目前碳中和已經(jīng)成為全球的共識，我國提出2060年碳中和目標后，日韓提出了2050年碳中和目標，歐盟也提出了2050碳中和的目標。瑞典、英國、法國將碳中和落實到立法層面，加拿大和韓國正處于立法進程中。
除碳中和外，我國還提出了2030年碳達峰的目標。在這一方面，部分發(fā)達國家因為經(jīng)濟已經(jīng)過了高速發(fā)展期，能源消費量往往已經(jīng)達峰或增長緩慢，所以歐洲等地區(qū)的一些國家已經(jīng)實現(xiàn)了碳達峰。有數(shù)據(jù)表明，歐盟的二氧化碳排放量峰值為1990年代中期達到的45億噸，美國的二氧化碳排放量則在2007年達到59億噸峰值。綜合考慮各方面因素，我國在2030年實現(xiàn)碳達峰應該問題不大，甚至有可能提前。
實現(xiàn)碳中和的目標還是有一定的挑戰(zhàn)性。為實現(xiàn)更遠期的碳中和目標，可以從三個方面入手。第一，在能源供應側加速化石能源向非化石能源轉型；第二，在能源需求側積極進行需求側管理，優(yōu)化用能、提升能效、減少用能；第三，要積極發(fā)展各種固碳手段，包括植樹造林、碳捕捉碳封存碳利用（CCUS）技術，空氣直接碳捕捉技術等。
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能源供應側低碳轉型
我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，煤炭在我國能源和電力結構中占比雖然持續(xù)下降，但是絕對值依然較大。2020年，煤炭在一次能源消費結構中的占比約為56.7%，火電發(fā)電量在發(fā)電量占比約為67.8%。過高的化石能源占比是實現(xiàn)碳中和目標的主要挑戰(zhàn)。
因此為實現(xiàn)碳中和，能源生產(chǎn)側的減碳是重中之重，發(fā)展高比例的可再生能源成為不二之選。2021年1月19日，國家發(fā)改委政研室主任、新聞發(fā)言人袁達表示，國家發(fā)改委將抓緊研究出臺相關政策措施，加快構建適應高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統(tǒng)，積極推動經(jīng)濟綠色低碳轉型和可持續(xù)發(fā)展。持續(xù)推進能源體系清潔低碳發(fā)展，穩(wěn)步推進水電發(fā)展，安全發(fā)展核電，加快光伏和風電發(fā)展，加快構建適應高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統(tǒng)，完善清潔能源消納長效機制，推動低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。
在各種非化石能源中，光伏和風電是未來發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮哪茉雌贩N，尤其是光伏。水電、生物質能源等發(fā)展?jié)摿ο鄬κ芟?，氫能發(fā)展成本目前還有待降低。
從裝機上看，光伏和風電（尤其是光伏）在“十三五”期間的發(fā)展遠遠超過了預期。光伏“十三五”規(guī)劃預定的目標是到2020年底裝機達到1.05億千瓦以上，而2017年底我國光伏裝機已經(jīng)達到1.3億千瓦時，提前三年完成目標。根據(jù)國家能源最新公布的數(shù)據(jù)，2020年底，我國光伏裝機達到2.53億千瓦，完成“十三五”光伏裝機目標的兩倍以上。“十三五”規(guī)劃中風電的目標是到2020年底裝機達到2.1億千瓦，而到2020年底能源局公布數(shù)據(jù)顯示國內風電裝機達到2.81億千瓦，2020年風電新增風電裝機7167萬千瓦，提前一年完成“十三五”規(guī)劃目標。“十四五”期間光伏和風電裝機發(fā)展速度大概率要超過“十三五”時期。
水電是我國應用最廣、成本最低的非化石能源，但開發(fā)潛力受限。開發(fā)水電對節(jié)約煤炭資源，減少溫室氣體和各種污染物排放的效果十分顯著。因此，我國政府把水能資源作為能源戰(zhàn)略和能源安全的積極發(fā)展領域，強調在貫徹全面協(xié)調、統(tǒng)籌兼顧、保護生態(tài)、發(fā)揮綜合效益原則的基礎上，實現(xiàn)人與自然和諧相處，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。2020年，我國水電裝機達3.7億千瓦，占發(fā)電設備總裝機量的16.8%，是僅次于煤炭的第二大常規(guī)能源資源。然而，水電發(fā)展存在天花板，根據(jù)全國水力資源復查結果，我國水電可開發(fā)容量不足7億千瓦，目前水電裝機已經(jīng)達到3.7億千瓦，未來可開發(fā)空間有限。因此水電發(fā)展能夠在一定程度上提升非化石能源占比，但大規(guī)模開發(fā)受資源稟賦的限制。
