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杜祥琬院士:試論碳達(dá)峰與碳中和

2021-6-10 12:35 來(lái)源: 《學(xué)術(shù)前沿》雜志 |作者: 杜祥琬

實(shí)現(xiàn)碳減排雙目標(biāo)的路徑


1.從人類文明形態(tài)進(jìn)步的高度來(lái)認(rèn)識(shí)能源革命

人類文明形態(tài)的不斷進(jìn)步是歷史的必然,能源革命是基礎(chǔ)和動(dòng)力?,F(xiàn)代非化石能源巨大的進(jìn)步正在推動(dòng)人類由工業(yè)文明走向生態(tài)文明,這是又一輪深刻的能源革命。“能源低碳化事關(guān)人類未來(lái)”已經(jīng)是全球高度的共識(shí)。歐盟2020年提出了綠色復(fù)蘇計(jì)劃,決定投入1.82萬(wàn)億歐元,努力成為第一個(gè)碳中性大陸;美國(guó)新一屆政府已經(jīng)宣布了重返《巴黎協(xié)定》;德國(guó)宣布2050年要實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。企業(yè)層面,近期國(guó)內(nèi)外眾多能源公司紛紛發(fā)布碳中和目標(biāo)、行動(dòng)方案。

2.樹立新的能源安全觀

能源安全很重要的是供需安全,要以“科學(xué)供給”滿足“合理需求”。目前階段,一方面是化石能源供給,另一方面要逐步倚重自己可以掌控的非化石能源供給。值得強(qiáng)調(diào)的是,可再生能源資源的利用是我國(guó)自己可以掌控的,它不依賴國(guó)際地緣政治的變幻,有利于能源體系的獨(dú)立性和安全性。牽引可再生能源快速增長(zhǎng)的,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求,而支撐其穩(wěn)定、快速增長(zhǎng)的是其背后的自然資源和開發(fā)這些資源的技術(shù)能力的提升及成本的不斷下降。能源安全除包括供需安全外,還應(yīng)當(dāng)包括環(huán)境安全、氣候安全,能源造成的環(huán)境問(wèn)題(大氣、水、可持續(xù)等)和氣候問(wèn)題要解決好。

3.重新認(rèn)識(shí)我國(guó)的能源資源稟賦

我國(guó)中東部的能源可以按“身邊取和遠(yuǎn)方來(lái)”相結(jié)合、“分布式與集中式”相結(jié)合的思路發(fā)展。在西北地區(qū)建電力大基地,通過(guò)特高壓西電東送(集中式、遠(yuǎn)方來(lái))只是一種模式,而“分布式、身邊取”將提高中東部能源自給比例,論證表明:這種模式的資源可供性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性都是成立的,不僅有助于“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”的局域電網(wǎng),“微網(wǎng)”和“虛擬電廠”的批量生長(zhǎng),可減緩“西電東送”和“北煤南運(yùn)”的壓力,而且對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)低碳化、空間格局的趨于平衡、城鄉(xiāng)一體化的能源基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)都是有利的。重新認(rèn)識(shí)我國(guó)的能源資源稟賦,是正確認(rèn)識(shí)本國(guó)國(guó)情的要素。對(duì)于確保國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)的能源安全、引導(dǎo)能源轉(zhuǎn)型具有方向性、戰(zhàn)略性的意義。

4.能源轉(zhuǎn)型中的化石能源

我國(guó)是世界最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó),煤炭目前仍是我國(guó)能源供應(yīng)的基礎(chǔ)性能源,應(yīng)堅(jiān)持清潔、高效利用,發(fā)電為主,通過(guò)技術(shù)進(jìn)步,減少非發(fā)電用煤;發(fā)展清潔供暖,更大力度替代散燒煤,煤炭消耗總量在“十四五”盡早達(dá)峰;同時(shí),與非化石能源協(xié)調(diào)互補(bǔ),支持能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2019年我國(guó)煤炭消費(fèi)占能源消費(fèi)總量比重為57.7%,能源偏煤,轉(zhuǎn)型有困難的一面,但也恰恰可以在低碳轉(zhuǎn)型中從能效方面獲益更多。技術(shù)進(jìn)步加上能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,能源強(qiáng)度到2050年會(huì)下降40%。穩(wěn)油增氣,要常非并重、陸海并舉、加強(qiáng)勘探、增加儲(chǔ)備。提高天然氣消費(fèi)的比例,2025年前后石油消費(fèi)進(jìn)入平臺(tái)期。

5.實(shí)現(xiàn)碳減排雙目標(biāo)的九個(gè)抓手

(1)“能源減碳”與“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”協(xié)同推進(jìn)。雖然溫室氣體排放和污染排放是兩個(gè)不同的概念,但在中國(guó)以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)下,它們基本同根、同源,走向綠色和走向低碳采取的實(shí)際行動(dòng)是高度一致的【7】。隨著碳達(dá)峰和進(jìn)一步降碳,化石能源將逐步減量,空氣質(zhì)量的特征量PM2.5將逐漸下降,首先達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)35ug/m3,并進(jìn)一步達(dá)到全球標(biāo)準(zhǔn)15ug/m3。

