1、1能源开发和利用中的应对全球气候变化技术摘要： 在能源开发和利用的过程中，有大量温室气体的排放，其中以 CO2为主，导致了以全球气候变暖为主要特征的全球气候变化，为了减缓或者阻止这一趋势的继续发展，低碳技术、大数据的应用显得至关重要，这些技术革新将为应对全球气候变化提供了坚实的技术支撑，这将有助于人与自然的和谐共处。 Abstract： In the process of energy development and utilization， there are a lot of greenhouse gas emissions， mainly CO2， leading to global c
2、limate change characterized by global warming. In order to slow down or prevent this trend from continuing to develop， the application of low-carbon technology and big data appears to be crucial. These technological innovations will provide a solid technical support for global climate change， which
3、will contribute to the harmonious coexistence between man and nature. 关键词： 能源；全球气候变化；大数据；低碳技术；全球气候变暖 Key words： energy；global climate change；large data；low carbon technology；global warming 中图分类号：X321 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）34-0154-02 20 引言 全球气候变化是 21世纪人类面临的最复杂的挑战之一，由此产生了许多备受关注的问题：全球温度升高。在过去十年全球
4、平均温度比过去 1300年的任何时期都要高。海平面上升及冰川融化。海平面上升正在加剧风暴潮和沿海洪水的发生，并对某些区域的经济产生严重影响。极端天气和气候事件，自 1980年全球极端天气和气候事件一直在增加。物种多样性的丧失1。Lambers 指出如果继续保持当前创纪录的人为温室气体排放速度，那么地球上高达 1/6的物种可能遭遇灭绝2。要应对气候变化带来的挑战，必须从能源问题入手。科学观察研究表明，大气中以 CO2为主的各种温室气体的浓度都在增加。18 世纪之前，大气中二氧化碳含量基本维持在 280ppm。工业革命后，由于人为原因导致的二氧化碳等温室气体在大气中含量逐渐上升，每年大约上 1.8
5、ppm（约0.4%）3。综上所述，在能源开发和利用过程中，为解决气候变化问题，需要低碳技术和大数据的运用。 1 低碳技术的运用 温室气体的大量排放使全球气候变暖，而温室气体以 CO2和 CH4为主，故低碳技术就显得尤为重要。低碳技术分为 3个类型：第一类是减碳技术，即高能耗、高排放领域的节能减排技术，煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发技术等。第二类是无碳技术，如核能、太阳能、生物质能等清洁能源技术。第三类是去碳技术，如二氧化碳捕获与埋存（Carbon dioxide Capture and Storage，简称 CCS）4。低碳技术促使低碳产业的发展，进而使得经济发展进入低碳经济发展
6、时期。3以下是各项低碳技术的具体内涵和成效。 1.1 减碳技术 随着全球气候变暖形势日趋严峻，我国面临越来越大的碳减排压力。我国的能源结构以化石燃料为主，其中煤炭资源占主导地位，其他化石燃料较为匮乏。由于中国以煤炭为主的能源结构以及一些省份和行业较高的排放强度，使得中国出口产品的隐含排放高于日本/德国的年度排放量5。我国电力供应主要来源于煤炭发电，当务之急是提高煤炭的能源利用效率，以此来降低碳的排放。统计数据显示，全球航空运输业每年消耗 15亿17 亿桶航空煤油6，制造大量温室气体，产生温室效应的能力及危害极大。研究表明，航空煤油所产生的 CO2占人类所有排放量的 3%，而航空生物燃料在生命周
