碳達(dá)峰碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革。我國(guó)要實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)，需要精準(zhǔn)研判未來(lái)碳排放趨勢(shì)，做好頂層設(shè)計(jì)并提出實(shí)現(xiàn)路徑與路線圖，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境、氣候共贏。
中國(guó)工程院院刊《Engineering》2021年第12期刊發(fā)“碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略及路徑”項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)的《碳中和背景下中國(guó)碳達(dá)峰路徑分析》一文。文章在充分考慮中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、技術(shù)可達(dá)性、措施可行性等因素下，通過(guò)反復(fù)優(yōu)化和論證，提出碳中和目標(biāo)下中國(guó)碳達(dá)峰的路徑及舉措。
一、引言
氣候變化是當(dāng)今人類(lèi)發(fā)展所面臨的最大非傳統(tǒng)安全挑戰(zhàn)，減少溫室氣體排放以應(yīng)對(duì)氣候變化已成為全球共識(shí)。中國(guó)是全球第二大經(jīng)濟(jì)體，同時(shí)也是全球能源消費(fèi)和碳排放大國(guó)，在全球氣候治理中發(fā)揮著重要的建設(shè)性作用。目前，全球已經(jīng)有50多個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。其中，美國(guó)于2007年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰;歐盟各成員國(guó)碳達(dá)峰時(shí)間不一，整體于1990年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰;日本于2013年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。此外，全球已有130多個(gè)國(guó)家和地區(qū)提出“零碳”或“碳中和”氣候目標(biāo)。以美國(guó)、歐盟、日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)提出擬在2050年前實(shí)現(xiàn)碳中和。以英國(guó)、瑞典為代表的6個(gè)國(guó)家已將碳中和列入實(shí)質(zhì)性立法。
與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)不同的是，中國(guó)目前仍處在碳排放上升階段，尚未實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。因此，本文在充分考慮中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、技術(shù)可達(dá)性、措施可行性等因素下，通過(guò)反復(fù)優(yōu)化和論證，提出碳中和目標(biāo)下中國(guó)碳達(dá)峰的路徑及舉措。
二、中國(guó)“雙碳”目標(biāo)的內(nèi)涵及認(rèn)識(shí)
中國(guó)的“雙碳”目標(biāo)實(shí)質(zhì)都是低碳轉(zhuǎn)型。碳達(dá)峰是以碳中和為目標(biāo)的達(dá)峰，是保證經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展同時(shí)的達(dá)峰，是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)碳強(qiáng)度逐步降低的達(dá)峰，而不是碳排放攀高峰，更不是沖高峰。碳中和是為中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展開(kāi)創(chuàng)的一條兼具成本效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的新的發(fā)展路徑，與實(shí)現(xiàn)國(guó)家第二個(gè)百年目標(biāo)同步，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)低碳轉(zhuǎn)型和深刻進(jìn)步的里程碑。
