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[DOI]1013939/jcnkizgsc201650031
气候变化已成为当代社会和人类面临的最大挑战之一。同时,绝大多数国家还面临着改善国内能源结构、保障国家能源安全、进一步发展经济的巨大挑战。由于发达国家在资金、技术等方面所占据的优势,较早地认识到应对气候变化和能源安全问题的艰巨性和长期性,认识到调整和制定新的经济发展战略的重要意义,认识到适应新的国际环境,需要在现有发展模式下求新的突破。
通过发展和应用低碳前沿技术、更替或更新大部分能源基础设施、创造新的商业机会和就业岗位,及早部署并以较低的成本转型,成为各主要发达国家为确立未来竞争优势的基本共识和现实选择。
1国内外研究进展
低碳技术是指以能源及资源的清洁高效利用为基础,以减少或消除二氧化碳为基本特征的技术,广义上也包括以减少或消除其他温室气体为特征的技术。涉及钢材、建材、电力、煤炭、石化、化工、有色、纺织、食品、造纸、机械、家电等工业领域,以及建筑、交通运输、农业、土地利用变化和林业、废弃物处理、可再生能源、新能源、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等领域。
为了实现可持续性发展,大力实施低碳技术已经成为全球性趋势,加快低碳技术成果转化、推广应用低碳技术已成为全人类的迫切需求。国外对于低碳技术的应用推广研究相对较早,目前国际上已经将推广低碳技术作为一项重要的节能减排措施。越来越多的国家深刻认识到低碳技术将在未来经济发展中处于核心地位,美国、英国等欧美发达国家,在20世纪能源危机后就开始关注低碳技术的研究与推广,建立了专业的低碳技术转化推广体系,出台了相关法规措施,大力推广低碳技术。欧盟2007年年底就提出了战略能源技术计划,制定了宏伟的碳捕集与封存技术发展规划,计划到2020年CCS技术和经济上都可行时,欧洲所有新建的燃煤发电厂都采用CCS技术。早在2001年,英国政府就投资并按企业方式运作“碳基金”,希望能够帮助企业排除由传统的生产模式到低碳生产这一转变过程中会遇到的人力、资金、技术等障碍,降低能源消耗,降低目前二氧化碳的排放量,并投资具有顺应趋势和较好市场前景的低碳技术,多元化、多角度地拓宽市场。
中国目前正大力推动低碳技术创新和推广应用。《中国应对气候变化国家方案》明确提出要依靠科技进步和创新应对气候变化;2014年1月6日,国家发展改革委在《节能低碳技术推广管理暂行办法》中进行了详细的阐述,大力推进节能低碳技术的推广;2015年6月,我国在编写的《强化应对气候变化行动――中国家自主贡献》中,提出了减碳目标和相应的措施。面对严峻的减排趋势,国家科技部于2014年1月了节能减排与低碳技术成果转化推广清单,涉及19项技术。国家发展和改革委员会于2014年12月《国家重点节能低碳技术推广目录(2014年本,节能部分)》,涉及13个行业,共218项重点节能技术;并于2014年8月、2015年12月分别了《国家重点推广的低碳技术目录》(第一批)、(第二批),涉及12个行业,62项国家重点推广的低碳技术。
目前国内一系列低碳技术推广比例偏低,绝大多数技术成果尚处于局部推广阶段,从统计数据来看,绝大多数低碳技术普及率1%左右,个别技术普及率仅约05%,低碳技术成果转化和推广应用迫在眉睫。
2发展趋势及存在的主要问题
加快低碳技术成果转化、推广应用低碳技术,在国内实现低碳技术的转让显得尤为迫切。为了应对气候变化和加快经济增长方式的转变,近年来,我国不断地投入低碳技术新领域,也取得了一定的技术成果,但是目前低碳成果转化、低碳技术推广的比例较低,常见问题主要体现在以下几个方面:技术相关信息渠道不畅,企业对技术了解程度不够;企业技术实力偏弱,缺乏外部专家支持;投资成本较高,风险较大,企业有畏难情绪;技术转化资金缺乏。
产生上述问题的主要原因在于:低碳发展领域新技术推广和集成服务的手段不足;低碳技术服务的市场化、社会化、专业化程度不高;产学研各方面技术资源的整合利用不够充分;与低碳技术创新、转化和推广有关的信息咨询、资源集聚、风险投资等机构尚不健全。
3建议
对应目前低碳技术成果转化和推广应用比例较低的现状,建议政府主要从几个方面考虑解决目前低碳技术应用存在的困难。
第一,建立多层次的成果转化技术推广体系来支撑低碳技术的推广应用。近年来,虽然我国的科技投入加大,也取得了一定的成果,但整体来说,企业缺乏全面的、系统的、具体的、特色的技术服务,政府没有打造各类技术的集成平台,没有集成各方面的技术实力。基于此,政府应该建立多层次的成果转化技术推广体系,为低碳技术应用和产业化提供支持。
建立多领域的协作机制来支撑低碳技术的推广应用。推广技术,不仅涉及技术本身的创新性和可操作性,也涉及经济成本、经济效益和社会效益等多方面。所以,企业是否接受某项新的低碳技术不仅仅取决于技术方面的指导,还会从经济成本、经济效益、优劣势等多角度,对该项技术的应用前景进行综合的、全方位的考虑。建立多领域的协作机制,全面分析技术所涵盖的减排潜力、成熟度和耗时、成本和效益等多个方面,以此来让企业从自己的实际需求出发,选择合适的低碳技术。
第二,以政策引导和市场调节来强化低碳技术的推广应用。政府利用自己的宏观调控功能,在标准、规范等方面形成知识库储备,逐步制定各类市场准入要求、规则,规范市场,并加以推广。这能够直接指导企业选择合适的低碳技术路径,也对市场的规范和推广有帮助,让企业在应用低碳技术后具有更强的竞争优势。
