碳中和目標(biāo)下中國新能源使命

鄒才能 陳艷鵬 熊 波 劉翰林

中國石油勘探開發(fā)研究院 北京 100083

全球氣候問題正在對地球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻影響，氣候變化所涉及的政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、科學(xué)和外交等綜合性戰(zhàn)略問題，目前已經(jīng)成為全人類共同面臨的巨大歷史挑戰(zhàn)。在人類出現(xiàn)之前的地質(zhì)歷史時期，發(fā)生過不計其數(shù)的重大地質(zhì)事件，如超級火山爆發(fā)、超大陸聚合、造山運動、天體撞擊地球、“雪球地球”事件等，它們均會在一定程度上引發(fā)古大氣中二氧化碳（CO2）濃度的突變，從而影響某一地質(zhì)歷史時期的地球表面溫度，進(jìn)而可能產(chǎn)生極冰面積變化、全球性海平面變化、凈初級生產(chǎn)量變化以及生物大滅絕等多重連鎖效應(yīng)[1]。隨著工業(yè)化時代大門的開啟，人類大規(guī)模的化石燃料利用和森林砍伐所導(dǎo)致的綠植數(shù)目銳減，促使全球大氣中 CO2平均濃度達(dá)到了近百萬年以來的最高水平，以至“熱島效應(yīng)”“溫室效應(yīng)”對地球生態(tài)系統(tǒng)和人類社會發(fā)展均構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。2021年，全球極端高溫天氣頻發(fā)，15個“氣候臨界點”已被激活 9個[2]，由自然災(zāi)害引起的災(zāi)難性事故造成了 2 521 億美元的損失[3]。到 21 世紀(jì)末，假如全球平均溫度提升高達(dá) 2℃，氣候方面：颶風(fēng)風(fēng)暴將更加頻繁、土地荒漠化程度加劇，海平面水位上升高度可達(dá) 36—87 厘米，旱季延長，同時降水量可能下降 14%；生態(tài)系統(tǒng)方面：全球珊瑚礁數(shù)量下降 99%，全球約 13% 的陸地生態(tài)系統(tǒng)失去生態(tài)系統(tǒng)完整性，許多現(xiàn)存的動、植物種類和數(shù)量均會受到嚴(yán)重威脅。因此，減少 CO2等溫室氣體的排放乃至實現(xiàn)負(fù)排放，控制全球氣溫上升幅度，已然成為全人類“綠色地球，綠色家園”建設(shè)的共同目標(biāo)。2021年，全球能源燃燒和工業(yè)過程產(chǎn)生的 CO2排放量創(chuàng)下歷史新高，達(dá)到 363 億噸[4]，能源相關(guān) CO2排放增量超過 20 億噸，超過 2010年成為絕對值同比增幅最大的一年。能源作為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展物質(zhì)基礎(chǔ)，同時也成為全球 CO2減排過程中無法規(guī)避的重要領(lǐng)域。

1 碳中和目標(biāo)下的能源發(fā)展要求

氣候變化不斷為人類社會敲響警鐘，實現(xiàn)碳中和對全球氣溫快速提升發(fā)揮著重要控制作用，同時碳中和目標(biāo)將在推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮重要作用[5]。碳中和目標(biāo)符合能源學(xué)研究主旨，從資源角度揭示地球系統(tǒng)內(nèi)化石能源與非化石新能源共生分布關(guān)系、碳系能源與氫系能源有序接替轉(zhuǎn)型、能源體系與綠色地球和諧發(fā)展的自然變化規(guī)律。完成能源消費結(jié)構(gòu)從化石能源為主體向零碳新能源為主體的轉(zhuǎn)型，是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的首要任務(wù)[6]。

1.1 碳中和對能源發(fā)展的指導(dǎo)意義

為應(yīng)對全球氣候極端變化趨勢，碳中和已經(jīng)成為共識性目標(biāo)，其既是人類維護(hù)生態(tài)環(huán)境的基本舉措，也是全人類去碳化能源革命和生態(tài)化科技革命，它必將給人類社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來一場全新的改革。從能源革命的角度來看，碳中和必然會加速世界能源體系向著“低碳化”和“無碳化”的方向轉(zhuǎn)型；與此同時，世界能源消費結(jié)構(gòu)也將從根本上由“四分天下”格局（煤炭、石油、天然氣和新能源①含水電、核電，后同。）轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭∫淮蟆备窬郑ㄒ孕履茉礊橹鳎?。從科技革命的角度來看，目前世界正處在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革進(jìn)程中，生物工程技術(shù)、空間技術(shù)、智能化技術(shù)和原子能技術(shù)等成為主要技術(shù)標(biāo)志，新材料、新能源、生物工程、信息技術(shù)等成為主要技術(shù)領(lǐng)域。實現(xiàn)碳中和在人類命運共同體建設(shè)中具有里程碑意義，將大幅提升人類幸福感，為建設(shè)人類生態(tài)文明與宜居地球作出重要貢獻(xiàn)。在碳中和目標(biāo)下，人類社會政治、經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)域均將受到深遠(yuǎn)影響和重大變革。

