文?|?柴麒敏
以新能源為驅動的雙體船“能源觀察者號”停泊在美國洛杉磯縣長灘港（2021 年 4 月 23 日攝）攝影 / 本刊◇盡管全球能源轉型取得積極成效，但最新的研究表明距離實現《巴黎協定》目標仍有較大差距
◇全球溫室氣體排放要降低至本世紀末的100億噸以下，將主要依靠能源技術創新來實現
碳中和近年來成為全球性共識，是新一輪科技革命和產業變革的主要驅動力。在能源生產和消費領域，不僅低碳化，對未來零碳負碳技術的暢想也紛紛進入發展戰略和規劃的制定與實施。
全球減排困局待解
《巴黎協定》正式進入實施期，全球主要經濟體都已提出第四輪應對氣候變化的長期目標。截止到2022年5月，已有194個締約方提交了國家自主貢獻，51個締約方遞交了《本世紀中葉長期溫室氣體低排放發展戰略》，其中有45個國家提出了早于2050年實現碳中和的目標。
全球能源轉型取得積極成效，但最新的研究表明距離實現《巴黎協定》目標仍有較大差距。
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告第三工作組報告《氣候變化2022：減緩氣候變化》的主要政策結論表明，要實現《巴黎協定》中將全球溫升控制在2℃以內并努力在1.5℃以內的長期目標，全球溫室氣體排放量最遲應在2025年前達峰，并在2030年前減少27%至43%。若要將全球溫升控制在2℃以內，到2050年全球煤炭、石油和天然氣消費量需在2019年基礎上分別下降85%、30%和15%；而在1.5℃以內的話，則需要分別下降95%、60%和45%。
2021年全球能源活動二氧化碳排放強勢反彈6%左右，是1990年以來的最高增幅，世界氣象組織新發布的《2021年氣候狀況報告》揭示全球平均溫度已經比工業化前水平高出約1.11℃，全球氣候變化形勢更為嚴峻，溫室氣體濃度、海平面上升、海洋熱含量和海洋酸化指標再創新高。
同時，在新冠肺炎疫情、地緣沖突和碳價高企等多重因素作用下，過去兩年能源價格出現了自1973年石油危機以來最大漲幅，能源供需矛盾和安全問題更為突出。這使得全球能源轉型背后的氣候博弈更為復雜。
能源技術創新是根本解決途徑
要實現全球長期可持續發展及碳中和的共同愿景，能源生產和消費必須發生與之相適應的深刻的、躍遷式的變革。建立能源領域新的生產力和生產關系，幾乎是在不犧牲經濟增長及生活消費品質的前提下高質量實現碳中和的唯一方式。
綜合考量自然系統碳匯及工程碳移除技術部署的限制，全球的溫室氣體排放將從當前約600億噸二氧化碳當量降低至本世紀末的100億噸以下。這將主要依靠能源技術創新來實現，核心是提高終端能源利用的電氣化率并實現電力系統的深度脫碳。
在供給側，以先進核能和可再生能源為代表的非化石能源利用技術將與化石能源的深度脫碳技術形成成本的競爭和替代。高比例地使用間歇性的可再生能源，造成跨時空和多維度耦合的電力電量平衡難題，2017年南澳大利亞、2020年美國加州、2021年中國東北都出現過部分因為新能源出力不足導致的緊急停電現象。未來可再生能源在電力系統中的裝機和發電量比重有可能達到80%以上，旋轉備用容量緊張、頻率和電壓波動性調節難度加大等問題將更為突出。
在消費側，因為新能源技術利用方式主要依靠發電，所以終端用能部門需要顯著提升電氣化水平，全社會電氣化率將有可能達到70%左右。交通運輸領域電力驅動的汽車、鐵路、船舶需要得到更大范圍的普及，鋼鐵、水泥、化工、玻璃等工業部門中以電產熱將成為新的生產工藝，特別是千度以下中低溫的熱源替代；公共、商用和民用建筑中供暖、熱水也需要進行電氣化改造，電動汽車V2G、光儲直柔建筑、工業離散制造等靈活用電的體量和隨機性加大，上億級點位的交互受電充電，負荷響應彈性要求大幅上升。這些技術都需要在未來有安全、高效、優質、低成本的解決方案。
