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雾霾笼罩中国:自然的警示

2013年农历春节前后,一个陌生的天气名词突然频繁见诸于报端和媒体:雾霾。这种新的异常天气笼罩了中国中东部大部分城市。这是自中国有气象记录以来,发生的程度最严重、覆盖范围最广、持续时间最长的雾霾天气。

1月13日,北京市环保局官方网站显示,空气质量为六级污染,首要污染物为:可吸入颗粒物。这是北京连续三天空气质量达六级极度污染。北京市发布了有气象预警史以来首个霾橙色预警信号。北京市主城区PM2.5浓度测值都在750微克/立方米左右,已濒临“爆表”,超过空气质量日均值标准(75微克/立方米)的十倍以上。

与此同时,其它城市的空气质量也不容乐观。气象监控显示,从华北到中部乃至黄淮、江南地区,都出现了不同程度的污染和严重污染。各地空气质量指数纷纷报警。石家庄的空气质量指数(API)达到437,几近“破表”,而邯郸、保定的空气质量指数分别是310、268,也在中重度污染之列。此外,沈阳、哈尔滨、合肥、武汉、西安等城市,空气污染程度也不低,纷纷发布大雾大雾黄色、橙色预警信号。中国整个北部、中东部地区均处于雾霾笼罩之中。

气象专家解释,雾是气溶胶系统,是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的、能见度降低到1000米以内的自然现象。霾是指大量极细微的干尘粒等均匀地悬浮在空中,使水平能见度小于10公里的空气普遍混浊,使远处光亮物体微带黄、红色,使黑暗物体微带蓝色。雾和霾的区别在于水分含量的大小:水分含量达到90%的叫雾,水分含量低于80%的叫霾。80%~90%之间的,是雾和霾的混合物,主要成分是霾。

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。它是形成雾霾的主要来源。颗粒物来自扬尘、机动车尾气、燃煤及挥发性有机物等,它对空气质量和能见度等有重要影响。PM2.5粗细还不到头发丝的三十分之一,能携带大量有毒有害物质,通过支气管进入人体的肺部,甚至融入到血液之中,引发呼吸系统疾病,心血管疾病,造成肺癌死亡率的增加,成为危害身体健康的隐形杀手。

大范围雾霾天气引发交通临时管制、航班延误、病患增加等连锁反应。北京、天津、河北、河南、江西等地多条高速公路都采取了临时交通管制,而医院的呼吸科和儿科病患也明显增多。据报道,近一周以来,北京儿童医院的日均门诊量都接近一万人次,其中三成是呼吸道疾病。这些仅仅是雾霾造成的直接经济损失和危害,而这背后更为可怕的是,异常天气事件暴露出中国当前环境恶化问题的严重性和紧迫性,大大超出每个人的预料。我们不得不开始质疑,我们生活的环境是安全的吗?我们置业居住的城市还是适宜生存的吗?以生态环境破坏为代价的生活水平的改善、物质的丰富是可以持久的吗?自然已经在用它的方法给予了我们清晰明确的严重警示:改变中国当前的生产生活方式刻不容缓,否则后果将难以预料。

雾霾根源:以化石燃料为驱动的生产生活模式

中国科学院近日公布了该院“大气灰霾追因与控制”专项组的最新研究结果,研究认为,最近的强雾霾事件,是异常天气形势造成中东部大气稳定、人为污染排放、浮尘和丰富水汽共同作用的结果,是一次自然因素和人为因素共同作用的事件。研究认为,人类污染物排放是造成雾霾天气的内因,可以说是“主谋”。空气污染物中的可溶性成分遇到浮尘矿物质凝结核后会迅速包裹,形成混合颗粒,再遇到较大的空气相对湿度后,就会很快发生吸湿增长,颗粒的粒径增长2倍至3倍,消光系数增加8倍至9倍,也就是能见度下降为原来的八分之一至九分之一。通俗地讲,空气中原本存在的较小颗粒的污染物遭遇水汽后变成人们肉眼可见的大颗粒物,随即发生灰霾事件。

经过源解析技术,这些包括含氮有机颗粒物在内的有机物被识别出了4类有机组分:氧化型有机颗粒物,主要来自于北京周边工业污染,其所占比例最大,为44%;油烟型有机物,主要来自局地烹饪源排放,占21%;氮富集有机物,一种化学产物,占17%;还有烃类有机颗粒物,主要来自于汽车尾气和燃煤,占18%。专项组将这些因素归结为“人为粗放式排放和自然生态被破坏的直接后果”。对于整个京津冀区域,专项组认为,应重点控制工业和燃煤过程,重点在于燃烧过程的脱硫、脱硝和除尘;同时要高度关注柴油车排放和油品质量。

