碳達峰、碳中和的五大重點關注領域.pdf

報告 REPORT 商業(yè) BUSINESS 文 傅翠曉 碳達峰 碳中和的五大重點關注領域 碳達峰 碳中和依賴于系統(tǒng) 復雜的技術體系 需要全方位的 科技支撐 目前 相關重點領域的很多技術還不成熟 需要加大科 研攻關力度 加快提升科技支撐能力 體排放總量占全球排放總量的27 以上 這一數(shù)值超過了經濟合作與 發(fā)展組織 OECD 國家的總和 根 據世界資源研究所的統(tǒng)計 中國碳 排放主要來源于電力 建筑 工業(yè) 生產 交通運輸 農業(yè)等領域 其中 能源電力占比最大 為40 左右 其次是建筑領域 占比超 20 工業(yè)生產 交通運輸 農業(yè) 領域各自占比為5 10 電力領域 中國能源稟賦總體呈現(xiàn)多煤 貧油 少氣的特點 供電結構目前 仍以燃燒煤炭的火力發(fā)電為主 導 致電力領域碳排放量居高不下 據 測算 在碳中和的目標下 2050年 中國非化石發(fā)電量占總發(fā)電量的比 例需要超過90 燃燒煤炭發(fā)電比 例則要降到5 以下 可見 電力 領域要實現(xiàn)碳達峰 碳中和目標面 臨巨大挑戰(zhàn) 建筑領域 建筑領域碳排放的最大來源是 建筑使用電力 熱力導致的間接碳 排放 目前約占我國碳排放總量的 17 因此 建筑的節(jié)能減排是實 現(xiàn)建筑領域碳達峰 碳中和的最主 由 二氧化碳等溫室氣體排放引 起的全球氣候變化已經成為 全人類需要面對的重大挑戰(zhàn)之一 科學界和各國政府對氣候變化問 題正在形成更加明確的共識 即 氣候變化會給全球帶來災難性的 后果 世界各國應該行動起來減 排溫室氣體以減緩氣候變化 到 21世紀中葉實現(xiàn)碳中和是全球應 對氣候變化最根本的舉措 2020 年9月22日 國家主席習近平在 第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布 中國二氧化碳排放力爭于2030年 前達到峰值 努力爭取2060年前 實現(xiàn)碳中和 在中央財經委員會 第九次會議上 習近平總書記進 一步強調 實現(xiàn)碳達峰 碳中和 是一場廣泛而深刻的經濟社會系 統(tǒng)性變革 要強化科技和制度創(chuàng) 新 抓緊部署低碳前沿技術研究 加快推廣應用減污降碳技術 碳達峰 碳中和面臨的主要 挑戰(zhàn) 中國是全球溫室氣體排放的第 一大國家 2019年 中國溫室氣 要任務 建筑領域碳排放的另一個 主要來源是建筑運行過程中的直接 碳排放 包括炊事 生活熱水 燃 煤采暖等活動造成的碳排放 工業(yè)生產領域 工業(yè)領域近一半的碳排放來自 生產水泥 鋼鐵 合成氨 化工等 主要包括3個方面 一是來自原料 生產過程 如作為水泥生產原料的 石灰石和合成氨過程中所用的天然 氣 二是來自工業(yè)生產中高溫加熱 的燃料燃燒 如高爐煉鐵所用的燃 料 三是來自用于生產中間產品 低溫供熱等的化石燃料 交通運輸領域 隨著交通運輸業(yè)的快速發(fā)展 我國交通領域的碳排放量持續(xù)上 升 其中公路交通所產生的碳排 放占我國交通領域碳排放總量的 82 是交通領域實現(xiàn)碳達峰 碳 中和的重點 與公路交通相比 航 空 船舶和鐵路交通產生的碳排放 量較小 但實現(xiàn)減排面臨較大的技 術挑戰(zhàn) 農業(yè)領域 農業(yè)領域的碳排放主要來源于 包括生產過程在內的糧食系統(tǒng) 以 專欄 SISS 產研 66 張江科技評論 2021 4 及包括加工 分銷在內的后農業(yè)系 統(tǒng) 據測算 食品全行業(yè)排放的溫 室氣體約占全球排放量的26 減少農業(yè)領域的碳排放可能是實現(xiàn) 碳達峰 碳中和的最大挑戰(zhàn)之一 碳達峰 碳中和五大重點領 域的技術研發(fā)與應用前景 科技創(chuàng)新是同時實現(xiàn)經濟社會 發(fā)展和碳達峰 碳中和目標的關鍵 