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2060年前要实现的碳中和目标,将如何改变我们的生活
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来源:上观新闻 作者:贺克斌 2021-07-09 06:16
摘要:实现碳中和,将带来政府行为、企业行为和个人行为的根本变化,覆盖全社会方方面面,影响范围非常大。

日前,中国工程院院士、清华大学环境学院教授贺克斌在“人文清华讲坛”发表长篇演讲,全面介绍了中国实现碳达峰、碳中和的目标、意义以及实现路径。贺克斌教授指出,碳中和是改革开放40多年后对中国未来具有重大影响的下一个大事件,实现碳达峰、碳中和将是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。以下为演讲主要内容。

『碳市场有助于碳减排』

目前,全国碳交易市场启动在即。全国碳交易市场的启动,意味着支持碳达峰、碳中和目标愿景实现的重要工具之一——交易工具在全国范围内开启。

碳交易是一种碳定价的方式,企业间通过市场手段进行排放权交换以平衡各自的排放量,从而达到低成本控制碳排放总量的目的。全球已经有61个国家启动碳交易,一般采取两种机制。其中,有31个国家采用的是碳市场,有30个国家采用的是碳税。中国实施的碳市场机制,从2011年开始在7个省市逐步试点,北京、天津、上海和深圳在2013年启动,紧接着重庆、广东和湖北在2014年启动,今年全国碳市场开始全面实施。应该说,中国的碳市场经历了一个比较长时间的积累。

全国碳市场的第一步从电力系统开始推进,因为电力工业覆盖中国二氧化碳排放量的35%;第二步将会引入建材行业的水泥和有色金属行业的电解铝,这两个行业引入以后,覆盖的二氧化碳排放量会达到47%;之后会引入化工、建材、石化等八大行业,将覆盖全国二氧化碳排放量的70%。未来,还会从生产领域扩展到生活领域,在我们的生活中也会逐步引入碳市场的概念和实际应用,也就是我们个人的碳足迹。所以,碳市场以及与碳相关的未来,将覆盖我们生产、生活的方方面面。

碳交易市场的主要目的是促进二氧化碳的减排。比如,2008年到2016年之间,欧盟通过碳排放交易体系减少了10亿吨的二氧化碳排放,相当于欧盟总排放量的4%左右。

为什么要花这么大的力气来减少二氧化碳排放呢?因为全球变暖的问题已经越来越严重,造成热浪、暴雨、北极冰盖融化、干旱、海平面上升等等,它给我们的生存带来了极大的威胁。越来越多的研究表明,如果不大幅度控制像二氧化碳这样的温室气体的排放,到21世纪末,整个地球的升温可能达到3℃-4℃。从历史的温度记录看,恐龙时代,平均温度和现在比也只高了4℃,当时在北极地区甚至有鳄鱼存在。所以,升温3℃-4℃对于全球的气候系统和生态系统的影响是巨大的,将引起崩溃性的紊乱。人作为一个生命系统,正常体温为37℃左右,如果升高3℃-4℃,就会发高烧,整个免疫系统和生命系统会出现紊乱。地球也是这样,升温3℃-4℃,这是一个绝对不可接受的结果。


贺克斌教授在演讲中。(图片由“人文清华讲坛”提供)

『碳达峰与碳中和』

我们希望把气温控制在风险可控的范围之内。研究表明,未来的温度控制安全线是升温幅度不超过2℃,更稳妥一点,是要实现不超过1.5℃的温控目标,这也是2015年通过《巴黎协定》全球达成的一个基本共识。

气温上升的最大驱动力是温室气体,温室气体里最主要的是二氧化碳。在最近200多年的历史进程中,特别是工业革命以来,累计的二氧化碳排放量和全球平均温度的升高有着非常明显的正相关关系,这也是为什么首先要控制碳排放量的基本出发点。

全球特别是联合国系统采取这样的行动并不是从今天才开始的。过去的几十年里,有3个里程碑式的事件。第一个是1992年签署的《联合国气候变化框架公约》,到目前为止它仍是我们应对气候变化的一个基础性法律文件。第二个是在1997年签署的《京都议定书》。第三个是2015年签署的《巴黎协定》。在《巴黎协定》的框架下,许多国家提出了碳达峰、碳中和的目标。

碳达峰是指在某一个时点,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值,之后逐步回落。当然它可能有个平台期,即达到峰值不再上升,稳定一段时间,然后再下降。