事实上,如果研发了一项新技术,但又不能有效地应用、推广,这项技术就很难发挥出应有的优势。目前,国家级和省级层面的科技系统人员经过多年的能力建设,已具备相应的意识、知识和能力,但主要是由基层应用低碳技术,如果基层人员对气候变化和低碳发展基本概念都不清楚,甚至企业畏惧谈“碳”,这将非常不利于低碳政策和技术的应用。通过对各省、市、县的相关人员及重点能耗企业的负责人进行系统培训,将有利于提高基层的重视程度、意识和能力,也有利于提高技术的应用和推广水平。低碳技术的有效应用与推广能够使相关领域的创新成果产生更好的经济效益和社会效益,因此,加强低碳技术应用与推广的研究对于促进低碳经济的发展具有重要的现实意义。
参考文献:
1 品种培育技术
优良品种是果业生产的基础,也是节约型和效益型果业生产的保障。我们可以通过新型果树品种培育技术,培育具有抗高温、耐干旱、作物生长发育期长、氮素利用高等特点的优良果树砧木和品种,以应对全球气候变化。其技术内容包括国外资源的引进筛选和国内资源的选育,可以采取芽变、实生选种和杂交、辐射、分子辅助甚至太空移植等方法的育种技术,来培育目标品种。
2 矮砧集约技术
矮砧集约技术就是指果园采用矮化砧木嫁接的大苗建园,并进行集约化栽培的高效生产模式,是果树生产中一项重要的栽培制度。目前我国绝大多数果园为乔砧密植,乔砧果园与矮砧果园相比,需要的肥水多、栽培空间大、管理成本高,是一个高消耗、低产出的栽培方式,而矮砧集约高效栽培技术是一种低消耗,高产出的栽培方式。其主要技术内容包括应用矮化砧木、采用宽行密植、选用大苗建园、设立立架栽培、高纺锤形整形与下垂枝修剪等。
3 节能耕作技术
节能耕作技术主要是免耕覆盖等保护性耕作技术,通过减少耕作,增加地表覆盖,实现土壤的少动土、少,达到适度松紧、适度湿润、适度粗糙的土壤状态和保存土壤中的碳含量、减少农业机械和化肥使用的目的。据统计,由于不使用耕地机械而能够避免的碳排放量约为879千克/公顷/年。其技术内容包括果园生草、果园覆草等。果园生草包括自然生草和播种草种,草种选择要适宜,主要包括白三叶草、牧草、苜蓿、黑麦草等,生草要适时刈割。果园覆盖要充分利用农作物秸秆和刈割的杂草,要注意防风、防火。
4 平衡施肥技术
平衡施肥技术主要是指有机肥和无机肥的合理、高效率利用,尤其是氮肥的科学使用。目前相当部分果园由于长时间过量、不合理施肥,导致了土壤出现板结、次生盐渍严重、团粒结构遭到破坏,未被利用的肥料日积月累形成肥毒,抑制了中微量元素吸收和分解,破坏了土壤环境,减少了生物多样性等。为此,我们可以通过平衡施肥技术来调整土壤碳源的供应量和土壤微生物活性,引起土壤碳库的变化。其技术内容包括一是加大有机肥的使用量,尤其是加大生物有机肥的使用,增加土壤有机质含量,改善土壤的通气条件和酸碱度。二是进行测土配方平衡施肥,根据不同土壤状况和不同果树需肥特点,在关键时期使用适宜肥料,减少化肥的使用。三是使用缓控释肥,充分利用缓控释肥养分利用率高的特点,提高肥料的利用率,减少化学肥料对土壤和气候的不利影响。
5 节水灌溉技术
节水灌溉技术就是改进地面灌溉的技术。果园大水漫灌不但浪费了水资源,而且消耗了其他能源,同时还不利于果树生长。在低碳果业生产中应加强节水灌溉技术的推广。其主要技术内容包括一是进行土地平整和条田建设,为灌溉水提供节水保障。二是重视农艺节水,要根据果树生长周期、需求饱和度进行适时、适量灌溉。三是大力推广喷灌、滴灌等高效节水技术,最大限度的提高水资源的利用率。
6 绿色植保技术
绿色植保的终极就是无农药植保,它是构建一个植保技术体系,尽最大限度地减少农药的施用,坚决杜绝单纯依赖化学农药和滥用农药的现象,以形成节约资源、减少污染的生产模式和消费方式,提高果品质量安全,提高人民健康和营养水平,推动社会生活质量的提高,同时提高我国农产品国际竞争力。其主要技术内容包括以改善果园生态环境,加强栽培管理为基础,优先选用农业、物理机械和生态调控措施,如诱虫带、粘虫板、频振式诱虫灯等。大力推行生物防治措施,注意保护利用天敌,充分发挥天敌的自然控制作用,采用生物杀虫剂防治病、虫、草害。采用有机杀菌和杀虫剂防治生产中常见病虫害。
7 秸秆利用技术
秸秆利用技术就是将农作物秸秆进行果园覆盖或采取秸秆生物反应堆技术,以增加土壤有机质含量,改善土壤结构,培肥地力,提高果园的综合生产能力,同时可减少化肥、农药的施用量,降低农业生产成本,提高果品的产量和质量。其主要技术内容包括果园覆盖和秸秆生物反应堆技术,秸秆生物反应堆技术主要是利用农作物秸秆、麦麸等与菌种联合发酵释放二氧化碳和热量,不但可以提高地温,减少果树线虫等土传病虫的危害,而且明显提高果品产量和品质,并能减少化肥、农药用量70%和80%左右,降低投资成本65%左右。
8 立体种养技术
果园立体种养技术就是合理配置果树与作物之间的时间差和空间差,在种植好果树的同时,充分利用果园的空间资源,种植牧草养畜禽,或者在果树下直接养畜禽,畜禽粪便排入沼气池或者用生态菌处理,沼气用作生活能,沼肥或者菌肥返回果园,给果树或者牧草施肥,这种模式在果园区域内,把种植与养殖、养殖与沼气或生态菌、沼气与种植等环节有机地衔接起来,形成一个完整的生态系统,从而达到生态环境的良性循环。其主要技术内容包括选择合理的种养模式,如“果-畜-沼-窖-草”、“ 果-草-牧-沼”、“果-食用菌-畜”等。选择合理的间作农作物,早期果园可以间作牧草、生姜、春大豆、食用菌、花生、中药材等。选择合理畜禽,可以在果园养鸡、兔、猪、鱼、鸭等。
9 休闲观光技术
休闲观光技术是指运用休闲、观光等形式将果业资源拓展为旅游资源,开发自然意趣浓,能同时满足人们精神与物质双重享受的现代果业与旅游休闲相结合的绿色产业。休闲观光果业的几种模式包括观光型、休闲度假型、农事活动参与型、民俗文化型等。其技术要点包括:一是要依托城市或旅游资源进行开发建设。二是做好科学规划,选择适宜树种和不同成熟期、不同果形、不同颜色的优良品种。三是要高标准建园,进行标准化管理,生产无公害绿色优质果品。四是形成特色和品牌,加强宣传推介。
