碳中和革命的发展范式转型与整体协同

摘 要 碳中和涉及经济社会广泛而深刻的系统性变革，是一场能源生产和消费革命，需要发展范式的根本转型。碳中和目标具有时间刚性，其阻力和动力均源于能源生产和消费。能源需求的刚性、对高碳化石能源的依赖及高成本退出是碳中和革命的最大障碍。具有同质能源服务属性的零碳可再生能源市场竞争力的不断增加，成为碳中和革命的内生动力。能源消费侧革命承接和顺应能源生产侧革命的需要，满足零碳电力替代化石能源消费终端的需求。在生态文明建设的整体布局下，中国的碳中和转型必须摆脱工业文明发展范式的零和博弈格局的掣肘，另辟蹊径，着力于发展范式的创新与变革。生态文明发展范式下的碳中和革命，是人与自然和谐共生整体协同的净零碳进程，而不是排放依旧、依靠末端治理的资本与工程途径。生态变革是碳中和发展范式转型的历史必然，和谐和有限是生态逻辑的基本表征。

关键词 碳中和 发展范式 生态逻辑 能源革命 零碳 碳汇 可再生能源

作者简介：潘家华，博士，北京工业大学生态文明研究院院长，中国社会科学院可持续发展研究中心主任。

基金项目：国家自然科学基金重点项目“面向碳中和的中国经济转型模式构建研究”（TZ140001）

实现人为碳排放和清除的平衡即碳中和的目标，指标明确单一，可测度、可报告、可核实，2015年首次在《巴黎协定》中得到明确。2018年以后，部分发达国家提出在2050年前后实现碳中和;国家主席习近平于2020年9月向国际社会宣示，中国将在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和这一极具气候雄心的目标。实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。我国的生态文明建设是多目标全方位的，覆盖经济、政治、社会和文化建设的各方面和全过程，推进社会发展文明形态的整体转型。在生态文明发展范式转型进程中，碳中和是一场指向非常明确的能源生产和消费革命，具有简单明了的目标刚性，可以推进全社会全方位系统性变革，是生态文明建设强有力的抓手，是生态文明转型进程的刚性测度。碳中和革命的成功，需要人类文明发展范式的根本转型，修正并逐步摒弃西方工业文明的物质财富线性累积的逐利模式，迈向人与自然和谐发展的新范式。

一、转型发展进程中碳中和的目标刚性

对于发达国家而言，碳达峰多是一个已经完成的自然过程，但是，碳中和显然不可能在可以预见的未来自然实现。对于尚未完成工业化和城市化进程的发展中国家而言，如果能源生产和消费的碳中和革命进程滞后，无论碳达峰还是碳中和，都将面临更为严峻的挑战。尽管科学家早在19世纪就已经明确系统地阐释了温室效应的科学认知并在1980年代警示全球变暖的危机，国际社会在1990年将应对气候变化纳入全球政治议程，但并没有明确考虑碳中和的可能或选项。1992年达成的《联合国气候变化框架公约》提出的目标是，“将大气温室气体的浓度稳定在防止气候系统受到危险的人为干扰的水平上。这一水平应当在足以使生态系统能够可持续进行的时间范围内实现”。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）针对气候变化开展科学评估，采用的措辞是“减缓”。1997年的《京都议定书》规定，到2010年，附件I国家（完成工业化的国家）的二氧化碳排放水平应在1990年基础上整体降低5.2%;采用的方式是减限排，即有的国家是绝对量的减少，有的国家绝对量可以增加但增幅受到限制。关于低碳经济的表述，最早出现在2003年。2009年的《哥本哈根协议》明确了相对于工业革命前温升幅度不超过2℃的目标，但是没有明确规定减排的时间表。2015年的《巴黎协定》第一次明确提出“在本世纪下半叶实现温室气体源的人为排放与清除之间的平衡”。2018年10月，IPCC审议通过了《全球1.5℃增暖特别报告》，强化了将温升幅度控制在1.5℃的目标，根据这个目标，全球需要在2050年前后实现净零排放。随后，部分欧盟成员国宣布将在2050年或以前实现净零排放。

