碳中和,技術“先手棋”如何落子

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內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗的一位工人為天驕綠能50萬千瓦光伏發電項目安裝光伏板。新華社發

浙江省德清縣新安鎮舍西村，事情人員在檢查村民屋頂的太陽能光伏板並網發電情況。新華社發

華電福清海壇海峽海上風電項目标首台主控系統國產化機組。新華社發

【我看碳中和】

7月16日，發電行業全國碳排放權買卖市場正式上線。這象征著，支撑我國“二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值，尽力爭取2060年前實現碳中和”的目標願景實現的首要东西快速落地。國務院常務會議指出，這一設立支撑碳減排貨幣政策东西的舉措，將以穩步有序、精准直達的方法，支撑清潔能源、節能環保、碳減排技術的發展。

正如中國工程院院長李曉紅所言，“碳達峰碳中和是一場關於新技術、新市場的賽跑，是中國第一次真正意義上在變革中與發達國家同場競技。”

在許多業內專家看來，嚴控化石能源、鼎力發展非化石能源、優化產能結構……在實現碳達峰碳中和的一個個“小目標”中，起首迎來的將是隨身煙灰缸,一場技術革命。在能源、電力、交通、環保、生態甚至修建等多個領域，科技創新這招“先手棋”若何謀篇落子，將是這場“大考”的開局關鍵。

能源深度轉型凸顯技術依賴

從20世紀90年月初簽署《聯合國氣候變化框架公約》開始，在減碳方面，我國作出了持續的尽力。與1990年比拟，2020年我國單位GDP二氧化碳排放強度降幅超過90%。煤炭在一次能源中所佔的比例，從1990年的76.2%降低到了2020年的57.7%。非化石能源佔比穩步上升，到2019年已超過15%。

減碳也同時支撑了PM2.5濃度的大幅低落。從2013年開始，國家大幅度推進治理大氣污染行動，到2020年，全國300多個都會PM2.5的均匀濃度降低了46%。大氣污染治理和減碳行動取患了協同增效的功效。

“但是，若是我們還延續過去以結尾治理為主的节制路徑，那麼未來十年，我們減排大氣污染物的潛力將根基耗盡。”中國工程院院士、清華大學環境學院傳授賀克斌說，“是以，我們選擇在碳中和目標下，實現深度能源轉型。”

賀克斌介紹，據測算，我國2020年二氧化碳總排放量約104億噸，到2030年前達峰，預計達到110億噸摆布，僅略有增長。而我國的碳匯能夠吸取碳的能力大要是10億噸摆布。由此推算，若是要在2060年前實現碳中和，則象征著超過90%的碳排放量要減下來。作為碳排放的絕對“主力”，“解綁”化石能源依賴勢在必行。

“這凸顯出未來對技術的依賴和需求。”賀克斌指出，截至2020年年末，已經有100多個國家或地區提出了碳中和承諾。在這一目標推進下，世界經濟發展將從資源依賴型向技術依賴型轉變。

他阐發，今朝，全世界經濟高度依賴化石屏東借款，能源，可是化石能源的地區散布極度不均勻。比方，煤炭儲量至多的前五個國家擁有全世界煤炭75%的儲藏量。這使得擁有資源的國家在發展上存在明顯優勢。但是，在碳中和的目標请求下，各國將大幅度晋升便秘治療,非化石能源的比例，如風能、太陽能、水能和核能。此中，風能、太陽能佔比相對更高。而全世界風、光資源散布相對均勻，是以，“誰能夠更好地把握抓取風、光資源，即開發出大規模應用風電、光伏電的領先技術體系，誰就獲患了長期經濟發展支撐能力的晋升。”

而這個備受依賴的技術體系，刚好是一個复活的競技場。國際能源署IEA2021年作出的技術評估顯示，在全世界能源行業的路線圖裡，2050年實現碳淨零排放的關鍵技術中，另有50%未成熟，如智能充電技術，必要進一步研發晋升。“在碳中和問題上，‘技術為王’將获得充实體現，誰在技術上走到前面，誰就會在未來國際競爭中获得優勢。”中國科學院院士丁仲禮說。

節能提效前沿技術需求急迫

不久前，在寧夏的茫茫沙漠上，全世界最大的太陽能電解水制氫項目正式投產。在前沿技術的“加持”下，通過太陽能生產電能，通過電解水制掏出氫和氧，再用氫替换煤作為原料、氧替换煤作為燃料，直供化工系統生產聚乙烯等上百種高端化工產品，這裡形成為了一條完备的碳中和產業鏈。

