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能源和可持续发展问题

目录

能源和可持续发展问题 1

一、介绍 1

二、识别可持续能源系统 2

可持续发展与能源 2

能源和生态效率 3

可持续能源系统的技术和社会基础 3

实施可持续能源系统的挑战 4

三、促进可持续能源系统的发展 4

技术和资源计划 4

获得正确价格 4

可持续能源利用的竞争和市场机制 5

税和补贴 6

协调长期可持续能源发展 6

四、总结 6

一、介绍

能源长期以来在世界经济的发展和运作中发挥了核心作用。随着世界人口的增加和生活水平的提高，对农业生产，交通，工业，商业和家庭的一项重要投入将继续增加。流动性的增加，城市化和全球经济一体化的趋势将进一步增加我们对能源的使用和依赖。历史也告诉我们，增加能源的使用和机械化带来它自身在环境，健康，安全，生活方式和社区方面的负担。

最近对国际能源趋势的分析表明，在“传统发展战略”下，2015年全球能源消费量预计将比1990年代初期减少一半，在2015年至2030年之间可能再次增加一倍.。能源使用的大部分增长及其相关的环境影响将发生在发展中国家。虽然人口，技术和经济增长的未来变化是未知的，但显而易见的是，需要在能源，经济和环境之间实现可持续发展的平衡。

对能源的日益依赖带来了其自身巨大的成本。燃料的提取，精炼，运输和储存带来巨大的环境负担，其最终的消费和废物的处理也是如此。这些负担具有局部，区域和全球性的表现，从对土壤，地下水和土地利用的影响到对大气和海洋的影响。许多地区中最重要的是地方和区域环境影响。虽然这些不是新问题，但随着区域经济的增长和繁荣，管理我们的能源使用和减少其负面影响的需求变得更加直接。

目前，最重要的全球性问题是能源在气候变化中的作用。燃烧化石燃料（煤，石油，天然气）和生物质（木材，作物残渣，粪便）产生二氧化碳（CO2）气体和能量。二氧化碳是一种“温室气体”，其捕获从大气逸出的红外辐射（热），影响地球的热平衡。国际社会对“全球变暖”对降雨模式，海平面，严重暴风雨频率，生态系统和农业导致一项国际条约，即1992年“联合国气候变化框架公约”（FCCC）的谈判。FCCC呼吁“......将大气中温室气体浓度稳定在防止危险的人为干扰气候系统的水平。...在足以使生态系统自然适应气候变化的时间范围内，确保粮食生产不受到威胁，并使经济发展以可持续的方式进行。”

1997年12月，FCCC缔约方大会商定了一项“京都议定书”，如果批准该议定书，则要求参与国 （主要是工业化国家）在2012年之前将温室气体（GHG）排放量减少到比1990年水平低8％。能源在实现这些目标方面是核心，它们作为二氧化碳排放源（最多的人为温室气体），主要是通过化石燃料的燃烧来作为经济增长的主要驱动力。由于世界上几乎所有国家的大部分商业能源都依赖矿物燃料，因此减少排放的决定将对经济和环境产生非常直接的影响。化石燃料（碳氢化合物）中的碳氢键是能源，因此，继续使用化石燃料而不产生显着的温室气体排放是非常困难的。因此，大幅度和持续的温室气体减排，如“京都议定书”要求的最初8％的减排，将像各国政府的经济和环境目标一样直接影响国家能源政策和投资。

与地方和区域环境问题的情况不同，“京都议定书”要求建立一个体制机制，支持向发展中国家转让能够减少温室气体排放的能源技术转让及其减缓成本。 因此，需要重新思考如何以及为什么我们使用能源，以及确定和开发新的可持续能源选择。 通过向部署清洁高效的综合能源基础设施迈出第一步，可以同时减少与酸雨，城市烟雾，有毒物质泄露和气候变化有关的排放，以及减少与土地和水资源利用相关的能源需求

二、识别可持续能源系统

可持续发展与能源。可持续性和可持续发展是从技术和定量的角度来描述的难题.无论如何界定或衡量可持续性，可持续社会经济系统都需要可持续的能源基础设施。 能量提取，生产，分配，使用和副产品是人类与环境之间相互作用的核心。 虽然专家们讨论了我们全球化石燃料能源基础设施的可持续性，但我们这一代人似乎清楚地知道，我们这一代人正在利用化石燃料的燃烧产物提取能源，填充地球大气，比自然过程可循环利用更快。 除非我们对能源基础设施进行根本性的改变，否则我们有可能使子孙后代拥有比我们这一代继承的能源资源和污染更严重的环境。

