中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全球氣候問(wèn)題正在對(duì)地球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻影響，氣候變化所涉及的政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、科學(xué)和外交等綜合性戰(zhàn)略問(wèn)題，目前已經(jīng)成為全人類共同面臨的巨大歷史挑戰(zhàn)。在人類出現(xiàn)之前的地質(zhì)歷史時(shí)期，發(fā)生過(guò)不計(jì)其數(shù)的重大地質(zhì)事件，如超級(jí)火山爆發(fā)、超大陸聚合、造山運(yùn)動(dòng)、天體撞擊地球、“雪球地球”事件等，它們均會(huì)在一定程度上引發(fā)古大氣中二氧化碳（CO2）濃度的突變，從而影響某一地質(zhì)歷史時(shí)期的地球表面溫度，進(jìn)而可能產(chǎn)生極冰面積變化、全球性海平面變化、凈初級(jí)生產(chǎn)量變化以及生物大滅絕等多重連鎖效應(yīng)。隨著工業(yè)化時(shí)代大門的開啟，人類大規(guī)模的化石燃料利用和森林砍伐所導(dǎo)致的綠植數(shù)目銳減，促使全球大氣中?CO2?平均濃度達(dá)到了近百萬(wàn)年以來(lái)的最高水平，以至“熱島效應(yīng)”“溫室效應(yīng)”對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)和人類社會(huì)發(fā)展均構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。2021?年，全球極端高溫天氣頻發(fā)，15?個(gè)“氣候臨界點(diǎn)”已被激活?9?個(gè)，由自然災(zāi)害引起的災(zāi)難性事故造成了?2521?億美元的損失。到?21?世紀(jì)末，假如全球平均溫度提升高達(dá)?2℃，氣候方面：颶風(fēng)風(fēng)暴將更加頻繁、土地荒漠化程度加劇，海平面水位上升高度可達(dá)?36—87?厘米，旱季延長(zhǎng)，同時(shí)降水量可能下降?14%；生態(tài)系統(tǒng)方面：全球珊瑚礁數(shù)量下降?99%，全球約?13%?的陸地生態(tài)系統(tǒng)失去生態(tài)系統(tǒng)完整性，許多現(xiàn)存的動(dòng)、植物種類和數(shù)量均會(huì)受到嚴(yán)重威脅。因此，減少?CO2?等溫室氣體的排放乃至實(shí)現(xiàn)負(fù)排放，控制全球氣溫上升幅度，已然成為全人類“綠色地球，綠色家園”建設(shè)的共同目標(biāo)。2021?年，全球能源燃燒和工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的?CO2?排放量創(chuàng)下歷史新高，達(dá)到?363?億噸，能源相關(guān)?CO2?排放增量超過(guò)?20?億噸，超過(guò)?2010?年成為絕對(duì)值同比增幅最大的一年。能源作為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也成為全球?CO2?減排過(guò)程中無(wú)法規(guī)避的重要領(lǐng)域。
1 碳中和目標(biāo)下的能源發(fā)展要求
氣候變化不斷為人類社會(huì)敲響警鐘，實(shí)現(xiàn)碳中和對(duì)全球氣溫快速提升發(fā)揮著重要控制作用，同時(shí)碳中和目標(biāo)將在推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮重要作用?。碳中和目標(biāo)符合能源學(xué)研究主旨，從資源角度揭示地球系統(tǒng)內(nèi)化石能源與非化石新能源共生分布關(guān)系、碳系能源與氫系能源有序接替轉(zhuǎn)型、能源體系與綠色地球和諧發(fā)展的自然變化規(guī)律。完成能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)從化石能源為主體向零碳新能源為主體的轉(zhuǎn)型，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的首要任務(wù)。
碳中和對(duì)能源發(fā)展的指導(dǎo)意義
為應(yīng)對(duì)全球氣候極端變化趨勢(shì)，碳中和已經(jīng)成為共識(shí)性目標(biāo)，其既是人類維護(hù)生態(tài)環(huán)境的基本舉措，也是全人類去碳化能源革命和生態(tài)化科技革命，它必將給人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)一場(chǎng)全新的改革。從能源革命的角度來(lái)看，碳中和必然會(huì)加速世界能源體系向著“低碳化”和“無(wú)碳化”的方向轉(zhuǎn)型；與此同時(shí)，世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)也將從根本上由“四分天下”格局（煤炭、石油、天然氣和新能源）轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭∫淮蟆备窬郑ㄒ孕履茉礊橹鳎?。從科技革命的角度?lái)看，目前世界正處在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革進(jìn)程中，生物工程技術(shù)、空間技術(shù)、智能化技術(shù)和原子能技術(shù)等成為主要技術(shù)標(biāo)志，新材料、新能源、生物工程、信息技術(shù)等成為主要技術(shù)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)碳中和在人類命運(yùn)共同體建設(shè)中具有里程碑意義，將大幅提升人類幸福感，為建設(shè)人類生態(tài)文明與宜居地球作出重要貢獻(xiàn)。在碳中和目標(biāo)下，人類社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)域均將受到深遠(yuǎn)影響和重大變革。
