实现碳中和目标的路径与对策

王利宁 苏义脑 陆亚晨 龚金双 戴家权 李 然

（1. 中国石油集团经济技术研究院；2. 中国石油集团油气市场模拟与价格预测重点实验室；3. 中国工程院能源与矿业工程学部）

全球正在加速推进绿色低碳转型，中国正致力于建立新形势下的绿色低碳经济体系。2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上首次宣布，中国力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和[1]。碳达峰、碳中和目标的提出，是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局，经过深思熟虑做出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。在新发展阶段，做好碳达峰、碳中和工作，加快经济社会发展全面绿色转型，对我国实现高质量发展、加强生态文明建设、保障能源安全、全面建设社会主义现代化强国具有重大意义。

1 主要典型国家低碳转型发展经验

目前，全球超过130个国家（地区）提出在21世纪中叶前后实现碳中和的雄心目标（表1）。西方发达国家多已实现碳达峰，正在迈向碳中和，并在气候政策立法、碳排放交易市场、能源结构调整、新能源和低碳技术研发、提高公众意识等方面积累了丰富经验。

表1 主要典型国家能源气候战略目标[2-9]

1.1 加强顶层设计，设定清晰目标路线图

欧盟是碳中和目标的激进引领者，不断升级碳减排目标，推动经济低碳转型。

一是制定明确的碳减排路线图。2020年1月，欧盟委员会通过了《欧洲绿色协议》，协议中首次提出2050年实现碳中和目标，欧盟据此设定了欧洲绿色发展战略总框架和行动路线图，各成员国则设计出更为清晰的碳减排路线图[2-3]。如德国将减排目标分解在住房、能源、工业、建筑、运输、农林六大部门，并建立健全了部门减排措施、减排目标调整、减排效果定期评估的政策机制。此外，德国还以《欧洲气候法》不包括2030年后减排目标为由，将2030年温室气体减排目标提升至65%，高出欧盟10个百分点，并将提升的减排目标分配至各部门。英国提出2050年实现碳中和目标后，电力系统、交通、住宅与建筑等各行业迅速做出应对策略，制定了更具体的政策、法规。

二是明确资金投入，保障碳减排目标落实。欧盟计划10年投资1.7万亿欧元，美国计划投资2万亿美元[4]。日本拟成立一个规模高达2万亿日元的绿色创新基金，重点推动公共基础设施建设，可再生能源技术攻关研究等[5]。

1.2 强化政策引领，完善保障体系

长期以来，西方发达国家通过完善的法律法规、严苛的标准和严格的监管引领经济低碳转型。

一是建立完善的法律法规与严苛的标准。欧盟制定了《欧洲绿色协议》和《欧洲气候法》，德国推出《气候保护规划2050》和《德国联邦气候保护法》。新标准涵盖交通、水泥、钢铁等高碳排放行业。欧盟规定，汽车碳排放量2030年将降至59g/km，相比最初的2009年标准下降55%；若不达标，将面临巨额罚款，每1g/km罚款95欧元。

二是制定严格的监管体系。欧盟及成员国建立了系统完备的监督管理机制，对设定了具体碳减排目标的各个产业部门，持续开展碳排放监测和风险评估分析。此外《欧洲气候法》明确，要成立一个由15位气候科学专家组成的独立团体，以便对欧盟的气候政策进行监督并提出建议。

1.3 强化意识提升，塑造低碳理念

高度重视提升国民低碳意识，低碳理念培养贯穿社会每一个环节。

一是加强教育和宣传。从德国、日本等国民众低碳意识的形成过程可以看到，教育是民众建立低碳意识形成的根本，要让民众认识到低碳发展的重要意义，需要构建学校、家庭、社区无缝衔接的培育体系，形成民众不断提升深化低碳意识的文化氛围[6]。

二是创新管理方式。德国通过征税收费等方式限制高碳消费，通过减税降费等方式引导民众低碳消费。2006年，德国实施《能源税法》、颁布《能源税实施细则》，运用税收优惠政策引导生态型新能源的推广使用，通过征收能源税促使化石能源的温室气体排放成本内部化[2]。德国还组建了新型能源合作社，联合地区供电公司和相关企业，投资组建大型风能和光能电厂，并将所发电能上网出售[9]。