关键词 博弈模型;技术转移;双重博弈;气候变化
中图分类号 TU984.113 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)04-0012-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.04.003
技术转移在减缓气候变化方面具有巨大潜力,但实现技术转移也存在诸多困难[1]。《21世纪议程》就规定技术转移应该“在优惠条件下”进行,这个规定看来过于单纯,因为提供优惠条件可能不符合潜在的商业规则[2]。《联合国气候变化框架公约》(以下简称《公约》)明确规定了发达国家的技术转移义务,但迄今技术转移的水平和步伐依旧缓慢[3]。《京都议定书》也规定发达国家应该向发展中国家提供资金和转移技术,但这只是一个良好意愿的陈述,因为根本没有提到任何具体目标,也不必担心遭受任何制裁。国际社会就《公约》下技术转移问题的谈判一直步履维艰。
根据李志军的研究[4],由于技术大多要么与国家利益密切相关,要么研发投入巨大,要求发达国家无偿转让几乎是不可能的,而且有些技术它们根本就不愿转让;此外发达国家私有机构和公司所拥有的技术在进行转让时要求得到足够的商业回报,不可能以无偿的方式提供给发展中国家,也不会转让核心技术。根据欧训民等的研究[5],不管受让国政府是否支持低碳技术的转移,转让国政府都会支持技术转移。这一点似乎与低碳技术国际转移的现实情况不符。
一种国际合作要想成功,就必须是一种纳什均衡,否则这种合作就不能成功[6]。成功的技术转移必须满足三个条件[7]:第一,技术拥有者认为转让技术的收益大于不转让技术的收益而愿卖;第二,技术受让者认为受让的技术能带来比他把技术转让费用用于其它用途能获得更多的收益而愿买;第三,技术受让者买得起,技术转让的费用在受让者的承受能力之内。
本文运用博弈论方法,构建一个双重博弈模型框架,从企业层面和国家层面的角度建立博弈模型,并将二者结合起来,分析相应均衡及其政策含义,探求《公约》下促进低碳技术国际转移的机制。
1 低碳技术国际转移的参与方及其互动关系
低碳技术国际转移的利益相关者众多,包括技术来源和开发者、技术所有者和供应者、技术购买者、技术转移融资者、信息提供者、市场媒介、政府,不同的利益相关者的动机存在明显的差异[8]。在《公约》框架下,低碳技术国际转移的义务主体是国家,而实施主体是企业。在给定《公约》义务(包括技术转移)和国际气候协议下,技术转移主要参与方之间的博弈主要在“企业层面”和“国家层面”上进行,在“企业层面”(博弈I),企业在给定国家政策框架下就技术转移的价格进行博弈。在“国家层面”(博弈II),国家选择对技术转移的政策支持强度(见图1)。《公约》义务和国际气候协议的达成过程不是本文的研究内容,本文将《公约》义务和国际气候协议当作给定的,并作为博弈I和博弈II的外在限制因素来考虑。
张发树等:低碳技术国际转移的双重博弈研究中国人口•资源与环境 2010年第4期
图1 国际低碳技术转移博弈关系
Fig.1 Relationship between games of international
lowcarbon technology transfer
在博弈I中,企业作为低碳技术国际转移的实施主体,它们在特定国际气候体制和国内气候政策以及特定国际低碳技术转移机制和国内低碳技术转移政策的大环境里,在市场上进行低碳技术转移交易,就技术转移的价格进行博弈。企业的行为受到企业所在国政府的直接影响。当然,国际技术转移也涉及各国研发机构、各国金融中介机构以及相关国际组织和机构。为突出重点,我们将它们作为影响企业决策的外在因素来考虑,特别是从技术转移交易成本的角度来看待其对国际技术转移的影响。
在博弈II中,国家之间就技术转移的政策支持强度进行博弈,政府通过制定政策来改变企业在技术转移中的支付,从而影响企业的行动决策。
本文假定博弈I在先,博弈II在后。当然,这两个博弈并非严格地按照这个顺序发生。更准确地说,在博弈II中,各国政府在选择自己的政策时,必须应对预期的博弈I的均衡结果。
博弈论中有两种形式的博弈――合作性的和非合作性的。参与者之间的关系决定了博弈是合作性的还是非合作性的[9]。在许多现实情况下,并不能确保合作,约束性协议不可行[10]。本文研究的技术转移博弈就属于非合作性博弈。
2 影响技术转移参与方动机的主要因素
理性假设要求行为者在做出自己的行动选择时,以最大化自身利益为目标。在技术转移中,必须仔细分析各参与方的利益得失,同时考虑各参与方之间的互动和复杂策略关系。在低碳技术国际转移中,影响各参与方动机的因素很多。影响技术转让国政府动机的主要因素包括国际气候义务、减缓气候变化和技术差距,影响技术受让国政府动机的主要因素包括国际气候义务、减缓气候变化、技术差距和附带利益,影响技术转让方和受让方企业动机的主要因素包括技术差距、技术转移价格、技术转移成本、技术转移风险和技术转移补贴[11]。
3 对博弈I的分析
在低碳技术国际转移中,发达国家企业可以通过收取技术转移价款来弥补竞争力损失以及发生的技术转移成本,同时获得相应的技术转移补贴(根据政府政策);发展中国家企业虽然需要支付技术转移价款以引进先进技术,而且需要发生技术转移成本,但可以增加自身竞争力,同时获得相应的技术转移补贴(根据政府政策)。在具体的低碳技术国际转移项目中,技术转移价格是转移双方关注的焦点,必然伴随着大量的讨价还价。下面建立的博弈模型就是为了模型化这一谈判过程。
