“雙碳”目標下黃河流域生態保護和高質量發展路徑及政策設計
——在第五屆魯青論壇“黃河流域碳達峰與碳中和路徑高峰論壇”上的發言

張 寧

(山東大學 威海前沿交叉科學研究院/藍綠發展研究院，山東 威海 264200)

各位專家學者們，上午好！我是張寧，來自山東大學威海前沿交叉科學研究院，很榮幸能夠參加此次魯青論壇作報告。此次報告主題為：“雙碳”目標下黃河流域生態保護和高質量發展路徑及政策設計。具體介紹四個方面：

一、黃河流域“雙碳”目標戰略意義

氣候變化是人類共同面臨的重大挑戰。為應對挑戰，2015年12月，巴黎氣候大會通過了《巴黎協定》，為2020年后全球氣候治理制定計劃。“將全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在2攝氏度以內，并努力將溫度上升幅度限制在1.5攝氏度以內。”這是《巴黎協定》的長期目標。然而部分分析指出，基于目前各國提交的自主貢獻承諾(NDCs)來看，全球氣溫仍有可能上升3.2攝氏度，因此各國政府在自主貢獻承諾之外紛紛制定新目標。2018年11月，歐盟委員會在“遠景目標”中提出，歐盟將在2050年實現碳中和。

作為世界上碳排放量最多的國家之一，中國在保障氣候安全方面應負有責任，彰顯大國擔當。2020年9月，習近平總書記在第75屆聯合國大會一般性辯論上指出：中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。這是我國在《巴黎協定》后第一個明確提出的長期氣候目標，雄心勃勃又極其艱難。隨后，習近平總書記在多個重要場合、會議及戰略規劃中均強調了雙碳目標，相關部門也就如何達成雙碳目標制定具體實施方案。2020年10月，黨的十九屆五中全會首次將碳達峰、碳中和目標納入“十四五”規劃建議。2020年12月，中央經濟工作會議把做好碳達峰、碳中和工作列為2021年八項重點任務之一。2021年3月，中央財經委員會第九次會議提出，實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局；同期的政府工作報告也指出要扎實做好碳達峰、碳中和各項工作，各省、各部委、各企業、各行業協會紛紛響應報告號召，對碳達峰、碳中和規劃進行相應編制。

所謂碳中和，就是指人為排放的二氧化碳(化石燃料利用和土地利用)，被人為努力(木材蓄積量、土壤有機碳、工程封存等)和自然過程(海洋吸收、侵蝕—沉積過程的碳埋藏、堿性土壤的固碳等)所吸收。

二氧化碳總量的多少主要受到兩個方面的影響:一個是排放了多少，一個是吸收了多少。排放端主要包括化石燃料燃燒和土地利用兩個方面，前者貢獻比重超過80%；吸收端即吸收和儲存二氧化碳，主要包括人為努力和自然過程兩個方面，大氣、陸地、海洋都可以吸收和儲存二氧化碳，成為碳匯；我國大面積開展的天然林保護工程、退耕還林工程、退耕還草工程、長江和珠江防護林工程，以及秸稈還田的農田管理措施等，都是通過人為手段擴大森林及其它主體的碳匯。

掌握了解上述影響二氧化碳排放量的關鍵過程，我國實現“雙碳”目標就可以從減排和增匯兩個方面制定相應政策措施。減排可以從能源結構、產業結構、能源效率及低碳技術展開；增匯可以從增加碳匯展開。上述方式與我國發改委提出的實現碳中和的六大政策措施相契合。“雙碳”目標是一項復雜的系統工程，需要提前科學規劃部署才能有效實現，國內外不同的機構就實現“雙碳”目標的規劃路線提出了較多的政策建議，比如全球能源互聯網發展合作組織提出的“2030年盡早達峰、2030～2050年快速減排、2050～2060年全面中和三個階段有序實施”碳中和路徑。

黃河流域是中華民族的母親河，是高碳流域，對我國實現“雙碳”目標具有戰略意義。除“雙碳”目標外，黃河流域生態保護和高質量發展是習近平總書記提出的，著眼中華民族偉大復興和永續發展確定的重大國家戰略，為黃河流域未來的發展確立了目標、指明了方向。“雙碳”目標、生態保護及高質量發展互為一體，互相補充，協同發展。新發展理念引導高質量發展，而新發展理念中的綠色指綠色發展，注重生態與環境保護，就其要義來講，是要解決好人與自然和諧共生問題。人類發展活動必須尊重自然、順應自然、保護自然，否則就會遭到大自然的報復，這個規律誰也無法抗拒。這就強調了生態環境也要高質量發展。而在生態保護中，污染防治是重中之重，其中總的思路是提氣、降碳、強生態，增水、固土、防風險。在此基礎上降碳就和雙碳目標聯系起來了，降碳與減污同根同源，只要抓住碳排放這個牛鼻子，就能更好地實現生態保護的目標。因此，“雙碳”目標、生態保護和高質量發展都是追求可持續發展，實現人與自然的良性互動，保障人類的永續發展。我們相信黃河流域在兩大戰略下，可以實現更好的發展。

