对我国实现碳达峰碳中和战略及路径的思考

杜祥琬　中国碳中和50人论坛主席　中国工程院院士　国家气候变化专家委员会顾问　应用核物理、强激光技术和能源战略专家　中国工程院原副院长　国家能源咨询专家委员会副主任　博士生导师

我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、努力争取2060年前实现碳中和的重要宣示，是中国政府深思熟虑作出的重大战略决策，是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，是对世界负责任的庄严承诺，事关中华民族永续发展和人类命运共同体的构建。中国共产党第二十次全国代表大会报告进一步指出：“积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动；深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系，积极参与应对气候变化全球治理。”

一、对“双碳”目标的基本判断和认识

（一）实现碳达峰碳中和是顺应绿色发展时代潮流，推动经济社会高质量发展、可持续发展的必由之路

“应对气候变化是我们自己要做，而不是别人要我们做！”积极应对气候变化已成为全球共识，正深刻影响全球的价值体系。以碳达峰碳中和驱动我国实现技术创新和发展转型，是经济社会高质量发展的内在要求，是生态环境高水平保护的必然要求，也是缩小与主要发达国家发展水平差距的历史机遇。同时，作为世界上最大的发展中国家和最大的温室气体排放国，我国实施积极应对气候变化的国家战略和碳达峰碳中和行动，将对保护地球家园作出关键的重要贡献，对实现碳达峰碳中和要保持战略定力。

（二）“双碳”目标的规律性

各国发展的能源经济学数据表明：各发达国家在走向现代化的过程中，随着产业结构调整和能效提高，都会出现一个经济增长与碳排放量脱钩的拐点，即经济继续增长，而碳排放量却不再增加，这就是碳达峰。所以，碳达峰是国家进步的一个标志。碳达峰是与高质量经济发展同时的达峰，是产业结构优化和技术进步导致碳强度逐步降低实现的达峰，不是攀高峰，更不是冲高峰，而是瞄准碳中和的达峰。

碳中和则是基于应对气候变化和人类可持续发展提出的今后几十年全球的一个共同发展目标。碳达峰后，随着能源结构调整和技术进步，以及生产和生活方式的改进，通过温室气体排放绝对量的减少，使减排后的剩余排放量与人类活动增加的碳汇及碳吸收、利用量相平衡，这就是碳中和。碳中和是我国经济社会发展的新引擎，是要开创一条兼具成本效益、经济效益和社会效益的路径，是与实现国家第二个百年奋斗目标同步的，经济社会低碳转型、深刻进步的里程碑。

（三）我国碳达峰碳中和战略的实现面临着减排幅度大、转型任务重、时间窗口紧等诸多困难和挑战

2020年，我国温室气体排放总量为139亿吨二氧化碳当量（tCO2e），约占全球温室气体排放量的27%。二氧化碳排放总量为116亿吨，其中，能源活动排放量为101亿吨，占全球能源活动排放量的30%左右。

我国已经进入高排放国家行列，而未来经济社会持续发展还将驱动能源消费不断增长，温室气体增量压力依然巨大。以2020年数据为例，我国人均温室气体排放大于10吨二氧化碳当量，约是全球人均水平的1.5倍，超过欧盟人均排放量；我国人均二氧化碳排放大于7吨，约是全球人均水平的1.7倍，已经超过了英、法等发达国家。

我国面临的比较突出的问题：一是产业结构偏重，第二产业GDP贡献率约为40%，能源消费占比约为68%；二是能源结构偏煤，2021年煤炭消费量占能源消费总量的56.0%；三是综合效率偏低。我国从实现碳达峰到碳中和仅有30年时间，明显短于发达国家的50年到70年，亟须经济社会发展和能源系统全面绿色低碳转型，必须以更大的加速度实现转型，任务艰巨。

（四）通过积极探索、主动作为，加快推动技术进步和发展转型，可实现高质量碳达峰和如期碳中和

要坚持行业和地区梯次有序达峰的原则，鼓励已达峰地区排放不再增长，排放处于平台期和可再生能源丰富的地区尽早达峰，钢铁、水泥等行业率先达峰。在此基础上，进一步采取降碳、脱碳、碳移除等措施，加快结构转型和技术进步进程，推动发展模式实现根本性转变，可在2060年实现碳中和，届时温室气体排放有望降至约26亿吨二氧化碳当量，其中二氧化碳排放量可控制在约20亿吨，同时，碳移除总量达到约26亿吨二氧化碳当量，与温室气体排放量基本相当。

