“碳達峰和碳中和”的科學內涵及我國的政策措施

(國家氣候中心，北京 100081)

2020 年9 月中國宣布二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和目標愿景后，全球應對氣候變化的熱情被重新點燃起來，中國成為國際上低碳實踐的創新者、引領者，國內各地各行業積極響應，吹響了全國行動的號角。這一目標愿景的提出是基于統籌國際國內兩個大局的戰略考量，是基于科學論證的國家戰略需求提出的。實現這一目標，對于我國經濟高質量發展，建設美麗中國，構建人類命運共同體都有非常現實和重要的意義。

1 “碳達峰、碳中和”的由來和科學內涵

根據世界氣象組織發布的《2020 年全球氣候狀況報告》，2020 年全球主要溫室氣體濃度仍在持續上升，全球平均溫度較工業化前水平高出約1.2℃，是有完整氣象觀測記錄以來的第2 暖年份(僅次于2016 年)，2015—2020 年是有氣象觀測記錄以來最暖的6 個年份[1]。根據世界經濟論壇近幾年發布的《全球風險報告》[2]，環境風險是全球最主要的風險。從出現概率來看，極端天氣發生概率持續列為近5 年榜單第一，氣候變化減緩與適應措施失敗居近3 年榜單中前三。從影響程度來看，2020 年全球遭受新冠肺炎疫情影響，將在未來3 年～5 年阻礙經濟發展，在未來5 年～10 年加劇地緣政治緊張局勢。因此，在風險影響程度上，傳染病位居首位，但氣候變化減緩與適應措施失敗仍被列為未來十年最具影響力和第二可能的長期風險。

為應對氣候變化，國際上自1992 年達成《聯合國氣候變化框架公約》，到1997 年的《京都議定書》，再到2015 年的《巴黎協定》，提出了控制全球溫升與工業革命前相比不超過2℃，力爭1.5℃的目標，各國根據自身國情提出了國家自主貢獻目標[3-4]。“碳達峰”是指全球、國家、城市、企業等某個主體的碳排放由升轉降達到最高點的過程。“碳中和”即凈零排放，狹義指二氧化碳排放，廣義也可指所有溫室氣體的凈零排放。將全球溫升穩定在一個給定的水平上意味著全球“凈”溫室氣體排放需要大致下降到零，即人為排放進入大氣的溫室氣體和人為吸收的匯之間達到平衡，通常是全球、國家、地區、行業或部門在特定時間內(如一年內)達到平衡。碳去除技術既包括自然碳循環的去除，如森林管理的林業碳匯，也包括人為方式去除，如碳捕集利用與封存(CCUS，Carbon Capture，Utilization and Storage)技術等。

在計算溫室氣體凈零排放時，需要采用一些指標對非二氧化碳溫室氣體進行換算。采用不同年限的全球增溫潛勢(GWP，Global Warming Potential)、全球溫變潛勢(GTP，Global Temperature Potential)和輻射強迫等價潛勢會顯著影響溫室氣體凈排放的核算結果[5]。全球增溫潛勢是指瞬時脈沖排放某種化合物，在一定時間范圍內產生的輻射強迫的積分與同一時間范圍內瞬時脈沖排放同質量CO2產生的輻射強迫積分的比值。全球溫變潛勢為某種化合物在未來某個時間點造成的全球平均地表溫度的變化與參照氣體CO2所造成相應變化的比值。GWP 和GTP 的定義有本質上的不同，兩者的數值也有很大差異。氣候敏感度和海洋熱容量會顯著影響GTP。相較GWP 而言，GTP 的不確定性范圍更大一些。與GWP 類似，GTP 也受背景大氣的影響，包括間接影響和反饋。現有研究表明，GWP 可能高估甲烷等短壽命溫室氣體的氣候影響，這一高估在“碳中和”目標下會成為一個突出問題。

