构建节能中国的四重思考

□中国工程院院士、清华大学教授 倪维斗

  编者按:
 
  2月8日,本报发表了记者对中国工程院院士倪维斗和其他几位专家的访谈,其中提出节能和煤的清洁利用是我国实现低碳经济的两个重大战略。在本文中,倪维斗院士进一步针对我国在节能领域暴露出来的问题进行了深入、系统的思考,从技术节能、系统节能、体制节能和社会节能四个层次初步勾勒出中国节能体系的纲要。

  “目前我国一些产品的能耗较高,从本质上看不是技术问题,主要是政策不到位,各个环节的利益链没有组织好。

  经济危机以来,中央政府投入4万亿元的巨量资金,但发展模式却没有多大变化,在某种意义上更强化了高能耗的发展模式。从长远来看,这对我国经济的科学发展埋下更深的隐患。从节能的角度看,这一二十年更重要的是通过国家调控和体制调整为我国经济发展塑好型、奠好基,但近期的国家行为却没有在这方面努力。
 
  从根本上说,房地产在很大程度上已经不是居住功能,而是投资、投机功能,功能倒置。这种发展方式肯定是泡沫的积累,是大量能源、资源的无效沉淀。
 
  调整产业结构,对节约能源具有非常大的潜力,但也十分艰难,是一项复杂的系统工程。因为要从根本上改变发展模式,要平衡中央、地方、企业集团的利益,这牵涉到中央如何真正贯彻科学发展观,对地方政府和其主要官员的评价体系(官员升迁的机制),中央和地方的财税体制,各部门之间的利益分配链等。
 
  节约资源是我国的基本国策,但只提出单位GDP能耗降低指标,而不从更深层次加以深入的分析和进行全面的改革,恐难完成任务。这正是本文思考的问题。”

  总体而言,构建节能体系可分为四个方面:技术节能、系统节能、体制节能(即产业结构节能)和社会节能。所有行业的节能,如工业、交通、建筑都牵涉到这四个方面。本文重点讨论体制节能问题。
 
  一、技术节能
 
  采取技术措施减少每单位产品所消耗的能源,如针对每度电、每吨钢铁等,这是最显见的节能,具体地说有以下几个层次:
 
  (1)各行业技术进步带来的节能潜力巨大
 
  对钢铁、有色、石油加工和炼焦、化工、电力、建材等各个高耗能行业,进行具体分析,包括其现况、节能技术水平、存在问题等。通过改进各行业的节能技术来降低单位产品的能耗具有很大潜力,大致估计有15%~20%。
 
  (2)关键问题在于政策
 
  目前节能任务的完成主要通过行政命令,签订责任状,但很多情况取决于企业领导的认识,而没有真正激发起企业自身的内在动力。
 
  改变这种状况,一定要深入分析两个“利益链”:一是技术节能的各个相关单位的利益链,即节能对每个单位有什么“好处”;二是落后技术迟迟不被淘汰的利益链,因为一些落后技术的长期存在,“养活”了相当一批人。这两条“利益链”,前者建立不起来,后者不被切断,很多节能措施就无法广泛实施。
 
  应该说,节能的相关技术国内都已存在,只有少量需要引进。因此,技术节能的关键在于:在各个行业中因时因地制宜树立标杆,限期达到,奖惩分明,积极组织先进技术示范和优秀节能单位示范。
 
  目前在这个问题上,一些人存在很大的认识误区,认为要技术节能必须引进国外技术。实际上,目前我国一些产品的能耗较高,从本质上看不是技术问题,主要是政策不到位,各个环节的利益链没有组织好。例如,长期以来,我国动力煤洗选比例较小,导致电厂用煤的灰分、硫分较高,从而影响电厂效率。一般来说,煤的灰分降低就可以使每度电的煤耗相应降低。例如我国工业锅炉平均热效率只有65%(如果是80%以上,每年可以节约5000~6000吨煤),其主要原因是入炉煤的品种、筛分与设计要求有较大差距。不组织工业锅炉的配煤服务,不配备必要的自动化设施和监测仪表,不认真培训操作人员,这些难道要靠国外引进先进技术来解决吗?
 
