试论碳达峰与碳中和
◎ 杜祥琬
2020年中国向世界宣示了2030年前实现碳达峰,2060年前力争实现碳中和的国家目标。这不仅是我国积极应对气候变化的国策,也是基于科学论证的国家战略;是国内生态文明建设和对外构建人类命运共同体的融合点,也是推动双循环、促进新发展格局的抓手;它更明晰了“能源革命”的阶段目标,明确要为能源低碳转型作出更为扎实、积极的努力。
碳减排双目标是能源革命的两个里程碑,是有机联系的两个目标,实质都是低碳转型,二者相辅相成。实现双目标必须从人类文明形态进步的高度认识能源革命,树立新的能源安全观,重新认识我国的能源资源禀赋,实现公平、公正的能源转型,牢牢把握实现碳减排双目标的九个抓手,深刻推动国家的经济社会进步和长远的可持续发展。
碳减排双目标来历和含义
气候变化是另一种全球性非传统安全问题,全球平均温度持续上升、山地冰川物理量明显减少、北极海冰范围显著缩减、海平面上升、极端天气气候事件增多增强等气候变化的事实强烈警示并呼唤人类采取紧迫行动。在此背景下,世界各国共同努力达成的《巴黎协定》,是人类近代史上少有的理性成果,是气候变化全球治理的里程碑和新起点。
现代气候变化的主因是人类活动排放的温室气体。大气中的温室气体包括二氧化碳、甲烷和氮氧化物等多种,但主要是二氧化碳(约占73%),而二氧化碳排放的90%来自化石燃料(煤炭、石油、天然气)的燃烧。当前,全球一次能源利用中84%来自化石能源,其二氧化碳排放375亿吨(2018年),其次是甲烷排放等。数据显示,2019年我国二氧化碳排放将近98.26亿吨。
根据荷兰环境评估署(PBL)2020年发布的数据,自2010年以来,全球温室气体排放总量平均每年增长1.4%;2019年创下历史新高,排放总量达到524亿吨二氧化碳当量,分别比2000年和1990年高出44%和59%。
世界资源研究所的研究表明,全球已经有57个国家实现了碳排放(温室气体排放的简称)达峰,占全球碳排放总量的36%,预计到2030年实现碳排放达峰的国家将有59个,将占到全球碳排放总量的2/3。根据2018年政府间气候变化专门委员会(IPCC)1.5℃特别报告的主要结论,要实现《巴黎协定》下2℃目标,要求全球在2030年比2010年减排25%,在2070年左右实现碳中和。而实现1.5℃目标,则要求全球在2030年比2010年减排45%,在2050年左右实现碳中和。同时,根据联合国环境规划署最新发布的《排放差距报告2020》,要实现2℃和1.5℃的温控目标,则2030年全球温室气体排放量必须比各国的国家自主贡献再多减少150亿吨和320亿吨,整体减排力度须在现有的《巴黎协定》承诺基础上有更大决心的提升,因此各国要给出更进一步的目标。在这一大背景下,我国主动提出碳减排双目标。
理念和实践的发展变化
我国在承受气候灾害和风险的同时,也为高碳、粗放的发展付出了沉重的资源、环境代价,制约着我国的可持续发展。积极应对气候变化不仅是为了规避气候变化的风险,而且是为了提高我国经济增长的质量和效益,破解资源、环境的约束,事关国家的全局和未来。
“十一五”时期,我国第一次提出了节能减排的概念。2014年,中央提出了“能源革命”,并且明确“应对气候变化是我们自己要做,不是别人要我们做”。2015年,我国向联合国提交了国家自主贡献(NDC),并为《巴黎协定》的达成做出了重要贡献。“十三五”时期,我国提出能耗总量和能源强度双控目标,并将能源强度、碳强度列入了各地考核指标,并在2019年超额完成了我国承诺的2020年碳强度比2005年下降40%~45%的指标。2020年,立足于我国现实和发展阶段进一步提出了碳减排双目标。
“十四五”时期,我国经济社会发展进入新阶段,从外延扩张型的平面发展走向更注重质量的立体深度发展。能源行业也要踏上高质量发展的新征程。能源的增量主要依靠非化石能源(可再生能源和核能)和天然气提供。因此,要大力调整产业结构,特别是要抑制高耗能产业发展,加强技术创新,促进节能提效。努力确保煤炭消耗不再增长,做到煤达峰,甚至煤过峰。积极推动核电发展,走出新局面。努力在“十五五” 期间实现非化石能源与再电气化部分替代煤和油的存量。中东部比较发达的地区要率先实现2030年前碳达峰,逐步建立我国的新能源电力体系、能源体系,使基于转型能源体系的经济体系支撑我国生态文明社会建设和发展。
实现碳减排双目标的路径
人类文明形态的不断进步是历史的必然,能源革命是基础和动力。 现代非化石能源巨大的进步正在推动人类由工业文明走向生态文明,这是又一轮深刻的能源革命。要从人类文明形态进步的高度来认识能源革命,“能源低碳化事关人类未来”已经是全球高度的共识。欧盟2020年提出了绿色复苏计划,决定投入1.82万亿欧元,努力成为第一个碳中性大陆;美国新一届政府已经宣布了重返《巴黎协定》;德国宣布2050年要实现温室气体净零排放。
