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低碳经济知识清华大学热能工程系，清华-BP清洁能源研究与教育中心麻林巍2010年5月15日，四川省巴中市2010年5月15日，四川省巴中市提纲提纲全球气候变化与低碳经济起源一、全球气候变化与低碳经济起源二我国低碳经济发展的成就与挑战二、我国低碳经济发展的成就与挑战三、我国发展低碳经济的战略要点分析我国发展低碳济的战略要点分析2“气候变化”的基本概念气候变化的基本概念较早的定义——UNFCC（联合国气候变化框架公约）较早的定义UNFCC（联合国气候变化框架公约） 在一段时间段内所观察到的，由人类活动直接或间接导致的全球大气组成的变化，以及所引起自然气候的变异 Achangeofclimatethatisattributeddirectlyorindirectlytohumanactivitythataltersthecompositionoftheglobalatmosphereandthatisinadditiontonaturalclimatevariabilityobservedovercomparabletimeperiods.ypp较新的定义——IPCC（政府间气候变化合作组织）第4次评估报告 可被测量到的，持续时间较长（几十年或更久）的气候状态的改变，其原因可能是自然因素导致，也可能是人类活动 Achangeinthestateoftheclimatethatcanbeidentified(e.g.usingstatisticaltests)bychangesinthemeanand/orthevariabilityofitsstatisticaltests)bychangesinthemeanand/orthevariabilityofitsproperties,andthatpersistsforanextendedperiod,typicallydecadesorlonger.Itreferstoanychangeinclimateovertime,whetherduetonaturalvariabilityorasaresultofhumanactivityvariabilityorasaresultofhumanactivity.3全球气候变化的观测数据——解读IPCC第四次评估报告（2007）全球气候变化的观测数据——解读IPCC第四次评估报告（2007）近100年来（19062005）全球平近100年来（1906-2005），全球平均地表温度上升了0.74℃（第三次评估报告为0.6℃，1906-2000）1961年以来，全球平均海平面上升每年上升毫米而自年以来每年上升1.8毫米，而自1993年以来每年升高3.1毫米从1978年以来北极海冰面积以每十年2.7%的速率退缩，夏季退缩7.4%；南北半球的山地冰川和积雪平均面积南北半球的山地冰川和积雪平均面积已呈现退缩趋势。4IPCC第四次评估报告下载地址：所观测到的北半球气候变暖更为显著所观测到的北半球气候变暖更为显著北半球的极地温升是全球平均速率的1倍，陆地温升高于海洋。温升已经波及到3000米的海深，而估计海洋吸收了80%的全球气候系统所新增的热量的海深，而估计海洋吸收了80%的全球气候系统所新增的热量5人为因素是气候变化的主要原因能量平衡分析人为因素是气候变化的主要原因——能量平衡分析•自然因素——太阳活动、火山活动及气候系统内部的多尺度振动等，但目前的多尺度振动等，但目前还无法准确评价其对全球气温变化的影响程度•人类活动——主要通过土地利用变化以及温室气体和气溶胶排放对地面气温变化产生影响：影响大气中和地表对辐射的吸收、散射和漫射，从而改变了气候系统的能量平衡（用辐射强迫表示）6人为因素是气候变化的主要原因——气候模式模拟分析人为因素是气候变化的主要原因——气候模式模拟分析将已观测到的全球气温数据与将观测到球气数据与使用自然强迫和人为强迫的气候模式模拟结果比较，可明显看出，人为因素是主要原因，而仅考虑自然因素则无法与观测数据相吻合。IPCC第2次评估报告（1995）基本确认人类活动引起气候变化的事实活动引起气候变化的事实 蓝色阴影表示仅使用太阳活动和火山自然强迫的5个气候模式19个模拟试验结果的5%至95%可信度范围 红色阴影表示同时使用自然强迫和人为强迫的14个气候模式58个模拟试验结果的5%至95%可信度范围7气候变化的最主要驱动因子——近40年来的大气温室气体浓度显著增加温室气体浓度增加会引起“温室效应”，导致强迫红外全变温室气体的CO2当量比辐射而使全球气候变暖1970年以来全球大气CO2、CH4、N2O浓度显著增加，已近超过了根据冰核数据估测的过去几千年甚至上万年•二氧化碳(CO2)-1•甲烷(CH4)-21•氧化亚氮(N2O)-310以来的浓度增长全球CO2浓度增加主要是因为化石能源的使用，以及植被（碳汇）的减少（次要因素）；CH4主要是因为农业•氧化亚氮(N2O)310•氢氟碳化物(HFCs)-11700•氟化碳(PFCs)-6500和化石能源的使用；N2O主要是因为农业 