3.1 模型假设
假定世界上只有2个国家,分别为发达国家(A国)和发展中国家(B国)。A国的企业A与B国的企业B就某技术转移的价格进行讨价还价博弈。技术转移价格为P;技术转移存在交易成本(不含技术转移价格),企业A和B负担的技术转移成本分别为CA和CB。技术转移后,企业B将减排ΔE的温室气体(GHGs),企业B与A之间的技术差距将缩小ΔT,B国还取得附带利益GB。
假设发生技术转移,则企业A、B的收益函数可以表示为:
UA=P-uA,uA=λAΔT+CA-αAΔE
UB=P-uB,uB=λBΔT+CB-αBΔE+BGB
其中:uA、uB表示企业A、B对技术的评价;λA、λB表示企业A、B对技术的偏好程度;αA、αB分别表示企业A、B得到的单位减排补贴;B表示企业B所在国就技术转移附带利益的内部化政策的强度。
需要指出的是,通过实施技术转移,实现了在发展中国家的减排。由于减排的全球公共物品属性,A国和B国都可以获得相应的气候利益;其次,这种减排有助于缓解A国和B国的国际气候义务压力。因此,国家A和国家B理应给予企业A和企业B一定的奖励(减排补贴αAΔE、αBΔE)。此等奖励与国家可以得到的气候利益和国际气候义务压力缓解利益之间的比例,可以用来表征A国和B国为实现GHGs减排而实施的技术转移支持政策的强度。这些考虑可以表示为:
αA=ψA(βA+ηA),αB=ψB(βB+ηB)
其中:βA、βB表示A国和B国受气候变化影响的脆弱程度;ηA、ηB表示A国和B国的国际气候义务压力;ψA∈[0,1]、ψB∈[0,1]表示A国和B国针对技术转移实现GHGs减排而选择的政策支持强度。
假定不发生技术转移时,双方收益为0。假设企业是理性的,企业参与技术转移的必要条件是技术转移后净收益非负,即Ui≥0(i=A,B)。
假定企业A、B必须就技术转移价格达成一致。博弈过程为无限期轮流出价[12](企业A先报价),其扩展式表述如图2所示。如果技术转移价格P在时期t被接受,则收益为δtA(P-uA)、δtB(uB-P),其中δA、δB是企业A、B的贴现因子。
假定博弈为完全完美信息的动态博弈[13],企业A、B之间彼此具有博弈的“共同知识”。
图2 博弈I的扩展式表述
Fig.2 Extensive presentation of game I
3.2 模型求解与分析
3.2.1 讨价还价空间分析
企业参与技术转移的必要条件是技术转移后的净收益非负。因此,双方企业的讨价还价区间为[uA,uB]。我们可以用(uB-uA)来表征双方企业讨价还价空间的大小,它也是双方企业通过技术转移实现的总收益。
uB-uA=(λB-λA)ΔT-(CA+CB)+(αA+αB)ΔE+BGB
可以发现:
(1)低碳技术转移带来的GHGs减排效益和附带利益扩展了技术转移合作空间,使得原本商业上不可行的技术转移成为可能。双方政府对低碳技术转移的政策支持都有利于扩大技术转移合作空间。
(2)技术转移合作空间随着ΔE、αA、αB、B、GB、λB的增加而增大,随着λA、CA、CB的增加而减小;如果λB≥λA,合作空间随着ΔT的增加而增大,如果λB
(3)如果技术转移成本太高,或者企业A对竞争力的偏好太大,技术转移的困难可能变得难以克服。对于转移难度太大或者涉及核心竞争力的技术,发展中国家企业必须依靠自主研发。
3.2.2 均衡结果及其分析
本模型与鲁宾斯坦恩“轮流出价”模型[12]在博弈动态和参与人行为原则方面一致,可以运用其求解方法。可以证明,博弈I存在唯一的均衡:
UA=1-δB1-δAδB(uB-uA);
UB=δB(1-δA)1-δAδB(uB-uA);
P=1-δB1-δAδBuB+δB(1-δA)1-δAδBuA
该均衡结果表明:
(1)只要uB-uA≥0,技术转移即可进行。相对于传统技术转移而言,国家应该加强对低碳技术转移的政策支持力度,努力减少交易成本,优先争取减排量大的技术转移,发达国家应该减少对发展中国家的技术限制,发展中国家还应该积极建立健全有关内部化政策法规。
(2)在低碳技术国际转移中存在着“耐心优势”。对于给定的δB,当δA1时,UA(uB-uA),UB0;而当δ固定时,如果δB1则PuA,此时企业A的净收益UA0,UBδB(uB-uA)。
(3)在低碳技术国际转移中存在“先动优势”。如果δB
(4)如果(1-δB)uB≤-δB(1-δA)uA,则P≤0。在这种特殊情况下,技术转移应该是无偿的,甚至发达国家(企业A)应该向发展中国家(企业B)转移支付资金。
4 对博弈II的分析
4.1 模型假设
根据博弈I中对企业A、B收益函数的假设,技术转移时国家A、B的收益以及世界总收益可以表示为:
UA=UA+(1-ψA)(βA+ηA)ΔE;
UB=UB+(1-ψB)(βB+ηB)ΔE+(1-B)GB;
UA+UB=(λB-λA)ΔT-(CA+CB)
+[(βA+βB)+(ηA+ηB)]ΔE+GB
在低碳技术国际转移中,假定国家也是理性的,以收益最大化为原则。假定博弈II为完全信息静态博弈,国家A和B根据企业A和B的反应选择对技术转移的政策支持强度ψA和ψB,B。
4.2 模型求解与分析
基于上述假设,可以看出:①由于低碳技术国际转移可以带来相应的GHGs减排(ΔE>0),并带来一定的附带利益(GB>0),世界总收益得到改善的机会增加了;②只要低碳技术转移带来的GHGs减排量足够大,或者附带利益足够大,同时技术转移总交易成本不太大,就可以保证UA+UB>0。因此,从增加世界总收益的角度看,低碳技术转移是有益的。
在知道博弈I均衡结果的情况下,国家A和国家B的收益函数可以写作:
