“双碳”行动：生态环保产业的机遇与挑战.pdf

24中国环保产业院士论坛专刊“双碳”行行动：生态环保产业的机遇与挑战中国工程院院士、清华大学教授贺克斌“双碳”行动特别是碳中和已经在世界范围形成广泛影响。截至2 0 2 1年年底，有130 多个国家提出碳中和目标。截至今年上半年，全球提出“双碳”目标的覆盖范围，可以用三个9 0%来表述：覆盖全球90%的二氧化碳排放量、9 0%的国内生产总值（GDP）和9 0%的人口。所以，“双碳”是名副其实具有全球影响的重要行动。减碳会带来发展模式的调整，对经济带来一定影响，但如果不减碳，高气候风险会加剧气象灾害频发，造成巨大的经济损失。“双碳”目标的多层面战略意义“双碳”目标的提出具有三个层面的战略意义。（1）气候履约。为应对气候变化，联合国大会于1992年5月通过了联合国气候变化框架公约（以下简称公约），我国于19 9 2 年11月加入公约为加强公约的实施，19 9 7 年12 月，联合国气候变化框架公约第3次缔约方大会在日本京都召开，149个国家和地区的代表通过了京都议定书（以下简称议定书）并于2 0 0 5年2 月生效，明确了发达国家整体率先减排的目标和受管控的温室气体类型，并确立了“排放贸易”“共同履行”“清洁发展机制”三种基于市场的“灵活履约机制”。为进一步加强国际社会合作应对气候变化，对2 0 2 0 年后应对气候变化国际机制作出安排，2 0 15年12 月联合国气候变化框架公约第2 1次缔约方大会达成巴黎协定提出了控制全球温升2 并努力实现1.5的长期目标，并就国家自主贡献、减缓、适应、资金、技术、能力建设、透明度、全球盘点、遵约等方面做出了全面平衡的安排，全球应对气候变化合作进入“自下而上+自上而下”的新阶段，全球绿色低碳转型也成为不可逆转的趋势（2）进入碳中和时代，会在全球形成新一轮的产业竞争或者经济发展模式的重大调整。根据国际能源署分析，未来实现全球“双碳”目标，从化石能源转向风、光等为主体的能源结构时，全球可提供的风、光能源资源总量是足够的。“双碳”时代世界经济的发展模式正在发生一个根本性的变化，就是从过去的能源资源依赖型走向未来的能源技术依赖型。假如风、光资源成为未来的主体能源，将会大大缓解地域之间能源的不均衡，要看谁能够掌握大规模稳定使用这些能源，关键是新能源的技术体系。所以由资源依赖走向技术依赖，在产业竞争上具有非常大的意义。（3）“双碳”战略还将根本解决环境污染问题对于生态文明建设、美丽中国目标实现有非常强的推动作用。以细颗粒物（PM2.5）为例，过去2 1年中国经历了3个7 年的周期。第一个周期是2 0 0 0 一2 0 0 6 年，我们称之为传统控制周期，在这个周期里PM2.5的浓度是上升的，但是上升幅度逐渐放缓。第二个周期是2 0 0 7 一2 0 13年，我们称之为总量控制周期，在这个周期里PM2.5浓度上升到一定程度后就稳定住了。第三个周期是2 0 14一2 0 2 0 年，我们称之为质量控制周期，在这个周期里PM2.5快速下降。接下来，我们可以通过减污降碳协同控制，实现2 0 6 0 年全国PM2.5平均浓度在10 ug/m以下。在臭氧方面，目前臭氧“吃掉”优良天数是困扰各地的问题，在碳减排驱动下空气质量将加速改善进程，臭氧有望于2 0 6 0 年前达到世界卫生组织准则值（10 0 ug/m）。CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY院士论坛专刊未来碳减排路径选择未来碳减排有五大路径，包括资源增效减碳、能源结构降碳、地质空间存碳、生态系统固碳、市场机制融碳。比如，在资源增效减碳方面，要高度关注“无废城市”系统构建，控制废水、废气、废热，逐步走向“无废社会”。在能源结构降碳方面，要从现在的化石能源为主走向未来的新能源和再生能源为主。在地域分布上，除了华东电网潜力不足以满足未来需求外，西北、华北、东北电网发电潜力都大大超过未来的需求。这几条路径都是相辅相成的，前四条路径的技术要真正启动起来需要两个杠杆撬动，一个是国家的政策引导，另一个是要有市场机制。2 0 2 1年全国碳市场开启，未来的技术如何有序进入市场，从碳有价再到碳涨价的过程是非常重要的。面临的挑战（1）不同减碳路径的生态环境风险分析。实现碳中和目标的关键是科技创新，但目前部分支撑碳中和的技术还不成熟。化石燃料燃烧、土地利用变化、工业固氮等人为活动对气候变化与碳氮循环具有多种作用与反馈，目前诸多机制仍不明确。“双碳”行动带来的二氧化碳、氮氧化物、氨气等减排效应如何进一步对碳氮循环产生扰动，仍需研究氨作为储能介质将如何改变氮循环模式，氨能的生产、存储、运输及利用过程将会带来什么样的生态与环境风险，都值得进一步研究分析。（2）新能源系统关键材料的综合利用。在所有可再生能源电力中，光伏的度电材料消耗是最高的。光伏发电所需的关键材料，除钢、铜、光伏级玻璃等之外，还有镍、镓、锗、碲等稀有金属；风电所需的关键材料包括钕、错、镝3种稀土元素，这些关键材料在未来都面临着严重短缺的问题。因此，关键材料的综合循环利用也是需要解决的关键问题。（3）气候与环境协同治理技术体系。“双碳”目标下的气候与环境协同治理需要综合决策支撑，需要研究减污降碳协同增效的时空协同机制、过程增效机制和区域联动机制；重点行业和关键领域脱碳路径优化与驱动机制；温室气体排放监测与减排评估方法。此外，还需要统筹考虑“双碳”目标与资源安全问题，包括资源体系（如能源、食品、水等）与气候环境变化的多重作用与反馈，未来资源体系的安全平稳转型等。如果说过去40 多年对中国发展影响深远的四个字是“改革开放”，未来40 年最关键的四个字可能就是“双碳行动”。现阶段，我国人才储备是不够的，“双碳”涉及自然科学、工程科学和社会科学，需要复合型人才，我国现在的课程体系、教材体系、教师的知识结构，都需要相应调整，这对我国现阶段的人才培养体系提出了新的挑战，人才培养是未来“双碳”行动的关键。