2060年讓可再生能源發(fā)電占比增至70% 低碳技術(shù)不能“掉鏈子”

“2060年，可再生能源發(fā)電占比將達(dá)到70%以上，工業(yè)部門終端煤炭消費(fèi)比例低于15%，新能源車占比達(dá)到60%以上，民用部門能源全面清潔化。全國人群PM2.5年均暴露水平達(dá)到每立方米8微克左右……”

在近日發(fā)表于《國家科學(xué)評論》的研究中，中國工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授賀克斌與該校地球系統(tǒng)科學(xué)系教授張強(qiáng)等勾勒了這樣的未來能源結(jié)構(gòu)與藍(lán)天圖景。

“實現(xiàn)這些目標(biāo)不是一件容易的事。”賀克斌在接受《中國科學(xué)報》采訪時說，挑戰(zhàn)很嚴(yán)峻，但機(jī)遇絕不可放過。“這其中有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)競爭意味，必須靠技術(shù)創(chuàng)新來拉動，絕不能‘掉鏈子’。”

從“地面部隊”到“空軍”和“炮兵”

隨著“大氣十條”(《大氣污染防治行動計劃》)和“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”行動計劃(《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》)的實施，2013年到2020年我國PM2.5濃度持續(xù)下降，空氣質(zhì)量明顯改善。然而，當(dāng)前PM2.5濃度仍然較高。

“當(dāng)前我國仍有約43%的人口生活在PM2.5年平均濃度超過國家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)每立方米35微克的環(huán)境中，99%的人口生活在超過世界衛(wèi)生組織每立方米10微克指導(dǎo)值的環(huán)境中。”論文通訊作者張強(qiáng)表示，由于空氣污染對老年人的傷害更大，人口老齡化的趨勢迫使我國制定更清潔的空氣質(zhì)量目標(biāo)。

然而，隨著污染治理進(jìn)程的深入，污染物減排幅度逐漸收窄。2017年，針對“大氣十條”的相關(guān)報告表明，我國大氣污染末端治理的潛力在變小。從2018年“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”開始，已轉(zhuǎn)向?qū)λ拇蠼Y(jié)構(gòu)——產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、用地結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

“從中國工程院今年1月完成的評估報告來看，與末端治理相比，結(jié)構(gòu)調(diào)整與社會經(jīng)濟(jì)的碰撞更大，難度更高。如果要藍(lán)天，但在結(jié)構(gòu)上不進(jìn)行大幅度調(diào)整，推動力會有一些不夠。”賀克斌說。

在此背景下，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，為統(tǒng)籌大氣污染防治與溫室氣體減排指明了方向，為空氣質(zhì)量持續(xù)改善注入了全新動能。今年2月，生態(tài)環(huán)境部提出，“十四五”時期，將突出以“減污降碳協(xié)同增效”為總抓手，把降碳作為源頭治理的“牛鼻子”，指導(dǎo)各地統(tǒng)籌大氣污染防治與溫室氣體減排。

“如果說打贏‘藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)’靠的是‘地面部隊’，那碳中和就是‘空軍’和‘炮兵’，是對地面部隊的增援。”談到碳中和賦予的“新動能”，賀克斌如是比喻。

他解釋說，以前安裝末端設(shè)備以及增加監(jiān)管的治理措施都是基于地面，而未來被寄予厚望的風(fēng)能和光能都來自天上。同時，以前的末端治理是“一顆子彈打死一個敵人”，而未來的產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整將會帶來更大的“殺傷力”。

遠(yuǎn)景實現(xiàn)“并非遙不可及”

據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2020年，我國可再生能源發(fā)電量達(dá)到2.2萬億千瓦時，占全社會用電量的29.5%。另據(jù)公安部交通管理局相關(guān)數(shù)據(jù)，截至2020年底，全國新能源汽車保有量達(dá)492萬輛，占汽車總量的1.75%。

如何在未來40年的時間里改變現(xiàn)狀，讓可再生能源發(fā)電占比達(dá)到70%以上，新能源車占比達(dá)到60%以上?同時，讓困擾我國的空氣污染問題得到根本解決?