UA=1-δB1-δAδB(uB-uA)+(1-ψA)(βA+ηA)ΔE
UB=δB(1-δA)1-δAδB(uB-uA)+(1-ψB)(βB+ηB)ΔE+(1-B)GB
通过求导,可以发现:
UAψA=-δB1-δA1-δAδB(βA+ηA)ΔE
UBψB=-1-δB1-δAδB(βB+ηB)ΔE
UBB=-1-δB1-δAδBGB
因此,国家A、B的最优策略都是不对技术转移进行政策支持,即:ψA=0,ψB=0,B=0。这是由于低碳技术转移带来的GHGs减排以及给发展中国家带来的附带利益都具有“公共物品”的性质,双方都有免费搭车、让对方采取行动的动机,而且在任何协定下参与者都有作弊的动机[14],导致两国都不提供政策支持,陷入“囚徒困境”。
当(λB-λA)ΔT-(CA+CB)≥0时,根据对博弈I的分析,低碳技术国际转移仍然得以进行。但是,当(λB-λA)ΔT-(CA+CB)
uB-uA=(λB-λA)ΔT-(CA+CB)
+[ψA(βA+ηA)+ψB(βB+ηB)]ΔE+BGG≥0
为了确保满足该低碳技术国际转移的条件,国际社会首先需要展开谈判,分担所需的国际努力:一是努力减少技术转移成本(CA+CB),二是增加国际气候义务压力(ηA,ηB),三是增加技术转移的政策支持强度(ψA,ψB,B)。
值得注意的是,如果仅仅增加国际气候压力(ηA,ηB),尚不能从根本上解决低碳技术国际转移问题,支持低碳技术国际转移的政策参数(ψA,ψB)具有特别重要的意义。在《公约》框架下,发达国家有义务向发展中国家转移技术,但现有规定过于笼统、不具体,发达国家并没有制定相应的促进技术转移的政策。
在现有自愿合作的国际背景下,走出“囚徒困境”的首选途径应该是通过国际协议的强制性力量克服个体理性与集体利益之间的冲突[15]。因此,国际社会应该加快气候义务的谈判进程,特别是在巴厘路线图谈判中,积极推进气候变化领域《技术合作议定书》的建立,提出《公约》下对发达国家的可衡量、可报告、可核实的技术转移义务,规定发达国家必须通过技术转移在发展中国家实现量化的减排。这种强制性协议有两种具体方式:①通过谈判,直接确定发达国家通过技术转移而实现的量化减排义务,促使发达国家制定相应的促进技术转移的具体政策;②通过谈判,在《公约》下建立单独的技术转移资金机制,设立专门的技术转移基金,发达国家通过任务分担(辅之以赠款)提供资金,由该基金直接资助相关低碳技术的转移。
走出“囚徒困境”的第二种可能途径是通过重复博弈,使参与方的不合作战略变为合作战略[15]。在低碳技术国际转移中,对企业来说,博弈I可能是一次性的;但对国家来说,低碳技术转移会多次发生,时间上可能会无限延续下去,至少不知道终点在哪里,因此可以进行重复博弈。但是,这种重复博弈途径不一定有效[15],在多边框架下的有效性还需要进一步的研究。
5 结 论
本文构建了一个双重博弈模型框架,分析了低碳技术国际转移参与方之间的互动关系以及影响参与方动机的主要因素,探讨技术转移的合作空间,通过模型求解,分析均衡的政策含义并提出相应对策建议。主要结论如下:
(1)虽然技术转移的实施主体是企业,但国家在低碳技术国际转移中起着关键作用。低碳技术国际转移不应该被当作纯粹的商业活动,更应该是“国家驱动”的,发达国家和发展中国家的政策空间都很大。
(2)在巴厘路线图谈判中,国际社会应该加快谈判进程,积极推进气候变化领域《技术合作议定书》的建立,提出《公约》下对发达国家的可测量、可报告、可核实的技术转移义务,规定发达国家必须通过技术转移在发展中国家实现量化的减排。
(3)《公约》下应该建立单独的技术转移资金机制,设立专门的技术转移基金,发达国家通过任务分担(辅之以赠款)提供资金,鼓励和资助技术转移。
(4)虽然低碳技术转移带来的GHGs减排和附带利益扩展了双方技术转移的空间,使得原本商业上不可行的技术转移成为可能,但是对于转移难度太大或者涉及核心竞争力的技术,发达国家(企业)不会转移给发展中国家(企业),发展中国家(企业)必须加强自主研发。
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Double Games on International Transfer of Lowcarbon Technologies
ZHANG Fashu1 HE Jiankun2 LIU Bin1
(1.Institute of Energy, Environment and Economy, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. Lab of Lowcarbon Energy, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
化石能源中,煤相对富碳,石油和天然气相对低碳,而中国的能源特征是“富煤、少油、缺气”。煤作为中国能源的主体,分别占一次能源生产和消费总量的76%和69%,且在未来相当长时期内仍将占据一次能源的主导地位。中国原煤产量已由2002年的13.8亿t增加到2011年的35.2亿t,增长到2.55倍;发电量由2002年的16540亿kW•h增加到2011年的47000.7亿kW•h,增长到2.84倍[1],其中火力发电量达38253.2亿kW•h,比上年增长14.8%,且占发电总量的81.4%。2011年煤炭消费量已达35亿t,主要利用方式仍为燃烧发电,预计到2020年将达50亿t左右。据专家预测,未来的30~50年内煤炭在我国能源结构中的比例仍将超过50%,2010—2050年的总耗煤量在1000亿t标准煤以上,且发电耗煤量也在逐年增长[1][2]12。中国已探明的化石能源储量中,石油和天然气分别占5.4%和0.6%。2003年原油进口量为0.82亿t,占消耗总量的32.5%[1];2011年原油进口量已达2.54亿t,占消耗总量的55.5%,远超40%的国际能源安全警戒线;预计到2020年中国石油对外依存度将超过60%。另外,近年来中国对天然气的需求量也大幅增长,2011年天然气产量为1030.6亿m3,而消费量为1173.8亿m3,供需缺口达143.2亿m3[1],预计2020年的缺口将达900亿m3,对外依存度将达40%[2]14。