三是发展循环经济，建立绿色低碳生产体系。欧盟委员会推出《循环经济行动计划》，鼓励企业使用低碳能源，提高产品的可重复使用性。政府财政支持企业改善生产流程，更新生产设备，建立绿色低碳生产体系，设计更加环保和智能的产品，降低产品碳足迹[7]。

1.4 强化技术攻关，凸显科技引领

低碳技术是新能源发展与实现碳中和目标的最重要驱动力。欧盟是发展低碳经济的策源地，也是全球低碳经济的领军者。欧盟设立为期10年的创新基金（The Innovation Fund），计划投入100亿欧元，重点支持能源、建筑、运输、工业、农业等部门的低碳技术研发，推动相关行业低碳发展。德国强调低碳技术是德国经济的稳定器，制定气候保护技术战略，多途径强化低碳技术研发，推动其传统高碳经济向低碳经济转变。

美国在能源部等部门支持下，持续推动低碳技术创新，储能、绿氢、核能、碳捕集与封存（CCS）等低碳技术发展迅速，成本不断降低[8]。日本在碳中和相关文件中对长期减排做出较为全面的技术部署，通过技术创新和绿色投资加速向低碳社会转型[5]。

2 我国实现碳达峰、碳中和的路径

实现“双碳”目标关键是加快推进能源转型。2020年，我国能源消费49.8×108t标准煤，能源相关碳排放近100×108t，占全球的30%左右，占我国碳排放总量的80%以上。我国已就绿色低碳转型提出关键节点的具体目标。

2.1 国家决策层面部署与定向

2020年12月12日，习近平总书记在气候雄心峰会上宣布，到2030年，单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60×108m3，风电、太阳能发电总装机容量将达到12×108kW以上，为推进碳达峰、碳中和目标的实现明确了方向[10]。

2021年3月15日，中央财经委第9次会议明确，要拿出抓铁有痕的劲头，如期实现碳达峰、碳中和的目标。4月30日，中央政治局生态文明建设第29次集体学习中强调，各级党委和政府要拿出抓铁有痕、踏石留印的劲头，明确时间表、路线图、施工图。

7月30日，中共中央政治局召开会议进一步指出，要统筹有序地做好碳达峰碳中和工作，尽快出台2030年前碳达峰行动方案，坚持全国一盘棋，纠正“运动式”减碳，先立后破，坚决遏制“两高”项目盲目发展。

9月22日，中共中央、国务院正式公布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，提出碳达峰、碳中和的总体要求、主要目标和重大举措，明确了碳达峰、碳中和的时间表和路线图，分别围绕“十四五”时期、2030年前和2060年前3个重要时间点，明确能源利用率、碳排放水平、非化石能源消费比重、生态碳汇能力等具体目标（表2）[11]。

表2 中国实现碳达峰、碳中和的阶段性目标

10月26日，国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》，再次强调“十四五”和“十五五”时期碳达峰、碳中和目标和实现路径，坚持“全国统筹、节约优先、双轮驱动、内外畅通、防范风险”的总方针，重点实施“碳达峰十大行动”，即能源绿色低碳转型行动、节能降碳增效行动、工业领域碳达峰行动、城乡建设碳达峰行动、交通运输绿色低碳行动、循环经济助力降碳行动、绿色低碳科技创新行动、碳汇能力巩固提升行动、绿色低碳全民行动、各地区梯次有序碳达峰行动，并统筹政策保障和组织实施[12]。

2.2 国内外权威机构研究成果

在我国正式宣布碳达峰、碳中和目标后，已有部分国内外权威机构和学者对中国碳达峰、碳中和的实现路径进行了研究。

高盛集团在《中国碳中和技术展望报告》[13]中，采用了“自下而上”和“自上而下”相结合的方法对中国实现净零排放的可能路径进行模拟。研究认为，各部门低碳转型将齐头并进，碳排放有望在2025年左右达峰，2060年实现近零排放；到2060年，非化石燃料发电占比将达95%；新能源汽车（包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车）的保有量占比将接近100%。工业部门脱碳将主要依赖于提高能源利用效率、利用绿色氢能、加快电气化、普及CCS技术。从减排贡献看，大力发展可再生能源技术可贡献约50%的减排量，在工业和供热部门广泛应用绿氢可贡献20%的减排量，在工业部门和电力部门应用CCS技术（2030年后开始大规模应用）可贡献15%的碳减排量。

