本书以科学发展观为统领思想,从系统角度全面介绍低碳经济的基本知识及其国内外发展历程、现状与趋势,详细阐述低碳经济的内涵、能源体系、产业结构、技术创新、城市建设、交易市场、政策保障及示范工程。低碳发展是当今世界不可阻挡的潮流,它集道德、科学、技术、哲学于一体,熔理论原则、实际政策、科学证据和政治辩护于一炉,始终关注国民财富、经济增长与向好发展。此书有助于读者认识和掌握低碳经济的基本知识与方法,以更好地适应低碳时代的绿色生产与低碳生活。 该书结构体系完整、理?联系实际,可作为普通高等学校各专业本科生以及MBA、EMBA、MPA和ME的课程教材,也可作为政府部门官员、企业管理人员与相关从业人员的培训教材。由于其覆盖全面、通俗易懂,亦可作为一般公众读物,供所有对低碳经济感兴趣的人士参考阅读。

前言
第1章 低碳经济概述
1.1 低碳经济由来
1.2 低碳经济内涵
1.3 低碳发展意义
1.4 低碳系统工程
第2章 低碳能源体系
2.1 低碳能源定义
2.2 传统能源优化
2.3 绿色能源体系
2.4 低碳能源措施
第3章 低碳产业结构
3.1 产业低碳化
3.2 低碳农业
3.3 低碳工业
3.4 低碳服务业
第4章 低碳技术创新
4.1 低碳技术概论
4.2 绿色能源技术
4.3 节能减排技术
4.4 CCUS技术
?5章 低碳城市建设
5.1 低碳城市
5.2 节能建筑
5.3 环保交通
5.4 绿色消费
第6章 低碳交易市场
6.1 碳交易
6.2 碳市场
6.3 碳金融
第7章 低碳政策保障
7.1 政府监管
7.2 公共治理
7.3 政策扶持
第8章 低碳示范工程
8.1 低碳示范城市
8.2 低碳先行社区
8.3 低碳理想校园
8.4 低碳国际盛会
参考文献
附录A 常用单位
附录B 常用缩写
附录C 常用化学符号
索引

第1章 低碳经济概述
概括人类社会发展的总体历程,先后经历了原始文明、农业文明、工业文
明,正在迈入生态文明。前三个文明进程的转变本质上都是人类社会内部关系的
改变和调整,均为了谋求人类自身的更好、更快发展;而生态文明?注的是人类
社会与自然环境的关系,追求的是更大系统的可持续发展。可持续发展是时代的
主题,但是怎样发展,如何正确处理经济、社会与生态之间的关系,又是时代的
难题。自18世纪中叶工业革命以来,人类社会就进入了工业文明时代,以效率
为核心的技术与制度创新,带来生产的极大发展与财富的急剧增加。然而工业化
在推进人类社会大发展的同时,也产生了大量的反发展现象,如臭氧层破坏、酸
雨、全球气候变暖、森林破坏、荒漠化、海洋污染、人口膨胀等,导致人与自然
的尖锐矛盾,这种非理性的资本驱动的发展长期持续下去将触及自然承载力的底
线,可能导致人类生存环境的崩溃。这种发展与反发展现象同时并存,显示了人
类社会正陷入在两难选择的困境之中。
低碳经济是一种低能耗、低污染、低排放、**能、**率、**益的可持
续经济发展模式,通过更少的资源消耗和更小的环境污染,获得更多的经济产
出,并创造更好的生活质量,体现了对人与自然、人与社会、人与人和谐关系的
理性认知。低碳经济要求技术进步、工农业生产、社会消费等人类生产与生活的
各项活动都建立在人与自然和谐相处?协调发展的基础上。发展低碳经济是一场
涉及生产模式、生活方式、价值观念和**权益的全球性革命,从本质上触及了
人类经济发展方式变革的问题,是当代建设生态文明的*佳发展模式。
1.1 低碳经济由来
“低碳经济”提出的大背景,是全球气候变化对人类生存和发展的严峻挑
战。随着全球人口和经济规模的不断增长,全球气候变化的危害也逐渐为人类所
认识。全球气候变化是人类共同面临的难题,低碳经济是全球解决气候变化难题
的共同选择。低碳经济将对国际经济的比较优势和战略利益格局、**和产业的
竞争力、科学技术发展乃至世界战略力量对比等多方面产生深刻的影响。
1.1.1 全球气候变化
当前,气候变化已严重威胁到人类的可持续发展,应对气候变化成了全球共
同面临的重大挑战。气候变化除了与自然因素有关外,还与人类的活动特别是与
使用化石燃料过程中排放CO2的程度密切相关。早在1896年,诺贝尔化学奖获
得者阿累利乌斯(Arrhenius)就预测:化石燃料燃烧将会增加大气中CO2的浓
度,从而导致全球变暖。随着近年来全球气候变化不断加剧,人们对低碳经济的
呼唤也日趋强烈。
1.1.1.1 内涵
气候是指某一地区多年的天气特征,包括平均状况和**状况,由太阳辐
射、大气环流、地面性质等因素相互作用所决定。气候变化是指气候在几十年
甚至几千年间这样的长时期内的显著演变情况和趋势。《联合国气候变化框架公
约》(United Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCCC,
以下简称《公约》)第1款中,将“气候变化”定义为:“经过相当一段时间的观察,
在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”
这一定义将人类活动?起的“气候变化”(climate change)与自然原因引起的
“气候变率”(climatic variability)相互区别,即承认人类活动会改变地球表面气候。
