“碳達(dá)峰”與“碳中和”——綠色發(fā)展的必由之路

2020年9月22日，中國國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”中國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)(以下簡(jiǎn)稱“雙碳”目標(biāo))的提出，在國內(nèi)國際社會(huì)引發(fā)關(guān)注。

前不久，全國碳排放權(quán)交易市場(chǎng)正式啟動(dòng)上線交易，成為全球規(guī)模最大的碳市場(chǎng)。建設(shè)全國碳市場(chǎng)是利用市場(chǎng)機(jī)制控制和減少溫室氣體排放、推進(jìn)綠色低碳發(fā)展的一項(xiàng)重大創(chuàng)新，有助于推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

全球范圍內(nèi)能源及產(chǎn)業(yè)發(fā)展低碳化趨勢(shì)已經(jīng)形成

什么是碳達(dá)峰和碳中和?通俗來講，碳達(dá)峰指二氧化碳排放量在某一年達(dá)到了最大值，之后進(jìn)入下降階段;碳中和則指一段時(shí)間內(nèi)，特定組織或整個(gè)社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳，通過植樹造林、海洋吸收、工程封存等自然、人為手段被吸收和抵消掉，實(shí)現(xiàn)人類活動(dòng)二氧化碳相對(duì)“零排放”。

國際社會(huì)普遍認(rèn)為，二氧化碳過度排放是引起氣候變化的主要因素。人類活動(dòng)排放的二氧化碳等溫室氣體導(dǎo)致全球變暖，加劇氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致一些地區(qū)干旱、臺(tái)風(fēng)、高溫?zé)崂?、寒潮、沙塵暴等極端天氣頻繁發(fā)生，強(qiáng)度增大。碳排放與能源種類及其加工利用方式密切相關(guān)。目前，全球范圍內(nèi)能源及產(chǎn)業(yè)發(fā)展低碳化的大趨勢(shì)已經(jīng)形成，各國紛紛出臺(tái)碳中和時(shí)間表。

我國近年來減排成效顯著，2019年碳排放強(qiáng)度比2005年下降48.4%。我國主動(dòng)提出“雙碳”目標(biāo)，將使碳減排迎來歷史性轉(zhuǎn)折，這也是促進(jìn)我國能源及相關(guān)工業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)國家經(jīng)濟(jì)長期健康可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)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(shí)，促進(jìn)二氧化碳吸收，用吸收抵消排放，促使能源結(jié)構(gòu)逐步由高碳向低碳甚至無碳轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，是一場(chǎng)廣泛而深刻的系統(tǒng)性變革，而能源革命將是這場(chǎng)系統(tǒng)性變革的重中之重。

建立以可再生能源為主導(dǎo)、多能互補(bǔ)的能源體系

就我國而言，當(dāng)前碳排放主要來源于化石能源的利用過程。據(jù)《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報(bào)告》顯示，能源活動(dòng)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(dòng)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?人們將目光投向可再生能源。太陽能(7.390, -0.12, -1.60%)、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?/strong>等可再生能源，其利用過程不排放二氧化碳，對(duì)環(huán)境更為友好。近年來，我國積極布局可再生能源產(chǎn)業(yè)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，“十三五”期間，我國水電、風(fēng)電、光伏、在建核電裝機(jī)規(guī)模等多項(xiàng)指標(biāo)保持世界第一;截至2020年底，我國清潔能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模增至10.83億千瓦，占總裝機(jī)比重接近50%。

雖然發(fā)展可再生能源取得一定成績，但要替代化石能源，成為我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的主體，還需要時(shí)間。目前，可再生能源存在能量密度低、時(shí)空分布不均衡、不穩(wěn)定、成本較高等特點(diǎn)，成為其規(guī)?；瘧?yīng)用的瓶頸。未來一段時(shí)間內(nèi)，化石能源仍將在我國能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用。化石能源清潔高效利用、可再生能源大規(guī)模利用，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必經(jīng)之路。

煤炭、石油、天然氣、可再生能源與核能，是我國現(xiàn)階段使用最多的五大能源。在“雙碳”目標(biāo)指引下的能源革命，意味著要將傳統(tǒng)的化石能源為主的能源體系轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹鲗?dǎo)、多能互補(bǔ)的能源體系，進(jìn)而促進(jìn)我國能源及相關(guān)工業(yè)升級(jí)。