应对气候变化，不是别人要我们做，而是我们自己要做。2009年，哥本哈根气候大会召开之前，中国提出了碳强度减排即单位国内生产总值二氧化碳排放量下降的目标，没有明确绝对量的减排目标。应该说，作为非附件I（发展中国家）缔约方，中国的努力具有引领性。中国的生态文明建设强有力地推动了全球温室气体减排进程。推进全球生态文明转型，需要刚性目标导向。转型发展必须依靠能源生产和消费革命。中国不可能做到也不必要强调与发达国家在碳中和进程的时间节点上达成同步，但是明确碳中和目标的时间刚性，显然是生态文明转型发展所需要的刚性测度和有效抓手。2015年，中国政府在《巴黎协定》下提交的国家自主贡献目标，并没有包括碳中和目标。2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会一般性辩论会议发言中首次向国际社会明确提出，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，随后习近平主席多次在重大国际场合重申并提振气候雄心。《巴黎协定》下中国的国家自主贡献目标（2015年）及提振气候雄心的目标（2020年）的对比见表1。

同时，我国着手顶层设计，2020年10月，将碳达峰碳中和纳入国民经济和社会发展“十四五”规划和二○三五年远景目标，2021年10月出台纲领性、规范性、指导性的《中共中央 国务院關于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，系统全面地提出了实现碳达峰碳中和的时间表、路线图、施工方案。

转型发展与碳中和革命，不仅需要明确的目标，而且还要制定阶段性、可检测的目标。碳达峰碳中和不是一朝一夕就能够实现的目标，不可能一蹴而就。尽管这是一个长期全面的转型进程，但仍要坚持只争朝夕的精神，由近及远，平稳推进。碳中和的阶段性目标，不仅是转型发展的刚性约束，也是美丽中国建设的测度指标，是高质量发展的动能所在。国民经济和社会发展“十四五”规划是我国迈向碳中和转型发展的第一步，实现碳中和目标的关键在于进一步夯实基础。2025年我国单位国内生产总值二氧化碳排放量要比2020年下降18%，非化石能源消费占能源消费总量的比重达到20%左右，森林覆盖率达到24.1%。2020年，中国根据《巴黎协定》提交的国家自主贡献目标，时间节点是2030年，提出单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上，非化石能源消费占能源消费总量的比重达到25%左右，风光发电装机总容量超过12亿千瓦。2030年前实现二氧化碳排放量达到峰值，显然不是说峰值出现在2030年，而是要在2030年实现稳中有降。当然，从发达国家碳排放达峰的实际情况看，峰值并不是单一的，受到自然条件变化和经济波动的影响，二氧化碳排放也会相应出现多峰凸起的现象，但从趋势上看，应该是波动下降而非波动上升的。中国提出的碳中和时间节点是2060年，与《巴黎协定》所规定的在21世纪后半叶实现人为排放与清除的平衡是一致的，而且还是趋向于提前的。已经完成工业化的附件I国家俄罗斯提出2060年实现碳中和目标，非附件I国家印度提出2070年实现碳中和，相比之下，中国的碳中和目标具有引领性。还有一些国家虽然明确了碳中和的目标，但是没有制定具体的能源结构指标，中国的目标应该说是具体的、可测度的、可操作的。到2060年，我国非化石能源消费占能源消费总量的比重将达到80%以上，碳中和目标顺利实现。也就是说，尽管届时含碳的化石能源在能源消费结构中并没有完全归零，但少许的与化石能源相关的二氧化碳排放，或被吸收固定入碳汇，或在被捕集后加工利用、地质封存，从而实现二氧化碳的净零排放。

温室气体的主体是二氧化碳和甲烷，而化石能源燃烧排放的二氧化碳和煤层气、油田伴生气等与化石能源相关的甲烷排放则是降碳的关键所在。煤炭、石油、天然气三类化石能源单位热值的碳排放强度，煤炭居首，石油次之。实现碳达峰碳中和目标，重中之重显然是控制化石能源消费，尤其要加快煤炭减量步伐。2019年，世界部分国家和地区的能源结构及其占全球能源消费总量（折合200.3亿吨标煤）的比例如表2所示。

经过多年努力与调整，煤炭在中国能源结构中的比重不断下降，2010年以前长期超过70%，2018年后已降至60%以内，但是仍然居高不下，所占比重超过世界平均水平的一倍，几乎是欧美的5倍，英国的18倍。英国计划在2024年、德国计划在2030年彻底去煤。德国的煤炭消费占比偏高，为17.5%，但是德国的去煤时间已经从曾经计划的2042年提前到2038年;2021年，德国进一步提振雄心，明确去煤时间为2030年，平均每年减少1.8个百分点。德国不断加快去煤的进程，即使按此速率，我国去煤也要在2050年之后了。显然，我国不可能与英国同步去煤。目前，我国的顶层设计是在2025年前严控煤炭消费增长，此后逐步减少，实现由“控”到“减”的转变。我国石油消费总量控制滞后于煤炭，计划在“十五五”时期进入峰值平台期。也就是说，在2026年前后，石油消费总量可能略有波动，但增量趋近于零。天然气是相对低碳的化石能源，在近期目标乃至中期目标中，均未被纳入严控的范围，而是着眼于远期的碳中和刚性。

