2021/6/9 18:27:58
與其他國家相比,中國在實(shí)現(xiàn)碳中和道路上將面臨碳排放量大、能源消費(fèi)以化石能源為主、碳達(dá)峰到碳中和緩沖時(shí)間短等諸多挑戰(zhàn)。
中國是全球最大的二氧化碳排放國,2019年二氧化碳排放量占全球總排放量的29.4%,比美國(14.4%)、印度(6.9%)和俄羅斯(4.5%)的總和還要多。
目前,中國能源消費(fèi)仍然以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主,特別是煤炭比重占一半以上。
2019年,中國能源消費(fèi)總量為34×108t油當(dāng)量,煤炭占58%,石油占19%。
中國從碳達(dá)峰到碳中和?間隔只有短短30年,即碳達(dá)峰后需要快速下降,走向碳中和。歐盟承諾的碳達(dá)峰到碳中和時(shí)間為60~70年,緩沖時(shí)間是中國的2倍。
針對中國國情,不能復(fù)制國外碳中和模式,需要制定符合中國資源稟賦及國情的碳中和實(shí)施路線。
在實(shí)現(xiàn)碳中和的道路上,中國需要在電力、工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域共同努力,減少“黑碳”的排放量和發(fā)揮“灰碳”的可利用性。
推進(jìn)煤炭高效清潔化利用
中國煤炭資源豐富,是主體能源類型和重要工業(yè)原料。大力推進(jìn)煤炭高效清潔化利用既可有效控制二氧化碳排放,還能發(fā)揮煤炭保障國家能源安全的主力作用。
煤炭高效清潔利用包括煤的安全、高效、綠色開采,煤燃燒中的污染控制與凈化,新型清潔煤燃燒,先進(jìn)燃煤發(fā)電和煤潔凈高效轉(zhuǎn)化等。
煤炭地下氣化是清潔利用的重要途徑,可從根本上改變中深層煤炭開采利用模式,減少煤炭在開采和應(yīng)用中造成的環(huán)境負(fù)面影響。
要力爭實(shí)現(xiàn)中國陸上埋深1000~3000 米煤炭資源氣化利用,預(yù)估這部分煤炭資源氣化開采可產(chǎn)甲烷、氫氣等氣體(272~332)1012立方米。
中國約50%的煤炭消費(fèi)總量用于發(fā)電,解決燃煤發(fā)電的清潔高效問題是煤炭高效清潔利用的重中之重。現(xiàn)代煤化工以潔凈能源和精細(xì)化學(xué)品為主,包括煤制氣、煤制油、煤制化工品等。
加快清潔用能替代
加快實(shí)施清潔用能替代,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系是中國實(shí)現(xiàn)碳中和的重要舉措。
依靠技術(shù)創(chuàng)新,進(jìn)一步降低太陽能、風(fēng)能發(fā)電成本,利用風(fēng)電—光電—儲(chǔ)能耦合模式替代火電,發(fā)揮儲(chǔ)能技術(shù)快速響應(yīng)、雙向調(diào)節(jié)、能量緩沖優(yōu)勢,提高新能源系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和上網(wǎng)穩(wěn)定性。
利用光熱—地?zé)狁詈夏J教娲济汗嵊媚埽l(fā)揮太陽能光熱和地?zé)岬母髯詢?yōu)勢,形成互補(bǔ)供熱用能。
其次,應(yīng)提升天然氣在低碳轉(zhuǎn)型中的最佳伙伴到最后橋梁作用。天然氣是低碳清潔能源,對實(shí)現(xiàn)碳中和起到積極促進(jìn)作用。
在碳中和背景下,中國天然氣需求增長強(qiáng)勁,預(yù)計(jì)到2035年,需求量將可能快速增長至(6500~7000)108立方米。以四川盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地為重點(diǎn),建成多個(gè)百億立方米級天然氣生產(chǎn)基地,促進(jìn)常規(guī)天然氣增產(chǎn)。
重點(diǎn)突破非常規(guī)天然氣勘探開發(fā),完善產(chǎn)業(yè)政策體系,促進(jìn)頁巖氣、煤層氣等開發(fā)利用。
與此同時(shí),還應(yīng)大力發(fā)展“綠氫”工業(yè)及其產(chǎn)業(yè)鏈。中國需要像煤炭、油氣等工業(yè)一樣,加快構(gòu)建氫能工業(yè),推動(dòng)實(shí)施“氫能中國”戰(zhàn)略。
中國氫能需求旺盛,但仍以化石能源制氫(即“灰氫”)為主。利用“綠氫”替代“灰氫”,可有效降低二氧化碳排放。
據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測,2030年中國將處于氫能市場發(fā)展中期,氫氣年均需求量達(dá)3500×104t,在終端能源消費(fèi)中占5%;2050年氫氣年均需求量達(dá)6000×104t,“綠氫”占?xì)錃鈦碓吹?0%,在終端能源消費(fèi)中占比至少到10%,可減排二氧化碳約7×108t。