而實現(xiàn)碳達峰 碳中和依賴于系統(tǒng) 復雜的技術體系 需要全方位的科 技支撐 目前 相關重點領域的很 多技術還不成熟 需要加大科研攻 關力度 加快提升科技支撐能力 這也為創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)投資提供了重要 機遇 碳達峰 碳中和五大重點領 域見圖1 電力結構的清潔化轉型是 實現(xiàn)碳中和的基礎 電氣化是碳中和的核心 電 力的綠色轉型則是實現(xiàn)碳中和的基 礎 作為中國碳排放最大來源的電 力領域 要實現(xiàn)碳達峰 碳中和目 標需要加快電力結構的清潔化轉 型 發(fā)展水力發(fā)電 光伏發(fā)電 核 能發(fā)電等可再生能源電力 特別是 風光發(fā)電未來將成為可再生能源發(fā) 電的增長主力 據預測 到2040年 全球光伏發(fā)電和風力發(fā)電在總發(fā)電 量中的占比將從目前的7 提升至 24 光伏發(fā)電和風力發(fā)電的全產 業(yè)鏈創(chuàng)新和降低成本是未來實現(xiàn)新 能源發(fā)電快速增長的重要驅動力 但是 目前光伏發(fā)電和風力發(fā)電的 供需平衡 電力系統(tǒng)協(xié)調等方面仍 面臨許多技術問題 需要圍繞以下 技術加快推動技術進步 強化科技 支撐 具體技術包括海上風能和波 浪能 潮流能等海洋能綜合利用 新型高效太陽能電池 太陽能光伏 光熱高效綜合利用 綠氫的全產業(yè) 鏈關鍵技術 傳統(tǒng)能源高效清潔低 碳利用 智能電網 先進儲能 綜 合能源系統(tǒng) 等等 建筑脫碳的關鍵是 推廣零能耗建筑 在建筑部門實現(xiàn)碳中和的舉措 中 首要任務是進行建筑的節(jié)能改 造 但是 目前相關建筑技術經濟 性還需要進一步改善 存量替換還 有較大難度 需要通過技術進步提 高改造的經濟性是建筑部門存量替 代的關鍵 此外 推廣零碳建筑還 需要多種能源協(xié)調配合 提供系統(tǒng) 解決方案 綜合來看 建筑領域脫 碳需重點關注的技術包括低碳建筑 材料 建筑 氣改電 智能建造 建筑全過程智慧設計和管控 建 筑的光儲直柔集成 建筑智能微 網 低碳 零碳建筑智能化集成 等等 工業(yè)領域深度脫碳需要 原材料替代和生產方式變革 目前 工業(yè)領域主要通過優(yōu) 化生產工藝流程實現(xiàn)節(jié)能減排 深度脫碳還需要進一步實現(xiàn)燃料 替代 生產方式的變革以及新材 料的替代 例如 現(xiàn)階段鋼鐵行 業(yè)碳排放強度的下降主要來自廢 鋼生產和能源效率的提高 但是 隨著技術進步 煉鋼效率和再利 用接近技術極限 進一步脫碳需 要從根本上改變生產方式 實現(xiàn) 新的技術突破 如可利用氫氣或 生物能代替煤炭作為高爐煉鋼的 還原劑 并且將生產供能過程電 氣化 水泥生產的脫碳首先需要 圖 1 碳達峰 碳中和五大重點關注領域 碳達峰 碳中和 五大重點 關注領域 電力領域 電力結構的 清潔化轉型 工業(yè)領域 原材料替代和 生產方式變革 農業(yè)領域 加快技術替代 交通領域 電氣化和 新能源 建筑領域 推廣零能耗 建筑 67 張江科技評論 2021 4 報告 REPORT 商業(yè) BUSINESS 實現(xiàn)燃料的零碳排放 如利用綠 氫 生物質燃料等替代傳統(tǒng)化石 燃料 綜合來看 工業(yè)領域的碳達 峰 碳中和需重點關注的技術包括 富氫氣體冶煉 鋼渣高值化循環(huán)利 用 工業(yè)廢料 生物質精煉合成化 學品 可再生能源化學 非化石基 材料 基于合成生物學的綠色產業(yè) 化制造 工業(yè)無機固廢回收與循環(huán) 利用 等等 交通領域脫碳的重點是 電氣化和新能源 隨著電動汽車技術的發(fā)展 成本持續(xù)下降 公路交通的電氣 化成為目前交通領域最為成熟的 減碳方式 隨著充電樁基礎設施 建設的推進 電池技術的不斷進 