碳达峰碳中和理论研究新进展与推进路径探索

张 鹏

（北京天德泰科技股份有限公司，北京 101318）

1 碳达峰、碳中和理论溯源与动态演进

1.1 碳锁定理论

碳达峰碳酸盐系统是一个复杂的、动态变化的过程，其主要体现在以下几个方面：第一，由于在整个生命周期内所产生的二氧化碳浓度和排放量都会随着时间而不断降低；第二，就是当CO2气体进入到生态系统后又会重新回到平衡状态；第三，则是非法化学途径对环境造成了影响，使得人们生活受到干扰。同时，它会使人类赖以生存发展、生态遭到破坏等现象发生得更加严重，最终导致生态环境系统失衡［1］。

碳达峰理论的研究，是在传统能源结构下，对经济发展与环境资源协调关系进行分析并随着时代进步和科学技术飞速地向前推进着。人类对化石燃料产生了更多的需求。由于燃烧煤层中含有丰富的可利用石油、天然气，影响了以煤炭为原料加工生产沼气等一系列工业过程，甚至危害到大气污染环境等问题。因此，碳达峰理论须在实际应用上不断发展和创新，并取得相应的成果。

1.2 碳排放脱钩理论

碳排放脱钩理论是指对在生产过程中产生的二氧化碳、固体废物和其他有害物质进行处理后，将其转化为可再生资源，以达到减少能源消耗，保护生态环境。从经济学角度上讲，是通过降低单位产品所耗用的化石燃料成本来实现经济效益最大化；从生态学方面上来分析，是从减少温室气体排放着手出发建立起一个完整、系统、科学合理、能够有效地解决碳减排问题的理论体系［2］。

1.3 碳减排影响因素的实证研究

影响碳排放的因素有很多，其中包括工业生产方式、能源结构和气候条件等。

不同种类的工厂会根据自身特点进行不同类型和规模化的发展与扩张，同时也要考虑到各种能耗对环境造成污染问题，在这些方面，需要做出相应措施来减少二氧化碳所带来的损失以及降低温室效应给生态环境带来破坏等一系列代价，因此碳排放量是影响居民消费水平、能源结构和经济增长速度最重要因素之一［3］。

1.4 碳达峰、碳中和情景预测与经济社会影响理论

碳排放量、碳中和率和经济社会的关系是一个复杂而又繁琐的问题，所以，必须用科学合理的方法来进行计算。在这个过程中，就需要运用数学理论。

线性规划模型：线性规划就是通过对非线性系统做出适当处理，使其成为一个完整连续变化规律；同时，一系列不确定性因素产生影响并造成一定损失和浪费等现象出现时，可以采用线性的办法解决这些问题，即我们要尽量减少碳排放量、降低成本。

碳中和理论是碳排放和经济社会的理论基础，也是人们进行节能减排与环境保护行动中所必须具备的基本条件。

1.5 碳源、碳汇与碳中和理论

碳源是指所有温室气体排放的总量，主要包括大气中各种元素，如二氧化硫、氮氧化物和粉煤灰。矿区碳源/汇交换过程如图1 所示。目前国内外对二氧化碳等化石燃料进行了大量勘探和使用；随着经济水平发展以及能源需求量增加而导致化石原料日益枯竭且不稳定；同时也造成了环境污染问题的加剧，使得人们不得不寻找新方法来减少温室气体排放，从而达到减排目标和绿色生产。

图1 矿区碳源/汇交换过程

图2 矿区土地生态系统碳固存演变

2 碳达峰、碳中和的理论研究与推进路径

2.1 碳达峰、碳中和及碳循环的基本原理

碳中和反应是碳水化合物和有机污染物在一定条件下发生的一种化学反应，它具有化学性质稳定、无污染及清洁能源等优点。由于其复杂的物理过程（如气化）和强烈的腐蚀作用，可能导致碳酸盐在化学计量时产生偏差，从而使实验结果不准确。

碳中和理论是在低能耗的基础上，利用化学方法对物质进行反应，使之成为一个新原子、离子或分子。而碳中和是指将原子通常称为“C”与元素（一般称作为电子和空穴）之间所产生的一种化学反应过程。

由于原子间有关键作用、络合力强等性质，使得它们相互吸引形成了一个复合型结构。在这个复合结构中含有两个电子，一是金属离子；二是氢氧根离子以及其他分子。

2.2 碳达峰、碳中和途径

碳中和途径是指在生产、消费和分配过程中，通过各种工艺方法使能源消耗量降低，从而实现节能降耗的一种方式。

从理论上来讲，须明确碳源、能源与经济增长之间的关系。然而，目前研究中存在着一些问题：一是从概念角度进行分析；二是对技术指标缺乏科学的评价体系；三是对经济发展目标不重视，导致了许多浪费资源等现象。在实践中会发现这些矛盾和问题需要进一步解决并提出相应对策来完善其过程，以提高生产效率、降低成本。

