陳清泉院士撰文:綠色開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展
一、 科學(xué)、工程與創(chuàng)新型人才
(一) 工程哲學(xué)
工程哲學(xué)是指導(dǎo)我們從事工程科學(xué)技術(shù)和項目的指導(dǎo)思想。那么,什么是工程?從科學(xué)、技術(shù)、工程三元論的角度來界定,科學(xué)是以發(fā)現(xiàn)為核心,科學(xué)是對自然的本質(zhì)及其運行規(guī)律的探索、發(fā)現(xiàn)和揭示,并最終歸納為真理。科學(xué)家的探索往往是出于好奇心,并沒有明確的實用目的。技術(shù)是以發(fā)明為核心,技術(shù)本質(zhì)上是改善人類社會生活的手段,它可以是方法、裝置、工具、儀器儀表或過程。技術(shù)講求的是技巧。工程則是集成科學(xué)、技術(shù)和管理,并以此解決實際問題。具體說來,工程是利用科學(xué)原理和技術(shù)手段在一定邊界條件下進行集成優(yōu)化和綜合優(yōu)化,有目的地完成設(shè)計、構(gòu)建、運行等項目。工程就是將理想變成現(xiàn)實。工程具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性、交叉性、綜合性等特征。工程是社會經(jīng)濟發(fā)展的發(fā)動機。工程哲學(xué)就是要在深刻理解科學(xué)、技術(shù)、工程和創(chuàng)新之間的相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上,進行系統(tǒng)集成優(yōu)化。概言之,工程哲學(xué)講求理論聯(lián)系實際,做到系統(tǒng)集成優(yōu)化貫穿產(chǎn)、學(xué)、研、用、管等各個環(huán)節(jié)。而系統(tǒng)集成優(yōu)化的思想原則又可歸納為如下六條:(1)辯論、定義、修訂和追求目標(biāo):系統(tǒng)有能力完成目標(biāo),結(jié)果印證措施的正確性;(2)整體思想:整體大于個體的總和,個體大于整體的分解;(3)創(chuàng)造性:看到樹木之前,先看到森林;(4)遵守學(xué)科程序:分而攻之,合而治之;(5)考慮人的因素:人是會犯錯誤的,需要反饋監(jiān)管機制;(6)管理項目和團隊精神:大家為人人,人人為大家。這其中1是確定目標(biāo),2到4是思想方法問題,5和6是管理問題。
(二) 工程需要經(jīng)驗和實踐
在工程領(lǐng)域運用數(shù)學(xué)的方法可以使工程師們解決一些所面臨的復(fù)雜問題,但卻很難直接運用演繹推理,因為這些復(fù)雜的問題往往涉及到完全不同的因素,例如成本、安全、以及技術(shù)等。因此,為了解決問題,工程師們經(jīng)常會參照過去的設(shè)計和解決方案,在問題和經(jīng)驗之間繪制一種類比,或者說是尋找范例。
工程方法的另一個特征是實踐的作用。在科學(xué)中,知識、理論和實驗(每一個元素)之間建立了一種三方關(guān)系,并與工程本身建立四方關(guān)系,其中也包括實踐。實踐激勵理論和工程應(yīng)用性研究通常通過工程實踐來實現(xiàn)。因此,任何一種工程哲學(xué)都必須適應(yīng)更復(fù)雜的工程方法結(jié)構(gòu)。
(三) 創(chuàng)新型工程科技人才
創(chuàng)新型工程科技人才,是指具有創(chuàng)新特質(zhì)的工程科技人才。具有這樣幾個特征:第一,有深厚而扎實的基礎(chǔ)知識,了解本專業(yè)的最新科學(xué)成就和發(fā)展趨勢,了解相鄰學(xué)科及必要的橫向?qū)W科知識;第二,有敏銳的觀察力,能夠從本源上發(fā)現(xiàn)重大問題,準(zhǔn)確把握科技發(fā)展趨勢,及時發(fā)現(xiàn)他人沒有發(fā)現(xiàn)的東西;第三,具有嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)思維能力和對事物做出系統(tǒng)、綜合分析與準(zhǔn)確判斷的能力;第四,具有敢于創(chuàng)新的勇氣和善于創(chuàng)新的能力,要敢于面對困難,走別人沒有走過的道路,同時又要符合科學(xué)思維規(guī)律。
二、能源形勢與儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
近年來,中國工程院、美國國家工程院、英國皇家工程院輪流召開論壇,討論全球重大挑戰(zhàn)問題,其中,氣候變化與可持續(xù)能源首當(dāng)其沖。從長遠來看,人類必將從化石能源走向非化石能源,這個過程需要依靠技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)兩手抓:一是傳統(tǒng)的化石能源的清潔化,一是新能源能夠大規(guī)模有效地經(jīng)濟穩(wěn)定運行。