透过以上科研数据,让我们继续看清事件背后的根源。氧化型有机颗粒物主要成因是受空气中NO、CO、SO等温室气体氧化作用,而这些温室气体正是碳基的传统化石能源的主要燃烧产物。氮富集有机物,主要来源是工业生产排放的含氮废气,而这些废气也是直接或者间接来源于化石能源或者衍生于化石能源的化工产品的相关连反应、加工过程。烃类有机颗粒物,主要来自于汽车尾气和燃煤,而汽油和煤正是化石能源的代表产品。真相现在已经非常清晰了-化石能源以及以化石燃料为驱动的生产生活模式正是问题的罪魁祸首。

20世纪初,以原油、天然气为代表的化石能源推动了人类的工业化进程,将我们带入第二次工业革命的征途,工业经济模式实现了从煤炭和蒸汽技术向石油、电能和汽车技术的跨越。伴随工业生产效率的大幅提升,社会财富在急剧增加,人类进入经济高速增长的时代。据IEA(国际能源署)统计,2010年油、气、煤炭等化石能源占世界一次能源消耗的比重在81%左右;2010年全球发电量的比重:火电69%、水电16%、核电13%、新能源2%。中国2011年火电发电量占到全年总发电量的83%,更高于全球平均水平。化石燃料是当前工业的主要动力能源

另一方面,化石燃料及其衍生品也是当前工业的主要原料。几乎任何商业活动都与化石能源息息相关。农业广泛使用的化肥、农药,建筑业使用的水泥、塑料、橡胶等建筑材料,人们生活所需的药品、美容品、化工产品、服装等,概莫能外,无不直接或者间接的来源于化石燃料。可以说,整个人类文明都建立在石炭纪储存的碳资源上。可是,正当人类在享受以化石能源为驱动的工业文明的成果时,殊不知,一个巨大的危机也在悄悄来临,我们已经为我们的子孙启动了一颗定时炸弹。这颗炸弹的威力足以毁灭整个人类文明,甚至地球生态。

过渡依赖化石能源无异于吸毒成瘾

地球上除原子能和火山、地震以外,太阳能是一切能量的总源泉。太阳的能源被转化为一级能源,以各种形式保存在地球上,比如流过水坝的水,采出的原油、原煤、天然气和天然铀矿等。能够直接用作终端能源使用的一次能源是很少的,比如天然气。大部分一次能源转需换成二级能源才能为我们所利用。二级能源是用途极广的能源形态,例如电力和汽油、木炭。它更加容易运输、分配、存储、使用。最后,当我们需要使用能源时,将二次能源再转换成终端使用的能源形式,即汽车、炉子、计算机或灯泡所用的能源。二次能源通过人类制造的工具在电能、光能、机械能、化学能、热能之间完成转化。能源通过消耗、使用最终转换为一种服务。能源提供的服务,不仅是一种载体,而且是为了有效地利用其他资源,诸如劳力、资本、技艺的一种输入。在一次能源转化为二次能源,以及二次能源转换为服务的过程中,无论是何种能源形式间的转换都会有转换损失,转换的次数越多,中间损失的能源就越高。

这里,能源的消耗是针对人类可使用的一级能源和二级能源来说的,从整个宇宙的宏观范畴,“能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。”这就是著名的能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。能量是守恒的,但是人类能够利用的能源资源是有限的。我们将一级能源资源分为不可再生能源,比如原油、原煤、天然气,和可再生能源,比如风、光、潮汐。

当2008年1月2日,国际原油首次突破了每桶一百美元的时候,人们才开始意识到石油是有用完的一天;当2011年3月12日,日本福岛核电站因里氏9.0级地震导致反应堆发生故障产生放射性物质泄漏时,人们才警醒我们一直标榜的核电站安全措施在大自然面前是多么的不堪一击(这次事故所带来的核污染如何处理,电站如何永久关闭,至今都没有得到答案);当二十世纪初,科学家发现“温室效应”:由于现代化工业社会过多燃烧化石燃料,大量排放温室气体(二氧化碳等),造成近地层气温升高,灾害频发。人类才开始觉察我们一直赖以生存的能源利用方式是不可持续的,地球已经不堪重负。雾霾就是自然对中国的警告。