实现“双碳”目标是一项复杂的系统工程，是一个长达几十年的科学的转型过程，人们呼唤有深度的管理创新、科技创新，金融支持和企业参与。“双碳”目标的政策性很强，需要把握好节奏，积极而稳妥，要防止两种倾向，即既要防止“一刀切”简单化，又要防止转型不力，带来落后和无效投资。我们要先立后破，把好事办好，深刻推动经济社会变革和进步。

二、实现“双碳”目标的八大战略

第一，节约提效优先战略。坚持节约优先的基本国策，“节能是绿色、低碳的第一能源”，是保障国家能源供需安全和能源环境安全的要素，在化石能源为主的能源结构下，节能、提效是减排的主力。坚持将节能减排作为关键指标纳入现代化能源体系和地区发展规划；通过有序推进产业结构调整、转型升级和合理布局，加快压减“双高”工业产能，提升整体用能效率；通过节能降碳科技攻关和示范应用，推进行业用能效率提升；健全能源管理和节能提效法律法规，加强能效标准制定，发挥法律法规和标准对节能的约束作用；加强对重点用能单位的余能、余热、余冷等的回收利用，提高综合利用水平。

图1是2019年全球平均及主要国家能源强度与碳强度数据图，最左边是中国，然后是全球平均及各个发达国家。从图1中可以看到，我国的能源强度约是世界平均水平的1.5倍，碳强度约是世界平均水平的1.7倍，相比发达国家高更多，因此能源强度和碳强度必须要下降，这两个强度的逐步下降是进步的表现。

第二，能源安全战略。高度重视实现碳达峰碳中和过程中的能源安全问题，传统能源逐步减退要建立在新能源安全可靠替代的基础上。积极推进煤炭清洁高效转化与利用；按照“增容控量”“控容减量”“减量不减容”3个阶段谋划煤电发展路径；稳油增气，加快天然气产业发展；以“科学供给”满足“合理需求”。化石能源与非化石能源协调互补非常重要，要采取多能互补、源网荷储、智能电网、储能技术和发展新能源等举措，统筹当前和长远能源安全。

第三，非化石能源替代战略。在新能源安全可靠且逐步替代传统能源的基础上，不断提高非化石能源（核能+可再生能源）的比重。加快核能、水电、光伏、风电、生物质、地热等新能源发展，用非化石能源逐步替代化石能源，加快清洁低碳安全高效的能源体系建设，逐步减少化石能源消费总量。积极推进沙漠、戈壁、荒漠地区大型风电、光伏基地建设；积极推进中东部地区分布式能源开发（可称为“身边取”），不够的由“远方来”补充，不同专家组的定量计算表明，电从“身边取”更加经济和安全，培育大批能源“产消者”（既是能源消费者，又是能源生产者），“自产直消”、寓电于民，提升能源自给率；如果跨省区大范围发展可再生能源，再加上风光的互补作用，就会产生平滑作用，这样可以降低其波动性，降低储能投资，使源、荷的空间格局趋于合理；开展农村新型能源系统的建设，加快分布式光伏建设、生物质能源、地热能发展，实现对散煤及其他化石燃料的取代。

河南省兰考县开展了农村能源革命试点工作，探索创新能源投资模式，构建多能互补分布式能源系统（生物天然气、光伏、风电、智能电网、地热取暖、垃圾发电、智慧交通等），从原来利用外来煤电到现在自己利用可再生能源发电，而且每年发电总量大于自己电力的需求量，靠自发电就可以满足一个县的所有电力需求，甚至还有富余，成效很明显。

第四，再电气化战略。电气化是促进能效提升和产业结构升级的重要手段，以电能替代和发展电制原料燃料为重点，大力提升重点部门电气化水平。工业领域：钢铁行业发展电炉炼钢、氢冶金。化工领域：发展电制原材料技术、高比例电能乙烯全流程技术。有色领域：发展再生有色金属冶金、低温低压电解铝新技术。交通领域：加快发展电动汽车、氢燃料电池汽车。建筑领域：推广炊事、生活热水的电气化以及夏热冬暖地区的热泵采暖技术。

第五，资源循环利用战略。由“无废城市”试点走向“无废社会”，“无废”并不是没有废物，而是废弃物源头减量化和高比例资源化利用，是循环发展的典型内涵。固废减量化和资源化利用水平是国家进步和现代化水平的标志。先由“无废城市”建设试点积累发展循环经济的经验，随后逐步向全国推广，经长期坚持不懈的努力，希望最终能实现“无废社会”的目标。