當(dāng)前，世界各國對能源系統(tǒng)的投入正在逐步由化石能源向可再生能源過渡，根據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）發(fā)布的預(yù)測，到 2050年全球?qū)崿F(xiàn)凈零碳排放，可再生能源將占能源系統(tǒng)總投資的 29%，而化石能源僅占 17%[7]。在碳中和目標(biāo)下，人類能源消費結(jié)構(gòu)必將由“一次能源”占絕對優(yōu)勢向“二次能源”占絕對優(yōu)勢過渡，電能也必將成為能源的主要載體。到 2050年，我國建筑行業(yè)的直接電氣化率、交通運輸產(chǎn)業(yè)電氣化率、電動汽車銷售量與保有量，以及其他產(chǎn)業(yè)電氣化水平持續(xù)提高，這些都會對人類生活產(chǎn)生根本性改變和深層影響。碳中和將促使能源從資源依賴轉(zhuǎn)向技術(shù)依賴，實現(xiàn)人與自然和諧共生，建設(shè)人類的綠色宜居地球。

碳中和為人類社會發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長提供了源源不竭的新動力，可再生能源的加速利用及能源轉(zhuǎn)型將推動能源復(fù)蘇。預(yù)計到 2050年，碳中和將貢獻(xiàn)全球 2.4% 的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增長。其中，世界范圍內(nèi)與可再生能源有關(guān)的就業(yè)崗位將會增加 3 倍，高達(dá) 4 200 萬個；與能源有關(guān)的工作崗位也將增長到 1 億個，與目前的就業(yè)崗位相比，增幅達(dá) 72%。

為了應(yīng)對全球氣候問題，碳中和在國際關(guān)系中的作用已超越傳統(tǒng)地緣政治范疇，從而成為人類命運共同體建設(shè)中具有里程碑意義的議題。全球有必要構(gòu)建一個基于共贏、生態(tài)化、互信、合作、協(xié)同、參與和分享的科技創(chuàng)新、國際合作新格局，更有必要提倡“人類命運共同體”的意識。建立在碳中和目標(biāo)基礎(chǔ)上，并得到保證的生態(tài)文明，將使人類物質(zhì)文明和地球生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和諧統(tǒng)一。

1.2 碳中和的歷程

1992年5月，全球首個控制 CO2排放和解決全球氣候變暖問題的國際公約——《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（United Nations Framework Convention on Climate Change，以下簡稱《公約》）是聯(lián)合國政府間談判委員會通過的。1994年3月 21 日，《公約》生效，其目標(biāo)是人為控制大氣中溫室氣體的濃度，防止氣候系統(tǒng)受到溫室氣體的危害。

1997年12月，《公約》第 3 次締約方大會通過了第 1 部限制各國溫室氣體排放的國際法案——《京都議定書》，其目的是限制發(fā)達(dá)國家的溫室氣體排放，從而遏制全球氣候變暖。

2015年12月，《公約》第 21 次締約方大會暨第 21 屆聯(lián)合國氣候變化大會最終達(dá)成《巴黎協(xié)定》。為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的溫控目標(biāo)，全球溫室氣體排放要求到 2030年前削減一半，2050年前后實現(xiàn)“凈零排放”，即“碳中和”[1]。

《全球升溫 1.5℃ 特別報告》由聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）于 2018年10月發(fā)布，該報告厘清了全球升溫 1.5℃ 可能帶來的影響，以及可能采取的減排路徑，為可持續(xù)發(fā)展與努力消除貧困的同時強(qiáng)化全球響應(yīng)建言獻(xiàn)策②United Nations. Paris Agreement. (2015-12-12)[2022-10-06]. http://unfccc.int/files/essential_background/convention/application/pdf/english_paris_agreement.pdf.。

1.3 實現(xiàn)碳中和面臨問題和挑戰(zhàn)

碳中和應(yīng)對全球氣候變化問題已經(jīng)成為全球共識，但各個國家在實施過程中必然會面臨環(huán)境、政治、資源、技術(shù)、市場、能源結(jié)構(gòu)等多方面挑戰(zhàn)。