此外,加快推進(jìn)儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、氫燃料電池及加氫站等產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展,與油氣工業(yè)深入融合,利用現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)和加油氣站等基礎(chǔ)設(shè)施,在產(chǎn)氫、加氫等產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)發(fā)揮油氣公司先天優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)“油、氣、氫、電”四站合建,推進(jìn)氫工業(yè)體系高質(zhì)量發(fā)展。
加大二氧化碳埋藏及封存應(yīng)用
二氧化碳埋藏與封存能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳大規(guī)模減排,是化石能源清潔化利用的配套技術(shù)。
中國以煤炭為主的資源稟賦決定,必須加大二氧化碳的埋藏及封存應(yīng)用與推廣,發(fā)揮其在碳中和進(jìn)程中的作用,推動(dòng)煤炭高效清潔化利用。
未來可利用開采油氣后的枯竭油田、氣田和地下“水田”,形成埋藏及封存二氧化碳的“人工二氧化碳?xì)馓铩薄?/p>
目前,中國石油已在吉林油田、新疆油田、大慶油田開展二氧化碳驅(qū)油等技術(shù)攻關(guān),形成年產(chǎn)超100×104t驅(qū)油產(chǎn)量,二氧化碳驅(qū)油技術(shù)取得新的突破。
中國近海二氧化碳海底地質(zhì)封存潛力大,封存總?cè)萘考s為2.5×1012t。
初步預(yù)測鄂爾多斯盆地深部咸水層和油藏的二氧化碳有效封存量分別為133×108t和19.1×108t,吐哈盆地油氣藏、深部咸水層和煤層二氧化碳有效封存量為44×108t。
預(yù)測沁水盆地煤層二氧化碳的吸附和封存量可達(dá)1280×108t,其中吸附量占96%以上。
此外,二氧化碳驅(qū)油、驅(qū)氣不僅可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳埋存,還可以提高油氣采收率。
未來,可在松遼、渤海灣、鄂爾多斯、大慶等大型油氣區(qū),將采完的油田、氣田建設(shè)成為“人工二氧化碳?xì)馓铩甭癫嘏c封存示范基地。
發(fā)展碳轉(zhuǎn)化及森林碳匯
發(fā)展碳轉(zhuǎn)化,將二氧化碳轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品或燃料,實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。中國科學(xué)院大連化學(xué)與物理研究所提出的“液態(tài)陽光”技術(shù),將“綠氫”與二氧化碳反應(yīng)制成甲醇,生產(chǎn)1t甲醇可固定1.375t二氧化碳。
中國甲醇產(chǎn)能是8000×104t左右,主要從天然氣和煤中制取,如果全部采用“液態(tài)陽光”技術(shù)生產(chǎn)甲醇,可固定上億噸二氧化碳。
大力發(fā)展森林碳匯,中國西南、東北等重要林區(qū)的碳匯能力很大。2010~2016年,中國陸地植被年均固碳能力約11×108t,約等于在此期間中國每年排放量的45%。植樹造林可在碳中和的進(jìn)程中發(fā)揮有利作用。
建立市場機(jī)制控制碳排放
建立健全全國碳排放交易市場,利用市場機(jī)制控制碳排放。建立碳市場,增加化石碳類利用成本,有利于從源頭減少化石能源消費(fèi),降低二氧化碳和大氣污染物排放。
中國當(dāng)前碳排放交易市場尚處于構(gòu)建初期,要進(jìn)一步完善碳排放交易市場配套細(xì)則,實(shí)施相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),明晰碳交易相關(guān)方的行為標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,健全國家碳排放交易市場體系。
2050年全球大部分地區(qū)和國家將實(shí)現(xiàn)碳中和,新能源走上能源舞臺(tái)中央成為主體能源。
預(yù)計(jì)到2100年以前,能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)由現(xiàn)階段的“四分天下”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙淮笕 毙赂窬郑ā耙淮蟆睘樾履茉?,“三小”為煤炭、石油、天然氣)?/p>
未來中國也將逐步向世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)新趨勢靠攏發(fā)展,實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)階段“一大三小”(“一大”為煤炭,“三小”為石油、天然氣、新能源)向“三小一大”(“三小”為煤炭、石油、天然氣,“一大”為新能源)跨越。
(作者系中國科學(xué)院院士)
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