全面建立垃圾回收和清运体系，推行生产者责任延伸制度，探索建立消费者责任制，减少简单填埋，实现高比例资源化，就会减少填埋垃圾产生的温室气体，比如甲烷。垃圾焚烧发电或者做沼气，可增加可再生能源电力或生物质气。谋划好关键原材料回收利用顶层设计，突破锂、钴、镍等关键矿物原材料回收技术，保障关键矿产资源安全。固体废弃物中的再生资源，比如金属（包括黑色金属和有色金属）的利用，可以大幅降低冶金的煤炭消耗。能源转型中产生的新型固废，如光伏电池、新能源车电池、风机等，寿命到期后不能变成垃圾，要做好循环利用，这都将为“双碳”目标做贡献。

第六，固碳战略。坚持生态吸碳与人工用碳相结合，增强生态系统吸碳固碳能力，扩大吸碳固碳规模。增加森林、草原、土壤和湿地碳汇；重视碳捕集与封存（CCS）和碳捕集、利用与封存（CCUS）等碳移除技术的研发，努力降低成本，取得技术、经济和环保的综合效益。

第七，数字化战略。全面推动数字化降碳和碳管理应用，助力产业升级和结构优化，促进生产生活方式绿色变革。在能源、建筑、交通、制造业等各个方面，数字化都会发挥非常重要的作用。

第八，国际合作战略。以构建人类命运共同体的大国责任和担当，更大力度地推进和深化国际合作。

三、实现“双碳”目标的八大抓手

第一，提升经济发展质量和效益，以产业结构优化升级为重要手段实现经济发展与碳排放脱钩。要培育壮大战略新兴产业，推动数字化、绿色化协同发展，完善产业空间结构布局，如“东数西算”就很重要。

图2的横轴是人均GDP，表征一个国家的发展水平，纵轴是人均二氧化碳排放，欧洲、日本、美国、加拿大等国家（地区）和我国比较，可以看出这些国家在发展初期，趋势都是向上爬坡的曲线，表明随着人均GDP的增加，人均排放也在增加。值得注意的是，这个曲线到一定的阶段（人均2万美元左右）后就变平了，美国是这样，欧洲也是这样，为什么有相同的趋势？首先，它们的产业结构有了大的调整，同时，能效水平有了明显提高。从变平的时候（人均2万美元）到现在人均4万、5万美元，经济继续发展，但是人均碳排放不再增加，这是很重要的规律。我国发展的初期曲线趋势比较陡，现在到了欧盟数据的上端，发展到达峰，达到欧洲的水平。什么叫碳达峰？可以理解为经济继续发展，人均碳排放不再增加，即经济发展和碳排放脱钩，是这样一个拐点。

第二，打造清洁低碳安全高效的能源体系是实现碳达峰碳中和的关键和基础。坚持节能与提效“双轮驱动”，供给与消费“两端发力”，持续推动单位GDP能耗和碳排放下降。能源体系要安全平稳地向以非化石能源为主体转变，非化石能源占比要逐步提高，现在是16%，2035年大于32%，2050年大于64%，国家“1+N”文件提出，2060年非化石能源占比提高至80%以上。推进化石能源与非化石能源协调、融合发展。

对我国的能源资源禀赋，最耳熟能详的是“富煤贫油少气”，这是对化石能源的描述，忽略了我们丰富的可再生能源资源，这已和当前发展形势和客观情况不符。因此，需要根据最新实践和研究数据，完整准确理解我国能源资源禀赋：丰富的可再生能源资源是我国能源资源禀赋的重要组成部分，我国已开发的可再生能源不到技术可开发资源量的1/10，能源低碳转型的资源基础是丰厚的。此外，还需认识到，低碳转型和能源安全并行不悖，可再生能源资源的利用是我国自己可以掌控的，它不受国际地缘政治变幻的影响，有利于能源体系的独立性和安全性。重新认识我国的能源资源禀赋，为我国能源转型奠定准确的基础认知，是一个影响我国能源政策、能源战略的重大问题。