（1）環(huán)境層面。美國夏威夷的冒納羅亞太陽天文臺（MLSO）作為全世界 CO2濃度連續(xù)觀測站，2021年4月檢測值高達(dá) 421.21×10-6③Global Monitoring Laboratory. [2022-10-03]. https://gml.noaa.gov/dv/data/.，成為全球有記錄以來的極值，且較工業(yè)化前水平高出 50%。全球大氣中 CO2含量的持續(xù)增加，對海洋生態(tài)系統(tǒng)中非鈣化自養(yǎng)生物具有一定促進(jìn)作用，從而可在一定程度上提升水體初級生產(chǎn)力，并有效增加海洋生物固碳能力[8]。但是，海洋中 CO2含量的持續(xù)高水平必然會對水體酸化程度及生物種群分布帶來巨大的負(fù)面影響。在陸地生態(tài)系統(tǒng)方面，盡管高 CO2濃度促進(jìn)陸地碳匯，但陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能將隨著各國碳中和戰(zhàn)略的持續(xù)發(fā)力，由持續(xù)上升轉(zhuǎn)為持續(xù)下降并最終趨于零[9]。因此，全球 CO2濃度的持續(xù)增加對海洋生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響是極其復(fù)雜的，仍有大量未知有待解決。

（2）政治層面。截至 2021年10月，全球 137個國家對實現(xiàn)碳中和的時間作出明確承諾；其中已立法國家只包括德國、日本、丹麥、法國、愛爾蘭、西班牙等在內(nèi)的 18個國家④Net zero numbers. [2022-06-29]. https://zerotracker.net/#companies-table.，占比僅 13%。在碳中和立法國家中，丹麥議會在 2019年通過了首部《氣候法案》，制定了 2050年實現(xiàn)凈零排放的明確目標(biāo)；但 2022年哥本哈根市阿邁厄島資源中心（Amager Resource Centre）的碳捕集和封存計劃未能如期推進(jìn)，該市市長索菲 · 安諾生在同年 8月宣布哥本哈根暫時放棄 2025年實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。德國在 2021年通過了《聯(lián)邦氣候保護(hù)法》修訂案，不僅將該國碳中和時間提前到 2045年，還明確了不同行業(yè)的減排目標(biāo)；但在國際地緣沖突和歐洲能源形勢等多因素影響下，2022年 7月德國聯(lián)邦議院（下議院）通過了《可再生能源法》修訂案——燃煤和燃油發(fā)電機(jī)組可能重返電力市場，進(jìn)而推遲了原計劃 2035年前實現(xiàn) 100% 可再生能源發(fā)電的目標(biāo)。

（3）能源結(jié)構(gòu)層面。在世界能源消費結(jié)構(gòu)中，新能源增長速度雖已超過整體能源增長速度，但全球能源消費結(jié)構(gòu)仍以化石能源為主。但是，煤炭、石油、天然氣、新能源“四分天下”格局短時間內(nèi)難以打破，其中 17% 的新能源占比仍處于較低水平，新能源占比的提升為能源轉(zhuǎn)型帶來巨大的挑戰(zhàn)。

（4）資源層面。由于全球近地層風(fēng)速和地表太陽輻射存在顯著的年代際變化和區(qū)域差異[10]，且全球氣候變化也會相應(yīng)影響太陽能和風(fēng)能資源的分布：隨著全球變暖的加劇，南半球和熱帶地區(qū)的平均近地風(fēng)能將有所增大，而北半球中緯度地區(qū)則與之相反；隨著全球變暖的加劇，以歐洲地表太陽輻射變化趨勢為例，其中部和南部的太陽輻射整體增幅 5%—10%，而東部和北部最大下降可達(dá) 15%[11]。因此，全球陸地太陽能、風(fēng)能等新能源分布極不均勻，具有間歇性，同時這些間歇性能源還具有時空互補(bǔ)性差異較大的特點[12]，這給新能源的規(guī)?；l(fā)展帶來了極大的挑戰(zhàn)。

