徐玖平:低碳能源技术范式办理

低碳动力技能范式办理

作者:徐玖平   清华大学理学博士，现任四川大学校长助理、商学院院长、教授、博士生导师。

效果价值

●这是一部低碳动力“百科全书”，全面论说低碳动力理论系统构架、技能演进头绪和范式办理结构，从根底科学层次提醒机理、从技能科学层次提炼规矩、从工程技能层次对实践具有辅导意义

●安身动力改造的年代布景，紧扣低碳转型的年代需求，研讨破解高碳化石动力向低碳清洁动力转型的技能办理难题，拓荒动力研讨范畴、找到范式演进规矩、推进办理理论立异

●深化动力低碳转型杂乱系统工程的安排办理实践，霸占低碳转型各类结构化、半结构化和非结构化技能办理难题，开创性提出范式办理先进理念，创立低碳动力技能范式办理的严整理论、科学办法和有用形式

●对动力系统进行结构优化和系统重构，构筑了包括“地上动力-地表动力-地下动力-人工动力”的低碳动力技能范式办理理论与办法系统，为构建清洁低碳、安全高效的动力系统供应了思维结构、理论支撑和办法辅导

新动力地图重构：低碳是大势所趋

人类社会的展开离不开优质动力资源的开发和先进动力技能的运用。在百年未有之大变局下，国际动力地图正在重构、人类动力需求发生骤变。人类正进入一个从“高碳”向“低碳”跨进、从“黑色”向“绿色”改换的动力大转型新年代

人类文明前进史，从动力技能视点看，是一部动力技能晋级和动力结构转型的前史。人类经农耕文明、历工业文明，正迈向生态文明。与之照应，对动力的出产运用也从木材、干草等原始生物动力，到工业化出产的煤炭、石油、天然气等化石动力，正转入以清洁可再生动力为主的低碳动力，并将成为21世纪的干流动力。

人类社会的展开离不开优质动力资源的开发和先进动力技能的运用。在百年未有之大变局下，国际动力地图正在重构、人类动力需求发生骤变。人类正进入一个从“高碳”向“低碳”跨进、从“黑色”向“绿色”改换的动力大转型新年代。当今国际，化石动力急剧耗费、气候变化日益严峻，危及地球生态安全、要挟人类生计展开，人类需求低碳动力，这是大势所趋。无论是由于工业结构调整、环境束缚加强带来的化石动力比重的明显下降，仍是由于技能前进加快、商场规模扩张带来的可再生动力比重的大幅上升，都标明全球动力正在向低碳方向加快转型。

动力低碳转型，首先要清晰什么是低碳动力。通常将煤炭、石油、天然气等碳基化石动力，称为高碳动力;相应的，风能、太阳能、生物质能等可再生清洁动力，称为低碳动力。著者打破了这种非此即彼的二元敌对思维，提出展开低碳动力，一方面，经过展开风能、核能、太阳能、地热能和生物质能等清洁动力系统，削减二氧化碳排放，减缓气候变化;另一方面，经过研制推广先进的煤炭、石油资源清洁高效运用技能系统，完成节能减排，维护生态环境。也便是说，低碳动力，不仅指动力自身低碳，更是开发运用进程低碳。

党的十九大陈述提出要推进动力出产和消费改造。安全、牢靠的动力供应，高效、清洁的动力消费，是新年代高质量展开的重要确保。我国发掘和焚烧的煤炭占国际的一半，也是全球最大的石油和天然气进口国，对全球动力低碳转型有无足轻重的效果。我国的动力改造将推进国际的低碳转型。

2016年11月收效的《巴黎协议》提出，希望在2051年至2100年间，全球到达碳中和。习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性争辩上的讲话中指出，我国将进步国家自主奉献力度，采纳愈加有力的方针和办法，二氧化碳排放力求于2030年前到达峰值，努力求取2060年前完成碳中和。我国树立这一“超前”方针，具有划年代的积极意义，它以我国低碳转型的骄人成绩为根底。2009年，我国政府在哥本哈根气候变化大会上做出自主减排许诺：到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，非化石动力占一次动力消费的比重到达15%左右。到2019年末，我国碳强度较2005年下降约48.1%，非化石动力占动力消费比重达15.3%，均已提前完成许诺方针。

完成碳中和有三大办法：节能、代替和移除。节能便是要节约动力运用，以削减动力消费量;代替便是用清洁动力代替化石动力，然后下降化石动力占比;移除指经过种树等办法吸收聚集空气中的二氧化碳。全球森林每年净吸收二氧化碳仅约20亿吨，化石燃料焚烧发生的二氧化碳排放量则高达360亿吨以上，有量级上的差异。因而，碳中和不可能经过种树来完成，需求改造动力系统、调整动力结构，从化石动力为主转向可再生动力为主，进一步发掘动力潜力，进步动力运用功率。

新动力改造中心：技能的范式变迁

动力改造的首要方针，便是推进动力结构完成由黑色高碳型向绿色低碳型的根本性改变，建造清洁低碳、安全高效的现代动力系统。新动力改造遵照天然规矩，着重尊重、适应和维护天然，是天人调和型生态文明观的充分体现

当时，动力技能立异进入高度活泼期，新一轮动力技能改造方兴未已。动力改造的首要方针，便是推进动力结构完成由黑色高碳型向绿色低碳型的根本性改变，建造清洁低碳、安全高效的现代动力系统。以新动力技能与信息技能交融为首要标志，以高效化、清洁化、低碳化、智能化为首要特征的动力改造，现已成为全球动力展开的方向和潮流。新动力改造遵照天然规矩，着重尊重、适应和维护天然，是天人调和型生态文明观的充分体现。