  (3)科技攻关,谋定战略方向
 
  每个行业都要制定出本行业节能技术(分近期、中期、远期)的战略方向,并组织实施各个阶段的攻关项目。
 
  二、系统节能
   
  我国能源种类繁多,包括煤、石油、天然气、水能、核能、风能等可再生能源,应当有一个各种能源相互取长补短、相互配合、发挥各自优势的战略布局,而不是“各打各的仗”、“各吹各的号”。一个国家的能源系统是一个有机整体,是一个各种不同能源的转换、输送,并且以各种不同形式或产品服务于终端用户的庞大且复杂的广义总能系统。系统节能即对一个地区、一个省、整个国家,从中观、宏观角度进行研究,把合适的能源用在合适的地方,把各种能源和各种需求加以整体优化。
 
  由于行业的分割,各个行业都在最近这几年内以扩大规模、获取更多的资源为第一要务,局部规划,局部优化,而整个系统的规划和优化未必合理、最优。譬如,多个产业部门的余热充分利用、以煤气化为基础的多联产系统、秸秆的颗粒化、沼气的高效生产和利用、在一些有条件的地方建设分布式能源系统等,这些都受整个产业链的不完整和电力上网规定的限制,长期以来仅在个别的、小部分示范(上级拨经费)的状态下“蹉跎岁月”,而无法在较大范围内推广。
 
  (1)系统节能应考虑全产业链节能,着眼于我国的广义资源禀赋
 
  1)能源系统的全产业链节能
 
  系统节能应从全产业链出发,选择并实现资源、能源、环境效益的最大化。能源系统一般分为四个环节:资源及其获得→能源转化→输送→终端利用。每个环节都有效率和物质利用问题,必须看全产业链的能源、环境、经济效益。如新疆煤制天然气(SNG)就是一个值得探讨的方向。终端利用环节的节能应给予更大重视,严格控制准入门槛。
 
  对每一种能源的开发和使用必须要进行全生命周期分析(LCA),尤其是一些分散的可再生能源,为了它的集中和使用却耗费了大量其他的不可再生能源,如玉米制酒精。
 
  2)系统节能要着眼于我国的广义资源禀赋
 
  每一种能源的使用一定要考虑其经济成本和可持续发展的市场。我国的“广义资源禀赋”还是很薄弱的(广义资源禀赋包括:自然资源、环境容量、生态条件、技术水平、经济体制、教育水平、人的素质、经济发展阶段),需要国家投入的项目十分多,如农村的医疗劳保,农村的环境治理,西部地区的荒漠化、沙漠化治理,三江水源的保护等。需要国家补贴的可再生能源的发展绝不能一哄而上,各种可再生能源形式发展的“度”应如何掌握,每年发展多少?自主创新如何配合?全产业链怎么协调前进?……如风电,形成了装机容量和生产能力的“跃进”,而在并网上、关键技术掌握上下功夫不够,其结果是装机量很大,但技术核心、下一代技术的研制,仍掌握在国外大公司手中。一旦有大的技术突破与进步,产业发展的话语权仍属于国外大公司!我国光伏发电产业一样有类似情况。这是资源和资金的极大浪费。
 
  (2)系统节能的IDDD+N原则
 
  转换整合化(Integration of the processes)
 
  转换整合化就是要打破不同行业之间的界限,按照系统最优原则对如发电、化工、冶金等生产中的物质流和能量流进行充分集成与优化,改变传统的工艺过程,达到系统的能源、环境、经济效益最优的目的。
 
  如IGCC多联产,分布式天然气三联供与可再生能源结合,煤化工与风能、太阳能结合。
 
  需求精细化(Differentiation of the demand)
 