（5）技術(shù)層面。電氣結(jié)構(gòu)、支架結(jié)構(gòu)及人工成本的變化空間較大使得光伏太陽能發(fā)電成本具有較高單價跨度；風(fēng)力發(fā)電初始投資成本構(gòu)成中的風(fēng)機(jī)購置、工程安裝及建筑工程等費用仍處于較高水平。因此，以太陽能和風(fēng)能為代表的新能源發(fā)電總體的價格整體仍然高于煤發(fā)電，其峰谷穩(wěn)定性和調(diào)峰技術(shù)均需要進(jìn)一步改革、創(chuàng)新。氫燃料電池是長途運輸和重工業(yè)等領(lǐng)域電氣化的最佳選擇，但膜電極組件（質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散膜等）、雙極板和氫燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)成熟度仍需要重點攻關(guān)。碳捕集、利用和封存/碳捕集和封存（CCUS/CCS）技術(shù)的推廣和普及會受到應(yīng)用場景和地質(zhì)條件等情況的約束，加之 CCUS/CCS 技術(shù)目前表現(xiàn)出的高成本、高能耗特點，其技術(shù)研發(fā)仍需加強(qiáng)，成本能耗亟須降低。儲能技術(shù)無論從規(guī)模、成本還是壽命上都不能充分滿足應(yīng)用的需要，其產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)體系也亟待完善，其部分核心技術(shù)還處于原型階段——液流電池儲能、本質(zhì)安全水系鋅離子電池等新型儲能技術(shù)并未完全實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。氫能、CCUS/CCS 和儲能等技術(shù)規(guī)模商業(yè)化的推廣應(yīng)用還存在各式各樣的挑戰(zhàn)。

（6）市場層面。新能源市場逐漸由起步萌芽期向快速發(fā)展期轉(zhuǎn)變，這與新能源的成本連年降低及應(yīng)用便利程度不斷增加密切相關(guān)。雖然，目前新能源的技術(shù)成本與化石能源相比缺乏顯著競爭力，這與新能源的配套設(shè)備不足且使用不便，以及化石能源的成本優(yōu)勢具有密切關(guān)系[13]；但是，伴隨著新能源新興產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，全球市場機(jī)遇的增加與突破性技術(shù)創(chuàng)新的涌現(xiàn)將不斷凸顯新能源成本優(yōu)勢。

2 碳中和學(xué)概念及理論技術(shù)框架

廣義上，碳中和是指人類化石能源利用、土地利用及自然界碳排放等碳源體系與地球碳循環(huán)系統(tǒng)、海洋碳溶解、生物圈碳吸收等碳匯體系間形成動態(tài)平衡；狹義上，是指一個組織、團(tuán)體或個人在一段時期內(nèi) CO2的排放量，通過森林碳匯、人工轉(zhuǎn)化、地質(zhì)封存等技術(shù)抵消，從而實現(xiàn) CO2“凈零排放”。碳中和學(xué)是研究人類活動足跡對自然環(huán)境影響最小化的一門學(xué)科，研究對象是以 CO2為核心的地球、氣候、能源和人類之間有效的協(xié)同發(fā)展。

2.1 碳中和學(xué)的提出

全球自然災(zāi)害形勢復(fù)雜，極端氣候災(zāi)害事件多發(fā)，碳中和是應(yīng)對氣候變化的必然之路和有效措施。碳中和是一項涵蓋節(jié)能提效、減碳固碳、科技創(chuàng)新、應(yīng)急儲備和政策支撐的重大協(xié)同工程。這項系統(tǒng)性、革命性、多維度、多領(lǐng)域的協(xié)同戰(zhàn)略工程需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、明確路徑、綜合施策，重點把握理論基礎(chǔ)的穩(wěn)固性和指導(dǎo)方法的科學(xué)性。2021年，筆者團(tuán)隊首次提出了“碳中和學(xué)”的概念[1]，嘗試建立碳中和學(xué)的理論體系，形成碳中和學(xué)的技術(shù)內(nèi)涵及框架體系，構(gòu)建實現(xiàn)碳中和五大戰(zhàn)略工程的科學(xué)體系，以期助力碳中和目標(biāo)如期實現(xiàn)。2022年，筆者團(tuán)隊將地球系統(tǒng)中的“碳”分為 3 類——黑碳、灰碳和藍(lán)碳；3種“碳”在地球系統(tǒng)內(nèi)部相互轉(zhuǎn)化，減小黑碳比例、提高灰碳特別是藍(lán)碳比例是推動碳中和的關(guān)鍵[14]。碳中和學(xué)體現(xiàn)碳中和愿景下，建設(shè)“綠色地球、宜居家園”的生態(tài)文明需求。碳中和學(xué)技術(shù)框架主要包括碳科學(xué)技術(shù)和碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)。

