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當前，碳中和已成為人類發展的共識。中國科學院院士鄒才能認為，新能源已經成為第3次能源轉換的主角，未來將成為碳中和的主導。針對中國具體情況，鄒院士為實現碳中和提出7項實施建議。

鄒才(cai)能，工學(xue)博(bo)士，中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)院(yuan)士，石油(you)(you)天然氣(qi)(qi)(qi)地(di)質(zhi)學(xue)家(jia)(jia)，非常(chang)規油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)地(di)質(zhi)學(xue)理論奠基人與能源(yuan)戰略研(yan)究科(ke)學(xue)家(jia)(jia)。現任中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)石油(you)(you)勘探開發研(yan)究院(yuan)副(fu)院(yuan)長、國(guo)家(jia)(jia)油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)戰略研(yan)究中(zhong)(zhong)(zhong)心常(chang)務副(fu)主(zhu)任、國(guo)家(jia)(jia)能源(yuan)頁巖氣(qi)(qi)(qi)研(yan)發（實驗）中(zhong)(zhong)(zhong)心主(zhu)任、頁巖氣(qi)(qi)(qi)勘探開發國(guo)家(jia)(jia)地(di)方聯合(he)工程中(zhong)(zhong)(zhong)心學(xue)術委員會主(zhu)任等。

主(zhu)要從事油氣(qi)地(di)質理論研究與勘(kan)探實踐(jian)。創建(jian)(jian)了非(fei)常規油氣(qi)地(di)質學理論，第一(yi)個發(fa)現北美以外(wai)更古(gu)老的頁(ye)巖(yan)氣(qi)層(ceng)系和具(ju)工業價(jia)值的納米孔隙(xi)，首創“人工油氣(qi)藏”開發(fa)概念。論證了巖(yan)性(xing)地(di)層(ceng)油氣(qi)成藏機理，建(jian)(jian)立湖盆中心砂(sha)質碎屑流(liu)等沉積模(mo)式(shi)。

闡明了(le)古老碳酸鹽巖(yan)大(da)氣(qi)田形(xing)成分布規(gui)律，推動(dong)了(le)我國(guo)油氣(qi)勘(kan)探戰略轉變與重大(da)發現(xian)。研(yan)判世界能(neng)源發展大(da)勢，提(ti)出了(le)“氫能(neng)中國(guo)”、中國(guo)“能(neng)源獨立(li)”等(deng)戰略認識(shi)。向國(guo)家提(ti)出天然(ran)氣(qi)生產與安全(quan)建議，得到(dao)高度重視(shi)。

出版《非常規油(you)氣地質學》《新能源》等第一著者中(zhong)英文專著7部，發表學術論文200余篇（SCI收錄94篇，5篇論文獲中(zhong)國(guo)百(bai)篇最具(ju)影響國(guo)內學術論文）。2019年入選(xuan)愛(ai)思維(wei)爾2018年中(zhong)國(guo)高被引學者榜單。獲批4個國(guo)家標準，獲國(guo)家科技進步獎(jiang)(jiang)(jiang)一等獎(jiang)(jiang)(jiang)1項與二等獎(jiang)(jiang)(jiang)1項、省部級獎(jiang)(jiang)(jiang)10余項、李四光地質科學獎(jiang)(jiang)(jiang)等。

摘要：

二氧化(hua)碳(tan)(tan)是全球碳(tan)(tan)循環的(de)重要介質，具有實現生態系統(tong)有機(ji)物的(de)轉(zhuan)換和造成(cheng)溫室效應的(de)雙重屬性。將大氣(qi)圈中被固定(ding)(ding)或(huo)可利用的(de)二氧化(hua)碳(tan)(tan)定(ding)(ding)義為“灰碳(tan)(tan)”；無法(fa)被固定(ding)(ding)或(huo)利用，并留(liu)存在大氣(qi)圈中的(de)二氧化(hua)碳(tan)(tan)定(ding)(ding)義為“黑碳(tan)(tan)”。

碳(tan)(tan)(tan)中(zhong)和是人類發展的(de)共識，但(dan)在實施過程中(zhong)面臨(lin)著政治、資源(yuan)、技術(shu)、市場、能(neng)源(yuan)結構等諸多挑戰。提出碳(tan)(tan)(tan)替代、碳(tan)(tan)(tan)減排(pai)、碳(tan)(tan)(tan)封存、碳(tan)(tan)(tan)循環是實現碳(tan)(tan)(tan)中(zhong)和的(de)4種(zhong)主要途徑，其中(zhong)碳(tan)(tan)(tan)替代將(jiang)是碳(tan)(tan)(tan)中(zhong)和的(de)中(zhong)堅力(li)量。

新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)已經(jing)成(cheng)為第3次能(neng)(neng)源(yuan)轉(zhuan)換的主(zhu)(zhu)角，未來將(jiang)成(cheng)為碳中和的主(zhu)(zhu)導(dao)。目前，太陽能(neng)(neng)、風能(neng)(neng)、水能(neng)(neng)、核能(neng)(neng)、氫(qing)能(neng)(neng)等是新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)的主(zhu)(zhu)力(li)(li)軍(jun)，助(zhu)力(li)(li)電力(li)(li)部門實現低(di)碳排放；“綠氫(qing)”是新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)的后備軍(jun)，助(zhu)力(li)(li)工業與(yu)交(jiao)通等領域(yu)進一步降低(di)碳排放；人工碳轉(zhuan)化技術是連接(jie)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)與(yu)化石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)的橋梁(liang)，有效(xiao)降低(di)化石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)的碳排放。

預測(ce)2030年中國(guo)碳達峰的峰值約110′108 t。按照高、中、低3種情景(jing)預測(ce)2060年中國(guo)碳排放(fang)將分別(bie)降至22′108，33′108，44′108 t。針對中國(guo)實現(xian)碳中和(he)提出7項實施建(jian)議。構(gou)建(jian)中國(guo)新的“三小一大(da)”能(neng)源結構(gou)，推動實現(xian)中國(guo)能(neng)源“獨立自主”戰略。

引言

能(neng)源是自(zi)然界(jie)中(zhong)能(neng)為人(ren)類生(sheng)存(cun)及社會(hui)進步提(ti)供的能(neng)力(li)資源。人(ren)類自(zi)第1次拿起火種之(zhi)后(hou)，能(neng)源與水、糧食就構成(cheng)了人(ren)類賴以生(sheng)存(cun)的3大要(yao)素。科技進步、社會(hui)文(wen)明兩大動(dong)力(li)驅動(dong)了能(neng)源發展。

世界能源(yuan)結構已經(jing)發(fa)生兩次轉換，第1次轉換實現了薪柴向煤炭(tan)的(de)能源(yuan)革命(ming)，第2次轉換實現了煤炭(tan)向石油、天(tian)然氣(qi)的(de)能源(yuan)革命(ming)，當前正在(zai)經(jing)歷傳統(tong)化(hua)石能源(yuan)向新能源(yuan)的(de)第3次重大轉換。

按照能源(yuan)(yuan)發(fa)展(zhan)規律，能源(yuan)(yuan)形(xing)態從(cong)固體（薪柴與煤炭）、液態（石油(you)）向(xiang)氣(qi)態（天然氣(qi)）轉換、能源(yuan)(yuan)中碳的數量從(cong)高(gao)碳（薪柴與煤炭）、中低碳（石油(you)與天然氣(qi)）向(xiang)無碳（新(xin)能源(yuan)(yuan)）轉換，未來沿著資源(yuan)(yuan)類型減碳化(hua)、生產(chan)技(ji)術密集化(hua)、利用(yong)方式多樣化(hua)3大趨勢發(fa)展(zhan)。

目前，世界能(neng)源正在(zai)進行(xing)化(hua)石(shi)能(neng)源低碳化(hua)革命(ming)、新(xin)能(neng)源規模化(hua)革命(ming)、能(neng)源管(guan)理智能(neng)化(hua)革命(ming)，3場能(neng)源革命(ming)正在(zai)同步(bu)進行(xing)，加快形(xing)成“新(xin)煤炭”、“新(xin)油氣(qi)”、“新(xin)電網(wang)”。

人(ren)類生(sheng)活在同一個(ge)地球、同一個(ge)天空，但呼吸著不同二氧化(hua)碳(tan)含(han)量的“空氣”。人(ren)類進入工業化(hua)以來，二氧化(hua)碳(tan)排放(fang)量不斷增(zeng)加，導致全(quan)球氣溫升高(gao)、冰川融(rong)化(hua)、海(hai)平面(mian)(mian)上升等諸多環境(jing)(jing)問題，人(ren)類賴以生(sheng)存的環境(jing)(jing)面(mian)(mian)臨著前所(suo)未有的威脅與(yu)挑戰。

