中國21世紀(jì)議程管理中心主任

國家氣候變化專家委員會(huì)委員

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，科技創(chuàng)新發(fā)揮著不可替代的重要作用。我國正處于經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，比發(fā)達(dá)國家實(shí)現(xiàn)碳中和難度更大，構(gòu)建碳中和技術(shù)體系更具緊迫性。

對氣候變化的科學(xué)性認(rèn)識不斷深化

20世紀(jì)以來，隨著在大氣、海洋、地質(zhì)等不同領(lǐng)域研究的深入，人們對氣候變化的認(rèn)識逐漸從科學(xué)層面進(jìn)入公眾關(guān)注視野。1979年，第一次世界氣候大會(huì)在瑞士日內(nèi)瓦召開，與會(huì)科學(xué)家明確提出，大氣中二氧化碳濃度增加將導(dǎo)致地球升溫，氣候變化首次作為一個(gè)受到國際社會(huì)關(guān)注的問題被提上議事日程。自1988年聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）成立以來，該組織發(fā)布的各類研究成果為人類活動(dòng)因素是導(dǎo)致氣候變化的主因問題提供了越來越多的科學(xué)證據(jù)。IPCC在2001年發(fā)布的第三次評估報(bào)告中提出，全球氣候變化“可能”由人類活動(dòng)排放的溫室氣體引起，在2007年和2014年發(fā)布的第四次和第五次評估報(bào)告中，將這一描述分別調(diào)整為“很可能”和“極有可能”。2021年IPCC第六次評估報(bào)告第一工作組報(bào)告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》中，以“毋庸置疑”的肯定語氣，指出氣候變化是由人類活動(dòng)引起。

事實(shí)上，溫室氣體的存在所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是地球上人類生存的重要生態(tài)條件之一，如果沒有溫室效應(yīng)，地球表面的平均溫度將是-18℃而不是現(xiàn)在的15℃。但在人類活動(dòng)造成的碳排放量持續(xù)增長的情況下，溫室效應(yīng)正演變?yōu)槿找鎳?yán)重的氣候風(fēng)險(xiǎn)，給人類生存的地球家園帶來威脅。隨著1992年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》、1997年《京都議定書》以及2015年《巴黎協(xié)定》等國際性公約和文件的出臺，全球應(yīng)對氣候變化的步伐不斷向前邁進(jìn)。特別是《巴黎協(xié)定》確立了到本世紀(jì)末全球溫升幅度較工業(yè)化前水平控制在2℃以內(nèi)并努力控制在1.5℃以內(nèi)的目標(biāo)，為全球應(yīng)對氣候變化描繪了愿景，也推動(dòng)了各國開展碳中和行動(dòng)。截至目前，超過140個(gè)國家/地區(qū)已提出或正在考慮提出碳中和目標(biāo)，覆蓋全球90%以上排放份額。但從近年的全球碳排放量來看，據(jù)IPCC第六次評估報(bào)告第三工作組報(bào)告，全球2010—2019年均排放量創(chuàng)歷史新高，2019年溫室氣體人為排放為527億～656億噸CO2當(dāng)量。如果繼續(xù)保持現(xiàn)有排放水平，要將本世紀(jì)末的溫升目標(biāo)控制在1.5℃或2℃，全球剩余碳預(yù)算分別僅為5000億噸和11500億噸CO2，將大約分別在10年和20年被耗盡。根據(jù)2021年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會(huì)（COP26）前各國提交的國家自主貢獻(xiàn)（NDC）估算，到本世紀(jì)末全球溫升將達(dá)到2.1℃～3.4℃。

構(gòu)建我國碳中和技術(shù)體系的思路與方案

科學(xué)技術(shù)在支撐我國碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程中的作用十分關(guān)鍵。需要立足國情、統(tǒng)籌謀劃、精心設(shè)計(jì)，從當(dāng)前碳排放現(xiàn)狀分析入手，緊密結(jié)合碳減排技術(shù)需求，提出構(gòu)建我國碳中和技術(shù)體系的思路與方案。