2.2 碳中和學(xué)的概念、內(nèi)涵

碳中和學(xué)是以碳循環(huán)為主線，重點研究宜居地球、能源利用、人類幸福的綠色協(xié)同與可持續(xù)發(fā)展，依托五大理論和技術(shù)體系支撐，是實現(xiàn) CO2利用與“凈零排放”的一門學(xué)科。理論體系主要包括氣候變化理論、碳平衡理論、能源理論、碳中和經(jīng)濟(jì)理論和戰(zhàn)略理論；技術(shù)體系主要包括無碳或減碳關(guān)鍵技術(shù)、零碳排關(guān)鍵技術(shù)、負(fù)碳排關(guān)鍵技術(shù)、碳排放評價技術(shù)和碳交易。

碳中和學(xué)的理論內(nèi)涵，包含兩個“動態(tài)平衡”：第 1個“動態(tài)平衡”是指一定時期內(nèi)，全球 CO2排放量與吸收量達(dá)到動態(tài)平衡；第 2個“動態(tài)平衡”旨在強(qiáng)調(diào)，人類賴以生存的自然環(huán)境與人類社會發(fā)展之間達(dá)到動態(tài)平衡。

碳中和學(xué)的技術(shù)內(nèi)涵，涉及 CO2的產(chǎn)生、捕集、輸送、利用、封存等全過程技術(shù)體系，主要有 4個方面的表現(xiàn)：① 減碳技術(shù)，以傳統(tǒng)化石能源節(jié)能減排技術(shù)為主，涵蓋化石能源清潔利用、節(jié)能提效、資源回收利用等。② 零碳技術(shù)，以無碳排放為基本特征的清潔能源技術(shù)，涵蓋水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒊毕?、太陽能等可再生能源，同時還涵蓋核能、新材料能源以及具備設(shè)備智能、信息對稱、系統(tǒng)扁平、多能協(xié)調(diào)等特征的“智慧能源”。③ 負(fù)碳技術(shù)，捕集、利用、封存、轉(zhuǎn)化 CO2的技術(shù)，以及濕地、凍土、森林、草原、海洋等生態(tài)系統(tǒng)固碳技術(shù)。④ 碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)，主要依賴完善的碳稅制度、體系化的碳交易市場、公平的復(fù)合碳排放權(quán)交易體系、調(diào)控性的碳財政補(bǔ)貼，以及其他有效的碳產(chǎn)業(yè)和碳經(jīng)濟(jì)政策等共同構(gòu)筑。

2.3 碳中和學(xué)的框架體系

碳中和學(xué)的理論框架體系，以 CO2的排放和消除為核心，涵蓋了碳中和自然科學(xué)和碳中和社會科學(xué)。碳中和自然科學(xué)，包括三大理論基礎(chǔ)：① 氣候變化理論，目標(biāo)在于抑制全球氣候變暖；② 能源理論，目標(biāo)在于綠色低碳；③ 碳平衡理論，以 CCUS/CCS 為核心。碳中和社會科學(xué)，包括：以碳排放交易體系為核心的碳中和經(jīng)濟(jì)理論，以建設(shè)人類命運共同體與“綠色地球、宜居家園”為目標(biāo)的碳中和戰(zhàn)略理論等。

碳中和學(xué)的技術(shù)框架體系，包括碳科學(xué)技術(shù)和碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)。碳科學(xué)技術(shù)，包括：以化石能源清潔利用、重點行業(yè)節(jié)能提效、能源系統(tǒng)智慧運行為主的減碳技術(shù)；以零碳能源規(guī)模利用、能源轉(zhuǎn)化與儲能為主的零碳技術(shù)；以碳捕集、碳封存、碳利用、碳匯集為主的負(fù)碳技術(shù)。碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)，包括：以碳足跡核算、碳資產(chǎn)評估為主的碳評價技術(shù)；以交易制度、交易市場、交易監(jiān)管為主的碳交易技術(shù)。

碳中和學(xué)的提出進(jìn)一步明確“碳中和實施路徑”的主要發(fā)展方向，樹立共建“綠色地球、宜居家園”的終極目標(biāo)，有助于“碳中和系統(tǒng)科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科體系的建設(shè)和完善，有助于推動“能源綠色低碳”的高質(zhì)量轉(zhuǎn)型，在全球應(yīng)對氣候變化進(jìn)程中具有里程碑式的意義。

3 我國新能源發(fā)展方向和目標(biāo)

在碳中和愿景下，能源發(fā)展目標(biāo)將以“新能源”+“智能源”體系為主，其具有智能化、清潔化和高效化能源體系特點，同時能源體系的形態(tài)、技術(shù)、結(jié)構(gòu)、管理等主體要素將發(fā)生轉(zhuǎn)變：① 能源形態(tài)，將從高碳排放的化石能源向低碳或無碳排放的新能源轉(zhuǎn)變；② 能源技術(shù)，將從能源資源型轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉醇夹g(shù)型，即技術(shù)優(yōu)勢替代資源優(yōu)勢成為能源技術(shù)的主導(dǎo)；③ 能源結(jié)構(gòu)，以天然能源為主的一次能源消費將被二次能源消費取代主導(dǎo)地位；④ 能源管理，傳統(tǒng)式能源管理將逐步被智能化平衡式管理所替代。