生物質能本身具有的低灰、低硫、零碳等特特征，與傳統(tǒng)化石燃料相比，生物質燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳排放屬于自然界的碳循環(huán)，不形成污染。截至2020年底，生物質發(fā)電新增裝機543萬千瓦，累計裝機達到2952萬千瓦，同比增長22.6%。累計裝機排名前五位的省份是山東、廣東、江蘇、浙江和安徽，分別為365.5萬千瓦、282.4萬千瓦、242.0萬千瓦、240.1萬千瓦和213.8萬千瓦。不過從體量上來說，生物質能要遠小于光伏和風電發(fā)展?jié)摿Α?/p>
隨著風電、光伏度電成本快速下降，氫能將成為解決可再生能源消納和儲存的新途徑，但氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的制約因素還較多。目前，電解水制氫主要受電價制約，遠未實現(xiàn)經(jīng)濟型，而且電解水制氫雖然是綠氫，但是相關爭論較多?；剂现茪渎肪€面臨的非議更多。
國內各大發(fā)電集團是發(fā)展可再生能源的主力軍，而且已經(jīng)紛紛制訂了宏偉的發(fā)展目標。根據(jù)目前公開數(shù)據(jù)，梳理其“十四五”規(guī)劃目標顯示，到2025年僅國家電投、大唐、華能、中廣核、三峽、國家能源集團、華電七家企業(yè)光伏目標就達到190-200GW左右。
國電投是清潔能源裝機占比最大的發(fā)電集團，而且提出的碳達峰年份最為提前。截至2020年末，國家電投電力總裝機1.76億千瓦，56.09%為清潔能源。國家電投董事長錢智民在2020年12月表示：“在編制國家電投'十四五'規(guī)劃和'2035一流戰(zhàn)略'時，初步測算，到2023年將實現(xiàn)國家電投在國內的'碳達峰'”。
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能源需求側優(yōu)化用能方式、提高用能效率
隨著我國提出碳中和目標，很多位于能源需求側的企業(yè)也提出了自己的碳中和目標。企業(yè)能夠將經(jīng)濟行為導致的碳排放納入到成本范圍，是企業(yè)實現(xiàn)減排工作和氣候目標的基礎，也是企業(yè)為應對氣候變化做出的自主貢獻。目前很多企業(yè)已經(jīng)加入了RE100倡議，為實現(xiàn)100%可再生能源電力做出貢獻。過去，美國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在開展深度減碳方面行動較早，比如谷歌于2007年實現(xiàn)碳中和，并保持至今，微軟2012年至今一直保持碳中和，蘋果提出到2030年實現(xiàn)碳中和。我國也有越來越多的用能側的企業(yè)加入到碳中和的大潮中來。
能源需求側企業(yè)實現(xiàn)碳中和的方式主要有以下幾個方面的努力。
1、積極進行需求側管理，優(yōu)化用能、減少用能
需求側管理的目的是降低尖峰負荷，減少電力系統(tǒng)備用機組，在實現(xiàn)高比例可再生能源發(fā)電之前，需求側管理所帶來的能效提升有助于減少能源消耗，進而減少電力系統(tǒng)的碳排放。
也就是說，能源需求側管理做好了不僅可以優(yōu)化企業(yè)用能方式、減少用戶支出，而且可以減少能源供應側的投資，從而為供應側的減碳做出貢獻。過去是“以需定產(chǎn)”，需求側管理做好了同樣可以“以產(chǎn)定需”，而且是以高質量滿足用戶用能需求的方式，不是簡單粗暴的拉閘限電。
我國在電力需求側響應方面已經(jīng)做了多年的嘗試。需求側響應可以通過價格激勵引導用戶側根據(jù)電力系統(tǒng)的負荷變化進行響應，提高電力系統(tǒng)的供電效率和優(yōu)化用戶的用電習慣。需求側響應既是一種提升電網(wǎng)效率和穩(wěn)定性的手段，也是一種用戶側的資源。有效的需求側響應能達到削峰填谷、負荷轉移、戰(zhàn)略節(jié)電等作用。目前國內需求側響應正處于起步階段，部分結構性電力緊張的省份已經(jīng)開始實施需求側管理。