化石能源是不可再生资源,本质上是历经上亿年的复杂而漫长的物理化学地质作用将太阳能通过煤、石油、天然气的形式固化在地球上,这个理化环境已经不复存在。根据IEA的报告,全球原油产量在2006年已到达峰值,每天产量7000万桶。原油的上涨必然带动全球的商品和服务价格快速攀升。为维持工业经济的持续运转,避免全球经济的剧烈动荡,各国政府不得不大幅增加勘探投资,用来开采那些难度更大更具危险性的油田。2010年4月墨西哥湾发生漏油事件,造成重大的环境灾难。奥巴马政府于12月宣布停止部分近海石油开采计划。

据美国地质局估计,世界煤炭总可采储量大约为8475亿吨。按当前的消费水平,最多也只能维持200年左右的时间。世界天然气储量大约为177万亿立方米。如果年开采量维持在2.3万亿立方米,则天然气将在80年内枯竭。就我国而言,化石类能源探明储量约7500亿吨标准煤,总量较大,但人均能源拥有量却远远低于世界平均水平。煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量,分别只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。我国煤炭储量相对丰富,但从中长期来看,仍面临诸如赋存条件、勘探水平、运输条件、安全因素等多方面因素的限制,能被有效开发利用的煤炭资源量明显不足。

化石能源的短缺问题,对于人类来说至少还有一百年左右的时间去应付,可是化石能源引起的温室气体排放、环境污染、生态恶化问题,已经迫在眉睫,无法回避。工业化近200年来,燃烧煤炭、石油、天然气推动了人类的工业化进程,同时向地球大气中排放了大量的二氧化碳等温室气体,阻止了太阳的热量从地球上散去,导致温度灾难性的转变,继而造成对地球生态的毁灭性打击。

联合国政府间气候变化专门委员会发布报告指出:地球的化学性质正在发生变化。到本世纪末,地球表面的温度有可能上升至少3摄氏度。这意味着将有最低20%、最高70%的物种灭绝。因极地和高山地区积雪融化造成海平面上升,部分岛屿、沿海城市、甚至岛国都将消失,这里包括中国上海。气候上升导致地球地表水循环受影响,降水强度增加,但是降水频率和时间在减少,这是最近世界各地洪水、干旱、暴风肆虐的根源。中国最近中东部地区的大范围雾霾的成因之一正是长时间大范围的空中水汽含量异常。

我们正生活在醉生梦死之中。可怕的是大多数人仍然拒绝承认地球面临气候变化的事实,否认化石能源的枯竭。相反,他们在疯狂的投资、开采、寻找那些隐藏更深、危险性更大的化石能源,深海钻井、极地开采、页岩气开发,无所不用其极。通过对地球资源的贪婪攫取,来维持吸毒成瘾的生活,粉饰人类社会空洞的表面繁荣。

摆脱化石能源光伏舍我其谁?

面对化石能源的逐渐枯竭和人类生态环境的日益恶化,在全世界范围内,人们都逐渐认识到能源供应方面必须走可持续发展的道路,逐渐改变能源消费结构,从传统的化石能源逐渐转向可再生能源。每个国家都面对两个严峻挑战:气候变化和能源安全。世界各国政府正在采取行动应对挑战,重新审视能源发展政策。德国和日本率先宣布将关停所有的核电站。2008年7月,G8峰会上八国表示将寻求与《联合国气候变化框架公约》的其他签约方一道共同达成到2050年把全球温室气体排放减少50%的长期目标。中国政府在2011年宣布了其在哥本哈根协议下的承诺,至2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40-45%,非化石能源占一次能源消费的比重提高至15%左右。

作为一个拥有超过13亿人口,年经济增长率约8.2%的世界第二大经济体,中国现在是世界上最大的能源消耗国和仅次于美国的第二大二氧化碳排放国。中国每增加单位GDP的废水排放量比发达国家高4倍,单位工业产值产生的固体废弃物比发达国家高10多倍。中国单位GDP的能耗是日本的7倍、美国的6倍,甚至是印度的2.8倍。这表明我们在GDP的质量上也有很大差距。因为我们的GDP曾经长期徘徊在较低水平,在数量还很低的情况下,发展是很难顾及质量的。这些年,各地为了增加GDP,有的地方不讲科学、不讲优劣、不讲质量,只要有利于增加地方GDP,一概欢迎,多多益善,甚至“人控我放、人弃我拾”。目前中国光伏的产能过剩正是拜其所赐。对GDP的疯狂追求和冲动使我们不得不付出环境污染的代价、高耗能的代价。难道这真是我们所追求的幸福吗?这种表面的繁荣配得上我们为之付出的劳动吗?我们忍心把这雾霾的空气、肮脏的饮水、污染的土地遗留给自己的子孙后代吗?