随着中国经济的快速发展,石油、天然气供应缺口将逐年加大,势必影响中国经济的可持续发展,也将造成中国能源供给的安全隐患。因此,中国十分重视石油和天然气的供需问题,从全局考虑制定了能源发展战略,采取积极措施确保国家能源安全。目前已在增加原油和天然气储备、提升原油生产和加工水平方面取得积极成效。但由于缺口巨大,还需采用替代方式缓解油、气进口压力。经研究表明,在多种替代石油和天然气的方案中,煤炭转化的量级最大,且已有较好的技术基础,可行性较高[3]。但是,煤炭的使用量以及使用过程中污染物和CO2的排放量远大于石油和天然气,因此,煤炭的高效清洁利用成为我国化石能源利用中最需重视的问题。众所周知,煤虽然宏观上富碳,但含有富氢低碳的结构,特别是中低阶煤(褐煤和高挥发分烟煤),其挥发分甚至可达40%以上,其中包含简单芳香结构和多种含氧官能团结构。这些低碳组分可在远低于煤气化温度(900℃)下与富碳组分“分离”,直接生成低碳液/气燃料和芳烃、酚类等重要化学品,而且这些化学品的附加值显著高于燃料。因此,煤通过转化生产燃料的路线逐步转向了燃料和化学品联产的路线。由煤热解生产燃料并联产化学品的路线是与煤的组成结构直接相关的煤分级转化,其核心技术充分利用了煤组成结构的不均一性。
1煤热解技术的研究背景
中国科学院郭慕孙院士在20世纪80年代提出了“煤拔头”工艺[4]。这是一种以热解为先导的煤多联产技术。该工艺是在常压、中低温的较温和条件下,对高挥发分的年轻煤进行快速热解、快速分离、快速冷凝,将煤中的高值富氢结构产物,如酚、脂肪烃油、三苯(BTX)和多环芳香烃以液体产品的形式提取出来。剩余的半焦作为燃料进一步应用,从而实现分级转化、梯级利用的目的。中国煤炭资源中中高挥发分煤占80%以上,包括约13%的褐煤、42%的次烟煤和33%的烟煤。富含挥发分的煤可直接转化为高价值化学品(如酚、萘)、大宗燃料油及燃气的碳氢结构,直接燃烧或气化将导致煤中挥发分被等同于煤中的固体组分,未能实现资源的梯级利用,不仅造成煤炭资源高值成分的浪费,而且导致煤制油气的煤化工路线长、效率低,同时排放大量污染物,使中国成为世界上排放SOx、NOx、灰尘最多的国家,而由煤炭利用方式排放的CO2已超过50亿t/a,使中国承受着来自国际社会的减排压力。而利用中低阶煤直接生产燃油和燃气,其能效可提高10%以上[4],煤炭节省量、CO2和其他污染物的减排量均非常显著。显然,中低阶煤分级转化联产低碳燃料和化学品的路线将成为我国煤炭利用产业的战略需求。
2煤热解技术的研究现状
在上述技术思路的指导下,以热解技术为先导的煤综合利用技术逐渐受到各研究所和高校的关注。中国科学院过程工程研究所自20世纪90年代开始,对煤热解技术的基础理论、工艺和设备等方面进行了系统研究,获得了国家科技部863、973项目以及中科院知识创新工程方向项目的支持,该研究的核心技术已获得了多项国家发明专利。中国科学院过程工程研究所采用下行床热解反应器,与循环流化床耦合以实现工艺系统的集成。先后建立了煤处理量8kg/h和30kg/h的耦合提升管燃烧的下行床热解拔头实验装置[5],并建立了与75t/h循环流化床锅炉耦合的煤处理量为5t/h的中试装置,进行了热态实验,对低挥发分的次烟煤,焦油产率为8.1%,煤气产率为7.4%,值得注意的是煤气中甲烷含量较高(28.70%),充分体现了煤低温快速热解后煤气成分的特点。2009年获得中国科学院知识创新工程重要方向项目“煤热解与焦油高值利用技术平台及中试”的支持,将在廊坊基地配套建成10t/d的下行床热解器中试平台和700kg/d的煤焦油分离加氢精制中试平台,现已基本完成装置的搭建,预计于2012年底完成中试装置的调试。浙江大学以循环流化床固体热载体供热的流化床热解技术为基础[6],与淮南矿业集团合作开发的示范装置于2007年8月完成72小时的试运行,获得了工业试验数据。该工艺的热解器为常压流化床,用水蒸气和再循环煤气为流化介质,运行温度为540~700℃,粒度为0~8mm的煤经给煤机送入热解气化室,热解所需要的热量由循环流化床锅炉来的高温循环灰提供,热解后的半焦随循环灰送入循环流化床锅炉燃烧,燃烧温度为900~950℃。12MW工业示范装置的典型结果为:热解器加煤量10.4t/h,焦油产量1.17t/h,煤气产量1910Nm3/h,煤气热值23.11MJ/Nm3,所得焦油中沥青质含量为53.53%~57.31%。中国科学院工程热物理研究所开发了基于流化床热解的示范装置[7],2009年5月与陕西省神木县煤化工产业发展领导小组办公室共同确定神木10t/h固体热载体粉煤快速热解制油项目,正在进行中试试验。中国科学院山西煤炭化学研究所开发了基于移动床热解装置的多联供技术[8],与陕西省府谷恒源煤焦电化有限责任公司合作,建成了与蒸发量75t/h循环流化床锅炉匹配的热解中试装置。采用府谷西岔沟烟煤,在600℃下热解,得到的产物结构中,焦油产率约为6%,煤气产率约为8%,半焦产率约为75%。#p#分页标题#e#
3以热解技术为先导的煤综合利用及能效分析