碳中和，不仅针对化石能源燃烧排放的二氧化碳，而且还包括甲烷、氧化亚氮和4种含氟的温室气体。土地利用变化（尤其是毁林）是二氧化碳排放的主要来源之一，从全球水平来看，相关排放量几乎相当于化石能源燃烧排放的五分之一，大略占排放总量的10%（表3）。

联合国气候谈判聚焦于毁林和土地退化而产生的人为排放生物质碳存量，而中国的国家自主贡献承诺已经包含了森林碳汇，而且数量不断增加。到2030年代初，我国将在总体上完成工业化城市化进程，能源消费总量大略为60亿吨。鉴于发达国家进入后工业化阶段能源消费总量稳中趋降的态势（图1a），我国在2060年能源消费总量大体为60亿吨左右甚至更低。考虑到煤炭全部清零、石油只有少许、天然气大致留存当前消费量的20%左右的情况，化石能源燃烧排放的二氧化碳大略在15亿吨。如此量级的排放量，各种碳汇可以吸收固定约10亿吨，需要捕集封存约5亿吨。这样算来，可以顺利实现碳中和的目标。

二、碳中和革命的阻力和动力

碳中和革命最大的阻力源于能源生产和消费，而最大的动力同样源自能源生产和消费。从表3的数据可见，与化石能源和工业相关的二氧化碳排放占温室气体排放总量的三分之二，如果考虑源于化石能源的甲烷排放和氧化亚氮排放，则与化石能源相关的温室气体排放在总量中的占比超过四分之三。如果进一步考虑土地利用变化和林业、农牧业相关温室气体的气候中性属性，不纳入优先减排核算，则化石能源和工业生产排放的温室气体占比超过五分之四，甚至高于90%。所以，如果控制和大幅削减化石能源生产与消费，从源头上控制碳排放，自然就无限趋近于净零碳的目标。

但是，能源消费是国民经济和社会发展的基本动能。2019年，全球化石能源在一次能源消费的占比高达84.3%，要想大略清零，绝不是轻轻松松就能实现的。工业革命以来，化石能源的生产和消费，整体上不断攀升。部分发达经济体的能源消费总量达到峰值后处于高位平台期，呈现下降态势;但是，发展中经济体的能源需求增长仍然较为强劲。1965—2019年，部分国家和地区的能源消费如图1a所示，部分经济体燃烧化石能源排放二氧化碳的演化进程如图1b所示。

中国作为尚未完成工业化和城市化的发展中国家，能源消费需求和碳排放也没有达到峰值从而进入下降通道，迈向碳中和看似时机并不成熟。从理论上讲，经济社会体系的运行需要能源，而不论高碳、低碳抑或零碳。显而易见，能源需求的刚性、对高碳化石能源的依赖及高成本退出，就成为碳中和革命的最大障碍。可再生能源具有零碳属性，而且发电成本与化石能源电力相比已经具有竞争性。因此，具有同质能源服务属性的零碳可再生能源市场竞争力的不断增加，就成为碳中和革命的内生动力。

但是，风光等可再生能源（包括常规的水电）具有时间上的波动性，在储能量级和成本不匹配的情况下，可再生能源全面替代煤电、天然气发电，仍需要较长的时间。2000年，除水电外，我国风光发电装机容量尚处于起步阶段，发电量微乎其微。近年来，除水电外，我国风电、光伏发电的装机容量和发电量，都处于世界绝对领先的地位。作为世界工厂和发展中的经济体，我国能源消费总量在2020年已达到49.8亿吨标煤，接近世界总量的四分之一。如果按照2030年60亿吨标煤的能源消费总量计算，非化石能源占能源消费总量的比例提高1个百分点，就意味着6000万吨标煤的绝对增量。三峡水电站的装机容量为2250万千瓦，一年生产的零碳电力只相当于3000万吨标煤。我国地域辽阔，在胡焕庸线西北一侧，很大比例的国土空间或是戈壁荒漠，或是黄土高坡，或是雪域高原，且不说树木，就是草也难以生长，因此，我国规划的森林覆盖率提高速率，每年不到0.2个百分点。可见，无论零碳能源还是碳汇，碳中和指标的选取和量化不能“攀高峰”，必须务实有序。