據統計自1850年(nian)以來，大(da)氣中二氧(yang)化碳(tan)的濃度(du)從(cong)280′10-6上升(sheng)至450′10-6，全(quan)球氣溫上升(sheng)了(le)(le)0.9～1.2℃，海(hai)平面(mian)上升(sheng)了(le)(le)20 cm[1-3]。特(te)別是近30年(nian)來，全(quan)球氣溫、海(hai)平面(mian)上升(sheng)速(su)度(du)加快，氣溫升(sheng)高速(su)度(du)達到(dao)每10年(nian)上升(sheng)0.2℃，海(hai)平面(mian)上升(sheng)速(su)度(du)達到(dao)0.32 cm/a[4-6]。

到(dao)本世紀末(mo)，如果全球氣候升溫達(da)到(dao)2℃，海(hai)平面(mian)升高將(jiang)達(da)到(dao)36～87 cm，99%的(de)珊瑚礁將(jiang)消失，陸地上(shang)約13%的(de)生(sheng)態系統將(jiang)遭到(dao)破壞(huai)，許(xu)多(duo)植物(wu)和動物(wu)面(mian)臨著滅絕的(de)風險[7]。

因此，減少(shao)二(er)氧化碳(tan)等溫室氣(qi)體排放，限制全(quan)球(qiu)氣(qi)溫上升(sheng)已經成為全(quan)人類共同的目標。2018年10月，聯合國(guo)政府間氣(qi)候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，簡稱IPCC）提出了“碳(tan)中和”的目標，到(dao)本(ben)世紀末將全(quan)球(qiu)氣(qi)溫升(sheng)高控制在1.5℃。

人類活動導致(zhi)的二氧(yang)化(hua)碳排(pai)放主要(yao)來源(yuan)于化(hua)石(shi)燃料消(xiao)費(fei)。發展新能(neng)源(yuan)，實現能(neng)源(yuan)轉型，降低(di)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)消(xiao)費(fei)，構(gou)建綠色低(di)碳的能(neng)源(yuan)體系(xi)，是降低(di)二氧(yang)化(hua)碳排(pai)放，實現全球碳中和的重要(yao)舉措之一。

本文(wen)總(zong)結(jie)主要國家應(ying)(ying)對碳(tan)中和的(de)主要經驗和做法，分析全(quan)球二氧(yang)化碳(tan)排放的(de)分布情(qing)況，提出全(quan)球實(shi)現碳(tan)中和所面臨的(de)挑戰和應(ying)(ying)對措施(shi)。新能(neng)源已是第(di)3次(ci)能(neng)源轉換的(de)主角，將在實(shi)現碳(tan)中和發揮主導作用。

針(zhen)對中(zhong)(zhong)國碳中(zhong)(zhong)和面臨的挑戰與(yu)(yu)機遇，提出中(zhong)(zhong)國實(shi)(shi)現(xian)碳中(zhong)(zhong)和的路線圖與(yu)(yu)實(shi)(shi)施(shi)路徑，為2060年順利實(shi)(shi)現(xian)碳中(zhong)(zhong)和目標提供參考依(yi)據。

一、全球碳中和概況

1、“碳”的類型

碳(tan)是生(sheng)命物質中(zhong)的主要(yao)元素之一(yi)，是有機(ji)質的重要(yao)組成部分，并(bing)以二氧化(hua)碳(tan)、有機(ji)物和(he)無機(ji)物的形(xing)式貯(zhu)存于地球的大氣圈(quan)(quan)(quan)、陸(lu)地生(sheng)態(tai)(tai)圈(quan)(quan)(quan)、海(hai)洋圈(quan)(quan)(quan)和(he)巖石圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)。碳(tan)元素通過碳(tan)固(gu)定和(he)碳(tan)釋放的方式，在地球的大氣圈(quan)(quan)(quan)、陸(lu)地生(sheng)態(tai)(tai)圈(quan)(quan)(quan)、海(hai)洋圈(quan)(quan)(quan)和(he)巖石圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)進行循環[8]。

碳(tan)(tan)固定(ding)是(shi)指植(zhi)物的光合作用(yong)吸收(shou)二氧化碳(tan)(tan)、海(hai)水溶解(jie)大氣中的二氧化碳(tan)(tan)、干旱區(qu)鹽堿土吸收(shou)二氧化碳(tan)(tan)、含碳(tan)(tan)元素巖石(shi)的形成，以及利用(yong)人工技術將二氧化碳(tan)(tan)轉化為化學品或燃(ran)料(liao)等。

碳釋放主要來自于(yu)植物和動物的(de)(de)(de)呼吸作(zuo)用(yong)、化石(shi)燃料(liao)的(de)(de)(de)消耗、巖(yan)石(shi)圈(quan)(quan)中(zhong)含碳元素(su)巖(yan)石(shi)的(de)(de)(de)分解等。本文將大氣圈(quan)(quan)中(zhong)被固定(ding)或可利(li)用(yong)的(de)(de)(de)二氧(yang)化碳定(ding)義為(wei)“灰碳”；將無法被固定(ding)或利(li)用(yong)，并留存在大氣圈(quan)(quan)中(zhong)的(de)(de)(de)二氧(yang)化碳定(ding)義為(wei)“黑碳”。

人(ren)類進入(ru)工業化(hua)以來(lai)，化(hua)石(shi)燃料消耗急劇增(zeng)(zeng)加(jia)，巖石(shi)圈(quan)中(zhong)化(hua)石(shi)能源(yuan)的碳(tan)被釋放到大(da)(da)氣(qi)圈(quan)中(zhong)，導致大(da)(da)氣(qi)圈(quan)中(zhong)二氧化(hua)碳(tan)的濃度不斷增(zeng)(zeng)加(jia)，地球的碳(tan)循(xun)環平(ping)衡被破(po)壞，造成了(le)大(da)(da)氣(qi)圈(quan)中(zhong)“黑碳(tan)”含量不斷增(zeng)(zeng)加(jia)。

因此，碳(tan)(tan)中(zhong)和主要目的是(shi)減少大氣圈中(zhong)“黑碳(tan)(tan)”含(han)量，逐步恢復(fu)綠色地球碳(tan)(tan)循環(huan)平衡(heng)，保護人類(lei)賴以生(sheng)存的生(sheng)態環(huan)境(jing)，建設(she)宜居地球。

2、碳中和的內涵及意義

IPCC發布(bu)的《全球升溫1.5℃特別報(bao)告》指(zhi)出(chu)，碳(tan)(tan)中和（Carbon-neutral）是指(zhi)1個組織在1年內的二氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)排放通過二氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)消(xiao)除技術達到平衡，或稱為凈零二氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)排放（net zero CO2 emissions）[7]。

碳(tan)中和目標是(shi)到(dao)2030年(nian)(nian)全球二(er)氧化碳(tan)排放量比2010年(nian)(nian)下降約45%，到(dao)2050年(nian)(nian)實(shi)現(xian)凈零二(er)氧化碳(tan)排放。

碳中(zhong)和(he)的(de)首要任務是到本世紀末(mo)將全球氣(qi)候(hou)變(bian)暖控(kong)制在1.5℃。碳中(zhong)和(he)不僅控(kong)制氣(qi)候(hou)變(bian)化，也是人類(lei)保(bao)護(hu)生(sheng)態環(huan)境的(de)根(gen)本措施，有助于保(bao)護(hu)生(sheng)物(wu)多樣性和(he)生(sheng)態系統，避免更多的(de)物(wu)種滅(mie)絕(jue)。

碳(tan)(tan)中和加速了能(neng)源(yuan)(yuan)系統的(de)低碳(tan)(tan)綠色(se)轉型(xing)，為全球(qiu)帶來新(xin)的(de)經濟增長點(dian)。根據國際可再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)機構（IRENA）發布的(de)《能(neng)源(yuan)(yuan)轉型(xing)2050》報告顯(xian)示，碳(tan)(tan)中和為全球(qiu)帶來2.4%的(de)GDP額(e)外增長，額(e)外增加7′106個(ge)能(neng)源(yuan)(yuan)行業就業崗位等[9]。

3、碳中和的進展與做法

截(jie)至2021年1月(yue)，根據(ju)英(ying)國(guo)能源與氣候智庫（Energy&Climate Intelligence Unit）統計(ji)顯示[10]，全球已有28個國(guo)家實現或(huo)承諾碳(tan)中和目標（見表1）。

其中(zhong)，蘇里南共和國(guo)(guo)和不丹已(yi)經實現碳(tan)中(zhong)和，瑞典(dian)、英國(guo)(guo)、法國(guo)(guo)等(deng)6個國(guo)(guo)家(jia)通過立(li)法承諾碳(tan)中(zhong)和，歐(ou)盟、加拿大(da)、韓國(guo)(guo)等(deng)6個國(guo)(guo)家(jia)及地區正(zheng)在制定相關法律，中(zhong)國(guo)(guo)、澳大(da)利亞、日(ri)本、德國(guo)(guo)等(deng)14個國(guo)(guo)家(jia)承諾實現碳(tan)中(zhong)和。

