2020年9月22日,中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上宣布:“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”中國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)(以下簡(jiǎn)稱“雙碳”目標(biāo))的提出,在國(guó)內(nèi)國(guó)際社會(huì)引發(fā)關(guān)注。
前不久,全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)正式啟動(dòng)上線交易,成為全球規(guī)模最大的碳市場(chǎng)。建設(shè)全國(guó)碳市場(chǎng)是利用市場(chǎng)機(jī)制控制和減少溫室氣體排放、推進(jìn)綠色低碳發(fā)展的一項(xiàng)重大創(chuàng)新,有助于推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
全球范圍內(nèi)能源及產(chǎn)業(yè)發(fā)展低碳化趨勢(shì)已經(jīng)形成
什么是碳達(dá)峰和碳中和?通俗來(lái)講,碳達(dá)峰指二氧化碳排放量在某一年達(dá)到了最大值,之后進(jìn)入下降階段;碳中和則指一段時(shí)間內(nèi),特定組織或整個(gè)社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳,通過(guò)植樹(shù)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(shí)現(xiàn)人類活動(dòng)二氧化碳相對(duì)“零排放”。
國(guó)際社會(huì)普遍認(rèn)為,二氧化碳過(guò)度排放是引起氣候變化的主要因素。人類活動(dòng)排放的二氧化碳等溫室氣體導(dǎo)致全球變暖,加劇氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致一些地區(qū)干旱、臺(tái)風(fēng)、高溫?zé)崂恕⒑?、沙塵暴等極端天氣頻繁發(fā)生,強(qiáng)度增大。碳排放與能源種類及其加工利用方式密切相關(guān)。目前,全球范圍內(nèi)能源及產(chǎn)業(yè)發(fā)展低碳化的大趨勢(shì)已經(jīng)形成,各國(guó)紛紛出臺(tái)碳中和時(shí)間表。
我國(guó)近年來(lái)減排成效顯著,2019年碳排放強(qiáng)度比2005年下降48.4%。我國(guó)主動(dòng)提出“雙碳”目標(biāo),將使碳減排迎來(lái)歷史性轉(zhuǎn)折,這也是促進(jìn)我國(guó)能源及相關(guān)工業(yè)升級(jí),實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期健康可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)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(shí),促進(jìn)二氧化碳吸收,用吸收抵消排放,促使能源結(jié)構(gòu)逐步由高碳向低碳甚至無(wú)碳轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),是一場(chǎng)廣泛而深刻的系統(tǒng)性變革,而能源革命將是這場(chǎng)系統(tǒng)性變革的重中之重。
建立以可再生能源為主導(dǎo)、多能互補(bǔ)的能源體系
就我國(guó)而言,當(dāng)前碳排放主要來(lái)源于化石能源的利用過(guò)程。據(jù)《中華人民共和國(guó)氣候變化第二次兩年更新報(bào)告》顯示,能源活動(dòng)是我國(guó)溫室氣體的主要排放源,約占我國(guó)全部二氧化碳排放的86.8%。能源活動(dòng)中,化石能源又占重要地位。
能不能不用或少用化石能源來(lái)解決碳排放問(wèn)題?人們將目光投向可再生能源。太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗淅眠^(guò)程不排放二氧化碳,對(duì)環(huán)境更為友好。近年來(lái),我國(guó)積極布局可再生能源產(chǎn)業(yè)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,“十三五”期間,我國(guó)水電、風(fēng)電、光伏、在建核電裝機(jī)規(guī)模等多項(xiàng)指標(biāo)保持世界第一;截至2020年底,我國(guó)清潔能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模增至10.83億千瓦,占總裝機(jī)比重接近50%。
雖然發(fā)展可再生能源取得一定成績(jī),但要替代化石能源,成為我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的主體,還需要時(shí)間。目前,可再生能源存在能量密度低、時(shí)空分布不均衡、不穩(wěn)定、成本較高等特點(diǎn),成為其規(guī)模化應(yīng)用的瓶頸。未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),化石能源仍將在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用。化石能源清潔高效利用、可再生能源大規(guī)模利用,是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必經(jīng)之路。
煤炭、石油、天然氣、可再生能源與核能,是我國(guó)現(xiàn)階段使用最多的五大能源。在“雙碳”目標(biāo)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(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹鲗?dǎo)、多能互補(bǔ)的能源體系,進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)能源及相關(guān)工業(yè)升級(jí)。
破除能源之間的壁壘,促進(jìn)多能互補(bǔ)、取長(zhǎng)補(bǔ)短,提高能源整體利用率,這是能源變革勢(shì)在必行之舉。以石油和煤炭為例,我國(guó)石油資源短缺,且存在基礎(chǔ)石化產(chǎn)品不足,制約下游精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展的問(wèn)題;而我國(guó)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(chǔ)化學(xué)品,將成為緩解石油供應(yīng)壓力和彌補(bǔ)石油化工缺陷的補(bǔ)充途徑。