碳中和學(xué)提出“節(jié)能提效”“化石能源低碳化”“清潔能源規(guī)?；薄敖K端用能電氣化”“能源系統(tǒng)智慧化”等減碳路徑，加大新能源利用是實現(xiàn)清潔能源規(guī)模化主要手段，也是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必由之路[14]。我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重、能源結(jié)構(gòu)偏煤，更要加大新能源的利用，這對于調(diào)整我國能源供給方式，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，最終實現(xiàn)我國能源獨立意義重大。

3.1 新能源是實現(xiàn)碳中和的主要途徑

能源作為推動文明發(fā)展的基石，在人類文明發(fā)展歷程中經(jīng)歷 3 次大的轉(zhuǎn)型[15]：第 1 次轉(zhuǎn)型是從薪柴時代向煤炭時代轉(zhuǎn)型，第 2 次轉(zhuǎn)型是煤炭時代向油氣時代轉(zhuǎn)型，目前全球正在經(jīng)歷第三次能源轉(zhuǎn)型——由化石能源向新能源轉(zhuǎn)型。前 2 次能源轉(zhuǎn)型推動了傳統(tǒng)工業(yè)化進(jìn)程的歷史性躍進(jìn)，而碳中和驅(qū)動的第 3 次能源轉(zhuǎn)型具備清潔化、低碳化的發(fā)展趨勢[16]，并將在低碳工業(yè)化進(jìn)程的推動中發(fā)揮重要角色。

伴隨著世界能源工業(yè)中的化石能源消費結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整，新能源消費占比不斷升高。截至 2021年，全球能源消費中石油占比 31%、天然氣占比 24%、煤炭占比 27%、新能源占比 18%，形成了“四分天下”的全新能源格局[17]。當(dāng)前，煤炭、石油、天然氣和新能源 4種主要能源都進(jìn)入了各自新的發(fā)展時期：煤炭對應(yīng)“轉(zhuǎn)型期”；石油對應(yīng)“穩(wěn)定期”；天然氣對應(yīng)“鼎盛期”；新能源的消費量和占比穩(wěn)步上升，已經(jīng)跨入了“黃金期”[16]。當(dāng)前，新能源的市場競爭力逐步穩(wěn)定上升，且成本具有逐年緩慢降低的發(fā)展趨勢。相較于高成本的傳統(tǒng)化石能源，“成本領(lǐng)先”這一關(guān)鍵競爭要素從根本上對新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及傳統(tǒng)能源的替代起到了決定性的推動，也是第三次能源轉(zhuǎn)型的重要“內(nèi)驅(qū)力”[18]。

世界主要經(jīng)濟(jì)體均加快以新能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整，構(gòu)建綠色、低碳、安全、高效的新型能源供應(yīng)體系。目前，以新能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整在全球各個國家和地區(qū)能源清潔化進(jìn)程中正在加速展開。歐盟能源供給不足，消費總量已達(dá)峰值；1981—2020年，其能源對外依存度由 40% 上升到 46%，能源總產(chǎn)量由 9.9 億噸油當(dāng)量上升到 10.0 億噸油當(dāng)量，消費量由 16.6 億噸油當(dāng)量上升到 18.6 億噸油當(dāng)量。歐盟化石能源匱乏，主要靠大力發(fā)展新能源，其新能源消費量在全球新能源消費總量中占比達(dá) 28%，為世界最高。美國作為能源高消費、高產(chǎn)量型的發(fā)達(dá)國家，化石能源資源充足，能源供需均衡，其能源轉(zhuǎn)型的中長期戰(zhàn)略是減少原煤、穩(wěn)定原油、加快天然氣上產(chǎn)、做大新能源，始終致力于加大新能源發(fā)展。日本和韓國化石能源資源匱乏，能源對外依存度均高達(dá) 94%。日本制定了三階段建設(shè)“氫能社會”發(fā)展藍(lán)圖，韓國則致力打造“氫經(jīng)濟(jì)”。

3.2 中國以煤炭為主“一大三小”到以新能源為主“三小一大”跨越

中國化石能源較豐富，地下能源稟賦決定了能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主，石油、天然氣和新能源占比較小。2021年，煤炭在中國一次能源消費中占比達(dá) 56%，石油消費占比 18.5%，天然氣消費占比 8.9%，新能源消費占比 16.6%，形成以煤炭消費為主“一大三小”的能源結(jié)構(gòu)⑤。