2018 年政府間氣候變化專門委員會(IPCC，Intergovernmental Panel on Climate Change)發布了《全球1.5℃增暖》特別報告，報告提及了“碳中和”“凈零排放”“氣候中和”，但是“近零排放”則在更早時間就被提出了。2009 年哥本哈根氣候大會在討論“哥本哈根協議”時，提出在21 世紀末要控制全球溫升與工業革命前相比不超過2℃的目標。之后，IPCC 在2014 年發布的第5 次評估報告中提到，如果要在21 世紀末實現2℃溫控目標，需要2050 年全球溫室氣體排放量比2010 年減少40%～70%，在21 世紀末溫室氣體的排放水平要接近或者是低于零，即“近零排放”。2010 年《坎昆協議》確認了“哥本哈根協議”中“將全球平均溫度升幅控制在比工業化前水平低2℃以內”的提法，又提出“并認識到有必要考慮”在最佳科學知識的基礎上，加強長期全球目標……使全球平均溫度上升不超過1.5℃”[6]。從2013 年開始到2015 年巴黎氣候變化大會結束的兩年時間里，氣候公約秘書處組織開展了多輪專家對話，發布的報告提出“在一些地區和脆弱生態系統中，當溫度上升1.5℃以上時，也存在很高的風險”。報告還重申了溫控目標只是作為“防線”或“緩沖區”，而非“護欄”的作用，并不能確保《聯合國氣候變化框架公約》中提及的安全性。這種新的理解支持將全球變暖限制在低于2℃作為可能選擇的排放路徑，并且強調“盡管關于1.5℃升溫上限的科學還不夠有力，但應該努力將這道防線盡可能地壓低”。這些結論后來被納入了“巴黎協定”草案。2015 年通過的《巴黎協定》提出了溫控2℃和力爭實現1.5℃的目標。2018 年IPCC 發布的《全球1.5℃增暖》特別報告[6]指出，控制溫升不超過1.5℃，需要二氧化碳排放在2050 年左右達到凈零排放。為了將全球變暖控制在2℃以下，需要在2070 年左右達到二氧化碳凈零排放。“碳中和”意味著氣候系統的變化在長期內將保持近乎恒定。

2 實現“碳達峰、碳中和”目標與我國社會經濟轉型

2.1 世界主要國家和地區提出“碳中和”情況

目前，全球已有126 個國家和集團承諾實現與“碳中和”有關的目標，其中蘇里南、不丹2 個國家已經實現了碳中和目標。22 個國家和地區以立法、政策等形式確立了碳中和目標，包括歐盟、瑞典、英國等歐洲國家和地區，日本、韓國、新加坡等亞洲國家，哥斯達黎加、智利等發展中國家，以及斐濟、馬紹爾群島等氣候脆弱性國家。歐美等發達國家紛紛制定了碳中和目標和近中遠期行動方案，并將其作為推動可持續發展和經濟綠色低碳轉型的重要抓手。歐盟于2019 年提出在2050 年實現碳中和目標并發布《歐洲綠色新政》，2020 年3 月歐盟委員會發布《歐洲氣候法》提案，從法律層面確保歐洲到2050 年成為首個“氣候中和”的大陸。瑞典和英國等國家均立法或以法案承諾在2050 年或之前實現碳中和目標。芬蘭、奧地利和德國在官方文件中分別提出了2035 年、2040 年、2050 年實現碳中和目標。美國眾議院于2020 年公布了《解決氣候危機:國會為建立清潔能源經濟和一個健康、有彈性、公正的美國而制定的行動計劃》以幫助美國實現2050 年凈零排放，報告對氣候目標的實現手段、技術儲備等做出了詳細規劃。2021 年2 月19 日美國重新加入《巴黎協定》，拜登政府承諾擬通過立法在2050 年前實現全美國經濟范圍內的碳中和。全球前四排放大國中的印度(排放占7%且快速增長)和俄羅斯(排放占5%)尚未提出碳中和目標。

目前提出碳中和目標的國家大多是歐美發達國家，其均已實現碳達峰，其中以德國、匈牙利、法國、英國為代表的國家均在20 世紀80 年代左右實現碳達峰，以美國、加拿大、西班牙、意大利等為代表的國家在2007 左右均已實現碳達峰。

2.2 與發達國家相比，我國實現碳達峰和碳中和目標需要付出更多努力

從排放總量看，我國碳排放總量約為美國的2 倍多、歐盟的3 倍多，實現碳中和所需的碳排放減量遠高于其他經濟體；從發展階段看，歐美各國已實現經濟發展與碳排放脫鉤，而我國尚處于經濟上升期、排放達峰期，需兼顧能源低碳轉型和經濟結構轉型，統籌考慮控制碳排放和發展社會經濟的矛盾；從碳排放發展趨勢看，發達國家碳排放在20 世紀80 年代至2007 年前后先后達峰，這些國家距離2050 年實現碳中和至少有40 多年甚至70 年左右的窗口期，而我國從2030 年前碳達峰到2060 年前實現碳中和的時間僅為30 年左右，顯著短于歐美國家。我國為實現碳中和目標所要付出的努力和程度要遠遠大于歐美國家。

