碳中和背景下中國碳達峰路徑分析

　　碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。我國要實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標，需要精準研判未來碳排放趨勢，做好頂層設(shè)計并提出實現(xiàn)路徑與路線圖，最終實現(xiàn)經(jīng)濟、能源、環(huán)境、氣候共贏。

　　中國工程院院刊《Engineering》2021年第12期刊發(fā)“碳達峰、碳中和戰(zhàn)略及路徑”項目研究團隊的《碳中和背景下中國碳達峰路徑分析》一文。文章在充分考慮中國經(jīng)濟社會發(fā)展、技術(shù)可達性、措施可行性等因素下，通過反復優(yōu)化和論證，提出碳中和目標下中國碳達峰的路徑及舉措。

　　一、引言

　　氣候變化是當今人類發(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)對氣候變化已成為全球共識。中國是全球第二大經(jīng)濟體，同時也是全球能源消費和碳排放大國，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多個國家實現(xiàn)碳達峰。其中，美國于2007年實現(xiàn)碳達峰;歐盟各成員國碳達峰時間不一，整體于1990年實現(xiàn)碳達峰;日本于2013年實現(xiàn)碳達峰。此外，全球已有130多個國家和地區(qū)提出“零碳”或“碳中和”氣候目標。以美國、歐盟、日本為代表的發(fā)達國家和地區(qū)提出擬在2050年前實現(xiàn)碳中和。以英國、瑞典為代表的6個國家已將碳中和列入實質(zhì)性立法。

　　與歐美等發(fā)達國家和地區(qū)不同的是，中國目前仍處在碳排放上升階段，尚未實現(xiàn)碳達峰。因此，本文在充分考慮中國經(jīng)濟社會發(fā)展、技術(shù)可達性、措施可行性等因素下，通過反復優(yōu)化和論證，提出碳中和目標下中國碳達峰的路徑及舉措。

　　二、中國“雙碳”目標的內(nèi)涵及認識

　　中國的“雙碳”目標實質(zhì)都是低碳轉(zhuǎn)型。碳達峰是以碳中和為目標的達峰，是保證經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展同時的達峰，是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)進步促進碳強度逐步降低的達峰，而不是碳排放攀高峰，更不是沖高峰。碳中和是為中國經(jīng)濟社會發(fā)展開創(chuàng)的一條兼具成本效益、經(jīng)濟效益和社會效益的新的發(fā)展路徑，與實現(xiàn)國家第二個百年目標同步，是實現(xiàn)經(jīng)濟社會低碳轉(zhuǎn)型和深刻進步的里程碑。

　　實現(xiàn)“雙碳”目標首先需要對二者有清晰的認識：第一，“雙碳”目標將引領(lǐng)中國實施低碳轉(zhuǎn)型，以低碳創(chuàng)新推動可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)社會文明形態(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，同時推動戰(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)進步，拉動巨量的綠色金融投資，帶來新經(jīng)濟增長點和新就業(yè)機會。第三，“雙碳”目標是能源革命的兩個里程碑，將大幅推動節(jié)能和提高能效，同時大力發(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，實現(xiàn)“雙碳”目標，需要重新認識中國的能源資源稟賦。我國已開發(fā)的風能、太陽能資源等可再生能源，均未達到技術(shù)可開發(fā)量的1/10，能源低碳轉(zhuǎn)型的資源基礎(chǔ)是豐厚的。第五，中國提出的“雙碳”目標既體現(xiàn)了應(yīng)對氣候變化的“共區(qū)原則”和基于發(fā)展階段的原則，又彰顯了一個負責任大國應(yīng)對氣候變化的積極態(tài)度。第六，實現(xiàn)“雙碳”目標需要克服產(chǎn)業(yè)偏重、能源偏煤、效率偏低、對高碳發(fā)展路徑依賴慣性大等巨大困難，這有助于補齊中國發(fā)展短板、落實新發(fā)展理念。第七，實現(xiàn)“雙碳”目標是復雜的系統(tǒng)工程，是一個科學轉(zhuǎn)型過程，需要把握好節(jié)奏、積極穩(wěn)妥推進，既要防止“一刀切”簡單化，又要防止轉(zhuǎn)型不力帶來落后和無效投資等問題。第八，充分認識碳匯以及碳捕集、利用與封存(CCUS)等碳移除和碳利用技術(shù)在實現(xiàn)碳中和中的作用，發(fā)展并利用好碳匯增長空間，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、中國二氧化碳排放趨勢及碳達峰預判

