碳中和目標(biāo)下我國能源轉(zhuǎn)型路徑探討

李全生

(1.國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京市東城區(qū)，100011；2. 煤炭開采水資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市昌平區(qū)，102209)

0 引言

氣候變化是關(guān)系人類生存和長遠(yuǎn)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，《巴黎協(xié)定》明確了全球共同應(yīng)對氣候變化的政治共識和溫控目標(biāo)。工業(yè)革命以來，人類化石能源大規(guī)模開發(fā)利用是大氣中溫室氣體濃度不斷上升的主要原因，煤炭、石油、天然氣等化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2，分別占全球CO2和溫室氣體排放量的85%和76%。截至2020年底，化石能源燃燒產(chǎn)生的CO2累計(jì)達(dá)2.25萬億t，導(dǎo)致全球地表平均溫度升高1.1 ℃，如果人為排放的溫室氣體導(dǎo)致全球升溫超過2 ℃，那么將給地球生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的破壞[1-2]。

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話，強(qiáng)調(diào)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，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。“30·60”目標(biāo)的宣誓開啟了我國構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的新征程[3]。

我國化石能源活動(dòng)的碳排放占全部碳排放的85%左右，應(yīng)該說能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型是碳達(dá)峰碳中和的關(guān)鍵，抓住了能源低碳轉(zhuǎn)型，就抓住了碳達(dá)峰碳中和的牛鼻子。習(xí)近平總書記提出的“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，就是要建立清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，可以說碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)是能源革命和現(xiàn)代能源體系的題中應(yīng)有之義，兩者目標(biāo)是完全一致的。碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要求我們更大力度加快能源革命，依靠創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)能源革命的目標(biāo)，支撐國家能源安全穩(wěn)定供應(yīng)和低碳轉(zhuǎn)型，為實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興提供經(jīng)濟(jì)安全和穩(wěn)定可靠的能源保障。

1 我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的緊迫性

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)的定義，碳中和(Carbon Neutrality)是指在特定時(shí)期內(nèi)，人為二氧化碳排放量與二氧化碳移除量相平衡的狀態(tài)。這也就意味著到2060年時(shí)，我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)所產(chǎn)生的二氧化碳排放量需要與二氧化碳移除量相等。

根據(jù)IPCC第5次評估報(bào)告，如果要大概率(實(shí)現(xiàn)概率>66%)將人類造成的溫度升幅控制在2 ℃以內(nèi)，則需要將工業(yè)革命以來人類活動(dòng)累計(jì)產(chǎn)生的溫室氣體排放總量控制在2.9萬億t CO2當(dāng)量之內(nèi)，這意味著從2021開始，人類總共剩余可排放的CO2空間只有約6 500億t；而如果想把溫度控制在1.5 ℃以內(nèi)，這個(gè)空間還需要降低到4 300億t。2020年在新冠肺炎疫情影響下，全球經(jīng)濟(jì)增長放緩，全球CO2排放約420億t，但即便按照當(dāng)前的排放速度，10年左右就會(huì)把全球的排放額度用盡，因此全球CO2減排任務(wù)艱巨[1-4]。

2018年，中國工程院咨詢項(xiàng)目《碳約束條件下我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究》提到，根據(jù)2℃情景下全球各個(gè)國家碳排放空間分配方案，按高碳排放情景方案分配計(jì)算，自2021年開始，高碳情景下，可供我國排放的CO2約3 400億t。低碳情景下，可供我國排放的CO2僅有1 150億t。2020年我國能源活動(dòng)碳排放大約為112億t，照此推算，未來10～30年我國將用完碳排放配額[5-6]，如表1所示。

表1 我國剩余碳排放空間

2 我國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下面臨的主要問題

2.1 化石能源消費(fèi)占比高

我國“相對富煤、缺油、少氣”的化石能源資源稟賦特點(diǎn)決定了我國能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)。自1978年改革開放以來，我國化石能源消費(fèi)占比由96.6%降低至2020年的84.4%；煤炭消費(fèi)占比降幅最大，由最初的70.7%降低至2020年的56.8%，但煤炭仍然是我國的主體能源；石油消費(fèi)占比基本穩(wěn)定在20%左右；天然氣消費(fèi)占比具有較大幅度的提高，從3.2%提高到目前的8.5%；非化石能源消費(fèi)占比由最初的3.4%提高至現(xiàn)在的15.6%[7]，如圖1所示。