基于“三十載磨一劍”自主研發(fā)的中國碳中和與清潔空氣協(xié)同科學(xué)評估與決策支持平臺(CNCAP)，賀克斌、張強(qiáng)等首次構(gòu)建了碳達(dá)峰、碳中和背景下中國2015—2060年中長期排放情景，提出了全國及重點(diǎn)區(qū)域未來PM2.5污染持續(xù)改善路徑。

他們指出，在加大源頭治理力度的同時，深挖末端治理的減排潛力，在2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)的同時，使全國絕大部分地區(qū)PM2.5年均濃度可達(dá)到每立方米35微克的現(xiàn)行環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。然后，通過深度低碳能源轉(zhuǎn)型措施實現(xiàn)碳中和，同時可使全國人群PM2.5年均暴露水平達(dá)到每立方米8微克左右，空氣污染問題得到根本解決。

實現(xiàn)氣候和環(huán)境協(xié)同，大面積降碳、減排污染物，絕非易事。

以京津冀及周邊地區(qū)為例，張強(qiáng)表示，該地區(qū)PM2.5濃度之所以高，根源在于這里是重工業(yè)基地。“河北聚集了大量的鋼鐵和水泥產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)最難減排，現(xiàn)在的低碳技術(shù)也是最不成熟的。而且，重工業(yè)配套的長途運(yùn)輸重卡實現(xiàn)電動化的技術(shù)挑戰(zhàn)也比較大。”他說，未來產(chǎn)業(yè)大規(guī)模調(diào)整對于這一地區(qū)的降碳減污將十分關(guān)鍵。

盡管挑戰(zhàn)重重，但賀克斌依然對實現(xiàn)目標(biāo)抱有極大信心。他舉例說，上世紀(jì)90年代以來，光伏發(fā)電的大踏步前進(jìn)使成本每10年降低一個數(shù)量級，已從最初的1度電100美元降至今天的1美分，成本遠(yuǎn)低于煤電和火電。

“以此推演，盡管現(xiàn)在新能源的穩(wěn)定性以及空間布局、儲能技術(shù)仍有許多問題待解決，但相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，實現(xiàn)上述目標(biāo)并非遙不可及。”他說，其他政策杠桿(如海南省宣布2030年禁售傳統(tǒng)燃油車)和市場杠桿也會加速這一進(jìn)程。

“自我加壓”搶占發(fā)展先機(jī)

2060年似乎仍很遙遠(yuǎn)，但在采訪中，賀克斌卻反復(fù)提及“緊迫”二字。

“很多能源基礎(chǔ)設(shè)施的投入使用都有一定時間周期，即‘鎖定效應(yīng)’。比如今天建燃煤電廠，生命周期是40年甚至更長。如果從‘十四五’開始做，過40年就是2060年，所以這并不是還可以緩兩年的事情。”他說。

同時，他表示，其他國家也在發(fā)展相關(guān)技術(shù)。當(dāng)新的技術(shù)形成之后，整個格局會發(fā)生轉(zhuǎn)變，國際上的碳稅約束措施也會出現(xiàn)。如果技術(shù)競爭的“武器”落后了，在世界貿(mào)易中就要“挨打”。

對此，張強(qiáng)表示，現(xiàn)在我國在光伏組件、鋰電池等方面的市場占有率已經(jīng)位居世界第一，但在前瞻性的低碳或零碳技術(shù)上，跟歐美國家相比仍存在差距。以氫能煉鋼為例，他表示，歐洲已有商用的氫能煉鋼的示范，而我國仍在探索相關(guān)技術(shù)。

“中國的工業(yè)化比西方晚了100年，但我國碳中和的承諾比歐盟和美國只晚10年，現(xiàn)在我們?nèi)允歉咛寄茉础⒏咛籍a(chǎn)業(yè)，還在中高速發(fā)展，面臨的壓力和難度肯定更大。”賀克斌說。

“但如果低碳技術(shù)搶先，也是未來發(fā)展的一個機(jī)遇。它來勢兇猛，別人不會等你，我們要抓住機(jī)遇，就要自我加壓。”

“這是一個非常有價值的分析，結(jié)果具有指導(dǎo)意義。”“這項研究非常及時，也極具政策意義。”《國家科學(xué)評論》審稿人如是評價。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab078