減排降碳技術亟待創新突破

文/仲平 李穩穩

（作者單位：中國21世紀議程管理中心/北京市長城企業戰略研究所）

自2020年9月習近平主席在第75屆聯合國大會一般性辯論上首次提出中國CO2排放力爭在2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和以來，碳達峰、碳中和的目標已經成為整個社會討論的熱點話題，但按照國際能源署（IEA）等機構的分析，現有技術遠遠無法支撐碳中和愿景目標實現，超過一半的減排要依靠目前仍處于示范、研發或原型階段的技術。為了實現碳達峰、碳中和這樣一個宏偉目標，亟須加強科技支撐，加速相關技術升級變革與創新研發。

我國碳排放總量大增速快

我國是全球最大碳排放國，人均碳排放顯著超過全球平均水平。根據全球碳項目（GCP）數據，2019年中國CO2排放約101.75億噸，約占全球總排放的29%，超過美國（53億噸）和歐盟（34億噸）排放之和。我國的CO2排放主要來源于工業、電力、交通、建筑等部門相關的能源活動和工業過程，其中主要工業排放源自鋼鐵、水泥、化工、有色等行業的排放。2006年起，我國人均碳排放超過全球平均水平，并呈快速增長態勢。2019年我國人均碳排放為7.1噸，雖不及美國人均16噸水平，但比世界平均水平（4.8噸/人）高出近50%，且已超過歐盟水平（6.7噸/人）。

我國碳排放量增長迅速，碳排放強度大。過去30年我國的CO2排放增長迅速，自2005年以來我國的CO2排放一直居于世界的首位。從碳排放強度來看，近年來我國單位GDP排放強度已明顯下降，其中“十二五”碳排放強度下降19.3%，“十三五”下降18.8%，到2020年年底碳排放強度已比2005年下降了48.4%，超額完成到2020年比2005年碳強度下降40%—45%的目標承諾。然而，我國單位GDP的碳排放強度仍然顯著高于世界平均水平，超過美國的2倍和歐盟的3倍。造成這種情況的主要原因是我國的重工業比重偏高，能源結構偏煤等化石能源。目前，我國能源結構以煤為主，富煤貧油少氣的能源稟賦狀況決定了我國現階段的排放水平和特點。實際上我國已經經過多年努力來提升非化石能源消費，壓減煤炭在一次能源中的消費，到2020年非化石能源占能源消費的比重已達到15.9%，煤炭消費占比已從2005年的72.4%下降到2020年的56.8%，但我國煤炭消費占比仍遠高于歐美發達國家，碳減排任務十分艱巨。

實現碳中和目標非常緊迫

我國實現碳中和的目標極具緊迫性。從時間角度來看，歐盟、美國早在1980年前后、2007年前后實現了碳達峰，在達峰之后實現了經濟發展與碳排放脫鉤，從碳達峰到碳中和目標的時間約為40—70年。而我國目前還處于經濟上升期和排放達峰期，需要統籌考慮如何控制碳排放和經濟社會發展之間的矛盾關系。從發展階段上看，我國碳排放到2030年前實現達峰，在實現穩中有降后，需要一個快速的去峰期到2050年實現二氧化碳排放的大幅度削減，在2050年至2060年要瞄準2060年前碳中和的目標，針對重點的難減排行業進行深度的脫碳，最終來實現碳中和的目標。從2030年至2060年只有30年，時間非常短，實現碳中和的目標非常緊迫，必須充分有效部署和應用各類低碳、零碳和負碳技術，確保到2060年實現凈零排放的碳中和目標。

碳中和相關技術亟待創新突破

現有成熟技術不足以支撐碳中和目標實現。按照國際能源署（IEA）的分析預測，現有的成熟技術只能支撐未來碳中和減排需求的25%，40%的減排需要依賴目前處于早期應用階段的技術來實現，另外35%的減排需要由尚處于原型期或示范初期的技術來實現。

新技術的研發和應用是實現碳中和目標的關鍵。全球來看，光伏發電的成本只有1970年時的幾萬分之一，回顧光伏發電技術的發展歷程，可以從創新驅動、市場拉動、政策推動等不同方面總結技術創新和產業發展對于促進新技術成本下降的重要作用。自1950年以來，美國等政府的持續資助引起光伏發電技術的不斷突破，并在早期應用于包括航空航天等對價格不敏感的戰略領域；1970年前后，隨著相關技術成果在企業、研究機構、投資機構等主體間的知識傳播與共享，不斷拓展了包括太陽能計算器、太陽能手表等市場應用場景；1990年以后，日本、德國等政府推出的“太陽能屋頂”等計劃和上網電價優惠等政策推動了光伏技術和產業的繼續壯大；2000年以來，中國光伏制造業的發展以及中國政府的政策支持持續推動了光伏產業的規模化發展，掀起了全球光伏投資建設的熱潮，也進一步驅動了技術成本的下降。據分析，從2010年到2020年光伏發電的成本就下降了83%，在許多區域光伏發電的成本比傳統的燃煤電站成本還要低，太陽能資源稟賦較好的中東地區甚至出現了1.3美分/kWh左右的競標電價。IEA研究分析認為，光伏發電成本實現下降60%的原因歸結于技術研發帶來的進步。目前，我國光伏裝機容量已經超過了2.5億千瓦，占到了全球接近40%的裝機容量份額，光伏組件生產約占全球產量的70%，在全球獨占鰲頭。未來，技術水平的進一步發展將是維持我國光伏產業競爭力的關鍵，也必須有更多類似光伏發電的新技術，通過持續的技術進步不斷降低成本，并在各行業、各領域廣泛推廣應用，才有可能實現碳中和的愿景目標。