實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)首先需要對(duì)二者有清晰的認(rèn)識(shí)：第一，“雙碳”目標(biāo)將引領(lǐng)中國(guó)實(shí)施低碳轉(zhuǎn)型，以低碳創(chuàng)新推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)文明形態(tài)逐步由工業(yè)文明步入生態(tài)文明。第二，“雙碳”目標(biāo)倒逼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，可有效抑制發(fā)展高耗能產(chǎn)業(yè)的沖動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)進(jìn)步，拉動(dòng)巨量的綠色金融投資，帶來(lái)新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和新就業(yè)機(jī)會(huì)。第三，“雙碳”目標(biāo)是能源革命的兩個(gè)里程碑，將大幅推動(dòng)節(jié)能和提高能效，同時(shí)大力發(fā)展非化石能源，穩(wěn)步減少化石能源，構(gòu)建以非化石能源為主體的新型電力體系。第四，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，需要重新認(rèn)識(shí)中國(guó)的能源資源稟賦。我國(guó)已開(kāi)發(fā)的風(fēng)能、太陽(yáng)能資源等可再生能源，均未達(dá)到技術(shù)可開(kāi)發(fā)量的1/10，能源低碳轉(zhuǎn)型的資源基礎(chǔ)是豐厚的。第五，中國(guó)提出的“雙碳”目標(biāo)既體現(xiàn)了應(yīng)對(duì)氣候變化的“共區(qū)原則”和基于發(fā)展階段的原則，又彰顯了一個(gè)負(fù)責(zé)任大國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的積極態(tài)度。第六，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要克服產(chǎn)業(yè)偏重、能源偏煤、效率偏低、對(duì)高碳發(fā)展路徑依賴(lài)慣性大等巨大困難，這有助于補(bǔ)齊中國(guó)發(fā)展短板、落實(shí)新發(fā)展理念。第七，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一個(gè)科學(xué)轉(zhuǎn)型過(guò)程，需要把握好節(jié)奏、積極穩(wěn)妥推進(jìn)，既要防止“一刀切”簡(jiǎn)單化，又要防止轉(zhuǎn)型不力帶來(lái)落后和無(wú)效投資等問(wèn)題。第八，充分認(rèn)識(shí)碳匯以及碳捕集、利用與封存(CCUS)等碳移除和碳利用技術(shù)在實(shí)現(xiàn)碳中和中的作用，發(fā)展并利用好碳匯增長(zhǎng)空間，在不易脫碳的工業(yè)環(huán)節(jié)，積極發(fā)展碳捕集、利用與封存。
三、中國(guó)二氧化碳排放趨勢(shì)及碳達(dá)峰預(yù)判
2020年，中國(guó)一次能源消費(fèi)量為49.8億噸標(biāo)煤，二氧化碳排放量(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“碳排放”)為100億噸左右(圖1)。1980—2020年間，中國(guó)能源消費(fèi)和碳排放總體呈現(xiàn)三個(gè)階段：①緩坡期(1980—2001年)。能源消費(fèi)和碳排放緩慢增長(zhǎng)，能源消費(fèi)年均新增0.45億噸標(biāo)煤，碳排放年均新增0.98億噸。②陡坡期(2002—2013年)。能源消費(fèi)和碳排放快速上升。能源消費(fèi)年均新增2.18億噸標(biāo)煤，碳排放年均新增4.77億噸。③趨緩期(2014—2020年)。能源消費(fèi)和碳排放進(jìn)入趨緩期，能源消費(fèi)年均新增1.16億噸標(biāo)煤，碳排放年均新增0.94億噸。
圖. 1980—2020年中國(guó)能源消費(fèi)及碳排放變化趨勢(shì)。
未來(lái)10年是中國(guó)基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的關(guān)鍵階段，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化等多重發(fā)展將帶來(lái)碳排放增長(zhǎng)剛性壓力。如圖2所示，基于行業(yè)/領(lǐng)域核算結(jié)果，在采取積極措施情況下，中國(guó)能源活動(dòng)和工業(yè)過(guò)程的直接碳排放有望于“十五五”中后期達(dá)峰，較2020年增加5億~7億噸左右，由于行業(yè)達(dá)峰不同步，達(dá)峰后碳排放將保持3~4年的峰值平臺(tái)期。
圖. 基于重點(diǎn)行業(yè)/領(lǐng)域的中國(guó)能源活動(dòng)和工業(yè)過(guò)程碳排放預(yù)測(cè)。
為確保中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，需要推動(dòng)不同行業(yè)/領(lǐng)域梯次達(dá)峰。其中，工業(yè)領(lǐng)域在“十四五”期間整體達(dá)峰，達(dá)峰后碳排放實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定下降，電力、交通、建筑領(lǐng)域在“十五五”期間實(shí)現(xiàn)達(dá)峰。需要指出的是，由于電力、石化、交通等行業(yè)/領(lǐng)域?qū)δ茉吹膭傂孕枨笤谖磥?lái)一段時(shí)間內(nèi)仍將居高不下，“十四五”將是“控增量、促轉(zhuǎn)型”的關(guān)鍵時(shí)期。
