實(shí)現碳中和，要三管齊下

目前碳中和已經(jīng)成為全球的共識，我國提出2060年碳中和目標后，日韓提出了2050年碳中和目標，歐盟也提出了2050碳中和的目標。瑞典、英國、法國將碳中和落實(shí)到立法層面，加拿大和韓國正處于立法進(jìn)程中。

除碳中和外，我國還提出了2030年碳達峰的目標。在這一方面，部分發(fā)達國家因為經(jīng)濟已經(jīng)過(guò)了高速發(fā)展期，能源消費量往往已經(jīng)達峰或增長(cháng)緩慢，所以歐洲等地區的一些國家已經(jīng)實(shí)現了碳達峰。有數據表明，歐盟的二氧化碳排放量峰值為1990年代中期達到的45億噸，美國的二氧化碳排放量則在2007年達到59億噸峰值。綜合考慮各方面因素，我國在2030年實(shí)現碳達峰應該問(wèn)題不大，甚至有可能提前。

實(shí)現碳中和的目標還是有一定的挑戰性。為實(shí)現更遠期的碳中和目標，可以從三個(gè)方面入手。第一，在能源供應側加速化石能源向非化石能源轉型;第二，在能源需求側積極進(jìn)行需求側管理，優(yōu)化用能、提升能效、減少用能;第三，要積極發(fā)展各種固碳手段，包括植樹(shù)造林、碳捕捉碳封存碳利用(CCUS)技術(shù)，空氣直接碳捕捉技術(shù)等。

01能源供應側低碳轉型

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，煤炭在我國能源和電力結構中占比雖然持續下降，但是絕對值依然較大。2020年，煤炭在一次能源消費結構中的占比約為56.7%，火電發(fā)電量在發(fā)電量占比約為67.8%。過(guò)高的化石能源占比是實(shí)現碳中和目標的主要挑戰。

因此為實(shí)現碳中和，能源生產(chǎn)側的減碳是重中之重，發(fā)展高比例的可再生能源成為不二之選。2021年1月19日，國家發(fā)改委政研室主任、新聞發(fā)言人袁達表示，國家發(fā)改委將抓緊研究出臺相關(guān)政策措施，加快構建適應高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統，積極推動(dòng)經(jīng)濟綠色低碳轉型和可持續發(fā)展。持續推進(jìn)能源體系清潔低碳發(fā)展，穩步推進(jìn)水電發(fā)展，安全發(fā)展核電，加快光伏和風(fēng)電發(fā)展，加快構建適應高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統，完善清潔能源消納長(cháng)效機制，推動(dòng)低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。

在各種非化石能源中，光伏和風(fēng)電是未來(lái)發(fā)展潛力最大的能源品種，尤其是光伏。水電、生物質(zhì)能源等發(fā)展潛力相對受限，氫能發(fā)展成本目前還有待降低。

從裝機上看，光伏和風(fēng)電(尤其是光伏)在“十三五”期間的發(fā)展遠遠超過(guò)了預期。光伏“十三五”規劃預定的目標是到2020年底裝機達到1.05億千瓦以上，而2017年底我國光伏裝機已經(jīng)達到1.3億千瓦時(shí)，提前三年完成目標。根據國家能源最新公布的數據，2020年底，我國光伏裝機達到2.53億千瓦，完成“十三五”光伏裝機目標的兩倍以上。“十三五”規劃中風(fēng)電的目標是到2020年底裝機達到2.1億千瓦，而到2020年底能源局公布數據顯示國內風(fēng)電裝機達到2.81億千瓦，2020年風(fēng)電新增風(fēng)電裝機7167萬(wàn)千瓦，提前一年完成“十三五”規劃目標。“十四五”期間光伏和風(fēng)電裝機發(fā)展速度大概率要超過(guò)“十三五”時(shí)期。

