丁仲礼：碳中和对中国的挑战和机遇-9页.pdf

1丁仲礼：碳中和对中国的挑战和机遇中国国家主席习近平于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。”其后，习主席又在多个国际场合对此作出承诺，表明中国政府和中国人民言必信、行必果的决心，为国际社会合作应对全球气候变暖提供了十分强大的助力。众所周知，化石燃料是工业革命以来人类得以发展进步的重要物质基础。在未来的发展进程中，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。对中国来讲，更是如此。因为中国是工业化过程的后来者，并没有像一些发达国家那样，进入能源消耗已呈下降趋势的后工业化时期。为此，中国科学院学部组织百余位院士专家，从技术和产业层面对我国如何实现碳中和作了较为系统的研究，获得了对碳中和路线图的框架性认识。本文拟对此作一简介。?c/??~$o??E???q人类大量利用化石燃料，向大气排放二氧化碳，是工业革命以后的事，但大气中二氧化碳浓度有实质性增加，则主要是近100年来出现的现象。中国从19世纪后半叶开始发展工业，但由于社会动荡不安，工业化进程十分缓慢，一直到新中国成立以后，才开始系统性工业化。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。我们来看国际权威数据库提供的基本信息：从1850年到2019年，全球共排放了16100亿吨二氧化碳，其中中国为2200亿吨，占13.7%，远低于我国人口在全球的占比；而美国同期则排放了4100亿吨，占比高达25%以上；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%。通过计算，我们可获得1850—2019年人均累计二氧化碳排放量（每年的人均排放之加和）：美国2174吨、G7国家1397吨、全球386吨，而中国是182吨—只是美国的8.4%、G7国家的13.0%、全球平均的47.2%。由此可见，中国对全球大气二氧化碳浓度增加的贡献并不高。何况中国自加入WTO以来，一直承担着“世界工厂”的角色，相当一部分的排放是用于生产出口产品。因2此，中国绝不像一些西方报刊所描绘的那样，是“全球最大的排放国”。即使以国家作为比较单位，美国对大气二氧化碳浓度增高的历史贡献也远大于中国。如果以人均累计排放量作为评价指标，中国则远低于全球平均，而这其实是最为合理的评价指标，因为不同国家的工业化起步时间有早晚，一个国家的工业化程度、城市化程度、人民生活水平、基础设施水平等，都需要消耗化石能源来提升，都需要时间来建设，都同人口数量相关。脱离了人口、历史这两个因子，比较国与国之间的排放是毫无意义的。但是，我们不得不承认，目前全世界每年总共排放约400亿吨二氧化碳，中国大约占四分之一，即100亿吨左右，年度人均排放已经超过全球人均水平。中国从加入WTO以来，二氧化碳排放量的快速增长，是同我国的压缩式发展分不开的。要发展就得增加能源消耗，在非碳能源技术尚未成熟的背景下，这就意味着排放增加。中国目前的人均国内生产总值（GDP）刚超过1万美元大关。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，当然这也可能同发达国家将高能耗、高污染产业转移到发展中国家去有关。中国力争在2060年达到碳中和，而从现在到2060年我国正处于人均GDP从1万美元到4万美元的奋斗过程中，人均能源消耗的继续增长是不可避免的。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。和他们不同，中国要从2030年碳达峰后，用30年时间完成碳中和，挑战无疑是巨大的。那么，中国目前每年约100亿吨二氧化碳的排放主要来自何处？了解这一点对如何实现碳中和至关重要，这也是碳中和路线图的逻辑起点。根据国家相关统计，中国目前的一次能源消费总量约为每年50亿吨标准煤（编者注：一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，又称天然能源），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，3实现碳中和工作的着力点也应该集中在这些领域。?co/?n??????J碳中和的概念等同于“净零排放”，而不是二氧化碳“零排放”。净零排放的概念就是人类可以排放一定数量的二氧化碳，但这个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，则为碳中和。评价一个国家、一个地区甚至一家企业碳中和与否或碳中和程度，看的就是其排放量和固碳量之比。根据国际上过去几十年来的观测统计，人类排放的所有二氧化碳中有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。尽管陆地吸收总量是已知的，但到目前为止，各种陆地吸收过程的相对比例并不清楚。根据中国科学院“碳收支”专项研究成果，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。根据前面介绍的排放来源和吸收过程的数据，我们可以得出结论：碳中和是一个“三端共同发力”的体系，即“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。这就是碳中和的基本逻辑。一国无论是技术原因，还是市场原因，其“不得不排放”的二氧化碳总量等同于自然吸收量与人为固碳量之和，即可视为“净零排放”，实现了该国的碳中和。由此可见，有先进并廉价的技术可供这“三端”所用，是实现碳中和的前提条件。也就是说，“技术为王”将在碳中和过程中得以充分体现。下面，我们来对这“三端”体系分别作简单介绍。（一）“发电端”之要在构建新型电力系统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4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。因此，未来新型电力系统的第一