重新發(fā)明“火”

盧安武（Amory Lovins） 喬恩·克雷斯（Jon Creyts）

在過(guò)去的20個(gè)世紀(jì)里，中國(guó)有18個(gè)世紀(jì)都是世界第一經(jīng)濟(jì)大國(guó)。未來(lái)十年，中國(guó)要重振過(guò)去的地位，開(kāi)發(fā)和部署新技術(shù)是必由之路。正如李約瑟的學(xué)生羅伯特·坦普爾在《天才的中國(guó)》（The Genius of China）中總結(jié)的那樣，為西方工業(yè)革命作鋪墊的技術(shù)中，約有90%是中國(guó)發(fā)明的。今天，重啟中國(guó)的能源創(chuàng)新引擎，將為促進(jìn)世界的下一次工業(yè)革命提供獨(dú)特機(jī)遇。

中國(guó)近幾十年的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化，使數(shù)億人口擺脫貧困，也制造了巨大的能源危機(jī)。中國(guó)現(xiàn)在是世界上最大的石油進(jìn)口國(guó)，煤炭燃燒量比世界上其他國(guó)家加起來(lái)還多，已然成為世界上最大的二氧化碳排放國(guó)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。空氣污染物的排放，不僅危害公眾健康，還對(duì)整個(gè)城市發(fā)展造成嚴(yán)重影響。

對(duì)此，增量式的改進(jìn)是不夠的，中國(guó)不應(yīng)沿襲西方經(jīng)濟(jì)體的老路，而應(yīng)跨越低碳及創(chuàng)新新能源方案的污染陷阱。中國(guó)需要革命性的解決方案，將經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源需求脫鉤，擁抱新式能源和經(jīng)濟(jì)繁榮，擺脫對(duì)化石燃料的依賴。遠(yuǎn)古時(shí)代，火讓人類區(qū)別于其他動(dòng)物，然后，化石燃料使人類走向現(xiàn)代化。所以，落基山研究所提出了重塑能源之火的概念，全面展示全球如何從化石燃料過(guò)渡到節(jié)能和再生能源，以實(shí)現(xiàn)人類的持久發(fā)展。

重塑能源之火，需要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)創(chuàng)新。幸運(yùn)的是，已經(jīng)出現(xiàn)了許多可以替代化石能源的選擇。組合并擴(kuò)大新型能源組合，將非常具有挑戰(zhàn)性。中國(guó)有著令人刮目相看的技術(shù)能力，推動(dòng)這項(xiàng)工作是值得的。

具體來(lái)說(shuō)，三個(gè)能夠打破現(xiàn)有局面的因素已經(jīng)出現(xiàn)，成為新型能源之火的重要推動(dòng)者。這三個(gè)因素是：1）實(shí)現(xiàn)不依賴于油的移動(dòng)；2）在建筑業(yè)和工業(yè)中采用一體化設(shè)計(jì)的全新高效能源；3）重新定義電網(wǎng)的未來(lái)。

我們的分析表明，一項(xiàng)能源政策如果聚焦上述三項(xiàng)因素，就能獲得巨大收益。由獨(dú)立智囊機(jī)構(gòu)落基山研究所（RMI）聯(lián)合做的一個(gè)為期兩年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通過(guò)重塑能源之火，避免對(duì)煤炭和石油的使用，美國(guó)到2050年可以支持比現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)規(guī)模大158%的經(jīng)濟(jì)體，節(jié)約5萬(wàn)億美元的凈現(xiàn)值，并減少80%以上的二氧化碳排放量。此外，這些變化可以通過(guò)由企業(yè)自發(fā)實(shí)現(xiàn)，不需要國(guó)家過(guò)多參與。

當(dāng)然，中國(guó)有一個(gè)與美國(guó)非常不同的起點(diǎn)。中國(guó)已經(jīng)證明，它能夠以非凡的速度推廣創(chuàng)新技術(shù)。以下是中國(guó)重塑能源之火的三個(gè)因素的分析。

因素1：實(shí)現(xiàn)不依賴于油的移動(dòng)