加強關鍵技術研發與具體技術路徑制定

加強關鍵技術研發及示范工程建設。碳達峰、碳中和目標的提出對科技工作提出了更高的要求，科技創新是目標實現的重要支撐，面向未來要加強關鍵技術方向的研發與攻關。需要加強多元互補能源系統脫碳化變革技術，非CO2溫室氣體減排關鍵技術，碳匯與碳捕獲、利用與封存（CCUS）等零碳、負碳排放技術研發。圍繞工業部門加快研發近零排放和原料/燃料綠色替代技術，圍繞建筑部門加快研究近零排放技術體系、交通部門加快研究綠色低碳技術體系等。目前德國、日本等國已經分別出臺《國家氫能戰略》和《氫能基本戰略》加強綠氫制備和氫能在工業、建筑、交通等各領域應用，我們也應該加快碳中和目標實施相關戰略規劃與減排技術路徑研究。

2020年，天津市首個零能耗智慧建筑“0+小屋”在生態城落成，屋面設置光伏板，電能實現自給自足（圖片來源：環球網）

與此同時，要加強相關的示范工程建設。圍繞區域層面開展區域集成技術示范，如零碳園區技術試點、零碳鄉村技術試點、零碳城市（群）技術試點等。在行業層面開展行業減排集成技術示范，重點圍繞鋼鐵、水泥、化工等重點行業，圍繞電力、交通、建筑等部門，圍繞大規模、全流程的碳捕集利用與封存技術、負排放技術、固碳增匯的相關技術集成開展示范工作。重點部門需要進一步規劃落實減排路徑。

主要排放部門需制定具體的技術路徑實現碳中和目標。電力、工業、交通、建筑等作為溫室氣體主要排放來源的部門，要制定具體的技術路徑來實現碳中和目標。電力部門未來要繼續發展可再生能源與核能、儲能、智能電網、CCUS，以及與生物質能結合的CCUS技術來實現電力系統的零碳化甚至負碳化。工業部門需要通過能效提升，材料和燃料的利用率提升，替代終端的電氣化，CCUS技術在鋼鐵、水泥等難減排工業行業的應用來實現碳中和目標。交通行業需要通過能效提升、氫能利用、生物質燃料利用、電氣化等來實現碳減排目標。建筑行業需要大力發展建筑性能優化技術、能效提升技術、生物質燃料在建筑的利用以及建筑內用能設備的電氣化等技術。實現非CO2溫室氣體零排放技術上非常困難，要依靠需求側的削減、生產方式的改良、提高利用效率以及末端回收分解等技術促進減排，并結合森林、草原、濕地等陸地生態系統固碳，農業土壤固碳等不同碳匯方式來提升2060年碳匯量。

在甘肅省敦煌市向西約20公里處，被稱為“超級鏡子發電站”的首航高科敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站在戈壁灘上閃耀（新華社記者 馬希平 攝）

多措并舉加強碳中和的科技支撐

加強科技相關的頂層設計。在過去的科技工作中，存在財政經費投入總體不足、研發方向聚焦不夠、創新鏈部署系統性不強等問題，尚不能為碳達峰、碳中和目標實現提供有效的科技支撐。為有效支撐2060年碳中和目標實現，應從國家層面建立科技創新工作的領導和協調機制，在頂層設計方面統籌“十四五”和中長期以及遠期發展轉型目標，形成指導近、中、遠期低碳、脫碳技術創新發展的指導性文件。

強化戰略研究與咨詢。成立碳達峰、碳中和技術的專家委員會，通過專家委員會給予高層次的咨詢和指導，把握國際的前沿和發展趨勢，評估國內的相關技術需求。同時也要組建穩定的戰略研究隊伍，從現在到2060年實現碳中和目標還有近40年時間，是一項艱苦、長期的工作，必須要依靠優勢的科研團隊和機構、優勢企業，通過如企業創新聯合體等創新的方式來加強相應戰略性的科技力量建設。

進一步加大科研投入。應設立相關專項來資助前瞻性、前沿性、關鍵性技術的創新研發和集成示范，圍繞流程工業的低碳零碳再造、碳捕集利用與封存等碳中和共性關鍵技術加強研發。同時也要圍繞技術成果的轉化加大投入力度，通過建立相關低碳、脫碳技術和產品標準，促進高碳技術的淘汰與低碳、零碳、負碳技術的應用推廣。

加強國際交流與合作。要堅持和推動多邊主義，促進氣候變化領域技術交流與合作，繼續積極參與并探索在清潔能源部長級會議（CEM）、創新使命（MI）等合作機制下，建立更務實有效的碳中和技術創新合作機制。學習歐美發達國家相關技術創新、產業升級、能源革命、氣候政策等方面的先進經驗，以氣候變化作為切入點開展共贏合作和聯合技術研發。面向發展中國家，通過“一帶一路”倡議、“南南合作”等平臺，加強與綠色低碳技術的合作與轉移，促進我國的綠色低碳技術走出去。