最有效、最直接的碳中和测度指标，第一是零碳的可再生能源在一次能源消费中的比例。原因很简单：如果100%使用可再生能源，那么森林碳汇与碳捕集、利用和封存就不是碳中和的刚需，而是为碳中和锦上添花。因為这些人为的负碳手段可以减少大气中的存量二氧化碳。第二是二氧化碳尤其是燃烧化石能源排放二氧化碳的绝对减排量。如果将这些人为排放清零，自然就能走向碳中和。2009年，《哥本哈根协议》明确要求非附件I缔约方即发展中国家也要提出减排承诺。我国提出了非化石能源占比从2009年的不到10%增加到2020年的15%的目标，没有做出绝对量的减排承诺，而是制定了相对量即单位GDP二氧化碳排放量下降的目标。“十三五”时期，中国生态文明建设力度加大，以控煤为主要抓手的能源结构调整成效显著。煤炭消费的绝对量在2013年出现一个峰值，此后进入下降通道，到2018年有所反弹。尽管如此，在“十三五”时期，煤炭在一次能源消费中所占的比例以每年1.4个百分点的速率不断下降。2015—2020年我国能源消费结构转型进程如表4所示。

2020年，我国非化石能源在能源消费总量中的比例已达15.9%，超过我国在《哥本哈根协议》下的承诺目标（15%）。2020年，我国煤电装机占比已经低于50%，发电量占比略高于60%，非化石能源装机占比已超过50%，发电量占比超过三分之一。2020年我国各种能源的发电装机容量、发电量结构与发电利用时间如表5所示。

从表5的数据，可见化石能源退出和零碳可再生能源全面替代的艰难。煤电年发电利用时间可达5000小时，尽管2020年的实际利用时间约4200小时;而风力发电的年利用时间只有2000小时，光伏发电的利用时间只有煤电的30%。

发电利用时间只是一方面。从另一方面看，技术创新与突破使碳中和革命的市场动能越来越强劲。如果以2000年为参照，2020年光伏发电装机成本下降幅度高达83%（图2a），而常规煤电装机成本反而上升，增幅超过40%。如果加入碳捕集装置，成本比2000年高出76.2%。根据学习曲线预测，到2050年，光伏发电装机成本下降93.6%，而煤电不仅不会下降，反而会升高38.3%。以各个时间节点的常规煤电装机成本（记为100）为基准（图2b），2000年，光伏发电装机成本是煤电的4倍;2020年，光伏发电成本已降至煤电的40%，风电为煤电的60%;到2050年，光伏发电装机成本将降至煤电的18.2%，风电低至煤电的40%，即使是海上风电，装机成本也比煤电低四分之一。关于风光电力的间歇性问题，风能、光能可以通过与具有灵活性的水电、生物质能形成多能互补，也可以通过抽水蓄能、各种化学和物理储能、源荷储一体建设，满足刚性需求。所以可再生能源日益增加的市场竞争力，将成为碳中和最大而且持续增强的动力。

三、碳中和发展范式的生态变革

如果说节能降污是国民经济社会发展必须要解决的紧迫问题，碳达峰碳中和则是人类共同面临的可持续性转型的严峻挑战。联合国政府间气候变化专门委员会2021年8月发布的科学评估报告表明：1970—2020年是过去2000年来最暖的50年;1901—2018年全球平均海平面上升0.20米，是过去3000年来最快的100年;2019年全球二氧化碳浓度达410ppm，为200万年以来最高;2010—2020年全球地表比工业革命前增温1.09℃，其中1.07℃归因于人类活动。《巴黎协定》所明确的目标是将全球温升幅度控制在工业化前的2℃之内，努力实现1.5℃的温控目标。根据最新的权威科学评估测算，要实现1.5℃的温控目标，全球碳排放空间只有5000亿吨二氧化碳，即便如此，也只有50%的实现概率。2015年，在各国提交的国家自主贡献目标中鲜有2050年实现碳中和的承诺。2020年，不仅多数发达国家宣示在2050年前后实现碳中和，许多发展中国家也做出了类似的承诺。2021年11月，在格拉斯哥气候变化大会上，美国表示将在2035年实现无碳电力，印度总理莫迪宣称将在2030年实现50%的可再生能源电力。中国的可再生能源发电装机占全球的三分之一，但是2020年风光电力占我国电力消费总量的比重不到10%。如果没有社会文明形态和发展范式的整体转型，碳中和很可能只是说说而已的纸面文章。

