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杜祥琬:碳达峰与碳中和引领能源革命

来源:中国科学报 作者:杜祥琬 人气: 发布时间:2020-12-22 08:55:36

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今年,在《巴黎协定》签署5周年之际,中国向世界宣示了2030年前实现碳达峰、2060年前力争实现碳中和的国家目标。这不仅是我国积极应对气候变化的国策,也是基于科学论证的国家战略。它更明确了“能源革命”的阶段目标,也要求我们为低碳能源转型做出更为扎实、积极的努力。

能源转型是人类文明形态不断进步的历史必然。当年,煤、油、气等化石能源的发现和利用,极大地提高了劳动生产力,使人类文明由农耕文明进入工业文明,这是典型的能源革命,它给人类带来了很大的进步。但200多年来,工业文明也产生了严重的环境、气候和可持续问题。现代非化石能源的进步,正在推动人类由工业文明走向生态文明,引发新一轮能源革命。

不过,世界和中国能源结构转型的三个阶段存在差异。全球能源结构转型第一阶段以煤炭为主,1913年,煤炭占全球一次能源的70%。经历几十年发展全球能源转入油气为主阶段,现在正从油气为主转向第三阶段。我国能源结构的第一阶段也是煤炭为主,但中国能源结构的第二阶段不是油气为主,而是多元架构阶段,即化石能源和非化石能源多元发展、协调互补、此消彼长,逐步向绿色、低碳、安全、高效转型,实现电气化、智能化、网络化、低碳化。我们也将转入第三阶段,即非化石能源为主阶段。

改革开放以来,我国能源的快速增长支撑了经济的高速增长,能效有明显提高,能源结构也有改善,但还不具革命性,而产业偏重、能效偏低、结构高碳的粗放增长使得环境问题日趋尖锐。

近年来,我国已将能源强度、碳强度列入考核指标,能源弹性系数逐步下降。但目前我国能源强度依然是世界平均水平的1.3倍,这显然是不可持续的。如果这一数字提升至1.0,就意味着同等规模的GDP可节省十几亿吨标准煤。

距离2030年实现碳达峰,仅剩10年。

因此,“十四五”期间的能源规划极为重要,它将为2030年前碳达峰做好铺垫,为2060年前实现碳中和逐步明确路径。

“十四五”期间我国需要对节能提效有明确要求。节能提效应列为我国能源战略之首,是保障国家能源供需安全和能源环境安全的要素。特别是在当前以化石能源为主的能源结构下,节能提效应是减排的主力。从能源生产来说,就是由黑色、高碳逐步转向绿色、低碳,从以化石能源为主转向以非化石能源为主。

“十四五”期间,能源行业要走上高质量发展新征程。化石能源要尽可能适应能源转型需要,如煤炭要实现清洁高效利用,石油行业仍要“稳油增气”,且要大力发展非化石能源。我国要以较低的能源弹性系数(小于0.4%),满足能源消费2%的年增速,主要依靠的是“非化石能源+天然气”。这是对内推进能源革命、对外构建人类命运共同体的融合点,是推动形成国内国际“双循环”相互促进新发展格局的抓手。

需要指出的是,当前社会经济发展正在促进可再生能源快速增长,生产、储能等成本显著下降。2010年到2019年,全球范围内光伏发电、光热发电、陆上风电和海上风电项目的加权平均成本已分别下降82%、47%、39%和29%。可再生能源从10年前的“微不足道”变得“举足轻重”,也必将从一个“补充能源”逐步发展为“主流能源”。

以分布式低碳能源网络为例,它可以自发自用、寓电于民,与集中式电网互动。如果我国能够发展一大批这样的能源“产销者”,就可以减缓“西电东送”和“北煤南运”的压力。这并非纸上谈兵。3年前,河南开封兰考县基本上是以煤电为主的外来电,经过3年能源革命试点,目前该县已经以自发自用电为主。

通过水电、核电、风电、太阳能、生物质能、地热以及储能技术、新能源汽车等技术领域和综合能源服务、智能电网、微网、虚拟电厂等新业态的进一步发展,预计到2025年,我国非化石能源在一次能源中占比将达到20%;电力在终端能源中占比将超30%;非化石电力装机占比达50%,发电量超40%。

届时,可再生能源将担当大任,成为“十四五”期间能源增量主体,煤炭消耗不再增长,率先实现“煤达峰”,甚至“煤过峰”。“十五五”期间,通过非化石能源增长和(包括电动汽车在内的)再电气化,中国东部地区/城市率先在2030年前实现碳达峰,这是非常清晰的目标。

在碳达峰的基础上进一步实现碳中和,就要做到碳排放与碳汇持平。从这个角度来看,目前,世界温室气体排放主要是二氧化碳,占73%。2019年,全球二氧化碳排放342亿吨。其次是甲烷排放。2006年以后,中国成为第一大排放国。我国提出“碳中和”国家战略目标,意味着能源转型将迈出更加积极的步伐。

在以化石能源为主的今天,全球和中国降碳的主要措施有三要素:首要措施应是“提能效、降能耗”,特别是从建筑、交通、工业、电力等方面入手,高度重视调整产业结构,同时加强技术进步;其次是“能源替代”,应高比例发展非化石能源,特别是可再生能源;第三是碳“移除”,增加碳汇,大力发展碳捕集、利用和封存(CCUS)技术等。

碳达峰和碳中和的目标对我国是挑战,转型不力将会导致能源系统和技术的落后;但更是机遇,它将带来新的产业、新的增长点和新的投资,实现经济、能源的可持续发展,以及环境、气候的改善。现在,我们正处在能源产业和时代发展的拐点上,尤其是在碳中和的目标之下,未来的能源生产、储备和消费将会发生重要的变化,让我们一起见证!

(作者系中国工程院院士、国家能源专家咨询委员会副主任,记者冯丽妃根据其在2020能源年会上的报告整理)

(编辑:逍遥客)

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