鄭明光 劉海濱 / 文

社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，需要能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展與支撐。以碳為基礎的能源體系引發(fā)了環(huán)境與生態(tài)的巨大挑戰(zhàn)。1997年，《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》制定，到2009年2月共有183個國家通過了該條約，世界各國對全球變暖和碳減排達成了深度一致。2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話，向國際社會作出鄭重承諾——“中國將力爭2030年前達到二氧化碳排放峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。截至2020年底，全球已經(jīng)有44個國家和經(jīng)濟體正式宣布碳中和目標。全球碳中和共識形成，低碳新能源成為焦點。

全球碳排放的現(xiàn)狀

量子計算的發(fā)展、深海探測的進步、空間站的建設、火星探測的嘗試，都表明人類社會已經(jīng)進入高科技的高速發(fā)展時期，但與此同時，我們也越來越意識到發(fā)展過程中不可再生資源的日漸枯竭。碳排放帶來全球變暖和極端氣候頻發(fā)、冰川融化帶來海平面上升甚至遠古微生物的重現(xiàn)，人類當前生存的環(huán)境越來越嚴峻，越來越意識到高質(zhì)量、高效能的可持續(xù)發(fā)展的重要性。

根據(jù)氣候觀察和世界資源研究院2020年發(fā)布的研究數(shù)據(jù)，2016年全球二氧化碳排放總量達到494億噸，按照貢獻比例分成4大類，分別是：能源占73.2%；農(nóng)業(yè)占18.4%；工業(yè)占5.2%；垃圾占3.2%。其中排名第一的能源可以進一步細分為：工業(yè)能耗24.2%（這里要說明一下，24.2%的工業(yè)能耗指工業(yè)領域能源消耗所帶來的碳排放，而前述占5.2%的工業(yè)是指工業(yè)產(chǎn)品的副產(chǎn)品所帶來的碳排放，比如水泥生產(chǎn)過程，CaCO3分解為CaO時，會排放副產(chǎn)品CO2）；建筑能耗17.5%；交通能耗16.2%等[1]。這些排放比例的研究，為我們碳達峰、碳中和的努力方向奠定了基礎。

根據(jù)世界能源研究[2]，2019年能源的主要來源還是化石燃料（包括石油、煤炭和天然氣），占了84.3%，相對于2000年的86.1%有所降低。低碳能源盡管快速發(fā)展，占比依然較低，水力發(fā)電6.4%，核能4.3%，風能2.2%，太陽能1.1%。在中國，近年來低碳能源快速發(fā)展，火電發(fā)電量占比由2011年81.7%下降到2020年的68.5%，水電維持比較穩(wěn)定的比例，核電則由1.8%升高到4.7%，風電由1.5%升高到6.0%，太陽能由0升高到3.4%[3]。

碳中和的實現(xiàn)路徑

實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標，全球能源要從當前以化石能源為主導的能源體系逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘吞寄茉礊橹鲗У哪茉大w系，但當前發(fā)展迅速的風能、太陽能等低碳能源面臨著間歇性、不穩(wěn)定的挑戰(zhàn)，需要跨季節(jié)、跨時段、跨區(qū)域的調(diào)節(jié)手段，比如儲能、多能互補等。這些都意味著全球迎來了顛覆性的能源革命、科技革命和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型時代。

表1 2011～2020年全國發(fā)電量總量構(gòu)成

根據(jù)上述碳排放和能源結(jié)構(gòu)情況的分析，我們可以得出當前人類社會可持續(xù)發(fā)展的兩個重點。

（1）低碳新能源發(fā)展是能源供給側(cè)的重點：全世界需要大力推動風能、太陽能、氫能、核能、儲能技術的創(chuàng)新和更替；

（2）工業(yè)能耗、建筑能耗和交通能耗是能源消耗側(cè)的重點：大力推動工業(yè)特別是重工業(yè)能源的低碳化、電氣化，推行綠色建筑政策和交通能源電動化、氫能化，是解決碳排放的有效措施。

為了實現(xiàn)上述兩個重點工作，我們可以從以下方面進行努力。

1.建立全球協(xié)作共享的低碳能源基礎技術體系

從近幾十年能源技術發(fā)展和當前技術狀態(tài)看，傳統(tǒng)能源仍然具有成本上的優(yōu)勢，低碳能源基礎技術發(fā)展的前景是能源投資和發(fā)展的重要導向因素。風能、太陽能、核能、氫能等低碳能源的飛速發(fā)展，以及碳達峰、碳中和背景下被賦予的更高更快的發(fā)展使命，對基礎科學技術提出了極大的需求，包括材料技術（金屬材料、非金屬材料、耐高溫、耐輻照、輕薄化、高強度、長壽命、超導性等）；能源轉(zhuǎn)換、存儲和運輸技術（轉(zhuǎn)換效率提升，安全可靠的存儲和運輸，小體積大量能的存儲等）等。當前社會的發(fā)展，技術研究的細分化和協(xié)作化非常明顯，那么為了實現(xiàn)上述目的，建立一套全球協(xié)作共享的低碳能源基礎技術體系，就顯得十分必要。在這個體系中，國家之間、細分專業(yè)之間都搭建起科學合理的交流平臺、協(xié)作平臺、共享平臺和交易平臺，加快低碳能源基礎技術的發(fā)展速度。

