本文選自中國(guó)工程院院刊《Engineering》2021年第12期

作者：蘇義腦，戴厚良，匡立春，劉吉臻，顧大釗，鄒才能，黃海霞

來(lái)源：Contemplation on China’s Energy-Development Strategies and Initiatives in the Context of Its Carbon Neutrality Goal[J].Engineering,2021,7(12):1684-1687.

編者按

氣候變化已成為全球性的非傳統(tǒng)安全問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“碳中和”是時(shí)代命題，關(guān)乎全人類未來(lái)發(fā)展。我國(guó)近88%的二氧化碳排放來(lái)自能源系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)，需要通過(guò)提高能效、減少煤炭使用以及大幅增加清潔能源比例等措施實(shí)現(xiàn)自身快速、深度轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，支撐“雙碳”目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)工程院蘇義腦院士、戴厚良院士、劉吉臻院士、顧大釗院士等在中國(guó)工程院院刊《Engineering》2021年第12期發(fā)表《碳中和目標(biāo)下的中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略及舉措思考》一文。文章分析了我國(guó)能源消費(fèi)與碳排放基本形勢(shì)，立足基本國(guó)情和資源稟賦，提出了“碳中和”目標(biāo)下我國(guó)能源發(fā)展的戰(zhàn)略思路與實(shí)施舉措。文章指出，要牢固樹立安全發(fā)展和“節(jié)能是第一能源”兩大理念，堅(jiān)持節(jié)能與提效“雙輪驅(qū)動(dòng)”，堅(jiān)持供給與消費(fèi)“兩端發(fā)力”，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，實(shí)施節(jié)能、去碳、創(chuàng)新、提效、應(yīng)急、支撐“六大系統(tǒng)工程”，加快推進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)由以煤炭為主的“一大三小”向以新能源為主的“三小一大”轉(zhuǎn)型，加速構(gòu)建清潔低碳、安全高效的智慧能源體系，支撐中國(guó)如期實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。

一、引言

氣候變化已成為全球性的非傳統(tǒng)安全問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“碳中和”是全球大勢(shì)、時(shí)代命題，關(guān)乎全人類未來(lái)發(fā)展。目前，全球已超過(guò)137個(gè)國(guó)家提出“碳中和”目標(biāo)或愿景，中國(guó)也在2020年9月做出力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)2030年前“碳達(dá)峰”、2060年前“碳中和”的莊嚴(yán)承諾。

人類活動(dòng)排放的二氧化碳是溫室氣體主要來(lái)源，而化石能源燃燒則是人類活動(dòng)排放二氧化碳的主要活動(dòng)方式。2020年能源相關(guān)的二氧化碳排放約占全球二氧化碳排放總量的87%。資源稟賦與技術(shù)優(yōu)勢(shì)差異，決定世界各國(guó)低碳轉(zhuǎn)型路徑不同，但總體呈現(xiàn)“減煤、穩(wěn)油、增氣、大力發(fā)展可再生能源”的態(tài)勢(shì)。中國(guó)是全球最大的能源生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和二氧化碳排放國(guó)，近88%的二氧化碳排放來(lái)自能源系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)，需要通過(guò)提高能效、減少煤炭使用以及大幅增加清潔能源比例等措施實(shí)現(xiàn)自身快速、深度轉(zhuǎn)型。中國(guó)必須發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化政府引導(dǎo)，深化體制改革，加大科技創(chuàng)新，加快推進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，支撐“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。

二、中國(guó)能源消費(fèi)與碳排放基本形勢(shì)

中國(guó)能源消費(fèi)和二氧化碳排放總量較大、單位GDP能耗偏高。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國(guó)能源消費(fèi)總量、二氧化碳排放量分別于2009年、2005年超過(guò)美國(guó)，成為全球第一大能源消費(fèi)國(guó)、第一大二氧化碳排放國(guó)。2020年一次能源消費(fèi)量達(dá)到49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、二氧化碳排放量達(dá)到99億噸，分別占全球能源消費(fèi)總量的26%和二氧化碳排放量的31%。受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重、能源結(jié)構(gòu)偏煤、生活用能剛性增長(zhǎng)等客觀因素影響，中國(guó)單位GDP能耗較高、碳排放偏大，2020年單位GDP能耗3.4噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是全球GDP能耗平均值的1.5倍，是主要發(fā)達(dá)國(guó)家單位GDP能耗的2~4倍；單位GDP二氧化碳排放量為6.7噸，是全球單位GDP二氧化碳排放量平均值的1.8倍，是主要發(fā)達(dá)國(guó)家單位GDP二氧化碳排放量的3~6倍（圖1）。但是，中國(guó)歷史人均累計(jì)碳排放量低于世界平均水平，遠(yuǎn)低于美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。