我们目前的能源提取，转换和使用系统为什么“不可持续”?可持续地满足子孙后代的能源需求需要什么?这些都是令人生畏的问题，没有一个“正确”的答案。显而易见的是，世界能源基础设施将需要大大提高其生产和使用能源的效率。因为大多数处理能量的人都知道，能源提供的服务(光，热，动力等)而不是能量本身。因此，当我们考虑如何减少对一般能源的依赖，特别是化石能源 - 我们必须考虑如何使能源生产和能源使用更有效率。 在可持续发展的背景下，社会必须将其对能源的需求与对持续经济增长的需求分开。

在研究今天的能源系统时，我们看到一个广泛的相关活动网络。对于传统燃料，这包括由家庭成员和小商人收集和运输柴火，在农村地区生产用于运输到城市的木炭，或者由妇女和儿童收集和干燥的粪便。 当考虑商业燃料时，在本地和全球都有更多的基础设施部分。 有资源：油气田，煤炭和铀矿床，森林，河流，风和太阳。有大量提取，精炼，运输和储存的技术。 这些最终以最终用户的形式达到成品，例如汽油，煤油和电力，成熟后可通过另一层技术，汽车和卡车，炉子和空调，机器商店，电脑和灯具转换成最终的能源服务。

可持续能源系统的简单视图可能只考虑初始能源及其固有的“可持续性”。例如，我们可能决定只有来自可再生资源（例如生物质，风力，潮汐或取之不尽的资源阳光）可以真正被称为“可持续”。如果我们使用这个定义，那么一个可能的目标是尽可能快地减少对不可再生能源，特别是化石燃料的使用。即使我们接受这样的观点，即从长远来看，社会必须寻求使用可再生的和不竭的资源为其能源供应，我们仍然需要回答我们应该多快地向这些能源转型的问题。然而，随着核发电的逐步淘汰，这可能是比预期更重的任务。如何确保这些技术在相对不久的将来可用和负担得起，在考虑促进可持续能源发展的政策时是一个主要关切的领域，特别是因为这种技术可行地实施的速度似乎不够反映在正在进行的国际谈判中。

那些认为应该逐步过渡的人指出，即使在我们继续使用化石燃料的情况下，仍有许多方法可以提高能源效率，从而提高能源可持续性。 采取循序渐进的进化方法的另一个原因是，我们需要平衡过渡到可再生能源和不断耗尽的资源的环境优势与过渡的经济和社会成本。 我们基于化石燃料的能源基础设施代表着对商品和服务的大规模全球投资。 当我们向其他供应来源过渡时，我们需要确保我们不浪费我们过去对化石燃料基础设施的投资。

在实践中，这种循序渐进，以效率为导向的方法指导我们寻找减少环境影响和提高整个能源“供应链”的效率的方法。能源及其经济价值在每一个转换步骤都有损失，每公里的运输，每天或每周的存储。每个损失或利用的低效率，要求“上游”基础设施更大或服务更少的人。 在评估组件和系统的相对效率时，能源专业人员可以使用“生命周期评估”工具。 这些不仅考虑了装置或过程的能量消耗和损失，而且包括技术的制造，运输，使用和处置的“嵌入式能量”和环境方面。使能量损失和材料需求最小化的系统的设计通常被称为“生态效率”。

能源和生态效率。对于个人消费品（肥皂，塑料，包装等）这种环保型产品的推出可以迅速进行。然而对于能量这是一个更大的挑战。如上所述，能量供应和供应是非常广泛和复杂的任务集合。由于其有更多的系统而不是产品导向，可持续能源系统的开发和部署需要更多的时间。其组件，如炼油厂，管道，水坝和输电线路几十年来一直保持使用。建筑物也是如此。因此，可持续或生态效率能源基础设施的设计和实施不仅需要考虑能源资源和技术组成部分的结合，而且还要考虑如何开发新组件并随时间推出。虽然个别组件可能经历快速，革命性的发展，但负责监督大部分能源供应链的人员必须在更慢，更进化的时间尺度上工作。