水電是我國應用最廣、成本最低的非化石能源，但開(kāi)發(fā)潛力受限。開(kāi)發(fā)水電對節約煤炭資源，減少溫室氣體和各種污染物排放的效果十分顯著(zhù)。因此，我國政府把水能資源作為能源戰略和能源安全的積極發(fā)展領(lǐng)域，強調在貫徹全面協(xié)調、統籌兼顧、保護生態(tài)、發(fā)揮綜合效益原則的基礎上，實(shí)現人與自然和諧相處，促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展。2020年，我國水電裝機達3.7億千瓦，占發(fā)電設備總裝機量的16.8%，是僅次于煤炭的第二大常規能源資源。然而，水電發(fā)展存在天花板，根據全國水力資源復查結果，我國水電可開(kāi)發(fā)容量不足7億千瓦，目前水電裝機已經(jīng)達到3.7億千瓦，未來(lái)可開(kāi)發(fā)空間有限。因此水電發(fā)展能夠在一定程度上提升非化石能源占比，但大規模開(kāi)發(fā)受資源稟賦的限制。

生物質(zhì)能本身具有的低灰、低硫、零碳等特特征，與傳統化石燃料相比，生物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳排放屬于自然界的碳循環(huán)，不形成污染。截至2020年底，生物質(zhì)發(fā)電新增裝機543萬(wàn)千瓦，累計裝機達到2952萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)22.6%。累計裝機排名前五位的省份是山東、廣東、江蘇、浙江和安徽，分別為365.5萬(wàn)千瓦、282.4萬(wàn)千瓦、242.0萬(wàn)千瓦、240.1萬(wàn)千瓦和213.8萬(wàn)千瓦。不過(guò)從體量上來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)能要遠小于光伏和風(fēng)電發(fā)展潛力。

隨著(zhù)風(fēng)電、光伏度電成本快速下降，氫能將成為解決可再生能源消納和儲存的新途徑，但氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的制約因素還較多。目前，電解水制氫主要受電價(jià)制約，遠未實(shí)現經(jīng)濟型，而且電解水制氫雖然是綠氫，但是相關(guān)爭論較多?；剂现茪渎肪€(xiàn)面臨的非議更多。

國內各大發(fā)電集團是發(fā)展可再生能源的主力軍，而且已經(jīng)紛紛制訂了宏偉的發(fā)展目標。根據目前公開(kāi)數據，梳理其“十四五”規劃目標顯示，到2025年僅國家電投、大唐、華能、中廣核、三峽、國家能源集團、華電七家企業(yè)光伏目標就達到190-200GW左右。

國電投是清潔能源裝機占比最大的發(fā)電集團，而且提出的碳達峰年份最為提前。截至2020年末，國家電投電力總裝機1.76億千瓦，56.09%為清潔能源。國家電投董事長(cháng)錢(qián)智民在2020年12月表示：“在編制國家電投‘十四五’規劃和‘2035一流戰略’時(shí)，初步測算，到2023年將實(shí)現國家電投在國內的‘碳達峰’”。

02能源需求側優(yōu)化用能方式、提高用能效率

隨著(zhù)我國提出碳中和目標，很多位于能源需求側的企業(yè)也提出了自己的碳中和目標。企業(yè)能夠將經(jīng)濟行為導致的碳排放納入到成本范圍，是企業(yè)實(shí)現減排工作和氣候目標的基礎，也是企業(yè)為應對氣候變化做出的自主貢獻。目前很多企業(yè)已經(jīng)加入了RE100倡議，為實(shí)現100%可再生能源電力做出貢獻。過(guò)去，美國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在開(kāi)展深度減碳方面行動(dòng)較早，比如谷歌于2007年實(shí)現碳中和，并保持至今，微軟2012年至今一直保持碳中和，蘋(píng)果提出到2030年實(shí)現碳中和。我國也有越來(lái)越多的用能側的企業(yè)加入到碳中和的大潮中來(lái)。

能源需求側企業(yè)實(shí)現碳中和的方式主要有以下幾個(gè)方面的努力。

1、積極進(jìn)行需求側管理，優(yōu)化用能、減少用能

需求側管理的目的是降低尖峰負荷，減少電力系統備用機組，在實(shí)現高比例可再生能源發(fā)電之前，需求側管理所帶來(lái)的能效提升有助于減少能源消耗，進(jìn)而減少電力系統的碳排放。