碳中和是指一定时期内二氧化碳排放量与二氧化碳吸收量相平衡的状态。人类的生产、生活会大量排出二氧化碳,但是,海洋生态系统和陆地生态系统对碳有吸收作用,我们把它叫作“碳汇”。目前,全球人为的生产、生活活动造成的二氧化碳的排放大大超过了陆地生态系统和海洋生态系统最大的吸收能力,这叫不中和或者不平衡。碳中和的目标就是要在一定时间之内,通过人类的共同努力,采取各种措施,使二氧化碳的排放量下降到与二氧化碳的陆地生态系统、海洋生态系统的吸收量相平衡的状态。

目前,全球都在积极采取行动。为实现全球“零碳未来”的愿景,截止到2020年底,已经有100多个国家或地区提出了碳中和的承诺,占全球二氧化碳排放量的65%以上和世界经济的70%以上。

欧洲在这方面一直积极行动。20世纪90年代,欧洲就出台了关于能效提升和可再生资源发展的计划;2000年之后,又提出了欧洲气候变化计划,实施了欧盟碳排放交易体系;2019年公布了欧洲绿色新政,提出了2050年欧洲要实现碳中和的目标。

『应对气候变化,中国在行动』

从20世纪90年代初签署《联合国气候变化框架公约》开始,中国也一直在行动。与1990年相比,2020年我国单位GDP的二氧化碳排放强度降幅超过90%。煤炭在一次能源(指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源)中所占的比例,从1990年的76.2%下降到了2020年的57.7%,往后还会进一步大幅度下降。非化石能源占比稳步上升,到2019年已超过15%,还将继续推进。

减碳支持了PM2.5浓度的大幅降低。从2013年开始,国家大幅度推进治理大气污染的行动,先后推行了“《大气十条》5年计划”“打赢蓝天保卫战3年行动计划”。通过8年时间的努力,到2020年,全国300多个城市PM2.5的平均浓度下降了46%。大气污染治理和减碳行动取得了协同增效的成果。

2020年9月22日,习近平主席在第75届联合国大会上正式宣布我国的“双碳”目标。当初签署《巴黎协定》时,我们的承诺是在2030年左右实现碳达峰;但在去年的讲话中,习近平主席提出力争在2030年前实现碳达峰,并明确提出在2060年前实现碳中和。

如果我们还延续过去以末端治理为主的控制路径,那么未来十年,我们减排大气污染物的潜力将基本耗尽。即使我们进一步努力,一直到2060年,PM2.5的浓度大概会在25微克/立方米,现在全国300多个城市PM2.5的平均浓度是33微克/立方米,下降幅度非常有限。所以,我们寄希望于在碳中和的目标下实现深度能源转型。只有这样,我们才能大幅度降低PM2.5的浓度,未来可以降到世卫组织的最低推荐值10微克/立方米以下,全国的平均值达到8微克/立方米左右,全面实现未来美丽中国的目标,使老百姓的健康从中获益。

要实现碳中和的目标,我们的任务非常艰巨。2020年,全国二氧化碳的总排放量是104亿吨,到2030年前达峰,预计达到110亿吨左右。我们的碳汇也就是能够吸收碳的总量是10亿吨左右,要把二氧化碳排放降到这个水平,意味着超过90%的排放量要减下来,这是一个非常艰巨的任务。

根据现阶段的国情,我国在减碳方面存在3个非常明显的难度。

第一,我国现在还是高碳的能源结构,化石能源比例明显偏高,虽然煤炭比例已经下降,但仍然是全球煤炭能源占比最高的国家之一。

第二,我国仍是高碳的产业结构。在全球产业链分工中,水泥、钢铁、石化等高耗能的工业在我们整个产业中的比例较高,这些都是比较难减排的行业。

第三,我们是世界上最大的发展中国家,还处在中高速的发展阶段,在这个过程中,减碳绝不是轻轻松松能够实现的。

我们未来的减排任务如何完成呢?可以通过“五碳并举”的措施来攻克难关。第一,资源增效减碳。从能源需求上讲,达到同样的经济目标,将能源需求降到最低,这就叫资源增效减碳。第二,能源结构降碳,大幅提升非化石能源比例。第三,地质空间存碳。通过碳捕集利用和封存(指将二氧化碳从工业或其他排放源中分离出来,运输到特定地点加以利用或封存)来解决一部分二氧化碳排放。第四,生态系统固碳。通过各种生态建设的手段,使二氧化碳的碳汇能力巩固和增加。第五,启动碳交易市场,通过市场机制来推动各类技术更加合理有效的应用。“五碳”一起发力,是我们未来实现碳中和的基本路径。