以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)低碳發(fā)展新格局
發(fā)展大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù),提高可再生能源占比和利用效率。大規(guī)模儲(chǔ)能是可再生能源充分開(kāi)發(fā)利用的必要技術(shù)支撐,能夠有效解決電網(wǎng)運(yùn)行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等方面的問(wèn)題。以儲(chǔ)能“新秀”全釩液流電池為例,其利用不同價(jià)態(tài)釩離子之間的可逆相互轉(zhuǎn)化,完成充電、放電、再充電的循環(huán)過(guò)程,即可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能之間的“定制”轉(zhuǎn)化,如同電力“銀行”,潛力巨大。只有在大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)方面取得關(guān)鍵性突破,才能為可再生能源的大規(guī)模儲(chǔ)用鋪平道路。
發(fā)展多能融合、規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。仍然以現(xiàn)代煤化工與石油化工產(chǎn)業(yè)為例。通過(guò)煤化工生產(chǎn)烯烴、芳烴等大宗化學(xué)品,形成對(duì)石油化工的有效補(bǔ)充。
發(fā)展化石能源清潔高效利用技術(shù)。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(guān),因此必須突破工業(yè)流程再造的關(guān)鍵瓶頸及核心技術(shù),方可實(shí)現(xiàn)這些行業(yè)的碳減排。另一方面,通過(guò)技術(shù)攻關(guān),將化石能源中寶貴的碳基分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)品和新材料,尋求化石能源高值、高效、清潔轉(zhuǎn)化的新路線。
我國(guó)已積極進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與攻關(guān)部署。比如,科技部依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,在煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)、可再生能源與氫能技術(shù)、儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)技術(shù)等方面部署了一系列碳中和相關(guān)研究,并將啟動(dòng)“碳中和關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”重點(diǎn)專項(xiàng)。中科院已經(jīng)完成“應(yīng)對(duì)氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問(wèn)題”“低階煤清潔高效梯級(jí)利用關(guān)鍵技術(shù)與示范”等項(xiàng)目,并成立潔凈能源創(chuàng)新研究院,啟動(dòng)“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”先導(dǎo)專項(xiàng),進(jìn)一步推進(jìn)多能融合關(guān)鍵技術(shù)示范與應(yīng)用。在這些部署統(tǒng)籌牽引下,我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一些對(duì)“雙碳”目標(biāo)共性支撐技術(shù)的創(chuàng)新,為各領(lǐng)域減排提供持續(xù)支持。如氫能及儲(chǔ)能技術(shù)、先進(jìn)安全核能技術(shù)、二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù)等。2020年10月,千噸級(jí)“液態(tài)陽(yáng)光”合成示范項(xiàng)目成功運(yùn)行,該項(xiàng)目利用太陽(yáng)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(zhuǎn)化為“綠色”甲醇等液體燃料。凡此種種,均是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有益技術(shù)探索。
我國(guó)能源應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜,可選取典型區(qū)域,根據(jù)地域特征,針對(duì)性地推進(jìn)跨領(lǐng)域集成示范,探索以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)能源革命的路徑與模式,以點(diǎn)帶面形成低碳發(fā)展新格局。
“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,也是一項(xiàng)涉及全社會(huì)的系統(tǒng)性工程。積極推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新,充分調(diào)動(dòng)科技、產(chǎn)業(yè)、金融等要素,通過(guò)全社會(huì)的齊心協(xié)力,我們一定能夠推動(dòng)能源變革、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),將綠色發(fā)展之路走得更遠(yuǎn)更好。
(作者為中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長(zhǎng))
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1.《全球能源轉(zhuǎn)型背景下的中國(guó)能源革命》:國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、殼牌國(guó)際有限公司著;中國(guó)發(fā)展出版社出版。
2.《中國(guó)至2050年能源科技發(fā)展路線圖》:中國(guó)科學(xué)院能源領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組著;科學(xué)出版社出版。
3.《氫燃料電池》:衣寶廉、俞紅梅、侯中軍等著;化學(xué)工業(yè)出版社出版。