與世界主要經(jīng)濟(jì)體相比，我國煤炭消費(fèi)占比過高，遠(yuǎn)高于世界平均水平，天然氣消費(fèi)占比較低，這是我國能源賦存特點(diǎn)決定的，同時(shí)，這也是我國碳排放量大的主要原因。在非化石能源消費(fèi)方面，歐盟各國平均占比達(dá)27%，優(yōu)勢明顯；與其他經(jīng)濟(jì)體相比，我國非化石能源消費(fèi)占比差距不大，但是由于我國能源消費(fèi)總量大，導(dǎo)致化石能源消費(fèi)絕對量遠(yuǎn)高于其他經(jīng)濟(jì)體。如圖2所示。

圖1 1978-2020年我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化

圖2 世界主要經(jīng)濟(jì)體能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

2.2 能耗高、碳排放強(qiáng)度大

2019年，我國單位GDP能耗3.4 t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬美元，是全球平均的1.5倍、美國的2.3倍、德國的2.8倍；我國單位GDP碳排放量6.9 t CO2/萬美元，是全球平均的1.8倍、美國的3倍、德國的3.8倍，如圖3所示。

圖3 主要國家單位GDP能耗和碳排放(2019)

3 我國碳中和實(shí)現(xiàn)路徑

3.1 節(jié)能提效是實(shí)現(xiàn)碳中和的優(yōu)先手段

節(jié)能提效是我國能源戰(zhàn)略之首，是綠色、低碳的“第一能源”，是保障國家能源供需安全和能源環(huán)境安全的要素，在化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)下，節(jié)能提效是減排的主力。我國化石能源高占比和以煤為主的能源特點(diǎn)，決定了“越過煤油氣直接過渡到以新能源為主的零碳系統(tǒng)”之路是不可行的，必須堅(jiān)持低碳和零碳并行發(fā)展之路。根據(jù)中國工程院的戰(zhàn)略研究，到2030年煤炭的消費(fèi)比重仍將在50%左右，依然是主體能源，所以我國能源轉(zhuǎn)型的立足點(diǎn)和首要任務(wù)是切實(shí)做好化石能源，特別是煤炭的清潔高效開發(fā)利用[8]。

我國節(jié)能潛力巨大，節(jié)能提效是減少污染物和碳排放的重要力量，必須堅(jiān)持節(jié)能優(yōu)先的方針。要積極推廣應(yīng)用先進(jìn)用能技術(shù)和智能控制技術(shù)，提升電力、冶金、化工等重點(diǎn)高耗能產(chǎn)業(yè)的用能效率，大力推動(dòng)各行業(yè)節(jié)能改造，淘汰落后產(chǎn)能，降低全社會(huì)用能成本。如果我國能源利用效率可以達(dá)到2019年世界平均水平，則可節(jié)約15.8億t標(biāo)準(zhǔn)煤，可減少碳排放約39億t。因此加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整以及大力推廣應(yīng)用節(jié)能提效技術(shù)，可有效降低我國能源消耗和碳排放。

3.2 提高終端消費(fèi)電氣化水平是實(shí)現(xiàn)碳中和的核心環(huán)節(jié)

“十三五”期間，我國電氣化水平得到顯著提升，我國電能替代規(guī)模累計(jì)超過8 000億kW·h，推動(dòng)電能占終端能源消費(fèi)比重從2015年的21.2%提高至2019年的25%左右，累計(jì)提高近4個(gè)百分點(diǎn)，年均提高1個(gè)百分點(diǎn)，2020年達(dá)到27%左右，已達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平。但是我國不同行業(yè)電氣化水平差距較大，整體電氣化發(fā)展?jié)摿σ廊惠^大，比如交通領(lǐng)域，鐵路的電氣化率已達(dá)71.9%，而建筑領(lǐng)域的電氣化率只有16.5%[9]。

減少化石能源使用需要從需求側(cè)發(fā)力。必須大力實(shí)施電能替代，推動(dòng)以電代煤、以電代油、以電代氣，形成以電能為主的能源消費(fèi)格局，才能逐步由“以化石能源為主的低碳發(fā)展”過渡到“以新能源為主的零碳發(fā)展”。在工業(yè)領(lǐng)域，要深入實(shí)施電氣化升級，深挖工業(yè)窯爐、鍋爐替代潛力；交通領(lǐng)域，應(yīng)推動(dòng)電動(dòng)汽車、港口岸電、公路和鐵路電氣化發(fā)展；建筑領(lǐng)域，應(yīng)加強(qiáng)用能標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