當(dāng)前，世界各國(guó)對(duì)能源系統(tǒng)的投入正在逐步由化石能源向可再生能源過(guò)渡，根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）發(fā)布的預(yù)測(cè)，到?2050?年全球?qū)崿F(xiàn)凈零碳排放，可再生能源將占能源系統(tǒng)總投資的?29%，而化石能源僅占?17%。在碳中和目標(biāo)下，人類能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)必將由“一次能源”占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)向“二次能源”占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)過(guò)渡，電能也必將成為能源的主要載體。到?2050?年，我國(guó)建筑行業(yè)的直接電氣化率、交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)電氣化率、電動(dòng)汽車銷售量與保有量，以及其他產(chǎn)業(yè)電氣化水平持續(xù)提高，這些都會(huì)對(duì)人類生活產(chǎn)生根本性改變和深層影響。碳中和將促使能源從資源依賴轉(zhuǎn)向技術(shù)依賴，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生，建設(shè)人類的綠色宜居地球。
碳中和為人類社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供了源源不竭的新動(dòng)力，可再生能源的加速利用及能源轉(zhuǎn)型將推動(dòng)能源復(fù)蘇。預(yù)計(jì)到?2050?年，碳中和將貢獻(xiàn)全球?2.4%?的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增長(zhǎng)。其中，世界范圍內(nèi)與可再生能源有關(guān)的就業(yè)崗位將會(huì)增加?3?倍，高達(dá)?4200?萬(wàn)個(gè)；與能源有關(guān)的工作崗位也將增長(zhǎng)到?1?億個(gè)，與目前的就業(yè)崗位相比，增幅達(dá)?72%。
為了應(yīng)對(duì)全球氣候問(wèn)題，碳中和在國(guó)際關(guān)系中的作用已超越傳統(tǒng)地緣政治范疇，從而成為人類命運(yùn)共同體建設(shè)中具有里程碑意義的議題。全球有必要構(gòu)建一個(gè)基于共贏、生態(tài)化、互信、合作、協(xié)同、參與和分享的科技創(chuàng)新、國(guó)際合作新格局，更有必要提倡“人類命運(yùn)共同體”的意識(shí)。建立在碳中和目標(biāo)基礎(chǔ)上，并得到保證的生態(tài)文明，將使人類物質(zhì)文明和地球生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和諧統(tǒng)一。
碳中和的歷程
1992?年?5?月，全球首個(gè)控制?CO2?排放和解決全球氣候變暖問(wèn)題的國(guó)際公約——《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》（United Nations Framework Convention on Climate Change，以下簡(jiǎn)稱《公約》）是聯(lián)合國(guó)政府間談判委員會(huì)通過(guò)的。1994?年?3?月?21?日，《公約》生效，其目標(biāo)是人為控制大氣中溫室氣體的濃度，防止氣候系統(tǒng)受到溫室氣體的危害。
1997?年?12?月，《公約》第?3?次締約方大會(huì)通過(guò)了第?1?部限制各國(guó)溫室氣體排放的國(guó)際法案——《京都議定書》，其目的是限制發(fā)達(dá)國(guó)家的溫室氣體排放，從而遏制全球氣候變暖。
2015?年?12?月，《公約》第?21?次締約方大會(huì)暨第?21?屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)最終達(dá)成《巴黎協(xié)定》。為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的溫控目標(biāo)，全球溫室氣體排放要求到?2030?年前削減一半，2050?年前后實(shí)現(xiàn)“凈零排放”，即“碳中和”。