2050年是全球實(shi)現碳(tan)中(zhong)和(he)(he)(he)的(de)主要(yao)時間節點，除(chu)2個已經實(shi)現碳(tan)中(zhong)和(he)(he)(he)的(de)國家外，芬蘭承諾(nuo)最早（2035年）實(shi)現碳(tan)中(zhong)和(he)(he)(he)。另有99個國家正在討(tao)論碳(tan)中(zhong)和(he)(he)(he)目(mu)標，其(qi)中(zhong)烏拉圭擬將目(mu)標定(ding)于2030年，其(qi)余國家均將目(mu)標擬定(ding)于2050年。

已經實現碳中和(he)(he)的(de)(de)2個國家具有國土(tu)面積小、森林(lin)(lin)覆蓋(gai)率極(ji)高等特點，其中蘇(su)里南(nan)共和(he)(he)國的(de)(de)森林(lin)(lin)覆蓋(gai)率達80%，不(bu)丹的(de)(de)森林(lin)(lin)覆蓋(gai)率為72%。碳中和(he)(he)進程中，歐盟最(zui)為積極(ji)，欲建(jian)設首個碳中和(he)(he)大陸。

2019年(nian)12月，歐盟委員會正式(shi)發布《歐洲(zhou)綠色協(xie)議》，提出到(dao)2030年(nian)溫(wen)室(shi)氣(qi)體排放量在1990年(nian)基礎上減少50%～55%，到(dao)2050年(nian)實(shi)現碳中和目(mu)標。

2020年(nian)12月，日本政府推出《綠(lv)色增長戰略》，被(bei)視為日本2050年(nian)實(shi)現碳(tan)中和(he)(he)目標的(de)(de)進(jin)度(du)表。從目前已經(jing)承(cheng)諾(nuo)碳(tan)中和(he)(he)的(de)(de)國(guo)家(jia)來看，除了(le)歐盟和(he)(he)日本發布(bu)了(le)碳(tan)中和(he)(he)具體的(de)(de)路線圖外(wai)，其余國(guo)家(jia)的(de)(de)碳(tan)中和(he)(he)路線尚在(zai)進(jin)一步制定(ding)中。

本文分析總(zong)結(jie)主(zhu)要國家和地區碳(tan)中和的做法有(you)如下(xia)幾點：

①逐步(bu)退(tui)出(chu)(chu)煤(mei)(mei)發(fa)電(dian)(dian)計劃(hua)。除德(de)國外，已承諾(nuo)碳中和的歐盟國家煤(mei)(mei)炭(tan)資源(yuan)較少(shao)，國土(tu)面積較小，已經全部(bu)退(tui)出(chu)(chu)煤(mei)(mei)發(fa)電(dian)(dian)。德(de)國宣布將(jiang)于2040年前(qian)全部(bu)退(tui)出(chu)(chu)煤(mei)(mei)發(fa)電(dian)(dian)。煤(mei)(mei)炭(tan)資源(yuan)豐富或者煤(mei)(mei)發(fa)電(dian)(dian)消費占比較高(gao)的國家（如澳大利(li)亞(ya)等），尚(shang)未確(que)定退(tui)出(chu)(chu)煤(mei)(mei)發(fa)電(dian)(dian)計劃(hua)。

②加快(kuai)太陽(yang)能、風(feng)能、氫(qing)能等(deng)新(xin)能源(yuan)產(chan)業應(ying)用(yong)(yong)與推廣。光伏發(fa)電將(jiang)成為歐(ou)盟、日(ri)本(ben)的第一大電力來源(yuan)，海(hai)上風(feng)電迎(ying)來爆發(fa)式(shi)增(zeng)長。預計到2050年(nian)，歐(ou)盟、日(ri)本(ben)海(hai)上風(feng)電將(jiang)增(zeng)長25倍以(yi)上。氫(qing)能方面(mian)，歐(ou)盟注重綠氫(qing)制備，日(ri)本(ben)全面(mian)發(fa)展氫(qing)能產(chan)業鏈，韓國已就氫(qing)能立法(fa)，將(jiang)氫(qing)能應(ying)用(yong)(yong)拓展至(zhi)交通運輸(shu)、冶金(jin)、發(fa)電等(deng)領域。

③發展碳(tan)封(feng)存與碳(tan)轉化(hua)(hua)(hua)技(ji)術(shu)(shu)。德國將重啟二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)捕集(ji)及(ji)封(feng)存項目，同時利用豐富的(de)(de)天然氣管(guan)網設施(shi)，大力發展電轉氣技(ji)術(shu)(shu)，將二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)轉化(hua)(hua)(hua)為甲烷(wan)進行管(guan)網運輸。日本(ben)發展碳(tan)回收(shou)和(he)資源化(hua)(hua)(hua)利用技(ji)術(shu)(shu)，到2030年(nian)實(shi)現二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)回收(shou)制(zhi)燃(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)價格(ge)與傳統噴氣燃(ran)料(liao)(liao)相(xiang)當(dang)，到2050年(nian)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)制(zhi)塑(su)料(liao)(liao)實(shi)現與現有的(de)(de)塑(su)料(liao)(liao)制(zhi)品價格(ge)相(xiang)當(dang)。

④出臺(tai)碳(tan)定(ding)價機制(zhi)，增(zeng)加碳(tan)排放成本。2005年，歐盟(meng)開始實施(shi)排放交易(yi)(yi)體系(xi)（EU ETS），是世界上(shang)第1個(ge)多(duo)國參與的碳(tan)排放交易(yi)(yi)體系(xi)。該交易(yi)(yi)體系(xi)采用(yong)“總量(liang)(liang)管制(zhi)和(he)(he)交易(yi)(yi)”規則，在限(xian)制(zhi)溫室氣體排放總量(liang)(liang)的基礎上(shang)，通過(guo)買(mai)賣行(xing)政(zheng)許可的方(fang)式進行(xing)碳(tan)排放交易(yi)(yi)。該體系(xi)還通過(guo)限(xian)量(liang)(liang)和(he)(he)設定(ding)交易(yi)(yi)計劃，對各成員國設置限(xian)額，將減(jian)排目標(biao)分解到企業(ye)，明確減(jian)排上(shang)限(xian)強制(zhi)減(jian)排。

二、碳中和面臨的主要挑戰與對策

1、全球碳排放現狀

據國(guo)際能源署（IEA）統(tong)計，2019年全(quan)球與能源相關的二氧化碳(tan)排放量與2018年持(chi)平（為333108 t），前5名碳(tan)排放量國(guo)家分(fen)別為中國(guo)、美國(guo)、印度(du)、俄羅斯(si)、日本，碳(tan)排放量分(fen)別為98108，48108，23108，15108，11108 t（見圖(tu)1）[11-12]。

亞洲的(de)(de)碳(tan)排(pai)放(fang)主要來(lai)自(zi)(zi)中國(guo)(guo)、印度和(he)(he)日本，美(mei)洲的(de)(de)碳(tan)排(pai)放(fang)主要來(lai)自(zi)(zi)美(mei)國(guo)(guo)、加(jia)拿大(da)和(he)(he)巴(ba)西(xi)，歐洲的(de)(de)碳(tan)排(pai)放(fang)主要來(lai)自(zi)(zi)俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)和(he)(he)英國(guo)(guo)，非洲的(de)(de)碳(tan)排(pai)放(fang)主要來(lai)自(zi)(zi)南非、埃及和(he)(he)阿爾及利(li)亞，大(da)洋洲的(de)(de)碳(tan)排(pai)放(fang)主要來(lai)自(zi)(zi)澳大(da)利(li)亞。

圖(tu)1 2000—2019年全球能源相關主(zhu)要大(da)洲

（a）及主要國家

（b）二(er)氧化碳排放量(liang)統計

化石燃料消(xiao)(xiao)費(fei)是(shi)(shi)二氧化碳排放(fang)(fang)增加的主要(yao)來(lai)(lai)源(yuan)。2003年(nian)以(yi)來(lai)(lai)，煤炭(tan)消(xiao)(xiao)費(fei)一(yi)直是(shi)(shi)二氧化碳排放(fang)(fang)的第1大來(lai)(lai)源(yuan)（見圖2）。

2019年煤(mei)炭、石油、天(tian)然氣消費所排(pai)(pai)放的(de)(de)二氧化碳量(liang)(liang)分別(bie)占總(zong)排(pai)(pai)量(liang)(liang)的(de)(de)45%、43%、22%。電力行(xing)業(ye)是最大的(de)(de)碳排(pai)(pai)放行(xing)業(ye)，占總(zong)排(pai)(pai)量(liang)(liang)的(de)(de)38%，其次為(wei)交通、工業(ye)和建筑等(deng)行(xing)業(ye)，分別(bie)占總(zong)排(pai)(pai)量(liang)(liang)的(de)(de)24%、23%和9%[12]。

圖2 2000—2019年全(quan)球能源相關的二氧化碳排(pai)放量統計

2、碳中和面臨的主要問題

碳(tan)中和應對(dui)全(quan)球(qiu)氣(qi)候變化已成為全(quan)球(qiu)共(gong)識，但在實施過程中還面(mian)臨政治、資(zi)源、技術、市場、能源結構等(deng)多(duo)方面(mian)挑戰。

（1）政治層面

實現(xian)碳(tan)中(zhong)(zhong)和(he)是(shi)(shi)全(quan)球性目(mu)標，需要世界各(ge)國(guo)(guo)(guo)合作應(ying)對，聯(lian)合國(guo)(guo)(guo)常任(ren)理事(shi)國(guo)(guo)(guo)應(ying)率先在碳(tan)中(zhong)(zhong)和(he)目(mu)標上做出(chu)表率，但是(shi)(shi)美國(guo)(guo)(guo)和(he)俄羅斯兩個常任(ren)理事(shi)國(guo)(guo)(guo)尚未承(cheng)諾(nuo)(nuo)實現(xian)碳(tan)中(zhong)(zhong)和(he)。全(quan)球碳(tan)排(pai)放前(qian)5名(ming)國(guo)(guo)(guo)家中(zhong)(zhong)的印度還沒有承(cheng)諾(nuo)(nuo)實現(xian)碳(tan)中(zhong)(zhong)和(he)時間。

安(an)哥拉、伊(yi)朗、伊(yi)拉克、南(nan)蘇(su)丹、土耳其、也(ye)門等國(guo)最(zui)初簽(qian)署了(le)《巴(ba)黎(li)氣候協定》，但(dan)還沒有正(zheng)式立(li)法(fa)批準。另(ling)有99個國(guo)家正(zheng)在(zai)討論(lun)碳中和目(mu)標，能(neng)否通(tong)過碳中和目(mu)標尚未定論(lun)[9]。

（2）資源層面

新(xin)能源(yuan)替代化石燃料是實現(xian)碳(tan)中(zhong)和的根本措施。全(quan)球太陽能、風能等新(xin)能源(yuan)分布(bu)存在(zai)時空差異性，為新(xin)能源(yuan)規模發展(zhan)帶來挑戰(zhan)。全(quan)球太陽能資源(yuan)主要(yao)集(ji)中(zhong)在(zai)赤道附近南(nan)北(bei)回歸(gui)線之間，以非洲(zhou)北(bei)部撒(sa)哈拉地區最為豐富，非洲(zhou)大(da)陸東側(ce)及南(nan)部、澳(ao)大(da)利亞(ya)和中(zhong)國西北(bei)地區也是太陽能資源(yuan)豐富區。

風(feng)能(neng)資(zi)源(yuan)主要(yao)分布(bu)在東(dong)亞(ya)(ya)、東(dong)南(nan)亞(ya)(ya)、中(zhong)亞(ya)(ya)、美洲30S—30N地(di)區(qu)，以及中(zhong)國北部和東(dong)部、蒙(meng)古、澳(ao)大(da)利亞(ya)(ya)東(dong)北部、非洲撒哈拉沙漠(mo)以南(nan)等地(di)區(qu)。全球陸地(di)太陽(yang)能(neng)和風(feng)能(neng)資(zi)源(yuan)存在明顯的地(di)區(qu)性與(yu)季節性差異[13]。

（3）技術層面

新能(neng)源(yuan)技術(shu)成熟度決(jue)定了碳中和進程(cheng)的快慢。太陽能(neng)、風能(neng)等新能(neng)源(yuan)發電(dian)總體價格仍較煤發電(dian)高，峰谷穩定性差，調峰技術(shu)有待進一步創新。重工(gong)業和長途運輸等領(ling)域難以實現(xian)電(dian)氣化，氫燃料電(dian)池(chi)是最優(you)選擇，但部分關鍵技術(shu)仍處于示范或原型階段(duan)，尚未(wei)大(da)規模推廣和工(gong)業化應用。

與傳統(tong)化(hua)石(shi)能(neng)源制(zhi)氫(qing)(qing)（即(ji)“灰(hui)氫(qing)(qing)”）相(xiang)比(bi)，可再生能(neng)源制(zhi)氫(qing)(qing)（即(ji)“綠氫(qing)(qing)”）的(de)成本(ben)較(jiao)高，配(pei)套的(de)二(er)氧化(hua)碳(tan)捕(bu)集與封存技(ji)術尚(shang)(shang)處于示范階段(duan)。雖然低(di)碳(tan)技(ji)術轉移具(ju)有(you)顯著(zhu)的(de)減排和(he)升(sheng)溫控(kong)制(zhi)效果(guo)，但發(fa)達國家(jia)承諾(nuo)對發(fa)展中國家(jia)提供(gong)資金和(he)低(di)碳(tan)技(ji)術援助(zhu)尚(shang)(shang)未兌現。

（4）市場層面

碳中和(he)進程中，新(xin)(xin)能源的推廣(guang)與應(ying)用取(qu)決于(yu)成本優勢和(he)應(ying)用便利程度。目前，新(xin)(xin)能源成本逐年下降，但相對(dui)于(yu)化石能源仍缺乏競爭力(li)。

特別是2020年全球原油價格暴跌(die)，化石能源的成(cheng)本優勢對新能源轉型產生不利影響[14]。新能源配套設備不完善，應(ying)用不便利，如(ru)充電樁尚未普及、加氫(qing)站數量少等問題推高(gao)了(le)新能源汽(qi)車的使用成(cheng)本。

（5）能源結構層面

全球(qiu)能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)費結(jie)構仍然以化石能(neng)(neng)源(yuan)為主(zhu)，新能(neng)(neng)源(yuan)占(zhan)比偏低。2019年全球(qiu)能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)費144108 t油(you)當量，其中煤炭占(zhan)27%、石油(you)占(zhan)33%、天然氣占(zhan)24%、新能(neng)(neng)源(yuan)占(zhan)16%[15]。

碳中和進程中，要大幅度降低煤炭、石(shi)油(you)等高碳化(hua)石(shi)能源(yuan)消費占比，提高新能源(yuan)占比。目前，化(hua)石(shi)能源(yuan)消費占比仍然偏高，為能源(yuan)轉型帶來(lai)了挑戰(zhan)。

3、實現碳中和的對策

減少碳(tan)排放，實(shi)現(xian)碳(tan)中和的(de)對策可以(yi)分為碳(tan)替代(dai)、碳(tan)減排、碳(tan)封存、碳(tan)循環4種主要(yao)途徑。

碳替(ti)代(dai)(dai)主要包括用(yong)(yong)電(dian)替(ti)代(dai)(dai)、用(yong)(yong)熱替(ti)代(dai)(dai)和用(yong)(yong)氫(qing)(qing)替(ti)代(dai)(dai)等(deng)。用(yong)(yong)電(dian)替(ti)代(dai)(dai)是利用(yong)(yong)水電(dian)、光(guang)電(dian)、風電(dian)等(deng)“綠(lv)電(dian)”替(ti)代(dai)(dai)火(huo)電(dian)，用(yong)(yong)熱替(ti)代(dai)(dai)是指(zhi)利用(yong)(yong)光(guang)熱、地(di)熱等(deng)替(ti)代(dai)(dai)化石(shi)燃料供(gong)熱，用(yong)(yong)氫(qing)(qing)替(ti)代(dai)(dai)是指(zhi)用(yong)(yong)“綠(lv)氫(qing)(qing)”替(ti)代(dai)(dai)“灰氫(qing)(qing)”。

碳減排主(zhu)要(yao)包括節(jie)約能(neng)(neng)(neng)源和提高(gao)能(neng)(neng)(neng)效。在(zai)建筑行業(ye)主(zhu)要(yao)以提高(gao)電器和設(she)備能(neng)(neng)(neng)效、房屋(wu)外加太陽能(neng)(neng)(neng)光伏等為(wei)主(zhu)，開發新型的(de)水(shui)泥(ni)(ni)和鋼材(cai)(cai)等材(cai)(cai)料、減少(shao)水(shui)泥(ni)(ni)和鋼材(cai)(cai)的(de)隱含(han)碳排放量等；在(zai)交通行業(ye)主(zhu)要(yao)以使用(yong)更高(gao)效的(de)動力(li)系統和更輕的(de)材(cai)(cai)料等為(wei)主(zhu)。從源頭減少(shao)“黑(hei)碳”的(de)排放量。