圖1 2020年主要國(guó)家單位GDP能耗和二氧化碳排放量。

中國(guó)能源消費(fèi)和二氧化碳排放逐漸進(jìn)入平臺(tái)期。近年來(lái)，隨著中國(guó)全面深化改革、推進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，能源消費(fèi)增速明顯放緩，能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，煤炭消費(fèi)占比由2011年的70.2%下降至2020年的56.8%，非化石能源的消費(fèi)占比由8.4%上升至15.9%，二氧化碳排放也漸入平臺(tái)期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014—2020年，中國(guó)能源消費(fèi)年均增長(zhǎng)1.16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、二氧化碳排放年均增長(zhǎng)0.94億噸，遠(yuǎn)低于2002—2013年的水平（2.18億噸標(biāo)準(zhǔn)煤和4.77億噸）（圖2）。特別是天然氣、核電、水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔能源消費(fèi)占比快速上升，新增單位能源消費(fèi)的二氧化碳排放已由2002—2013年的每噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生2.18噸二氧化碳，降至2014—2020年的每噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生0.81噸二氧化碳。

圖2  我國(guó)能源消費(fèi)和二氧化碳排放量變化趨勢(shì)。

推進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展是落實(shí)國(guó)家能源安全新戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的迫切需要和重要抓手。當(dāng)前，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型面臨高碳能源消費(fèi)占比高、碳排放強(qiáng)度強(qiáng)、化石能源資產(chǎn)過(guò)早擱置損失大、資源型城市轉(zhuǎn)型難度大、傳統(tǒng)能源行業(yè)人員再就業(yè)負(fù)擔(dān)重，以及能源技術(shù)總體滯后于能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)等一系列轉(zhuǎn)型難題，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，時(shí)間更短、任務(wù)更重，需要走中國(guó)特色能源轉(zhuǎn)型發(fā)展之路。

三、碳中和目標(biāo)下中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略與舉措

（一）戰(zhàn)略思路

立足基本國(guó)情和資源稟賦，牢固樹立安全發(fā)展和“節(jié)能是第一能源”兩大理念，堅(jiān)持節(jié)能與提效“雙輪驅(qū)動(dòng)”，堅(jiān)持供給與消費(fèi)“兩端發(fā)力”，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，實(shí)施節(jié)能、去碳、創(chuàng)新、提效、應(yīng)急、支撐“六大系統(tǒng)工程”，加快推進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)由以煤炭為主的“一大三小”（煤炭占比大于50%，石油、天然氣、新能源三者占比均小于20%）向以新能源為主的“三小一大”（ 煤炭、石油、天然氣三者占比均小于20%，新能源占比大于50%）轉(zhuǎn)型，加速構(gòu)建清潔低碳、安全高效的智慧能源體系，支撐中國(guó)如期實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。

（二）三個(gè)階段

1. 2021—2035年——化石能源漸入峰值平臺(tái)

加快推進(jìn)煤炭清潔減量利用、石油穩(wěn)健發(fā)展、天然氣快速發(fā)展以及新能源加速發(fā)展，加大百萬(wàn)噸級(jí)碳捕集、利用和封存（CCUS）攻關(guān)示范與加快煤電靈活性改造，基本建成化石能源儲(chǔ)備體系。2035年，煤、石油、天然氣和非化石能源占比分別為39.7%、15.8%、13.5%和31.0%。

2. 2036—2050年——非化石能源加速替代

煤炭減量利用加速，同時(shí)做好兜底保供；石油穩(wěn)步減量利用；天然氣規(guī)模穩(wěn)步發(fā)展；加大CCUS推廣應(yīng)用。煤電逐漸成為靈活調(diào)峰電源。2050年，煤、石油、天然氣和非化石能源占比分別為15.6%、11.7%、13.8%和58.9%。

3. 2051—2060年——“零碳”新能源漸成主體

高碳的煤炭、石油逐步回歸原料屬性，低碳的天然氣成為新能源大規(guī)模利用的最佳伙伴，實(shí)現(xiàn)CCUS大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)氫能在難減排領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用，智慧能源系統(tǒng)與能源儲(chǔ)備系統(tǒng)全面建成。2060年，煤、石油、天然氣和非化石能源占比分別為7.1%、7.3%、12.4%和73.2%。