实现碳中和这样一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，中国面临的挑战将比发达国家更为严峻，任务更为艰巨。中国仅用发达国家约一半的时间，完成从碳达峰到碳中和的转型，底气和原因在于，我们将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，创新碳中和的发展范式。在工业文明發展范式下，西方发达国家唯利是图，以规模扩张、刺激需求实现当下收益最大化，忽略自然，折扣未来。生态文明新发展范式强调发展质量，实现人与自然和谐共生。杜绝大拆大建，减少的是拆除和重建的利益，保留的是存量资产及其效益。提高建筑节能低碳标准，压缩能耗，必然减少能源生产行业的资金流量和规模，但是能够提升生活品质，放大资产的社会总效用。建筑物屋顶的光伏、光热利用将能源的生产和消费融为一体，突破了工业文明供给与需求的矛盾和冲突。在生态文明建设的整体布局下，碳中和转型不受工业文明发展范式目光短浅的零和博弈格局的掣肘，必然会顺风顺水。

碳中和也是高质量发展的精确测度指标。去煤减油是釜底抽薪的措施，消除污染源头，大气环境质量无需“攻坚”，蓝天白云自然重现。2019年，我国进口石油5.36亿吨，花费1.78万亿元人民币，占国内生产总值的1.8%;2020年，我国进口石油5.71亿吨，占石油消费总量的73.6%，花费1.3万亿元人民币，占国内生产总值的1.3%。将如此巨额的花费拱手送给石油输出国，不仅不产生就业，而且还有巨大的安全风险。试想：如果每年将这些资金的一部分投资于风电、光伏发电和储能等领域，各产业链、各行业的生产、设备运输、安装、运行维护等，将产生多少国内就业岗位，形成多么强劲的增长动能？国务院办公厅2020年11月印发的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，明确要求到2025年，纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里。我国燃油汽车多为欧美日品牌，少有自主品牌;但是在纯电动汽车领域，国内品牌异军突起。工信部的信息表明，我国新能源汽车发展已实现“三个突破”：技术方面，建立了上下游贯通的完整产业体系，突破了电池、电机、电控等关键技术，其中，动力电池技术全球领先，单体能量密度比2012年提高2.2倍，成本下降85%左右;产品方面，续航里程大幅提升，很多车型达到500公里以上;市场方面，连续六年产销量全球第一。2020年，我国民用汽车保有量2.8亿辆，即使一半为纯电动汽车，其电池储能容量也完全可以灵活消纳巨量的风光电力。这样的碳中和转型之路，显然能够实现增投资、降成本、促就业、保安全的目标，而且更加环保，创新引领高质量发展。

我国已经全面建成小康社会，但是，总体上还处于社会主义初级阶段，仍是发展中国家。2020年，我国人均国内生产总值突破一万美元，仍然低于世界平均水平，仅为欧美等发达国家人均水平的五分之一左右。第七次全国人口普查表明，按常住人口统计，我国城市化水平为63.9%，与发达国家80%以上的水平相比，尚有较大差距。城乡差距、贫富差距、区域差距依然存在。我国农村人口或人均月收入低于1500元的中低收入人口，总数在6亿左右，超过欧盟的总人口，几乎是美国人口规模的一倍。要实现21世纪中叶建成社会主义现代化强国的奋斗目标，仍然需要实现能源消费的增长，改善中低收入群体的生活环境，提高他们的生活品质。作为一个发展中的新兴经济体，中国正在努力拼搏的发展目标，是在2050年达到中等发达国家水平，这几乎滞后于发达资本主义国家100年，而碳中和的目标年，仅仅滞后于发达国家10年。近年来，中国每年燃烧化石能源排放的二氧化碳，已达100亿吨，超过了美国和欧盟的总和。将碳中和纳入生态文明的整体转型进程，是构建人类命运共同体、实现人与自然和谐共生的必然途径和有效路径。

根据联合国开发计划署《2020年人类发展报告：新前沿——人类发展与人类世》，中国在全球189个国家中，排名第85位，距离极高人类发展水平的最后一名尚有20名的差距，属于中等偏上水平，略高于世界平均水平。但是从地球压力调整后的人类发展指数（PHDI）看，中国略低于全球平均水平（表6）。这些指数和排名表明，中国的碳中和，不可能也不应该走发达国家的老路，必须另辟蹊径，即发展范式的创新与变革。

