二、碳中和的基本邏輯和技術(shù)支撐

碳中和的概念等同于“凈零排放”，而不是二氧化碳“零排放”。凈零排放的概念就是人類(lèi)可以排放一定數(shù)量的二氧化碳，但這個(gè)排放量中的一部分被自然過(guò)程吸收而固定，余下部分則通過(guò)人為努力而固定（比如通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)吸收二氧化碳，或把二氧化碳收集后轉(zhuǎn)為工業(yè)品或封存于地下），排放量與固碳量相等，則為碳中和。評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家、一個(gè)地區(qū)甚至一家企業(yè)碳中和與否或碳中和程度，看的就是其排放量和固碳量之比。

根據(jù)國(guó)際上過(guò)去幾十年來(lái)的觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，人類(lèi)排放的所有二氧化碳中有54%被自然過(guò)程吸收（其中陸地吸收31%，海洋吸收23%），另外的46%留在大氣中，成為大氣二氧化碳濃度升高的主要貢獻(xiàn)者。海洋吸收主要通過(guò)無(wú)機(jī)過(guò)程形成碳酸鈣沉積和微體生物合成碳酸鈣，陸地吸收則主要通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)固存有機(jī)碳和土壤/地下水吸收形成無(wú)機(jī)碳酸鹽，以及在河道、河口中沉積埋藏有機(jī)碳。盡管陸地吸收總量是已知的，但到目前為止，各種陸地吸收過(guò)程的相對(duì)比例并不清楚。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院“碳收支”專(zhuān)項(xiàng)研究成果，我國(guó)通過(guò)自然保護(hù)和生態(tài)工程建設(shè)等，2010—2020年間的陸地生態(tài)系統(tǒng)凈固碳能力為每年10億—13億噸二氧化碳。

根據(jù)前面介紹的排放來(lái)源和吸收過(guò)程的數(shù)據(jù)，我們可以得出結(jié)論：碳中和是一個(gè)“三端共同發(fā)力”的體系，即“發(fā)電端”用風(fēng)、光、水、核等非碳能源替代煤、油、氣，“能源消費(fèi)端”通過(guò)工藝流程再造，用綠電、綠氫、地?zé)岬忍娲�煤、油、氣�?ldquo;固碳端”用生態(tài)建設(shè)、碳捕捉—利用—封存（CCUS）等碳固存技術(shù)，將碳人為地固定在地表、產(chǎn)品或地層中。這就是碳中和的基本邏輯。

一國(guó)無(wú)論是技術(shù)原因，還是市場(chǎng)原因，其“不得不排放”的二氧化碳總量等同于自然吸收量與人為固碳量之和，即可視為“凈零排放”，實(shí)現(xiàn)了該國(guó)的碳中和。由此可見(jiàn)，有先進(jìn)并廉價(jià)的技術(shù)可供這“三端”所用，是實(shí)現(xiàn)碳中和的前提條件。也就是說(shuō)，“技術(shù)為王”將在碳中和過(guò)程中得以充分體現(xiàn)。下面，我們來(lái)對(duì)這“三端”體系分別作簡(jiǎn)單介紹。

（一）“發(fā)電端”之要在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)

我國(guó)目前的發(fā)電裝機(jī)容量約為22億千瓦，未來(lái)假定：（1）能源消費(fèi)端要實(shí)現(xiàn)電力替代、氫能替代（氫氣也主要產(chǎn)自電力）；（2）為實(shí)現(xiàn)人均GDP從1萬(wàn)美元增到3萬(wàn)—4萬(wàn)美元，所需的能源明顯增長(zhǎng)；（3）風(fēng)、光發(fā)電利用小時(shí)數(shù)難以明顯提高，那么估計(jì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和之時(shí)，總的電力裝機(jī)容量會(huì)在60億—80億千瓦之間。因此，未來(lái)新型電力系統(tǒng)的第一個(gè)特點(diǎn)是電力裝機(jī)容量巨大。

