国家主席习近平于2020年9月22日在第七十五届联合国大会一般性辩论上向世界庄严宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”随后，中国在多个国际场合对此作出承诺。
工业革命以来，化石燃料对我国经济社会发展的作用至关重要，未来如何逐步摆脱对化石燃料的依赖，真正向低碳社会转型，将是一项十分严峻的挑战。
01-全球二氧化碳排放情况
从1850年到2019年，全球共排放了16100亿吨二氧化碳，七国集团（G7）国家整体上的排放量为7340亿吨，占比高达45.6%，而其人口在全球占比则不到10%；其中，美国排放了4100亿吨，占比高达25%以上。1850年-2019年，各国人均累计二氧化碳排放量：美国2174吨、G7国家1397吨、全球386吨。
目前全世界每年总共排放约400亿吨二氧化碳。从发达国家走过的历程看，在人均GDP达到1万美元之前，人均能耗的增长非常强劲；从1万美元到4万美元，人均能耗还会缓慢增长；达到4万美元之后，人均能耗将处于逐渐下降阶段。一些发达国家在上世纪80年代即达到人均能耗高峰，并且从碳达峰到碳中和至少要用70年时间。
02-我国二氧化碳排放情况
我国二氧化碳排放开始进入快速增长时期，则要到1978年改革开放尤其是2001年加入世界贸易组织（WTO）以后。1850-2019年，我国共排放二氧化碳2200亿吨，占全球碳排放的13.7%，远低于我国人口在全球的占比；人均累计二氧化碳排放量是182吨——只是美国的8.4%、G7国家的13.0%、全球平均的47.2%。从数据来看，我国对全球大气二氧化碳浓度增加的贡献并不高，相当一部分的排放是用于生产出口产品。而美国对大气二氧化碳浓度增高的历史贡献远大于我国。从人均累计排放量来看，我国则远低于全球平均。
目前，我国二氧化碳排放量达到100亿吨左右，大约占全球的四分之一，年度人均排放已经超过全球人均水平。我国目前的人均国内生产总值（GDP）刚超过1万美元大关，从现在到2060年碳中和，我国处于人均GDP从1万美元到4万美元的阶段，人均能源消耗的继续增长是不可避免的。和西方国家相比，我国要将碳中和的时间由70年压缩到30年左右，难度巨大。
中国目前的一次能源消费总量约为每年50亿吨标准煤，其中煤炭、石油、天然气的占比分别为57.7%、18.9%、8.1%，非碳能源的占比仅为15.3%。100亿吨二氧化碳的排放，发电（供热）占比45%，建筑占比5%，交通占比10%，工业占比39%，农业占比1%。发电（供热）的主要终端消费者为工业（64.6%）和建筑（28%）。从以上数据可以看出，二氧化碳的终端排放源主要为工业（约占68.1%）、建筑（约占17.6%）和交通（约占10.2%）。因此，实现碳中和工作的着力点也应该集中在这些领域。
03-碳中和基本思路
碳中和，等同于“净零排放”，而不是“零排放”。净零排放，是指二氧化碳排放量中的一部分被自然过程吸收而固定，余下部分则通过人为努力而固定（比如通过生态系统建设吸收二氧化碳，或把二氧化碳收集后转为工业品或封存于地下），排放量与固碳量相等。碳中和，看的就是其排放量和固碳量之比。
目前，人类排放的二氧化碳有54%被自然过程吸收（其中陆地吸收31%，海洋吸收23%），另外的46%留在大气中，成为大气二氧化碳浓度升高的主要贡献者。海洋吸收主要通过无机过程形成碳酸钙沉积和微体生物合成碳酸钙，陆地吸收则主要通过生态系统固存有机碳和土壤/地下水吸收形成无机碳酸盐，以及在河道、河口中沉积埋藏有机碳。我国通过自然保护和生态工程建设等，2010—2020年间的陆地生态系统净固碳能力为每年10亿—13亿吨二氧化碳。
综上所述，碳中和需要依靠“发电端”“能源消费端”“固碳端”共同发力。“发电端”用风、光、水、核等非碳能源替代煤、油、气；“能源消费端”通过工艺流程再造，用绿电、绿氢、地热等替代煤、油、气；“固碳端”用生态建设、碳捕捉—利用—封存（CCUS）等碳固存技术，将碳人为地固定在地表、产品或地层中。
（一）“发电端”：构建新型电力系统
第一个特点是电力装机容量巨大。我国目前的发电装机容量约为22亿千瓦，未来假定：（1）能源消费端要实现电力替代、氢能替代（氢气也主要产自电力）；（2）为实现人均GDP从1万美元增到3万—4万美元，所需的能源明显增长；（3）风、光发电利用小时数难以明显提高，那么估计我国实现碳中和之时，总的电力装机容量会在60亿—80亿千瓦之间。