破除能源之間的壁壘，促進(jìn)多能互補(bǔ)、取長補(bǔ)短，提高能源整體利用率，這是能源變革勢(shì)在必行之舉。以石油和煤炭為例，我國石油資源短缺，且存在基礎(chǔ)石化產(chǎn)品不足，制約下游精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展的問題;而我國煤炭資源約占化石資源總量95%，如果能以其為原料制取清潔燃料及基礎(chǔ)化學(xué)品，將成為緩解石油供應(yīng)壓力和彌補(bǔ)石油化工缺陷的補(bǔ)充途徑。

以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)低碳發(fā)展新格局

發(fā)展大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，提高可再生能源占比和利用效率。大規(guī)模儲(chǔ)能是可再生能源充分開發(fā)利用的必要技術(shù)支撐，能夠有效解決電網(wǎng)運(yùn)行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等方面的問題。以儲(chǔ)能“新秀”全釩液流電池為例，其利用不同價(jià)態(tài)釩離子之間的可逆相互轉(zhuǎn)化，完成充電、放電、再充電的循環(huán)過程，即可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能之間的“定制”轉(zhuǎn)化，如同電力“銀行”，潛力巨大。只有在大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)方面取得關(guān)鍵性突破，才能為可再生能源的大規(guī)模儲(chǔ)用鋪平道路。

發(fā)展多能融合、規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。仍然以現(xiàn)代煤化工與石油化工產(chǎn)業(yè)為例。通過煤化工生產(chǎn)烯烴、芳烴等大宗化學(xué)品，形成對(duì)石油化工的有效補(bǔ)充。

發(fā)展化石能源清潔高效利用技術(shù)。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(yè)生產(chǎn)工藝相關(guān)，因此必須突破工業(yè)流程再造的關(guān)鍵瓶頸及核心技術(shù)，方可實(shí)現(xiàn)這些行業(yè)的碳減排。另一方面，通過技術(shù)攻關(guān)，將化石能源中寶貴的碳基分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)品和新材料，尋求化石能源高值、高效、清潔轉(zhuǎn)化的新路線。

我國已積極進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與攻關(guān)部署。比如，科技部依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，在煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)、可再生能源與氫能技術(shù)、儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)技術(shù)等方面部署了一系列碳中和相關(guān)研究，并將啟動(dòng)“碳中和關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”重點(diǎn)專項(xiàng)。中科院已經(jīng)完成“應(yīng)對(duì)氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問題”“低階煤清潔高效梯級(jí)利用關(guān)鍵技術(shù)與示范”等項(xiàng)目，并成立潔凈能源創(chuàng)新研究院，啟動(dòng)“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”先導(dǎo)專項(xiàng)，進(jìn)一步推進(jìn)多能融合關(guān)鍵技術(shù)示范與應(yīng)用。在這些部署統(tǒng)籌牽引下，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一些對(duì)“雙碳”目標(biāo)共性支撐技術(shù)的創(chuàng)新，為各領(lǐng)域減排提供持續(xù)支持。如氫能及儲(chǔ)能技術(shù)、先進(jìn)安全核能技術(shù)、二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù)等。2020年10月，千噸級(jí)“液態(tài)陽光”合成示范項(xiàng)目成功運(yùn)行，該項(xiàng)目利用太陽能等可再生能源發(fā)電、電解水生產(chǎn)“綠色”氫能，并將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為“綠色”甲醇等液體燃料。凡此種種，均是我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有益技術(shù)探索。

我國能源應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜，可選取典型區(qū)域，根據(jù)地域特征，針對(duì)性地推進(jìn)跨領(lǐng)域集成示范，探索以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)能源革命的路徑與模式，以點(diǎn)帶面形成低碳發(fā)展新格局。

“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，也是一項(xiàng)涉及全社會(huì)的系統(tǒng)性工程。積極推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，充分調(diào)動(dòng)科技、產(chǎn)業(yè)、金融等要素，通過全社會(huì)的齊心協(xié)力，我們一定能夠推動(dòng)能源變革、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，將綠色發(fā)展之路走得更遠(yuǎn)更好。

(作者為中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長)