ppm：百万分之一体积浓度•六氟化硫(SF6)-239008全球人为温室气体排放加速增长，其中主要是CO2，而CO2排放又主要来自于化石能源的使用1995-2004年以来的人为当量CO2排放年均增长(每年新增9.2亿吨）远高于1970-1994的水平(43亿吨/年）的水平(4.3亿吨/年）CO2是昀主要的人为温室气体排放，1970-2004年年平均排放增加了80%（从210亿吨增长到380亿吨），占温室气体排放（当量排放）总量的77%9人为CO2排放增长的主要驱动因素（1970-2004）人为CO2排放增长的主要驱动因素（19702004）sqCOECOGDPEPGDPPCO)2()/2()/()/()(2−×××=人口增长贡经济发展贡能源强度降低2000年后单位能源碳汇变化人口增长，贡献了69%经济发展，贡献了77%能源强度降低，贡献了-33%2000年后，单位能源碳排放不降反升碳汇变化较缓10全球气温持续升高可能引起的严重后果（预测）全球气温持续升高可能引起的严重后果（预测）气温升高1℃就会引起30%的物种灭绝30%的物种灭绝气温升高2℃就导致部分生态系统受到严重影分生态系统受到严重影响、粮食减产、洪水和风暴增加、疾病增加气温升高3℃以上时，各种后果都将出现并且交叉影响其结果可能交叉影响，其结果可能是毁灭性112050年控制2℃的全球温升需要将年CO2排放减少50-85%（相对于2000年水平）12虽然全球气候变化的责任目前仍应由发达国家主要承担，但中国将面临越来越大的压力和责任2007年中国在全球累积CO2排放（1890年以欧盟的碳减排目标（EU-ETS）：2020年2来）中贡献了9%，2030年可能达到16%左右，2050年会更高比2005年减少21%的温室气体排放欧盟的CO总量控制目标和实现方式IEA对全球累积CO2排放的预测欧盟的CO2总量控制目标和实现方式数据来源：IEA.WEO200913各种能源的碳排放因子和生命周期碳排放比较化石能源的碳排放（从高到底）依次为：煤炭、石油、天然气应用碳捕获与埋存（CCS）可显著减少化石能源的碳排放核能和可再生能源几乎没有碳排放（生命周期碳排放也显著低于化石能源）热值（kcal/t,m3）标煤折算系数排放因子（t/GJ）排放因子（t/标煤）相对煤炭而言热值,标煤折算系数排放因子J排放因子标煤相对煤炭而言煤炭50000.71430.09462.7681石油100001.42860.07332.1460.775天然气93131.33040.05611.6410.59314全球一次能源消费和化石能源的碳排放（1）全球次能源消费和化石能源的碳排放（）161.5亿吨标准煤发达国家和发展中国家的能源消费和碳排放3000Mtoe6000OECDNOECDMtoe石油一次能源2000OECDNon-OECD4000OECDNon-OECD010000200019781988199820081978198819982008天然气煤炭MtoeMtoe20003000OECDNon-OECD20003000OECDNon-OECD100010000197819881998200801978198819982008国际上提出的应对全球气候变化的能源发展情景（IEA）国际上提出的应对全球气候变化的能源发展情景（IEA）sqCOECOGDPEPGDPPCO)2()/2()/()/()(2−×××=q)()()()()(人口还将持续增长经济还将持续发展持续降低能源强度（节能）发展核能和可再生能源，CCSIEAWEO2008：将2050年二氧化碳排放量减少至2005年的50%，将CO2排放量控制在140亿吨，使全球二氧化碳气体浓度稳定在450ppm的水平pp17强力的CO2排放控制需要付出巨大的经济成本将2050年的CO2当量排放控制在2005年水平，需要每吨50美金的成本；将CO2控制在2005年的50%需要每吨200美金甚至500美金的成本（中国共需要付出16强力的CO2排放控制需要付出巨大的经济成本1000制在2005年的50%，需要每吨200美金甚至500美金的成本（中国一共需要付出1.6万亿到4万亿美金的成本—约减排80亿吨，2005年中国GDP仅2.3万亿美金）800tCO2)TransportalternativefuelsTechnologyPessimism400600ost(USD/tIndustryfuelswitchingandCCSBLUEMap500200400arginalcoPowersectorEnd-useefficiencyBLUEMap100200TechnologyOptimism-200005101520253035404550MaACTMap10050-2002050CO2emissionsreduction(GtCO2/yr)国际上关于低碳经济的种种说法（1）国际上关于低碳经济的种种说法（1）Wiki百科全书——强调的是少排碳科书强调是少排碳低碳经济是指昀小化地排放温室气体（主要是二氧化碳）的经济。其目的在于避免灾难性的气候变化，并作为理想的零排碳经济的前驱。低碳经济的目标在于整合其中的生产、消费的各个方面，使得整个社会的氧碳排放在生产制个社会的二氧化碳排放量达到昀小。在生产环节，需要改造制造，农业，交通以及发电等部门的技术，实现能源和材料生产少排放二氧化碳消费环节中人们建筑机器以及设备要更加高放二氧化碳。消费环节中，人们，建筑，机器以及设备要更加高效地利用这些能源和材料，并且精心处理甚至循环废弃物。为了实现向低碳经济的过渡，需要为温室气体排放规定成本，可为了实现向低碳经济的过渡，需要为温室气体排放规定成本，可用的手段包括排放贸易以及碳税等。国际上关于低碳经济的种种说法（2）国际上关于低碳经济的种种说法（2）国内经常提及的“低碳经济”昀早的出处是英国贸工部(DTI)2003年2月编纂的能源白皮书ENERGYWHITEPAPEROfttil的能源白皮书—ENERGYWHITEPAPER,Ourenergyfuture-creatingalowcarboneconomy，此书由当时的英国首相布莱尔撰写前言报告原本是英国贸工部长向议会提交的报告，目的是促进气候变化立法Withthesechallenges,however,comenewopportunities.TheopportunitytoshifttheUKdecisivelytowardsbecomingalowcarboneconomywherehigherresourc