《全球升溫?1.5℃?特別報(bào)告》由聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）于?2018?年?10?月發(fā)布，該報(bào)告厘清了全球升溫?1.5℃?可能帶來(lái)的影響，以及可能采取的減排路徑，為可持續(xù)發(fā)展與努力消除貧困的同時(shí)強(qiáng)化全球響應(yīng)建言獻(xiàn)策。
實(shí)現(xiàn)碳中和面臨問(wèn)題和挑戰(zhàn)
碳中和應(yīng)對(duì)全球氣候變化問(wèn)題已經(jīng)成為全球共識(shí)，但各個(gè)國(guó)家在實(shí)施過(guò)程中必然會(huì)面臨環(huán)境、政治、資源、技術(shù)、市場(chǎng)、能源結(jié)構(gòu)等多方面挑戰(zhàn)。
1、環(huán)境層面
美國(guó)夏威夷的冒納羅亞太陽(yáng)天文臺(tái)（MLSO）作為全世界?CO2?濃度連續(xù)觀測(cè)站，2021?年?4?月檢測(cè)值高達(dá)?421.21×10?6 ，成為全球有記錄以來(lái)的極值，且較工業(yè)化前水平高出?50%。全球大氣中?CO2?含量的持續(xù)增加，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)中非鈣化自養(yǎng)生物具有一定促進(jìn)作用，從而可在一定程度上提升水體初級(jí)生產(chǎn)力，并有效增加海洋生物固碳能力。但是，海洋中?CO2?含量的持續(xù)高水平必然會(huì)對(duì)水體酸化程度及生物種群分布帶來(lái)巨大的負(fù)面影響。在陸地生態(tài)系統(tǒng)方面，盡管高?CO2?濃度促進(jìn)陸地碳匯，但陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能將隨著各國(guó)碳中和戰(zhàn)略的持續(xù)發(fā)力，由持續(xù)上升轉(zhuǎn)為持續(xù)下降并最終趨于零。因此，全球?CO2?濃度的持續(xù)增加對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響是極其復(fù)雜的，仍有大量未知有待解決。
2、政治層面
截至?2021?年?10?月，全球?137?個(gè)國(guó)家對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和的時(shí)間作出明確承諾；其中已立法國(guó)家只包括德國(guó)、日本、丹麥、法國(guó)、愛(ài)爾蘭、西班牙等在內(nèi)的?18?個(gè)國(guó)家，占比僅?13%。在碳中和立法國(guó)家中，丹麥議會(huì)在?2019?年通過(guò)了首部《氣候法案》，制定了?2050?年實(shí)現(xiàn)凈零排放的明確目標(biāo)；但?2022?年哥本哈根市阿邁厄島資源中心（Amager Resource Centre）的碳捕集和封存計(jì)劃未能如期推進(jìn)，該市市長(zhǎng)索菲?·?安諾生在同年?8?月宣布哥本哈根暫時(shí)放棄?2025?年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。德國(guó)在?2021?年通過(guò)了《聯(lián)邦氣候保護(hù)法》修訂案，不僅將該國(guó)碳中和時(shí)間提前到?2045?年，還明確了不同行業(yè)的減排目標(biāo)；但在國(guó)際地緣沖突和歐洲能源形勢(shì)等多因素影響下，2022年?7?月德國(guó)聯(lián)邦議院（下議院）通過(guò)了《可再生能源法》修訂案——燃煤和燃油發(fā)電機(jī)組可能重返電力市場(chǎng)，進(jìn)而推遲了原計(jì)劃?2035?年前實(shí)現(xiàn)?100%?可再生能源發(fā)電的目標(biāo)。
3、能源結(jié)構(gòu)層面
在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，新能源增長(zhǎng)速度雖已超過(guò)整體能源增長(zhǎng)速度，但全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)仍以化石能源為主。但是，煤炭、石油、天然氣、新能源“四分天下”格局短時(shí)間內(nèi)難以打破，其中?17%?的新能源占比仍處于較低水平，新能源占比的提升為能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。
4、資源層面
由于全球近地層風(fēng)速和地表太陽(yáng)輻射存在顯著的年代際變化和區(qū)域差異，且全球氣候變化也會(huì)相應(yīng)影響太陽(yáng)能和風(fēng)能資源的分布：隨著全球變暖的加劇，南半球和熱帶地區(qū)的平均近地風(fēng)能將有所增大，而北半球中緯度地區(qū)則與之相反；隨著全球變暖的加劇，以歐洲地表太陽(yáng)輻射變化趨勢(shì)為例，其中部和南部的太陽(yáng)輻射整體增幅?5%—10%，而東部和北部最大下降可達(dá)?15%。因此，全球陸地太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源分布極不均勻，具有間歇性，同時(shí)這些間歇性能源還具有時(shí)空互補(bǔ)性差異較大的特點(diǎn)?，這給新能源的規(guī)?；l(fā)展帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。
5、技術(shù)層面
