上海 200090;2.中国环境科学研究院清洁生产中心,北京 100012)摘 要: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.分析了世界主要国家开展温室气体减排的政策和技术措施,并结合我国能源使用结构的实际情况,提出了温室气体减排的思路与对策.关键词:CO 2温室气体;减排技术;减排对策中图分类号:X511 文献标识码:ACO 2Greenhouse Gas Reducti on Situati on and Counter 2measuresS UN L i 2mei 1,BA I Yan 2ying2(1.School of Ther m al Po w er and Environm ental Engineering,Shanghai U niversity ofElectric Po w er ,Shanghai 200090,China;2.C leaner Production Center ,China Environm ent Science A cade m e,B eijing 100012,China )Abstract : Greenhouse gas e m issi ons are mostly caused by the devel oped countries .The current situati on of greenhouse gas reducti on f or the devel oped countries on the whole is not op ti m istic and the greenhouse gas e m issi ons of s ome devel oped countries are continuously increasing .The paper su mmurizes and analyzes policies and measures of greenhouse gas reducti on and e mm issi on fr om devel oped countries .So me counter measures f or greenhouse gas reducti on in China are put f or ward based on the real conditi on of energy structure of China .Key words : CO 2greenhouse gas;reducti on technol ogy;reducti on counter measure 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.大量的观测和研究表明[1],全球大气CO 2,CH 4,N x O 浓度显著增加,目前已经远远超出工业化前几千年来的浓度值,其中CO 2浓度从工业化前约280mL /m 3增加到2005年的379mL /m 3,CH 4浓度从工业化前约715μL /m 3增加到2005年的1774μL /m 3,N x O 浓度从工业化前约270μL /m 3增加到2005年的319μL /m 3.其中CO 2的温室效应虽最低,但其排放量很大且降解时间长,对全球温室气体的贡献最大.全球气候变化的主要原因是人类活动,主要通过3方面引起气候变化:一是使用化石燃料所排放的CO 2,这是造成气候变暖的主要原因;二是工农业活动排放的温室气体;三是土地利用变化导致的温室气体源变/汇变化和地表反照率变化对气候的影响,包括森林砍伐、城市化、植被改变和破坏等.《联合国气候变化框架公约》明确规定,全球温室气体的排放量主要源于发达国家,发达国家应率先采取措施应对气候变化及其不利影响.本文通过对发达国家的温室气体排放及减排状况的阐述和分析,探讨我国在经济快速发展情况下温室气体的减排对策与思路.1 温室气体排放及减排现状以美国为例,在工业化阶段的能源消费增长高于国内生产总值(G DP)的增长,其他工业化国家能源消费与经济增长的关系与美国大体相似,也都经历过工业化阶段的能源消费高速增长阶段.发达国家的能源消费激增出现在20世纪50年代以后,到20世纪70年代初,工业化国家G DP 比1950年增长了2倍以上,但能源消费大多增长了3倍以上.到了20世纪后期,发达国家依然保持着较高的能源消费增长速度,造成大量温室气体CO2的排放,发达国家在其发展过程中对全球气候变化负有不可推卸的主要责任.在1751～1860年的100多年里,人为CO2排放基本上是由发达国家产生的;1861～1950年的90年间,发达国家的CO2排放占全球CO2累计排放的95%;直到1950年以后,发展中国家CO2排放的比例才开始增长[2].