黃河流域各省也紛紛提出具體的工作內容來推動、實現碳達峰與碳中和目標，具體如青海省力爭率先實現碳達峰，推進國家清潔能源示范省建設；山東省則打出經濟手段、新能源產業發展、氫能發展等多方結合的組合拳。

黃河流域雙碳目標的實現意義重大，其會有效助推黃河流域生態保護和高質量發展的實現。具體來說，黃河流域雙碳目標實現不僅具有領頭羊和示范區的表率作用，同時，在產業結構、能源結構、資源環境、生態環境和高質量方面都具有重大意義。

我們在把關注點放到青海和山東兩個省份，一個是黃河的源頭，一個是黃河的入海口，一條黃河連接兩省。這兩個省在我國代表了不同的發展模式。青海省的特點是：清潔能源資源豐富，水、風、光等能源互補；固碳增匯潛力大，是我國重要的生態屏障區；綠色產業發展趨勢較好，第三產業占比高；化石能源消耗總量小、碳排放總量小；不同的是，山東省作為全國工業品、消費品供給基地，是我國傳統的工業和實體經濟大省，其產業結構偏重、能源結構偏煤，能源消耗總量和碳排放總量大。這兩種不同的發展模式既對兩省具有不一樣的意義，同時也為其他省份起到了借鑒作用。

二、發展現狀、趨勢和挑戰

以上我們從國家、流域和魯青兩省多維度探討了雙碳目標的重大戰略意義，雙碳目標勢在必行，接下來我們繼續剖析黃河流域面臨的挑戰，認識雙碳目標的可行性。通過總結，我們提煉出黃河流域實現碳中和面臨四個方面的挑戰：

首先，減排時間緊、任務重。黃河流域的碳減排壓力空前巨大，從總量上看，流域整體排放占全國1/3，遠高于流域人口和經濟在全國的占比。其中，流域內的山東、內蒙古等省份在國內各省碳排放量中位居前列，且人均碳排放量較大、人均累積碳排放量較高。同時，從碳排放強度來看，黃河流域一直高于全國平均水平，寧夏、內蒙古、山西等省份的碳排放強度更大，可以達到全國均值的3倍以上。從增長率上看，雖然流域經過“十三五”節能減排等各項措施的推進后，碳排放增長率逐步放緩，但流域內部差異明顯，內蒙古、山東、山西和寧夏等省(區)依然高于全國平均水平，碳減排壓力較高。另外，我國碳排放趨勢滯后于發達國家，我國工業化起步較晚，而發達國家已經經歷了碳達峰階段，與這些國家相比，我國的碳達峰與碳中和之間的間隔(30年)明顯短于發達國家(例如英法等約60年)，因此，我國“雙碳”目標實現時間緊迫，黃河流域亦是如此。

其次，經濟轉型省級壓力大。流域內第二產業占比高，僅兩省(四川、甘肅)低于全國水平(37%)，其余省份第二產業占比顯著高于全國水平。從碳排放部門來看，電力、熱力、水供應部門排放較多，其次還有黑色金屬/非金屬礦采選業、煤炭開采與洗選部門等。也就是從產業結構來看，流域的高碳化特征還是比較明顯的。

再者，能源系統轉型難度大。黃河流域“一煤獨大”的現象突出，作為我國重要的能源流域，流域內煤炭、石油、天然氣資源豐富，是西煤東調、北煤南運、西電東送的主要輸出地區。電力部門中山西、內蒙古、山東、河南、陜西等省份火電比例極高，消耗大量高碳煤炭，產生大量碳排放。在能源碳排放結構中也可以看出，煤炭排放占比突出，分別占流域內各省總排放的42%～91%等。盡管黃河流域高度依賴傳統化石油能源，但黃河流域的風、光、水等可再生資源也十分豐富，為能源轉型提供了一定的機遇。但同時，也存在著部分挑戰：一是可再生能源資源量的分布與電力需求空間不匹配。青海、甘肅、內蒙古等省份的風、光等可再生能源發展潛力大，而下游的山東和河南潛力相對較小，但是其電力需求卻較大，空間不匹配現象突出。二是現階段新能源發電也有自身的不足，發電呈現出不穩定的情況，以光伏為例，有學者將光伏電廠的凈負荷比作“鴨子”形象，白天有太陽的時候，發電充足，晚上用電的時候卻不能發電。這就需要儲能技術對其進行相應改善，但目前我國仍面臨分布式光伏尚未大面積上網，儲能技術不夠完善，規模化應用、電網互聯等挑戰，面臨能源結構轉型比較困難等問題。