四、碳中和背景下碳達(dá)峰的路徑與舉措
據(jù)測(cè)算，2020年電力、鋼鐵、水泥、有色金屬、石油化工、煤化工，以及交通、建筑領(lǐng)域的碳排放占比較大，合計(jì)約占90%以上。因此，應(yīng)將電力、鋼鐵、水泥、有色金屬、石油化工、煤化工6個(gè)行業(yè)，以及交通、建筑兩個(gè)領(lǐng)域確定為重點(diǎn)行業(yè)/領(lǐng)域，并采取不同的路徑及策略促進(jìn)目標(biāo)達(dá)成。
(一)構(gòu)建高效低碳循環(huán)工業(yè)體系，推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能降耗
2020年，工業(yè)領(lǐng)域能源活動(dòng)碳排放高達(dá)37億噸，通過(guò)努力，碳排放有望在“十四五”期間達(dá)峰。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，工業(yè)領(lǐng)域的工作重點(diǎn)在于構(gòu)建高效低碳循環(huán)工業(yè)體系，具體舉措包括：①堅(jiān)決遏制“兩高”項(xiàng)目盲目擴(kuò)張。新建項(xiàng)目除“以熱定電”燃煤熱電廠外，原則上禁止配套自備燃煤電廠。將傳統(tǒng)煤化工、煉油行業(yè)納入產(chǎn)能置換管理，大力淘汰落后產(chǎn)能，控制高耗能低附加值產(chǎn)品出口規(guī)模，原則上不再審批未納入國(guó)家規(guī)劃的現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目。②大力推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能降耗。嚴(yán)控鋼鐵、水泥、電解鋁、石化、化工、煤化工等重點(diǎn)行業(yè)單位能耗限額標(biāo)準(zhǔn)。力爭(zhēng)到2025年，主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗達(dá)到世界先進(jìn)水平。③加快構(gòu)建低碳循環(huán)工業(yè)體系。全面強(qiáng)化物料循環(huán)回收利用體系建設(shè)，加大廢鋼資源回收利用力度，提升廢鋁資源保級(jí)利用水平，提高水泥行業(yè)綜合利用生活垃圾、電石渣、粉煤灰等固體廢物和原料燃料的替代比例。
(二)嚴(yán)格控制化石能源消費(fèi)，加快推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型
2020年中國(guó)煤炭消費(fèi)量為40億噸，化石能源(煤炭、石油、天然氣)消費(fèi)是碳排放的主體。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，亟需煤炭消費(fèi)量率先下降，“十四五”期間基本不增，2025年控制在40億噸以?xún)?nèi)，“十五五”期間穩(wěn)定下降到38億噸以?xún)?nèi);石油消費(fèi)量力爭(zhēng)在“十五五”期間達(dá)峰，峰值控制在7.3億噸左右;天然氣消費(fèi)量力爭(zhēng)在2035—2040年達(dá)峰，峰值控制在6500億立方米左右。具體舉措包括：①加快推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)低碳化進(jìn)程。非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到26%以上。②繼續(xù)堅(jiān)持大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域煤炭消費(fèi)總量控制。落實(shí)地方政府控煤責(zé)任，“十四五”期間京津冀及周邊地區(qū)、長(zhǎng)三角區(qū)域煤炭消費(fèi)量下降10%以上，汾渭平原實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)量負(fù)增長(zhǎng)。③堅(jiān)持推進(jìn)終端用煤的清潔能源替代。擴(kuò)大北方地區(qū)清潔取暖范圍，2025年清潔取暖比例達(dá)到80%;推動(dòng)燃?xì)饣螂姞t替代燃煤工業(yè)爐窯。④落實(shí)重點(diǎn)用煤行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)任務(wù)。推動(dòng)“十四五”期間實(shí)現(xiàn)鋼鐵、有色金屬、傳統(tǒng)煤化工等行業(yè)用煤量下降。
(三)構(gòu)建電力體系新格局，推動(dòng)電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型