7、期内温室气体的排放量减少了50%90%7。2011 年航空生物燃料的飞机首次试飞成功。IBM 联合瑞士苏黎世联邦理工学院共同研发了一款液冷超级计算机，其可以减少 85%的碳排放8。该技术对于全球气候变暖起到了一定程度的遏制。 1.2 无碳技术 相较于减碳技术，无碳技术是我们更加期待的，据估计，当前传统炼铁商业钢铁工业排放到大气中的二氧化碳达 6800亿吨/年。而无碳技术使得碳的排放为零。例如， 2009年中国东北石油大学王宝辉教授和美国乔治华盛顿大学 Licht教授共同研发出太阳能无碳炼铁技术。其能量全部来自太阳能9。日本正在建设两座巨大的太阳能岛，据估计，这两座浮动太阳能发电站合计 2.9兆
8、瓦的产能足以满足 483到 967户美国家庭的用电量10。此外，像风能、核能、地热能等清洁能源的应用，都4属于无碳技术的范畴。核电是不排放 CO2等有害物质的清洁能源，但其放射性引起人们的担忧，中国的第四代核电很好地解决了这一问题，其采用了高温气冷堆技术，具有固有安全性、发电效率高、系统简单等特点11。这些清洁能源在能源领域的比重应逐步增加，并最终取代化石燃料，这就需要无碳技术进行不断地开拓创新。 1.3 去碳技术 减碳技术与无碳技术在短期内并不能满足人类经济发展和应对气候变化的迫切需求，去碳技术需要不断推进，典型的去碳技术当属 CCS。根据联合国环境规划署（UNEP）等研究机构的报告，按照目
9、前的碳排放水平，未来全球可能会有 35 摄氏度的温升12，这样有可能在人类用尽化石燃料之前，就会因为气候变化而对自己的生存、发展造成严重的损害。在这种情况下，CCS 技术解决了化石燃料排放中的存量问题。虽然近年来 CCS技术已成为发达国家能源安全的组成部分。且许多发达国家已经提出了相应的 CCS技术发展线路图13。但 CCS技术仍处于研发和示范阶段，面临着很多问题，如高耗能、高成本和环境风险的不确定性14。因而加强去碳技术的研发、示范和推广显得很有必要。2009 年中国第一座 CCS-EOR试验站建成，每年捕集二氧化碳 20万吨 r。2014 年 10月 1日世界上第一个电力行业的边界大坝电站
10、的大型 CCS项目在加拿大投入运行16。阿联酋首个在建大规模应用 CCS的钢铁项目预计从钢铁厂所用的直接还原铁工艺中每年捕集约 80万吨 CO217。可将海洋天然气水合物（即可燃冰）的开发与 CCS技术结合起来，即 CO2-CH4置换法18。这一技术既使得作为主要的温室气体之一 CO2得以封存，又解决了天然5气的开采问题。显然 CCS是减少温室气体排放、减缓气候变暖的重要选择之一。因而低碳技术的发展十分重要。 2 大数据的应用 除了低碳技术之外，大数据的应用使得应对全球气候变化的研究提升到一个新阶段，可以对未来的气候变化情况做出预测，为政府部门制定能源政策和减排计划提供科学依据。 大数据的利用
11、主要有以下几个阶段： 数据的获取。数据主要通过空间技术、实测、政府部门的统计数据来获取。 大数据的分析。通过相应的科学模型对大量的数据进行分析处理。得出当前以及对未来一段时间的的气候状况。 随着计算机技术的发展，大数据的应用得到了越来越广泛的关注。NEX项目是一项基于美国宇航局加州埃姆斯研究中心（ARC）先进超算中心的大数据研究项目，在 2013年，NEX 项目曾经发布了覆盖美国大陆部分的类似全球变化预测图，该图可以被用于评估全美各地农业，森林，河流和城市所面临的潜在气候风险状况。NASA 于 2015年 6月份发布了直到 2100年全球气温与降水的变化预测情况，其帮助科学家和决策者更好地理解
12、本地以及全球范围内存在的风险，如严重干旱，洪涝，热浪等19；2015年 6月由中国科学院大气物理研究所牵头的“地球数值模拟装置预研及原型系统建设”项目启动。该项目的启动使得我国科学家利用超级计算机对地球系统未来演变的科学预测成为可能。科学家就可以利用该装置实现对大气、洋流、地壳、生态等的仿真研究，以此来应对地球6变化、大气污染、环境污染等问题20。 大数据不仅可以研究气候变化的影响，还可以提高突发灾害的应急工作效率、提供更广泛地获取知识的渠道、帮助我们更好地了解私人与政府的决策会对地球的气候造成哪些影响。从而采取更好的政策和措施应对全球气候变化。 3 结论 能源的开发和利用促进了社会经济的发展
13、，但同时也导致了全球气候变化，故在开发和利用能源的同时，将低碳技术与大数据的应用相互结合起来，通过大数据的应用获取的直观的数据结果来规划能源布局，能源布局反过来改变数据结果，大数据在该方面的应用处于起步阶段，需要不断地强化，其目标是减少 CO2等温室气体的排放，以此来应对全球气候变化，达到人与自然的和谐共存的最佳平衡状态。 参考文献： 1C. Forbes Tompkins， Christina De Concini. 2014： A Year of Temperature Records and Landmark Climate Findings EB/OL. 2Lambers J H R.
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