碳(tan)封(feng)(feng)存(cun)是(shi)(shi)指將大(da)型火力發電、煉鋼廠(chang)(chang)、化工廠(chang)(chang)等產生的(de)二氧化碳(tan)收(shou)集后(hou)，運(yun)輸(shu)至合適場(chang)所(suo)，利用技術(shu)(shu)手段長時間與(yu)大(da)氣隔離封(feng)(feng)存(cun)。地質封(feng)(feng)存(cun)是(shi)(shi)碳(tan)封(feng)(feng)存(cun)的(de)主(zhu)要形式，封(feng)(feng)存(cun)場(chang)所(suo)主(zhu)要為油氣藏(zang)、地下(xia)深部咸水層和廢棄煤礦等。未來油田(tian)、氣田(tian)采完后(hou)，應(ying)用已有地面與(yu)地下(xia)設(she)施，進行二氧化碳(tan)庫封(feng)(feng)存(cun)，可(ke)能是(shi)(shi)主(zhu)要舉措。通過技術(shu)(shu)減少(shao)大(da)氣圈(quan)中(zhong)的(de)“黑碳(tan)”數量。

碳循環(huan)包(bao)括人工碳轉化(hua)(hua)(hua)和森(sen)林碳匯。人工碳轉化(hua)(hua)(hua)是指(zhi)利(li)用(yong)(yong)化(hua)(hua)(hua)學或(huo)生物(wu)手段將二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)有(you)用(yong)(yong)的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學品或(huo)燃(ran)料(liao)，包(bao)括二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳合成甲醇、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳電催化(hua)(hua)(hua)還原制備CO或(huo)輕烴(jing)產品（C1—C3）等。森(sen)林碳匯是指(zhi)植(zhi)物(wu)通過光(guang)合作(zuo)用(yong)(yong)將大氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳吸收并固定在植(zhi)被與土(tu)壤中(zhong)(zhong)，減少(shao)大氣中(zhong)(zhong)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳濃度。發揮“灰碳”可再利(li)用(yong)(yong)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。

針(zhen)對碳替代、碳減排、碳封存(cun)、碳循環4種主要碳中和對策，依據(ju)技術成(cheng)熟度或與常規化石能源(yuan)價格的競爭性(xing)，預測2020—2050年全球(qiu)碳中和目標(biao)下二氧(yang)化碳減排趨(qu)勢（見圖3）。

2020—2030年，二氧化(hua)碳減排(pai)速度相對較慢，主要(yao)原因是新(xin)(xin)能源(yuan)的價格優(you)勢(shi)尚未顯(xian)現，未能實現大(da)規模(mo)應用(yong)，且碳封存技術尚未成熟。2030—2050年，隨著相關技術的成熟，新(xin)(xin)能源(yuan)成本可與化(hua)石能源(yuan)競爭(zheng)，新(xin)(xin)能源(yuan)項目快速推廣落地，二氧化(hua)碳排(pai)放(fang)大(da)幅度下降。

碳(tan)封存(cun)技術達到推廣應用要求，為碳(tan)中(zhong)和(he)做出主要貢(gong)獻。總體(ti)看，碳(tan)替代(dai)將(jiang)成為碳(tan)中(zhong)和(he)進程中(zhong)的中(zhong)堅力量(liang)，預測到2050年，貢(gong)獻率占(zhan)全球碳(tan)中(zhong)和(he)的47%，碳(tan)減(jian)排、碳(tan)封存(cun)和(he)碳(tan)循環(huan)貢(gong)獻率分別占(zhan)21%、15%和(he)17%。

圖3 2020—2050年4種途(tu)徑對全球(qiu)碳中和的(de)貢獻

三、新能源在碳中和進程中的重要地位

新能(neng)源(yuan)是(shi)指在新技術基礎(chu)上加(jia)以開發利用，接替(ti)傳統能(neng)源(yuan)的非(fei)化石無碳、可再生清潔能(neng)源(yuan)，主要(yao)類型有太陽能(neng)、風能(neng)、生物質(zhi)能(neng)、氫能(neng)、地(di)熱(re)能(neng)、海洋(yang)能(neng)、核能(neng)、新材(cai)料儲(chu)能(neng)等(deng)[16]。

與煤炭、石(shi)油、天然氣等(deng)(deng)傳統含碳化石(shi)能(neng)源(yuan)相比，在(zai)理(li)論技術(shu)、利用成本(ben)、環境(jing)影響(xiang)、管理(li)方(fang)式等(deng)(deng)方(fang)面(mian)有顯著不同。隨著新(xin)能(neng)源(yuan)技術(shu)快(kuai)速發(fa)展和互聯網+、人工智能(neng)、新(xin)材料等(deng)(deng)技術(shu)不斷進步，新(xin)能(neng)源(yuan)產(chan)業處于(yu)突破期，逐漸進入黃金發(fa)展期。

發展新能(neng)源(yuan)，推動(dong)(dong)能(neng)源(yuan)結構轉型是實現碳(tan)中和的關(guan)(guan)鍵。新能(neng)源(yuan)開發利(li)用步伐加快(kuai)，已(yi)成為全球能(neng)源(yuan)增(zeng)長(chang)新動(dong)(dong)力(li)，并將(jiang)逐(zhu)步替代化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)，在碳(tan)中和進程(cheng)中發揮關(guan)(guan)鍵作用。

1、新能源(yuan)是(shi)第3次(ci)能源(yuan)轉(zhuan)換的主角

從(cong)(cong)(cong)世界能源發(fa)(fa)展(zhan)歷(li)程看(kan)，人(ren)類能源利用史(shi)經歷(li)了從(cong)(cong)(cong)薪(xin)柴到(dao)(dao)煤(mei)(mei)炭、從(cong)(cong)(cong)煤(mei)(mei)炭到(dao)(dao)油氣(qi)的兩次(ci)轉型(xing)，正在(zai)經歷(li)從(cong)(cong)(cong)化石能源到(dao)(dao)新(xin)能源的第(di)3次(ci)轉型(xing)。新(xin)能源具有(you)清潔、低碳(tan)的特(te)點，符合碳(tan)中和發(fa)(fa)展(zhan)需求，將在(zai)第(di)3次(ci)能源轉換中成為主角。

1925年以(yi)來，全球能(neng)(neng)源(yuan)變得更(geng)加清潔，除生物質(zhi)能(neng)(neng)外的(de)新能(neng)(neng)源(yuan)呈(cheng)現(xian)加速發(fa)展(zhan)態(tai)勢。1925—2019年全球能(neng)(neng)源(yuan)的(de)需求量(liang)(liang)從14′108 t油(you)當量(liang)(liang)增加至144′108 t油(you)當量(liang)(liang)，增長了10倍，但新能(neng)(neng)源(yuan)在全球能(neng)(neng)源(yuan)中的(de)占比從0.6%增加至15.1%，增幅達到24倍[17]（見圖4）。

圖4 1925—2019年全(quan)球(qiu)能源結構(gou)變化趨勢圖

近10年來(lai)，全球能(neng)源技術(shu)變革顯著加快，光伏(fu)(fu)發電、風電等成本大幅下(xia)降(jiang)，加速推(tui)動了能(neng)源系統綠色(se)轉型。據IRENA報(bao)告，自(zi)2010年以來(lai)，2019年光伏(fu)(fu)發電（PV）、光熱發電（CSP）、陸上風電和海上風電的(de)平準化度電成本分(fen)別下(xia)降(jiang)82%、47%、39%和29%[18]。

2019年，新(xin)投產并網(wang)的(de)大規模新(xin)能(neng)源發(fa)(fa)電(dian)裝機容量(liang)中(zhong)，56%可實(shi)現成本低于最便宜的(de)化石燃料發(fa)(fa)電(dian)。2010—2019年光伏發(fa)(fa)電(dian)量(liang)從(cong)32 TW·h增至699 TW·h，年增幅達(da)到(dao)240%；風力發(fa)(fa)電(dian)量(liang)從(cong)342 TW·h增至1 404 TW·h，年增幅達(da)到(dao)45%（見圖5）。

2、新能(neng)源(yuan)是碳(tan)中和(he)的主(zhu)導

從能(neng)(neng)源(yuan)生產和消(xiao)費(fei)結構看，世界能(neng)(neng)源(yuan)已形(xing)成(cheng)煤、油(you)、氣、新能(neng)(neng)源(yuan)“四分天下”的(de)格局。研究預測，到2030年將是新能(neng)(neng)源(yuan)的(de)轉折年，多種新能(neng)(neng)源(yuan)成(cheng)本下降(jiang)至可與化石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)競爭，能(neng)(neng)源(yuan)去碳(tan)化趨勢持續(xu)加強。

預計2030年，全(quan)球一(yi)次能源量將(jiang)達到峰(feng)值156′108 t油當量，年均增長(chang)1.2%，其中(zhong)煤炭占19%、石油占28%、天然(ran)氣占26%、新能源占27%（見圖6）[15]。