電力是中國(guó)碳排放最大的行業(yè)。在確保電力供應(yīng)安全的前提下，加快實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，是中國(guó)碳中和目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的最關(guān)鍵因素。電力將是未來(lái)十年能源增長(zhǎng)的主體，增長(zhǎng)主要集中在居民生活、信息與通信技術(shù)(ICT)產(chǎn)業(yè)等方面。應(yīng)嚴(yán)控煤電項(xiàng)目，“十四五”時(shí)期嚴(yán)控煤炭消費(fèi)增長(zhǎng);“十五五”時(shí)期逐步減少，煤炭發(fā)電量占比降至42%。著力構(gòu)建以新能源為主的電力系統(tǒng)。具體舉措包括：①將風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電作為滿(mǎn)足電力需求增長(zhǎng)的主體。全面提速風(fēng)光電源布局，未來(lái)中國(guó)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)總量超過(guò)16億千瓦，新能源發(fā)電量持續(xù)提升。②加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)，增強(qiáng)電力系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)能力。推進(jìn)煤電機(jī)組靈活性改造，充分利用現(xiàn)有煤電機(jī)組調(diào)節(jié)能力，推進(jìn)新型儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和規(guī)模化應(yīng)用，鼓勵(lì)發(fā)展促進(jìn)新能源就地消納的局域電網(wǎng)和微電網(wǎng)，建立適應(yīng)新能源快速發(fā)展的中國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)，健全綠色低碳電力調(diào)度機(jī)制。
(四)構(gòu)建低碳高效交通運(yùn)輸體系，持續(xù)提高電動(dòng)化程度
機(jī)動(dòng)車(chē)排放占交通碳排放的80%以上，是交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的關(guān)鍵。交通領(lǐng)域碳排放中，鐵路部門(mén)直接碳排放已經(jīng)開(kāi)始下降;水路部門(mén)碳排放預(yù)計(jì)在2026年及以后四年將進(jìn)入平臺(tái)期;公路部門(mén)碳排放還將增長(zhǎng)但增速放緩，力爭(zhēng)“十五五”期間達(dá)峰;民航部門(mén)碳排放還將保持增長(zhǎng)。交通領(lǐng)域通過(guò)努力有望在2028年左右實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。具體舉措包括：①加快提升車(chē)輛能效水平，持續(xù)更新車(chē)輛能耗準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施道路運(yùn)輸車(chē)輛達(dá)標(biāo)車(chē)型制度，加快高能耗老舊車(chē)輛淘汰更新。②加速清潔燃料替代。力爭(zhēng)新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量占比提高到40%以上，新能源商用車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)到10%，推動(dòng)各級(jí)政府公務(wù)用車(chē)實(shí)現(xiàn)100%新能源替代;適時(shí)出臺(tái)停售燃油車(chē)輛的時(shí)間表和路線圖;提升船舶和鐵路電氣化比例，提高港口岸電使用率。③進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)。推動(dòng)中長(zhǎng)距離大宗貨物“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”，提升鐵路貨運(yùn)能力和服務(wù)水平，建設(shè)以綠色運(yùn)輸方式為主的港口集疏運(yùn)體系;深入推進(jìn)多式聯(lián)運(yùn)和城市綠色貨運(yùn)配送發(fā)展。④持續(xù)構(gòu)建綠色出行體系，優(yōu)化公共交通結(jié)構(gòu)。提高公共交通供給，加快城市群軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，加強(qiáng)城市步行和自行車(chē)等非機(jī)動(dòng)車(chē)交通系統(tǒng)建設(shè)，力爭(zhēng)2025年年底前城市綠色出行比例達(dá)到70%以上。⑤積極推進(jìn)交通能源融合發(fā)展。開(kāi)展交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通建筑可再生能源發(fā)電潛力和能源自洽研究，推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通建筑能源“產(chǎn)消者”項(xiàng)目實(shí)施落地。
(五)優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)，推動(dòng)光儲(chǔ)直柔建筑發(fā)展