所谓发展范式转型，具有自身的生态逻辑和历史必然。生态逻辑的表征，一是和谐，二是有限。万物各得其和以生，各得其养以成。和才能共生，养方可以存。生和养，皆是有限的，都存在边界约束。任何生物个体，无需多余之养，不可能无限生长其体量，不可能无限延续其生命。受功利主义伦理价值观主导的工业文明发展范式，寻求无限增长扩张，渴望财富最大化，借助化石能源所提供的能量，拓展人類的发展空间。在工业革命以来的数百年间，这一拓展看似成功，是可以延续的，但实际上，这种发展模式已经表现出自我否定之态势。1970年代，工业化城市化成功地使得人们误认为人口会无限增加，能源需求会无限增长，人类社会只能走向马尔萨斯平衡。实际上，这些工业文明的线性思维和增长模式，已经或正在为实践所否定。50年前，人们普遍担心“人口爆炸”，2010年代以来，许多发达经济体乃至发展中经济体（例如中国），全社会普遍担心人口老龄化、少子化、负增长等问题。根据联合国人口统计署预测，如果延续当前的低生育率态势，我国人口可能在21世纪末降低至6亿。即使在人口仍快速增长的印度，也将在21世纪中叶前后出现峰值，之后趋稳趋减。发达国家的能源需求和碳排放，早已达到峰值并自然地进入下降通道。欧洲一些先发的资本主义国家例如英国、德国，在1970年代初就已经实现碳排放达峰，进入21世纪，能源消费呈现不断下降的态势。能源需求和碳排放并没有遵循无限增长的工业文明思维定式，并非碳中和的刚性约束所致。这个现象从另一方面说明，发展中国家即使因循发达国家的老路，也必然遵循“和”与“限”的生态规律。

但是，自然转型进程存在巨大风险。基于传统农耕文明的马尔萨斯平衡，是“和”与“限”的结果，但是，经济和社会的倒退甚至毁灭，显然是文明的灾难。实现碳中和，旨在规避可能的灾难性气候风险，突破工业文明的生产关系和生产方式，延续并改进人与自然的“和”与“限”。在工业文明时代，现代化的“标配”是规模扩张、资本集中，媒体、社会和政府津津乐道各种排名，如世界500强等。而在碳中和时代，这种片面的现代化指标应该被淘汰。石油、煤炭和天然气的储藏是点状分布的，因而其生产高度集中高度垄断，形成超大规模。但是碳中和时代的可再生能源，无限“风”“光”，无处不在。在工业化大生产体制下，社会寻求的是规模经济，生产和消费边界明确，集中生产，规模经营，批发零售。但是在碳中和时代，居民在自家屋顶安装太阳能光伏发电设备，自己生产电力，自己消费（电力），无须规模经济，没有中间环节，生产与消费完美地融合为一体，供求的分界线消失了。以德国为例，光伏设备存在多元的产权结构（表7）。

在德国，大部分光伏设备为私人所有。2020年，德国可再生能源发电设备装机容量为1.31亿千瓦，其中太阳能光伏发电收益颇丰，特别受普通民众欢迎。德国趋势研究所的一份调研报告显示，2019年德国光伏发电总装机容量为4580万千瓦。德国可再生能源署 （AEE） 委托开展的调研对光伏设备的产权结构进行了统计分析，结果表明，2019年，32.1%的光伏设备为私人拥有;农场的光伏装机容量占15.9%，私人和农场的光伏设备约占光伏装机总量的一半（48%）。该调研报告还显示，中小型工商企业也特别青睐光伏发电设备，2019年，企业拥有产权的光伏设备占光伏装机容量的24.8%，而能源供应商所拥有的光伏设备仅占光伏装机容量的6%。显然，这样的产权结构有悖于工业文明规模化、资本化、垄断聚集的基本理念，是一种全新的发展范式。

四、碳中和革命的整体协同

碳中和转型，生产侧的革命已然风生水起，光彩照人。在可再生能源的电力替代方面，一些国家已经起步，走在前列。以德国为例，其水电资源并不丰富，但是到2020年，以风光为主的可再生能源电力已占电力消费总量的46%。风电和太阳能电力的产出波动较大，保证供需平衡、维护电网平稳运行难度加大。不仅如此，电力生产和负荷还存在空间不匹配的问题。德国的用电大户主要集中在南部，而大型风电场则位于北部。德国政府在21世纪初推动能源转型并大力发展可再生能源，陆续关停核电厂和燃煤电厂。由于风电和太阳能电力受制于天气状况而波动较大，许多批评者担心大面积停电的风险。事实上，人们所担忧的大面积停电情景至今并未发生，2020年，德国电网的系统平均停电时间是联邦网络管理局自2006年开始公布停电时间信息以来最短的，德国电网比以往任何时候都更加安全可靠。