預計2025年石油(you)需求增速放緩(huan)，到2030年石油(you)需求進入(ru)平臺期，天(tian)然氣(qi)由于其(qi)低碳(tan)屬(shu)性(xing)，或將成為唯一有望保持增長的化(hua)石能(neng)源(yuan)。

圖5 2010—2019年全球(qiu)光伏(fu)發電與風力發電量

圖6 2019—2050年全球能源結構變(bian)化(hua)趨勢

預計(ji)2030年(nian)(nian)后，新(xin)能(neng)源成本(ben)基本(ben)低于化石能(neng)源。預計(ji)2030—2050年(nian)(nian)，世界一次能(neng)源消(xiao)費總量(liang)將維(wei)持在較(jiao)為(wei)平穩的水平。

到2050年，世(shi)界一次能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)費(fei)量基(ji)本(ben)與2030年持平，其(qi)中煤炭占(zhan)4%、石(shi)油(you)占(zhan)14%、天(tian)然氣(qi)占(zhan)22%、新能(neng)(neng)源(yuan)占(zhan)60%，世(shi)界能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)費(fei)結(jie)構(gou)發(fa)生(sheng)根(gen)本(ben)性變化，新能(neng)(neng)源(yuan)將(jiang)超過煤炭、石(shi)油(you)、天(tian)然氣(qi)，成(cheng)為主體能(neng)(neng)源(yuan)。

3、新能(neng)源在碳中(zhong)和進程中(zhong)的作用(yong)

太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、風能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、水能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、核能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、氫能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)等是(shi)新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源的主(zhu)力(li)(li)軍，助力(li)(li)電(dian)力(li)(li)部門實現(xian)低碳(tan)排放。2019年以來，新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源平(ping)均(jun)發電(dian)成本已實現(xian)低于燃氣發電(dian)成本，但總體水平(ping)較煤(mei)發電(dian)仍(reng)高出16%[19]。

預計到2030年左右，大部(bu)分(fen)新(xin)建光(guang)伏發電(dian)、風(feng)電(dian)項(xiang)目平均投(tou)資水平將低(di)于新(xin)建煤(mei)發電(dian)廠，幾乎所有亞太市場可實現光(guang)伏、風(feng)能發電(dian)成本低(di)于煤(mei)發電(dian)[20]。

預計到2050年，新能源發(fa)(fa)電(dian)可滿(man)足全球(qiu)電(dian)力需求的(de)80%，其中光伏發(fa)(fa)電(dian)和風力發(fa)(fa)電(dian)量累計占總發(fa)(fa)電(dian)量的(de)一(yi)半以上[9]。

“綠(lv)氫(qing)(qing)”是新能源的(de)后備軍(jun)，助力工業與交通等領域進一(yi)步降低(di)碳排放。電價占電解水(shui)制(zhi)氫(qing)(qing)成(cheng)(cheng)本的(de)60%～70%，隨著電價大幅度下降，“綠(lv)氫(qing)(qing)”成(cheng)(cheng)本將(jiang)快(kuai)速(su)下降。到2030年左右，“綠(lv)氫(qing)(qing)”有望比化石燃料制(zhi)氫(qing)(qing)更具(ju)成(cheng)(cheng)本優勢[19]。

到2050年，全球氫(qing)能占終端能源(yuan)消費比重有望達(da)到18%，“綠氫(qing)”技術(shu)完全成熟，大規(gui)模用(yong)于(yu)難以通過(guo)電氣化(hua)實現(xian)零排放的領(ling)域[21-23]，主要包括鋼鐵、煉油、合成氨等工業用(yong)氫(qing)，以及重卡、船舶等長距(ju)離交通運(yun)輸領(ling)域。

人工碳轉(zhuan)化(hua)技術(shu)是連接新能源與化(hua)石能源的橋梁，有效(xiao)降(jiang)低化(hua)石能源碳排放，將(jiang)過剩(sheng)電量轉(zhuan)化(hua)為化(hua)工產(chan)品或燃料進行(xing)儲存，對新能源電網起到削(xue)峰填谷作用。

電轉(zhuan)氣(qi)(qi)是(shi)人工碳轉(zhuan)化的(de)主要形(xing)式，可以將(jiang)二(er)氧化碳重整制(zhi)甲烷，被視為是(shi)歐(ou)洲實(shi)現(xian)能源轉(zhuan)型的(de)關(guan)鍵。預計(ji)到2050年，歐(ou)盟(meng)工業(ye)部門(men)10%～65%的(de)能源消耗來(lai)(lai)自電轉(zhuan)氣(qi)(qi)，供熱(re)行業(ye)和交通運(yun)輸行業(ye)30%～65%的(de)能源來(lai)(lai)自于電轉(zhuan)氣(qi)(qi)[23-24]。

四、中國碳中和實施路徑

1、中國碳(tan)中和目標與路線(xian)圖

中國政(zheng)(zheng)府(fu)承諾實現碳(tan)中和(he)，制定政(zheng)(zheng)策積極推進碳(tan)中和(he)進程(cheng)。

2020年9月，習(xi)近平在聯(lian)合(he)國大會上(shang)表示(shi)“中(zhong)國將提高國家自主(zhu)貢獻力(li)度，采取更加有力(li)的政策和(he)措施，二氧化碳(tan)排放力(li)爭(zheng)于2030年前達到峰值，努(nu)力(li)爭(zheng)取2060年前實(shi)現碳(tan)中(zhong)和(he)”[25]。

同(tong)年12月，發(fa)布《新(xin)(xin)(xin)時(shi)代的中國能源(yuan)發(fa)展》白皮(pi)書，全面(mian)闡述了新(xin)(xin)(xin)時(shi)代新(xin)(xin)(xin)階段中國能源(yuan)安全發(fa)展戰略(lve)的主(zhu)要政策和重(zhong)大(da)舉措。

《中國長期(qi)低碳(tan)發(fa)展(zhan)戰略與轉(zhuan)型路徑研究》報告指(zhi)出，預計到(dao)2025年(nian)前后，中國二氧(yang)化(hua)碳(tan)排放進入峰(feng)值(zhi)(zhi)平臺期(qi)，力爭2030年(nian)前可(ke)實現(xian)穩定達峰(feng)，化(hua)石能(neng)源消費(fei)的二氧(yang)化(hua)碳(tan)峰(feng)值(zhi)(zhi)排放量(liang)控制在(zai)110108 t之(zhi)內，到(dao)2035年(nian)二氧(yang)化(hua)碳(tan)排放量(liang)將比峰(feng)值(zhi)(zhi)年(nian)份(fen)顯著下降[26]。

按(an)照二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)峰值的(de)減(jian)排(pai)(pai)(pai)(pai)程度(du)，本(ben)文分低(di)、中、高(gao)3種情景(jing)(jing)預測中國2060年碳(tan)(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)量(liang)(liang)（見圖7）。低(di)情景(jing)(jing)下(xia)，二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)減(jian)排(pai)(pai)(pai)(pai)至(zhi)峰值的(de)40%，排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)量(liang)(liang)降低(di)至(zhi)44108 t；中情景(jing)(jing)下(xia)，二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)減(jian)排(pai)(pai)(pai)(pai)至(zhi)峰值的(de)30%，排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)量(liang)(liang)降低(di)至(zhi)33108 t；高(gao)情景(jing)(jing)下(xia)，二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)減(jian)排(pai)(pai)(pai)(pai)至(zhi)峰值的(de)20%，排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)量(liang)(liang)降低(di)至(zhi)22108 t。

剩余排放量主要通過二氧化(hua)碳(tan)(tan)封存及利用、人(ren)工碳(tan)(tan)轉化(hua)、森林碳(tan)(tan)匯(hui)等(deng)方式消納。中、高(gao)情景下(xia)對二氧化(hua)碳(tan)(tan)封存及利用、人(ren)工碳(tan)(tan)轉化(hua)、森林碳(tan)(tan)匯(hui)等(deng)碳(tan)(tan)中和技術需求較大，應(ying)該加(jia)強這些(xie)領域的投入。

圖(tu)(tu)7中國碳排(pai)放量趨勢預測圖(tu)(tu)

2、中(zhong)國碳中(zhong)和實施路徑

與其他國(guo)家相比(bi)，中(zhong)國(guo)在實現碳中(zhong)和(he)(he)道路(lu)上將面臨碳排放(fang)(fang)量大(da)、能源消(xiao)費以(yi)化石能源為(wei)主、碳達峰到碳中(zhong)和(he)(he)緩沖(chong)時間短等(deng)諸多挑(tiao)戰(zhan)。中(zhong)國(guo)是全(quan)球最大(da)的二(er)氧(yang)化碳排放(fang)(fang)國(guo)，2019年(nian)二(er)氧(yang)化碳排放(fang)(fang)量占全(quan)球總排放(fang)(fang)量的29.4%，比(bi)美國(guo)（14.4%）、印度（6.9%）和(he)(he)俄羅斯(si)（4.5%）的總和(he)(he)還(huan)要多。