　　2020年，中國一次能源消費量為49.8億噸標煤，二氧化碳排放量(以下簡稱為“碳排放”)為100億噸左右(圖1)。1980—2020年間，中國能源消費和碳排放總體呈現(xiàn)三個階段：①緩坡期(1980—2001年)。能源消費和碳排放緩慢增長，能源消費年均新增0.45億噸標煤，碳排放年均新增0.98億噸。②陡坡期(2002—2013年)。能源消費和碳排放快速上升。能源消費年均新增2.18億噸標煤，碳排放年均新增4.77億噸。③趨緩期(2014—2020年)。能源消費和碳排放進入趨緩期，能源消費年均新增1.16億噸標煤，碳排放年均新增0.94億噸。

　　圖. 1980—2020年中國能源消費及碳排放變化趨勢。

　　未來10年是中國基本實現(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)展將帶來碳排放增長剛性壓力。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，中國能源活動和工業(yè)過程的直接碳排放有望于“十五五”中后期達峰，較2020年增加5億~7億噸左右，由于行業(yè)達峰不同步，達峰后碳排放將保持3~4年的峰值平臺期。

　　圖. 基于重點行業(yè)/領(lǐng)域的中國能源活動和工業(yè)過程碳排放預測。

　　為確保中國實現(xiàn)碳達峰，需要推動不同行業(yè)/領(lǐng)域梯次達峰。其中，工業(yè)領(lǐng)域在“十四五”期間整體達峰，達峰后碳排放實現(xiàn)穩(wěn)定下降，電力、交通、建筑領(lǐng)域在“十五五”期間實現(xiàn)達峰。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硪欢螘r間內(nèi)仍將居高不下，“十四五”將是“控增量、促轉(zhuǎn)型”的關(guān)鍵時期。

　　四、碳中和背景下碳達峰的路徑與舉措

　　據(jù)測算，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個行業(yè)，以及交通、建筑兩個領(lǐng)域確定為重點行業(yè)/領(lǐng)域，并采取不同的路徑及策略促進目標達成。

　　(一)構(gòu)建高效低碳循環(huán)工業(yè)體系，推進工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能降耗

　　2020年，工業(yè)領(lǐng)域能源活動碳排放高達37億噸，通過努力，碳排放有望在“十四五”期間達峰。為實現(xiàn)這一目標，工業(yè)領(lǐng)域的工作重點在于構(gòu)建高效低碳循環(huán)工業(yè)體系，具體舉措包括：①堅決遏制“兩高”項目盲目擴張。新建項目除“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家規(guī)劃的現(xiàn)代煤化工項目。②大力推進工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能降耗。嚴控鋼鐵、水泥、電解鋁、石化、化工、煤化工等重點行業(yè)單位能耗限額標準。力爭到2025年，主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗達到世界先進水平。③加快構(gòu)建低碳循環(huán)工業(yè)體系。全面強化物料循環(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)嚴格控制化石能源消費，加快推進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

　　2020年中國煤炭消費量為40億噸，化石能源(煤炭、石油、天然氣)消費是碳排放的主體。為實現(xiàn)碳達峰，亟需煤炭消費量率先下降，“十四五”期間基本不增，2025年控制在40億噸以內(nèi)，“十五五”期間穩(wěn)定下降到38億噸以內(nèi);石油消費量力爭在“十五五”期間達峰，峰值控制在7.3億噸左右;天然氣消費量力爭在2035—2040年達峰，峰值控制在6500億立方米左右。具體舉措包括：①加快推進能源結(jié)構(gòu)低碳化進程。非化石能源消費占比達到26%以上。②繼續(xù)堅持大氣污染防治重點區(qū)域煤炭消費總量控制。落實地方政府控煤責任，“十四五”期間京津冀及周邊地區(qū)、長三角區(qū)域煤炭消費量下降10%以上，汾渭平原實現(xiàn)煤炭消費量負增長。③堅持推進終端用煤的清潔能源替代。擴大北方地區(qū)清潔取暖范圍，2025年清潔取暖比例達到80%;推動燃氣或電爐替代燃煤工業(yè)爐窯。④落實重點用煤行業(yè)碳達峰、碳中和目標任務(wù)。推動“十四五”期間實現(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，推動電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