加強(qiáng)能源系統(tǒng)與信息技術(shù)深度融合，推進(jìn)能源生產(chǎn)數(shù)字化智能化變革。加快建設(shè)綠色智慧礦山、智慧電廠/場/站、數(shù)字鐵路、智慧港口、數(shù)字船舶等；加強(qiáng)配電網(wǎng)、加氫站、光伏建筑、分布式能源系統(tǒng)等新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的培育與建設(shè)。

預(yù)計(jì)到2025年、2030年、2035年，全國電能占終端能源消費(fèi)比重分別達(dá)到31%、35%、39%；2020-2035年，預(yù)計(jì)全國替代電量將達(dá)到1.7萬億kW·h[9]。

3.3 大力發(fā)展風(fēng)能和太陽能是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵支撐

需求側(cè)提高電力在終端消費(fèi)中的占比，供給側(cè)就需要足夠的清潔電力來支撐。目前來看，風(fēng)能和太陽能發(fā)電是提高電力裝機(jī)、替代煤電的最大增量。2020年12月12日，習(xí)近平總書記在氣候雄心峰會(huì)上承諾：2030年我國非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億kW以上。這為風(fēng)能和太陽能的發(fā)展定出了明確指標(biāo)。2015-2020年風(fēng)能和太陽能發(fā)電裝機(jī)情況如圖4所示。

圖4 2015-2020年風(fēng)能和太陽能發(fā)電裝機(jī)情況

“十三五”以來，我國風(fēng)能和太陽能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模從22 606萬kW提高到53 496萬kW，在電力裝機(jī)中的占比由13.7%提高到24.3%，年均新增裝機(jī)約6 000萬kW，照此情景增速發(fā)展，2030年裝機(jī)規(guī)模可達(dá)到約11.5億kW[10]。

從發(fā)電量來看，“十三五”以來風(fēng)能和太陽能發(fā)電量從2 987億kW·h增加到7 273億kW·h，年均新增發(fā)電量約760億kW·h，2020年在電力消費(fèi)中占比達(dá)到9.3%。在不考慮發(fā)電效率有較大提升的前提下，按照此速度，2030年風(fēng)能和太陽能發(fā)電量預(yù)計(jì)達(dá)到1.5萬億kW·h[10]，如圖5所示。

圖5 風(fēng)能和太陽能發(fā)電量情況(2015-2020)

綜合以上分析可知，按照習(xí)近平總書記提出的2030年風(fēng)能和太陽能裝機(jī)規(guī)模指標(biāo)，需要進(jìn)一步加大投資力度，以滿足2030年風(fēng)能和太陽能裝機(jī)規(guī)模超過12億kW的指標(biāo)值。

3.4 負(fù)碳技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和的兜底手段

負(fù)碳技術(shù)主要包括自然生態(tài)碳匯和碳捕集封存與利用技術(shù)(CCUS)。2001-2010年，陸地生態(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億t(約合7.4億t CO2)，相當(dāng)于抵消了同期我國化石燃料碳排放量的14.1%，其中，森林生態(tài)系統(tǒng)是固碳主體，貢獻(xiàn)了約80%的固碳量。森林蓄積量每增加1億m3，相應(yīng)地可以多固定1.6億t CO2；目前我國森林植被總碳儲(chǔ)量已達(dá)92億t，平均每年增加的森林碳儲(chǔ)量都在2億t以上，折合碳匯7億～8億t。根據(jù)評估，我國森林覆蓋率最大潛力可達(dá)到28%～29%，目前可用于造林的土地還有40萬km2，我國森林平均每公頃蓄積量約為90 m3，因此未來我國累計(jì)森林碳匯潛力超過120億t。所以碳匯方面下一步要加強(qiáng)森林經(jīng)營管理，采取森林撫育等措施，建立健康、穩(wěn)定、高效的森林生態(tài)系統(tǒng)[11]。