（三）六大系統(tǒng)工程

1. 節(jié)能工程

強(qiáng)化意識(shí)節(jié)能，突出結(jié)構(gòu)節(jié)能，做精技術(shù)節(jié)能，做實(shí)管理節(jié)能，推動(dòng)能源消費(fèi)節(jié)約高效。要加強(qiáng)“節(jié)能是第一能源”理念宣傳，變“要我節(jié)能”為“我要節(jié)能”；加快壓減高耗能產(chǎn)業(yè)，有序推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級(jí)；加大新一代數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)與能源行業(yè)深度融合，依靠技術(shù)創(chuàng)新推進(jìn)行業(yè)用能效率提升；建立健全節(jié)能提效法律法規(guī)，強(qiáng)化政府示范，加大獎(jiǎng)懲力度。

2. 去碳工程

強(qiáng)化減碳、用碳、替碳、埋碳四類去碳舉措，推動(dòng)能源行業(yè)先行“碳中和”。立足節(jié)約能源和提高能效兩大抓手，大幅提升用能效率和清潔能源利用比例，實(shí)現(xiàn)降能耗、減碳排；堅(jiān)持人工用碳與生態(tài)吸碳相結(jié)合，推進(jìn)二氧化碳直接制化學(xué)品技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)吸碳固碳能力與規(guī)模；積極推動(dòng)光電、風(fēng)電、水電等“綠電”對(duì)火電的替代，加大“綠氫”對(duì)“藍(lán)氫”“灰氫”的替代；發(fā)揮石油工業(yè)在埋存空間、技術(shù)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)等方面的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展CCUS等負(fù)排放技術(shù)；利用地下即將枯竭油田與氣田群等，力爭(zhēng)形成年埋存二氧化碳10億噸級(jí)左右的能力。

3. 創(chuàng)新工程

突出顛覆性技術(shù)研發(fā)，建立基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等的風(fēng)光發(fā)電與智能調(diào)控技術(shù)，大力發(fā)展安全高效的低成本氫能技術(shù)與高效率、長(zhǎng)壽命、低成本的不同規(guī)模的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)，加快小型可控核聚變技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)能源供應(yīng)盡早實(shí)現(xiàn)“近零”。

4. 提效工程

加速推進(jìn)“能”與“源”分離，讓化石能源盡快回歸材料屬性。充分利用新一代數(shù)字化、智能化信息技術(shù)，加快構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”協(xié)同配置、多能互補(bǔ)、多網(wǎng)融合、雙向響應(yīng)的智慧能源生態(tài)系統(tǒng)；支持和鼓勵(lì)各類能源主體自主接入能源系統(tǒng)、雙向參與能源市場(chǎng)交易，促進(jìn)能源利用效率和服務(wù)水平大幅提升。

5. 應(yīng)急工程

強(qiáng)化天然氣儲(chǔ)備，發(fā)揮天然氣能源低碳轉(zhuǎn)型“最佳伙伴”和可再生能源規(guī)模開發(fā)利用“穩(wěn)定器”作用；儲(chǔ)備足夠的石油應(yīng)急量，增強(qiáng)應(yīng)急保障能力；保持煤炭底線儲(chǔ)備，將煤炭作為未來(lái)中、長(zhǎng)、遠(yuǎn)期應(yīng)急保供與極端條件下的戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源，保留必要比例的生產(chǎn)能力儲(chǔ)備；充分利用數(shù)字化智能化技術(shù)，加快中國(guó)特色能源儲(chǔ)備和應(yīng)急保供體系建設(shè)。

6. 支撐工程

完善以碳市場(chǎng)為核心的法律法規(guī)，建立多源、多級(jí)、差異化財(cái)稅支持體系；加快全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)建設(shè)，探索建立“碳市通”境內(nèi)外交易體系；探索建立綠色金融改革實(shí)驗(yàn)區(qū)，鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)參與碳市場(chǎng)交易，豐富交易品種。

四、結(jié)論

作為“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，能源行業(yè)要準(zhǔn)確把握世界能源轉(zhuǎn)型發(fā)展大勢(shì)，客觀認(rèn)識(shí)我國(guó)“富煤、油氣不足、新能源豐富”的資源稟賦，堅(jiān)定不移走中國(guó)特色的能源轉(zhuǎn)型發(fā)展之路，充分發(fā)揮光電、風(fēng)電、水電、智能電網(wǎng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，加快推進(jìn)能源消費(fèi)由以煤炭為主的“一大三小”向以新能源為主的“三小一大”轉(zhuǎn)型，支撐中國(guó)如期實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。