一般认为,全球气候变化(global climate change)是指世界范围内温度的上升和
风暴活动的增加等,是气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间
的气候变动趋势,如平均气温、平均降水量、*高气温、*低气温等发生显著变化以
及**天气事件频发等。人们常说的全球变暖(global warming)就是气候变化的重
要表现之一,也是人类目前*迫切的问题,关乎人类的未来。
在对气候变化作出科学解释之前,还必须首先解释温室效应(greenhouse
effect)的原理,这是了解全球气候变化原因的*重要的物理基础之一。
大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的红外辐射却被大气吸
收,这样就使地表与低层大气温度**,因其作用类似于栽培农作物的温室,故
名温室效应。大气中吸收地表向外放出的红外辐射的主要成分就是温室气体。
温室气体由6种主要气体组成:CO2占63%,甲烷(CH4)占15%,氧化亚氮
(N2O)占4%,氢氟碳化物(HFCs)、氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)占
18%。由于非CO2温室气体的浓度致暖与CO2有着固定的函数关系,《公约》
将非CO2的温室气体排放量折算成CO2排放当量,以实现所有温室气体排放量
之间的可加性,因此,CO2也被称为温室气体。
温室效应有两种,一种是自然的温室效应,另一种是人为的温室效应,即人
类活动引起的温室效应。
1. 自然的温室效应
地球大气中除含有占99%的N2、O2以外,还含有其他微量气体,主要为
CO2、CH4等温室气体以及云、水和尘埃等。大气中的温室气体和水汽、云等
可以吸收大气与?表发射的红外辐射,同时也以自身的温度向外空放射出红外辐
射。不论地表和大气内部的物理过程如何复杂,进入与离开大气层的辐射能量之
间必须保持平衡。入射太阳辐射为343W/m2其中三分之一(即103W/m2)被反射回太空,也即净太阳辐射为240W/m2
主要被地表所吸收,而射出的红外辐射必须也是这个量。
这种平衡一旦被破坏,可以通过地球表面温度的升高或降低来恢复平衡。由
于大气成分中存在着自然产生的温室气体、云和水汽,由此产生的自然的温室效
应可使地表增暖,温度比没有这些温室气体和水汽条件下的大气上升了33℃,
即从没有温室气体存在情况下的–19℃上升到14℃~15℃,这是地球上适合生
命存在的温度。可以说,没有自然的温室效应,生命就难以维持。火星与金星上
有类似的自然温室效应,但由于温室气体含量和原始温度与地球不同,它们*后
达到的平衡行星温度不是太高就是太低,不适合生命的存在。
2. 人为的温室效应
造成全球辐射平衡破坏的主要因子目前看来主要是由人类活动引起的大气中
温室气体的增加。温室气体增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到
地球上的热量无法?外层空间发散,其结果是地球表面变热。由于大量开采和使
用化石能源、过度消费等人为原因,导致温室气体增加而造成的地表温度升高
,被称为人为的温室效应,也即我们通常理解的“温室效应”。
这种人为的温室效应实际上是由于人类活动引起的附加在自然温室效应之上
的一种温室效应。虽然其量值比自然温室效应小得多,但其增暖作用的意义是非
常重要的。通过这种人为的温室效应,可进一步增强阻止长波辐射向外辐射的被
毯作用,这就意味着高层大气向外空放射的长波辐射进一步减少。从辐射传输和
辐射平衡的角度看,相当于大气顶产生一向下的辐射通量密度增加,而使大气顶
辐射不平衡,因而地表温度将会进一步增加以响应这种不平衡,直到大气顶射出
的净长波辐射量又等于入射的净太阳辐射量。足够强度的长时期的人类活动,将
促使地球系统调整自身温度来恢复平衡。当地球的平均温度增加到某一量值,气
候系统就会受到干扰,失去平衡,从而产生气候变化。
人类社会,特别是到了近代工业社会以后,生产生活需要消耗大量的能源,
煤、石油等化石能源被大量开采,而正是这种开采和消耗使地球上“碳”的存
在形式发生了改变——原来在地下的煤和石油中,属于“地下碳库”,燃烧之后
以CO2的形式排向大气,致使地层中沉积碳库的碳以较快的速度流向“大气碳
库”。CO2作为植物进行光合作用的主要原料,可以转化为氧气释放到空气中,
为其他生物所利用,但是由于CO2的迅速增加,就引发了人为的温室效应。
科学界以及各国政府已基本达成一致,认为人类活动导致地球大气层中的温
室气体(尤其是CO2)不断增多,气候正在发生变化。政府间气候变化专门委
员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)是由联合国环境
规划署(United Nations Environment Programme,UNEP)和世界气象组织(World
Meteorological Organization,WMO)共同创建的,该委员会每隔5年左右向全球发布权威的气候变化报告。