要树立新的能源安全观。能源安全很重要的是供需安全,要以“科学供给”满足“合理需求”。能源安全除包括供需安全外,还应当包括环境安全、气候安全,能源造成的环境问题(大气、水、可持续等)和气候问题要解决好。当前,要科学合理实现化石能源安全供给,同时要高度重视可再生能源资源的利用。可再生能源资源的利用是我国可以自主掌控的,不依赖国际地缘政治的变幻,有利于能源体系的独立性和安全性。而支撑可再生能源资源稳定、快速增长的是其背后的自然资源和开发这些资源的技术提升及成本的不断下降。
要重新认识我国的能源资源禀赋。我国是世界最大的煤炭生产和消费国,煤炭目前仍是我国能源供应的基础性能源。2019年我国煤炭消费占能源消费总量比重为57.7%,能源偏煤,转型有困难的一面,但也恰恰可以在低碳转型中从能效方面获益更多。而丰富的非化石能源资源是我国能源资源禀赋的重要组成部分。重新认识我国的能源资源禀赋,是正确认识国情的要素,对于确保国家长远的能源安全、引导能源转型具有方向性、战略性的意义。
基于上述实际,化石能源要尽可能适应能源转型,应坚持清洁、高效利用,通过技术进步,减少非发电用煤;发展清洁供暖以替代散烧煤,使煤炭消耗总量在“十四五”尽早达峰;要稳油增气,要常规与非常规并重、陆海并举、加强勘探、增加储备,提高天然气消费比例。
实现碳减排双目标的主要抓手
碳中和意味着全球“净”温室气体排放需要大致下降到零,即在进入大气的温室气体排放和吸收的汇之间达到平衡。
要做碳达峰到碳中和,关键在于能源资源的高效利用。
一要实现“能源减碳”与“蓝天保卫战”协同推进。虽然温室气体排放和污染排放是两个不同的概念,但在中国以化石能源为主的能源结构下,它们基本同根、同源,走向绿色和走向低碳采取的实际行动是高度一致的。随着碳达峰和进一步降碳,化石能源将逐步减量,空气质量的特征量PM2.5也将随之逐渐下降。
二要继续推进节能、提效,深挖潜力。节能提效是降碳的首要举措,控制高碳化石能源总量是重点。在当前消费水平和化石能源为主结构下,能耗降1%,就可减0.5亿吨标煤,减排1亿多吨二氧化碳。深挖节能提效,最大的潜力在于产业结构调整。在目前的产业结构中,高耗能产业占比过大,传统高耗能产业已进入总量达峰和下降期,抑制发展高耗能产业的冲动是当务之急。其次,管理和政策节能、技术进步节能、生活方式节能等可深挖潜力也不小。
三是推动电力行业减排。电力行业占碳排放总量的40%左右,主要是煤电。在推动煤电高效、洁净化利用,热电联产,生物质掺烧同时,逐步、有序减少煤电。要大力开发非化石能源电力,发展智能电网、储能、分布式,提升配电网服务水平。可再生能源除提供电力外,还可提供“绿氢”、供热(冷)。
四是推动交通行业减排。大力发展公共交通,切实提倡绿色出行。公路、铁路交通走电气化之路,培育电动车和氢燃料电池车,以电代油或以氢代油,实质上是以可再生零碳燃料替代石油。航空动力可由生物航空燃油和合成航空燃油及氨代替石油。
五是强化工业减排。目前,工业耗能占到全社会能耗的60%。实现碳减排双目标,需要工业部门尽早碳达峰和深度减排。通过产业结构调整,继续推进工业节能,抑制发展高耗能产业的冲动,同时,大幅度提高电力化的水平。技术进步可带来明显的减排效益,将带来行业颠覆性转型和产业重新布局,推动冶金行业从煤炭时代走向绿氢冶金时代。
六是加强建筑行业减排。推行超低能耗建筑。以数字化、智能化的应用加速建筑业的脱碳。
七是加强推进循环经济,实现固废资源化利用。废弃物分类资源利用的程度,是现代化发展的必备标志之一。要对能源转型产生的新型固废做好循环利用;对固废中再生资源(如金属)利用,降低冶金的煤炭消耗,为国家实现碳中和目标做贡献。
八是发展碳汇,鼓励CCUS等碳移除和碳循环技术。目前我国生态系统的碳汇能力大约为每年12亿吨二氧化碳。同时,2030年森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,碳汇的增长空间在不断扩大,将与各种CCUS等碳移除和碳循环技术一起为实现碳中和目标作出贡献。
结语
碳达峰、碳中和双目标是基于我国国情和科学论证的目标,不仅有路径、可操作,而且将带动一系列技术进步,带来新投资、新产业、新交通、新建筑、新能源等新的发展方式,深刻推动经济和社会进步及生态文明建设,实现经济、能源、环境、气候共赢和可持续发展。
实现碳达峰与碳中和是复杂的系统工程,需掌握好工作的节奏,积极而稳妥。
(作者系中国工程院院士、中国工程院原副院长)
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