發(fā)展新能源就要克服其隨機性、間歇性對電網(wǎng)帶來的巨大挑戰(zhàn)。100多年來,電網(wǎng)發(fā)展從直流到交流和現(xiàn)代直流,從低電壓到高電壓,直至特高壓,其供需瞬時平衡的特點要求發(fā)電可控、需求都了解。現(xiàn)在是“老革命遇到新問題”——供給側(cè)的風(fēng)電、光伏等新能源出力不可控,需求側(cè)又增加了電動汽車、分布式能源等隨機性的負荷。發(fā)電側(cè)和需求側(cè)如何平衡?一定要有儲能。
儲能已經(jīng)成為一種電力資源。國家電網(wǎng)公司提出的能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想表明,新能源分布的地區(qū)、時間差異很大,供需不匹配就需要能源互聯(lián)。但儲能的作用還不僅限于此,可以從更廣泛層面,通過對不同類型的能源耦合進行優(yōu)化配置,比將如電力、氫氣、天然氣、化工能源等進行轉(zhuǎn)換、有機融合,目的是節(jié)能減排,實現(xiàn)方式就是電力電子+儲能技術(shù)。能源互聯(lián)要求能源一定要通過電力電子技術(shù),實現(xiàn)雙向流動,比如可以通過電動汽車可以充放電與電網(wǎng)互動,參與電網(wǎng)負荷峰谷調(diào)節(jié),對能源進行優(yōu)化配置和耦合。
儲能的范圍很廣,大到電網(wǎng)的百萬千瓦、小到納米網(wǎng)幾千瓦,可以在不同層面實施這種多能耦合策略。在工業(yè)領(lǐng)域就是通過大力推動工業(yè)主動配電網(wǎng)技術(shù),發(fā)展電力與化工能源相結(jié)合的分布式能源,建設(shè)工業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)。在社區(qū)家庭層面,可以發(fā)展基于納米結(jié)構(gòu)的能源互聯(lián)網(wǎng),當(dāng)然,這種結(jié)構(gòu)不是物質(zhì)上的納米顆粒的實體大小,是為了區(qū)別于一般意義上的微網(wǎng),表明其由于量變引起質(zhì)變,帶來系統(tǒng)活力的變化——通過充分調(diào)動每一個社會細胞——家庭的積極性,充分利用小區(qū)內(nèi)的交直流、氫氣、天然氣等基礎(chǔ)設(shè)施,通過電力電子技術(shù)和儲能設(shè)備,通過耦合來優(yōu)化配置能源。在我看來,人的行為、能源和信息要互相平衡,要找出能源和信息的關(guān)系,才能更有效利用能源,對能源進行優(yōu)化配置需要儲能。
發(fā)展儲能是出于多方面因素考慮的結(jié)果,最為重要的原因就是,人類的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化。在具體推進是,需要通盤考慮技術(shù)、經(jīng)濟和政策等方面的因素,從技術(shù)層面,應(yīng)對多種路線優(yōu)缺點綜合利用,并不斷研發(fā)新技術(shù)和新產(chǎn)品;在政策上,需要合理補貼,更需要政策市場雙輪驅(qū)動;對行業(yè)而言,要高度自律,不要低級重復(fù)和惡性競爭。
在現(xiàn)有儲能技術(shù)中,抽水蓄能占比很高、很成熟,但也有局限性,比如對資源、落差要求較高,難以廣泛應(yīng)用。蓄電池技術(shù)基于電化學(xué)原理,有兩個致命缺點:一是化學(xué)反應(yīng)需要充放電時間,即使快充也要20多分鐘,比加油的幾分鐘要慢很多。二是安全性問題比物理儲能要差,此外還有環(huán)境影響等。
因此,目前的儲能技術(shù)雖然有很多,但每一種都有其優(yōu)缺點,可以發(fā)揮自身優(yōu)勢,應(yīng)用在不同場合,沒有一種技術(shù)可以壟斷一切、包打天下。對多種多樣的儲能技術(shù),要鼓勵百花齊放,政府通過建立公平公正公開的體制機制,進行監(jiān)管,讓多種儲能技術(shù)在實踐中讓市場來評判。
三、 礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)
(一) 技術(shù)層面
