北極星大氣網(wǎng)訊:氣候變化是當(dāng)今全球面臨的重大挑戰(zhàn)之一。自第一次工業(yè)革命以來，煤、石油、天然氣等化石能源的發(fā)現(xiàn)和利用極大提高了勞動生產(chǎn)率，推動了人類社會大繁榮、大發(fā)展，同時也產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問題和氣候變化問題。
200 多年來，化石能源燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）累計已達(dá) 2.2 萬億噸，全球大氣中 CO2濃度持續(xù)上升。特別是近半個多世紀(jì)來，CO2 濃度呈現(xiàn)快速增長的趨勢（圖 1），2021 年 4 月大氣中 CO2 的體積分?jǐn)?shù)已達(dá)到了 419×10−6 ，全球地表平均溫度已升高 1.1℃。
圖1 第一次工業(yè)革命以來全球大氣中CO2 體積分?jǐn)?shù)變化
數(shù)據(jù)來源：斯克利普斯海洋研究所
2018 年聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布《全球升溫 1.5℃ 特別報告》，報告指出已經(jīng)觀察到的全球氣溫升高的事實，以及氣溫升高給人類造成的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于早期預(yù)測，2℃ 溫升給世界造成的影響將難以承受，人類必須把溫升控制在 1.5℃。以 CO2 為主的溫室氣體排放所導(dǎo)致的全球氣候變暖，已成為全球性的非傳統(tǒng)安全問題，嚴(yán)重威脅著人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。
我國碳達(dá)峰、碳中和承諾的提出，不僅彰顯了我國作為世界大國的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，也是推動我國能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的自身發(fā)展需要，對我國實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，建設(shè)人與自然和諧共生的社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國具有重要戰(zhàn)略意義。
1 我國實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)面臨的挑戰(zhàn)
改革開放 40 余年來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，2019 年我國的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）總量超過 14 萬億美元，居全球第 2 位；但人均 GDP 剛突破 1 萬美元，排在全球 67 位（圖 2）。作為世界最大的發(fā)展中國家，我國的發(fā)展不平衡不充分問題仍然突出，面臨著發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善民生等一系列艱巨任務(wù)；我國能源需求還在不斷增加，碳排放仍處于上升階段，尚未達(dá)到峰值。在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的同時，如何轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，這是第一大挑戰(zhàn)。
圖2 2019 年全球GDP（a）及人均GDP（b）排名前20 位的國家
數(shù)據(jù)來源：世界銀行
從能源消費(fèi)總量來看，2020 年我國能源消費(fèi)總量世界第一，占比超過全球總量的 1/4，CO2 排放占全球總量的 1/3。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看（圖 3），我國仍以化石能源消費(fèi)為主，2020 年占比超過 84%；我國能源消費(fèi)仍有一半以上的來源是煤炭，遠(yuǎn)高于全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的煤炭占比。從我國發(fā)電類型來看，2020 年全國總發(fā)電量中 68% 來自于火電。根據(jù)我國不同行業(yè)碳排放數(shù)據(jù)來看（圖 4），發(fā)電與熱力（占比 51%）和工業(yè)（占比 28%）是我國來源最大的 2 個碳排放行業(yè)。從碳達(dá)峰時間看，20 世紀(jì) 90 年代之前歐盟主要國家已實現(xiàn)碳達(dá)峰，美國也于 2007 年實現(xiàn)碳達(dá)峰。歐盟主要國家提出 2050 年實現(xiàn)碳中和，從實現(xiàn)碳達(dá)峰到碳中和有 60 年以上時間；而我國因起步較晚，要實現(xiàn)碳達(dá)峰（2030 年）到碳中和（2060 年）的目標(biāo)，時間只有歐盟主要國家的一半不到。這意味著，我國需要用更短的時間，將占比達(dá) 84% 的化石能源轉(zhuǎn)變成凈零碳排放能源體系，時間緊、任務(wù)重，這是第二大挑戰(zhàn)。
圖3 2020 年全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（a），以及中國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（b）和電力結(jié)構(gòu)（c）
數(shù)據(jù)來源：英國石油公司、中國電力企業(yè)聯(lián)合會
圖4 1990―2018 年我國不同行業(yè)碳排放
數(shù)據(jù)來源：國際能源署
從氣候變化和溫室氣體控制的社會層面看，我國在百姓意愿、企業(yè)認(rèn)同、技術(shù)儲備、市場機(jī)制、法律法規(guī)等方面與發(fā)達(dá)國家相比，明顯滯后。例如：自《京都議定書》生效后，世界主要國家及地區(qū)紛紛建立區(qū)域內(nèi)的碳交易體系，以實現(xiàn)碳減排承諾的目標(biāo)；2005―2015 年，已建成遍布四大洲的 17 個碳交易體系，而 2021 年 7 月我國全國碳排放權(quán)交易才正式上線。我國碳交易體系亟待迎頭趕上，這是第三大挑戰(zhàn)。
為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，我國必須加速推進(jìn)面向碳達(dá)峰、碳中和的經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)性變革，進(jìn)行能源革命，在能源供給、能源消費(fèi)、能源技術(shù)和能源體制等方面實現(xiàn)新突破和新跨越。
2 碳中和愿景下的能源變革
碳中和是一場綠色革命，將構(gòu)建全新的零碳產(chǎn)業(yè)體系――如果沒有顛覆性、變革性技術(shù)突破，不可能實現(xiàn)碳中和。未來能源變革將呈現(xiàn)“五化”：從能源供給側(cè)看，是電力零碳化、燃料零碳化；從能源需求側(cè)看，能源利用高效化、再電氣化、智慧化（圖 5）。最終使我國建成以新能源為主體，“化石能源+二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）”和核能為保障的未來清潔零碳、安全高效能源體系。
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本文標(biāo)題：碳中和面臨的三大挑戰(zhàn)與能源變革
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