最近对美国新英格兰地区电气工业的案例研究表明了几个减少长期环境影响选择的优势。它还显示了分析燃料切换，发电效率和最终使用效率的改进的几种可能组合的优点。该研究考察了电力公司减少发电厂氮氧化物（NOx）排放的不同方法，以满足经修订的“清洁空气法”的排放标准。研究表明，通过促进电力和可再生能源发电的更有效利用，公用事业可以推迟或甚至完全避免在现有发电厂安装新的NOx还原技术的需要。研究还发现，效率提高不仅会减少NOx排放，而且还会减少其他排放，如SO2，CO2和颗粒物。该研究警告说，提高最终使用效率和可再生能源的努力需要与化石燃料发电设备的改进相协调。未能提高发电效率可能导致过去依赖旧的，高排放的化石发电厂，导致一些排放的净增加。

可持续能源系统的技术和社会基础。那么，综合能源基础设施在更普遍的意义上可能是什么样子?上面的讨论提供了一些非常有用的提示。在能源最终消耗的方式下，供应链末端的改进具有一直影响供应链的效果。 终端使用效率的提高减少了对新燃料和能源供应的需求，延长了当前能源资源及其相关基础设施的寿命。例如，提高电力使用的效率也可能具有显着的益处，特别是在资本受限的发展中国家，其面临着新一代单元，输配电系统以及燃料供应设施的高资本成本。

在供应方，能源供应更加本地化和增加直接供应，运输和转化的损失就越少。这就是为什么可再生能源在技术上往往看起来如此有吸引力。太阳辐射和风可以直接转换成电，以满足当地的需要。对于这些特定的能量源，不需要燃料输送系统。对发展中国家来说，较低的基础设施要求很重要，因为可以提供能源服务，而不必等待建造昂贵和大规模的燃料供应基础设施。对许多可再生能源还有额外的非能源效益。水电可以为人们和农作物以及能源提供水源。生物燃料作物的增长可以增加当地就业，提供电力以及固体和液体燃料。

提高效率不一定需要新的燃料，发电系统或最终使用技术。如果组织和个人改变他们使用现有技术的方式，改进也是可能的。然而，改变技术和我们使用它们的方式不是一个技术问题。政治和经济因素（例如与能源有关的污染，能源价格的规定）对组织和个人采用新技术和新做法的速度有很大影响。关于能源使用和其他文化因素的社会认知，如容忍显着的能源消耗，因为它象征着富裕，也起到了作用。

实施可持续能源系统的挑战。前一节表明，在提高我们能源基础设施的可持续性方面，有一些明确的技术和社会选择。随着社会追求这些选择，使其能源来源，其发电和配电基础设施及其最终使用技术和做法多样化，他们也将面临更微妙的挑战：整合能源和系统。例如，大多数可再生资源是间歇性的，并且当社会需要它们时，不能依靠它们来发电或提供燃料。太阳不是一整天都照耀，风也不会连续吹。水电站的降雨可能有剧烈的季节性变化，或遭受干旱。干旱也影响生物质燃料的生长，许多能源作物不能全年收获。能源系统依赖于间歇性可再生资源越多，能源系统管理者就越需要找到新的存储技术，并开发新的系统来安排不同来源的电力交付。

更广泛地说，向更加多样化（以及希望更可持续）的能源系统过渡将需要不断改进技术和管理系统。但是，这种方案不需要成本高昂，因为没有这种举措，许多发展中国家就需要进口更多的燃料，并开发更大，效率更低的能源基础设施。根据可用的当地资源，技能和初始经济，环境和社会条件，国家和地区将需要不同的能源技术和管理系统。发达国家和发展中国家都需要在开发和采用更清洁的化石燃料资源和发电技术方面取得稳步进展;可再生能源和发电技术;和更有效的最终用途技术。化石，可再生和最终使用技术及其效率的稳步改善可以使我们朝着更可持续的全球能源系统的方向发展。我们必须回答的下一个问题是如何制定管理系统，政策和财政激励措施来使我们朝这个方向前进。

三、促进可持续能源系统的发展

政府和行业政策制定者如何帮助促进更可持续能源系统的开发和部署。在最基本的层面，过渡需要技术人员，适当的政策和每个国家能源部门的积极的经济激励。确保所有三个机制都到位需要政府官员，行业领导者和国际机构的有意，有时是开明的行动。如果过渡成功以下是他们必须追求的一些举措。

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