第二个特点是我国丰富的风、光资源将逐步转变为主力发电和供能资源，既包括西部的风、光资源，也包括沿海大陆架风力资源，更包括各地分散式（尤其是农村）的光热等资源（如屋顶和零星空地）。
第三个特点是“稳定电源”应从目前火电为主逐步转化为以核电、水电和综合互补的清洁能源为主。
第四个特点是必须利用能量的存储、转化及调节等技术，克服风、光资源波动性大的天然缺陷。
第五个特点是火电只作为应急电源或一部分调节电源，应逐步用天然气取代煤炭发电。
第六个特点是在现有基础上，成倍扩大输电基础设施，平衡区域资源差异；并加强配电基础建设，增强对分布式资源的消纳能力。
为实现碳中和，我国拟以装机总量60亿—80亿千瓦，风力发电、光伏发电共占比70%，“稳定电源”占比30%为目标，规划新型电力系统。在40年内，大致以每十年为一期，顺次走控碳电力、降碳电力、低碳电力最后到近无碳电力之路，并完成超大规模的输变电基础设施建设。
（二）“能源消费端”：电力替代、氢能替代以及工艺重构
碳中和的核心，是用非碳能源发电、制氢，再用电力、氢能替代煤、油、气用于工业、交通、建筑等领域，从而实现消费端的低碳化甚至非碳化。
消费端的排放大户是工业、交通、建筑三个领域，工业领域的排放大户是钢铁、建材、化工、有色四个产业。
交通低碳化，推动轨道交通和私家车用电力替代，船舶、卡车、航空部分用氢能替代。在经济安全的前提下，加快建设私家车充电体系，建设从制氢到输运再到加氢站的完整体系。
建筑低碳化，城市以全面电气化为主，加上条件具备的小区以电动热泵（地源热泵、空气源或者长程余热）为补充，少部分情况特殊者可部分利用天然气；农村则以屋顶光伏+电动热泵+天然气+生物沼气+输入电力的适当组合为主。
工业低碳化，围绕电力、氢能替代化石能源，从技术层面变革突破，比如推动氢能+电力+煤炭的“混合型”炼铁（如氢冶金）。从工艺流程再造看，既可考虑先走低碳化的“混合型”再到无碳化的“清洁型”，也可考虑一步取代到位。水泥一般用石灰石做原料，煅烧过程中不可能不产生二氧化碳，这部分如得不到捕集利用，当在“不得不排放”的二氧化碳之列。此外，煤、油、气作为资源来生产基础化学品、高端材料、航油等，其开采—加工—产品使用的全生命周期中也存在“不得不排放”的二氧化碳。
（三）“固碳端”：生态建设
一是通过对退化生态系统的修复、保育等措施，增强光合作用并将更多碳以有机物的形式固定在植物（尤其是森林）和土壤之中。二是从烟道中收集二氧化碳，制成各类化学品和燃料，或者用于藻类养殖，形成生物制品。三是收集二氧化碳气体，用于油田驱油、驱气过程。四是收集二氧化碳，制成碳化水泥。五是收集二氧化碳后，封存于地层之中。六是生物质燃料利用、采伐树木及秸秆等闷烧还田等。
由于后面五种方式均需额外耗能，因此，固碳端首要聚焦生态建设。在2060年之前，对非生态碳固存技术先做深入研究和技术储备，力争掌握知识产权和工程技术，大幅度降低成本；临近2060年时，根据我国“不得不排放”的二氧化碳量和生态固碳贡献状况，再推动相关技术的应用。
04-我国碳中和实施步骤
数据表明，人为排放二氧化碳中的54%被陆地和海洋的自然过程所吸收，假定这一比例不变，则留在大气中的46%作为“中和对象”。如果我国2060年排放25亿—30亿吨二氧化碳，则海洋可吸收5.75亿—6.9亿吨，生态建设吸收13亿吨，陆地总吸收的31%中，生态吸收以外的其他过程如果占比17%，则为4.25亿—5.1亿吨，那么吸收总数将在23亿—25亿吨之间；在此基础上，如果发展5亿吨规模的CCUS技术固碳，则大致能达到碳中和。
如果我国2060年“不得不排放”的二氧化碳为25亿—30亿吨，则需要在目前100亿吨的基础上减排70%—75%，挑战性非常之大。这就需要制定“四步走”减排路径，从现在起用40年左右的时间达到碳中和目标。
第一步为“控碳阶段”，争取到2030年把二氧化碳排放总量控制在100亿吨之内，即“十四五”期间可比目前增一点，“十五五”期间再减回来。在此期间，交通领域争取大幅度增加电动汽车和氢能运输占比，建筑领域的低碳化改造争取完成半数左右，工业领域利用煤+氢+电取代煤炭的工艺过程完成大部分研发和示范。增长的电力需求应尽量少用火电满足，而应以风、光为主，内陆核电完成应用示范，制氢和用氢的体系完成示范并有所推广。