在中國工程院院士杜祥琬看來，這樣的技術變革將隨著碳中和的推進發生在經濟社會的各個方面，此中，節能、提效是戰略之首。杜祥琬介紹，在節煤方面，有賴不斷迭代的技術支撑，我國煤電發電煤耗有望降至2關節痛貼布,89克標准煤/千瓦時，燃煤工業鍋爐將採用高效、低排放的煤粉爐，熱效力可由65%晋升至90%，鋼鐵、建材、化工等單位產品煤耗也應達到國際先進程度，住民和服務業燃煤爐灶也將推廣採用熱效力70%以上的新型爐灶，“經計算，以上每項都可有用節約1億噸以上的標准煤。”

發展非化石能源，風能、光能、水能、核能也將渐渐走上電力主場。今朝，我國水電、風電、光伏發電累計裝機容量均居世界首位，在技術應用上已相對成熟。“從本錢上看，水電、風電明顯比火電廉價，太陽光伏發電的本錢今朝結石排出方法,已不到煤炭發電本錢的三分之一，這些可再生能源的競爭性可謂突飛猛進。”中國社科院學部委員、國家氣候變化專家委員會委員潘家華說。

但是，我國今朝的電力系統還是基於傳統的交换電網，發電不論是基於水電還是火電，都是可控的。未來若大規模利用風、光等發電能源，由於其受天氣、季節、晝夜影響，雖取之不盡，但發電量的不確定性也大大增长，這就催生了對高度智能化、可調控的電網或虛擬電廠和先進儲能設備系統的急迫技術需求，更有望拉動相關產業的敏捷發展。

别的，生物質能也展現出必定的能源潛力，亟待技術開發。中國工程院院士、清華大學修建學院傳授江億介紹，我國可開發的生物質能源共有8億噸標准煤當量，但還遠遠未获得操纵。具體包含麥秸、玉米秸、稻草等農業秸稈，果木、落葉等林業枝條，牲口糞便和農副產品加工垃圾、餐廚垃圾等。通過技術創新，我們可對這些生物質質料進行商品化能源加工，如壓縮顆粒供清潔燃燒、用作可替换柴炭，壓縮成塊供工業鍋爐焚燒和發電，别的，還可建設大型沼氣池，获得純度達95%以上的甲烷燃料。

加速晋升低碳環保技術優勢儲備

緊隨能源、電力，交通和修建行業的減排技術需求同樣急迫。賀克斌介紹，以電或氫代油，新能源汽車產業將获得進一步鼎力發展，並將成為未來消納風電、光伏發電能力的首要途徑，具備雙向充放電功效。為適應未來高比例的風電、光伏電力，都會修建“光儲直柔”配電的建設和革新也將逐漸推開。江億指出，經過測算，我國城鎮修建屋頂光伏可開發量為8.3億千瓦，這些電力可滿足城鎮修建本身用電的30%∼40%。同時，連接智能充電樁與電動汽車，修建內部配電也將改為直流系統，由此成為電力的柔性負載。

排放端發力，固碳端同樣不克不及後進。根據承諾，中國將在2060年前通過植樹造林、碳捕集和封存操纵、海洋吸取等情势抵消本身產生的二氧化碳排放。中科院上海高档钻研院钻研員魏偉暗示，通過碳捕集操纵和封存即CCUS技術來吸取二氧化碳，已經是全世界減排不成或缺的技術選擇。我國碳捕集部門技術已達到和靠近達到商業化應用階段，也已形成為了相關技術發展路線圖。

國家海洋局局長王宏流露，為助力“雙碳”目標實現，我國已組織開展專項調查評估，摸清了紅樹林、鹽沼、海草床三大藍碳生態系統本底，並正在推進海洋微生物碳泵、漁業碳匯钻研。别的，陸地生態系統固碳現狀測算、陸地生態系統未來固碳潛力阐發也有待科技界下一步重點钻研。

“放眼未來，新的變革必將孕育全新的科學技術和工程，必須加速前沿钻研，抓緊摆设低碳前沿技術钻研，加速推廣應用減污降碳技術，晋升我國在低碳環保領域的技術優勢和儲備。”李曉紅建議。

記者领會到，針對碳中和問題中的科技需求，中國科學院學部已設立重大咨詢項目“中國碳中和框架路線圖钻研”，目標是設計開端路線圖，“先給出一個框架性建議，供科技界討論、批改、完美。”丁仲禮說，我國學術界應該秉承開放的態度，廣泛參與，發揮出想象力和創造力。

“碳達峰、碳中和將帶來一場由科技革命引發的經濟、社會、環境的重大變化，其意義不亞於三次工業革命。”科技部部長王志剛暗示，兼顧經濟社會可持續發展與碳中和目標實現，必須寄托科技創新，以周全實現循環型零碳社會的變革性重構。