也就是說(shuō)，能源需求側管理做好了不僅可以?xún)?yōu)化企業(yè)用能方式、減少用戶(hù)支出，而且可以減少能源供應側的投資，從而為供應側的減碳做出貢獻。過(guò)去是“以需定產(chǎn)”，需求側管理做好了同樣可以“以產(chǎn)定需”，而且是以高質(zhì)量滿(mǎn)足用戶(hù)用能需求的方式，不是簡(jiǎn)單粗暴的拉閘限電。

我國在電力需求側響應方面已經(jīng)做了多年的嘗試。需求側響應可以通過(guò)價(jià)格激勵引導用戶(hù)側根據電力系統的負荷變化進(jìn)行響應，提高電力系統的供電效率和優(yōu)化用戶(hù)的用電習慣。需求側響應既是一種提升電網(wǎng)效率和穩定性的手段，也是一種用戶(hù)側的資源。有效的需求側響應能達到削峰填谷、負荷轉移、戰略節電等作用。目前國內需求側響應正處于起步階段，部分結構性電力緊張的省份已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施需求側管理。

解決好商業(yè)模式問(wèn)題，需求側響應會(huì )開(kāi)展得更為順利。江蘇作為實(shí)施電力需求側響應較早的省份，實(shí)行的是約定補償方式，江蘇需求側響應補貼資金來(lái)源于尖峰電價(jià)的增收部分。2020年山東需求響應方案規定，緊急型削峰、填谷需求響應補償費用計入供電成本，經(jīng)濟型削峰、填谷需求響應補償費用暫從電網(wǎng)公司參與跨省區可再生能源現貨市場(chǎng)試點(diǎn)形成的資金空間支出。

2、電能替代

積極實(shí)現電能替代是推動(dòng)減少化石能源，解決資源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題和實(shí)現碳中和的必經(jīng)之路。有數據表明，我國電能占終端能源消費的比重每提升1個(gè)百分點(diǎn)，單位GDP能耗可下降4%左右，節能減排效果明顯。隨著(zhù)可再生能源比例的提升，在需求側大力實(shí)施電能替代，不僅能夠提升社會(huì )能效，而且同時(shí)提升了清潔能源利用水平。

交通領(lǐng)域是電能替代較容易實(shí)現的領(lǐng)域。2020年11月國務(wù)院辦公廳正式印發(fā)《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2021-2035年)》，將2025年新能源汽車(chē)滲透目標定位20%，當前新能源車(chē)銷(xiāo)量占比約為 5%，按照這個(gè)比例來(lái)看，2025年汽車(chē)整體銷(xiāo)量有望達到3000萬(wàn)輛，對應新能源汽車(chē)達到600萬(wàn)輛以上，以2020年120萬(wàn)預估銷(xiāo)量計算，未來(lái)五年復合增速39%。從以上整體看，新能源車(chē)無(wú)疑有著(zhù)極大的增長(cháng)空間。

工業(yè)、農業(yè)領(lǐng)域的電能替代還有很大的發(fā)展空間。從工業(yè)領(lǐng)域來(lái)看，工業(yè)生產(chǎn)制造工序繁多，許多流程的設備都可以推廣電能替代;從農業(yè)的角度來(lái)看，農田灌溉、農業(yè)輔助生產(chǎn)和農產(chǎn)品加工的產(chǎn)業(yè)化、機械化成為電能替代和核心部分。

近年來(lái)，我國在工業(yè)和農業(yè)領(lǐng)域的電能替代包括工業(yè)電鍋爐、建材電窯爐、冶金電爐、農業(yè)電排爐等方面，占電能替代比重的60%以上。

3、氫能替代

氫能可以應用于交通、儲能、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域，氫能在多行業(yè)進(jìn)行替代可以減少能源消耗過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳。

在交通領(lǐng)域，氫能可以利用在氫燃料電池客車(chē)、物流車(chē)、重卡、乘用車(chē)等領(lǐng)域替代部分燃油車(chē)，實(shí)現交通領(lǐng)域的氫能替代，進(jìn)而減少二氧化碳排放。