電氣結(jié)構(gòu)、支架結(jié)構(gòu)及人工成本的變化空間較大使得光伏太陽(yáng)能發(fā)電成本具有較高單價(jià)跨度；風(fēng)力發(fā)電初始投資成本構(gòu)成中的風(fēng)機(jī)購(gòu)置、工程安裝及建筑工程等費(fèi)用仍處于較高水平。因此，以太陽(yáng)能和風(fēng)能為代表的新能源發(fā)電總體的價(jià)格整體仍然高于煤發(fā)電，其峰谷穩(wěn)定性和調(diào)峰技術(shù)均需要進(jìn)一步改革、創(chuàng)新。氫燃料電池是長(zhǎng)途運(yùn)輸和重工業(yè)等領(lǐng)域電氣化的最佳選擇，但膜電極組件（質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散膜等）、雙極板和氫燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)成熟度仍需要重點(diǎn)攻關(guān)。碳捕集、利用和封存/碳捕集和封存（CCUS/CCS）技術(shù)的推廣和普及會(huì)受到應(yīng)用場(chǎng)景和地質(zhì)條件等情況的約束，加之?CCUS/CCS?技術(shù)目前表現(xiàn)出的高成本、高能耗特點(diǎn)，其技術(shù)研發(fā)仍需加強(qiáng)，成本能耗亟須降低。儲(chǔ)能技術(shù)無(wú)論從規(guī)模、成本還是壽命上都不能充分滿足應(yīng)用的需要，其產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)體系也亟待完善，其部分核心技術(shù)還處于原型階段——液流電池儲(chǔ)能、本質(zhì)安全水系鋅離子電池等新型儲(chǔ)能技術(shù)并未完全實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。氫能、CCUS/CCS?和儲(chǔ)能等技術(shù)規(guī)模商業(yè)化的推廣應(yīng)用還存在各式各樣的挑戰(zhàn)。
6、市場(chǎng)層面
新能源市場(chǎng)逐漸由起步萌芽期向快速發(fā)展期轉(zhuǎn)變，這與新能源的成本連年降低及應(yīng)用便利程度不斷增加密切相關(guān)。雖然，目前新能源的技術(shù)成本與化石能源相比缺乏顯著競(jìng)爭(zhēng)力，這與新能源的配套設(shè)備不足且使用不便，以及化石能源的成本優(yōu)勢(shì)具有密切關(guān)系；但是，伴隨著新能源新興產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，全球市場(chǎng)機(jī)遇的增加與突破性技術(shù)創(chuàng)新的涌現(xiàn)將不斷凸顯新能源成本優(yōu)勢(shì)。
2 碳中和學(xué)概念及理論技術(shù)框架
廣義上，碳中和是指人類化石能源利用、土地利用及自然界碳排放等碳源體系與地球碳循環(huán)系統(tǒng)、海洋碳溶解、生物圈碳吸收等溫室氣體系統(tǒng)間形成動(dòng)態(tài)平衡；狹義上，是指一個(gè)組織、團(tuán)體或個(gè)人在一段時(shí)期內(nèi)?CO2?的排放量，通過(guò)森林碳匯、人工轉(zhuǎn)化、地質(zhì)封存等技術(shù)抵消，從而實(shí)現(xiàn)?CO2“凈零排放”。碳中和學(xué)是研究人類活動(dòng)足跡對(duì)自然環(huán)境影響最小化的一門學(xué)科，研究對(duì)象是以?CO2?為核心的地球、氣候、能源和人類之間有效的協(xié)同發(fā)展。
碳中和學(xué)的提出
全球自然災(zāi)害形勢(shì)復(fù)雜，極端氣候?yàn)?zāi)害事件多發(fā)，碳中和是應(yīng)對(duì)氣候變化的必然之路和有效措施。碳中和是一項(xiàng)涵蓋節(jié)能提效、減碳固碳、科技創(chuàng)新、應(yīng)急儲(chǔ)備和政策支撐的重大協(xié)同工程。這項(xiàng)系統(tǒng)性、革命性、多維度、多領(lǐng)域的協(xié)同戰(zhàn)略工程需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、明確路徑、綜合施策，重點(diǎn)把握理論基礎(chǔ)的穩(wěn)固性和指導(dǎo)方法的科學(xué)性。2021?年，筆者團(tuán)隊(duì)首次提出了“碳中和學(xué)”的概念，嘗試建立碳中和學(xué)的理論體系，形成碳中和學(xué)的技術(shù)內(nèi)涵及框架體系，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)碳中和五大戰(zhàn)略工程的科學(xué)體系，以期助力碳中和目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。2022?年，筆者團(tuán)隊(duì)將地球系統(tǒng)中的“碳”分為?3?類——黑碳、灰碳和藍(lán)碳；3?種“碳”在地球系統(tǒng)內(nèi)部相互轉(zhuǎn)化，減小黑碳比例、提高灰碳特別是藍(lán)碳比例是推動(dòng)碳中和的關(guān)鍵。碳中和學(xué)體現(xiàn)碳中和愿景下，建設(shè)“綠色地球、宜居家園”的生態(tài)文明需求。碳中和學(xué)技術(shù)框架主要包括碳科學(xué)技術(shù)和碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)。
碳中和學(xué)的概念、內(nèi)涵