『广泛而深刻的经济社会系统性变革』

实现碳中和,将带来政府行为、企业行为和个人行为的根本变化,覆盖全社会方方面面,影响范围非常大。这场经济社会系统性变革,涉及观念重塑、价值重估、产业重构以及对社会经济和生活的广泛影响。

第一是观念重塑。

为推进实现碳中和的目标,世界经济发展将从资源依赖型向技术依赖型转变。现在的全球经济高度依赖化石能源,但是化石能源在全球的地域分布极度不均。能源结构降碳的核心就是要大幅度提升可再生能源或者非化石能源的比例。非化石能源典型的有四个,分别是风能、太阳能、水能、核能。其中,风能、太阳能将来占比会更高。据国际能源署(IEA)2021年的最新报告显示,实现净零排放的能源关键技术中,50%目前尚未成熟,需要进一步研发提升,可见走向技术依赖型的经济发展模式对科技创新的需求更加迫切。

第二是价值重估。

先看能源成本,目前风、光发电和火力发电的成本已经接近,但是如果加上并网成本,风、光发电的成本和火电相比还比较高。碳市场的建立健全和逐步完善,会使碳价在全国或者全世界发挥作用,逐渐使技术的竞争优势发生变化,并网成本随着规模的应用将大大降低,因此风电、光伏电的价值和竞争力会被重新认识。

再看地域价值。我们国家东部是发达地区,中西部是欠发达地区,但是未来风、光资源恰恰集中在中西部欠发达地区,这会给这些地域带来新的发展机遇。

第三是产业重构。

未来在减碳的推动下,传统的加油站会变成加能站,这正在走向现实。中石化在“十四五”期间,计划利用原有的3万座加油站、870座加气站的布局,建设1000座加氢站或油氢合建站、5000座充换电站、7000座分布式光伏发电站点。

供电系统也会发生变化。风和光这两种新能源将引入新型的电力系统中,但是它们有一个特点,就是波动性大,非人为可控,有季节性变化。在这种情况下,电力供需管理系统会催生出一种新型产业——虚拟电厂,对供需能力进行调节。

工业产业链也会发生重大变化,传统石油炼制形成汽柴油输送给燃油车,燃油车消费后会排放大量的二氧化碳,未来这一产业链的市场空间会被大大压缩。新能源大幅推广后,通过石油生产基础化工原料,产出橡胶、塑料、纤维这样的产品还有很大的市场空间,因此化工生产系统未来的主要方向将是燃料变成原料、能源变成资源。

第四,碳中和对社会生活将造成广泛影响。

出行方面,人们将大量使用新能源汽车,特别是电动车。而且,一个电动小汽车的用户,可以对充放电进行优化选择:低谷用电时充电,形成一个分布式的储能系统;高峰用电时则通过虚拟电厂向电网供电。国家电网对北京一个双向充放电互动桩的试点表明,一辆小汽车选择合适的时段充放电,一度电能挣4毛钱,一年下来能挣4000元钱。据《节能与新能源汽车技术路线图》研究报告预测,2040年中国电动汽车保有量将达到3亿辆,每辆车平均65千瓦时的话,车载储能容量约达200亿千瓦时,将与中国每天的消费总电量基本相当。

住宅方面,现在有个概念叫“光储直柔建筑”。“光”指的是利用建筑的表面发展光伏电。“储”就是建筑物里可以链接建筑物外充电桩或蓄电池。“直”是指内部直流配电。“柔”是指弹性负载、柔性用电。直流和交流用电会有15%左右效率的提升,同时,柔性用电系统能充分利用风、光这些非化石可再生资源。

总而言之,碳中和是改革开放40多年后对于中国社会未来具有巨大影响的下一个重大事件,它将对自然科学、工程科学、社会科学的发展和创新提出巨大需求,需要多学科协同,通过科技创新和人才培养来实现这个重要目标。

栏目主编:龚丹韵 文字编辑:徐蓓 题图来源:IC PHOTO 图片编辑:徐佳敏
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