在碳中和的目標(biāo)和愿景下，中國不同能源被賦予了新的戰(zhàn)略定位：煤炭的開發(fā)條件可以適應(yīng)能源需求變化，不僅具備安全“兜底”的保障責(zé)任與任務(wù)，更扮演了長遠(yuǎn)能源戰(zhàn)略“儲備”的角色；石油的消費水平雖然在中、短期仍會維持穩(wěn)定增長，但將在未來回歸原料屬性，在國家能源安全和民生需求方面，分別發(fā)揮保障“急需”和穩(wěn)定“基石”的作用；天然氣憑借低碳、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的特點，在節(jié)能減排過程中不可替代，對國家能源安全發(fā)揮“保障”作用，且與新能源具有“共生共榮”的特點，具備最佳“伙伴”作用；新能源在能源保供和國家能源戰(zhàn)略層面具有“接替”作用與“主力”作用。

未來在中國實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)時，新能源將在能源消費中占主導(dǎo)——從目前化石能源占比大于 80%，努力爭取到 2060年形成新能源占比 80% 以上；我國能源消費結(jié)構(gòu)將由現(xiàn)階段“一大三小”（“一大”為煤炭，“三小”為石油、天然氣、新能源）完成向“三小一大”（“三小”為煤炭、石油、天然氣，“一大”為新能源）的跨越[15,19]。

3.3 力爭實現(xiàn)以新能源為主體的“能源獨立”

當(dāng)前，全球能源轉(zhuǎn)型處于重大發(fā)展機(jī)遇期，新能源的蓬勃發(fā)展將與傳統(tǒng)化石能源轉(zhuǎn)型相互配合、形成合力，是中國“能源獨立”時代到來的唯一路線和必由之路。中國已經(jīng)位于全球能源消費國首位，同時也是世界第一大能源生產(chǎn)國和碳排放國?！翱偭看?、不清潔、不安全”是我國能源體系的重要結(jié)構(gòu)特征，因此中國“能源獨立”戰(zhàn)略無法短時間內(nèi)一蹴而就，而需要系統(tǒng)性、可持續(xù)性、穩(wěn)定性的戰(zhàn)略方針。

中國“能源獨立”以“潔煤穩(wěn)油增氣、大力發(fā)展新能源”為思路，可分“3 步走”實現(xiàn)多種能源互補(bǔ)[18]。① 2020—2035年年，傳統(tǒng)化石能源依然被作為主要能源，與此同時對新能源發(fā)展加快提速。依靠化石資源保障能源供應(yīng)，同時把握新能源技術(shù)革命方向，突破新能源快速發(fā)展瓶頸實現(xiàn)該階段中國“供給安全”。② 2035—2050年年，實現(xiàn)新能源與煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源協(xié)同發(fā)展、并重發(fā)展。該階段工作重點是“調(diào)結(jié)構(gòu)、建氫能、爭自主”，加快調(diào)整使一次能源消費結(jié)構(gòu)趨于合理，依靠“國內(nèi)生產(chǎn)+海外權(quán)益”模式實現(xiàn)“生產(chǎn)自主”。③ 2050年之后，實施“新能源科技革命和顛覆性技術(shù)實現(xiàn)”路徑，力爭全面實現(xiàn)新能源生產(chǎn)和消費占主導(dǎo)。煤炭和油氣等化石能源消費實現(xiàn)全面降低，產(chǎn)量規(guī)模和低廉成本支撐新能源成為能源消費主體。該階段工作重點是“穩(wěn)結(jié)構(gòu)、新能源、爭獨立”，依靠“新能源+智能源”在“能源自主”基礎(chǔ)之上，力爭實現(xiàn)“能源獨立”。

3.4 中國新能源地位與使命

當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局。地球作為人類共同的、唯一的家園，需要各國團(tuán)結(jié)合作來應(yīng)對諸多環(huán)境問題和挑戰(zhàn)。中國政府承諾實現(xiàn)碳中和，新能源在實現(xiàn)碳中和發(fā)揮主導(dǎo)作用，將推動中國能源消費格局實現(xiàn)“4個 80%”的轉(zhuǎn)變：2021年，我國含碳化石能源消費占比 80% 以上（占 83%）、能源 CO2排放占比 80% 以上（占 86%）；到 2060年，我國非碳新能源占比 80% 以上、CO2排放減少 80% 以上（從 105 億噸下降到 20 億噸左右）[14]。碳中和下新能源被賦予新定位，代表了世界能源轉(zhuǎn)型的方向、能源科技創(chuàng)新的前沿、能源強(qiáng)國建設(shè)的主力、綠色地球建設(shè)的動力。從資源類型的角度，新能源是一種可再生的清潔能源，而在中國提出碳中和目標(biāo)后，新能源成為實現(xiàn)碳中和的重要戰(zhàn)略；同時，新時代還賦予新能源新的使命，即能源轉(zhuǎn)型的使命、能源安全的使命和能源獨立的使命。