碳中和學(xué)是以碳循環(huán)為主線，重點(diǎn)研究宜居地球、能源利用、人類幸福的綠色協(xié)同與可持續(xù)發(fā)展，依托五大理論和技術(shù)體系支撐，是實(shí)現(xiàn)?CO2?利用與“凈零排放”的一門學(xué)科。理論體系主要包括氣候變化理論、碳平衡理論、能源理論、碳中和經(jīng)濟(jì)理論和戰(zhàn)略理論；技術(shù)體系主要包括無(wú)碳或減碳關(guān)鍵技術(shù)、零碳排關(guān)鍵技術(shù)、負(fù)碳排關(guān)鍵技術(shù)、碳排放評(píng)價(jià)技術(shù)和碳交易。
碳中和學(xué)的理論內(nèi)涵，包含兩個(gè)“動(dòng)態(tài)平衡”：第?1?個(gè)“動(dòng)態(tài)平衡”是指一定時(shí)期內(nèi)，全球?CO2?排放量與吸收量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；第?2?個(gè)“動(dòng)態(tài)平衡”旨在強(qiáng)調(diào)，人類賴以生存的自然環(huán)境與人類社會(huì)發(fā)展之間達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。
碳中和學(xué)的技術(shù)內(nèi)涵，涉及?CO2?的產(chǎn)生、捕集、輸送、利用、封存等全過(guò)程技術(shù)體系，主要有?4?個(gè)方面的表現(xiàn)：
1. 減碳技術(shù)，以傳統(tǒng)化石能源節(jié)能減排技術(shù)為主，涵蓋化石能源清潔利用、節(jié)能提效、資源回收利用等。
2.零碳技術(shù)，以無(wú)碳排放為基本特征的清潔能源技術(shù)，涵蓋水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、潮汐能、太?yáng)能等可再生能源，同時(shí)還涵蓋核能、新材料能源以及具備設(shè)備智能、信息對(duì)稱、系統(tǒng)扁平、多能協(xié)調(diào)等特征的“智慧能源”。
3.負(fù)碳技術(shù)，捕集、利用、封存、轉(zhuǎn)化?CO2?的技術(shù)，以及濕地、凍土、森林、草原、海洋等生態(tài)系統(tǒng)固碳技術(shù)。
4.碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)，主要依賴完善的碳稅制度、體系化的碳交易市場(chǎng)、公平的復(fù)合碳排放權(quán)交易體系、調(diào)控性的碳財(cái)政補(bǔ)貼，以及其他有效的碳產(chǎn)業(yè)和碳經(jīng)濟(jì)政策等共同構(gòu)筑。
碳中和學(xué)的框架體系
碳中和學(xué)的理論框架體系，以?CO2?的排放和消除為核心，涵蓋了碳中和自然科學(xué)和碳中和社會(huì)科學(xué)。碳中和自然科學(xué)，包括三大理論基礎(chǔ)：
1. 氣候變化理論，目標(biāo)在于抑制全球氣候變暖；
2. 能源理論，目標(biāo)在于綠色低碳；
3. 碳平衡理論，以?CCUS/CCS?為核心。
碳中和社會(huì)科學(xué)，包括：以碳排放交易體系為核心的碳中和經(jīng)濟(jì)理論，以建設(shè)人類命運(yùn)共同體與“綠色地球、宜居家園”為目標(biāo)的碳中和戰(zhàn)略理論等。
碳中和學(xué)的技術(shù)框架體系，包括碳科學(xué)技術(shù)和碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)。碳科學(xué)技術(shù)，包括：以化石能源清潔利用、重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能提效、能源系統(tǒng)智慧運(yùn)行為主的減碳技術(shù)；以零碳能源規(guī)模利用、能源轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能為主的零碳技術(shù)；以碳捕集、碳封存、碳利用、碳匯集為主的負(fù)碳技術(shù)。碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)，包括：以碳足跡核算、碳資產(chǎn)評(píng)估為主的碳評(píng)價(jià)技術(shù)；以交易制度、交易市場(chǎng)、交易監(jiān)管為主的碳交易技術(shù)。
碳中和學(xué)的提出進(jìn)一步明確“碳中和實(shí)施路徑”的主要發(fā)展方向，樹立共建“綠色地球、宜居家園”的終極目標(biāo)，有助于“碳中和系統(tǒng)科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科體系的建設(shè)和完善，有助于推動(dòng)“能源綠色低碳”的高質(zhì)量轉(zhuǎn)型，在全球應(yīng)對(duì)氣候變化進(jìn)程中具有里程碑式的意義。
3 我國(guó)新能源發(fā)展方向和目標(biāo)
在碳中和愿景下，能源發(fā)展目標(biāo)將以“新能源”+“智能源”體系為主，其具有智能化、清潔化和高效化能源體系特點(diǎn)，同時(shí)能源體系的形態(tài)、技術(shù)、結(jié)構(gòu)、管理等主體要素將發(fā)生轉(zhuǎn)變：
1.能源形態(tài)，將從高碳排放的化石能源向低碳或無(wú)碳排放的新能源轉(zhuǎn)變；