能源技術創新是關系到源輸荷儲各層面的系統性變革，還將依托新型低排放基礎設施的規模化建設和智慧互聯。風電光伏大型基地、先進核能和小型模塊化設施、靈活調節電源及儲能等輔助服務裝備、遠距離特高壓輸電、泛在電力物聯網、虛擬電廠、新能源汽車充電樁和加氫站、電氣化高速鐵路和機場、氫能礦場和港口、大規模碳捕集和封存、碳移除和資源化利用工程、天地一體化智能碳計量和監測設備網絡等新型基礎設施建設將成為未來重要的投資方向。
儲能系統被認為是全球實現高比例可再生能源消納的必要公共基礎設施，電化學儲能、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、儲熱、蓄冷系統等提供了短時、季節性和長期儲能的不同選擇，儲能和新能源裝機容量的配比有可能需要實現1∶3以上。
除了主流的新型電力系統建設外，綠氫、綠氨、生物燃料、合成原料等在工業（如鋼鐵、水泥、化工）和交通（如長途貨運、航運和航空）領域的應用也將更為廣泛，傳統生產和運輸設施稍加改造將可以持續利用。
數字信息智能技術與低碳零碳負碳技術的系統化耦合和規模化應用也被特別關注。數字信息智能技術以其獨有的計算和學習特性正在精細尺度的風光功率、終端負荷預測和風險預警、新型儲能、調峰及其他輔助服務資源智慧調度、需求側靈活響應等方面發揮重要作用。全球電子可持續發展倡議組織的報告表明，信息通信技術在未來十年內有潛力通過賦能其他行業，形成系統性的解決方案，協同減少20%的全球碳排放。
新能源革命競賽拉開帷幕
能源領域已經涌現國際碳中和競爭新格局，主要經濟體都在加快部署和搶占全球零碳產業和金融增長“新賽道”。一場關于新能源革命的“馬拉松”式競賽已經拉開序幕。
拜登政府2021年11月簽署的基礎設施建設方案，其中包括500億美元的氣候復原計劃和650億美元的清潔能源投資，同時仍在推動參議院通過“重建更美好的未來”計劃，其中包括應對氣候變化的5550億美元。
歐盟將“綠色新政”作為歐洲復興的重要支撐點，即使在歐盟委員會2022年5月提出的、意圖擺脫對俄羅斯化石能源高度依賴的“為歐洲提供可負擔的、安全和可持續的能源”行動計劃中也未因為短期能源供應安全和價格上漲的巨大挑戰而妥協，反而計劃調高節能和可再生能源的目標，以實現歐洲能源更為獨立。
歐洲議會環境、公眾健康和食品安全委員會還將考慮采取更嚴格的碳邊境調節機制，計劃提前至2025年起對電力、鋼鐵、水泥、鋁、化肥、有機化學品、塑料、氫和氨等高耗能產品的直接和間接排放征收“碳關稅”。
英國、美國、加拿大等國也在推動類似法案，并考慮打造一個所謂“碳關稅聯盟”，推行“國際碳會計準則”“綠鋼俱樂部”等貿易保護措施。
此外，歐盟還將正式實施“新版電池法規”，未來只有符合全生命周期碳足跡限額及再生材料使用最低比例要求的工業儲能和電動汽車電池產品才能進入歐盟市場。
實現碳達峰碳中和與我國全面建成社會主義現代化強國的第二個百年奮斗目標高度重合，事關中華民族永續發展和構建人類命運共同體。我國應該以我為主，將國家利益和全人類利益綜合納入考量，提出與我國發展階段相適應、符合中國特色的碳中和發展戰略及實施路徑，通過四十年幾代人的不懈努力，實現能源革命和經濟“新增長”。
（作者單位：國家氣候戰略中心戰略規劃部）