  对不同需求作精细分析,以寻求用哪种能源、在哪个“梯级”加以合理利用。不同的终端用户应当根据当地的具体条件使用合适的能源,尽可能消除能源转化和运输(或传输)过程中不必要的环节,对汽车动力、对电、对热都是如此。如大型公共汽车、轿车对动力都有不同要求,应找到混合动力车和电动车的最佳切入点;又如,高品位能量不应低品位利用。
 
  供给多样化(Diversification of the supply)
 
  用能源供给的多样化来尽可能对口满足能源需求精细化的要求。
 
  布局分布化(Decentralization of the grid)
 
  能源供给应因地制宜,充分利用当地的资源,就地供给,使集中大网(如超高压、高压电网)、地域性网、分布式能源供给网(这里的网不仅仅是电网,还包括目前正在发展的天然气网,各大、中城市的供热网)、微网等相互配合、支撑、互补,发挥各种能源的优势,调动其“积极性”。
 
  所有上述IDDD应由迅速发展的网络(Network)加以调度、控制和管理,统称IDDD+N原则。
 
  总之,系统节能是更深层次的节能,国家、地方政府必须要对本地区的能源负有整体规划和整体优化的责任。
 
  三、体制节能
 
  (1)产业结构调整为什么这么难?
 
  多年来人们都认为要进一步节约能源,一定要改变我国的产业结构,控制耗能产业的发展(如钢铁、水泥、铝、玻璃等),努力提高高新技术在工业应用中的比例。但是,近十几年的实践表明,耗能工业的发展势头不但没有得到抑制,反而“愈演愈烈”,大量的耗能工业重复建设、产能过剩,城市的大广场、大剧院、超豪华宾馆、会所、会议中心……这些都建立在巨大能源消耗的基础上,形成惊人的能源浪费。究其原因,主要是我国目前的体制导致了这样的后果,其背后深层次的问题是,我国这二十多年的发展已经形成具有巨大惯性的发展模式,成为自上而下、自下而上的强有力的指挥棒。
 
  改革开放三十多年来,对外开放,对内放权让利,推动市场经济,已取得了巨大的成绩。但与此同时,也付出了沉重的资源与环境代价,使得社会上奢侈、浮夸、追逐利益之风盛行,其负面影响还会随着时间的推移而越来越严重。从局部上看,改革的主要变化是强化了以利润和物质利益为中心的激励机制和竞争机制,但总体或全局性的约束和有效的调控、制衡机制并没有建立起来。地方政府、各产业部门、各大集团、各大企业在这种机制下,得到了长足的发展。但是,经过多年运作越来越发现,相较而言,在一些标志性的政绩(GDP增长、产值增加、扩张“地盘”、利税收入……)上做文章,比在不能马上显示政绩的指标(降低产品单位能耗,改变经济发展模式,提高产品科技含量,自主开发、创新……)上做文章要容易得多,且更容易得到领导的重视和升迁。一旦这种认识和行为模式从上到下被普遍化以后,这种局部的“优化”行为必将导致宏观上严重的不良后果。因而,必须从体制上和政绩评价标准上作较根本的改变。
 
  由于对GDP的渴求、对在目前指挥棒下的政绩渴求,中国经济的显著特点是,不断加速吞噬资本,成为资本增长的奴隶,大部分地方的指导思想是“有水快流”,都想在短时间内把有限的资源优势尽快地转化成经济发展优势,或是更确切地说,转化成GDP优势。
  
  国资委似乎也以企业的规模大小来衡量一个企业的业绩,并以其作为衡量一个企业领导班子成员升迁与否的主要指标,而不是单位资金所创造的价值。GDP很大一部分已变成“高层运作”,是利益集团(包括中央和地方)的博弈,大部分是资金密集型投资,而老百姓在这种模式下的收益是十分有限的(对老百姓经济收益的提高所起作用很有限,至少不是和GDP增长等比例,对就业也作用不大)。由此,各个行业都没有从整个国家的高度,从有限资源更好、更优化利用角度来考虑问题,只要能创造GDP、有利润,就一哄而上。很多对资源、能源和环境有好处的能源利用方式都因种种原因无法迅速推广。
 