2.能源技術(shù)，將從能源資源型轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉醇夹g(shù)型，即技術(shù)優(yōu)勢(shì)替代資源優(yōu)勢(shì)成為能源技術(shù)的主導(dǎo)；
3.能源結(jié)構(gòu)，以天然能源為主的一次能源消費(fèi)將被二次能源消費(fèi)取代主導(dǎo)地位；
4.能源管理，傳統(tǒng)式能源管理將逐步被智能化平衡式管理所替代。
碳中和學(xué)提出“節(jié)能提效”“化石能源低碳化”“清潔能源規(guī)?；薄敖K端用能電氣化”“能源系統(tǒng)智慧化”等減碳路徑，加大新能源利用是實(shí)現(xiàn)清潔能源規(guī)?；饕侄危彩菍?shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必由之路。我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重、能源結(jié)構(gòu)偏煤，更要加大新能源的利用，這對(duì)于調(diào)整我國(guó)能源供給方式，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源獨(dú)立意義重大。
新能源是實(shí)現(xiàn)碳中和的主要途徑
能源作為推動(dòng)文明發(fā)展的基石，在人類文明發(fā)展歷程中經(jīng)歷?3?次大的轉(zhuǎn)型：第?1?次轉(zhuǎn)型是從薪柴時(shí)代向煤炭時(shí)代轉(zhuǎn)型，第?2?次轉(zhuǎn)型是煤炭時(shí)代向油氣時(shí)代轉(zhuǎn)型，目前全球正在經(jīng)歷第三次能源轉(zhuǎn)型——由化石能源向新能源轉(zhuǎn)型。前?2?次能源轉(zhuǎn)型推動(dòng)了傳統(tǒng)工業(yè)化進(jìn)程的歷史性躍進(jìn)，而碳中和驅(qū)動(dòng)的第?3?次能源轉(zhuǎn)型具備清潔化、低碳化的發(fā)展趨勢(shì)，并將在低碳工業(yè)化進(jìn)程的推動(dòng)中發(fā)揮重要角色。
伴隨著世界能源工業(yè)中的化石能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整，新能源消費(fèi)占比不斷升高。截至?2021?年，全球能源消費(fèi)中石油占比?31%、天然氣占比?24%、煤炭占比?27%、新能源占比?18%，形成了“四分天下”的全新能源格局。當(dāng)前，煤炭、石油、天然氣和新能源?4?種主要能源都進(jìn)入了各自新的發(fā)展時(shí)期：煤炭對(duì)應(yīng)“轉(zhuǎn)型期”；石油對(duì)應(yīng)“穩(wěn)定期”；天然氣對(duì)應(yīng)“鼎盛期”；新能源的消費(fèi)量和占比穩(wěn)步上升，已經(jīng)跨入了“黃金期”。當(dāng)前，新能源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力逐步穩(wěn)定上升，且成本具有逐年緩慢降低的發(fā)展趨勢(shì)。相較于高成本的傳統(tǒng)化石能源，“成本領(lǐng)先”這一關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)要素從根本上對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及傳統(tǒng)能源的替代起到了決定性的推動(dòng)，也是第三次能源轉(zhuǎn)型的重要“內(nèi)驅(qū)力”。
世界主要經(jīng)濟(jì)體均加快以新能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整，構(gòu)建綠色、低碳、安全、高效的新型能源供應(yīng)體系。目前，以新能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)能源清潔化進(jìn)程中正在加速展開。歐盟能源供給不足，消費(fèi)總量已達(dá)峰值；1981—2020?年，其能源對(duì)外依存度由?40%?上升到?46%，能源總產(chǎn)量由?9.9?億噸油當(dāng)量上升到?10.0?億噸油當(dāng)量，消費(fèi)量由?16.6?億噸油當(dāng)量上升到?18.6?億噸油當(dāng)量。歐盟化石能源匱乏，主要靠大力發(fā)展新能源，其新能源消費(fèi)量在全球新能源消費(fèi)總量中占比達(dá)?28%，為世界最高。美國(guó)作為能源高消費(fèi)、高產(chǎn)量型的發(fā)達(dá)國(guó)家，化石能源資源充足，能源供需均衡，其能源轉(zhuǎn)型的中長(zhǎng)期戰(zhàn)略是減少原煤、穩(wěn)定原油、加快天然氣上產(chǎn)、做大新能源，始終致力于加大新能源發(fā)展。日本和韓國(guó)化石能源資源匱乏，能源對(duì)外依存度均高達(dá)?94%。日本制定了三階段建設(shè)“氫能社會(huì)”發(fā)展藍(lán)圖，韓國(guó)則致力打造“氫經(jīng)濟(jì)”。
中國(guó)以煤炭為主“一大三小”到以新能源為主“三小一大”跨越
中國(guó)化石能源較豐富，地下能源稟賦決定了能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主，石油、天然氣和新能源占比較小。2021?年，煤炭在中國(guó)一次能源消費(fèi)中占比達(dá)?56%，石油消費(fèi)占比?18.5%，天然氣消費(fèi)占比?8.9%，新能源消費(fèi)占比?16.6%，形成以煤炭消費(fèi)為主“一大三小”的能源結(jié)構(gòu)。