第二個(gè)特點(diǎn)是我國(guó)十分豐富的風(fēng)、光資源將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁Πl(fā)電和供能資源，這既包括西部的風(fēng)、光資源，也包括沿海大陸架風(fēng)力資源，更包括各地分散式（尤其是農(nóng)村）的光熱等資源（如屋頂和零星空地）。

第三個(gè)特點(diǎn)是“穩(wěn)定電源”應(yīng)從目前火電為主逐步轉(zhuǎn)化為以核電、水電和綜合互補(bǔ)的清潔能源為主。

第四個(gè)特點(diǎn)是必須利用能量的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化及調(diào)節(jié)等技術(shù)，克服風(fēng)、光資源波動(dòng)性大的天然缺陷。

第五個(gè)特點(diǎn)是火電（為減少二氧化碳排放，應(yīng)逐步用天然氣取代煤炭發(fā)電）只作為應(yīng)急電源或一部分調(diào)節(jié)電源。

第六個(gè)特點(diǎn)是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，成倍擴(kuò)大輸電基礎(chǔ)設(shè)施，平衡區(qū)域資源差異；并加強(qiáng)配電基礎(chǔ)建設(shè)，增強(qiáng)對(duì)分布式資源的消納能力。

為實(shí)現(xiàn)碳中和，我國(guó)擬以裝機(jī)總量60億—80億千瓦，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電共占比70%，“穩(wěn)定電源”占比30%為目標(biāo)，規(guī)劃新型電力系統(tǒng)。在40年內(nèi)，大致以每十年為一期，順次走控碳電力、降碳電力、低碳電力最后到近無(wú)碳電力之路，并完成超大規(guī)模的輸變電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

要建立這樣的新型電力系統(tǒng)，無(wú)論是發(fā)電，還是儲(chǔ)能、轉(zhuǎn)化、消納、輸出等，技術(shù)上都有大量需要攻克的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這將成為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)工作的重中之重。

（二）“能源消費(fèi)端”之要在電力替代、氫能替代以及工藝重構(gòu)

用非碳能源發(fā)電、制氫，再用電力、氫能替代煤、油、氣用于工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)消費(fèi)端的低碳化甚至非碳化，這是實(shí)現(xiàn)碳中和的核心內(nèi)容。在電力供應(yīng)充足和廉價(jià)的前提下，消費(fèi)端的低碳化主要通過(guò)各種生產(chǎn)工藝流程的再造來(lái)完成。

消費(fèi)端的排放大戶(hù)是工業(yè)、交通、建筑三個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域的排放大戶(hù)是鋼鐵、建材、化工、有色四個(gè)產(chǎn)業(yè)。

從現(xiàn)有技術(shù)分析，交通的低碳化甚至非碳化較易實(shí)現(xiàn)，即軌道交通和私家車(chē)可用電力替代，船舶、卡車(chē)、航空可部分用氫能替代。這里關(guān)鍵處是建設(shè)私家車(chē)的充電體系，建設(shè)從制氫到輸運(yùn)再到加氫站的完整體系，當(dāng)然還有如何保證經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行等問(wèn)題。

建筑領(lǐng)域的低碳化技術(shù)亦基本具備，大致可考慮以下途徑：城市以全面電氣化為主，加上條件具備的小區(qū)以電動(dòng)熱泵（地源熱泵、空氣源或者長(zhǎng)程余熱）為補(bǔ)充，少部分情況特殊者可部分利用天然氣；農(nóng)村則以屋頂光伏＋電動(dòng)熱泵＋天然氣＋生物沼氣＋輸入電力的適當(dāng)組合為主。

以上兩大領(lǐng)域去碳化的關(guān)鍵是政府與市場(chǎng)做好協(xié)調(diào)，并以合適節(jié)奏推廣之。

目前，工業(yè)領(lǐng)域的鋼鐵、建材、化工、有色產(chǎn)業(yè)還沒(méi)有用電力、氫能替代化石能源的成熟技術(shù)，雖然從理論上講是可以實(shí)現(xiàn)的，但仍需技術(shù)層面變革性的突破和行業(yè)間的協(xié)調(diào)。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外一些企業(yè)與研發(fā)單位在氫能＋電力＋煤炭的“混合型”煉鐵（如氫冶金）上已有較為成功的先例。從工藝流程再造看，不同工業(yè)過(guò)程既可考慮先走低碳化的“混合型”再到無(wú)碳化的“清潔型”，也可考慮一步取代到位。