从1951～2000年的50年里,人口不到全球20%的发达国家的排放量仍占总排放量的77%,仍是全球温室气体最主要的排放者[3].1997年12月在日本京都召开了《联合国气候变化框架公约》第3次缔约方会议,通过了《京都议定书》,规定发达国家在2008～2012年期间,将其温室气体排放量在1990年的排放水平上减少5%,欧盟减少8%.根据该公约公布的最新排放数据表明[4],发达国家1990年的温室气体排放总量为1.7319×1010t(CO2当量),2000年和2005年的排放总量分别为1.6257×1010t和1. 6465×1010t(CO2当量),分别较1990年降低了6.1%和4.9%.从总量方面看,似乎达到了《京都议定书》所规定的减少5%的要求,但其中主要的减排贡献来源于原苏联和东欧经济转型国家,这些国家因经济滑坡而出现了温室气体排放的大幅降低,其降幅远高于5%的总体要求,从而平衡和掩盖了其他主要发达国家温室气体排放量的增长.主要发达国家(不包括经济转型国家)2000年和2005年的温室气体排放总量分别较1990年的排放水平上升了7.6%和9.3%,出现了进一步增长的趋势.美国是全球温室气体排放第一大国, 2005年的排放水平较1990年增加了16.7%;第二排放大国的日本增长了7.1%,加拿大则激增了54.2%.另一方面,欧盟2005年的排放水平则较1990年降低了4%,是发达国家中积极减排的代表,但仍较《京都议定书》的要求有一段距离.由此看出,发达国家温室气体减排的效果并不太理想.联合国开发计划署(UNDP)发布的《2007～2008年人类发展报告》[3]强调,在许多欧盟国家,关于温室气体减排的政治既定目标与现行的能源政策不符.平均起来,欧盟的实际减排仅为2%,而不是其在《京都议定书》中承诺的8%. 1990年以来,尽管美国国内生产总值中每一美元产生的CO2排放量下降了1/4,但其碳排放总量却上升了1/4.造成这种现象的深层次原因在于一些发达国家对《京都议定书》所持的不同态度:美国一直以拖累本国经济发展和中国、印度等发展中国家不承担减排义务等为由,拒绝加入《京都议定书》,并试图以民间自愿减排的方式取代约束性减排;日本和加拿大等国与美国同属一个阵营,减排态度较为消极,并试图绕开或搁置《京都议定书》的限排约束;欧盟在气候变化问题上处于全球领导地位,态度十分积极,减排也初见成效.2 减排措施发达国家为了履行规定的义务,制定了国家级的气候变化战略,但绝大多数政策和措施的着眼点都不是为了减缓气候变化,而是出于提高经济效率、促进能源部门改革、提高能效、改善本国空气质量和减轻交通堵塞等目的.部分发达国家希望利用《京都议定书》提供的3种减排机制,即联合履约(J I)、清洁发展机制(CDM)和排放贸易(I ET)的途径从境外获得减排额度,从而减少在国内开展实质性温室气体减排的压力.一些发达国家的减排措施如下.(1)美国 到目前为止,美国是惟一没有参加《京都议定书》的主要发达国家,不过美国政府仍投入相当经费与资源进行温室气体减排的研832上 海 电 力 学 院 学 报 2010年究,主要目的是凭借发展温室气体减排技术或促进技术转移至发展中国家,使其在追求经济成长的同时,更有效率地使用资源.如美国陆续出台了“气候变化行动计划”、“21世纪清洁能源的能源效率与可再生能源办公室战略计划”和“国家能源政策”等多项政策,计划在2005～2010年期间提供200亿美元发展能源技术.美国还颁布了“2005年国家能源政策法”[5],通过税收政策,以及各种标准、优惠政策和科技研究,达到节能降耗的目的.联邦政府在未来10年内提供145亿美元的减免税优惠,以鼓励企业采取节能措施.另外,美国将通过建立战略联盟,获得更多的替代能源,在未来10年内将美国的汽油消费量减少20%,以降低美国的汽车尾气排放量,并通过税赋奖励来鼓励使用再生能源和高效节能技术.2006年,美国还发布了“气候变化技术计划战略规划”[6],提出将通过捕获、封存和减排等方式来控制温室气体的排放量,从全球的角度规划了多边合作与全民参与以应对气候变化的远景措施,其范围和规模都是空前的.(2)欧盟 在温室气体减排上,欧盟无论是,并已初见成效.根据各成员国的具体情况,欧盟在不同水平上制定和实施了温室气体减排计划.减排措施主要针对减排潜力大且成本低的领域,重点是能源、民用和第三产业、工业和交通等领域;减排的主要途径是开发清洁能源和新能源,提高化石燃料效率,使用低碳燃料和减缓电力需求,提高能效标准,利用高效、清洁能源技术提高能源效率[7].欧盟内部建立了温室气体限排制度[21],各成员国均制定了高度透明和详细的国家减排分配方案,具体到各个行业和企业,对超额排放的企业进行罚款;通过减税或提供补贴等政策、措施,鼓励利用再生能源.