拋棄對(duì)石油的依賴，中國(guó)可以開(kāi)發(fā)更輕便的電動(dòng)交通工具，極大地改善物流系統(tǒng)，同時(shí)推動(dòng)生物燃料創(chuàng)新。交通行業(yè)是中國(guó)增長(zhǎng)最快的能源使用行業(yè)，及早變革會(huì)在幾十年中起到巨大作用。

在提高車輛效率、使電動(dòng)汽車更加經(jīng)濟(jì)方面，建造超輕型車輛是關(guān)鍵一步。平時(shí)移動(dòng)一輛車需要的能量中，三分之二被其自身重量消耗。通過(guò)減輕重量，就可以節(jié)省輪子上的單位能源，并節(jié)省把能量輸送到輪子上的單位能量。

用類似于碳纖維復(fù)合材料的超輕、超堅(jiān)固原料取代金屬原料，能制造更安全和輕便、更符合空氣動(dòng)力學(xué)的汽車。汽車制造商已經(jīng)證明，這樣的設(shè)計(jì)可以減少汽車總重量的50%-70%，減少二分之一到三分之二的能源需求。

這樣，只需要二分之一到三分之二的蓄電池或燃料電池，就可以負(fù)擔(dān)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。中國(guó)計(jì)劃到2020年增加近一倍的汽車制造量。從鋼鐵跨越到碳纖維，從汽油發(fā)動(dòng)機(jī)跨越到電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這種轉(zhuǎn)變將使中國(guó)在未來(lái)幾十年的汽車材料和電池技術(shù)行業(yè)中保持全球領(lǐng)先地位。

中國(guó)的重型卡車和貨運(yùn)業(yè)是一個(gè)巨大的能源消耗行業(yè)。交通運(yùn)輸效率的改善，將使卡車、輪船、火車、飛機(jī)受益匪淺。對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，將重型卡車運(yùn)輸效率提高三倍，并最終將飛機(jī)運(yùn)輸效率提高三倍以上，這是可行和有效的。這種方式不是通過(guò)限制車輛使用來(lái)控制尾氣排放，而是通過(guò)讓汽車零排放解決污染問(wèn)題。

除了技術(shù)性調(diào)節(jié)，在物流系統(tǒng)方面，中國(guó)依然有很大的改善空間。中國(guó)的裝卸率比發(fā)達(dá)國(guó)家低三分之一左右，部分原因是高度分散的貨運(yùn)卡車所有權(quán)。所有公路貨運(yùn)量的90%，是由只有十輛或更少卡車的運(yùn)輸企業(yè)完成。其中高達(dá)40%的公路貨運(yùn)量，是由僅有一輛卡車的人來(lái)運(yùn)送的。通過(guò)管理裝卸過(guò)程，能夠減少貨物和人員運(yùn)輸過(guò)程中的成本和負(fù)擔(dān)。這些改進(jìn)方法包括：在網(wǎng)上商城使用IT完成分揀和裝卸技術(shù)，運(yùn)輸一體化的城市增長(zhǎng)模型。

在重型卡車、輪船、飛機(jī)使用電力系統(tǒng)，很可能不是經(jīng)濟(jì)的選擇。短期內(nèi)，天然氣可能成為首選。長(zhǎng)期看，生物原料有可能被開(kāi)發(fā)使用，氫氣也是一個(gè)可行的選擇。

因素2：一體化設(shè)計(jì)

通過(guò)一體化新技術(shù)，中國(guó)幾乎所有的工廠和建筑，能夠比原來(lái)節(jié)省更多能源。一體化設(shè)計(jì)運(yùn)用工程學(xué)原理，通過(guò)不同設(shè)計(jì)邏輯取得更為有效的能源和資源利用方式。通過(guò)全方位優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使得產(chǎn)生能源效率投資方面的邊際收益遞增。如此巨大的能源節(jié)約，只需付出很小的成本。