由此可見(jiàn)，能源消費(fèi)端的“替代路線”亦需研發(fā)大量新技術(shù)并布局大量新產(chǎn)業(yè)。

需要說(shuō)明的是，水泥一般用石灰石做原料，煅燒過(guò)程中不可能不產(chǎn)生二氧化碳，這部分如得不到捕集利用，當(dāng)在“不得不排放”的二氧化碳之列。此外，煤、油、氣作為資源來(lái)生產(chǎn)基礎(chǔ)化學(xué)品、高端材料、航油等，其開(kāi)采—加工—產(chǎn)品使用的全生命周期中也存在“不得不排放”的二氧化碳。

從以上兩部分的分析看，無(wú)論是發(fā)電端還是能源消費(fèi)端，到2060年都會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的碳排放存在，需要其他技術(shù)予以中和。

（三）“固碳端”之要在生態(tài)建設(shè)

學(xué)術(shù)界對(duì)固碳方式已有過(guò)很多研究，主要分六大類(lèi)。第一類(lèi)是通過(guò)對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)、保育等措施，增強(qiáng)光合作用并將更多碳以有機(jī)物的形式固定在植物（尤其是森林）和土壤之中。這是最重要的固碳過(guò)程。2010—2020年間，我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)的凈固碳能力約為每年10億—13億噸二氧化碳。第二類(lèi)是從煙道中收集二氧化碳，制成各類(lèi)化學(xué)品和燃料，或者用于藻類(lèi)養(yǎng)殖，形成生物制品。第三類(lèi)是收集二氧化碳?xì)怏w，用于油田驅(qū)油、驅(qū)氣過(guò)程。第四類(lèi)是收集二氧化碳，制成碳化水泥。第五類(lèi)是收集二氧化碳后，封存于地層之中。第六類(lèi)是生物質(zhì)燃料利用、采伐樹(shù)木及秸稈等悶燒還田等。

由于生態(tài)建設(shè)是“國(guó)之大者”，而后面五類(lèi)“碳固存技術(shù)”的應(yīng)用均需額外耗能，且未必經(jīng)濟(jì)合算，因此，固碳端的工作當(dāng)首先聚焦于生態(tài)建設(shè)。在2060年之前，對(duì)非生態(tài)碳固存技術(shù)先做深入研究和技術(shù)儲(chǔ)備，力爭(zhēng)掌握知識(shí)產(chǎn)權(quán)和工程技術(shù)，大幅度降低成本；臨近2060年時(shí)，根據(jù)我國(guó)“不得不排放”的二氧化碳量和生態(tài)固碳貢獻(xiàn)狀況，再相機(jī)推動(dòng)這些技術(shù)的應(yīng)用。

在已有的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展邏輯之下，不管是由于技術(shù)上不具備還是經(jīng)濟(jì)上不合算，到本世紀(jì)中葉，一定會(huì)產(chǎn)生一部分“不得不人為排放”的二氧化碳。因此，我們?cè)趯?duì)標(biāo)碳中和時(shí)，首先要搞清楚一個(gè)問(wèn)題：我們減排到什么程度，即可達(dá)到碳中和？

過(guò)去的全球碳循環(huán)數(shù)據(jù)表明，人為排放二氧化碳中的54%被陸地和海洋的自然過(guò)程所吸收，假定未來(lái)幾十年碳循環(huán)方式基本不變，尤其是海洋吸收23%的比例不變，則各國(guó)排放的留在大氣中的46%那部分應(yīng)該是“中和對(duì)象”。但事實(shí)上，陸地吸收的31%，一部分是通過(guò)生態(tài)過(guò)程，一部分是通過(guò)其他過(guò)程，二者之間的比例目前尚未研究清楚。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(zhuān)家根據(jù)這套數(shù)據(jù)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。