目前，中國能源消費仍然以煤炭(tan)、石油、天然氣等(deng)化(hua)石能源為主，特別是煤炭(tan)比重占一半以上。2019年，中國能源消費總量為70.8 108 t油當量，煤炭(tan)占58%，石油占19%[18]。

中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)從碳(tan)(tan)達峰(feng)(feng)到碳(tan)(tan)中(zhong)(zhong)和(he)經歷只有(you)短短30年(nian)，即碳(tan)(tan)達峰(feng)(feng)后需(xu)要(yao)快速下降，走向碳(tan)(tan)中(zhong)(zhong)和(he)。歐盟承諾(nuo)的(de)碳(tan)(tan)達峰(feng)(feng)到碳(tan)(tan)中(zhong)(zhong)和(he)時間為60～70年(nian)，緩沖時間是中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)2倍。針對中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)情，不能(neng)復制(zhi)國(guo)(guo)(guo)(guo)外碳(tan)(tan)中(zhong)(zhong)和(he)模式，需(xu)要(yao)制(zhi)定符(fu)合中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)資源稟賦及國(guo)(guo)(guo)(guo)情的(de)碳(tan)(tan)中(zhong)(zhong)和(he)實施路(lu)線。

在實現碳(tan)中和的(de)道路上，中國需要在電力、工業、建(jian)筑、農業等(deng)領域共同努力，減少“黑碳(tan)”的(de)排放量(liang)和發揮“灰(hui)碳(tan)”的(de)可利(li)用性(xing)（見表2）。

（1）推進煤炭高效清潔化利(li)用

中(zhong)國(guo)煤(mei)(mei)炭資(zi)源(yuan)豐(feng)富(fu)，是主(zhu)體能源(yuan)類(lei)型和重(zhong)要(yao)工業原料。大力(li)推(tui)進煤(mei)(mei)炭高(gao)效清潔化(hua)利(li)用(yong)既可有效控(kong)制二(er)氧化(hua)碳排放，還能發揮(hui)煤(mei)(mei)炭保障國(guo)家(jia)能源(yuan)安全的主(zhu)力(li)作用(yong)。

煤炭高(gao)效(xiao)清(qing)潔(jie)(jie)利用包括煤的(de)安全、高(gao)效(xiao)、綠色(se)開采，煤燃(ran)燒(shao)(shao)中的(de)污染控(kong)制與凈(jing)化，新型(xing)清(qing)潔(jie)(jie)煤燃(ran)燒(shao)(shao)，先進(jin)燃(ran)煤發電和煤潔(jie)(jie)凈(jing)高(gao)效(xiao)轉化等。

煤(mei)(mei)炭地(di)下氣(qi)化是清(qing)潔利(li)用的(de)(de)重要途徑，可從根(gen)本上改(gai)變中深層(ceng)煤(mei)(mei)炭開(kai)采利(li)用模式，減少煤(mei)(mei)炭在(zai)開(kai)采和應用中造成(cheng)的(de)(de)環(huan)境(jing)負面影響。

要(yao)力爭實(shi)現中國(guo)陸上埋(mai)深1 000～3 000 m煤(mei)炭資(zi)源(yuan)氣(qi)化利用，預(yu)估這(zhe)部分煤(mei)炭資(zi)源(yuan)氣(qi)化開采可(ke)產甲烷、氫氣(qi)等氣(qi)體（272～332）1012 m3[27]。

中國約50%的(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭(tan)消費總(zong)量用(yong)于發電，解決燃煤(mei)(mei)(mei)(mei)發電的(de)(de)清潔高效問(wen)題是煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭(tan)高效清潔利(li)用(yong)的(de)(de)重(zhong)中之重(zhong)。現代煤(mei)(mei)(mei)(mei)化工(gong)(gong)主要以(yi)潔凈(jing)能源(yuan)和精細化學(xue)品(pin)為主，包括(kuo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣、煤(mei)(mei)(mei)(mei)制油、煤(mei)(mei)(mei)(mei)制化工(gong)(gong)品(pin)等。

（2）加快清潔用(yong)能(neng)替代

加快實(shi)施清潔用能替代，優化能源結(jie)構，構建清潔低碳、安全(quan)高效的能源體(ti)系是中國(guo)實(shi)現碳中和的重(zhong)要舉(ju)措(cuo)。

依靠技(ji)術創新，進一步降低太陽能(neng)、風能(neng)發電成(cheng)本(ben)，利(li)用(yong)風電-光(guang)電-儲能(neng)耦(ou)合模(mo)式替代火電，發揮儲能(neng)技(ji)術快速響應、雙向(xiang)調節、能(neng)量(liang)緩沖優勢，提高新能(neng)源系統調節能(neng)力和(he)上網(wang)穩定性。

利用(yong)(yong)光熱(re)-地熱(re)耦(ou)合模式(shi)替(ti)代燃煤供熱(re)用(yong)(yong)能，發揮(hui)太陽能光熱(re)和地熱(re)的各(ge)自優勢，形成(cheng)互補供熱(re)用(yong)(yong)能。

（3）提升天然氣在(zai)低碳(tan)轉(zhuan)型中的最佳(jia)伙伴到(dao)最后橋(qiao)梁作用

天(tian)然氣是低碳(tan)(tan)清潔能(neng)源，是能(neng)源從高碳(tan)(tan)到零碳(tan)(tan)過渡的最(zui)(zui)佳伙(huo)伴(ban)與最(zui)(zui)后橋梁作用，對(dui)實現碳(tan)(tan)中和(he)起到積極(ji)促進作用。在碳(tan)(tan)中和(he)背景下(xia)，中國天(tian)然氣需求(qiu)(qiu)增長強勁(jing)，預計到2035年，需求(qiu)(qiu)量將可能(neng)快速增長至（6 500～7 000）108 m3。

以四(si)川(chuan)盆(pen)地、鄂爾多斯(si)盆(pen)地、塔里木盆(pen)地為重(zhong)點(dian)，建(jian)成(cheng)多個百億立方(fang)米(mi)級天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)生產(chan)基地，促進(jin)常規(gui)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)增產(chan)。重(zhong)點(dian)突(tu)破非常規(gui)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)勘(kan)探(tan)開發，完(wan)善產(chan)業政策體(ti)系，促進(jin)頁(ye)巖氣(qi)(qi)(qi)(qi)、煤(mei)層氣(qi)(qi)(qi)(qi)等開發利用。

（4）大力發展“綠氫”工業及其產業鏈

中(zhong)國需(xu)(xu)要像煤炭(tan)、油(you)氣等工(gong)業一樣，加快構建氫能(neng)工(gong)業，推動實施(shi)“氫能(neng)中(zhong)國”戰略。中(zhong)國氫能(neng)需(xu)(xu)求(qiu)旺盛，但仍(reng)以化(hua)石能(neng)源(yuan)制氫（即“灰氫”）為主(zhu)。利(li)用(yong)“綠(lv)氫”替代“灰氫”可有效降低二氧化(hua)碳排放。

據中(zhong)(zhong)國氫(qing)能(neng)聯盟預測，2030年中(zhong)(zhong)國將處于氫(qing)能(neng)市場發展中(zhong)(zhong)期，氫(qing)氣年均需(xu)(xu)求量(liang)達(da)3 500104 t，在(zai)終端(duan)能(neng)源消費中(zhong)(zhong)占5%；2050年氫(qing)氣年均需(xu)(xu)求量(liang)達(da)6 000104 t，“綠氫(qing)”占氫(qing)氣來源的70%，在(zai)終端(duan)能(neng)源消費中(zhong)(zhong)占比(bi)至少到(dao)10%[28]，可減排二氧化(hua)碳約(yue)7108 t。

此外，加(jia)(jia)快推(tui)進儲氫、運氫、氫燃料(liao)電池及加(jia)(jia)氫站(zhan)等產(chan)(chan)業(ye)鏈整體發展，與油氣工業(ye)深入融(rong)合，利用(yong)現(xian)有(you)天(tian)然氣管網和加(jia)(jia)油氣站(zhan)等基礎設施，在產(chan)(chan)氫、加(jia)(jia)氫等產(chan)(chan)業(ye)鏈節(jie)點(dian)發揮(hui)油氣公司先(xian)天(tian)優(you)勢(shi)，實現(xian)“油、氣、氫、電”四站(zhan)合建，推(tui)進氫工業(ye)體系高質量(liang)發展。