最后，流域受多重約束的制約，“雙碳”目標實現挑戰較高。黃河流域需要以水定產，經濟發展和產業發展受到水資源和碳減排的雙重約束。資源環境高負荷，水資源不足，山西、山東、寧夏、河南極度缺水，生態環境質量低。黃河流域當前發展質量偏低，發展不平衡不充分。黃河流域九省(區)人均GDP均低于全國人均GDP，經濟發展的壓力較大，且貧困人口相對集中，產業結構轉型的陣痛將會給經濟發展帶來更大的壓力。整體來說，黃河流域面臨著碳減排與生態保護、高質量發展多種壓力。

若想協調好上述的多種矛盾壓力，是很不容易的。尤其是我們注意到，有時候水資源、氣候與環境目標之間存在一致或矛盾關系，因時因地而不同：黃河流域面臨著碳水約束矛盾，例如，電力部門為了節約水資源使用空氣冷卻系統，但同時增加了碳排放；使用碳捕捉與儲存技術可能會降低發電效率，增加水資源消耗；發展光伏需要消耗水資源清洗光伏板，可能給缺水地區帶來更大的環境壓力。又例如，減污降碳也不一定總是協同治理的。即某些終端污染物治理裝置的應用導致碳排放增加；或是存在污染轉移現象，從整體上并沒有顯現出效果。

雖然黃河流域存在著各種挑戰，但是依然存在多種可行性技術路徑以實現碳中和，首先就是碳匯，根據PNAS文章指出，黃河流域青海、內蒙古等省份碳匯資源豐富，但是碳匯資源與碳排放的空間不匹配，固碳現狀與潛力有待進一步考究。其次，除生態固碳外，還有多種負碳技術，例如碳捕集利用和封存技術，這些技術的合理利用，將帶動黃河流域市場化的交易機制及碳中和相關技術快速發展，最終產生較大的價值。但這些技術大多處于研發、調研階段，短時間內很難規模化應用。除此之外，碳匯交易機制不成熟，區域間生態補償機制搭建不完善，阻礙了碳匯這一領域的發展。

就雙碳目標實現的可行性而言，山東和青海兩省具有不同的優勢。山東具有技術和經濟優勢，氫能產業發展規模位于全國首位，碳交易市場初具規模；而青海碳排放量低，風、光等碳匯資源豐富，便于實現零碳電力系統，有優先實現碳中和的先天優勢。

三、關鍵科學問題

面向國家重大需求，黃河流域在碳中和領域尚存在一系列管理瓶頸和難題，總結如下：

產業領域：1.城鄉一體化進程與鄉村振興進程均難以適應高質量發展；2.企業創新緩慢，激勵與管理機制較落后；3.缺乏因地制宜的經濟轉型模式。

能源領域：1.可再生能源替代路徑不明；2.高比例可再生能源系統的管理理論與方法缺乏；3.負碳技術產業化模式不明；4.碳匯建設體系困難大。

環境領域：1.面向碳中和的區域與部門協調機制尚待完善；2.碳中和監測與決策支持系統有待研究；3.國際氣候合作機制尚欠缺。

耦合問題：1.多資源環境要素沖突明顯；2.環境氣候協同治理模式與機制待識別；3.經濟發展、生態保護與應對氣候變化的權衡難掌握。

針對上述挑戰和面臨的重大現實問題，凝練聚焦四個關鍵科學問題：

第一，碳中和下區域多資源環境要素協同治理機制與方法：主要圍繞區域生態承載力和區域間資源環境耦合互饋等展開。

第二，重點行業和領域碳達峰、碳中和的治理模式：包括多資源環境要素清單和產業轉型模式等，上述兩方面從機制與模式等奠定了理論基礎。

第三，方法工具方面，主要工作是評估理論體系創新、企業管理方法和激勵機制和能源系統復雜性建模等。

第四，政策管理維度，面向碳中和的黃河流域高質量發展路徑及管理策略研究，包括轉型路徑優化、政策工具創新、示范區方案設計、管理機制與方法等。

基于以上關鍵問題，我們做了初步研究，已經取得了一定的研究進展：概括為耦合視角下黃河流域能源轉型對多資源環境要素的協同影響。

1.可再生能源發展的路徑模擬及其碳-水-污染物協同效益評估：以光伏為例，首先，該研究核算了黃河流域太陽能光伏發展潛力，占全國總潛力的35%。其次，設置四個情景(優先實現減排目標情景、優先實現改善空氣質量目標情景、優先實現節水目標情景、優先實現減貧目標情景)識別了光伏發展的高部署區域，如上游甘肅、內蒙古等省份。最后，揭示了碳中和與可持續發展目標間較強的協同效應，但空間差異性明顯。