德国的成功经验至少表明，能源生产侧的革命有三点经验可以借鉴。第一，即使在缺少具有灵活性的水电的前提下，德国的可再生能源依然能够迅速发展，表明这条路径具有可复制性，潜力巨大。第二，在电力消费占比高达46%的情况下，电力系统的运行仍然安全可靠，尤其是在大规模储能技术的大规模商用尚未出现突破的情况下，电力系统维持了安全稳定运行。第三，德国已经明确，去煤时间为2030年，距100%的零碳电力尚有很长的路要走，需要探索整体协同化石能源的有序退出，保障电力系统的安全稳定，缩短碳中和的时间进程。当前，中国的风光发电装机容量已占四分之一，即使是在拥有水电、抽水蓄能等灵活性可再生能源电力、风光电力消费占比不足10%的情况下，电力部门为了保障电力系统稳定安全已经感受到巨大压力。这表明，中国能源生产侧的整体协同难度高于德国，但是德国的经验仍然值得借鉴。在可再生能源革命的冲击下，一方面需要协同兼顾我国传统煤电和以煤电为主体的电网的利益，另一方面也需要启动并加速化石能源电力行业自身的革命。

能源消费侧革命承接和顺应能源生产侧革命的需要，满足零碳电力替代化石能源消费终端的需求。例如建筑领域的能源需求大、增长快，是民生的基本保障。2019年，我国建筑碳排放总量约21亿吨，占总排放的21%（其中直接碳排放约占总排放的13%），较2000年的6.68亿吨增长了约3.14倍，年均增长6.96%。不考虑建材排放，我国北方供暖约排放5.5亿吨二氧化碳（排放强度约37千克二氧化碳/平方米），城镇住宅（除北方采暖）约排放4.4亿吨二氧化碳（排放强度约18千克二氧化碳/平方米），公共建筑（除北方采暖）约排放6.5亿吨二氧化碳（排放强度约51千克二氧化碳/平方米），农村住宅商品能源碳排放约5.5亿吨二氧化碳（排放强度约24千克二氧化碳/平方米）。若考虑建筑相关行业（包括建材生产、运输和工艺过程）碳排放，那么建筑碳排放占比已超过35%。需求侧的革命，需要从两个方面发力：提高建筑能效和零碳电力替代。维持和提高生活品质需要舒适的居住环境，如果房屋建筑规划设计执行高标准，能够保证温湿适宜而不用额外能源或仅需少许能源，就可以大规模压缩能源总需求，所需的零碳电力也就比较容易获得。实际上，建筑领域不仅要求居住环境温湿适宜，还涉及办公设施、配套设施等方面的整体协同。例如，如果普及纯电动汽车，但充电或换电设施不足，那么交通领域的电力替代，显然是不可能的。建筑供暖，尤其在北方，可以利用零碳电力通过地源热泵、气源热泵、电热供暖等实现零碳目标。这就要求抛弃并拆除集中供热的热电联供装置和管道系统，涉及部门利益，不仅需要初始资金投入，也需要整体协同。在工业文明发展范式下，核能也可能是建筑供暖的有效技术选项，技术经济上可行。在碳中和发展范式下，建筑本身是近零能耗甚至零碳排放的，建筑屋顶、墙面的光伏电力可以满足需求，为了供暖而保留高能耗建筑而不将其改造为零碳建筑，实属不必要。国家发展改革委等四部门关于公共领域绿色低碳的行动方案，明确要求充分利用建筑屋顶、立面、车棚顶面等适宜场地空间，安装光电转换效率高的光伏发电设施。鼓励有条件的公共機构建设连接光伏发电、储能设备和充放电设施的微网系统，实现高效消纳利用。推广光伏发电与建筑一体化应用。到2025年公共机构新建建筑可安装光伏屋顶面积力争实现光伏覆盖率达到50%。因地制宜推广利用太阳能、地热能、生物质能等能源和热泵技术，满足建筑采暖和生活热水需求，到2025年实现新增热泵供热（制冷）面积1000万平方米。同时，要求新增及更新用于机要通信和相对固定路线的执法执勤、通勤等车辆时，原则上配备新能源汽车。加强公共机构新能源汽车充电保障，内部停车场要配建与使用规模相适应、运行需求相匹配的充（换）电设施设备或预留建设安装空间，鼓励内部充（换）电设施设备向社会公众开放。