根據(jù)以上分析，如果我國(guó)2060年排放25億—30億噸二氧化碳，則海洋可吸收5.75億—6.9億噸，生態(tài)建設(shè)吸收13億噸，陸地總吸收的31%中，生態(tài)吸收以外的其他過(guò)程如果占比17%，則為4.25億—5.1億噸，那么吸收總數(shù)將在23億—25億噸之間；在此基礎(chǔ)上，如果發(fā)展5億噸規(guī)模的CCUS技術(shù)固碳，則大致能達(dá)到碳中和。

如果我們將2060年“不得不排放”的二氧化碳設(shè)定為25億—30億噸，則需要在目前100億噸的基礎(chǔ)上減排70%—75%，挑戰(zhàn)性非常之大。這就需要制定分階段減排規(guī)劃。理論上講，我國(guó)可考慮“四步走”的減排路徑，從現(xiàn)在起用40年左右的時(shí)間達(dá)到碳中和目標(biāo)。

第一步為“控碳階段”，爭(zhēng)取到2030年把二氧化碳排放總量控制在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，交通領(lǐng)域爭(zhēng)取大幅度增加電動(dòng)汽車(chē)和氫能運(yùn)輸占比，建筑領(lǐng)域的低碳化改造爭(zhēng)取完成半數(shù)左右，工業(yè)領(lǐng)域利用煤＋氫＋電取代煤炭的工藝過(guò)程完成大部分研發(fā)和示范。這十年間增長(zhǎng)的電力需求應(yīng)盡量少用火電滿(mǎn)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)取基本完成交通領(lǐng)域和建筑領(lǐng)域的低碳化改造，工業(yè)領(lǐng)域全面推廣用煤/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%的落后產(chǎn)能，用風(fēng)、光資源制氫和用氫的體系完備并大幅度擴(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，建筑領(lǐng)域和交通領(lǐng)域達(dá)到近無(wú)碳化，工業(yè)領(lǐng)域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)急電力和承擔(dān)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。除交通和建筑領(lǐng)域外，工業(yè)領(lǐng)域也全面實(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5億噸的二氧化碳排放空間機(jī)動(dòng)分配。

“四步走”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)期也只是為表述方便而劃分。

首先，我國(guó)盡管煤炭資源相當(dāng)豐富，但油氣資源不足，大量進(jìn)口油氣資源又面臨地緣政治上的風(fēng)險(xiǎn)，而煤炭作為一種十分寶貴的資源，當(dāng)作燃料用于發(fā)電、供熱，確實(shí)是“大材小用”，況且煤炭燃燒時(shí)所排放的硫化物、硝化物和粉塵對(duì)大氣環(huán)境有明顯破壞作用。我國(guó)如能夠大規(guī)模利用可再生能源而逐漸擺脫對(duì)煤炭的依賴(lài)，將在資源和環(huán)境兩大方面收獲實(shí)實(shí)在在的好處。

其次，我國(guó)的風(fēng)、光資源相當(dāng)豐富，有專(zhuān)家曾做過(guò)測(cè)算，如果能把鄂爾多斯高原、阿拉善高原、柴達(dá)木盆地這60多萬(wàn)平方千米的干旱區(qū)的一半?yún)^(qū)域覆蓋上太陽(yáng)能電池板，就能夠滿(mǎn)足全國(guó)的能源需求。實(shí)踐證明，太陽(yáng)能電池板安裝以后，對(duì)干旱區(qū)的生態(tài)恢復(fù)大有幫助。也就是說(shuō)，在干旱區(qū)建太陽(yáng)能發(fā)電站，將在清潔能源和生態(tài)恢復(fù)兩方面獲得效益。