一是從供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)的角度，科學(xué)分析碳排放的現(xiàn)狀特征。目前，我國溫室氣體年凈排放總量全球第一，而且我國仍處于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的上升期，碳排放總量和強(qiáng)度“雙高”的情況仍將持續(xù)。溫室氣體排放總量以及能源活動(dòng)和工業(yè)過程二氧化碳排放強(qiáng)度等都面臨很大挑戰(zhàn)，不僅需要從能源供給側(cè)向新能源等方向主動(dòng)調(diào)整，而且需要消費(fèi)側(cè)向電氣化、低碳燃料等方向積極響應(yīng)。

二是根據(jù)低碳、零碳、負(fù)碳技術(shù)不同特點(diǎn)，確定碳中和技術(shù)路徑。節(jié)能增效等低碳技術(shù)一直是我國應(yīng)對氣候變化的重要舉措，在實(shí)現(xiàn)碳中和過程中將繼續(xù)發(fā)揮作用。但僅依靠低碳技術(shù)不足以支撐碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，可再生能源發(fā)電及核電等零碳電力技術(shù)，以及氫能、氨能等零碳非電能源技術(shù)的需求將明顯增強(qiáng)，成為未來我國碳中和技術(shù)體系的重點(diǎn)部署方向。此外，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)深度脫碳，還需要將碳捕集利用與封存（CCUS）、碳匯與負(fù)排放技術(shù)納入碳中和技術(shù)體系，形成碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的托底保障。

三是重視復(fù)雜性問題的系統(tǒng)解決方案，強(qiáng)化技術(shù)體系的協(xié)同增效。碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，涉及電力、工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的各種低碳、零碳和負(fù)碳技術(shù)，共同構(gòu)成了一個(gè)多維的復(fù)雜系統(tǒng)。為此需要從區(qū)域差異性、行業(yè)多元性、領(lǐng)域多樣性考慮碳中和技術(shù)推廣應(yīng)用的不同場景，加強(qiáng)技術(shù)的集成耦合和系統(tǒng)優(yōu)化，最大限度挖掘相應(yīng)技術(shù)的減排潛力，統(tǒng)籌溫室氣體與污染物減排，實(shí)現(xiàn)“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。

八大類技術(shù)構(gòu)建碳中和技術(shù)體系

根據(jù)上述思路，我們提出了由八大類技術(shù)構(gòu)建的碳中和技術(shù)體系：節(jié)能提效低碳技術(shù)，零碳電力能源技術(shù)，零碳非電能源技術(shù)，燃料/原料替代技術(shù)，CCUS技術(shù)，碳匯技術(shù)，集成耦合與優(yōu)化技術(shù)，非二氧化碳溫室氣體消減技術(shù)。每一類又可進(jìn)一步分為子類、亞類、單一技術(shù)，不同技術(shù)既自成系統(tǒng)又相輔相成，共同構(gòu)成覆蓋全面、互為補(bǔ)充的技術(shù)體系，共同支撐碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)體系涉及的技術(shù)種類及其分支既有共性也有各自的特點(diǎn)，在部署中對科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)以及示范應(yīng)用方面需要分類考慮。