  我国GDP增长的主要驱动力是房地产、基础设施建设和出口(其中包括耗能产品的出口,如钢铁、铝、多晶硅等)。经济危机以来,中央政府投入4万亿元的巨量资金,但发展模式却没有多大变化,在某种意义上更强化了高能耗的发展模式。从长远来看,这对我国经济的科学发展埋下更深的隐患。从节能的角度看,这一二十年更重要的是通过国家调控和体制调整为我国经济发展塑好型、奠好基,但近期的国家行为却没有在这方面努力。
 
  (2)从体制改革上推进全生命周期节能
 
  具体到一种产品来说,节能最根本的是单位产品的使用价值能耗最低,如钢铁生产企业,必须考虑到:
 
  A=建设钢厂和其他辅助设施的能耗+运行过程中的能耗+人力、社会能耗
 
  B=生命周期内所生产的产品的数量
 
  也就是说,我们不仅仅要看单位产量(如一吨钢)的能耗,而且还要关注建设这一吨钢的生产能力所耗的能源,要把后者分摊到每吨钢材的能耗中。A/B的比值最小,这就是我们追求的目标。如果没有总体规划,没有总量控制,重复建设,产能过剩、空置,或是基础设施的寿命较短,毫无疑问A/B的值是很大的,某种意义上它导致的能源浪费远远超过技术节能所带来的效果。
 
  下面对几个行业进行简单分析:
 
  钢铁工业:钢铁工业的情况是十分典型的。我国的GDP总量约占全世界的5%左右,但消耗了全世界40%左右的钢铁。近年来,从中央到地方,钢铁行业大发展,钢铁生产能力过剩,产品处于低端,真正的大型装备所需的高级金属材料仍需大量进口。其根本问题是失去宏观调控,造成矿石的囤积居奇,很多钢铁企业开工不足。国家投入大量资金后,一些原本该合并的中小型钢铁企业,得到资金刺激后又活跃起来,产量从50万吨/年增加到100万吨/年,甚至是更高。钢铁企业是高进入、高退出的行业,这种无序的进入和退出会造成极大的资金和能源浪费。我国和国外大公司在铁矿石方面纠纷不断,在进口价格上迟迟谈不下来,其根本还在于体制问题。例如,电工行业用的取向硅钢,按现有的建设规模,2012年产量将达144万吨,是2009年世界产量的60%左右。取向硅钢的单位投资高昂,约为常规大型联合钢铁企业的10倍。高投入、高技术含量产品一旦产能过剩,其危害胜于一般产品,取向硅钢产能过剩将是国家财力物力的巨大浪费。
 
  炼油工业:国家为了振兴石化行业,在沿海地区要新建若干个千万等级的炼油厂,一旦建立起来肯定要为争夺原料进行恶性竞争,肯定有大量的过度和重复建设,肯定又有大量的生产能力闲置,造成很大的能源和资金浪费,若分摊到每单位石化产品上,其全生命周期能耗是很大的,在一些情况下会抵消石化产业的节能效果。据了解,规划中的炼油项目13个,能力达3.2亿吨/年,项目遍及十多个省市,这些项目都是计划在“十二五”期间建成,届时我国炼油能力会突破8亿吨/年,过剩能力将超过2.5亿吨/年。
 
  交通基础设施建设:我国的机场、高速公路、铁路发展迅速。民航部门、交通部门、铁道部门各自作自己的优化规划。譬如说要建数十个大机场,5万~6万公里的高速公路,这些都是极端耗能的基础设施,每一公里高速公路要消耗1000吨钢铁,7000~8000吨水泥等。这些基础设施建起来以后,按市场经济的要求,要回收投资又要有一定的车流密度,这样的车流又要耗费多少液体燃料;如果车流不足,又是一个极大的浪费。所以,各个部门各行其是,过度建设,从全生命周期来看,分摊到每辆车单位行驶距离的能耗上,是相当大的份额。
 