技術(shù)進步是發(fā)展綠色經(jīng)濟,建設(shè)生態(tài)文明的關(guān)鍵支撐。首先,我們要充分認識循環(huán)經(jīng)濟在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中、在節(jié)能減排中的重要作用。要加大循化經(jīng)濟關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)投入。其次,可以編制礦產(chǎn)資源開發(fā)循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)指導(dǎo)手冊等,推廣成功成果和模式。再次,加強相關(guān)產(chǎn)業(yè)合作,探索跨產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟聯(lián)合體的組織模式。最后,要搭建信息技術(shù)平臺,利用“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu),提高資源利用效率。同時積極開發(fā)和支持高附加值產(chǎn)品。
此外,要促進再生礦產(chǎn)資源行業(yè)健康快速發(fā)展。要進一步擴大再生礦產(chǎn)資源規(guī)模,建立多個再生礦產(chǎn)資源生產(chǎn)基點;要鼓勵礦產(chǎn)資源企業(yè)發(fā)展資源再生項目;要加快再生資源拆解分離技術(shù)、再生資源冶煉技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用;要增強再生礦產(chǎn)資源行業(yè)整體技術(shù)水平;要適度提高礦產(chǎn)資源開發(fā)產(chǎn)業(yè)集中度,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu);要鼓勵向高端產(chǎn)品領(lǐng)域延伸,加快研制高純、輕質(zhì)、高強度的礦產(chǎn)資源新材料。
(二) 政策層面
從法律法規(guī)方面來看,要建立健全礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)的法律法規(guī)政策保障體系。在現(xiàn)有《中華人民共和國可再生能源法》、《中華人民共和國節(jié)約能源法》等的基礎(chǔ)上,盡快建立“綠色開發(fā)”法律制度的框架,為礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)循環(huán)發(fā)展提供法律保證。
從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟政策保障方面來看,一是要出臺礦產(chǎn)資源產(chǎn)品及相關(guān)資源和能源價格政策,深化能源產(chǎn)品以及礦產(chǎn)資源產(chǎn)品價格改革,制定礦產(chǎn)品和礦產(chǎn)資源相關(guān)產(chǎn)品消費者義務(wù)政策,通過對短缺資源價格的政府干預(yù),激勵企業(yè)和消費者自覺節(jié)約使用資源和循環(huán)利用資源,提高資源使用效率。二是要制定財政政策與研發(fā)創(chuàng)新扶持推曠政策,政府補貼有利于礦產(chǎn)資源低碳經(jīng)濟發(fā)展的行為主體,要制定相關(guān)扶持政策,引導(dǎo)落后產(chǎn)能退出和優(yōu)勢企業(yè)進入,要以適當(dāng)?shù)呢斦a貼鼓勵廢棄物回收處理專業(yè)企業(yè)建立覆蓋全社會的收集、預(yù)處理和分類轉(zhuǎn)運。三是要建立動態(tài)長效的生態(tài)環(huán)境補償機制。礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)鏈上所有相關(guān)利益主體,包括礦產(chǎn)資源開發(fā)、冶煉與深加工以及再生節(jié)點企業(yè)所在地及周圍和上下游,由于采礦、冶煉、再生行為使生態(tài)環(huán)境可能遭受破壞的相關(guān)區(qū)域,對土壤、水環(huán)境、大氣、植被及生物多樣性的動態(tài)、長效的生態(tài)補償。
從相關(guān)引導(dǎo)及支持政策的出臺來看,一是要積極推進碳稅、環(huán)境稅費改革,將企業(yè)環(huán)境資源外部成本內(nèi)部化;而是要調(diào)整進出口稅收政策,限制“三高”出口;三是要針對礦產(chǎn)資源生態(tài)低碳技術(shù)創(chuàng)新項目實施信貸政策傾斜;四是要完善和落實廢舊礦產(chǎn)資源回收綜合利用和礦產(chǎn)資源企業(yè)使用可再生能源的稅收優(yōu)惠政策;五是要制定有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策,鼓勵礦產(chǎn)資源企業(yè)進行生態(tài)化改造,積極利用低碳生產(chǎn)技術(shù)和低碳能源技術(shù)。
(三) 行業(yè)層面