風(fēng)能和太陽能發(fā)電最大的弊端是不連續(xù)性和不穩(wěn)定性，因此必須保留一定規(guī)模的煤電用來調(diào)峰和應(yīng)對極端特殊氣候條件；另一方面，化石能源在滿足電力需求的同時(shí)，更重要的是還能提供我國工業(yè)發(fā)展所需要的原料。所以碳中和不可能真正做到“零碳”，必須要保留一定的化石能源，通過碳移除的手段實(shí)現(xiàn)碳中和。根據(jù)IEA發(fā)布的《能源技術(shù)展望報(bào)告2017》，要達(dá)到巴黎2℃的氣候目標(biāo)，到2060年，累計(jì)減排量的14%來自于CCS/CCUS，且任何額外減排量的37%也來自于CCS/CCUS[12]。目前全球通過CCS/CCUS技術(shù)存儲(chǔ)利用的CO2大約是4 000萬t/a，如果要實(shí)現(xiàn)碳中和，到2030年全球通過該技術(shù)手段需要存儲(chǔ)利用16億t CO2，到2050年存儲(chǔ)利用76億t CO2。因此需要大力發(fā)展CCS/CCUS技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)碳中和提供兜底手段[13]。

4 科技創(chuàng)新支撐碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

縱觀人類發(fā)展歷史，科技永遠(yuǎn)是解決人類生存發(fā)展面臨問題的根本力量。碳中和的實(shí)現(xiàn)，靠現(xiàn)有技術(shù)是難以實(shí)現(xiàn)的，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用能方式、能源結(jié)構(gòu)的重塑，必須依靠科技第一生產(chǎn)力、創(chuàng)新第一動(dòng)力的作用。應(yīng)堅(jiān)持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康(“四個(gè)面向”)，持續(xù)加大科技攻關(guān)，攻克清潔低碳能源轉(zhuǎn)型和CCUS基礎(chǔ)理論及其關(guān)鍵技術(shù)，以科技創(chuàng)新支撐碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4.1 攻克一批重大共性關(guān)鍵技術(shù)

4.1.1 化石能源清潔高效利用

(1)做好煤炭的清潔高效利用。加強(qiáng)煤炭低損害開發(fā)、智能開發(fā)和礦區(qū)生態(tài)保護(hù)與修復(fù)，建設(shè)綠色礦山，大力推進(jìn)煤炭生產(chǎn)和運(yùn)輸系統(tǒng)用能的清潔替代，提高生產(chǎn)效率和效益，降低污染物和碳排放，增加碳匯面積；研發(fā)超高參數(shù)超超臨界發(fā)電技術(shù)及裝備、智能靈活燃煤發(fā)電技術(shù)及裝備、新型動(dòng)力循環(huán)燃煤發(fā)電技術(shù)及裝備；探索新能源“綠電、綠氫、綠氧”與煤化工耦合的產(chǎn)業(yè)新模式，研發(fā)以清潔低碳、安全高效為基礎(chǔ)的現(xiàn)代煤化工技術(shù)。

(2)在冶金與建筑領(lǐng)域，研發(fā)清潔高效燃煤燃?xì)忮仩t技術(shù)及裝備，探索氫能煉鋼技術(shù)及裝備。

(3)在交通領(lǐng)域，研發(fā)可實(shí)現(xiàn)整車超低碳和零排放的超低碳汽車技術(shù)，大力推廣應(yīng)用電動(dòng)汽車、氫燃料汽車。

(4)大力推進(jìn)化石能源生產(chǎn)端能源替代技術(shù)和余熱回收再利用技術(shù)。

4.1.2 新型電力系統(tǒng)構(gòu)建

目前的電網(wǎng)系統(tǒng)尚且無法消納以風(fēng)能和太陽能為主的新能源大規(guī)模高比例的接入，必須構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。能源供給側(cè)構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系，提升煤電、核電、水電等多種電源的靈活性和壓艙石作用；能源消費(fèi)側(cè)全面推進(jìn)電氣化、虛擬調(diào)峰和全社會(huì)剛性節(jié)能提效；提升可再生能源電力的電網(wǎng)友好性和多元化利用；電網(wǎng)側(cè)——電力供需平衡的橋梁和紐帶，推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)升級，發(fā)展新一代的現(xiàn)代化電網(wǎng)，為一切清潔低碳能源電力的大面積優(yōu)化配置和用戶的靈活用能、剛性節(jié)能提供支撐；為可再生能源高比例發(fā)展，提供安全可靠、靈活方便的服務(wù)。

