低碳能源技術范式管理

作者:徐玖平   清華大學理學博士，現(xiàn)任四川大學校長助理额晶、商學院院長、教授斯癞、博士生導師。

成果價值

●這是一部低碳能源“百科全書”伸果，全面論述低碳能源理論體系構架板薛、技術演進脈絡和范式管理框架，從基礎科學層次揭示機理刊搁、從技術科學層次提煉規(guī)律石葫、從工程技術層次對實踐具有指導意義

●立足能源革命的時代背景，緊扣低碳轉型的時代需求东摘，研究破解高碳化石能源向低碳清潔能源轉型的技術管理難題欢策，開辟能源研究領域、找到范式演進規(guī)律赏淌、推動管理理論創(chuàng)新

●深入能源低碳轉型復雜系統(tǒng)工程的組織管理實踐踩寇，攻克低碳轉型各類結構化、半結構化和非結構化技術管理難題六水，開創(chuàng)性提出范式管理先進理念俺孙，創(chuàng)建低碳能源技術范式管理的嚴整理論、科學方法和有效模式

●對能源系統(tǒng)進行結構優(yōu)化和體系重構掷贾，構筑了涵蓋“地上能源-地表能源-地下能源-人造能源”的低碳能源技術范式管理理論與方法體系睛榄，為構建清潔低碳荣茫、安全高效的能源體系提供了思維框架、理論支撐和方法指導

新能源版圖重構：低碳是大勢所趨

人類社會的發(fā)展離不開優(yōu)質能源資源的開發(fā)和先進能源技術的使用场靴。在百年未有之大變局下啡莉，世界能源版圖正在重構、人類能源需求發(fā)生質變旨剥。人類正進入一個從“高碳”向“低碳”邁進咧欣、從“黑色”向“綠色”變換的能源大轉型新時代

人類文明進步史，從能源技術角度看轨帜，是一部能源技術升級和能源結構轉型的歷史近沐。人類經(jīng)農(nóng)耕文明、歷工業(yè)文明梯匈，正邁向生態(tài)文明象瓤。與之呼應，對能源的生產(chǎn)利用也從木材士涤、干草等原始生物能源叨林，到工業(yè)化生產(chǎn)的煤炭、石油藏趁、天然氣等化石能源修暑，正轉入以清潔可再生能源為主的低碳能源，并將成為21世紀的主流能源谎雷。

人類社會的發(fā)展離不開優(yōu)質能源資源的開發(fā)和先進能源技術的使用。在百年未有之大變局下捷夜，世界能源版圖正在重構楚榕、人類能源需求發(fā)生質變。人類正進入一個從“高碳”向“低碳”邁進非震、從“黑色”向“綠色”變換的能源大轉型新時代吨拗。當今世界，化石能源急劇消耗婿斥、氣候變化日益嚴峻劝篷，危及地球生態(tài)安全、威脅人類生存發(fā)展民宿，人類需要低碳能源娇妓，這是大勢所趨。無論是由于產(chǎn)業(yè)結構調整活鹰、環(huán)境約束加強帶來的化石能源比重的顯著下降哈恰，還是因為技術進步加快、市場規(guī)模擴張帶來的可再生能源比重的大幅上升志群，都表明全球能源正在向低碳方向加速轉型着绷。

能源低碳轉型蛔钙，首先要明確什么是低碳能源。通常將煤炭荠医、石油吁脱、天然氣等碳基化石能源，稱為高碳能源;相應的彰莲，風能灿躏、太陽能、生物質能等可再生清潔能源聂挚，稱為低碳能源唐耿。著者打破了這種非此即彼的二元對立思維，提出發(fā)展低碳能源菱泻，一方面囤嗡，通過發(fā)展風能、核能肉扁、太陽能缤滑、地熱能和生物質能等清潔能源體系，減少二氧化碳排放勃谎，減緩氣候變化;另一方面瓤危，通過研發(fā)推廣先進的煤炭、石油資源清潔高效利用技術體系慷境，實現(xiàn)節(jié)能減排么鸿，保護生態(tài)環(huán)境。也即是說冗懦，低碳能源爽冕，不僅指能源本身低碳，更是開發(fā)利用過程低碳披蕉。

黨的十九大報告提出要推進能源生產(chǎn)和消費革命颈畸。安全、可靠的能源供應没讲，高效眯娱、清潔的能源消費，是新時代高質量發(fā)展的重要保證爬凑。中國開采和燃燒的煤炭占世界的一半徙缴，也是全球最大的石油和天然氣進口國，對全球能源低碳轉型有舉足輕重的作用贰谣。中國的能源革命將推動世界的低碳轉型娜搂。