能源终端需求革命的成败，也取决于技术创新与突破。例如长流程炼钢需要焦煤，难以用电力替代;在航空运输方面，如果氢能技术商业化进程滞后，那么燃油被电池所替代的时间将出现较大的不确定性。所以，我们所谋划的碳中和革命，不是全然的零碳，而是净零碳：针对少许不可或缺、不可避免的碳排放，可以采用自然的碳汇方式，或通过人为的工程捕集、利用和地质封存。2021年国际能源署发布的全球能源行业净零碳路线图表明，仅能源部门，2050年就需要捕集76亿吨二氧化碳。2020—2050年全球碳捕集、利用与封存的布局规模如表8所示。

近年来，我国生态保护成就斐然，森林覆盖率不断提高，森林质量不断改善，吸收固定的碳汇也在不断增加。根据国家林业与草原局全国森林普查数据，全国森林面积22044.62万公顷，森林蓄积175.6亿立方米，全国森林植被总生物量188.02亿吨，总碳储量91.86亿吨。全国森林每年固碳4.34亿吨。各种测算表明，年度碳汇规模可望达到10亿吨二氧化碳。

更需要注意的是，生态文明发展范式下的碳中和革命，是人与自然和谐共生的整体协同，而不是排放依旧、依靠末端治理的协同。我们需要CCS和CCUS技术，但这绝不是化石能源排放照旧的技术选项。中国现有CCUS技术种类齐全，包括深部咸水层封存、二氧化碳驱油、二氧化碳驱煤层气等。截至2019年，中国共开展了9个捕集示范项目、12个地质利用与封存项目。所有CCUS项目的累积封存量为200万吨二氧化碳。低浓度的二氧化碳捕集成本为300～900元/吨，罐车运输成本为0.9～1.4元/（吨·公里）。当原油价格处在70美元/桶的水平，才有可能平衡CCUS的驱油封存成本。这些技术参数表明：一方面，CCS或CCUS技术缺乏经济竞争力;另一方面，如此巨大的二氧化碳捕集量，需要多少地质空间才能够封存，现有技术能否确保封存的二氧化碳不会逃逸回到大气之中？利用二氧化碳，理论上似乎是可行的，但是，每年若捕集数十亿吨的二氧化碳，且不说如此规模的利用成本，全球也没有足够的市场容量空间。根据表8的数据，IEA统计发现2020年全球的捕集规模只有4000万吨二氧化碳，到2030年可达到17.7亿吨，2050年估测约76亿吨。碳捕集规模的扩张需要巨额投资，而且尚未包括运输、封存、监测等投入，届时社会有足够的承担意愿和能力吗？

生态系统碳汇是基于自然的解决手段，潜力应该得到充分发挥和释放。但是，我们也要看到，碳汇在碳中和革命中的作用是辅助性的、补充性的，不可能起到决定性作用。碳汇吸收和人为排放之间存在数量级的差异，原则上是不可能改变的。第一，粮食安全和水安全的要求决定了生态系统碳汇不能与粮食生产争地争水。第二，生态系统碳汇是气候中性碳，光合作用吸收固定的二氧化碳，最终通过自然碳循环又回到大气中，形成一种自然平衡。2010年前后，《京都议定书》规定的清洁发展机制项目在我国西南开展了一些碳汇工作，但规模都较为有限，核算年限较短，一般为20～30年，每年每公顷的碳汇量大约为10吨二氧化碳。

在实现碳中和目标的整体协同进程中，森林最主要的功能体现在生物质能方面，碳汇功能相对来说是次要的。传统农耕文明的能源多为生物质能。生物质能可以储存，具有使用灵活性，能源形式多样，可以表现为固态、液态（如生物柴油）、气态（如沼气），还可以提供生物质电力。此外，森林的生物多样性保护、水土保持、净化空气、减少噪声等生态服务功能，也比简单的碳汇功能更有价值。从这一意义而言，将碳汇纳入碳市场交易，不仅有助于中和人为排放的碳，更有利于促进生态系统整体协同的多重功能。

（张坤、潘琪在资料等方面提供了帮助。谨此致谢。）

〔责任编辑：沈 丹〕