在碳中和的目標(biāo)和愿景下，中國(guó)不同能源被賦予了新的戰(zhàn)略定位：煤炭的開發(fā)條件可以適應(yīng)能源需求變化，不僅具備安全“兜底”的保障責(zé)任與任務(wù)，更扮演了長(zhǎng)遠(yuǎn)能源戰(zhàn)略“儲(chǔ)備”的角色；石油的消費(fèi)水平雖然在中、短期仍會(huì)維持穩(wěn)定增長(zhǎng)，但將在未來(lái)回歸原料屬性，在國(guó)家能源安全和民生需求方面，分別發(fā)揮保障“急需”和穩(wěn)定“基石”的作用；天然氣憑借低碳、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在節(jié)能減排過(guò)程中不可替代，對(duì)國(guó)家能源安全發(fā)揮“保障”作用，且與新能源具有“共生共榮”的特點(diǎn)，具備最佳“伙伴”作用；新能源在能源保供和國(guó)家能源戰(zhàn)略層面具有“接替”作用與“主力”作用。
未來(lái)在中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)時(shí)，新能源將在能源消費(fèi)中占主導(dǎo)——從目前化石能源占比大于?80%，努力爭(zhēng)取到?2060?年形成新能源占比?80%?以上；我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將由現(xiàn)階段“一大三小”（“一大”為煤炭，“三小”為石油、天然氣、新能源）完成向“三小一大”（“三小”為煤炭、石油、天然氣，“一大”為新能源）的跨越。
力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)以新能源為主體的“能源獨(dú)立”
當(dāng)前，全球能源轉(zhuǎn)型處于重大發(fā)展機(jī)遇期，新能源的蓬勃發(fā)展將與傳統(tǒng)化石能源轉(zhuǎn)型相互配合、形成合力，是中國(guó)“能源獨(dú)立”時(shí)代到來(lái)的唯一路線和必由之路。中國(guó)已經(jīng)位于全球能源消費(fèi)國(guó)首位，同時(shí)也是世界第一大能源生產(chǎn)國(guó)和碳排放國(guó)?！翱偭看?、不清潔、不安全”是我國(guó)能源體系的重要結(jié)構(gòu)特征，因此中國(guó)“能源獨(dú)立”戰(zhàn)略無(wú)法短時(shí)間內(nèi)一蹴而就，而需要系統(tǒng)性、可持續(xù)性、穩(wěn)定性的戰(zhàn)略方針。
中國(guó)“能源獨(dú)立”以“潔煤穩(wěn)油增氣、大力發(fā)展新能源”為思路，可分“3?步走”實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)?。
1. 2020—2035?年，傳統(tǒng)化石能源依然被作為主要能源，與此同時(shí)對(duì)新能源發(fā)展加快提速。依靠化石資源保障能源供應(yīng)，同時(shí)把握新能源技術(shù)革命方向，突破新能源快速發(fā)展瓶頸實(shí)現(xiàn)該階段中國(guó)“供給安全”。
2. 2035—2050?年，實(shí)現(xiàn)新能源與煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源協(xié)同發(fā)展、并重發(fā)展。該階段工作重點(diǎn)是“調(diào)結(jié)構(gòu)、建氫能、爭(zhēng)自主”，加快調(diào)整使一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)趨于合理，依靠“國(guó)內(nèi)生產(chǎn)+海外權(quán)益”模式實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)自主”。
3. 2050年之后，實(shí)施“新能源科技革命和顛覆性技術(shù)實(shí)現(xiàn)”路徑，力爭(zhēng)全面實(shí)現(xiàn)新能源生產(chǎn)和消費(fèi)占主導(dǎo)。煤炭和油氣等化石能源消費(fèi)實(shí)現(xiàn)全面降低，產(chǎn)量規(guī)模和低廉成本支撐新能源成為能源消費(fèi)主體。該階段工作重點(diǎn)是“穩(wěn)結(jié)構(gòu)、新能源、爭(zhēng)獨(dú)立”，依靠“新能源+智能源”在“能源自主”基礎(chǔ)之上，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“能源獨(dú)立”。
中國(guó)新能源地位與使命
當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局。地球作為人類共同的、唯一的家園，需要各國(guó)團(tuán)結(jié)合作來(lái)應(yīng)對(duì)諸多環(huán)境問(wèn)題和挑戰(zhàn)。中國(guó)政府承諾實(shí)現(xiàn)碳中和，新能源在實(shí)現(xiàn)碳中和發(fā)揮主導(dǎo)作用，將推動(dòng)中國(guó)能源消費(fèi)格局實(shí)現(xiàn)“4?個(gè)?80%”的轉(zhuǎn)變：2021?年，我國(guó)含碳化石能源消費(fèi)占比?80%?以上（占?83%）、能源?CO2?排放占比?80%?以上（占?86%）；到?2060?年，我國(guó)非碳新能源占比?80%?以上、CO2?排放減少?80%?以上（從?105?億噸下降到?20?億噸左右）。碳中和下新能源被賦予新定位，代表了世界能源轉(zhuǎn)型的方向、能源科技創(chuàng)新的前沿、能源強(qiáng)國(guó)建設(shè)的主力、綠色地球建設(shè)的動(dòng)力。從資源類型的角度，新能源是一種可再生的清潔能源，而在中國(guó)提出碳中和目標(biāo)后，新能源成為實(shí)現(xiàn)碳中和的重要戰(zhàn)略；同時(shí)，新時(shí)代還賦予新能源新的使命，即能源轉(zhuǎn)型的使命、能源安全的使命和能源獨(dú)立的使命。