(2)節(jié)能、提效,潛力巨大。我國(guó)節(jié)能成績(jī)很大,但至今我國(guó)單位GDP能耗是世界平均水平的1.3倍、是OECD國(guó)家平均水平的2.7倍。在當(dāng)前消費(fèi)水平和化石能源為主結(jié)構(gòu)下,能耗降1%,就可減0.5億噸標(biāo)煤,減排1億多噸二氧化碳。最大的潛力在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,高耗能產(chǎn)業(yè)占比過(guò)大,傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入總量達(dá)峰和下降期,抑制發(fā)展高耗能產(chǎn)業(yè)的沖動(dòng)是當(dāng)務(wù)之急。其次,管理和政策節(jié)能、技術(shù)進(jìn)步節(jié)能、生活方式節(jié)能等潛力也不小。節(jié)能提效是降碳的首要舉措,控制高碳化石能源總量是重點(diǎn)。

(3)電力行業(yè)減排。電力行業(yè)占碳排放總量的40%左右,主要是煤電。在推動(dòng)煤電高效、潔凈化利用,熱電聯(lián)產(chǎn),生物質(zhì)摻燒同時(shí),逐步、有序減少煤電。要大力開發(fā)非化石能源電力,發(fā)展智能電網(wǎng)、儲(chǔ)能、分布式,提升配電網(wǎng)服務(wù)水平??稍偕茉闯峁╇娏ν?,還可提供“綠氫”、供熱(冷)。核電根據(jù)國(guó)家“安全前提下,積極有序發(fā)展”的要求,做出新貢獻(xiàn)。

(4)交通行業(yè)減排。大力發(fā)展公共交通,切實(shí)提倡綠色出行。公路、鐵路交通走電氣化之路,培育電動(dòng)車和氫燃料電池車,以電代油或以氫代油,實(shí)質(zhì)上是以可再生零碳燃料替代石油。不易電動(dòng)的航空動(dòng)力,可以由生物航空燃油和合成航空燃油及氨代替石油。逐步建成美麗中國(guó)脫碳的交通能源體系。

(5)工業(yè)減排。工業(yè)耗能占到全社會(huì)能耗的60%。實(shí)現(xiàn)碳減排雙目標(biāo),需要工業(yè)部門盡早碳達(dá)峰和深度減排。通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,繼續(xù)推進(jìn)工業(yè)節(jié)能,抑制發(fā)展高耗能產(chǎn)業(yè)的沖動(dòng),同時(shí),大幅度提高電力化的水平。在輕工業(yè)方面可以發(fā)展熱泵、電加熱來(lái)取代鍋爐。技術(shù)進(jìn)步可帶來(lái)明顯的減排效益,將帶來(lái)行業(yè)顛覆性轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)重新布局。冶金可以從煤炭時(shí)代走向綠氫冶金時(shí)代。

(6)建筑,包括建造和運(yùn)行。電氣化是關(guān)鍵,供暖、制冷、照明、烹飪、家用電器等均可電氣化,電則主要來(lái)自可再生能源,還可利用工業(yè)余熱。推行超低能耗建筑,建筑的改造(如護(hù)圍)不僅可以節(jié)能,還能產(chǎn)能,利用BIPV(與建筑結(jié)合的光伏),電力自發(fā)自用,潛力巨大,“能源產(chǎn)消一體化”國(guó)內(nèi)外已有成功案例。我國(guó)城鄉(xiāng)建筑面積大約600億平方米,可利用的面積大約250億平方米,外加其他建筑表面,即使用50%,可裝15億千瓦的光伏,每年可以發(fā)電2萬(wàn)億千瓦時(shí)。要提高靈活性電源,儲(chǔ)電、電動(dòng)車等等成為一體化的新型建筑配電系統(tǒng)。同時(shí)數(shù)字化、智能化的應(yīng)用,智能家居、智能家用電器的普及會(huì)加速建筑業(yè)的脫碳。

(7)循環(huán)經(jīng)濟(jì)——固廢資源化利用,把廢棄物分類資源利用的程度,作為現(xiàn)代化的一個(gè)必備的標(biāo)志。減少垃圾填埋、高比例資源化,將減少填埋垃圾產(chǎn)生的溫室氣體;能源轉(zhuǎn)型產(chǎn)生新型固廢、新冠疫情產(chǎn)生的新型固廢,要做好循環(huán)利用;固廢中再生資源(如金屬)的利用,可大幅降低冶金的煤炭消耗,為國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)做貢獻(xiàn)。

(8)發(fā)展碳匯,同時(shí),鼓勵(lì)CCUS等碳移除和碳循環(huán)技術(shù)。目前我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力大約為每年12億噸二氧化碳,我們國(guó)家也宣布了森林蓄積量2030年將比2005年增加60億立方米,碳匯還有增長(zhǎng)的空間。同時(shí),各種CCUS等碳移除和碳循環(huán)技術(shù)也將為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。 

(9)將碳交易、氣候投融資,能源轉(zhuǎn)型基金、碳中和促進(jìn)法作為引導(dǎo)碳減排的政策工具。

結(jié)語(yǔ)

碳達(dá)峰、碳中和雙目標(biāo)是基于我國(guó)國(guó)情和科學(xué)論證的目標(biāo),不僅有路徑、可操作,而且將帶動(dòng)一系列技術(shù)進(jìn)步,帶來(lái)新投資、新產(chǎn)業(yè)、新交通、新建筑、新能源……和新的發(fā)展方式,深刻推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)步及生態(tài)文明建設(shè),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境、氣候共贏和可持續(xù)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和是復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需掌握好工作的節(jié)奏,做好積極而穩(wěn)妥。
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