實(shí)現(xiàn)碳中和，我們還差多少

孫一琳

在嚴(yán)峻的氣候變化形勢(shì)下，碳中和成為各國(guó)政府、企業(yè)、活動(dòng)組織方乃至個(gè)人應(yīng)對(duì)氣候變化、減緩全球變暖的主要目標(biāo)。

在制定減排計(jì)劃時(shí)，各國(guó)政府首先將注意力集中在電力領(lǐng)域，目前取得了顯著的成就。隨著可再生能源發(fā)電成本的不斷下降，以及可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中占比的不斷提高，可以說(shuō)，我們已經(jīng)找到一條使電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)零碳排放的經(jīng)濟(jì)、可靠的途徑。

而隨著對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化認(rèn)識(shí)的加深，以及社會(huì)和政治意識(shí)的增強(qiáng)，人們的注意力越來(lái)越集中在最后全球平均氣溫上升1.5°C的極限上，這意味著必須盡快消除各個(gè)用能環(huán)節(jié)的碳排放。國(guó)際可再生能源署（IRENA）總干事Francesco La Camera表示，能源轉(zhuǎn)型必須擺脫僅存于電力行業(yè)的固有觀念，轉(zhuǎn)向關(guān)注其他能源密集型行業(yè)，如重工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)。

事實(shí)上，大多數(shù)國(guó)家以及科研人員已經(jīng)展開(kāi)包括電動(dòng)汽車等一些基于可再生能源的清潔燃料的研究和應(yīng)用，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了達(dá)成控制全球平均升溫1.5°C的目標(biāo)，各個(gè)國(guó)家的政府部門和企業(yè)的決策者需要對(duì)全球?qū)崿F(xiàn)碳中和目標(biāo)的差距有更為清晰的認(rèn)知，并為此制定明確的計(jì)劃。

國(guó)際可再生能源署對(duì)深度脫碳進(jìn)行了全面研究，提出七個(gè)能源密集型領(lǐng)域面臨極大的脫碳難題，包括鋼鐵、化工和石化、水泥和石灰以及電解鋁等四個(gè)工業(yè)領(lǐng)域和長(zhǎng)途貨運(yùn)、航運(yùn)、空運(yùn)等三個(gè)長(zhǎng)途運(yùn)輸領(lǐng)域。除非現(xiàn)在就進(jìn)行重大變革，2050年，這七個(gè)領(lǐng)域的碳排放極有可能占總排放的38%以上，并占終端能耗的43%以上。

工業(yè)領(lǐng)域

關(guān)鍵材料的工業(yè)生產(chǎn)是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要推動(dòng)力。隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)此類材料的需求也在持續(xù)增長(zhǎng)。然而，工業(yè)生產(chǎn)目前伴隨著較高的二氧化碳排放。工業(yè)約占全球二氧化碳總排放量的28%，但其中有4個(gè)工業(yè)部門特別是鋼鐵、化工和石化、水泥和石灰以及鋁，幾乎占工業(yè)總排放量的3/4。

目前，工業(yè)所用大部分能源均來(lái)自化石燃料。但是，能源使用并不是工業(yè)部門的唯一排放源，其生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品的生命周期內(nèi)也存在大量二氧化碳排放的情況。減少排放量并最終達(dá)到零碳排放，需要徹底改變這種材料的生產(chǎn)、消耗和處置方式。但是，迄今為止，這四個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中推動(dòng)長(zhǎng)期減排的需求尚未得到應(yīng)有的關(guān)注。

針對(duì)相關(guān)能源密集型工業(yè)，目前有幾種經(jīng)濟(jì)可行的二氧化碳減排方案，如圖2所示，但業(yè)內(nèi)對(duì)方案的適用性尚未達(dá)成共識(shí)。

運(yùn)輸領(lǐng)域

運(yùn)輸促進(jìn)了全球人員和貨物的流動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)了我們所擁有的現(xiàn)代生活，在世界經(jīng)濟(jì)中起著至關(guān)重要的作用。但是運(yùn)輸行業(yè)由于目前嚴(yán)重依賴化石燃料，成為二氧化碳排放的主要來(lái)源。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年全球?qū)\(yùn)輸服務(wù)的需求會(huì)持續(xù)增加，因此迫切需要找到減排并實(shí)現(xiàn)完全脫碳的方法。

運(yùn)輸排放來(lái)自內(nèi)燃機(jī)和渦輪機(jī)中化石燃料的燃燒?；剂显谌紵^(guò)程中，會(huì)排放出各種不同的溫室氣體和污染物，包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锖推渌w粒物?？傮w而言，2017年運(yùn)輸業(yè)總二氧化碳排放量為85億噸，占全球能源相關(guān)二氧化碳排放量的近1/4。估計(jì)有97%的排放來(lái)自公路、航空和海上運(yùn)輸，而鐵路和其他運(yùn)輸方式占3%。

對(duì)于部分運(yùn)輸方式，通向低碳排放的最佳途徑已經(jīng)明確。基于可再生能源的電氣化路徑是鐵路和輕型公路運(yùn)輸，包括汽車、越野車、小型卡車等的可行選擇。在鐵路運(yùn)輸，特別是在客運(yùn)中，電力的使用已經(jīng)很普遍。在輕型公路運(yùn)輸中，電動(dòng)汽車近年來(lái)在續(xù)航里程、成本和市場(chǎng)份額方面均取得了顯著改善。

至于其他運(yùn)輸方式，最佳途徑尚未明確。公路貨運(yùn)、航空和航運(yùn)是重要的能源使用者和二氧化碳排放者，這對(duì)2060年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放將是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)和機(jī)遇

盡管面臨上述諸多挑戰(zhàn)，但全球各國(guó)都已經(jīng)意識(shí)到深度脫碳的迫切性，同時(shí)，穩(wěn)定且持續(xù)降低的可再生能源成本為減排提供了更多的技術(shù)選擇。

可再生能源以及電池等技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性在眾多國(guó)家和地區(qū)的應(yīng)用中得到了證明，無(wú)論是用作能源，還是直接用作原料都展示出巨大的潛力。但需要注意的是，其潛力和最佳使用方式仍存在不確定性。背后原因較為復(fù)雜：一是應(yīng)用新技術(shù)和新流程的成本高企；二是脫碳基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)先于客觀需求，主動(dòng)性受限；三是工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)屬于高度集成且發(fā)展較為完整的產(chǎn)業(yè)，改造存在一定困難；四是先行者存在業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，各地碳核算標(biāo)準(zhǔn)的差異等也是原因之一。

針對(duì)于此，各國(guó)政府和產(chǎn)業(yè)需要制定基于可再生能源的工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，明確零碳排放的目標(biāo)；基于減少用能需求和提高能源效率展開(kāi)全球性跨界合作；支持技術(shù)創(chuàng)新，重點(diǎn)加大對(duì)可再生能源發(fā)電，可再生能源熱利用，生物質(zhì)燃料，綠色氫能和氫燃料電池技術(shù)（green hydrogen and e-fuels），碳捕獲、利用和封存等技術(shù)的投入。

除了工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)要做出努力外，電力行業(yè)也有發(fā)展的著力點(diǎn)。一方面需要確保能提供充足的可再生能源電力以滿足直接用電和間接電氣化引起的需求增加；另一方面要確保電力系統(tǒng)足以容納日益增高的可再生能源發(fā)電份額。當(dāng)然，更加多樣的需求同時(shí)有助于電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高比例的可再生能源，最終形成一個(gè)良性循環(huán)。