2020年建筑領(lǐng)域直接碳排放約為7億噸，已呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)。應(yīng)重點(diǎn)推動(dòng)建筑電力和熱力的低碳轉(zhuǎn)型，降低建筑領(lǐng)域的間接碳排放，實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰。具體舉措包括：①以標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)建筑節(jié)能低碳發(fā)展和用能電氣化轉(zhuǎn)型。盡快修訂建筑機(jī)電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，嚴(yán)格新建建筑節(jié)能要求和用能電氣化要求;重點(diǎn)推進(jìn)北方采暖地區(qū)既有建筑節(jié)能改造和城鎮(zhèn)供熱老舊管網(wǎng)節(jié)能安全改造。②多措并舉優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)。全面實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)低碳供熱，推進(jìn)北方城鎮(zhèn)集中供熱系統(tǒng)中的零碳熱源替代，包括核電余熱、工業(yè)余熱等;在農(nóng)村地區(qū)因地制宜采用可再生能源、電力、生物質(zhì)等方式替代散煤燃燒;到2025年北方地區(qū)清潔取暖率達(dá)到80%。③加速推動(dòng)光儲(chǔ)直柔建筑發(fā)展，使建筑從能源系統(tǒng)的消費(fèi)者轉(zhuǎn)為低碳能源系統(tǒng)中的“產(chǎn)消者”。加快出臺(tái)建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范，將建筑表面光伏安裝作為綠色建筑的基本要求;在城鎮(zhèn)地區(qū)的新建和既有建筑推進(jìn)光儲(chǔ)直柔新型配電系統(tǒng)，通過(guò)柔性用電有效消納大規(guī)模風(fēng)電光電;在農(nóng)村大力發(fā)展以光伏為基礎(chǔ)的新型農(nóng)村能源體系。
(六)發(fā)展綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)固廢資源化高效利用
通過(guò)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，改善固體廢物分類(lèi)資源化利用水平是實(shí)現(xiàn)碳減排，助力碳達(dá)峰、碳中和的重要途徑。具體舉措包括：①減少垃圾填埋、實(shí)現(xiàn)高比例資源化。例如，餐廚垃圾采用厭氧消化的處理工藝，可減少因填埋處置產(chǎn)生的碳排放，同時(shí)可回收利用甲烷等溫室氣體。②加強(qiáng)固廢中再生資源(如金屬)的利用。例如，鋼鐵行業(yè)通過(guò)從長(zhǎng)流程進(jìn)步到短流程可大幅降低煤炭消耗及碳排放。③加強(qiáng)能源轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的新型固廢資源化利用，解決發(fā)展可再生能源對(duì)相關(guān)礦產(chǎn)資源的依賴(lài)問(wèn)題�？稍偕茉窗l(fā)電涉及的風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能電池等需要大量礦產(chǎn)資源，如將廢棄的風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能電池進(jìn)行資源循環(huán)利用，可為可再生能源的發(fā)展提供長(zhǎng)期穩(wěn)定資源供給。
五、結(jié)語(yǔ)
碳達(dá)峰、碳中和是基于中國(guó)國(guó)情和對(duì)人類(lèi)文明進(jìn)程新覺(jué)醒的目標(biāo)，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體，是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，將深刻推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。要如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，需要在對(duì)“雙碳”目標(biāo)正確認(rèn)識(shí)和清醒判斷的基礎(chǔ)上，精準(zhǔn)研判中國(guó)未來(lái)碳排放趨勢(shì)，做好頂層設(shè)計(jì)并提出實(shí)現(xiàn)路徑與路線圖，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境、氣候共贏。
深思：碳纖維材料的輕量化也是碳中和目標(biāo)下不可或缺的一步。智上新材研究的熱塑性碳纖維除了能夠帶來(lái)更高的性能表現(xiàn)，更是讓傳統(tǒng)碳纖維材料具備了可回收循環(huán)利用的性能，量產(chǎn)的CF/PEEK、CF/PPS已經(jīng)在飛機(jī)上面得到應(yīng)用，相信隨著技術(shù)的不斷提升，能夠幫助我國(guó)在碳中和道路上前進(jìn)一大步。