解決好商業(yè)模式問題，需求側響應會開展得更為順利。江蘇作為實施電力需求側響應較早的省份，實行的是約定補償方式，江蘇需求側響應補貼資金來源于尖峰電價的增收部分。2020年山東需求響應方案規(guī)定，緊急型削峰、填谷需求響應補償費用計入供電成本，經(jīng)濟型削峰、填谷需求響應補償費用暫從電網(wǎng)公司參與跨省區(qū)可再生能源現(xiàn)貨市場試點形成的資金空間支出。
2、電能替代
積極實現(xiàn)電能替代是推動減少化石能源，解決資源問題、環(huán)境問題和實現(xiàn)碳中和的必經(jīng)之路。有數(shù)據(jù)表明，我國電能占終端能源消費的比重每提升1個百分點，單位GDP能耗可下降4%左右，節(jié)能減排效果明顯。隨著可再生能源比例的提升，在需求側大力實施電能替代，不僅能夠提升社會能效，而且同時提升了清潔能源利用水平。
交通領域是電能替代較容易實現(xiàn)的領域。2020年11月國務院辦公廳正式印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，將2025年新能源汽車滲透目標定位20%，當前新能源車銷量占比約為 5%，按照這個比例來看，2025年汽車整體銷量有望達到3000萬輛，對應新能源汽車達到600萬輛以上，以2020年120萬預估銷量計算，未來五年復合增速39%。從以上整體看，新能源車無疑有著極大的增長空間。
工業(yè)、農(nóng)業(yè)領域的電能替代還有很大的發(fā)展空間。從工業(yè)領域來看，工業(yè)生產(chǎn)制造工序繁多，許多流程的設備都可以推廣電能替代；從農(nóng)業(yè)的角度來看，農(nóng)田灌溉、農(nóng)業(yè)輔助生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品加工的產(chǎn)業(yè)化、機械化成為電能替代和核心部分。
近年來，我國在工業(yè)和農(nóng)業(yè)領域的電能替代包括工業(yè)電鍋爐、建材電窯爐、冶金電爐、農(nóng)業(yè)電排爐等方面，占電能替代比重的60%以上。
3、氫能替代
氫能可以應用于交通、儲能、工業(yè)、建筑等領域，氫能在多行業(yè)進行替代可以減少能源消耗過程中產(chǎn)生的二氧化碳。
在交通領域，氫能可以利用在氫燃料電池客車、物流車、重卡、乘用車等領域替代部分燃油車，實現(xiàn)交通領域的氫能替代，進而減少二氧化碳排放。
在工業(yè)領域，中國每年氫氣產(chǎn)量約2000萬噸，是世界第一產(chǎn)氫大國。氫廣泛應用于煉油、氨生產(chǎn)、甲醇生產(chǎn)、煉鋼等領域，氫氣生產(chǎn)主要來源于化石燃料。隨著可再生能源電價下降，以及規(guī)?；潭忍嵘?，可以推進電解水制氫對化石燃料制氫進行替代。
舉例來說，在鋼鐵行業(yè)，氫能是消除傳統(tǒng)煉鋼碳排放的有效手段。當前全球鋼鐵的75%采用高爐進行生產(chǎn)，高爐的還原過程采用焦炭作為還原劑，其產(chǎn)生的碳排放占到鋼鐵生產(chǎn)全部碳排放的90%。而在最新的氫能煉鋼工藝中，可以用氫氣直接作為鐵礦石的還原劑，用氫替代傳統(tǒng)的焦炭和天然氣作為還原劑，可以基本消除煉鐵和煉鋼過程中的絕大部分碳排放。如果在軋鑄環(huán)節(jié)使用可再生能源電力，基本可以實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)的近零排放。
4、發(fā)展可再生分布式能源、采購綠證等
為了用綠電，很多用能企業(yè)將工廠、數(shù)據(jù)中心等建設在水電資源豐富的地區(qū)。對于不能夠建設在水電豐富地區(qū)的情況，更多的企業(yè)開始發(fā)展可再生分布式能源，主要是分布式光伏。一方面用戶可以自建分布式光伏項目，另一方面還可以采購分布式光伏項目發(fā)的綠電。未來分布式光伏項目“隔墻售電”相關阻礙的破除將極大地推動后者的發(fā)展。
除了直接采購綠電外，采購綠證也是企業(yè)實現(xiàn)碳中和的選擇之一，雖然并不是首選（因為這等于純粹是增加了企業(yè)的用電成本）。根據(jù)《國家發(fā)展改革委財政部國家能源局關于試行可再生能源綠色電力證書核發(fā)及自愿認購交易制度的通知》(發(fā)改能源〔2017〕132號)，我國于2017年借鑒國際經(jīng)驗啟動自愿綠證交易。在綠證采購方面最近的一個案例是，2021年1月18日，一汽大眾汽車佛山分公司一次性采購河北華電康保風電公司30160個綠證，相當于3016萬度可再生能源電量，是自2017年綠證交易市場啟動最大規(guī)模的一筆交易。
展望未來，會有越來越多的企業(yè)通過發(fā)展分布式可再生能源和采購綠電的方式來使用綠電。