應該說，碳中和目標倒逼碳達峰水平和排放路徑，對我國低碳/脫碳科技創新提出了新要求。如果延續當前政策、投資方向和碳減排目標，基于現有低碳/脫碳技術無法實現碳中和目標。根據我們承擔的國家重點研發項目研究結果，如果保持我國當前政策、標準和投資以及現有國家自主貢獻減排目標不變，盡管我國仍然可以依靠現有低碳/脫碳技術在2030 年左右實現碳達峰，但2060 年能源活動排放量將高達70 億噸～80 億噸，非二氧化碳溫室氣體和工業過程的排放將高達45 億噸，無法實現2060 年前碳中和目標。碳中和目標的實現要求2030 年前達峰的峰值不超130 億噸，電力和工業部門必須率先達峰。要確保2060 年前碳中和目標的實現，應在2030 年前實現能源活動二氧化碳達峰且峰值水平控制在105 億噸以內，并且電力部門和工業部門應在2025 年前后率先達峰；非二氧化碳溫室氣體和工業過程排放應在2025 年前后達峰，考慮碳匯后的峰值水平控制在25 億噸以內。2060 年前碳中和排放路徑的不確定性主要在于2025—2035 年能源活動碳排放的發展軌跡，其間碳強度的大幅下降亟須低碳/脫碳技術支撐。研究表明，2035 年前所做的減排努力越多，后期的減排壓力相對越小、轉型所需的時間就越短。根據多個模型組測算，2035 年能源活動碳排放需要控制在70 億噸～90 億噸。若“十四五”碳強度下降18%，則“十五五”和“十六五”期間的碳強度下降幅度需高達25%～35%。碳中和目標要求中國在2035 年后實現深度減排，需要提前做好低碳/脫碳新技術儲備。研究顯示，要實現碳中和目標，2050 年電力部門應實現負排放，建筑部門和交通部門均實現近零排放。2060 年，能源活動排放量要控制在5 億噸以內，僅為2005 年排放水平的8%，在現有路徑基礎上減排93%；非二氧化碳溫室氣體和工業過程排放要控制在10 億噸左右，為2005 年排放水平的60%左右，在現有路徑基礎上減排78%，通過碳匯和碳移除等地球工程技術實現負排放15 億噸左右。

3 即使實現了“碳達峰、碳中和”目標，仍需加強氣候韌性社會建設

2019 年11 月，來自世界各地的11000 多名科學家共同宣布地球正面臨“氣候緊急狀態”。2020 年12 月，聯合國秘書長古特雷斯呼吁全球所有領導人“宣布進入氣候緊急狀態，直到本國實現碳中和為止”。2021 年2 月，聯合國安理會就氣候變化與和平和安全問題舉行了高級別辯論，聯合國秘書長明確指出，氣候破壞是危機的放大器和倍增器，氣候變化加劇了動蕩和沖突的風險。

近年來與氣候有關的自然災害變得越來越嚴重和頻繁，颶風、干旱、野火等災害平均一周發生一次。有些地區的溫度上升已經超過1.5℃，甚至超過2℃。氣候變暖對全球自然生態系統和人類經濟社會系統都產生了廣泛影響。盡管1.5℃和2℃僅相差0.5℃，但就水資源短缺的風險而言，2℃的風險比1.5℃的風險要高一倍，河流洪水風險會上升70%，暴露在干旱地區的人口會多6000 萬人。未來氣候系統變化造成的影響和風險將比預計的來得更為劇烈。加強氣候風險管理，要特別防范“灰犀牛”和“黑天鵝”兩種風險事件的發生。所謂“灰犀牛”，是指大概率高風險事件。該類事件一般是問題很大、早有預兆，但是沒有得到足夠重視，從而導致嚴重后果的問題或事件。所謂“黑天鵝”，則是小概率高風險事件，主要指沒有預料到的突發事件或問題。氣候變化導致極端天氣氣候事件趨強趨多，對自然系統、社會經濟系統產生顯著不利影響已經是大概率要發生的，這些屬于“灰犀牛”事件，如果社會經濟發展路徑不做較大變革，一定是向高風險發展的。另外，氣候系統一旦突破某些閾值或臨界點，則會發生快速變化。例如大西洋經向翻轉環流(AMOC，Atlantic Meridional Overturning Circulation)顯著減緩或崩潰、冰蓋崩塌、北極多年凍土融化以及相關的碳釋放、海底甲烷水合物釋放、季風和厄爾尼諾南方濤動的天氣形勢變化以及熱帶森林枯死[7]，這些屬于“黑天鵝”事件。隨著溫度的上升，出現“黑天鵝”事件的概率也在增加。降低全球氣候風險，就是要減小“灰犀牛”和“黑天鵝”事件發生的可能性。日益頻繁和嚴重的氣候風險威脅著人類系統的穩定性，還將以“風險級聯”方式通過復雜的經濟和社會系統傳遞，給可持續發展帶來重大挑戰。