能源使用效率長(zhǎng)期以來(lái)都是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。除了在2003年至2005年的短暫時(shí)期，中國(guó)一直在提高單位能源消耗創(chuàng)造的GDP。的確，中國(guó)是唯一一個(gè)能夠在四分之一個(gè)世紀(jì)（直到2001年）的時(shí)間內(nèi)，每年將該比率保持超過(guò)5%的國(guó)家。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)共享，提高了馬達(dá)、熔爐等系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)閉沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的燃燒設(shè)備。這些都有利于增長(zhǎng)率的保持。雖然進(jìn)步巨大，但發(fā)展機(jī)遇依然存在，尤其是在使用了中國(guó)三分之二初始能源的工業(yè)領(lǐng)域。能源浪費(fèi)常常發(fā)生在熔爐、熔化爐、提煉設(shè)備、干燥窯等初始消費(fèi)能源工具中。

所以，當(dāng)一體化設(shè)計(jì)滿足了中國(guó)能源生產(chǎn)效率提高的要求時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？一家來(lái)自上海的低碳生產(chǎn)廠的例子說(shuō)明了問(wèn)題。使用一個(gè)新加坡華人工程師的一體化設(shè)計(jì)概念，其熱鏈傳導(dǎo)管道的布局，由長(zhǎng)、窄、彎的管道變?yōu)槎?、粗、直的管道。這個(gè)設(shè)計(jì)讓該工廠節(jié)約了86%的能量。由于管道設(shè)備需要更少，所以整個(gè)系統(tǒng)花費(fèi)不高。

工業(yè)馬達(dá)使用了全世界約60%的電力，其中泵和風(fēng)扇又占據(jù)一半。所以，通過(guò)設(shè)計(jì)消除泵和風(fēng)扇80%-90%的摩擦力，將會(huì)產(chǎn)生巨大利益。例如，一個(gè)德州儀器的芯片制造廠使用一體化設(shè)計(jì)，節(jié)省了大量的能源和水資源，同時(shí)，將全部使用成本降低30%。后期的一個(gè)設(shè)計(jì)預(yù)期能夠節(jié)約大約三分之二的能源，并將資本成本降為原先的一半。在英格蘭重新設(shè)計(jì)了一個(gè)惠普數(shù)據(jù)中心，將其每瓦電對(duì)應(yīng)的計(jì)算能力提高至三倍，而成本沒(méi)有增加。全面使用一體化設(shè)計(jì)的潛力，使得該中心節(jié)約95%的能源，并將資本成本降為原來(lái)的一半。

一體化設(shè)計(jì)同樣能夠節(jié)約建筑物能源。住房和商業(yè)用房消耗中國(guó)大約25%的能源。雖然中國(guó)最近建造了一些能源效率很高的建筑，但是，常見(jiàn)的四合院、高層商業(yè)建筑或胡同等能源效率并不高。使用一體化設(shè)計(jì)，把整個(gè)建筑看做一個(gè)系統(tǒng)，能夠?yàn)樗薪ㄖ?jié)約很多能源，同時(shí)極大提高人們的健康、舒適度和生產(chǎn)效率。

不管是在新舊建筑中，質(zhì)量更好的窗戶、隔熱層，能夠使得加熱、制冷等空氣設(shè)備更有效。在合適的時(shí)間翻新窗戶和隔熱層等，能夠?yàn)楝F(xiàn)存的商業(yè)建筑節(jié)省大約40%-47%的能源消耗，并在未來(lái)幾年內(nèi)收回成本。這些得到了落基山研究所對(duì)紐約帝國(guó)大廈以及其他美國(guó)老建筑翻新實(shí)踐的證實(shí)。

新建筑能夠在很少或沒(méi)有額外成本的基礎(chǔ)上節(jié)約能源。零能源建筑能夠?qū)⒏咝逝c可持續(xù)能源聯(lián)合起來(lái)，為房間提供日常照明、自然通風(fēng)甚至電力，與更為傳統(tǒng)的熱力、電力儲(chǔ)存系統(tǒng)完美連接，創(chuàng)造有生命力的建筑或校園。從個(gè)體家庭農(nóng)場(chǎng)到大型工業(yè)園區(qū)，高級(jí)控制優(yōu)化方法和遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠使得新的商業(yè)模式聚焦于消費(fèi)者的終端需求——冬天溫暖的房間，夏天涼爽的房間，以及照明電器和隨叫隨到的熱茶。

