開卷知新 | “碳達峰”與“碳中和”—— 綠色發展的必由之路

本文刊發於(yú)人民日報(bào)2021年8月13日第20版

2020年9月22日，中國國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布：“中國将提高國家自主貢獻力度，採取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争於2030年前達到峰值
，努力争取2060年前實現碳中和。”中國碳達峰、碳中和目标（以下簡稱“雙碳”目标）的提出，在國内國際社會引發關注。

 

前不久，全國碳排放權交易市場正式啓動上線交易，成爲全球規模最大的碳市場。建設全國碳市場是利用市場機制控制和減少溫室氣體排放、推進綠色低碳發展的一項重大創新，有助於推動實現“雙碳”目标。

 

全球範圍内能源及産業發展低碳化趨勢已經形成

 

什麽是碳達峰和碳中和？通俗來講，碳達峰指二氧化碳排放量在某一年達到瞭最大值，之後進入下降階段；碳中和則指一段時間内，特定組織或整個社會活動産生的二氧化碳，通過植樹造林、海洋吸收、工程封存等自然、人爲手段被吸收和抵消掉，實現人類活動二氧化碳相對“零排放”。

 

國際社會普遍認爲，二氧化碳過度排放是引起氣候變化的主要因素。人類活動排放的二氧化碳等溫室氣體導緻全球變暖，加劇氣候系統的不穩定性
，導緻一些地區幹旱、台風、高溫熱浪、寒潮、沙塵暴等極端天氣頻繁發生，強度增大。碳排放與能源種類及其加工利用方式密切相關。目前，全球範圍内能源及産業發展低碳化的大趨勢已經形成，各國紛紛出台碳中和時間表。

 

我國近年來減排成效顯著，2019年碳排放強度比2005年下降48.4%。我國主動提出“雙碳”目标
，将使碳減排迎來曆史性轉折，這也是促進我國能源及相關工業升級，實現國家經濟長期健康可持續發展的必然選擇。實現“雙碳”目标不是要完全禁止二氧化碳排放，而是在降低二氧化碳排放的同時，促進二氧化碳吸收，用吸收抵消排放，促使能源結構逐步由高碳向低碳甚至無碳轉變。實現“雙碳”目标，是一場廣泛而深刻的系統性變革，而能源革命将是這場系統性變革的重中之重
。

 

建立以可再生能源爲主導、多能互補的能源體系

 

就我國而言，當前碳排放主要來源於化石能源的利用過程。據《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》顯示，能源活動是我國溫室氣體的主要排放源，約占我國全部二氧化碳排放的86.8%。能源活動中，化石能源又占重要地位。

 

能不能不用或少用化石能源來解決碳排放問題？人們将目光投向可再生能源。太陽能、風能、水能、地熱能等可再生能源，其利用過程不排放二氧化碳，對環境更爲友好。近年來，我國積極布局可再生能源産業。相關數據顯示，“十三五”期間，我國水電、風電、光伏、在建核電裝機規模等多項指标保持世界第一；截至2020年底，我國清潔能源發電裝機規模增至10.83億千瓦，占總裝機比重接近50%。

 

雖然發展可再生能源取得一定成績，但要替代化石能源
，成爲我國能源消費結構的主體，還需要時間。目前，可再生能源存在能量密度低
、時空分布不均衡、不穩定、成本較高等特點，成爲其規模化應用的瓶頸。未來一段時間内，化石能源仍将在我國能源結構中發揮重要作用
。化石能源清潔高效利用、可再生能源大規模利用，是實現“雙碳”目标的必經之路。

 

煤炭、石油、天然氣、可再生能源與核能，是我國現階段使用最多的五大能源
。在“雙碳”目标指引下的能源革命，意味著要将傳統的化石能源爲主的能源體系轉變爲以可再生能源爲主導、多能互補的能源體系，進而促進我國能源及相關工業升級。

 

破除能源之間的壁壘，促進多能互補、取長補短，提高能源整體利用率，這是能源變革勢在必行之舉。以石油和煤炭爲例，我國石油資源短缺，且存在基礎石化産品不足，制約下遊精細化工行業發展的問題；而我國煤炭資源約占化石資源總量95%，如果能以其爲原料制取清潔燃料及基礎化學品，将成爲緩解石油供應壓力和彌補石油化工缺陷的補充途徑。

 

以技術創新引領低碳發展新格局

發展大規模儲能技術，提高可再生能源占比和利用效率。大規模儲能是可再生能源充分開發利用的必要技術支撐，能夠有效解決電網運行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等方面的問題。以儲能“新秀”全釩液流電池爲例，其利用不同價态釩離子之間的可逆相互轉化，完成充電、放電、再充電的循環過程，即可實現化學能和電能之間的“定制”轉化，如同電力“銀行”，潛力巨大
。隻有在大規模儲能技術方面取得關鍵性突破，才能爲可再生能源的大規模儲用鋪平道路。

 

發展多能融合、規模應用的關鍵技術。仍然以現代煤化工與石油化工産業爲例。通過煤化工生産烯烴、芳烴等大宗化學品，形成對石油化工的有效補充。

 

發展化石能源清潔高效利用技術。一方面，類似鋼鐵、水泥、化工等排碳大戶，其碳排放主要與工業生産工藝相關，因此必須突破工業流程再造的關鍵瓶頸及核心技術，方可實現這些行業的碳減排。另一方面，通過技術攻關，将化石能源中寶貴的碳基分子轉變爲化學品和新材料，尋求化石能源高值、高效、清潔轉化的新路線。

 

我國已積極進行相關領域關鍵技術的研發與攻關部署。比如，科技部依托國家重點研發計劃，在煤炭清潔高效利用和新型節能技術、可再生能源與氫能技術、儲能與智能電網技術等方面部署瞭一系列碳中和相關研究，並将啓動“碳中和關鍵技術研究與示範”重點專項。中科院已經完成“應對氣候變化的碳收支認證及相關問題”“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示範”等項目，並成立潔淨能源創新研究院，啓動“變革性潔淨能源關鍵技術與示範”先導專項，進一步推進多能融合關鍵技術示範與應用。在這些部署統籌牽引下，我國已經實現瞭一些對“雙碳”目标共性支撐技術的創新，爲各領域減排提供持續支持。如氫能及儲能技術、先進安全核能技術、二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）技術等。2020年10月，千噸級“液态陽光”合成示範項目成功運行，該項目利用太陽能等可再生能源發電、電解水生産“綠色”氫能，並将二氧化碳加氫轉化爲“綠色”甲醇等液體燃料。凡此種種，均是我國實現“雙碳”目标的有益技術探索。

 

我國能源應用場景複雜，可選取典型區域，根據地域特征，針對性地推進跨領域集成示範，探索以技術創新引領能源革命的路徑與模式，以點帶面形成低碳發展新格局。

 

“雙碳”目标的實現是一個循序漸進的過程，也是一項涉及全社會的系統性工程。積極推動技術創新，充分調動科技、産業、金融等要素，通過全社會的齊心協力，我們一定能夠推動能源變革、實現“雙碳”目标，将綠色發展之路走得更遠更好。

 

（作者劉中民爲中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長）