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開卷知新 | “碳達峰”與“碳中和”—— 綠色發展的必由之路

2021-08-19 11:39

本文刊發于人民日報2021年8月13日第20版

2020922日,中國國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布: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年前實現碳中和。中國碳達峰、碳中和目標(以下簡稱雙碳目標)的提出,在國內國際社會引發關注。

 

前不久,全國碳排放權交易市場正式啟動上線交易,成為全球規模最大的碳市場。建設全國碳市場是利用市場機制控制和減少溫室氣體排放、推進綠色低碳發展的一項重大創新,有助于推動實現雙碳目標。

 

全球范圍內能源及產業發展低碳化趨勢已經形成

 

什么是碳達峰和碳中和?通俗來講,碳達峰指二氧化碳排放量在某一年達到了最大值,之后進入下降階段;碳中和則指一段時間內,特定組織或整個社會活動產生的二氧化碳,通過植樹造林、海洋吸收、工程封存等自然、人為手段被吸收和抵消掉,實現人類活動二氧化碳相對零排放。

 

國際社會普遍認為,二氧化碳過度排放是引起氣候變化的主要因素。人類活動排放的二氧化碳等溫室氣體導致全球變暖,加劇氣候系統的不穩定性,導致一些地區干旱、臺風、高溫熱浪、寒潮、沙塵暴等極端天氣頻繁發生,強度增大。碳排放與能源種類及其加工利用方式密切相關。目前,全球范圍內能源及產業發展低碳化的大趨勢已經形成,各國紛紛出臺碳中和時間表。

 

我國近年來減排成效顯著,2019年碳排放強度比2005年下降48.4%。我國主動提出雙碳目標,將使碳減排迎來歷史性轉折,這也是促進我國能源及相關工業升級,實現國家經濟長期健康可持續發展的必然選擇。實現雙碳目標不是要完全禁止二氧化碳排放,而是在降低二氧化碳排放的同時,促進二氧化碳吸收,用吸收抵消排放,促使能源結構逐步由高碳向低碳甚至無碳轉變。實現雙碳目標,是一場廣泛而深刻的系統性變革,而能源革命將是這場系統性變革的重中之重。

 

建立以可再生能源為主導、多能互補的能源體系

 

就我國而言,當前碳排放主要來源于化石能源的利用過程。據《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》顯示,能源活動是我國溫室氣體的主要排放源,約占我國全部二氧化碳排放的86.8%。能源活動中,化石能源又占重要地位。

 

能不能不用或少用化石能源來解決碳排放問題?人們將目光投向可再生能源。太陽能、風能、水能、地熱能等可再生能源,其利用過程不排放二氧化碳,對環境更為友好。近年來,我國積極布局可再生能源產業。相關數據顯示,十三五期間,我國水電、風電、光伏、在建核電裝機規模等多項指標保持世界第一;截至2020年底,我國清潔能源發電裝機規模增至10.83億千瓦,占總裝機比重接近50%。

 

雖然發展可再生能源取得一定成績,但要替代化石能源,成為我國能源消費結構的主體,還需要時間。目前,可再生能源存在能量密度低、時空分布不均衡、不穩定、成本較高等特點,成為其規?;瘧玫钠款i。未來一段時間內,化石能源仍將在我國能源結構中發揮重要作用?;茉辞鍧嵏咝Ю?、可再生能源大規模利用,是實現雙碳目標的必經之路。

 

煤炭、石油、天然氣、可再生能源與核能,是我國現階段使用最多的五大能源。在雙碳目標指引下的能源革命,意味著要將傳統的化石能源為主的能源體系轉變為以可再生能源為主導、多能互補的能源體系,進而促進我國能源及相關工業升級。

 

破除能源之間的壁壘,促進多能互補、取長補短,提高能源整體利用率,這是能源變革勢在必行之舉。以石油和煤炭為例,我國石油資源短缺,且存在基礎石化產品不足,制約下游精細化工行業發展的問題;而我國煤炭資源約占化石資源總量95%,如果能以其為原料制取清潔燃料及基礎化學品,將成為緩解石油供應壓力和彌補石油化工缺陷的補充途徑。

 

以技術創新引領低碳發展新格局

發展大規模儲能技術,提高可再生能源占比和利用效率。大規模儲能是可再生能源充分開發利用的必要技術支撐,能夠有效解決電網運行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等方面的問題。以儲能新秀全釩液流電池為例,其利用不同價態釩離子之間的可逆相互轉化,完成充電、放電、再充電的循環過程,即可實現化學能和電能之間的定制轉化,如同電力銀行,潛力巨大。只有在大規模儲能技術方面取得關鍵性突破,才能為可再生能源的大規模儲用鋪平道路。

 

發展多能融合、規模應用的關鍵技術。仍然以現代煤化工與石油化工產業為例。通過煤化工生產烯烴、芳烴等大宗化學品,形成對石油化工的有效補充。

 

發展化石能源清潔高效利用技術。一方面,類似鋼鐵、水泥、化工等排碳大戶,其碳排放主要與工業生產工藝相關,因此必須突破工業流程再造的關鍵瓶頸及核心技術,方可實現這些行業的碳減排。另一方面,通過技術攻關,將化石能源中寶貴的碳基分子轉變為化學品和新材料,尋求化石能源高值、高效、清潔轉化的新路線。

 

我國已積極進行相關領域關鍵技術的研發與攻關部署。比如,科技部依托國家重點研發計劃,在煤炭清潔高效利用和新型節能技術、可再生能源與氫能技術、儲能與智能電網技術等方面部署了一系列碳中和相關研究,并將啟動碳中和關鍵技術研究與示范重點專項。中科院已經完成應對氣候變化的碳收支認證及相關問題”“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示范等項目,并成立潔凈能源創新研究院,啟動變革性潔凈能源關鍵技術與示范先導專項,進一步推進多能融合關鍵技術示范與應用。在這些部署統籌牽引下,我國已經實現了一些對雙碳目標共性支撐技術的創新,為各領域減排提供持續支持。如氫能及儲能技術、先進安全核能技術、二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)技術等。202010月,千噸級液態陽光合成示范項目成功運行,該項目利用太陽能等可再生能源發電、電解水生產綠色氫能,并將二氧化碳加氫轉化為綠色甲醇等液體燃料。凡此種種,均是我國實現雙碳目標的有益技術探索。

 

我國能源應用場景復雜,可選取典型區域,根據地域特征,針對性地推進跨領域集成示范,探索以技術創新引領能源革命的路徑與模式,以點帶面形成低碳發展新格局。

 

雙碳目標的實現是一個循序漸進的過程,也是一項涉及全社會的系統性工程。積極推動技術創新,充分調動科技、產業、金融等要素,通過全社會的齊心協力,我們一定能夠推動能源變革、實現雙碳目標,將綠色發展之路走得更遠更好。

 

(作者劉中民為中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長) 

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