丁仲禮院士：碳中和的戰(zhàn)略邏輯和技術(shù)需求

 

實(shí)現(xiàn)碳中和，是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，需要有一個(gè)指導(dǎo)全局性工作的規(guī)劃，并根據(jù)形勢(shì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，能形成不斷完善規(guī)劃的工作機(jī)制。我國(guó)的目標(biāo)是2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，顯然在目前的認(rèn)知水平下，要做一個(gè)能覆蓋近40年時(shí)間長(zhǎng)度的規(guī)劃是不太現(xiàn)實(shí)的，但有一點(diǎn)我們是必須一開(kāi)始就要做到心中有數(shù)的，那就是我國(guó)到時(shí)候還可以排放多少二氧化碳，或者說(shuō)從目前約100億噸的二氧化碳排放減少到多少才可以宣布完成了碳中和目標(biāo)。

這個(gè)問(wèn)題不易確切回答，但尋找答案的思路是具備的，那就是“排放量=海洋吸收量+生態(tài)系統(tǒng)固碳量+人為固碳量+其他地表過(guò)程固碳量”這個(gè)公式。對(duì)此，我們可以逐項(xiàng)做出分析。

過(guò)去幾十年，海洋對(duì)人為排放二氧化碳的吸收比例為23%，這個(gè)過(guò)程還是比較穩(wěn)定的，盡管我們很難預(yù)測(cè)未來(lái)是否會(huì)產(chǎn)生重大改變，但假定海洋將保持這個(gè)吸收比例不變，應(yīng)該是有依據(jù)的。

我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力非常強(qiáng)。根據(jù)相關(guān)研究，2010—2020年間我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)每年的固碳量為10億—13億噸二氧化碳；一些專家根據(jù)這套數(shù)據(jù)并采用多種模型綜合分析后，預(yù)測(cè)2060年我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力為10.72億噸二氧化碳/年，如果增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)管理，還可新增固碳量2.46億噸二氧化碳/年，即2060年我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力總量為13.18億噸二氧化碳/年。此外，我國(guó)近海的生態(tài)系統(tǒng)固碳工程還沒(méi)啟動(dòng)，這塊兒也應(yīng)該有較大潛力。

至于把碳捕集后作工業(yè)化利用及封存的量有多大，這要取決于技術(shù)水平與經(jīng)濟(jì)效益，目前要對(duì)此作出估計(jì)是有難度的。但我們也可以作出這樣的假定：如果屆時(shí)實(shí)現(xiàn)碳中和有“缺口”，政府將對(duì)人為工業(yè)化固碳予以補(bǔ)貼，爭(zhēng)取每年達(dá)到3億—5億噸二氧化碳的工業(yè)化固碳與地質(zhì)封存。以中國(guó)的工業(yè)技術(shù)發(fā)展速度，這個(gè)假定還是相對(duì)“保守”的。

其他地表過(guò)程固碳是指地下水系統(tǒng)把有機(jī)碳轉(zhuǎn)化成石灰石沉淀、水土侵蝕作用把有機(jī)碳埋藏于河流—湖泊系統(tǒng)之中等地表過(guò)程，它一年能固定的碳總量目前沒(méi)有系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)，但粗略估計(jì)中位數(shù)在1億噸二氧化碳左右。

為此，我們可以做出這樣的分析，假如我國(guó)2060年前后二氧化碳年排放量在25億噸左右，那么海洋可吸收25×23%=5.75億噸二氧化碳，陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)固碳14億噸二氧化碳，工業(yè)化固碳和地質(zhì)封存4億噸二氧化碳左右，基本上可以做到“凈零排放”。

當(dāng)然，要從100億噸的二氧化碳排放量降到25億噸，難度亦是非常之大的，這需要我們先有一個(gè)宏觀的粗線條規(guī)劃。

根據(jù)我國(guó)五年規(guī)劃的慣例，可考慮以兩個(gè)五年規(guī)劃為一個(gè)階段，分四個(gè)階段，四十年時(shí)間實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)：

第一步為“控碳階段”，爭(zhēng)取到2030年把碳排放總量控制在100億噸之內(nèi)，即“十四五”期間可比目前增一點(diǎn)，“十五五”期間再減回來(lái)。在這第一個(gè)十年中，交通部門(mén)爭(zhēng)取大幅度增加電動(dòng)汽車和氫能運(yùn)輸占比，建筑部門(mén)的低碳化改造爭(zhēng)取完成半數(shù)左右，工業(yè)部門(mén)利用煤+氫+電取代煤炭的工藝過(guò)程大部分完成研發(fā)和示范。這十年間電力需求的增長(zhǎng)應(yīng)盡量少用火電滿足，而應(yīng)以風(fēng)、光為主，內(nèi)陸核電完成應(yīng)用示范，制氫和用氫的體系完成示范并有所推廣。

第二步為“減碳階段”，爭(zhēng)取到2040年把二氧化碳排放總量控制在85億噸之內(nèi)。在這個(gè)階段，爭(zhēng)取基本完成交通部門(mén)和建筑部門(mén)的低碳化改造，工業(yè)部門(mén)全面推廣用煤/石油/天然氣+氫+電取代煤炭的工藝過(guò)程，并在技術(shù)成熟領(lǐng)域推廣無(wú)碳新工藝。這十年火電裝機(jī)總量爭(zhēng)取淘汰15%落后產(chǎn)能，用風(fēng)、光資源制氫和用氫的體系完備及大幅度擴(kuò)大產(chǎn)能。

第三步為“低碳階段”，爭(zhēng)取到2050年把二氧化碳排放總量控制在60億噸之內(nèi)。在此階段，建筑部門(mén)和交通部門(mén)達(dá)到近無(wú)碳化，工業(yè)部門(mén)的低碳化改造基本完成。這十年火電裝機(jī)總量再削減25%，風(fēng)、光發(fā)電及制氫作為能源主力，經(jīng)濟(jì)適用的儲(chǔ)能技術(shù)基本成熟。據(jù)估計(jì)，我國(guó)對(duì)核廢料的再生資源化利用技術(shù)在這個(gè)階段將基本成熟，核電上網(wǎng)電價(jià)將有所下降，故用核電代替火電作為“穩(wěn)定電源”的條件將基本具備。

第四步為“中和階段”，力爭(zhēng)到2060年把二氧化碳排放總量控制在25億—30億噸。在此階段，智能化、低碳化的電力供應(yīng)系統(tǒng)得以建立，火電裝機(jī)只占目前總量的30%左右，并且一部分火電用天然氣替代煤炭，火電排放二氧化碳力爭(zhēng)控制在每年10億噸，火電只作為應(yīng)急電力和一部分地區(qū)的“基礎(chǔ)負(fù)荷”，電力供應(yīng)主力為光、風(fēng)、核、水。除交通和建筑部門(mén)外，工業(yè)部門(mén)也全面實(shí)現(xiàn)低碳化。尚有15億噸的二氧化碳排放空間主要分配給水泥生產(chǎn)、化工、某些原材料生產(chǎn)和工業(yè)過(guò)程、邊遠(yuǎn)地區(qū)的生活用能等“不得不排放”領(lǐng)域。其余5億噸二氧化碳排放空間機(jī)動(dòng)分配。

“四階段”路線圖只是一個(gè)粗略表述，由于技術(shù)的進(jìn)步具有非線性，所謂十年一時(shí)期也只是為表達(dá)方便而定。