盡管長期地、根本地解決應對氣候變化的問題要靠減緩，但適應仍然是必不可少的并且是解決眼前問題的措施。首先，氣候變化的很多影響已經發生了，對這些已經發生的影響，如果不通過適應手段來加以調整改變的話，就沒有辦法將負面影響降到最低了。比如，現在由于光、熱、水都發生了一些變化，即氣候的一些要素發生了一些改變，這對農業種植布局，對更好抵御災害的品種選配，都提出了一些新需求。雖然我國的糧食產量連年增長，實際上是種植調整、品種選擇等技術進步的作用，這意味著需要有更多的成本投入。這些都是適應措施。所以說對于已經發生的影響，適應措施還是非常有用的。其次，減緩措施真正產生效果，是需要一段時間的。因為所有的溫室氣體是有壽命的，它將存在幾十年、幾百年甚至更長時間。即使我們今天采取減緩措施，即使達到近零排放了，但是其在過去或者現在排放的溫室氣體的氣候效應，還會影響幾十年、幾百年甚至更長時間，特別是幾百年后海平面仍會上升。所以對于已經發生的和即將發生的影響和風險，必須要靠適應措施來減小其不利影響。

4 做好碳達峰和碳中和工作的政策措施

4.1 增強“十四五”的行動力

千里之行，始于足下。2020 年中央經濟工作會議提出了八項重點任務，其中一項就是做好碳達峰和碳中和工作。因此，“十四五”期間要提高國家自主貢獻力度，構建以碳排放總量為核心的低碳發展指標體系及相應制度。指標設定上，建立分區域、短期和長期相結合的混合政策目標并逐步轉向碳總量控制目標；具體實施上，結合國家總體減排目標和重點企業、行業的實際排放水平；政策手段上，綜合使用行政考核手段和經濟調控手段。

對于碳生產力較高的地區實施碳排放的增量總量控制，對于碳生產力較低的地區實施碳排放的減量總量控制。分時期逐步實施碳總量控制和管理，在未來的兩個五年規劃內，實施非等量遞減的排放總量控制策略，“十四五”期間的總量控制目標大于同等水平(GDP)下“十五五”期間的總量控制目標。此外，五年規劃內每年設置依次遞減的總量控制方案。大力發展新動能產業，給予重點新動能產業政策刺激，例如醫藥制品業、專用設備制造業、運輸設備制造業等，深度挖掘這些行業的高能碳生產力特征，促進經濟新動能與碳排放脫鉤，實現中長期的深度減排計劃。做好碳排放目標和污染物目標的系統規劃，中長期的碳排放目標和污染物排放目標更利于促進協同產生的經濟效益，因此做好中長期的污染物排放目標，更有利于促進中長期碳排放目標的實現。

對于碳排放總量控制制度的具體實施，可考慮“自上而下”分解國家碳總量控制目標，通過優化能源結構和對高耗能產業進行針對性的去產能、去庫存與結構優化，實現GDP 的碳排放強度下降，這是碳排放達峰的關鍵。高質量發展背景下，綠色低碳發展是衡量發展成效的重要標尺，碳排放總量控制制度是促進發展的有效手段。要緊跟國際國內形勢，關注未來氣候治理新變化，調整碳排放控制方式。綜合考慮經濟發展、節能減排政策和技術水平以及其他相關因素，從國家層面確定碳排放總量控制目標，將這一目標自上而下分解并落實到行業目標。根據經濟情況，分區域和行業實施“碳排放增量總量控制”和“碳排放減量總量控制”。對落后地區與發達地區、落后產業與戰略新興產業區別對待，堅持控制增量、削減存量的方針，建立面向區域和產業的總量控制體系。