第二步为“减碳阶段”，争取到2040年把二氧化碳排放总量控制在85亿吨之内。在这个阶段，争取基本完成交通领域和建筑领域低碳化改造，工业领域全面推广用煤/石油/天然气+氢+电取代煤炭的工艺过程，并在技术成熟领域推广无碳新工艺。火电装机总量争取淘汰15%的落后产能，用风、光资源制氢和用氢的体系完备并大幅度扩大产能。
第三步为“低碳阶段”，争取到2050年把二氧化碳排放总量控制在60亿吨之内。在此阶段，建筑领域和交通领域达到近无碳化，工业领域的低碳化改造基本完成。火电装机总量再削减25%，风、光发电及制氢作为能源主力，经济适用的储能技术基本成熟。我国核废料再生资源化利用技术基本成熟，核电上网电价将有所下降，用核电代替火电作为“稳定电源”的条件将基本具备。
第四步为“中和阶段”，力争到2060年把二氧化碳排放总量控制在25亿—30亿吨。在此阶段，智能化、低碳化的电力供应系统得以建立，火电装机只占目前总量的30%左右，并且一部分火电用天然气替代煤炭，火电排放二氧化碳力争控制在每年10亿吨，火电只作为应急电力和承担一部分地区的“基础负荷”，电力供应主力为光、风、核、水。除交通和建筑领域外，工业领域也全面实现低碳化。尚有15亿吨的二氧化碳排放空间主要分配给水泥生产、化工、某些原材料生产和工业过程、边远地区的生活用能等“不得不排放”领域。其余5亿吨的二氧化碳排放空间机动分配。
05-我国实现碳中和的制度优势
首先，我国尽管煤炭资源丰富，但油气资源不足，大量进口油气资源又面临地缘政治上的风险，而煤炭作为一种十分宝贵的资源，当作燃料用于发电、供热，不仅“大材小用”，而且煤炭燃烧对大气环境有明显破坏作用。我国如能够大规模利用可再生能源而逐渐摆脱对煤炭的依赖，将在资源和环境两大方面收获实实在在的好处。
其次，我国的风、光资源相当丰富，如果把鄂尔多斯高原、阿拉善高原、柴达木盆地60多万平方公里的干旱区的一半区域覆盖上太阳能电池板，可以满足全国的能源需求。同时，太阳能电池板安装以后，也有助于干旱区的生态恢复。因此，在干旱区建太阳能发电站，将在清洁能源和生态恢复两方面获得效益。
再次，我国在太阳能发电技术、核能技术、储能技术、特高压输电技术等非碳能源领域的技术相对先进。一些国家对我国的太阳能电池板设置100%的关税，说明了我们在这个领域中的绝对领先地位。在全世界的绿色转型大潮中，我们的绿色技术将支撑新兴产业的发展，成为经济增长的新动能，并为我国的民族复兴大业提供强大助力。
因此，实现碳中和，并不全是国际社会强加于我们的事情，也是我国经济社会发展到一定程度之后的内在要求。当然，我们一定要掌握好节奏，在不引起能源短缺危机的前提下，确保能源价格保持在相对低廉的水平，既给老百姓的生活带来真真切切的便利，又能使我们的制造业继续在世界上保持足够竞争力。
碳中和要求经济社会大转型，涉及广阔的领域，需要在党和政府的坚强领导下，发挥出全国一盘棋的体制性优势。其中，有三个方面需要做好协调。
一是统筹全国的研发力量，形成一个完整的、有足够竞争力的研发体系。围绕绿色产业的科技研发，进一步组织、协调、优化、整合各领域专门人才和研究团队，补齐研发短板，形成以目标为导向的研发网络或责任体系，支撑与碳中和相关的产业健康有序发展。
二是充分发挥政府和市场“两只手”的最大效能。据估计，我国实现碳中和，需要百万亿数量级的投资，单靠政府不足以支撑，投资主体还是应该来自市场。政府重点在法律、行政法规、税收、补贴、产业政策、碳配额投放、绿色金融政策等方面发挥引导作用。近年来，我国以《可再生能源促进法》为依据，推动光伏发电、风力发电、储能技术、电动汽车等产业的迭代进步，成效明显。以光伏发电为例，十年前尚需对上网电价提供高额补贴，现在已经可以竞争平价上网。这是政府和市场形成合力的典型案例，也是我们未来必须坚持发挥的体制优势。
三是在构建人类命运共同体的旗帜下，做好国际合作。技术、产业都需要开放的环境，都需要在交流的过程中发展进步，因此在政府的推动下，做好科技界和产业界的国际合作工作，是我国实现碳中和的重要保证。
来源：碳排放交易网
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