另外,还积极推动碳交易市场,成立欧盟碳交易体系,欧盟温室气体排放贸易计划(EU2ETS)于2005年1月正式挂牌运营,是目前全球最大的温室气体配额型交易市场.不过笔者对此措施并不赞成,污染物排放交易措施只是污染物的转嫁过程,并没有真正减少大气中污染物的含量,该措施在某种程度上让发展中国家承担着发达国家发展经济过程中所产生的环境代价.(3)日本 日本主要的温室气体减排对策是从节能的角度入手,通过加强节能、增加天然气供给、发展核电站等措施,减少CO2的排放,并积极利用联合履约、排放贸易和清洁发展机制,在境外获得减排额度.同时,加大技术革新的研究与投资,加速开发可再生能源,注重节能减排.日本政府通过了《2007年版环境和循环型社会白皮书》[8],特别强调了家庭节能技术的重要性,使平均每个家庭的CO2排放量可减少40%.3 减排技术对温室气体减排技术的研究,目前主要分为源头控制和后续处理,包括减少温室气体排放技术、增加碳汇技术(陆地生态系统碳汇、海洋碳汇等),以及碳捕获和封存技术.国外研究人员提出了“稳定楔”理论[9],即15种减缓气候变化的温室气体减排技术,目的是在2050年前将全球大气中CO2的浓度保持在500mL/m3.要达到该目标至少需要综合运用15种技术中的任意7种.15种减排技术综合归纳起来主要有以下5种.(1)提高能源效率和加强管理 表现在提高燃料的使用效能、减少车辆的使用、降低建筑耗能、提高发电厂效能等方面.(2)燃料使用的转换,以及CO2的捕获与封存 以天然气取代煤作燃料、捕获并储存发电厂CO2.(3)核能发电 用核能技术替代燃煤发电的技术.(4)可再生能源及燃料 如风能、太阳能、可再生燃料(生物质能).(5)对CO2的吸收 森林和耕地对CO2的吸收作用.其中,CO2捕获和封存技术是当前该领域研究的热点,被认为是最具应用前景的温室气体减排技术之一[10214].CO2捕获技术主要有以下3种.(1)燃烧后捕获脱碳 以化学溶剂吸收法工艺为基础,实现气体净化,是当前仅有的已进入工业规模试验的技术.根据电厂烟气排放的特点(CO2分压低、处理量大,同时含有少量氧),美国已建立了多个一乙醇胺法脱碳的工业示范装置以捕集燃煤电厂及燃气机排放的CO2.该技术存在的主要问题是装置的能耗较高,且一乙醇胺的氧化降解较严重.目前正准备通过优化吸收/再生工艺结构及使用抗氧化添加剂等措施以降低操作成932 孙丽梅,等:C O2温室气体减排现状及对策本.(2)燃烧前捕获脱碳 此技术的关键是转化制氢及高温下氢气的膜分离系统,开发的重点是膜式转化装置及高温膜分离材料.与常规醇胺法相比,预计可降低捕集成本60%左右.(3)富氧燃烧技术 此技术的关键是廉价的富氧空气供应及与之相适应的高技术涡轮机的开发,预计此项技术可降低捕集成本38%左右.CO2的封存技术主要有海洋封存、陆地生态系统封存和地质封存3种.(1)海洋封存 尤其是深海储存是有可能实现大规模长期储存CO2的理想方式,被溶解和消散的CO2随后会成为全球碳循环的一部分[15217],不过能否实现这个方式还有很多技术问题需要解决,如被储存的CO2是否会从海洋中突然或大规模地释放到大气中,对海洋pH值和生态环境的影响等目前还不太清楚.目前仍处于研究阶段.(2)陆地生态系统封存 森林和陆地生态储存是最理想的廉价储存方式,不过一个功率为500M W的燃煤电厂约需2000m2的森林来捕集其所排放的CO2,由此看出该方式不可能作为主要的储存方式.(3)地质封存 是永久储存CO2的有效方法[18221].该技术通过管道将分离后得到的CO2注入地下深处具有适当封闭条件的地层中储存起来,利用地质结构的气密性来永久封存CO2.适合于CO2封存的地点包括已废弃石油天然气田和矿山、地内的咸水蓄水层、开采中的油气田(可提高石油开采率)、无商业开采价值的深层煤层(可促进煤层气回收).在该领域中率先得到政府支持的是德国,2009年4月德国政府内阁通过了允许实施“CO2捕捉和封存”的法规[22],实施CO2捕捉和地下封存,从而为相关的能源企业开发无污染新型煤炭火力发电站和实施CO2地下储存提供了法律依据.4 结束语我国CO2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可避免,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] I ntergovernmental Panel on Cli m ate Change(I PCC).Cli m 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