我们面前只有一条路:改变能源消费结构,逐渐提高可再生能源在工业经济中的比例,最终摆脱对化石能源的依赖。在可再生能源中,太阳能光伏提供了独特的优势和机遇。太阳能是至今为止地球上可用的最大能量来源,它提供了其他可再生能源不能提供的好处。太阳能电池给人类创造了一种越过一级和二级能源,直接向地球上一切能量的总源泉-太阳,索取能量的捷径:光能直接转化为电能。光伏是新能源中最有可能民间普及的能源方式,其应用灵活性、产业链广度、就业覆盖力,是水/核/风等能源无法比拟的。纵观各种能源形式:化石能源资源有限,不可再生,排放温室气体;水电、风电受制于地理和季节,还有连带的不可避免的生态环境影响;核电有核泄露和核污染的危险。毫无疑问,太阳能光发电(光伏)是我们人类迄今发现的最理想的能源生产形式:可再生、无限量、无污染、触手可及。人类有什么理由可以去忽略甚至拒绝它呢?

科学家指出,太阳光线一个小时的照射所产生的能量足以支撑全球经济运行一整年。欧洲光伏工业协会预测,在所有适合的建筑物表面安装光伏系统能够产生1.5万亿瓦特的电能,能满足欧盟所需电力总数的40%。IEA在2010年5月发表的太阳能光伏路线图中陈述,光伏发电是能商用的可靠技术,在世界几乎所有地区都具有长期增长的巨大潜力。并预测:从2010年开始,光伏发电占全球总电力的比例将不断上升。2020年达到1.3%,2030年升至4.6%。

中华民族曾经在电、发动机、计算机等科技革命上一次次落后于西方,可是,就是这一次,就在我们生活的时代,聪慧的中国人在能源革命上已经占得先机。中国牢牢掌控了70%的光伏产能和50%的全球市场,在2012年TOP10组件制造商中,中国大陆占据7家。西方国家开始害怕了,他们清楚地明白这意味着自己新能源的脖子正在被中国人卡着。他们不舒服,他们必须要保护自己的民族新能源产业,这就是“双反”的真正动机。那么,是怎样的产品有如此强大的侵略性,让这些傲慢的一直鼓吹自由贸易的民族联起手来挥舞贸易保护的大棒呢?它就是中国的光伏电池。

光伏,这样一个利国利民的战略新能源行业目前坠入寒冬,出路在哪里呢?简单,出路就在我们脚下—中国国内光伏市场。目前制约国内光伏市场的瓶颈不是成本和技术,而是政策滞后。政策滞后体现在:并网难、审批难、补贴难。只要三大障碍解除,国内光伏市场将立即打开,过剩产能至少吸纳一半。何须看欧美脸色?!面对光伏危机,政府应该救光伏,但是要救光伏行业,不是去救某个光伏企业。光伏目前最需要的不是钱,不是地,而是政策和市场环境。政府通过规制引导,宏观协调,给新能源创造一个畅通、公平、开放、透明的市场竞争环境和电网平台就是救光伏。企业可以让市场去选择。

城市大面积的独栋/别墅/工业厂房/公共建筑,农村的平房/独院,是中国光伏市场尚未启动的蓝海。分布式屋顶系统发电量小,自发自用,不影响电网运行,市场大,恰是欧美鼓励发展方向。只要政策到位,打通分布式并网的阻碍,国内产能立马就能被吸纳,供需关系恢复平衡。

中国有世界最大的光伏电池产能,最全的光伏产业链制造业,最多的公共/工业/居民用建筑屋顶,广阔充足的阳光辐照资源,还有最高的能源消耗需求。只要电网放开并网的闸门,国家简化审批手续,给予适当的度电补贴,产业得救,民众得福,国家得利。光伏的困难是暂时的,能源的危机是长期的。国内光伏市场,万事俱备只欠东风。

光伏行业初期难免会碰到各种问题和困难,随着产业技术的成熟、市场规模的扩大,所有问题都将迎刃而解,光伏发电平价上网的一天即将到来。历史必将证明,谁都无法阻止光伏前进的车轮。中国在这场新的战略能源竞赛中,必须先拔头筹,当仁不让。

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