黃震院士:碳中和目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型出現(xiàn)五大趨勢(shì)
氣候變化是當(dāng)今全球面臨的重大挑戰(zhàn)之一。自第一次工業(yè)革命以來(lái),煤、石油、天然氣等化石能源的發(fā)現(xiàn)和利用極大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,推動(dòng)了人類社會(huì)大繁榮、大發(fā)展,同時(shí)也產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和氣候變化問(wèn)題。200多年來(lái),化石能源燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)累計(jì)已達(dá)2.2萬(wàn)億噸,全球大氣中CO2濃度持續(xù)上升。特別是近半個(gè)多世紀(jì)來(lái),CO2濃度呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖1),2021年4月大氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)已達(dá)到了 419×10−6,全球地表平均溫度已升高 1.1℃。2018年聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)發(fā)布《全球升溫1.5℃特別報(bào)告》指出已經(jīng)觀察到全球氣溫升高的事實(shí),以及氣溫升高給人類造成的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于早期預(yù)測(cè),2℃的溫度升高給世界造成的影響將難以承受,人類必須把溫度升高控制在1.5℃。以CO2為主的溫室氣體排放所導(dǎo)致的全球氣候變暖,已成為全球性的非傳統(tǒng)安全問(wèn)題,嚴(yán)重威脅著人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。
為了對(duì)全球生態(tài)文明和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出中國(guó)貢獻(xiàn),2020年9月中國(guó)宣布二氧化碳排放力爭(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。我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和承諾的提出,不僅彰顯了我國(guó)作為世界大國(guó)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng),也是推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的自身發(fā)展需要,對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展,建設(shè)人與自然和諧共生的社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)具有重要戰(zhàn)略意義。
我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)面臨的挑戰(zhàn)
改革開(kāi)放40余年來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,2019年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)總量超過(guò)14萬(wàn)億美元,居全球第二位;但人均GDP 剛突破1萬(wàn)美元,排在全球67位(圖2)。作為世界最大的發(fā)展中國(guó)家,我國(guó)的發(fā)展不平衡不充分問(wèn)題仍然突出,面臨著發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善民生等一系列艱巨任務(wù);我國(guó)能源需求還在不斷增加,碳排放仍處于上升階段,尚未達(dá)到峰值。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的同時(shí),如何轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和,這是第一大挑戰(zhàn)。
從能源消費(fèi)總量來(lái)看,2020 年我國(guó)能源消費(fèi)總量世界第一,占比超過(guò)全球總量的 1/4,CO2排放占全球總量的 1/3。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看(圖3),我國(guó)仍以化石能源消費(fèi)為主,2020年占比超過(guò)84%;我國(guó)能源消費(fèi)仍有一半以上的來(lái)源是煤炭,遠(yuǎn)高于全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的煤炭占比。從我國(guó)發(fā)電類型來(lái)看,2020年全國(guó)總發(fā)電量中68%來(lái)自于火電。根據(jù)我國(guó)不同行業(yè)碳排放數(shù)據(jù)來(lái)看(圖4),發(fā)電與熱力(占比51%)和工業(yè)(占比28%)是我國(guó)來(lái)源最大的兩個(gè)碳排放行業(yè)。從碳達(dá)峰時(shí)間看,20世紀(jì)90年代之前歐盟主要國(guó)家已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,美國(guó)也于2007年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。歐盟主要國(guó)家提出2050年實(shí)現(xiàn)碳中和,從實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰到碳中和有60年以上時(shí)間;而我國(guó)因起步較晚,要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰(2030年)到碳中和(2060年)的目標(biāo),時(shí)間只有歐盟主要國(guó)家的一半不到。這意味著,我國(guó)需要用更短的時(shí)間,將占比達(dá)84%的化石能源轉(zhuǎn)變成凈零碳排放能源體系,時(shí)間緊、任務(wù)重,這是第二大挑戰(zhàn)。
從氣候變化和溫室氣體控制的社會(huì)層面看,我國(guó)在百姓意愿、企業(yè)認(rèn)同、技術(shù)儲(chǔ)備、市場(chǎng)機(jī)制、法律法規(guī)等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,明顯滯后。例如:自《京都議定書(shū)》生效后,世界主要國(guó)家及地區(qū)紛紛建立區(qū)域內(nèi)的碳交易體系,以實(shí)現(xiàn)碳減排承諾的目標(biāo),2005~2015年,已建成遍布四大洲的17個(gè)碳交易體系,而2021年7月我國(guó)全國(guó)碳排放權(quán)交易才正式上線。我國(guó)碳交易體系亟待迎頭趕上,這是第三大挑戰(zhàn)。
為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn),我國(guó)必須加速推進(jìn)面向碳達(dá)峰、碳中和的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革,進(jìn)行能源革命,在能源供給、能源消費(fèi)、能源技術(shù)和能源體制等方面實(shí)現(xiàn)新突破和新跨越。
談到實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),非常重要的一個(gè)指標(biāo)就是大氣中的二氧化碳濃度。根據(jù)美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局的權(quán)威數(shù)據(jù),目前可以說(shuō)達(dá)到了人類歷史上最高值,已經(jīng)達(dá)到了419ppm。
1751年,大氣當(dāng)中二氧化碳的濃度是275ppm。化石能源極大提升了勞動(dòng)生產(chǎn)力,但是社會(huì)大繁榮、大發(fā)展的同時(shí)也產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和氣候變化問(wèn)題。
2020年9月22日,習(xí)近平總書(shū)記向世界宣布了我國(guó)3060碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),在此之后習(xí)近平總書(shū)記多次就“雙碳”問(wèn)題作出重要指示。2021年10月,在英國(guó)格拉斯哥召開(kāi)COP26會(huì)議,各國(guó)都紛紛更新減碳目標(biāo),有136個(gè)國(guó)家宣布在2035年前后實(shí)現(xiàn)零碳和碳中和。