礦產(chǎn)資源的綠色開發(fā)需要不斷規(guī)范行業(yè)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。首先,不斷提高行業(yè)門檻。提高冶煉和再生工藝、技術(shù)裝備、能耗、水耗、污染物排放、資源和能源利用率等準(zhǔn)入條件,支持礦產(chǎn)資源企業(yè)實施產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級。其次,建立礦產(chǎn)資源產(chǎn)品全生命周期的生產(chǎn)和回收責(zé)任制度。加快制定和完善針對不同領(lǐng)域、不同類型和生產(chǎn)不同產(chǎn)品的相關(guān)專項法律法規(guī),確立不同的生產(chǎn)者延伸責(zé)任,規(guī)定消費者回收責(zé)任。再次,制定礦產(chǎn)資源清潔生產(chǎn)工藝和設(shè)備及污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。目前,清潔生產(chǎn)促進法正在我國貫徹和實施,相關(guān)配套政策陸續(xù)出臺,除了鋁和鉛、鋅、電解錳外,其他礦產(chǎn)資源的清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系有待于設(shè)計出臺。
(四) 企業(yè)層面
1. 重視技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新。
建立低碳技術(shù)創(chuàng)新機制。加大科技投入、政策引導(dǎo)、行政支持、市場機制和人才培養(yǎng)等方面的工作力度,倡導(dǎo)低碳文化等各要素協(xié)調(diào)整合,增強自主創(chuàng)新能力,進行中長期的戰(zhàn)略技術(shù)儲備。
增強技術(shù)裝備的國際引進。加強國際低碳技術(shù)交流與合作,促進發(fā)達國家對中國的技術(shù)轉(zhuǎn)讓,增強低碳技術(shù)與裝備的國際引進、消化與二次創(chuàng)新。
開啟智能生產(chǎn)技術(shù)革命。打造倉儲物流、供應(yīng)鏈金融和衍生品交易“三位一體”平臺服務(wù)體系,發(fā)展驅(qū)動供應(yīng)商價值結(jié)構(gòu)改變。
2. 借鑒學(xué)習(xí)先進管控經(jīng)驗,提升行業(yè)及企業(yè)的整體實力。
企業(yè)內(nèi)部要積極借鑒學(xué)習(xí)先進國家礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)成功經(jīng)驗。要加強環(huán)境效益教育,樹立可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)營理念。要制定統(tǒng)一、完善、標(biāo)準(zhǔn)化的治污、排污處理流程,要落實環(huán)保責(zé)任,并明確落實到人。同時,要不斷加強企業(yè)社會責(zé)任教育,避免重蹈“先污染再治理”的覆轍。
3. 合理利用資本途徑加速企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
要積極推進礦產(chǎn)資源企業(yè)的跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨經(jīng)濟類型的兼并重組,促進資源要素向優(yōu)勢企業(yè)集中,提高產(chǎn)業(yè)集中度。特別是在處置“僵尸”企業(yè)的進程中,要堅持產(chǎn)能置換原則,多兼并重組,少關(guān)閉破產(chǎn),實現(xiàn)資源、資產(chǎn)的有效轉(zhuǎn)換。
四、 礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展展望
(一)綠色開發(fā)的核心是資源高利用和污染物量少排放。礦產(chǎn)資源行業(yè)中“高污染、高排放、低效益”企業(yè)將在國內(nèi)政策落實轉(zhuǎn)變粗放型經(jīng)濟增長方式的背景下,壓縮生存空間,最終淘汰或轉(zhuǎn)型升級。
(二)礦產(chǎn)資源行業(yè)的科技創(chuàng)新將重視綠色開發(fā)導(dǎo)向。礦產(chǎn)資源行業(yè)在“十三五”期間將以創(chuàng)新科技成果為重點,服務(wù)綠色開發(fā),重視以科技創(chuàng)新為手段來解決礦產(chǎn)資源行業(yè)能源利用率低、廢棄物處理效率低、排放量大等問題。
(三)礦產(chǎn)資源行業(yè)將借力“互聯(lián)網(wǎng)+”、可再生能源和新能源、輕量化應(yīng)用的綠色產(chǎn)品將實現(xiàn)跨越式發(fā)展,最終實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級,和綠色可持續(xù)循環(huán)發(fā)展。
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