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固碳手段
為實現(xiàn)碳中和，積極利用各種固碳手段對實現(xiàn)碳中和目標同樣重要。
1、森林固碳
發(fā)展森林碳匯對實現(xiàn)碳中和目標具有重要意義。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，森林可以有效的降低大氣中溫室氣體濃度、減緩全球氣候變暖。擴大森林覆蓋面積是經(jīng)濟可行、成本較低的重要減碳措施。許多國家都在積極利用森林碳匯應對氣候變化。
森林是重要的經(jīng)濟資產(chǎn)和環(huán)境資產(chǎn)，作為林業(yè)產(chǎn)品具有經(jīng)濟價值，作為生物可以固定二氧化碳，此外還可以作為生物質原料代替化石能源減少二氧化碳排放。按照應對氣候變化的行動計劃和國家林業(yè)規(guī)劃，我國2020年的森林固碳潛力已經(jīng)達到約128.7億噸，其中57.3億噸來自造林和再造林。
2、碳捕捉碳封存和碳利用（CCUS）
為了完成溫室氣體的大幅度減排，2005年IPCC專門推薦了碳捕捉與封存技術（CCS），隨著技術發(fā)展，碳捕獲、利用與封存（CCUS）逐漸取代CCS成為新的固碳技術。CCUS技術在不實施大規(guī)模改造電力供應系統(tǒng)的條件下，為短中期大面積降低大氣中CO2排放提供了一個能夠選擇的技術方法。
在化石能源仍然是主體能源的情況下，CCUS技術首先可以大幅降低使用化石燃料對環(huán)境的損害。另外，CCUS可以還實現(xiàn)減排難度較大的高碳行業(yè)實現(xiàn)深度脫碳。例如，水泥、鋼鐵和化工等高耗能、高排放行業(yè)，脫碳難度最大，而CCUS是這些行業(yè)實現(xiàn)凈零排放的主要途徑。
CCUS技術是一個包括許多階段并牽涉很多先進技術的系統(tǒng)工程，CCUS面臨的主要難題是成本與碳封存風險。雖然未來的CCUS技術的發(fā)展充滿挑戰(zhàn)，但CCUS的技術可行性已經(jīng)確定，預計將為碳中和不可或缺的手段。
3、直接碳捕捉技術
與直接從工廠煙囪中捕獲碳的CCUS技術不同，從空氣中直接捕獲碳技術被稱為“空氣直接脫碳”。從大氣中直接進行碳捕捉的技術相對較難，但是也日益受到重視。直接碳捕捉技術從上世紀70年代已經(jīng)面世，但一直以來發(fā)展有限，原因是空氣直接脫碳需要高昂的成本。
目前很多跨國公司已經(jīng)開始加大資金投入，研究新的空氣直接脫碳技術。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，目前在歐洲、美國和加拿大有15家直接從空氣中脫碳的工廠。據(jù)媒體報道，西方石油公司（Occidental Petroleum）和美國聯(lián)合航空公司（United Airlines）正在德克薩斯州投資興建一座大型“空氣中直接捕捉二氧化碳”工廠，該工廠將使用風扇和化學藥劑從空中清除二氧化碳，并將其注入地下。
如果每噸碳的成本能下降至100美元以下，那么空氣直接脫碳技術將會具有巨大的競爭力。
除以上努力外，碳市場的建立對控制碳排放和調節(jié)碳排放也將起到重要作用。碳排放交易權被認為是控制碳排放最有效的市場化手段之一，它可以依靠配額價格來激勵和調節(jié)碳市場，實現(xiàn)控制碳排放的目標。在實現(xiàn)碳中和的大目標下，碳市場建設將成為重要的抓手。此前，通過北京、天津、廣東等八個區(qū)域碳市場試點先行，已經(jīng)為我國在“十四五”時期建設全國性碳排放交易市場積累了足夠的經(jīng)驗。
2021年開年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《碳排放交易管理辦法（試行）》，對納入2019-2020年全國碳排放權交易配額管理的2000余家電力企業(yè)進行碳排放管理，這標志著我國的碳市場由區(qū)域碳市場試點正式走向全國性碳市場。
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結 語
碳中和目標的提出，既體現(xiàn)了我國保護環(huán)境和應對氣候變化的決心，也開啟了我國能源綠色低碳發(fā)展的藍圖，是我國能否實現(xiàn)建設生態(tài)文明和美麗中國的關鍵。
實現(xiàn)碳中和需要全社會統(tǒng)籌發(fā)展、協(xié)調發(fā)力，不僅需要通過發(fā)展高比例可再生能源減少能源供應側方面的碳排放，而且需要用能企業(yè)的加入，并積極發(fā)展多種固碳技術，只有三管齊下，碳中和目標才能更好更快地實現(xiàn)。