根据我国低阶煤为主的煤炭资源特点,提出了以热解为先导的煤综合利用的战略思路,工艺路线如图1所示。该思路结合了煤的结构特点,根据综合利用、分级转化、污染治理、品位提高的原则,对烟煤、褐煤等年轻煤进行加工,借助快速加热、快速分离、快速冷却的技术,从煤中提取具有高附加值的富氢液体产品(尤其是一些目前难以直接合成的酚及作为液体燃料的碳数在7~20左右的中烃),同时可获得中热值煤气和高热值半焦,与先进的燃烧技术(如超超临界发电技术)结合,或者与气化技术结合,实现先进的多联产系统,提高煤炭整体利用效率。热解过程还可将煤中部分硫、氮等污染元素富集于热解油和煤气中,可对它们实施更有效的低成本脱除,并通过降低半焦燃料中的这些污染元素含量而减少燃烧过程中硫、氮氧化物的排放,同时可使半焦产生单位能量所消耗的C降低,有利于减少CO2排放,从而实现煤炭资源与能源价值的梯级、高效转化和清洁利用。根据现有的实验结果和评价体系[9-12],对上述以煤热解为先导的煤综合利用模式进行了能效和过程的碳排放分析(图2),并对当前煤化工相关产品的单位能耗、煤耗和排碳量进行了比较。由分析结果可知,以热解为先导的煤先进发电、F-T合成油和制天然气的工艺路线,综合能效分别为49.5%、46%和55.1%,比目前较先进的IGCC(IntegratedGasificationCombinedCycle)(46%)、F-T合成油(41%)和煤制天然气(54%)分别高3.5%、5%和1.1%。碳排放是指生产过程中排放的CO2当量与输入总煤量的比值。比较不同路线的碳排放,热解为先导的先进发电、F-T合成油和制天然气过程的碳排放分别为1.61、1.26、1.19,比目前较先进的IGCC(2.07),F-T合成油(1.57)和煤制天然气(1.47)分别低0.46、0.31、0.28。上述分析表明,以热解为先导的煤综合利用技术具有更高的利用效率和更低的碳排放,表明其更具先进性,是未来煤炭利用的重要发展趋势之一。
4以煤热解技术为基础的分级混合发电技术
上述以热解为先导的煤高值化、清洁与综合利用,可克服煤的单一利用模式,实现煤的分级转化,是一种充分反映国家战略需求的新型煤利用途径。而且,中国对热解技术拥有完整的自主知识产权,技术路线本身也符合中国煤炭资源的特征。因此,基于煤热解的技术路线可推广应用于中国的大部分热电及合成气生产过程,实现燃烧和气化用煤的高值与综合转化,而生成的油气产品又能弥补国家在油气资源上的不足和紧张。因此,在前期技术研究的基础上,中国科学院过程工程研究所又提出了基于煤热解的分级混合发电技术[14],利用低温热解技术对煤进行分级提取并利用。其工艺具体为,将产生的焦油提纯精制生成高品位化学品和液体燃料,产生的热解气用于燃气轮机发电,将热解半焦作为高品位清洁燃料在锅炉内燃烧,产生的蒸汽用于汽轮机发电。该技术是一种利用煤炭本身组成与结构特征实现燃料分级转化、煤清洁高效利用的最佳方式之一。虽然煤热解的油气产率远低于液化和气化过程,但煤热解工艺转化条件温和、工艺流程短、煤种适应性宽、能效高、水耗低、油和气的热值较高。据估算,利用煤热解的混合发电效率为47%~50%,高于IGCC(46%)和超超临界(45%)的发电技术,而成本和复杂性较IGCC大大降低。另外,目前国内存在的很多中小型热电厂,主要采用锅炉燃烧蒸汽发电系统,效率较低,发电效率仅为36%,而且轮机发电效率随容量增大而带来的影响并不大,因此,可通过热解为基础的分级混合发电技术,热解半焦进入原系统发电,油气产品用于燃气–蒸汽联合循环发电,其系统效率可达42%。总之,该技术不仅可用于大型发电厂,达到目前现有煤炭发电系统的最高效率,还可用于采用中、高压参数的小型发电机组,且对小型机组发电效率提高的幅度更大,可实现节能减排的战略指导作用。目前,中国科学院过程工程研究所正在廊坊基地建设煤处理量为3000t/a的热解中试平台与700kg/d的煤焦油分离加氢精制中试平台,以及集成分级混合发电技术的中试平台,并将与冀州热电厂合作进行示范工程,针对电厂现有的2×130t/h锅炉+2×25MW蒸汽机组(发电效率为31%)进行改造,利用分级混合发电技术改造后的2×30t/h锅炉+2×25MW蒸汽机组+30MW燃气机组,综合发电效率可达38%,据估算,可节约标准煤8.5万t/a,CO2减排量可达21.33万t/a。该计划将于2013年底完成调试。
5“低碳”煤热解技术发展的关键问题
目前,在煤炭分级转化技术方面虽然已有较好的积累,但是在分子水平上对煤的结构特征和核心化学反应规律的认识还处于统观和模糊的水平,对传递和反应工程及过程调控的认识还处于经验层面,对复杂产物的组成特征和分离行为仍了解不够,因而过去的工艺大都止步于粗放开发,产品附加值不高。因此,实现煤的高效清洁燃烧和转化不能仅仅依赖对煤炭组成的宏观认识,还必须从分子水平上认识物质的组成和结构,认识不同条件下的化学变化及反应行为。煤炭组成、结构和性质的复杂性决定了其能源合理利用形式的多样性和综合性。显然,进一步加强对分子水平煤结构的认识,揭示自由基反应调控原理和过程强化机制,建立煤结构和热解反应行为间的关系,是煤分级转化利用技术取得突破的关键。
【关键词】低碳;住宅建筑;设计;施工技术;探讨
引言
低碳住宅建筑的理念在近些年已经在全球范围内引起了广泛关注,该理念贯彻落实了科学发展观的重要思想,在住宅建筑中将资源的合理开发利用与环境保护相结合,利用新型科学技术工艺来满足人类的住宅需求。如今国内住宅建筑设计方案中往往不能够做到根据当地气候条件和地理环境,主动设计与被动设计相结合来完成施工方案,因此,住宅建筑工程师要充分结合低碳理念来进行设计,以达到自然和社会的和谐稳定,更好地促进人与自然的可持续发展。
一、低碳住宅建筑的现状及理念介绍