  可再生能源:近几年来我国风力发电装机容量迅速增加,基本是每年翻一番,但是由于电网的配置没有跟上,好多风力发电上不了网。据统计,2008年我国风电装机容量为12GW,2009年我国风电装机容量已达到25GW,其中并网约16GW。这样的风力发电建设,造成了大量的投资、能耗,但其中很大一部分在“晒太阳”。(据不完全统计,风力发电建成后无法上网的至少占风力发电容量的1/3以上)今后风电装机发展更加迅速,正在规划、揭牌、奠基的7个“风电三峡”都是10GW量级的规模,这种不稳定的电力如何送出?谁是受体?似乎都没有明确的、科学的考虑,其能源、资金的浪费将会有千亿计。尤其目前风电装机容量“大跃进”、生产能力“大跃进”,全国已有70余家风机制造商,良莠不齐,而鲜有掌握真正自主产权和关键技术的企业。很多风机装完以后不能充分发挥作用,分摊到每1kW风电的能耗是很大的,成本是很高的,最后还是由纳税人“买单”。
 
  汽车制造:我国汽车制造能力迅速发展,2009年已达年产1300万辆以上,今年还可能会大幅度增长,其后果是有可能出现产能过剩,大量的国内、国外企业来争夺一块有限的市场。这类过度重复建设很快就要像风电制造企业那样面临大洗牌,肯定又是国家资源、能源的极大浪费。我国汽车工业应该利用世界经济危机的机会,集中力量搞好战略性、前瞻性的基础研究和应用研究(从整体技术水平看,我国汽车行业在世界上仍处于低端),全方位提高设计、开发、材料、零部件、加工的水平,打出自己有世界地位的企业和名牌,如日本丰田,美国通用、福特,德国大众,意大利菲亚特等。和我国的汽车企业相比,上述企业才是汽车行业中的精英,如果我们自己不下功夫搞研发,总想尽快地扩张,获取更大的利润,有些企业去收购世界名牌,企图用以提高自己的水平和地位,实际上是一种“单相思”。因为,若自己不掌握进一步在技术上发展的本事,只能不断地求助于外来技术,收购来的“名牌”也就会在我们手中逐渐衰败,这样的例子在世界、在中国是很多的。
 
  房地产业:房地产业是我国GDP增长的主要驱动力,是钢铁、水泥、铝、玻璃等耗能产品的消耗者。地方政府是推动房地产、基础设施的推手,因为GDP指挥棒,地方政府政绩、税收收入都与此有关。目前我国人均居住面积已达27m2,和发达国家(33m2)比相差并不大,但是大规模的房地产仍方兴未艾。从根本上说,房地产在很大程度上已经不是居住功能,而是投资、投机功能,功能倒置。这种发展方式肯定是泡沫的积累,是大量能源、资源的无效沉淀。
 
  建筑节能不仅仅是某个建筑建成后的运行能耗(采暖、空调、照明……),本身建筑要耗费大量的钢铁、水泥、铝、玻璃,这些建材的生产能耗也应该计算在建筑能耗之内,即应该从全生命周期的角度把建房子的能耗摊到建筑能耗内。如果我们建筑的寿命很短(现在各地炸房子的风气很盛,相当于大量的能源瞬间消失),建成以后常年空置,没有发挥居住功能,这样的话,全生命周期的能耗是非常高的。
 
  据初步统计,建筑的建造能耗基本上和其生命周期运行能耗相同,可见,如何抑制过度建设是建筑节能的重要方面。近几年来,大家把注意力主要集中在建筑的运行能耗上面,但实际上全生命周期能耗更为重要。
 