步帶來續(xù)航里程的延伸和充電效 率的加快 電動乘用車的使用場 景將不斷擴大 公路交通領域逐 漸實現(xiàn)電氣化和脫碳 與公路和 航空 船運相比 鐵路運輸總體 上更有效率 更低碳且更容易實 現(xiàn)電氣化 然而 目前交通領域 的脫碳面臨商業(yè)化量產的電動化 技術仍不成熟的問題 而且 現(xiàn) 階段 氫能 生物質燃料 液態(tài) 氨等新型零碳燃料應用于交通領 域還不具備經濟性 實現(xiàn)碳中和 的最佳路徑尚需進一步探索 基 于上述背景 交通領域的脫碳應 重點關注的技術包括高性能電動 汽車 氫燃料電池汽車 重型車 輛電動化 大運量軌道交通 綠 色船舶 交通自適應能源系統(tǒng) 無人駕駛 智能交通系統(tǒng) 交通 基礎設施低碳建設和運維 既有 交通樞紐設施節(jié)能減排改造 太 陽能公路 等等 農業(yè)領域減排需要 加快新技術替代 當前 中國農業(yè)的減排至少 還面臨人均蛋白質供應將繼續(xù)上 升 化肥替代技術尚不成熟 人造 肉口感和價格瓶頸等問題 需要在 技術支撐上進一步加大力度 從蛋 白質生產來看 據測算 平均每生 產100克蛋白質 牛肉將帶來50 千克溫室氣體排放 而豌豆只產生 0 4千克溫室氣體 因此 植物蛋 白替代肉類和奶制品是有效降低畜 牧業(yè)碳排放的舉措之一 此外 在 農業(yè)生產中采用一些高技術含量的 工藝和技術 在提高單產的同時減 少肥料和農藥使用 也是農業(yè)減碳 的主要方式 總體來看 農業(yè)領域 減排需重點關注的技術主要包括農 業(yè)生物質制備高品質汽柴油和高值 化學品 新型高效農業(yè)生物質土壤 固碳技術 控氨降碳高值資源化利 用 垃圾智能深度分類和高效精細 利用 生活污水資源化利用 智能 化農業(yè)機械 等等 實現(xiàn)碳達峰 碳中和需要多 主體互動合作 碳達峰 碳中和的實現(xiàn)涉及多 個部門 多方主體 需要政府 企 業(yè) 投資機構等不同主體間的合作 和良性互動 各主體都在碳達峰 碳中和的實現(xiàn)過程中發(fā)揮著不可或 缺的作用 政府是碳中和行動的主導者 需做好頂層設計和推動落實 首先 政府應根據碳中和目標 科學制定 階段性目標 在設定好碳排放總量 的基礎上 使配額逐年遞減 并督 促各部門 各行業(yè)加快制訂較為明 確的節(jié)能減排計劃 其次 政府需 要完善相關政策和機制 如優(yōu)化碳 定價機制 包括碳交易 碳稅和可 再生能源激勵政策等 再次 政府 要從以下幾方面發(fā)力 要著力推動 電力市場改革 構建多層次的綠色 低碳電力市場 要厘順電價關系 形成市場化定價機制 要優(yōu)化跨區(qū) 域協(xié)調運營方式 打破電力市場的 區(qū)域約束 要建立和完善綠色電力 交易體系 最后 政府應規(guī)劃和引 導戰(zhàn)略性低碳產業(yè)的有序發(fā)展 包 括制定產業(yè)規(guī)劃 引導投資等 企業(yè)是落實碳中和行動的主體 要著力推動核心業(yè)務減碳 企業(yè)要 管理和降低自身的碳排放 在了解 自身排放情況的基礎上 盡快制訂 節(jié)能減排戰(zhàn)略和計劃 尤其是核心 業(yè)務的減排計劃 設定短期和中長 期相結合的目標 同時配套制訂相 關行動計劃 制訂節(jié)能減排的具體 舉措和投入保障 著力引入新技術 和新工藝等 開展低碳 零碳活動 金融機構是碳中和行動的重要 支撐者 需要大力推動綠色金融體 系的發(fā)展 碳達峰 碳中和的目標 將帶來巨大的綠色低碳投資需求 各金融機構應圍繞落實碳達峰 碳 中和目標 完善綠色金融體系建設 推動產品創(chuàng)新 同時 要建立以股 權投資為主體 股票市場和投貸聯(lián) 動為支撐的金融服務體系 以支持 碳中和所要求的大量綠色低碳科技 項目及成果轉化 傅翠曉 博士 上海市科學學 研究所副研究員 主要研究方向為 產業(yè)創(chuàng)新 技術預見 科技管理等 68 張江科技評論 2021 4