2016年11月生效的《巴黎協(xié)定》提出，期望在2051年至2100年間吱抚，全球達到碳中和百宇。習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話中指出考廉，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施水搀，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值涛帐，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。中國設立這一“超前”目標沟智，具有劃時代的積極意義梯匠，它以中國低碳轉型的驕人成績?yōu)榛A。2009年啡洁，中國政府在哥本哈根氣候變化大會上做出自主減排承諾：到2020年扶绒，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，非化石能源占一次能源消費的比重達到15%左右蕊肖。截至2019年底幅之，中國碳強度較2005年降低約48.1%，非化石能源占能源消費比重達15.3%逐豆，均已提前完成承諾目標刑炎。

實現(xiàn)碳中和有三大措施：節(jié)能、替代和移除范颠。節(jié)能就是要節(jié)約能源使用浦译，以減少能源消費量;替代就是用清潔能源替代化石能源，從而降低化石能源占比;移除指通過種樹等方式吸收匯集空氣中的二氧化碳溯职。全球森林每年凈吸收二氧化碳僅約20億噸精盅，化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量則高達360億噸以上，有量級上的差異谜酒。因此渤弛，碳中和不可能通過種樹來實現(xiàn)，需要變革能源系統(tǒng)甚带、調整能源結構，從化石能源為主轉向可再生能源為主佳头，進一步挖掘能源潛力鹰贵，提升能源利用效率。

新能源革命核心：技術的范式變遷

能源革命的主要目標康嘉，就是推動能源結構實現(xiàn)由黑色高碳型向綠色低碳型的根本性轉變碉输，建設清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系亭珍。新能源革命遵循自然規(guī)律敷钾，強調尊重、順應和保護自然稿服，是天人和諧型生態(tài)文明觀的充分體現(xiàn)

當前絮增，能源技術創(chuàng)新進入高度活躍期德籍，新一輪能源技術革命方興未艾。能源革命的主要目標菜缭，就是推動能源結構實現(xiàn)由黑色高碳型向綠色低碳型的根本性轉變消耸，建設清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系宪郑。以新能源技術與信息技術融合為主要標志租既，以高效化、清潔化袁垄、低碳化宿拔、智能化為主要特征的能源革命，已經(jīng)成為全球能源發(fā)展的方向和潮流鼓临。新能源革命遵循自然規(guī)律视甩，強調尊重、順應和保護自然魁胁，是天人和諧型生態(tài)文明觀的充分體現(xiàn)共螺。

先進能源技術是當前國際技術競爭的前沿和熱點領域，依靠能源技術創(chuàng)新情竹，改革能源供給結構藐不、提高能源供給質量，提升低碳綠色能源的有效供給能力秦效，對推動高碳能源低碳發(fā)展雏蛮、黑色能源綠色發(fā)展，具有重要現(xiàn)實意義和深遠戰(zhàn)略價值阱州。

低碳能源技術有三個方向：一是無碳技術挑秉，就是發(fā)展新能源技術，開發(fā)風能苔货、太陽能犀概、生物質能等可再生能源及核能等非化石能源;二是減碳技術，將清潔煤夜惭、煤層氣等新技術應用于化石能源為支撐的高消耗姻灶、高排放行業(yè);三是脫碳技術，主要指碳捕集與封存(簡稱CCS)诈茧，是將大型發(fā)電廠所產(chǎn)生的二氧化碳收集并儲存起來铡畜，避免排放到大氣中，被認為是實現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳利用最經(jīng)濟粗线、最可行的方法那梭。無碳、減碳和脫碳技術蚂霎，都對碳減排和碳中和發(fā)揮重大作用竣恃。

從高碳能源轉換為低碳能源逢棺，是一種能源范式的演進。從高碳技術范式轉向低碳技術范式萤掷，是能源技術范式變遷的方向理促。著者認為，低碳能源是對化石能源的超越焊轴，低碳能源技術范式是對傳統(tǒng)能源技術范式的變革控栓。

新能源革命的核心，是技術范式的低碳轉型;技術范式的低碳轉型相梭，不只是無碳辽乎、減碳和脫碳中某一種或幾種技術方法的革新，而是技術發(fā)展的觀念涂滴、規(guī)則和知識系統(tǒng)的根本性轉變友酱，是對傳統(tǒng)能源技術范式的超越與變革。

“范式”常指科學研究共同體遵從的世界觀和方法論柔纵，是開展科學研究缔杉、建立學科門類的理論基礎和實踐規(guī)范。技術范式是一個囊括了觀念搁料、知識和規(guī)則等要素的技術系統(tǒng)或详。低碳能源技術范式囊括了碳減排、碳中和郭计、碳補償?shù)刃碌牡吞忌a(chǎn)生活觀念霸琴，涵蓋了無碳、減碳和脫碳技術等新的低碳能源技術知識昭伸，整合了《巴黎協(xié)定》等新的國際氣候秩序和制度規(guī)則梧乘，為低碳能源技術創(chuàng)新指明方向，對推動新興低碳能源技術加速迭代庐杨、科研成果不斷涌現(xiàn)具有重要指導價值选调。

新能源管理變革：構建新型范式管理

以碳中和為目標的新能源革命，需要技術范式管理的有效指引律愉。技術范式管理是對技術范式之觀念岖酸、規(guī)則、知識系統(tǒng)的計劃磷砌、組織、協(xié)調與控制笑敷，變革傳統(tǒng)能源管理粒删，構建新型范式管理.