1.1低碳住宅建筑的现状
随着改革开放的进步,社会经济水平也得到了显著地提高,因此国家大兴土木工程建设,改造城市,加快现代化进程的发展,由此就出现了设计不到位施工技术不成熟的现象,同时,在各种技术不成熟的背景下,住宅建筑设计与施工上没有落实低碳理念,对于资源能源节约的问题以及污染物的处理排放没有合理科学的规划。目前全球环境不断恶化的现状给国家经济以及人们生活安全都带来了严重影响,低碳住宅建筑的理念的应用对住宅建筑工程师及设计师提出了更高要求。
1.2低碳住宅建筑的理念
低碳理念近年来被应用在各个领域中,其目的在于利用非再生能源资源时,通过一种合理的方式在尽可能满足能源需求率的同时减少消耗,其宗旨在于节约能源、降低污染,从而实现能源利用与环境保护相协调。而在住宅建筑中低碳理念的应用就是希望通过将先进的建筑节能技术和节能产品进行优化组合,降低对能源燃料的消耗,从各方面创造住宅建筑的低碳环境。当前利用低碳理念取得成功效果的实践有:太阳能技术、建筑外墙保温技术、中水回收利用技术等等,但要达到低碳建筑的高度还需要进行进一步深入的研究与探讨。
二、低碳住宅建筑的设计内容分析
2.1低碳住宅建筑的设计宗旨
低碳理念在住宅建筑中的利用就是为了尽可能的对能源资源在新技术的应用中多次循环利用,以节约资源,减少能源消耗。在低碳住宅建筑的设计之前要从宏观出发、微观上进行调整,在对建筑做出造价评估后,选择新科技产品类的建筑材料,尽可能保证低碳环保且低成本,最大限度地控制对自然环境、生态环境的破坏,以实现人与自然资源、社会环境的和谐、可持续发展。
2.2低碳住宅建筑的设计特点
2.2.1环境友好型
低碳住宅建筑在规划设计时要充分考虑到社会与自然的和谐共存关系,尽量保持原来的自然状态,在建筑选材用料上尽可能选择合适的材料,降低难降解物的使用,减少固体液体废弃物的排放,并且要设计合理的污染物解决处理方案,避免大规模的破坏当地自然环境。只有适应了环境友好型的建筑特点,大自然才能够给人类提供更加舒适、环保、节能的居住环境。
2.2.2低能耗
低碳住宅建筑一般来讲为符合绿色低碳标准的住宅建筑,在现实意义上更注重于强调能耗带来的温室气体的排放量问题。要达到低碳住宅建筑中低能耗这一特点要求,在规划设计阶段、建筑材料的选择阶段、施工阶段以及建筑完成后的维护阶段都需要着重体现,要最大限度的减少温室气体排放量。另外,在建筑设计与施工中要充分利用自然界的太阳能、风能、水能等清洁能源,以提供必要的能源供应。
2.2.3舒适的居住空间
低碳住宅建筑的设计在符合了环境与节能的特点后,最重要的是要有舒适的居住空间,住宅建筑是在满足人们居住要求之后再考虑减少能源资源消耗以及温室气体排放的问题的。在低碳住宅建筑上要达到健康性设计、平面设计、美观设计,要充分考虑到人对于居住环境的各方面不同需求,能够享受到自然和人文融合下的生活乐趣。
三、低碳住宅建筑的施工技术探讨
3.1主动建筑低碳设计
一般来说,在低碳住宅建筑的立面建筑材料的选择上为了节省一次性瓷砖贴面,可以使用某些素混凝土,如果大量应用天然建筑材料,会对大自然造成严重破坏。尽可能地因地制宜,就地取材,例如水泥等原材料的使用,选择当地的用料就会节省成本,减少在运输过程中的不必要的消耗。另一方面,为了使建筑的结构进一步优化,可以选择高质量、超耐用、更环保的新型建筑材料取代传统的钢筋混凝土材料。在设计与施工条件允许的情况下,可以加入种植屋面的设计,通过这种方式减少温室气体的排放量,营造和谐、良好、舒适的居住环境。
3.2被动建筑低碳设计
外墙保温结构的设计在低碳住宅建筑中的应用是为了减少热消耗、降低建筑施工的能源消耗,在选择外墙保温材料时为达到这一目的要尽可能选择绿色、环保的用料,而且住宅建筑中的玻璃要达到低碳理念,选择保温性能较高的中空玻璃。还可以利用太阳能、风能等自然能源,满足住宅建筑的采光以及居住中的空气对流,从而在达到低碳住宅建筑理念的同时利用城市新能源实现居住现代化。
3.3大量应用新能源新材料
低碳理念在各个领域中的广泛应用使得新技术、新能源、新材料的不断发展,在住宅建筑中也得到了充分的利用。首先,在低碳住宅建筑中应该加大可再生能源的利用,尽量用太阳能、热能、风能、生物能等自然能源,达到建筑用能和自然能源的均衡利用;其次,要善于使用烃、氢等新型燃料来代替煤炭、天然气等传统燃料的使用;另外,要充分利用建筑施工中的余能,做到能源资源的循环利用,最终达到低碳住宅建筑的可持续发展理念。
3.4科学优化居住建筑设计
低碳住宅建筑的设计与施工技术要尽量减少资源的浪费,充分利用自然条件,科学优化居住设计。例如在白天利用阳光的设计技术,可以分为被动式自然采光和主动式自然采光两种设计方案,前者通过优化住宅建筑的透光程度,使阳光进入室内的每一个角落,实现室内采光需要,后者是用镜面反射的方式,利用新型技术和材料达到采光要求。此外,可以运用单侧通风、烟筒效应等方式增加住宅建筑的自然通风,减少通风设备的投入,在低碳住宅建筑设计中,可以研发低成本高效率的建筑技术体系,通过对住宅建筑墙面、门窗、采光、通风等一系列的设计,减少成本和资源消耗,最大程度上实现低碳建筑理念的要求。
四、结语
综上所述,低碳住宅建筑理念在全球能源资源严重缺乏的今天越来越被得到重视,人们在大力提倡发展低碳环保住宅建筑,这不仅仅对于个人来说有利于身心健康发展,更对整个社会的环境保护和资源节约做出了相应的贡献。住宅建筑在拆迁、运行和建造的过程中都存在消耗、污染的现象,如何切实有效的降低资源能源的消耗率,将低碳建筑落实到实际的施工技术中,值得更深层次的探讨。
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