實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵是科技創(chuàng)新

穎川

“世界經(jīng)濟正在從資源依賴型走向技術(shù)依賴型，‘產(chǎn)業(yè)競爭是實施‘碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略意義之一?！?/p>

在廣東省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會召開的2021年會員代表大會暨雙碳戰(zhàn)略下廣東省環(huán)保產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會上，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、清華大學(xué)碳中和研究院院長、中國工程院院士賀克斌應(yīng)邀線上參會，并作“雙碳目標(biāo)下環(huán)境科技的挑戰(zhàn)與產(chǎn)業(yè)機遇”專題分享，解讀“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)意義，剖析未來環(huán)境科技創(chuàng)新方向，碳減排路徑選擇等。

“雙碳”戰(zhàn)略意義非凡

截至2021年底，全球已有130多個國家提出了碳中和承諾。英國、日本、墨西哥、歐盟、韓國、菲律賓等國家和地區(qū)還通過了應(yīng)對氣候變化的專項法律。

其中，歐盟通過了《歐洲綠色新政》，提出旨在將歐盟轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€公平、繁榮的社會，富有競爭力的資源節(jié)約型現(xiàn)代經(jīng)濟體，到2050年，歐盟溫室氣體達到凈零排放并實現(xiàn)經(jīng)濟增長與資源消耗脫鉤。

我國也向世界作出莊嚴(yán)承諾：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。“‘碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，絕不是輕輕松松就能實現(xiàn)的?！辟R克斌說。

在賀克斌看來，實施碳達峰、碳中和具有多層面戰(zhàn)略意義，事關(guān)生態(tài)文明、美麗中國建設(shè)目標(biāo)實現(xiàn)，事關(guān)氣候履約承諾，產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級競爭等。

“碳中和目標(biāo)與空氣質(zhì)量目標(biāo)具有高度一致性，低碳能源轉(zhuǎn)型對中國空氣質(zhì)量長期持續(xù)改善起到?jīng)Q定性作用?！辟R克斌說，溫室氣體減排和大氣污染治理措施具有顯著的協(xié)同性，溫室氣體和污染物同根同源，主要來源于化石燃料利用;氣候政策具有顯著的空氣質(zhì)量和健康協(xié)同效益，我國清潔空氣行動同樣推動了二氧化碳減排。

我國能源轉(zhuǎn)型取得顯著進展。能耗強度持續(xù)下降，2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降13.2%，2015—2020年全國煤炭消費占一次能源消費比重由63.8%下降至56.8%左右;天然氣、水電、核電、風(fēng)電、太陽能等清潔能源消費占一次能源比重從2015年的17.9%提高至2020年的24.3%左右?！洞髿馕廴痉乐涡袆佑媱潯返膶嵤┯辛ν苿恿四茉唇Y(jié)構(gòu)調(diào)整步伐。2013—2020年期間，全國淘汰小型燃煤鍋爐30多萬臺，天然氣消費量增加1600億立方米，完成散煤治理2600萬戶。

據(jù)測算，碳中和情景下，能源轉(zhuǎn)型對2060年中國PM2.5濃度改善的貢獻可達到75%左右;在全球溫控1.5度情景下這一貢獻將進一步提升到80%左右。

賀克斌直言，當(dāng)前空氣污染最為嚴(yán)重的京津冀地區(qū)在未來依然是能源轉(zhuǎn)型和污染減排難度最大的地區(qū)。未來生態(tài)環(huán)境保護、美麗中國建設(shè)工作要以“減污降碳協(xié)同增效”為總抓手，加快推動從末端治理向源頭治理轉(zhuǎn)變，通過應(yīng)對氣候變化降低碳排放，進而從根本上解決環(huán)境污染問題。

碳中和面臨巨大挑戰(zhàn)