應(yīng)構(gòu)建如下以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)：一是對現(xiàn)有電網(wǎng)進(jìn)行升級改造，以適應(yīng)大規(guī)模新能源接入和靈活電源調(diào)峰；二是大力發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)，研發(fā)大型化、輕量化、低成本風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，研發(fā)高效、低成本太陽能發(fā)電技術(shù)以及生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)；三是打造安全可控、靈活高效、智能友好的柔性智能電網(wǎng)，提升新能源消納能力；四是盡快突破大規(guī)模低成本的儲(chǔ)能技術(shù)，因地制宜發(fā)展抽水蓄能，降低電化學(xué)儲(chǔ)能成本，探索壓縮空氣儲(chǔ)能、制氫儲(chǔ)能等技術(shù)；五是推進(jìn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化協(xié)同互動(dòng)，統(tǒng)籌好電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)功能與需求，促進(jìn)新能源與電網(wǎng)、新能源與靈活調(diào)節(jié)電源協(xié)調(diào)發(fā)展。

4.1.3 CCS/CCUS

(1)加強(qiáng)CCS/CCUS技術(shù)基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究。開展低損耗新型吸收劑的規(guī)模化制備及長周期運(yùn)行評價(jià)，探索通過模塊化降低捕集系統(tǒng)成本的技術(shù)路徑及潛力，形成基于燃煤電廠的百萬噸級CCUS系統(tǒng)優(yōu)化與集成方案。依托示范項(xiàng)目驗(yàn)證與迭代升級關(guān)鍵捕集技術(shù)，不斷降低捕集能耗、捕集成本。加快大規(guī)模低成本CO2捕集與地質(zhì)利用關(guān)鍵技術(shù)在火電、冶金、化工、油氣開采等領(lǐng)域的覆蓋性和常規(guī)性應(yīng)用研究。

(2)探索CO2礦物轉(zhuǎn)化、固定和利用技術(shù)、CO2礦化發(fā)電技術(shù)研究；開展多個(gè)萬噸級規(guī)模的CO2化工與生物利用中試，在二氧化碳加氫合成高碳烴類化合物、制取液體燃料及相關(guān)催化劑研制等領(lǐng)域加強(qiáng)探索，推動(dòng)CO2強(qiáng)化采油(CO2-EOR)、CO2驅(qū)替煤層氣(CO2-ECBM)等技術(shù)工業(yè)化示范。

(3)根據(jù)碳的地質(zhì)封存機(jī)理、長期運(yùn)移規(guī)律及預(yù)測方法，研究CO2安全可靠封存與監(jiān)測技術(shù)。

(4)探索生物質(zhì)能耦合碳捕集與封存技術(shù)(BECCS)和大規(guī)模低成本直接空氣碳捕集技術(shù)(DAC)。

4.1.4 氫能及燃料電池

氫能是有效耦合煤基能源和可再生能源系統(tǒng)的重要途徑，氫的熱值是汽油的3倍，燃料電池轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60%，可廣泛應(yīng)用于交通、工業(yè)煉化和冶金、建筑等領(lǐng)域。一是低碳/零碳制氫領(lǐng)域，研發(fā)可再生能源電解水制氫、煤制氫氣+CCS、化工副產(chǎn)氫關(guān)鍵技術(shù)和裝備；二是氫氣純化技術(shù)；三是氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及裝備；四是大容量加氫站關(guān)鍵技術(shù)及裝備；五是先進(jìn)燃料電池技術(shù)。

4.2 提前布局一批顛覆性技術(shù)

干熱巖是地?zé)豳Y源的一種類型，我國陸域可采資源量達(dá)17萬億t標(biāo)準(zhǔn)煤，并且干熱巖發(fā)電系統(tǒng)安全、熱能連續(xù)性好、幾乎零碳排放；可控核聚變技術(shù)不產(chǎn)生核廢料，也不產(chǎn)生溫室氣體。所以干熱巖發(fā)電技術(shù)和可控核聚變技術(shù)是最理想的“零碳”能源，一旦取得成功，那么將徹底改變世界能源結(jié)構(gòu)。

4.2.1 干熱巖發(fā)電

目前干熱巖型地?zé)崮馨l(fā)電的開發(fā)利用還處于試驗(yàn)研究階段，開展試驗(yàn)的僅有美國、法國、德國、日本等為數(shù)不多的國家，經(jīng)過20～40年時(shí)間的探索研究，在干熱巖型地?zé)崮芸辈樵u價(jià)、熱儲(chǔ)改造和發(fā)電試驗(yàn)等方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)，取得了重要進(jìn)展：截至2017年底，累計(jì)建設(shè)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)示范工程31項(xiàng)，累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約12.2 MW。相比而言，我國這方面起步較晚，2012年國家863計(jì)劃才開啟關(guān)于干熱巖的專項(xiàng)研究。