　　電力是中國碳排放最大的行業(yè)。在確保電力供應(yīng)安全的前提下，加快實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，是中國碳中和目標能否實現(xiàn)的最關(guān)鍵因素。電力將是未來十年能源增長的主體，增長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)嚴控煤電項目，“十四五”時期嚴控煤炭消費增長;“十五五”時期逐步減少，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將風電、太陽能發(fā)電作為滿足電力需求增長的主體。全面提速風光電源布局，未來中國風電和太陽能發(fā)電裝機總量超過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)，增強電力系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)能力。推進煤電機組靈活性改造，充分利用現(xiàn)有煤電機組調(diào)節(jié)能力，推進新型儲能技術(shù)研發(fā)和規(guī)�；瘧�(yīng)用，鼓勵發(fā)展促進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)展的中國統(tǒng)一電力市場，健全綠色低碳電力調(diào)度機制。

　　(四)構(gòu)建低碳高效交通運輸體系，持續(xù)提高電動化程度

　　機動車排放占交通碳排放的80%以上，是交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達峰、碳中和的關(guān)鍵。交通領(lǐng)域碳排放中，鐵路部門直接碳排放已經(jīng)開始下降;水路部門碳排放預計在2026年及以后四年將進入平臺期;公路部門碳排放還將增長但增速放緩，力爭“十五五”期間達峰;民航部門碳排放還將保持增長。交通領(lǐng)域通過努力有望在2028年左右實現(xiàn)碳達峰。具體舉措包括：①加快提升車輛能效水平，持續(xù)更新車輛能耗準入標準。實施道路運輸車輛達標車型制度，加快高能耗老舊車輛淘汰更新。②加速清潔燃料替代。力爭新能源乘用車銷量占比提高到40%以上，新能源商用車銷量占比達到10%，推動各級政府公務(wù)用車實現(xiàn)100%新能源替代;適時出臺停售燃油車輛的時間表和路線圖;提升船舶和鐵路電氣化比例，提高港口岸電使用率。③進一步優(yōu)化調(diào)整交通運輸結(jié)構(gòu)。推動中長距離大宗貨物“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”，提升鐵路貨運能力和服務(wù)水平，建設(shè)以綠色運輸方式為主的港口集疏運體系;深入推進多式聯(lián)運和城市綠色貨運配送發(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)，加強城市步行和自行車等非機動車交通系統(tǒng)建設(shè)，力爭2025年年底前城市綠色出行比例達到70%以上。⑤積極推進交通能源融合發(fā)展。開展交通基礎(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，推動交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通建筑能源“產(chǎn)消者”項目實施落地。

　　(五)優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)，推動光儲直柔建筑發(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。應(yīng)重點推動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，實現(xiàn)建筑領(lǐng)域碳達峰。具體舉措包括：①以標準推動建筑節(jié)能低碳發(fā)展和用能電氣化轉(zhuǎn)型。盡快修訂建筑機電系統(tǒng)的標準與規(guī)范，嚴格新建建筑節(jié)能要求和用能電氣化要求;重點推進北方采暖地區(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)。全面實現(xiàn)城鄉(xiāng)低碳供熱，推進北方城鎮(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)清潔取暖率達到80%。③加速推動光儲直柔建筑發(fā)展，使建筑從能源系統(tǒng)的消費者轉(zhuǎn)為低碳能源系統(tǒng)中的“產(chǎn)消者”。加快出臺建筑節(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光儲直柔新型配電系統(tǒng)，通過柔性用電有效消納大規(guī)模風電光電;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，加強固廢資源化高效利用

　　通過發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，改善固體廢物分類資源化利用水平是實現(xiàn)碳減排，助力碳達峰、碳中和的重要途徑。具體舉措包括：①減少垃圾填埋、實現(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，同時可回收利用甲烷等溫室氣體。②加強固廢中再生資源(如金屬)的利用。例如，鋼鐵行業(yè)通過從長流程進步到短流程可大幅降低煤炭消耗及碳排放。③加強能源轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的新型固廢資源化利用，解決發(fā)展可再生能源對相關(guān)礦產(chǎn)資源的依賴問題�？稍偕�能源發(fā)電涉及的風機、太陽能電池等需要大量礦產(chǎn)資源，如將廢棄的風機、太陽能電池進行資源循環(huán)利用，可為可再生能源的發(fā)展提供長期穩(wěn)定資源供給。

　　五、結(jié)語

　　碳達峰、碳中和是基于中國國情和對人類文明進程新覺醒的目標，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體，是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，將深刻推動中國經(jīng)濟發(fā)展和社會進步。要如期實現(xiàn)“雙碳”目標，需要在對“雙碳”目標正確認識和清醒判斷的基礎(chǔ)上，精準研判中國未來碳排放趨勢，做好頂層設(shè)計并提出實現(xiàn)路徑與路線圖，最終實現(xiàn)經(jīng)濟、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，能夠幫助我國在碳中和道路上前進一大步。