考慮到現(xiàn)階段的國情，賀克斌指出，我國實現(xiàn)碳中和面臨巨大挑戰(zhàn)。

“首先是我國的高碳能源結(jié)構(gòu)，2019年主要國家的能源結(jié)構(gòu)中，化石能源占比50～85%，我國約為85%，但歐美國家化石能源中煤炭占比僅為3～17%，我國卻高達57%;二是我國的高碳產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在全球產(chǎn)業(yè)鏈分工里，水泥、鋼鐵、石化這樣高耗能的工業(yè)，在我們整個產(chǎn)業(yè)中的比例還比較高，實現(xiàn)碳中和，煤電二氧化碳排放要基本清零，非化石能源發(fā)電要達80%以上，低碳轉(zhuǎn)型非常艱難?！辟R克斌說。

同時，我國是世界上最大的發(fā)展中國家，還在中高速發(fā)展階段，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化仍在推進之中。在這個過程中，減碳也不是可以輕松實現(xiàn)的。

此外，“我國承諾實現(xiàn)從碳達峰到碳中和的時間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于發(fā)達國家所用時間。實現(xiàn)碳達峰、碳中和時間短、任務(wù)重，挑戰(zhàn)非常大?！辟R克斌直言。

“實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵是科技創(chuàng)新，將推動社會經(jīng)濟發(fā)展從資源依賴型走向技術(shù)依賴型?！辟R克斌介紹，國際能源署（IEA）2021年發(fā)布的《2050年凈零排放：全球能源行業(yè)路線圖》指出，2050年實現(xiàn)凈零排放的關(guān)鍵技術(shù)中，50%目前尚未成熟，這就需要對可再生能源發(fā)電、儲能技術(shù)，與之匹配的技術(shù)等加大研發(fā)力度，形成國際競爭力。

賀克斌提到，對于未來產(chǎn)業(yè)技術(shù)的路徑方向，需要把握人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、信息通訊技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的有利契機，將需求減量、智能制造、系統(tǒng)集成、循環(huán)鏈接等先進理念和技術(shù)融入生產(chǎn)、消費的全過程，從整體和系統(tǒng)的角度實現(xiàn)節(jié)能減排;應(yīng)大力發(fā)展“發(fā)、供、用、儲”的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)，支持快速向高比例可再生能源轉(zhuǎn)變的智能電網(wǎng)技術(shù)，支持可再生能源并網(wǎng)、分布式及微電網(wǎng)的規(guī)模化儲能集成技術(shù);加強設(shè)備智能化、管理精細(xì)化、資源循環(huán)利用等提高終端用能綜合效率的系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)。

想要實現(xiàn)碳中和需要回答幾個重大問題，包括如何建立減污降碳協(xié)同增效的時空協(xié)同機制、過程增效機制和區(qū)域聯(lián)動機制;如何建立重點行業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域脫碳路徑優(yōu)化與驅(qū)動機制;怎樣明晰溫室氣體排放監(jiān)測與減排評估方法。

“天空地一體化碳源碳匯監(jiān)測技術(shù)，為‘碳達峰、碳中和監(jiān)測評估提供科技支撐?！辟R克斌介紹，目前碳監(jiān)測依然存在如下問題：缺乏立體探測，垂直觀測能力不足;動態(tài)、精細(xì)、不同背景下的碳觀測能力不足;缺乏全球尺度的連續(xù)觀測，尤其是海洋。

“五碳并舉”攻難關(guān)

我們未來該怎么選擇碳減排路徑？賀克斌表示，我們可以通過“五碳并舉”來攻克難關(guān)。

首先，資源增效減碳。我國的能源強度是世界平均水平的的1.3倍，遠(yuǎn)高于美英法德日等發(fā)達國家，是OECD（經(jīng)濟合作與發(fā)展組織）國家的2.7倍。通過節(jié)能與能效提升，達到同樣的經(jīng)濟目標(biāo)，但將能源需求降到最低，在當(dāng)前消費水平下，能耗每降1%，可減排1億多噸二氧化碳。