再次，我國(guó)在非碳能源領(lǐng)域的技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，包括太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)、核能技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、特高壓輸電技術(shù)等。舉個(gè)例子，一些國(guó)家對(duì)我國(guó)的太陽(yáng)能電池板設(shè)置100%的關(guān)稅，一方面說(shuō)明他們實(shí)施貿(mào)易保護(hù)主義，違反WTO規(guī)則；另一方面則說(shuō)明了我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域中的絕對(duì)領(lǐng)先地位。在全世界的綠色轉(zhuǎn)型大潮中，我們的綠色技術(shù)將支撐新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新動(dòng)能，并為我國(guó)的民族復(fù)興大業(yè)提供強(qiáng)大助力。

因此，實(shí)現(xiàn)碳中和，并不全是國(guó)際社會(huì)強(qiáng)加于我們的事情，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到一定程度之后的內(nèi)在要求。當(dāng)然，在這樣廣泛而深遠(yuǎn)的綠色轉(zhuǎn)型中，我們一定要自己掌握自己的節(jié)奏，不能引起能源短缺危機(jī)；同時(shí)，也要使能源的價(jià)格保持在相對(duì)低廉的水平，既給老百姓的生活帶來(lái)真真切切的便利，又能使我們的制造業(yè)繼續(xù)在世界上保持足夠競(jìng)爭(zhēng)力。

碳中和要求經(jīng)濟(jì)社會(huì)大轉(zhuǎn)型，涉及廣闊的領(lǐng)域，需要在黨和政府的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，發(fā)揮出全國(guó)一盤(pán)棋的體制性?xún)?yōu)勢(shì)。其中，有三個(gè)方面需要做好協(xié)調(diào)。

一是統(tǒng)籌全國(guó)的研發(fā)力量，形成一個(gè)完整的、有足夠競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)體系。從前面的介紹即可看出，碳中和說(shuō)到底是技術(shù)為王，只有靠先進(jìn)的技術(shù)才能獲得產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)有一支龐大的圍繞綠色產(chǎn)業(yè)的科技研發(fā)隊(duì)伍，各個(gè)領(lǐng)域都有專(zhuān)門(mén)人才和研究團(tuán)隊(duì)。未來(lái)我們需要進(jìn)一步協(xié)調(diào)和優(yōu)化的工作是在國(guó)家規(guī)劃目標(biāo)的引領(lǐng)下，把這些團(tuán)隊(duì)和人才組織起來(lái)，把不足的研發(fā)短板補(bǔ)齊，形成一個(gè)以目標(biāo)為導(dǎo)向的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)或責(zé)任體系，從而支撐與碳中和相關(guān)的產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

二是在向碳中和目標(biāo)挺進(jìn)的過(guò)程中，政府和市場(chǎng)要做好協(xié)調(diào)，扮演好各自的角色，從而做到“兩只手”均發(fā)揮出最大效能。據(jù)估計(jì)，我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和，需要百萬(wàn)億人民幣數(shù)量級(jí)的投資，絕非政府一家能夠單獨(dú)提供，投資主體還是應(yīng)該來(lái)自市場(chǎng)。但在引導(dǎo)投資過(guò)程中，政府可在法律、行政法規(guī)、稅收、補(bǔ)貼、產(chǎn)業(yè)政策、碳配額投放、綠色金融政策等方面發(fā)揮十分有力的作用�；叵胧畮啄昵�，我國(guó)政府以《可再生能源促進(jìn)法》為依據(jù)，推動(dòng)光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)的迭代進(jìn)步，現(xiàn)在已收到十分明顯的成效。以光伏發(fā)電為例，十年前尚需對(duì)上網(wǎng)電價(jià)提供高額補(bǔ)貼，現(xiàn)在已經(jīng)可以競(jìng)爭(zhēng)平價(jià)上網(wǎng)。這是政府和市場(chǎng)形成合力的典型案例，也是我們未來(lái)必須堅(jiān)持發(fā)揮的體制優(yōu)勢(shì)。

三是在構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的旗幟下，做好國(guó)際合作。技術(shù)、產(chǎn)業(yè)都需要開(kāi)放的環(huán)境，都需要在交流的過(guò)程中發(fā)展進(jìn)步，因此在政府的推動(dòng)下，做好科技界和產(chǎn)業(yè)界的國(guó)際合作工作，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的重要保證。