  从上面这些例子可以清楚地看到产业结构调整是节能的重要方面。而其调整之所以困难的根本原因在于体制、机制。因为GDP在很大程度上变成资金运作,一定程度上是一些利益集团的博弈。而这些利益集团只关心自身利益的最大化,都把扩张作为第一要务,而国家的政策也在某种程度上(以体量大为末位淘汰的主要标准,而不是单位资金的收益率)促进了这种扩张。
 
  我国的500强企业,正如国资委主任李融荣所指出的,实际上是500大,大而不强,这些年来主要是吃行业垄断的红利、资源分配的红利、政策优惠的红利、资金雄厚的红利……而不是靠技术领先的红利。因为长期习惯于扩张,遇到技术难关首先想到的是引进,而不是着力于进行强有力的规划与科技投入,在有特色的关键技术上下功夫。由此形成两个具有长远影响的消极后果:一是由于在技术突破上没有逼上梁山的压力和干不出来誓不罢休的劲头(像当年我国搞“两弹一星”那样),久而久之失去了在科技上发力的素质,在企业中没有强有力的相关科研机制和人才,“科技肌肉”萎缩了,就像人一样,有时想发力都发不出来;二是不少行业所遵循的技术路线,实际上在很多方面是被外国牵着鼻子走,外国企业也早已摸到中国这个“脾性”,为了他们的利益和推销他们的产品和技术,占领他们在中国的市场,不断地游说我国的上层和科技界,形成一条利益链。在有些方向上,从“说故事”到“示范”、到地方利税的“甜头”、到银行贷款、到人员就业……把政府全方位地“绑架”了,欲罢不能。
 
  从上述可以看出,调整产业结构,对节约能源具有非常大的潜力,但也十分艰难,是一项复杂的系统工程。因为要从根本上改变发展模式,要平衡中央、地方、企业集团的利益,这牵涉到中央如何真正贯彻科学发展观,对地方政府和其主要官员的评价体系(官员升迁的机制),中央和地方的财税体制,各部门之间的利益分配链等。由于多年执行现有模式,已形成复杂的、盘根错节的利益关系,其代表人物也已深入到各级政府、各级决策、执行和咨询机构等层面,中央政府不下大决心,不采取坚决措施是动不了的。但是,可持续发展、中华民族的永续兴旺要求我们去改变,这是我国政府应负起的历史责任。
 
  四、社会节能
 
  社会节能是一个更为复杂的社会系统工程。这些年来,社会上已经形成一种追求奢侈生活的倾向。实际上按我国的人均资源、能源,按我国的综合资源禀赋来看,我国人民绝对不能像美国那样来消耗能源。到2050年,按我国(包括进口)所能提供的各种能源来看,再考虑到我国的环境容量和温室气体排放,人均能耗应控制在3.5~4.0吨标煤之内,比目前美国人均11吨和英、德、法人均6吨要少得多,各种能源消耗总量限制在60亿~65亿吨标煤内。因此,我们要有明确的、适合我国国情的低能耗和合理的能源服务的水平。从全国来看,应通过自然科学、社会科学等方面的深入分析和研究,提出与此相适应的、各阶层人民应努力遵循的、较节俭的生活方式和合理的消费模式,即树立一个样板,绝对不能把“胃口”吊得很大。中央政府和地方政府应从各个角度,如税收、文化、道德、行为准则等方面加以提倡和引导,此外,从社会制度、法律法规、标准体系、节能监测和节能服务等建设方面也要加速进行,这些方面的切实贯彻落实是我们政府责无旁贷的任务,所有这一切最重要的是从中央到地方的各级官员带头做出榜样。当然,这绝非易事,看来要几代人共同努力才能完成。我认为这是我国实现可持续发展的先决条件之一。
 
  节约资源是我国的基本国策,但只提出单位GDP能耗降低指标,而不从更深层次加以深入的分析和进行全面的改革,恐难完成任务。这正是本文思考的问题。
 
  来源:科学时报 2010-04-19 B3 观点

 

2010年04月19日 12:11:56  清华新闻网

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