在工業(yè)領(lǐng)域，中國每年氫氣產(chǎn)量約2000萬(wàn)噸，是世界第一產(chǎn)氫大國。氫廣泛應用于煉油、氨生產(chǎn)、甲醇生產(chǎn)、煉鋼等領(lǐng)域，氫氣生產(chǎn)主要來(lái)源于化石燃料。隨著(zhù)可再生能源電價(jià)下降，以及規?；潭忍嵘?，可以推進(jìn)電解水制氫對化石燃料制氫進(jìn)行替代。

舉例來(lái)說(shuō)，在鋼鐵行業(yè)，氫能是消除傳統煉鋼碳排放的有效手段。當前全球鋼鐵的75%采用高爐進(jìn)行生產(chǎn)，高爐的還原過(guò)程采用焦炭作為還原劑，其產(chǎn)生的碳排放占到鋼鐵生產(chǎn)全部碳排放的90%。而在最新的氫能煉鋼工藝中，可以用氫氣直接作為鐵礦石的還原劑，用氫替代傳統的焦炭和天然氣作為還原劑，可以基本消除煉鐵和煉鋼過(guò)程中的絕大部分碳排放。如果在軋鑄環(huán)節使用可再生能源電力，基本可以實(shí)現鋼鐵生產(chǎn)的近零排放。

4、發(fā)展可再生分布式能源、采購綠證等

為了用綠電，很多用能企業(yè)將工廠(chǎng)、數據中心等建設在水電資源豐富的地區。對于不能夠建設在水電豐富地區的情況，更多的企業(yè)開(kāi)始發(fā)展可再生分布式能源，主要是分布式光伏。一方面用戶(hù)可以自建分布式光伏項目，另一方面還可以采購分布式光伏項目發(fā)的綠電。未來(lái)分布式光伏項目“隔墻售電”相關(guān)阻礙的破除將極大地推動(dòng)后者的發(fā)展。

除了直接采購綠電外，采購綠證也是企業(yè)實(shí)現碳中和的選擇之一，雖然并不是首選(因為這等于純粹是增加了企業(yè)的用電成本)。根據《國家發(fā)展改革委財政部國家能源局關(guān)于試行可再生能源綠色電力證書(shū)核發(fā)及自愿認購交易制度的通知》(發(fā)改能源〔2017〕132號)，我國于2017年借鑒國際經(jīng)驗啟動(dòng)自愿綠證交易。在綠證采購方面最近的一個(gè)案例是，2021年1月18日，一汽大眾汽車(chē)佛山分公司一次性采購河北華電康保風(fēng)電公司30160個(gè)綠證，相當于3016萬(wàn)度可再生能源電量，是自2017年綠證交易市場(chǎng)啟動(dòng)最大規模的一筆交易。

展望未來(lái)，會(huì )有越來(lái)越多的企業(yè)通過(guò)發(fā)展分布式可再生能源和采購綠電的方式來(lái)使用綠電。

03固碳手段

為實(shí)現碳中和，積極利用各種固碳手段對實(shí)現碳中和目標同樣重要。

1、森林固碳

發(fā)展森林碳匯對實(shí)現碳中和目標具有重要意義。作為陸地生態(tài)系統中最大的碳庫，森林可以有效的降低大氣中溫室氣體濃度、減緩全球氣候變暖。擴大森林覆蓋面積是經(jīng)濟可行、成本較低的重要減碳措施。許多國家都在積極利用森林碳匯應對氣候變化。

森林是重要的經(jīng)濟資產(chǎn)和環(huán)境資產(chǎn)，作為林業(yè)產(chǎn)品具有經(jīng)濟價(jià)值，作為生物可以固定二氧化碳，此外還可以作為生物質(zhì)原料代替化石能源減少二氧化碳排放。按照應對氣候變化的行動(dòng)計劃和國家林業(yè)規劃，我國2020年的森林固碳潛力已經(jīng)達到約128.7億噸，其中57.3億噸來(lái)自造林和再造林。

2、碳捕捉碳封存和碳利用(CCUS)

