减排降碳技术亟待创新突破

文/仲平 李稳稳

（作者单位：中国21世纪议程管理中心/北京市长城企业战略研究所）

自2020年9月习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上首次提出中国CO2排放力争在2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和以来，碳达峰、碳中和的目标已经成为整个社会讨论的热点话题，但按照国际能源署（IEA）等机构的分析，现有技术远远无法支撑碳中和愿景目标实现，超过一半的减排要依靠目前仍处于示范、研发或原型阶段的技术。为了实现碳达峰、碳中和这样一个宏伟目标，亟须加强科技支撑，加速相关技术升级变革与创新研发。

我国碳排放总量大增速快

我国是全球最大碳排放国，人均碳排放显著超过全球平均水平。根据全球碳项目（GCP）数据，2019年中国CO2排放约101.75亿吨，约占全球总排放的29%，超过美国（53亿吨）和欧盟（34亿吨）排放之和。我国的CO2排放主要来源于工业、电力、交通、建筑等部门相关的能源活动和工业过程，其中主要工业排放源自钢铁、水泥、化工、有色等行业的排放。2006年起，我国人均碳排放超过全球平均水平，并呈快速增长态势。2019年我国人均碳排放为7.1吨，虽不及美国人均16吨水平，但比世界平均水平（4.8吨/人）高出近50%，且已超过欧盟水平（6.7吨/人）。

我国碳排放量增长迅速，碳排放强度大。过去30年我国的CO2排放增长迅速，自2005年以来我国的CO2排放一直居于世界的首位。从碳排放强度来看，近年来我国单位GDP排放强度已明显下降，其中“十二五”碳排放强度下降19.3%，“十三五”下降18.8%，到2020年年底碳排放强度已比2005年下降了48.4%，超额完成到2020年比2005年碳强度下降40%—45%的目标承诺。然而，我国单位GDP的碳排放强度仍然显著高于世界平均水平，超过美国的2倍和欧盟的3倍。造成这种情况的主要原因是我国的重工业比重偏高，能源结构偏煤等化石能源。目前，我国能源结构以煤为主，富煤贫油少气的能源禀赋状况决定了我国现阶段的排放水平和特点。实际上我国已经经过多年努力来提升非化石能源消费，压减煤炭在一次能源中的消费，到2020年非化石能源占能源消费的比重已达到15.9%，煤炭消费占比已从2005年的72.4%下降到2020年的56.8%，但我国煤炭消费占比仍远高于欧美发达国家，碳减排任务十分艰巨。

实现碳中和目标非常紧迫

我国实现碳中和的目标极具紧迫性。从时间角度来看，欧盟、美国早在1980年前后、2007年前后实现了碳达峰，在达峰之后实现了经济发展与碳排放脱钩，从碳达峰到碳中和目标的时间约为40—70年。而我国目前还处于经济上升期和排放达峰期，需要统筹考虑如何控制碳排放和经济社会发展之间的矛盾关系。从发展阶段上看，我国碳排放到2030年前实现达峰，在实现稳中有降后，需要一个快速的去峰期到2050年实现二氧化碳排放的大幅度削减，在2050年至2060年要瞄准2060年前碳中和的目标，针对重点的难减排行业进行深度的脱碳，最终来实现碳中和的目标。从2030年至2060年只有30年，时间非常短，实现碳中和的目标非常紧迫，必须充分有效部署和应用各类低碳、零碳和负碳技术，确保到2060年实现净零排放的碳中和目标。

碳中和相关技术亟待创新突破

现有成熟技术不足以支撑碳中和目标实现。按照国际能源署（IEA）的分析预测，现有的成熟技术只能支撑未来碳中和减排需求的25%，40%的减排需要依赖目前处于早期应用阶段的技术来实现，另外35%的减排需要由尚处于原型期或示范初期的技术来实现。

新技术的研发和应用是实现碳中和目标的关键。全球来看，光伏发电的成本只有1970年时的几万分之一，回顾光伏发电技术的发展历程，可以从创新驱动、市场拉动、政策推动等不同方面总结技术创新和产业发展对于促进新技术成本下降的重要作用。自1950年以来，美国等政府的持续资助引起光伏发电技术的不断突破，并在早期应用于包括航空航天等对价格不敏感的战略领域；1970年前后，随着相关技术成果在企业、研究机构、投资机构等主体间的知识传播与共享，不断拓展了包括太阳能计算器、太阳能手表等市场应用场景；1990年以后，日本、德国等政府推出的“太阳能屋顶”等计划和上网电价优惠等政策推动了光伏技术和产业的继续壮大；2000年以来，中国光伏制造业的发展以及中国政府的政策支持持续推动了光伏产业的规模化发展，掀起了全球光伏投资建设的热潮，也进一步驱动了技术成本的下降。据分析，从2010年到2020年光伏发电的成本就下降了83%，在许多区域光伏发电的成本比传统的燃煤电站成本还要低，太阳能资源禀赋较好的中东地区甚至出现了1.3美分/kWh左右的竞标电价。IEA研究分析认为，光伏发电成本实现下降60%的原因归结于技术研发带来的进步。目前，我国光伏装机容量已经超过了2.5亿千瓦，占到了全球接近40%的装机容量份额，光伏组件生产约占全球产量的70%，在全球独占鳌头。未来，技术水平的进一步发展将是维持我国光伏产业竞争力的关键，也必须有更多类似光伏发电的新技术，通过持续的技术进步不断降低成本，并在各行业、各领域广泛推广应用，才有可能实现碳中和的愿景目标。

