2020年9月22日，中國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(xiàn)碳中和?！敝袊歼_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(fā)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(guī)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(fā)展的一項重大創(chuàng)新，有助于推動實現(xiàn)“雙碳”目標。
全球范圍內能源及產(chǎn)業(yè)發(fā)展低碳化趨勢已經(jīng)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(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)的不穩(wěn)定性，導致一些地區(qū)干旱、臺風、高溫熱浪、寒潮、沙塵暴等極端天氣頻繁發(fā)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(chǎn)業(yè)發(fā)展低碳化的大趨勢已經(jīng)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(yè)升級，實現(xiàn)國家經(jīng)濟長期健康可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。實現(xiàn)“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(xiàn)“雙碳”目標，是一場廣泛而深刻的系統(tǒng)性變革，而能源革命將是這場系統(tǒng)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(jù)《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(huán)境更為友好。近年來，我國積極布局可再生能源產(chǎn)業(yè)。相關數(shù)據(jù)顯示，“十三五”期間，我國水電、風電、光伏、在建核電裝機規(guī)模等多項指標保持世界第一；截至2020年底，我國清潔能源發(fā)電裝機規(guī)模增至10.83億千瓦，占總裝機比重接近50%。
雖然發(fā)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(wěn)定、成本較高等特點，成為其規(guī)模化應用的瓶頸。未來一段時間內，化石能源仍將在我國能源結構中發(fā)揮重要作用?；茉辞鍧嵏咝Ю?、可再生能源大規(guī)模利用，是實現(xiàn)“雙碳”目標的必經(jīng)之路。
煤炭、石油、天然氣、可再生能源與核能，是我國現(xiàn)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(tǒng)的化石能源為主的能源體系轉變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹鲗?、多能互補的能源體系，進而促進我國能源及相關工業(yè)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(chǎn)品不足，制約下游精細化工行業(yè)發(fā)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(chuàng)新引領低碳發(fā)展新格局
發(fā)展大規(guī)模儲能技術，提高可再生能源占比和利用效率。大規(guī)模儲能是可再生能源充分開發(fā)利用的必要技術支撐，能夠有效解決電網(wǎng)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(tài)釩離子之間的可逆相互轉化，完成充電、放電、再充電的循環(huán)過程，即可實現(xiàn)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(guī)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(guī)模儲用鋪平道路。
發(fā)展多能融合、規(guī)模應用的關鍵技術。仍然以現(xiàn)代煤化工與石油化工產(chǎn)業(yè)為例。通過煤化工生產(chǎn)烯烴、芳烴等大宗化學品，形成對石油化工的有效補充。
發(fā)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(yè)生產(chǎn)工藝相關，因此必須突破工業(yè)流程再造的關鍵瓶頸及核心技術，方可實現(xiàn)這些行業(yè)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?yōu)榛瘜W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(fā)與攻關部署。比如，科技部依托國家重點研發(fā)計劃，在煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術、可再生能源與氫能技術、儲能與智能電網(wǎng)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(jīng)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(chuàng)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(tǒng)籌牽引下，我國已經(jīng)實現(xiàn)了一些對“雙碳”目標共性支撐技術的創(chuàng)新，為各領域減排提供持續(xù)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。2020年10月，千噸級“液態(tài)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(fā)電、電解水生產(chǎn)“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(xiàn)“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(qū)域，根據(jù)地域特征，針對性地推進跨領域集成示范，探索以技術創(chuàng)新引領能源革命的路徑與模式，以點帶面形成低碳發(fā)展新格局。
“雙碳”目標的實現(xiàn)是一個循序漸進的過程，也是一項涉及全社會的系統(tǒng)性工程。積極推動技術創(chuàng)新，充分調動科技、產(chǎn)業(yè)、金融等要素，通過全社會的齊心協(xié)力，我們一定能夠推動能源變革、實現(xiàn)“雙碳”目標，將綠色發(fā)展之路走得更遠更好。
(作者為中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長)
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