新時代能源革命的組織管理，面臨復雜不確定的能源政策與市場嫁商、日益系統(tǒng)化的能源技術與產(chǎn)品屁诬，需要重構能源管理的基本規(guī)則和框架體系笋俭，從單項職能走向整體系統(tǒng)，從有限資源走向集成體系给惠。以碳中和為目標的新能源革命沦恩，需要技術范式管理的有效指引。技術范式管理是對技術范式之觀念拌喳、規(guī)則拒惯、知識系統(tǒng)的計劃、組織渤早、協(xié)調與控制职车，變革傳統(tǒng)能源管理，構建新型范式管理鹊杖。

著者針對從高碳化石能源向低碳清潔能源轉型過程中的各類結構化悴灵、半結構化和非結構化技術管理難題，提出范式管理理念骂蓖，構筑范式管理模式积瞒，創(chuàng)建范式管理理論，建構了低碳能源技術范式管理的“理念-模式-理論”體系登下。

提出范式管理理念茫孔。著者從宏觀和微觀兩個層面來解析能源技術的范式變遷。宏觀層面庐船，以構建清潔低碳银酬、安全高效的能源體系為目標，對能源系統(tǒng)進行結構優(yōu)化和體系重構筐钟。微觀層面揩瞪，能源技術革新表現(xiàn)為突變、躍遷和非連續(xù)性的復雜演進咳讲，具有動態(tài)慕怀、非線性和難以預測等非結構化特征。針對能源技術范式轉換的結構化和非結構化特征灸颜，探明“單元技術→技術體系→技術范式”的演進路徑阐祭，實施“技術鏈→技術群→技術譜”的范式管理，從跨學科的整體性來頂層設計拇从、統(tǒng)籌謀劃搬挡。

構筑范式管理模式。技術范式的低碳轉型赠恭，不只是某一種或幾種技術方法的革新术拇，而是技術發(fā)展的觀念、規(guī)則和知識系統(tǒng)的根本性轉變，是對傳統(tǒng)能源技術范式的超越與變革祠烁。著者提出发荧，競爭是技術范式的創(chuàng)生階段，擴散是技術范式的成型階段饰吕，轉移是技術范式的躍遷階段刃唤，發(fā)現(xiàn)了低碳能源技術范式“競爭-擴散-轉移”的演進規(guī)律，進而沿著“創(chuàng)生-成型-躍遷”范式軌跡白群，逐一對風能尚胞、太陽能、水能川抡、海洋能辐真、煤炭、石油崖堤、天然氣侍咱、地熱、核能密幔、氫能楔脯、生物質能等十余種能源，繪制知識圖譜胯甩、探明技術軌跡昧廷、實施范式管理，構筑了“地上-地表-地下-人造”四類低碳能源體系偎箫，提出了“互補-整合”姚熊、可持續(xù)評價、復雜系統(tǒng)優(yōu)化及“持續(xù)-清潔-生態(tài)”四種范式管理模式莱检。

創(chuàng)建范式管理理論红最。在綜合了結構化、半結構化和非結構化問題的能源低碳轉型背景下斗赘，提出范式管理思想拟艳，變革傳統(tǒng)能源管理僅注重單一的技術突破、分散的多項改進砍梁，以價值涌現(xiàn)為目標悦浙、系統(tǒng)理論為基礎、綜合集成為方法嗤雪、統(tǒng)籌優(yōu)選來實現(xiàn)挟七，從整體優(yōu)化角度創(chuàng)建具有系統(tǒng)性、科學性與可操作性的低碳能源技術范式管理理論妥析∥旮耍基于這一范式管理理論吸哩，建立針對復雜能源系統(tǒng)的解題規(guī)則、方法工具疮蹦、理論框架與技術路線等。

著者認為茸炒，“新范式”替代“前范式”愕乎，取決于兩個條件：一是前范式的機能失靈，新范式擁有解決危機的能力;二是前范式進入拐點壁公，新范式出現(xiàn)在被需要的時機感论。傳統(tǒng)高碳發(fā)展模式下經(jīng)濟增長與環(huán)境保護之間的矛盾日益突出，舊的經(jīng)濟增長模式已經(jīng)走到了發(fā)展的極限紊册，一場新的技術范式革命成為時代需要比肄。技術進步既是工業(yè)文明的推進劑，也是生態(tài)文明的驅動器囊陡。技術范式變革驅動的能源革命芳绩，將為世界經(jīng)濟發(fā)展注入新的活力，推動人類社會從工業(yè)文明邁向生態(tài)文明撞反。低碳能源技術范式管理妥色，符合生態(tài)文明的精髓要義、順應低碳經(jīng)濟的時代需要遏片，是能源改革锉窑、范式轉換背景下，構建現(xiàn)代能源體系的最佳選擇辫慎。