（5）加大二氧化(hua)碳埋藏及封存應用與推(tui)廣

二(er)氧化(hua)碳(tan)埋藏與(yu)封存(cun)能(neng)夠實現(xian)二(er)氧化(hua)碳(tan)大規模(mo)減排，是化(hua)石能(neng)源清潔化(hua)利用的(de)配套技(ji)術(shu)。中(zhong)國(guo)以(yi)煤炭為主的(de)資源稟賦決定(ding)，必須(xu)加(jia)大二(er)氧化(hua)碳(tan)的(de)埋藏及(ji)封存(cun)應用與(yu)推廣，發揮其在(zai)碳(tan)中(zhong)和進程中(zhong)的(de)作用，推動(dong)煤炭高效(xiao)清潔化(hua)利用。

未(wei)來可利用(yong)開采油氣后的枯竭油田、氣田和地下“水田”，形(xing)成埋藏及(ji)封存二(er)氧化碳的“人工二(er)氧化碳氣田”（見(jian)圖8、圖9）。

目(mu)前，中國石油已在(zai)吉林油田(tian)(tian)(tian)、新疆油田(tian)(tian)(tian)、大慶油田(tian)(tian)(tian)開展二氧(yang)(yang)化(hua)碳驅油等(deng)技術攻關(guan)，形成年產超100104 t驅油產量，二氧(yang)(yang)化(hua)碳驅油技術取(qu)得新的突破(po)。

圖(tu)8二氧化(hua)碳地下埋藏與封存(cun)地質(zhi)模式圖(tu)

圖(tu)9二氧(yang)化碳地下埋(mai)藏與封存模型

中國近海二氧(yang)化(hua)碳海底地質封(feng)存潛力大，封(feng)存總容量(liang)約為(wei)2.51012 t[29]。初步預測鄂爾多斯盆地深(shen)部(bu)咸(xian)水層和油藏的二氧(yang)化(hua)碳有效封(feng)存量(liang)分別為(wei)133108 t和

19.1108 t，吐哈盆地油氣藏(zang)、深部(bu)咸(xian)水(shui)層和(he)煤(mei)層二氧(yang)化碳(tan)有效封存量為44108 t。預測(ce)沁水(shui)盆地煤(mei)層二氧(yang)化碳(tan)的吸附(fu)和(he)封存量可(ke)達1 280108 t，其中吸附(fu)量占(zhan)96%以上[30-32]。此外，二氧(yang)化碳(tan)驅(qu)油、驅(qu)氣不僅可(ke)以實現二氧(yang)化碳(tan)埋存，還可(ke)以提高油氣采收(shou)率[33]。

未來(lai)，可在(zai)松遼、渤海灣、鄂(e)爾多(duo)斯、大慶等(deng)大型油(you)氣區，將采完的油(you)田(tian)、氣田(tian)建設成為“人工(gong)二(er)氧(yang)化碳氣田(tian)”埋藏(zang)與封存示范基(ji)地。

（6）發展碳(tan)(tan)轉化(hua)及森林碳(tan)(tan)匯

發展碳(tan)(tan)轉化，將(jiang)二(er)(er)氧化碳(tan)(tan)轉化為(wei)化工產品或燃料，實(shi)現“變廢為(wei)寶”。中國(guo)科學院(yuan)大連(lian)化學與物(wu)理研究所提(ti)出(chu)的“液態(tai)陽(yang)光”技術，將(jiang)“綠氫”與二(er)(er)氧化碳(tan)(tan)反應制(zhi)成甲(jia)醇，生(sheng)(sheng)產1 t甲(jia)醇可固定1.375 t二(er)(er)氧化碳(tan)(tan)。中國(guo)甲(jia)醇產能是(shi)8 000104 t左右，主要從天然氣和(he)煤中制(zhi)取(qu)，如果(guo)全部采用“液態(tai)陽(yang)光”技術生(sheng)(sheng)產甲(jia)醇，可固定上億噸二(er)(er)氧化碳(tan)(tan)[34]。

大力(li)發展森林(lin)碳(tan)(tan)匯，中國西南、東北等重(zhong)要(yao)林(lin)區(qu)的碳(tan)(tan)匯能力(li)很大。2010—2016年(nian)(nian)，中國陸地植被(bei)年(nian)(nian)均固碳(tan)(tan)能力(li)約(yue)11108 t，約(yue)等于在此期間中國每年(nian)(nian)排放量的45%[35]。植樹造林(lin)可在碳(tan)(tan)中和的進程中發揮有利作用。

（7）建(jian)立(li)市場(chang)機制(zhi)控制(zhi)碳排放

建立健全全國碳排(pai)放(fang)交易市(shi)場，利(li)(li)用(yong)市(shi)場機制控制碳排(pai)放(fang)。建立碳市(shi)場，增加(jia)化(hua)(hua)石碳類利(li)(li)用(yong)成本(ben)，有利(li)(li)于從(cong)源頭減(jian)少化(hua)(hua)石能源消費，降低二氧化(hua)(hua)碳和(he)大氣污染物(wu)排(pai)放(fang)。

中國當前(qian)碳排放交易市場尚處于構建初期(qi)，要(yao)進一步完善碳排放交易市場配套(tao)細則(ze)，實施(shi)相(xiang)關基礎(chu)設施(shi)建設，明晰碳交易相(xiang)關方(fang)的(de)行為標準(zhun)與規范，健全國家(jia)碳排放交市場體(ti)系。

五、結語

當今世(shi)界正經歷百年未(wei)有(you)之大變(bian)(bian)局。生(sheng)態(tai)環(huan)境事關(guan)人類(lei)生(sheng)存和(he)永續發展，需要各國團(tuan)結合作(zuo)，共同應對挑(tiao)戰。碳中和(he)是人類(lei)應對全球氣候(hou)變(bian)(bian)化(hua)達成的(de)共識，世(shi)界各國積極(ji)承諾實現碳中和(he)目標。

碳(tan)替代、碳(tan)減(jian)排(pai)、碳(tan)封存、碳(tan)循環(huan)是實(shi)現碳(tan)中(zhong)和的(de)4種主要途徑，碳(tan)替代是實(shi)現碳(tan)中(zhong)和的(de)中(zhong)堅力量(liang)，預計到2050年將貢獻47%的(de)二氧化碳(tan)減(jian)排(pai)量(liang)。

碳中(zhong)和進程(cheng)加速了全球(qiu)能(neng)(neng)源(yuan)從化石能(neng)(neng)源(yuan)向新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)轉(zhuan)型，新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)已成(cheng)(cheng)為(wei)第3次能(neng)(neng)源(yuan)轉(zhuan)換主(zhu)角，未來將在(zai)碳中(zhong)和發揮主(zhu)導作用(yong)。預計2030年(nian)(nian)是(shi)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發展的轉(zhuan)折年(nian)(nian)，新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)成(cheng)(cheng)本(ben)下降(jiang)(jiang)至可與化石能(neng)(neng)源(yuan)相競爭；2030—2050年(nian)(nian)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)將大規(gui)模(mo)推廣(guang)應用(yong)，碳排放下降(jiang)(jiang)趨勢加快(kuai)。

2050年(nian)全(quan)球大(da)部(bu)分地區和(he)國家將實現(xian)碳(tan)中(zhong)和(he)，新能(neng)源(yuan)走上能(neng)源(yuan)舞臺中(zhong)央成為主體能(neng)源(yuan)。預計到2100年(nian)以前(qian)，能(neng)源(yuan)消費(fei)結構由現(xian)階段(duan)的“四分天(tian)下”轉變為“一(yi)大(da)三(san)小”新格(ge)局（“一(yi)大(da)”為新能(neng)源(yuan)，“三(san)小”為煤炭、石油、天(tian)然氣）。

未(wei)來中(zhong)國(guo)也將(jiang)逐步向世界能源(yuan)消(xiao)費結(jie)構新(xin)趨勢靠攏(long)發展，實現(xian)從(cong)現(xian)階段“一(yi)大(da)三(san)(san)小(xiao)”（“一(yi)大(da)”為煤(mei)炭，“三(san)(san)小(xiao)”為石油(you)、天然氣、新(xin)能源(yuan)）向“三(san)(san)小(xiao)一(yi)大(da)”（“三(san)(san)小(xiao)”為煤(mei)炭、石油(you)、天然氣，“一(yi)大(da)”為新(xin)能源(yuan)）跨(kua)越(yue)。

加快(kuai)氫(qing)能、新(xin)材料儲(chu)能、可控核(he)聚變等顛覆(fu)性技術攻關及工業化(hua)，以新(xin)能源為主實現中國“能源獨立”戰略，為宜居地球、綠(lv)色(se)地球作出貢獻。本文觀點是目(mu)前階段性認(ren)識(shi)，未來不同時期，隨著(zhu)科技與世界格局變化(hua)，碳(tan)中和的認(ren)識(shi)將不斷革新(xin)和發展。