加强关键技术研发与具体技术路径制定

加强关键技术研发及示范工程建设。碳达峰、碳中和目标的提出对科技工作提出了更高的要求，科技创新是目标实现的重要支撑，面向未来要加强关键技术方向的研发与攻关。需要加强多元互补能源系统脱碳化变革技术，非CO2温室气体减排关键技术，碳汇与碳捕获、利用与封存（CCUS）等零碳、负碳排放技术研发。围绕工业部门加快研发近零排放和原料/燃料绿色替代技术，围绕建筑部门加快研究近零排放技术体系、交通部门加快研究绿色低碳技术体系等。目前德国、日本等国已经分别出台《国家氢能战略》和《氢能基本战略》加强绿氢制备和氢能在工业、建筑、交通等各领域应用，我们也应该加快碳中和目标实施相关战略规划与减排技术路径研究。

2020年，天津市首个零能耗智慧建筑“0+小屋”在生态城落成，屋面设置光伏板，电能实现自给自足（图片来源：环球网）

与此同时，要加强相关的示范工程建设。围绕区域层面开展区域集成技术示范，如零碳园区技术试点、零碳乡村技术试点、零碳城市（群）技术试点等。在行业层面开展行业减排集成技术示范，重点围绕钢铁、水泥、化工等重点行业，围绕电力、交通、建筑等部门，围绕大规模、全流程的碳捕集利用与封存技术、负排放技术、固碳增汇的相关技术集成开展示范工作。重点部门需要进一步规划落实减排路径。

主要排放部门需制定具体的技术路径实现碳中和目标。电力、工业、交通、建筑等作为温室气体主要排放来源的部门，要制定具体的技术路径来实现碳中和目标。电力部门未来要继续发展可再生能源与核能、储能、智能电网、CCUS，以及与生物质能结合的CCUS技术来实现电力系统的零碳化甚至负碳化。工业部门需要通过能效提升，材料和燃料的利用率提升，替代终端的电气化，CCUS技术在钢铁、水泥等难减排工业行业的应用来实现碳中和目标。交通行业需要通过能效提升、氢能利用、生物质燃料利用、电气化等来实现碳减排目标。建筑行业需要大力发展建筑性能优化技术、能效提升技术、生物质燃料在建筑的利用以及建筑内用能设备的电气化等技术。实现非CO2温室气体零排放技术上非常困难，要依靠需求侧的削减、生产方式的改良、提高利用效率以及末端回收分解等技术促进减排，并结合森林、草原、湿地等陆地生态系统固碳，农业土壤固碳等不同碳汇方式来提升2060年碳汇量。

在甘肃省敦煌市向西约20公里处，被称为“超级镜子发电站”的首航高科敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站在戈壁滩上闪耀（新华社记者 马希平 摄）

多措并举加强碳中和的科技支撑

加强科技相关的顶层设计。在过去的科技工作中，存在财政经费投入总体不足、研发方向聚焦不够、创新链部署系统性不强等问题，尚不能为碳达峰、碳中和目标实现提供有效的科技支撑。为有效支撑2060年碳中和目标实现，应从国家层面建立科技创新工作的领导和协调机制，在顶层设计方面统筹“十四五”和中长期以及远期发展转型目标，形成指导近、中、远期低碳、脱碳技术创新发展的指导性文件。

强化战略研究与咨询。成立碳达峰、碳中和技术的专家委员会，通过专家委员会给予高层次的咨询和指导，把握国际的前沿和发展趋势，评估国内的相关技术需求。同时也要组建稳定的战略研究队伍，从现在到2060年实现碳中和目标还有近40年时间，是一项艰苦、长期的工作，必须要依靠优势的科研团队和机构、优势企业，通过如企业创新联合体等创新的方式来加强相应战略性的科技力量建设。

进一步加大科研投入。应设立相关专项来资助前瞻性、前沿性、关键性技术的创新研发和集成示范，围绕流程工业的低碳零碳再造、碳捕集利用与封存等碳中和共性关键技术加强研发。同时也要围绕技术成果的转化加大投入力度，通过建立相关低碳、脱碳技术和产品标准，促进高碳技术的淘汰与低碳、零碳、负碳技术的应用推广。

加强国际交流与合作。要坚持和推动多边主义，促进气候变化领域技术交流与合作，继续积极参与并探索在清洁能源部长级会议（CEM）、创新使命（MI）等合作机制下，建立更务实有效的碳中和技术创新合作机制。学习欧美发达国家相关技术创新、产业升级、能源革命、气候政策等方面的先进经验，以气候变化作为切入点开展共赢合作和联合技术研发。面向发展中国家，通过“一带一路”倡议、“南南合作”等平台，加强与绿色低碳技术的合作与转移，促进我国的绿色低碳技术走出去。