4 新能源助力碳中和社會建設(shè)

人類社會的發(fā)展得益于良好的地球環(huán)境。當(dāng)人類的索取超過了地球的承載能力時，地球的生態(tài)環(huán)境將會崩潰，人類也會因為喪失唯一的家園而走向滅亡。建設(shè)碳中和社會就是為了阻止這種可怕后果，并找到恒久維持地球生態(tài)的良方。

碳中和學(xué)指出，碳中和的終極目標(biāo)是建設(shè)“綠色地球、宜居家園”，實現(xiàn)人類與地球和諧共生，建成碳中和社會。

4.1 碳中和社會

碳中和社會是人類社會歷程中的一個階段。如果人們通過努力實現(xiàn)了地球生態(tài)圈的碳中和，那時的人類社會才能被稱為碳中和社會。人類社會的要素中與碳中和直接相關(guān)的主要有社會思想、社會行為和社會秩序。

（1）社會思想。在人類社會發(fā)展過程中，社會思想也同樣在不斷演變。從最初對自然的敬畏演化到輕視與“肆無忌憚”，再進(jìn)一步回歸敬畏，這是人類社會思想變化的整體路徑。人類對地球生態(tài)的破壞，起初是出于無知，隨著科學(xué)技術(shù)的廣泛運用逐漸演變?yōu)榘谅?。碳中和也是一種“亡羊補(bǔ)牢”的措施，是人類從傲慢中醒悟之后采取的保護(hù)共同家園的現(xiàn)實行動。

（2）社會行為。工業(yè)文明社會當(dāng)中人類的種種行為造成了自然界碳循環(huán)失衡，包括過度生產(chǎn)、擴(kuò)大需求及過度消費等行為。要徹底解決氣候變暖問題，不僅要控制生產(chǎn)過程與社會活動本身的碳排放，還必須改變過度消費與過度生產(chǎn)等社會行為[20]。

（3）社會秩序。循環(huán)經(jīng)濟(jì)和有限生產(chǎn)，可以在減少整個社會的勞動總量的前提下，維持社會正常運行；文化傳承、科學(xué)研究與體能強(qiáng)化將成為普通民眾的日常必修項目，人們將有限的體力和智慧投入到促進(jìn)社會發(fā)展的文化傳承、科技進(jìn)步和個體健康當(dāng)中，使人類文明在有限資源條件下更快向前發(fā)展。這些社會秩序的重構(gòu)，是人類在僅有一個地球家園提供資源的條件下保持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，也是未來碳中和社會穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)[1]。

4.2 新能源助力碳中和社會建設(shè)

地球是人類唯一的家園，人類社會活動造成的碳排放已對生態(tài)圈造成影響，每一個人都對碳排放的增加負(fù)有責(zé)任，恢復(fù)地球清潔大氣構(gòu)成也需要每一個人都付出努力。建設(shè)碳中和社會是人類拯救地球、拯救人類文明的壯舉；建立碳中和社會秩序，彌補(bǔ)以往對地球造成的破壞，需要每個人、每個企業(yè)、每個國家的認(rèn)同和付出。

碳中和是保證地球家園擁有清新的空氣、宜人的溫度、旺盛的生機(jī)、清潔的空間的基本條件⑥丁仲禮. 碳中和對中國的挑戰(zhàn)和機(jī)遇. (2022-01-09). https://mp.weixin.qq.com/s/7xZoE0xfTCv5xXJkSE4AKA.。實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵點在于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。碳中和目標(biāo)下，碳基能源向非碳基能源跨越，能源體系將加速向低碳化、零碳化轉(zhuǎn)型[21,22]，化石能源逐步由主體能源過渡為保障性能源，新能源將逐步成為主體清潔能源[23]。

碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)加速了新能源時代的到來[24]。發(fā)展新能源是實現(xiàn)碳中和社會、建設(shè)綠色宜居地球的關(guān)鍵，當(dāng)整個人類社會都被納入碳中和體系，我們將重新獲得并長久擁有一個“綠色地球、宜居家園”。