2021年3月國家科技部發(fā)布了“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”重點(diǎn)專項(xiàng)申報(bào)指南，意味著國家正積極推動(dòng)干熱巖開發(fā)利用技術(shù)的研發(fā)。干熱巖開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)研究方向?yàn)椋荷罨蔁釒r基礎(chǔ)理論和選址技術(shù)研究，掌握干熱巖儲(chǔ)層建造與人造熱儲(chǔ)監(jiān)測驗(yàn)證技術(shù)，人造熱儲(chǔ)的生產(chǎn)及優(yōu)化控制，干熱巖發(fā)電及配套工藝與設(shè)備研發(fā)，干熱巖發(fā)電示范工程基地建設(shè)等。

4.2.2 可控核聚變

2020年11月27日，“華龍一號”全球首堆首次并網(wǎng)成功，這標(biāo)志著我國打破了國外核電技術(shù)壟斷，正式進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國家行列。2020年12月4日，中國核工業(yè)集團(tuán)主持研發(fā)的新一代“人造太陽”裝置—中國環(huán)流器二號M裝置(HL-2M)在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電。未來可圍繞可控核聚變基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、材料及裝備進(jìn)行研發(fā)。

5 體制機(jī)制建議與保障措施

(1)建立碳排放管理體系和監(jiān)督制度。建立碳排放管理體系和碳減排評估、考核管理辦法，摸清“家底”，啟動(dòng)碳減排規(guī)劃編制，探索基于碳排放總量管控的中長期國家碳預(yù)算制度。

(2)加快建設(shè)碳市場。出臺(tái)碳排放權(quán)交易管理?xiàng)l例，為碳市場體系建設(shè)提供法律支撐；科學(xué)合理確定碳配額制度，逐步縮減免費(fèi)配額比例，最終實(shí)現(xiàn)碳配額完全有償分配；加快建設(shè)碳交易平臺(tái)等市場基礎(chǔ)設(shè)施。

(3)設(shè)置科技創(chuàng)新重大專項(xiàng)及平臺(tái)。以“頂層目標(biāo)牽引、重大項(xiàng)目帶動(dòng)、基礎(chǔ)能力支撐”的碳中和科技攻關(guān)組織模式，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，增強(qiáng)碳中和技術(shù)研發(fā)前沿研究力量配置，設(shè)立有關(guān)國家級研發(fā)平臺(tái)，進(jìn)一步加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，圍繞化石能源清潔高效利用、新型電力系統(tǒng)構(gòu)建、氫能及燃料電池、CCS/CCUS、干熱巖開發(fā)利用、可控核聚變等領(lǐng)域，加快布局重大關(guān)鍵和顛覆性技術(shù)攻關(guān)，以科技自立自強(qiáng)支撐碳中和目標(biāo)。

(4)綠色金融。以政府為主導(dǎo)，以中央企業(yè)為主力軍，同時(shí)帶動(dòng)民間資本，設(shè)置碳中和基金，一方面扶持傳統(tǒng)能源行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，另一方面加大以風(fēng)能和太陽能等新能源、新型儲(chǔ)能、氫能以及智能電網(wǎng)等新興能源產(chǎn)業(yè)的投資強(qiáng)度。

6 結(jié)論

(1)我國化石能源消費(fèi)占比高、單位能耗高、碳排放強(qiáng)度大是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的最大阻礙。2℃情景下我國剩余CO2排放空間約1 150～3 400億t，遠(yuǎn)低于我國按當(dāng)前模式發(fā)展的預(yù)計(jì)碳排放總量，實(shí)現(xiàn)碳中和必須采取有力手段，選取適合我國的碳中和路徑。

(2)節(jié)能提效是實(shí)現(xiàn)碳中和的優(yōu)先手段，提高終端消費(fèi)電氣化水平是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要環(huán)節(jié)，大力發(fā)展風(fēng)能和太陽能是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵支撐，負(fù)碳技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和的兜底手段。

(3)科技創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)碳中和的有力支撐，需攻克“化石能源清潔高效利用”“新型電力系統(tǒng)構(gòu)建”“CCS/CCUS”“氫能及燃料電池”等一批重大關(guān)鍵共性技術(shù)；需提前布局“干熱巖開發(fā)”“可控核聚變”等一批顛覆性技術(shù)。