2.可再生能源發展的生態修復效應量化：以光伏為例，構建了光伏電站內植被修復性生長模型，包含草地與荒漠地區。揭示了2030年氣候條件下，光伏發展生態修復的空間分布與地區差異性，指出對青海與內蒙古東部、甘肅與寧夏中北部現有草場，修復較強，而內蒙古南部現有荒漠，修復性較弱。

3.可再生能源大規模擴張的廢棄物時空特征剖析：以光伏為例，構建了多情景下省級光伏的發展路徑與廢棄物評估綜合方法；揭示了光伏發展潛在的廢棄物規模、時間趨勢與類型，指出2035年后大規模爆發，下游中廢物量(山東、河南)約占流域總量的14%；上下游未來廢棄物類型因光伏技術差異而不同。

4.污水處理廠碳排放時空分布規律及其減排潛力。構建了2014～2018年黃河二級子流域生活污水處理廠的廠級能耗清單，揭示了黃河流域生活污水處理廠碳排放時空規律，闡明了黃河流域生活污水處理廠碳排放影響機制及其減排潛力。

5.能源轉型的環境社會協同效益識別。開發了黃河流域840余座燃煤電廠碳排放與重金屬排放數據庫；揭示了碳中和背景下，流域煤電退役顯著的環境社會效益，即減少4500t重金屬排放及相關健康影響。

四、團隊基礎和優勢

1.服務魯青兩地，貢獻山東大學智慧。

第一，依托科研，貢獻智庫力量，打造一支“碳中和”高端智庫和技術促進團隊，推動能源、環境、信息、管理和金融等優勢學科的交叉融合，開展與政府、企業等的合作，為“雙碳”目標提供技術和決策支撐，強化聯合調研、項目合作，加快理論向實際轉化。

第二，提供人才保障和專業支撐，為碳中和領域培養專業性強、跨學科的人，強化國家需求與學科建設關聯，加強碳市場相關能力建設，為“雙碳”目標提供專業支持。

2.魯青兩省可以在生態補償、經濟和技術上進行合作，實現共贏。

第一，生態補償方面，建立生態補償機制建設工作管理平臺，推動兩地之間聯防聯控和資源共享；加快建立起流域橫向生態補償機制，兩地在此基礎上積極開展生態價值核算、探索多元化生態補償機制創新；開展排污權、水權、碳排放權交易等市場化補償方式，逐步以點帶面，形成完善的生態補償政策體系；建立相互通報機制，共同研究解決生態補償機制推進中遇到的重大問題，推進碳市場建立，協力推進流域保護與治理。

第二，經濟方面，在農業方面山東的農業總產值已經連續多年位居全國第一，不但為全國提供了8%的糧食產量，還提供了11%的瓜果，以及12%的蔬菜；相反，青海由于地理位置原因，蔬菜產量少。工業方面，不管是重工業領域，還是輕工業領域，山東在國內都占有舉足輕重的地位，比如，像鋼鐵、化工、裝備制造、建筑材料等，都屬于山東的支柱產業。資源方面，青海資源十分豐富，許多礦藏儲量在全國居于首位。已發現礦產120余種，探明儲量的有110種，鉀、鈉、鎂、鋰、溴、芒硝、石棉、化工灰巖和硅儲量居全國第一位，其中許多礦產是屬于國內外急需的資源。如何進行經濟合作，促進雙方利益最大化，也可以作為努力的方向。

第三，技術上方面，“消納難”“外送難”“調峰難”等問題成為制約光伏等新能源發展的“頑疾”，山東和青海可以采取技術上的合作，促進新能源的發展。

前面我們提了一系列的科學研究問題，以及兩省如何實現合作問題。我們研究團隊也期望能夠為黃河流域、魯青兩省等“雙碳”目標的實現添磚加瓦、獻言獻策。本課題組在資源使用環境排放清單核算、減排機制設計模式探究、轉型路徑模擬選擇、政策設計效果評估四個方面已經有了廣泛的研究基礎，形成了一系列高水平的研究成果，發表在Nature子刊、Cell子刊、《經濟研究》等高水平期刊上。課題組成員主持國家課題30余項，包括自然科學重點，社會科學重大和重點研發項目等，并且獲多項獎；課題組成員前期收集了大量的數據并且有超算中心、CEADs等多平臺的支持，課題組目前主要成員有6位老師，研究領域包括資源環境經濟學、可持續發展管理、氣候變化與農業、低碳轉型、水資源評價與管理、環境與生態管理等，形成了多學科交叉的中青年高水平研究隊伍。

上述是本次報告的主要內容，謝謝各位，期待我們多方位的合作，為“雙碳”目標實現貢獻力量。