2.完善工業(yè)技術創(chuàng)新體系

基礎科學技術與工業(yè)產(chǎn)業(yè)之間還有一段很長的路，其間的銜接不是特別順暢，大量的創(chuàng)新成果、專利成果束之高閣。而在工業(yè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部，盡管這些年高度重視技術、重視質(zhì)量的背景下推動了很多技術創(chuàng)新，但往往是“戰(zhàn)術”層面的改進型創(chuàng)新，“戰(zhàn)略”層面的革新性、顛覆性創(chuàng)新很難誕生。因此，一定要深入變革基礎科學技術與工業(yè)創(chuàng)新體系之間的體制機制，切實推動數(shù)字化、智能化等基礎科學高效能地向工業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化落地。

3.大力創(chuàng)新研發(fā)固碳技術

工業(yè)過程完全不排放二氧化碳是不現(xiàn)實的，特別是在當前化石能源依然會較長時間占據(jù)主體的情況下。隨著技術的發(fā)展，世界上已經(jīng)有多種前沿技術可用于固化甚至轉(zhuǎn)化二氧化碳。比如，對于有燃煤電廠排放大量二氧化碳，同時附近有核電廠穩(wěn)定排放大量余熱的區(qū)域，可以利用核電廠的余熱，采用先進技術收集轉(zhuǎn)化火電廠排放的二氧化碳，制備低烴油，極大地降低碳排放的同時提升能源循環(huán)利用效能。

4.構(gòu)建循環(huán)低碳型工業(yè)體系

鋼鐵（7.2%）和化工（3.6%）是工業(yè)體系中的能耗大戶，是碳減排的重點方向。在這些重工業(yè)領域，有兩個方向是碳減排的重點：一是工業(yè)用能的電氣化和低碳化，盡快淘汰掉鋼鐵、化工企業(yè)自身內(nèi)部的煤炭、石油，全部采用電氣化工藝，并且盡可能為其輸送低碳的電力；二是從基礎技術研究角度，大力研究降低使用、替代使用、循環(huán)使用鋼材、有色金屬、水泥、化工等產(chǎn)品的技術，從源頭上構(gòu)建循環(huán)低碳型工業(yè)體系。

5.推行綠色建筑強制政策

建筑是人類最重要的活動場所，也是能耗大戶。綠色建筑政策應從全生命周期角度全面推行，涉及設計施工、運行維護和城市規(guī)劃等方面，從城市整體規(guī)劃角度合理布局和延長使用年限，從節(jié)能保溫、自然循環(huán)、低碳材料以及裝配式施工、精裝修式交付等方面減少資源的浪費，都會由于其基礎體量巨大而取得顯著的碳減排效果。

6.大力發(fā)展綠色共享交通

美國、歐盟和日本交通部門碳排放達峰時千人乘用車保有量分別為845、423和575輛，而中國目前僅有173輛，汽車保有量必然呈持續(xù)增長態(tài)勢。另外，目前電動汽車主要用于家庭乘用車領域，而重型貨車碳排放占中國道路交通碳排放的40%～55%。為此，可以大力發(fā)展低碳公共交通，利用大數(shù)據(jù)信息化、智能化技術提升共享交通的出行比例；可以充分發(fā)揮港口、機場、鐵路等設施集中度高的優(yōu)勢，將其能源供應全部替換為低碳能源，通過相對固定點對點交通路徑上的氫能配套設施建設，加快氫能在重型貨車、長途巴士等方面的應用；可以大力推動生物質(zhì)燃料和氫能在民航領域的使用，從而從各方面推進交通領域碳減排。

7.快速發(fā)展綜合智慧能源體系

大到全球，中到國家，小到區(qū)域，能源都存在明顯的空間錯配和時間錯配問題，而時空的錯配則是能源浪費最大的罪魁禍首。西部地區(qū)大量的棄風、棄光就是典型案例。因此，要充分發(fā)揮當前的大數(shù)據(jù)和智能化技術，發(fā)揮好核能的基荷能源作用和綜合利用技術（如已經(jīng)在山東省海陽市落地的項目），提升風能、太陽能的利用效率和源網(wǎng)荷的雙向互動效能，推動儲能技術和系統(tǒng)集成調(diào)節(jié)作用，對能源供給側(cè)和消費側(cè)同時實行智能管控，切實提升能源的利用效能，從而從源頭上降低碳排放。

協(xié)同創(chuàng)新共同發(fā)展

工業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化的國家需要多能互補的技術體系支撐，而地球村時代，全世界各行各業(yè)人員協(xié)同合作，推動各行各業(yè)、各個細分領域的技術創(chuàng)新，共同聯(lián)結(jié)成世界性的協(xié)作整體。通過整個社會治理能力的提升，推動世界的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，是我們?nèi)祟惖墓餐熑巍?/p>