目前我国主要以煤炭为主要原料来进行工业生产。而煤作为一次性能源，在能源利用率方面有很大程度上降低了对环境造成的污染问题；同时由于煤炭资源丰富且价格低廉等特点，使得其燃烧时产生大量二氧化碳排放到大气当中去是一个必然趋势，因此碳中和途径也应该被纳入低能耗和绿色环保的领域中来。

2.3 碳达峰、碳中和方案

碳中和方案是指在生产过程中，通过加热炉、燃烧炉等工艺手段，将煤灰的热量转化为热能。该加热技术具有高效率和节能降耗等优点。

降低CO2排放，碳酸盐原料中含有大量可溶性有机物质或含Cd 等杂质化合物，这些物质对人体有一定程度的影响。而目前的方法大多是以废水处理法来实现减排目标，但该工艺在生产过程中仍会产生大量废液及废气污染环境。因此，需要采用低能耗、少NOx和二氧化碳减量技术进行绿色改造。

首先，从能量转换方向考虑：采用直接蒸发法或间接蒸汽蒸馏方法进行热交换；其次，根据不同地区对煤炭消耗量来确定锅炉的负荷率及参数指标值；最后，再结合碳中和方案进一步优化改进后锅炉燃用系数、经济运行以及排放控制，从而实现低能高效利用能源，降低温室气体的生成和排放。

3 能源转型是实现碳达峰、碳中和的关键

3.1 能源结构优化

目前我国主要是以火力发电为主。但是随着人们对环境问题重视程度越来越高以及国家节能减排政策力度加大等因素下使得风力发电得到快速发展。但在风电产业化进程当中，由于技术不够成熟导致的电价上涨也给了一些企业利润空间（如火电厂），因此就需要大力扶持风力发电机组。

碳达峰能源经济发展的核心内容是低能耗，而在当前我国大力推进节能减排和保护环境中，最重要的是要提高煤炭、石油等传统化石燃料资源的利用率。因此，必须把重点放在清洁生产技术方面来进行研究，开发新工艺、新材料技术以及新型产品来实现能源结构优化升级，以达到节约型社会目标。同时还应该进一步加强对低碳经济发展模式和相关政策措施的完善［4］。

3.2 能源价格改革

在碳中和的作用下，碳排放量、二氧化碳浓度等都会在一定程度上受到影响。所以说要想控制和减少CO2的生成就必须加强企业内部管理。首先是提高能源利用率，通过技术创新来降低单位能耗可以有效地提升节能减排效果。其次是完善法律法规体系，也就是在生产中严格把控碳排放指标、建立健全相关制度等，只有这样才能保证产品质量与环保要求相一致。

4 对碳达峰、碳中和进程中政府与市场作用的重新认识

4.1 政府碳减排规制约束下的碳达峰、碳中和

随着经济和社会的发展，全球范围内碳排放量不断增加，而我国在这一方面与发达国家还存在一定差距。这主要是因为发达国家对于能源消耗较少、资源利用率高。因此必须要以市场机制为基础进行调控来减少碳达峰发展阶段对环境带来的危害及影响。政府应根据自身情况制定出相应措施并采取强制手段保护生态环境不被破坏的行为和经济发展方式方法，使其能够更好地实现可持续发展战略目标，从而促进低碳技术进步与产业结构调整升级。

在碳达峰碳中和理论研究的推进中，政府作为政策执行者，要充分利用好自身优势，通过对市场进行有效调控来促进低排放经济发展，发挥财政补贴、税收优惠等手段调节宏观产业和能源结构。从经济学角度来看，国家可以采取征收环境保护税或其他间接措施来增加环保投资、减少污染排放量；从行政管理方面看，需要加大监督力度并建立相应的奖惩制度以督促企业积极履行社会责任［5］。

4.2 市场机制起决定性作用下的碳达峰、碳中和

碳达峰碳中和理论是在政府引导下，通过市场机制对低排量的进行控制，从而达到减少污染排放和促进经济增长的目的。首先是把企业生产经营过程当中产生废物、废弃物等一系列活动纳入考虑范围内；其次就是要对碳达峰地区居民生活垃圾处理情况以及其他相关设施建设进行监督检查并提出相应建议，从而实现节能减排和低碳经济的双赢局面。

5 结论

综上所述，在碳达峰地区，应该加强绿色环保意识的宣传教育工作。首先要提高人们的环境保护思想道德素质和法律观念。其次是建立健全环境法律法规体系、完善生态文明制度建设；再次就是加快清洁能源产业化发展步伐并加大力度推广节能减排产品与技术创新；最后则是积极推进低碳生活方式转变和新材料开发应用等方面来达到缓解全球气候变暖的目的。