另外，根據行業碳排放存在的差異，“自下而上”確定碳排放需求。低碳情景下，中國電力和熱力供應部門、建筑部門和交通部門的CO2排放將分別在2021 年、2025 年和2034 年達到峰值。根據各區域碳排放特征確定碳排放限額。經濟發達地區的碳排放增長已經不明顯；重化工業特征突出的地區，排放總量仍可能繼續增長。碳總量控制制度的倒逼作用會激發效率變革，促進綠色低碳轉型，實現高質量發展。對重點區域、行業和企業進行數據摸底，掌握實際排放水平，合理劃定覆蓋范圍和邊界，再進一步確定碳排放控制總量。注重提升企業技術水平，不僅能降低污染和能耗，也能增強企業的供給有效性和市場競爭力，利于經濟綠色低碳轉型。鼓勵綠色技術創新，為低碳產業發展提供新動能；加強行業競爭，實現高效生產要素對低效生產要素的替代，全面提高經濟系統的投入產出效率，實現經濟高質量發展。

加強碳排放總量控制制度的政策手段，充分考慮將碳排放總量控制目標考核與現有污染減排考核體系相結合。采取行政考核措施，依托已有的碳排放強度、大氣污染物總量控制考核體系，加強排放基礎數據統計監測、報告和核查制度。加強公平的執法監管，嚴格執行各類節能減排法律法規和標準。統籌相關法律法規的制修訂，碳總量等相關約束性指標制度的制定與實施，以及產業產品等低碳標準體系、管理體制與治理機制的協調完善。充分考慮碳排放總量控制目標與全國碳市場配額總量的有機結合。將碳排放總量指標納入國家五年規劃，可以為碳市場有效發揮作用提供法律基礎。應當在全國碳排放總量約束下分配發電行業碳配額，并將可再生電源加入，促進電力結構低碳化發展。加強支撐政策，保障財政資金在應對氣候變化領域的穩定增長，創新和促進氣候投融資發展。強化地方氣候變化能力建設。加強定期評估，根據結果對碳總量指標適當調整。

4.2 加快制定科技創新支撐碳中和目標實現的行動方案

啟動制定碳中和目標下的科技創新規劃和實施方案。統籌考慮短期經濟復蘇、中期結構調整、長期低碳轉型，布局低碳/脫碳技術，提升未來綠色產業競爭力。面向2060 年前碳中和目標，將碳約束指標納入“十四五”科技創新發展規劃進行部署；圍繞重點領域，啟動《中長期應對氣候變化領域科技專項規劃》并開展相應的配套研究，為碳中和目標提供必要的技術支撐。

加快建設高比例非化石電力生產體系，支持全面提高各行業電氣化率。高比例非化石電力生產及利用體系是保證實現碳中和目標的重要途徑。加速可再生能源發電技術推廣并保證其發電成本在2030 年前盡快實現經濟有效，加快核能模塊化、小型化、差異化的新型技術研發與應用，加強儲能和智能電網等技術的研發力度和示范規模并保證其最晚在2040 年實現大規模配套應用，最終實現非化石電力占總發電量比例提高到2060 年的90%以上。在此基礎上，全面提高各行業的電氣化率，實現2060 年工業電氣化率50%以上、城鎮全面電氣化、農村以電力與生物質能為主、鐵路基本全面電氣化、電動車占乘用車比例提高到90%以上。

實施以氫能、生物燃料等作為燃料或原料的革命性工藝路線，并提前儲備負排放技術。對于難以電氣化的領域要突破固有思路，采用革命性工藝。工業部門研發氫氣煉鋼、生物基塑料等革命性工藝，2060 年氫能使用率達到15%左右；交通部門研發以生物燃料和氫氣為原料的航空航海交通技術，使其不晚于2050 年得到規模化應用。同時，為抵消工業過程等難以減排的溫室氣體排放，需要提前儲備多種負排放技術。積極發展碳捕集利用與封存(CCUS)技術，構建CCUS 與能源/工業深度耦合的路線圖，保證煤電CCUS 和工業CCUS 技術在2035 年前后能夠推廣應用，生物質發電耦合CCUS 不晚于2045 年得到規模化應用。加快直接空氣捕獲(DAC，Direct Air Capture)技術、太陽輻射管理和海洋脫碳工程等地球工程技術研發與可行性研究。

加強推動技術研發與創新的保障體系建設。一是制定重點低碳技術和革命性技術研發路線圖和投資計劃，調動行業和市場力量，大規模部署推廣低碳/脫碳技術研發和示范，打造全新的創新驅動體系；二是瞄準前瞻性、顛覆性技術，設立國家重點實驗室，重點突破革命性核心技術，拓展未來新的經濟增長點；三是依托國家可持續發展議程創新示范區設立碳中和示范區，開展低碳/脫碳技術大規模集成示范，“以點帶面”推動各省區市整體低碳轉型；四是積極拓展國際合作，重視“一帶一路”“南南合作”平臺以及中歐氣候合作，深化各國低碳/脫碳技術轉移與交流。