2007年11月,IPCC公布了第4次评估报告,指出在过去的100年中,由CO2
等气体造成的温室效应使全球平均地表气温上升了0.3℃~0.6℃;他们预测,到2100年全球平均气温将升高1.0℃~3.5
℃[1]。美国《**科学院学报》2008
年发表的评估报告提出,一旦气候变化突破“引爆点”,就可能引发更为严峻的气候系统变化,并带来不可逆转的影响[2]。
气候变化问题是国际社会普遍关心的重大全球性问题。气候变化问题涉及多
个学科,对它的整体把握需要跨学科的综合视野[3]。气候本身属于典型的全球公
共物品(global public goods),全球气温的上升通常是由某些**过度排放温
室气体造成的,但其影响却跨越了国境波及到其他**,而这正是经济学中外部
性效应延伸的经典例子。为此,气候变化在经济学上提出了****的挑战,是
迄今为止范围*广、规模*大的“市场失灵”现象[4]。全球气候变化源于跨国外
部性?应的影响,一个**的行为使其他**获利或受损,且无法通过市场来进
行弥补[5]。为此,人类正在努力探寻一种各国均能接受的解决全球气候变化问题
的可行方案。
1.1.1.2 危害
全球气候变化会对地球生态系统造成巨大的影响。地球南北两极部分生态系
统已经发生了明显变化,例如动植物物种的地理分布���两极和高海拔地区迁移,
造成生态系统失衡。此外,气候变化对社会经济等其他领域也将产生深远影响。
例如气候变化将增加疾病发生和传播的几率,危害人类健康;增加地质和气象灾
害的形成概率,对重大工程的**造成威胁,造成社会经济系统失衡。据统计,
1906~2005年这一百年,全球平均地表温度升高了0.74℃,并且升温速率不断
加快;1870~2004年期间,海平面每年的平均上升幅度为1.44mm,进入20世
纪以后这一增速增加到每年1.77mm,目前这一增速为每年3mm;2003~2007
年的五年间,地球上南极、美国阿拉斯加和北极格陵兰岛的陆地冰川已融化逾2
万亿吨[1]。喜马拉雅冰川1978~1998年的消融情况对比。
全球气候变化将给地球及人类带来巨大的危害,包括海平面上升、南极冰川
融化、粮食产量降低和土地荒漠化等,如图1.3
所示。人类需要寻找一种科学合
理的发展方式来缓解经济发展与生态环境、自然资源之间的矛盾。
在这种背景下,低碳经济这种全新的经济发展模式受到世界各国的关注。近
年来,多国研究机构对全球气候变化的影响做了深入研究,发表了一系列报告,
从多个角度阐明了气候变化可能给人类和自然生态系统带来的危害。
1. 斯特恩报告
2006年,英国政府发表了引起国际社会普遍关注的《斯特恩报告》[6],该
报告由前世界银行**经济学家尼古拉斯·斯特恩(Nicholas Stern)主持完成,
主要涉及全球气候变暖问题。这份长达700页的报告指出:不断加剧的温室效应
将会严重影响全球经济发展,其严重程度不亚于世界大战和经济大萧条。
报告指出,全球变暖将带来以下几个方面的影响:
(1)引发冰雪融化,从而增加洪水的可能性,随之便是水资源的严重短缺,
这将威胁全球1/6的人口。
(2)粮食作物产量下降,全世界将有数百万人失去赖以生存的生产或购买充
足食物的能力。
(3)导致大范围的营养失调和过热造成的死亡。如果没有采取有效的控制措
施,带菌疾病?痢疾、登革热将会传播。
(4)3℃~4℃的升温带来的海平面升高每年将导致数百万人受到洪水的侵
害。到21世纪中期,全世界有2亿人口可能会由于海平面上升、洪水泛滥以及更严重的干旱而**地迁移。
(5)使生态系统变得异常脆弱,气温每升高2℃,就会有15%~40%的物种面临灭绝。

徐玖平,清华大学应用数学博士、四川大学物理化学博士,教授,博士生导师。国际系统与控制科学院终身院士,中国青年科技奖获得者,**杰出青年科学基金获得者,新世纪百千万人才工程**级人选,教育部长江学者特聘教授。International Journal of Management Science and Engineering Management主编,国际管理科学与工程管理学会理事长,中国系统工程学会副理事长,中国优选法统筹法与经济数学研究会副理事长。主持**社科基金重大招标项目、**自然科学基金**项目、**软科学研究计划?目、教育部哲学社会科学研究重大项目等科研课题50余项;获国际运筹学进展奖等奖项1 7次。在IEEE乃ransaction on Fuzzy Systems,Information Sciences,Mathematical Analys and Applications,The International Journal of Management Sciences,International Journal of Environment and Pollution,Human and Ecological Risk Assessment,Expert Systems with Applications 等40余家国际学术杂志及100余家国内学术期刊上发表论文400余篇,其中SCI、SSCI、EI检索论文200余篇;在Springer、Taylor&Francis、科学出版社等权威出版机构?版著作40余部。