通過(guò)連續(xù)推廣最小能耗標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)進(jìn)步巨大，但是仍有上升空間。要確保最小能耗標(biāo)準(zhǔn)得以執(zhí)行，要獎(jiǎng)勵(lì)表現(xiàn)優(yōu)異者，并需要機(jī)制促進(jìn)更多創(chuàng)新。

因素3：重新定義電網(wǎng)未來(lái)

一個(gè)電力改革成功的中國(guó)，將能引導(dǎo)全球可持續(xù)性電力的轉(zhuǎn)變。一個(gè)提高能源效率的措施，可以將建筑物、工業(yè)和新型電力汽車需要的電力降為最小。建造規(guī)模合適的電網(wǎng)，可以準(zhǔn)確滿足消費(fèi)者的需求。這種電網(wǎng)可以是中央集中化的，或者與當(dāng)?shù)胤稚⒌哪茉椿旌系摹?/p>

落基山研究所的重塑能源之火工程，研究了美國(guó)三類中央電網(wǎng)以及一個(gè)混合的半分布式的可再生電網(wǎng)。這些不同的電網(wǎng)，在2010年到2050年期間的經(jīng)濟(jì)成本大體一致，均為六萬(wàn)億美元的凈現(xiàn)值。但是它們?cè)谙旅姘藗€(gè)風(fēng)險(xiǎn)方面非常不同：金融性、操作性、安全性、氣候性、水資源、燃料、健康、公眾接受度。把這些風(fēng)險(xiǎn)綜合考慮，混合分布式的模式可能比其他方案更受歡迎。

即使大量的分布式和集中化的可再生能源，尤其是不同風(fēng)能和電能的不同組合，也非常具有生命力。這在德國(guó)、丹麥已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。（2012年，德國(guó)23%的電力為可再生電力，丹麥41%的電力為可再生電力，它們具有歐洲最為穩(wěn)定的電力供應(yīng)。）甚至在2013年上半年，西班牙該比例達(dá)到48%，葡萄牙達(dá)到70%。

分布式發(fā)電使得可再生資源的未來(lái)更安全。丹麥已經(jīng)從燃燒煤的中央發(fā)電站模式，轉(zhuǎn)向由農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)電的渦輪發(fā)電和共同發(fā)電的分布式電網(wǎng)。丹麥計(jì)劃于2035年達(dá)到100%可再生電力的使用，并計(jì)劃在2050年之前，在沒(méi)有額外成本的基礎(chǔ)上，在各行業(yè)、各部門做到可再生能源100%利用。丹麥也在重新改造其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，防止大規(guī)模停電事故。古巴也在中國(guó)的幫助下，在臺(tái)風(fēng)毀壞農(nóng)村電網(wǎng)時(shí)，使用分布式發(fā)電和微型電網(wǎng)維持重要服務(wù)。

雖然中國(guó)電網(wǎng)有其獨(dú)特的需求和特征，分布式電網(wǎng)以及可再生資源都是值得考慮的。天津正在試點(diǎn)一種雙向互動(dòng)的智能電網(wǎng)，它能夠?qū)⑿枨蠖速Y源用以平衡電網(wǎng)發(fā)電，這是中國(guó)未來(lái)安全電力網(wǎng)的重要組成部分。

我們正站在一個(gè)歷史時(shí)刻，技術(shù)和知識(shí)可以為大家提供可靠、干凈、可支付的豐富能源服務(wù)。對(duì)今天的中國(guó)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)。重塑能源之火，開(kāi)始于重新設(shè)計(jì)工業(yè)基礎(chǔ)、建筑材料、汽車結(jié)構(gòu)，這樣將能節(jié)約大量的電力和石油，創(chuàng)造一些新的世界領(lǐng)先行業(yè)，增強(qiáng)國(guó)家清潔能源行業(yè)的技術(shù)。

大約2400年前，中國(guó)的創(chuàng)新者們向地下鉆探超過(guò)一公里，尋求天然氣和液態(tài)碳?xì)浠衔铮⑹褂弥窆芟蛏陷斔腿細(xì)狻，F(xiàn)在，華夏子孫是時(shí)候重新塑造能源之火，共同創(chuàng)造一個(gè)更美麗的中國(guó)，并使之成為世界發(fā)展的支點(diǎn)。

（本文由《中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告》編輯王藝璇譯）