先进动力技能是当时国际技能竞赛的前沿和热门范畴，依托动力技能立异，改造动力供应结构、进步动力供应质量，进步低碳绿色动力的有用供应才能，对推进高碳动力低碳展开、黑色动力绿色展开，具有重要现实意义和深远战略价值。

低碳动力技能有三个方向：一是无碳技能，便是展开新动力技能，开发风能、太阳能、生物质能等可再生动力及核能等非化石动力;二是减碳技能，将清洁煤、煤层气等新技能应用于化石动力为支撑的高耗费、高排放职业;三是脱碳技能，首要指碳捕集与封存(简称CCS)，是将大型发电厂所发生的二氧化碳搜集并储存起来，防止排放到大气中，被以为是完成化石动力大规模低碳运用最经济、最可行的办法。无碳、减碳和脱碳技能，都对碳减排和碳中和发挥严重效果。

从高碳动力转化为低碳动力，是一种动力范式的演进。从高碳技能范式转向低碳技能范式，是动力技能范式变迁的方向。著者以为，低碳动力是对化石动力的逾越，低碳动力技能范式是对传统动力技能范式的改造。

新动力改造的中心，是技能范式的低碳转型;技能范式的低碳转型，不只是无碳、减碳和脱碳中某一种或几种技能办法的改造，而是技能展开的观念、规矩和常识系统的根本性改变，是对传统动力技能范式的逾越与改造。

“范式”常指科学研讨共同体遵照的国际观和办法论，是展开科学研讨、树立学科类别的理论根底和实践标准。技能范式是一个包括了观念、常识和规矩等要素的技能系统。低碳动力技能范式包括了碳减排、碳中和、碳补偿等新的低碳出发生活观念，包括了无碳、减碳和脱碳技能等新的低碳动力技能常识，整合了《巴黎协议》等新的国际气候次序和准则规矩，为低碳动力技能立异指明方向，对推进新式低碳动力技能加快迭代、科研效果不断涌现具有重要辅导价值。

新动力办理改造：构建新式范式办理

以碳中和为方针的新动力改造，需求技能范式办理的有用指引。技能范式办理是对技能范式之观念、规矩、常识系统的方案、安排、和谐与操控，改造传统动力办理，构建新式范式办理.

新年代动力改造的安排办理，面对杂乱不确定的动力方针与商场、日益系统化的动力技能与产品，需求重构动力办理的根本规矩和结构系统，从单项功能走向全体系统，从有限资源走向集成系统。以碳中和为方针的新动力改造，需求技能范式办理的有用指引。技能范式办理是对技能范式之观念、规矩、常识系统的方案、安排、和谐与操控，改造传统动力办理，构建新式范式办理。

著者针对从高碳化石动力向低碳清洁动力转型进程中的各类结构化、半结构化和非结构化技能办理难题，提出范式办理理念，构筑范式办理形式，创立范式办理理论，建构了低碳动力技能范式办理的“理念-形式-理论”系统。

提出范式办理理念。著者从微观和微观两个层面来解析动力技能的范式变迁。微观层面，以构建清洁低碳、安全高效的动力系统为方针，对动力系统进行结构优化和系统重构。微观层面，动力技能改造表现为骤变、跃迁和非连续性的杂乱演进，具有动态、非线性和难以预测等非结构化特征。针对动力技能范式转化的结构化和非结构化特征，探明“单元技能→技能系统→技能范式”的演进途径，施行“技能链→技能群→技能谱”的范式办理，从跨学科的全体性来顶层规划、统筹策划。

构筑范式办理形式。技能范式的低碳转型，不只是某一种或几种技能办法的改造，而是技能展开的观念、规矩和常识系统的根本性改变，是对传统动力技能范式的逾越与改造。著者提出，竞赛是技能范式的创生阶段，涣散是技能范式的成型阶段，搬运是技能范式的跃迁阶段，发现了低碳动力技能范式“竞赛-涣散-搬运”的演进规矩，从而沿着“创生-成型-跃迁”范式轨道，逐个对风能、太阳能、水能、海洋能、煤炭、石油、天然气、地热、核能、氢能、生物质能等十余种动力，制作常识图谱、探明技能轨道、施行范式办理，构筑了“地上-地表-地下-人工”四类低碳动力系统，提出了“互补-整合”、可继续点评、杂乱系统优化及“继续-清洁-生态”四种范式办理形式。

创立范式办理理论。在归纳了结构化、半结构化和非结构化问题的动力低碳转型布景下，提出范式办理思维，改造传统动力办理仅重视单一的技能打破、涣散的多项改善，以价值涌现为方针、系统理论为根底、归纳集成为办法、统筹优选来完成，从全体优化视点创立具有系统性、科学性与可操作性的低碳动力技能范式办理理论。根据这一范式办理理论，树立针对杂乱动力系统的解题规矩、办法东西、理论结构与技能道路等。

著者以为，“新范式”代替“前范式”，取决于两个条件：一是前范式的机能失灵，新范式具有处理危机的才能;二是前范式进入拐点，新范式呈现在被需求的机遇。传统高碳展开形式下经济增加与环境维护之间的对立日益突出，旧的经济增加形式现已走到了展开的极限，一场新的技能范式改造成为年代需求。技能前进既是工业文明的推进剂，也是生态文明的驱动器。技能范式改造驱动的动力改造，将为国际经济展开注入新的生机，推进人类社会从工业文明迈向生态文明。低碳动力技能范式办理，契合生态文明的精华要义、适应低碳经济的年代需求，是动力改造、范式转化布景下，构建现代动力系统的最佳挑选。