4 新能源助力碳中和社會(huì)建設(shè)
人類社會(huì)的發(fā)展得益于良好的地球環(huán)境。當(dāng)人類的索取超過(guò)了地球的承載能力時(shí)，地球的生態(tài)環(huán)境將會(huì)崩潰，人類也會(huì)因?yàn)閱适ㄒ坏募覉@而走向滅亡。建設(shè)碳中和社會(huì)就是為了阻止這種可怕后果，并找到恒久維持地球生態(tài)的良方。
碳中和學(xué)指出，碳中和的終極目標(biāo)是建設(shè)“綠色地球、宜居家園”，實(shí)現(xiàn)人類與地球和諧共生，建成碳中和社會(huì)。
碳中和社會(huì)
碳中和社會(huì)是人類社會(huì)歷程中的一個(gè)階段。如果人們通過(guò)努力實(shí)現(xiàn)了地球生態(tài)圈的碳中和，那時(shí)的人類社會(huì)才能被稱為碳中和社會(huì)。人類社會(huì)的要素中與碳中和直接相關(guān)的主要有社會(huì)思想、社會(huì)行為和社會(huì)秩序。
1、社會(huì)思想
在人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，社會(huì)思想也同樣在不斷演變。從最初對(duì)自然的敬畏演化到輕視與“肆無(wú)忌憚”，再進(jìn)一步回歸敬畏，這是人類社會(huì)思想變化的整體路徑。人類對(duì)地球生態(tài)的破壞，起初是出于無(wú)知，隨著科學(xué)技術(shù)的廣泛運(yùn)用逐漸演變?yōu)榘谅?。碳中和也是一種“亡羊補(bǔ)牢”的措施，是人類從傲慢中醒悟之后采取的保護(hù)共同家園的現(xiàn)實(shí)行動(dòng)。
2、社會(huì)行為
工業(yè)文明社會(huì)當(dāng)中人類的種種行為造成了自然界碳循環(huán)失衡，包括過(guò)度生產(chǎn)、擴(kuò)大需求及過(guò)度消費(fèi)等行為。要徹底解決氣候變暖問(wèn)題，不僅要控制生產(chǎn)過(guò)程與社會(huì)活動(dòng)本身的碳排放，還必須改變過(guò)度消費(fèi)與過(guò)度生產(chǎn)等社會(huì)行為。
3、社會(huì)秩序
循環(huán)經(jīng)濟(jì)和有限生產(chǎn)，可以在減少整個(gè)社會(huì)的勞動(dòng)總量的前提下，維持社會(huì)正常運(yùn)行；文化傳承、科學(xué)研究與體能強(qiáng)化將成為普通民眾的日常必修項(xiàng)目，人們將有限的體力和智慧投入到促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的文化傳承、科技進(jìn)步和個(gè)體健康當(dāng)中，使人類文明在有限資源條件下更快向前發(fā)展。這些社會(huì)秩序的重構(gòu)，是人類在僅有一個(gè)地球家園提供資源的條件下保持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，也是未來(lái)碳中和社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)。
新能源助力碳中和社會(huì)建設(shè)
地球是人類唯一的家園，人類社會(huì)活動(dòng)造成的碳排放已對(duì)生態(tài)圈造成影響，每一個(gè)人都對(duì)碳排放的增加負(fù)有責(zé)任，恢復(fù)地球清潔大氣構(gòu)成也需要每一個(gè)人都付出努力。建設(shè)碳中和社會(huì)是人類拯救地球、拯救人類文明的壯舉；建立碳中和社會(huì)秩序，彌補(bǔ)以往對(duì)地球造成的破壞，需要每個(gè)人、每個(gè)企業(yè)、每個(gè)國(guó)家的認(rèn)同和付出。
碳中和是保證地球家園擁有清新的空氣、宜人的溫度、旺盛的生機(jī)、清潔的空間的基本條件。實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn)在于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。碳中和目標(biāo)下，碳基能源向非碳基能源跨越，能源體系將加速向低碳化、零碳化轉(zhuǎn)型，化石能源逐步由主體能源過(guò)渡為保障性能源，新能源將逐步成為主體清潔能源?。
碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)加速了新能源時(shí)代的到來(lái)。發(fā)展新能源是實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì)、建設(shè)綠色宜居地球的關(guān)鍵，當(dāng)整個(gè)人類社會(huì)都被納入碳中和體系，我們將重新獲得并長(zhǎng)久擁有一個(gè)“綠色地球、宜居家園”。