其次，能源結(jié)構(gòu)降碳。以新能源和可再生能源為主體，大幅提升非化石能源比例。“我們要重新認(rèn)識我國的能源資源稟賦，只講‘富煤‘缺油‘少氣不能全面準(zhǔn)確表述我國能源資源稟賦，豐富的可再生能源資源是我國能源資源稟賦的重要組成部分。”賀克斌指出，在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，到2050年我國非化石能源比例需超過85%，非化石電力在總電量中的比重需超過90%，屆時風(fēng)電、太陽能裝機容量將超過60億千瓦，約為2020年累計裝機量的11倍。風(fēng)電、光伏潛在年發(fā)電量將達77.9萬億千瓦時，約為2020年全社會用電量的10余倍，加之水電能和核能的開發(fā)利用，未來可再生（清潔）能源將能夠支撐我國能源需求。

同時，我們要利用地質(zhì)空間存碳，通過碳捕集利用和封存（CCUS技術(shù)）來解決一部分二氧化碳。“生態(tài)系統(tǒng)固碳也是實現(xiàn)碳中和的重要路徑，通過各種生態(tài)建設(shè)手段，增強生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力。”賀克斌說，此外，市場機制融碳也可以發(fā)揮重要作用，碳市場會通過市場機制來推動各類技術(shù)更合理有效地應(yīng)用。

賀克斌表示，“五碳并舉”將帶來政府行為、企業(yè)行為和個人行為的重大變化，這場經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革涉及觀念重塑、價值重估和產(chǎn)業(yè)重構(gòu)，會帶來廣泛影響。

價值重構(gòu)包括新能源成本、地域價值和產(chǎn)業(yè)鏈價值。從新能源成本來看，目前風(fēng)、光發(fā)電和火力發(fā)電的成本已經(jīng)相近。但是如果加上系統(tǒng)成本，風(fēng)、光發(fā)電目前和火電來比還比較高。碳市場的建立健全和逐步完善會使碳價在全國和全世界發(fā)揮作用，使新能源技術(shù)的競爭優(yōu)勢逐漸提升，新能源的并網(wǎng)成本會大大降低，其價值和競爭力會被重新認(rèn)識。

從地域價值來看，未來風(fēng)、光資源集中的中西部欠發(fā)達地區(qū)，會擁有新的發(fā)展機遇，這會使經(jīng)濟發(fā)展不平衡問題得到一定解決。比如，在寧夏的沙地，可以在光伏電池板下種植枸杞，由于有電池板的遮擋，保墑（保持土壤的一定水分，以利農(nóng)作物生長發(fā)育）的時間更長，沖洗光伏電池板的水正好可以灌溉下面的枸杞，從而實現(xiàn)循環(huán)利用。這個模式可以把原來比較荒蕪的沙地大幅度改變?yōu)槟茉蠢玫睾托碌慕?jīng)濟作物生產(chǎn)地，為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展帶來了全新的機遇。

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，制造光伏電池的材料包括關(guān)鍵稀有元素如銦、碲等，伴隨未來裝機規(guī)模的迅速擴大，這些稀缺元素的累計需求量會大幅度增加，其價值也會不斷提升?，F(xiàn)在固體廢物中的這些元素被視為有毒有害物，一旦其價值增加，也會推動相關(guān)提取技術(shù)研發(fā)和循環(huán)利用水平提升。

減碳控溫事關(guān)人類命運。有部分專家提出，從具體路徑來看，應(yīng)堅持“3+3”的模式，即堅持集中發(fā)電端、增加新能源的消費端和固碳三端發(fā)力，統(tǒng)籌政府、民眾和企業(yè)三方參與。實現(xiàn)雙碳目標(biāo)需要產(chǎn)業(yè)界和社會各界的協(xié)同行動，在產(chǎn)業(yè)鏈科學(xué)創(chuàng)新方面進行更大力度的協(xié)同創(chuàng)新。