為了完成溫室氣體的大幅度減排，2005年IPCC專(zhuān)門(mén)推薦了碳捕捉與封存技術(shù)(CCS)，隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展，碳捕獲、利用與封存(CCUS)逐漸取代CCS成為新的固碳技術(shù)。CCUS技術(shù)在不實(shí)施大規模改造電力供應系統的條件下，為短中期大面積降低大氣中CO2排放提供了一個(gè)能夠選擇的技術(shù)方法。

在化石能源仍然是主體能源的情況下，CCUS技術(shù)首先可以大幅降低使用化石燃料對環(huán)境的損害。另外，CCUS可以還實(shí)現減排難度較大的高碳行業(yè)實(shí)現深度脫碳。例如，水泥、鋼鐵和化工等高耗能、高排放行業(yè)，脫碳難度最大，而CCUS是這些行業(yè)實(shí)現凈零排放的主要途徑。

CCUS技術(shù)是一個(gè)包括許多階段并牽涉很多先進(jìn)技術(shù)的系統工程，CCUS面臨的主要難題是成本與碳封存風(fēng)險。雖然未來(lái)的CCUS技術(shù)的發(fā)展充滿(mǎn)挑戰，但CCUS的技術(shù)可行性已經(jīng)確定，預計將為碳中和不可或缺的手段。

3、直接碳捕捉技術(shù)

與直接從工廠(chǎng)煙囪中捕獲碳的CCUS技術(shù)不同，從空氣中直接捕獲碳技術(shù)被稱(chēng)為“空氣直接脫碳”。從大氣中直接進(jìn)行碳捕捉的技術(shù)相對較難，但是也日益受到重視。直接碳捕捉技術(shù)從上世紀70年代已經(jīng)面世，但一直以來(lái)發(fā)展有限，原因是空氣直接脫碳需要高昂的成本。

目前很多跨國公司已經(jīng)開(kāi)始加大資金投入，研究新的空氣直接脫碳技術(shù)。根據國際能源署的數據，目前在歐洲、美國和加拿大有15家直接從空氣中脫碳的工廠(chǎng)。據媒體報道，西方石油公司(Occidental Petroleum)和美國聯(lián)合航空公司(United Airlines)正在德克薩斯州投資興建一座大型“空氣中直接捕捉二氧化碳”工廠(chǎng)，該工廠(chǎng)將使用風(fēng)扇和化學(xué)藥劑從空中清除二氧化碳，并將其注入地下。

如果每噸碳的成本能下降至100美元以下，那么空氣直接脫碳技術(shù)將會(huì )具有巨大的競爭力。

除以上努力外，碳市場(chǎng)的建立對控制碳排放和調節碳排放也將起到重要作用。碳排放交易權被認為是控制碳排放最有效的市場(chǎng)化手段之一，它可以依靠配額價(jià)格來(lái)激勵和調節碳市場(chǎng)，實(shí)現控制碳排放的目標。在實(shí)現碳中和的大目標下，碳市場(chǎng)建設將成為重要的抓手。此前，通過(guò)北京、天津、廣東等八個(gè)區域碳市場(chǎng)試點(diǎn)先行，已經(jīng)為我國在“十四五”時(shí)期建設全國性碳排放交易市場(chǎng)積累了足夠的經(jīng)驗。

2021年開(kāi)年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《碳排放交易管理辦法(試行)》，對納入2019-2020年全國碳排放權交易配額管理的2000余家電力企業(yè)進(jìn)行碳排放管理，這標志著(zhù)我國的碳市場(chǎng)由區域碳市場(chǎng)試點(diǎn)正式走向全國性碳市場(chǎng)。

04結 語(yǔ)

碳中和目標的提出，既體現了我國保護環(huán)境和應對氣候變化的決心，也開(kāi)啟了我國能源綠色低碳發(fā)展的藍圖，是我國能否實(shí)現建設生態(tài)文明和美麗中國的關(guān)鍵。

實(shí)現碳中和需要全社會(huì )統籌發(fā)展、協(xié)調發(fā)力，不僅需要通過(guò)發(fā)展高比例可再生能源減少能源供應側方面的碳排放，而且需要用能企業(yè)的加入，并積極發(fā)展多種固碳技術(shù)，只有三管齊下，碳中和目標才能更好更快地實(shí)現。

(冉澤 張學(xué)坤)