一是考慮到零碳能源類技術(shù)當(dāng)前發(fā)展方向較為明確，未來重點(diǎn)應(yīng)注重提高效率和降低成本。能源系統(tǒng)減排是碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)。從歐美日等發(fā)達(dá)國家和國際能源署（IEA）等權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的能源凈零排放技術(shù)選擇看，全球?qū)⒁燥L(fēng)電、光伏等為核心的零碳電力系統(tǒng)和以氫能為重點(diǎn)的零碳非電能源系統(tǒng)作為能源變革的主方向。鑒于可再生能源電力的間歇性和波動(dòng)性等問題，需要建設(shè)儲能電站等配套設(shè)施，導(dǎo)致零碳電力的總成本與傳統(tǒng)火電相比仍不具備競爭力。以零碳電力為基礎(chǔ)的“綠氫”生產(chǎn)與傳統(tǒng)以化石能源為基礎(chǔ)的“灰氫”生產(chǎn)相比仍然成本高昂。為此，效率提高和成本下降成為全球零碳能源類技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)，如美國2021年宣布計(jì)劃未來10年內(nèi)將綠氫生產(chǎn)成本、電網(wǎng)規(guī)模的長時(shí)儲能成本分別降低80%和90%，歐洲計(jì)劃通過擴(kuò)大規(guī)?？焖賹錃獬杀窘抵?～2歐元/千克等。未來應(yīng)大力推動(dòng)大功率風(fēng)電機(jī)組、新一代高效低成本光伏、高效電解水制氫設(shè)備以及規(guī)?；瘍δ?、智能電網(wǎng)、虛擬電廠等技術(shù)研發(fā)，以降低成本并為促進(jìn)商業(yè)化進(jìn)程創(chuàng)造條件。

二是針對工藝流程再造和集成優(yōu)化類技術(shù)當(dāng)前多種路線并存的現(xiàn)狀，支持多類技術(shù)同步探索，逐步優(yōu)化技術(shù)流程。工業(yè)領(lǐng)域和消費(fèi)端的深度減排，特別是鋼鐵、水泥、化工等難減排行業(yè)是全球?qū)崿F(xiàn)碳中和的難點(diǎn)。各國在積極探索通過原料替代、生物化工、資源循環(huán)利用等技術(shù)措施為深度脫碳提供解決方案，如鋼鐵行業(yè)基于氫冶金的長流程高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)、生物炭冶金技術(shù)、全氧氣高爐耦合CCUS技術(shù)、短流程電爐煉鋼技術(shù)、鋼鐵與化工聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)等都正在受到關(guān)注，歐盟、美國、日本、韓國都在同步開展相關(guān)技術(shù)研發(fā)與工程示范。鑒于各技術(shù)路線對減排的貢獻(xiàn)及可行性尚需要進(jìn)一步明確，需要根據(jù)不同技術(shù)特征和服務(wù)對象分類施策，并行支持多類技術(shù)發(fā)展，強(qiáng)化不同技術(shù)單元集成耦合，使各類技術(shù)在特定場景下的組合實(shí)現(xiàn)最優(yōu)減碳效果，逐步優(yōu)化技術(shù)體系結(jié)構(gòu)。

三是CCUS以及負(fù)排放技術(shù)等未來減排潛力可觀但仍存在不確定性，應(yīng)重視超前部署，做好技術(shù)戰(zhàn)略儲備。CCUS及其他負(fù)排放技術(shù)是碳中和技術(shù)體系中的重要組成部分，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)最終碳中和發(fā)揮著托底保障作用。研究表明，未來全球碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)到2070年需要CCUS及直接空氣捕集（DAC）等負(fù)排放技術(shù)累積貢獻(xiàn)15%的減排量，我國碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)需要CCUS技術(shù)到2060年貢獻(xiàn)5億～29億噸/年的減排量。近年來，全球CCUS技術(shù)創(chuàng)新活躍，DAC等負(fù)排放技術(shù)等受到歐美等發(fā)達(dá)國家的廣泛關(guān)注，但當(dāng)前CCUS技術(shù)和DAC等負(fù)排放技術(shù)成熟度尚有待進(jìn)一步提升，技術(shù)成本較高，無法與其他低碳、零碳技術(shù)競爭，全球?qū)CUS及負(fù)排放技術(shù)還有許多討論甚至爭論。雖然這類技術(shù)還存在不確定性，但是正因?yàn)檫@種不確定性我們更需要給予重視?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展史上顛覆性技術(shù)產(chǎn)生重大變革的例子不勝枚舉，我們有理由期待在碳減排壓力等因素的驅(qū)動(dòng)下，CCUS以及碳移除等技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)重大突破。