第三，加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，安全稳妥实现电力行业净零排放。通过横向多能互补和纵向源、网、储、荷，发、输、配、用协调规划，调动各种灵活性资源，发展各种商业化的储能技术，实现新型电力系统的安全可靠，新能源占比逐渐提高。经济的高质量发展要求高质量的能源。能源系统的安全可靠、经济可行、绿色低碳3个目标常常被称为“不可能三角”，但安全可靠是对能源系统的基本要求，经济可行的能源社会才会接受，绿色低碳是能源转型的大方向，碳达峰碳中和呼唤的新型能源系统必须逐步达到这3个目标，使之成为“可能三角”，才能成为高质量的能源系统。整个电力行业碳排放有望2028年达到峰值，2060年实现净零排放。

第四，以电气化和深度脱碳技术为支撑，推动工业部门碳排放有序达峰和渐进中和。通过产能控制、工艺升级、能效提升、能源替代等措施，工业部门有望2025年左右整体实现达峰，峰值约为79亿吨，2060年实现深度减排。持续推进工艺替代升级、电气化、深度减排技术攻关，工业部门2060年直接碳排放降低至约5亿吨，并可通过碳捕集、利用与封存（CCUS）、生物质能碳捕集与封存（BECCS）等技术完全脱碳，实现碳中和。

第五，通过高比例电气化实现交通工具低碳转型，推动交通部门实现碳达峰碳中和。通过能效提升、结构优化和燃料替代3个方面协同发力，交通部门可在2030—2035年间达峰，要提高运输工具电气化水平，推动铁路电动化，推进可持续航空燃料、氢燃料电池等航空燃料替代。

第六，以突破绿色建筑关键技术为重点，实现建筑用电用热零碳排放。加强新建建筑节能和既有建筑改造与延寿，倡导节约优先，避免“大拆大建”，加强建筑节能改造，突破和应用新技术。大力推行电气化，重点发展“光储直柔”新型建筑配电系统、以屋顶光伏为基础的农村新型能源系统以及电动车智能充放电系统。发展清洁供热供冷技术，包括核电余热的水热联产、跨季节储热和电热泵等技术，尽早完成清洁低碳供暖替代散烧煤。建筑部门2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。

第七，运筹帷幄，做好实现碳中和“最后一公里”的碳移除托底技术保障。多措并举发展碳汇和碳移除技术，包括林业碳汇、CCS、CCUS、二氧化碳驱油等技术，到2060年可实现年碳移除26亿吨。加快制定碳移除行动方案，加大碳移除技术攻关和产业培育力度，推进碳汇和CCS/CCUS工程集成示范工程，健全相关政策和制度体系。

第八，加快构建减污降碳一体谋划、一体部署、一体推进、一体考核的机制，建立健全减污降碳统筹融合的战略、规划、政策和行动体系。完善碳交易制度。促进低碳产品价值转化和碳资产价值实现，不断完善绿色低碳产品供给和消费等激励机制，培育全社会绿色低碳的生活方式和消费方式。

四、科技创新，支撑实现“双碳”目标

我国碳排放量基数大、碳达峰到碳中和时间短，必须以关键技术的重大突破支撑高质量可持续发展下的碳中和。

能源领域：在煤炭洁净高效利用方面，包括煤炭绿色智能高效开发利用、煤气化利用、煤粉预热燃烧技术、循环流化床高温后燃技术等；在核能方面，包括可控核聚变、固有安全核电、ADS、钍基熔盐堆等；此外，还有绿氢技术、高效太阳能电池、海上风电固定式漂浮式及全直流技术、新型储能系统（压缩空气、全钒液流）、可再生合成燃料（热催化、电催化）、液态阳光，以及新能源发电并网及主动支撑技术、超导电缆、光储直柔建筑、多能转换与综合利用、智能电网和农村光伏能源系统等。

工业部门：工业数字化、二氧化碳化工利用、氢冶金、氢能煅烧水泥熟料、全废钢电炉流程、关键金属矿物质开发循环利用等。

交通部门：可持续航空燃料、船舶电动化、新能源汽车电网互动、氢燃料航空发动机、氢燃料电池电堆、生物乙醇等。

规模化碳移除技术方面：生物质能碳捕集与封存、直接空气碳捕集与封存技术等。

同时，要健全绿色低碳科技创新体系，建立科技创新联合体，鼓励产学研用联合攻关，健全低碳技术的标准体系，建设低碳能源数字化发展的数据中心。

最后需要强调，碳中和是一个重要的里程碑，但也只是一个里程碑，它并不是终点，人类社会还要发展，未来社会要靠未来能源支撑，从未来能源的角度，我们可以更好理解“双碳”目标的意义和历史地位。