注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。

作者介紹

蘇義腦，油氣鉆井工程專家，中國(guó)工程院院士

長(zhǎng)期從事油氣鉆井工程技術(shù)研究與應(yīng)用，在定向井、叢式井、水平井等方面有較深造詣。在鉆井力學(xué)、軌道控制、井下工具和井下控制工程研究中多項(xiàng)創(chuàng)新成果居國(guó)際先進(jìn)水平，形成體系用于生產(chǎn)效益顯著。創(chuàng)造性地把工程控制論和航天制導(dǎo)技術(shù)引入鉆井工程，開拓新領(lǐng)域，提出井下控制工程這一新概念并做開拓性基礎(chǔ)研究；主持研制P5LZ四大系列導(dǎo)向鉆具和空氣螺桿鉆具，主持導(dǎo)向鉆井工藝技術(shù)、高陡構(gòu)造防斜打快技術(shù)研究，均取得顯著經(jīng)濟(jì)效益；主持設(shè)計(jì)全國(guó)第一口薄油層中曲率水平井軌道控制方案并負(fù)責(zé)實(shí)施成功，首創(chuàng)鉆深2080 m處水平擊中6 m靶窗中線僅偏0.14 m。主持研發(fā)成功具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CGDS地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，為推動(dòng)我國(guó)鉆井技術(shù)進(jìn)步和提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力做出了重要貢獻(xiàn)。

戴厚良，石油化工專家，中國(guó)工程院院士

長(zhǎng)期從事石油化工生產(chǎn)和技術(shù)研發(fā)，為我國(guó)芳烴成套技術(shù)國(guó)產(chǎn)化做出重大貢獻(xiàn)。主持芳烴成套技術(shù)開發(fā)，并取得對(duì)二甲苯吸附分離技術(shù)關(guān)鍵突破與產(chǎn)業(yè)化，使我國(guó)成為世界上極少擁有芳烴成套技術(shù)的國(guó)家。

劉吉臻，發(fā)電廠自動(dòng)化技術(shù)專家，中國(guó)工程院院士

長(zhǎng)期致力于發(fā)電廠自動(dòng)化技術(shù)研究，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克了行業(yè)發(fā)展面臨的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題，取得了具有開創(chuàng)性、系統(tǒng)性的研究成果。2004年研發(fā)成功我國(guó)第一套火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)；2011年主持研發(fā)成功我國(guó)最大容量1000 MW超超臨界機(jī)組自動(dòng)化成套控制系統(tǒng)；2013年研發(fā)成功世界首臺(tái)600 MW超臨界循環(huán)流化床機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)。針對(duì)我國(guó)當(dāng)前大規(guī)模新能源電力消納面臨的難題，開展燃煤發(fā)電與可再生能源協(xié)同利用理論與技術(shù)研究。創(chuàng)建了“新能源電力系統(tǒng)”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

顧大釗，礦山工程與水文地質(zhì)專家，中國(guó)工程院院士。江蘇濱海人

對(duì)我國(guó)西部煤炭綠色開發(fā)工程技術(shù)做出了突出貢獻(xiàn)。提出了煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)用礦井水的技術(shù)思想，建立了煤礦地下水庫(kù)理論框架和技術(shù)體系。此技術(shù)首先在神東礦區(qū)全面應(yīng)用，煤礦地下水庫(kù)提供了該礦區(qū)用水量的95%以上，為干旱缺水的神東礦區(qū)建成世界唯一的2億噸級(jí)超大型煤礦區(qū)提供了水資源保障。還給礦區(qū)周邊發(fā)電和煤制油等企業(yè)供水，使西部煤礦區(qū)由耗水大戶成為供水基地，奠定了我國(guó)在此技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。該技術(shù)正在西部其它礦區(qū)推廣應(yīng)用，為保護(hù)利用我國(guó)煤炭開采每年損失的數(shù)十億噸礦井水資源開辟了新路徑。組織研發(fā)高礦化度礦井水低成本處理技術(shù)，為寧東、哈密等西部缺水礦區(qū)高礦化度礦井水高效利用提供解決方案。

改編原文：

Yinao Su, Houliang Dai, Lichun Kuang, Jizhen Liu, Dazhao Gu, Caineng Zou, Haixia Huang.Contemplation on China’s Energy-Development Strategies and Initiatives in the Context of Its Carbon Neutrality Goal[J].Engineering,2021,7(12):1684-1687.