能源基金会发布的《中国碳中和综合报告2020》[14]模拟了不同部门和领域的碳中和路径。报告对比全球1.5℃温控目标与2060年碳中和目标下的CO2排放路径，得出中国将在2030年之前实现碳达峰，峰值在（90～120）×108t之间，认为中国在21世纪中叶实现近零排放对实现全球1.5℃温控目标至关重要。报告提出，电力行业在实现碳达峰后须立即下降，到2050年应基本实现零排放或负排放；到2050年，建筑和工业部门碳排放需较2015年减少90%，交通部门减少80%。报告建议，在实现碳中和进程中，需要改进电网基础设施和扩大储能技术应用，提高电网灵活性和消纳可再生能源能力；控制工业部门能源需求规模，不断降低碳强度；优化交通布局，促进能效提升和低碳交通工具的广泛使用；停建未使用CCS技术的煤电厂，并逐步淘汰和关停低效高污染的煤电厂；增强森林碳汇，到2050年，较2015年再增加3500×104ha森林。

清华大学气候变化与可持续发展研究院发布的《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》[15]报告指出，中国的2060年碳中和目标符合全球1.5℃温升控制目标要求，应力争2030年前实现碳达峰，其后加速向2℃目标和1.5℃目标减排路径过渡；2050年后加大减排力度，尽快实现全部温室气体净零排放。报告认为，在1.5℃目标下，2050年即需要实现CO2近零排放，电力系统实现负排放，在不计CCS和碳汇情况下，能源相关的碳排放约为14.7×108t。分部门看，工业部门通过加快低碳能源转换、压减高耗能产品需求，到2050年实现碳排放总量降至7.1×108t、较2020年下降86.1%的目标；建筑部门需加快用能结构调整，到2050年电气化比例达78%，生物质能达0.9×108t标准煤；交通部门通过发展集约交通、优化交通体系，加快电力、氢能、氨等低碳技术应用，将使碳排放量于2030年达峰后迅速下降，到2050 年降至 1.7×108t。

2.3 能源系统有待全方位变革

为实现碳达峰、碳中和，我国能源系统需要进行全方位变革。

一是推动能源系统相关碳排放尽快达峰后快速下降。能源系统相关CO2排放需在2030年前达峰，之后稳步下降，碳排放强度从当前的8.6t CO2/万美元降至2035年的3.5t CO2/万美元，2060年实现零排放。

二是加快煤炭减量和非化石能源替代。2030年和2060年，非化石能源占一次能源比重分别达到1/4和3/4左右；煤炭消费占比分别降至45%和7%。2040年前，油气消费占比稳定在30%左右，2060年降至20%左右。

三是统筹好碳达峰、碳中和的阶段目标。2030年前，着力煤炭减量，加快清洁能源（天然气和非化石能源）增加，力争实现一次能源需求增量全部由清洁能源满足。2030年后，提质增量发展非化石能源，在发电、工业燃烧、建筑和交通用能等领域，形成对煤炭和石油的较大规模替代，推动存量结构优化调整。

四是同步推进终端用能电气化和电力部门低碳化。终端电气化是工业、建筑、交通等领域实现脱碳的必然选择，未来终端电气化率将持续提升，2030年和2060年分别超30%和56%；届时，我国终端用电量分别达到11.3×1012kW·h和13.9×1012kW·h。非化石能源规模化将推动电力部门低碳化，2035年和2060年，非化石能源发电占比将先后突破50%和80%[16-17]。

3 我国实现碳达峰、碳中和目标的技术布局

技术创新是实现双碳目标的根本动力。在碳达峰、碳中和目标下，中国碳减排任务艰巨、时间紧迫，需要各种技术共同发力。当前，碳捕集利用与封存（CCUS）技术、生物质+CCUS技术（BECCS）、氢能产供储销技术、大规模灵活储能技术等诸多关键减排技术尚不成熟，亟须系统性的技术创新。综合2030年前实现碳排放达峰、2035年前碳排放稳中有降、2060年前实现碳中和的战略目标，中国碳排放进程可以划分为达峰期（2030年前）、平台期（2030—2035年）、下降期（2035－2060年）3个阶段。各阶段碳排放特征、减排需求不同，需针对性地部署成熟技术和开展前沿技术布局，确保各阶段目标顺利实现。

3.1 达峰期（2030年前），高质量达峰兼顾经济社会可持续发展

这一阶段需重点布局较成熟且成本低、减排效果好的零碳和减碳相关技术，加大节能减排技术推广，提升可再生能源技术应用占比，进一步释放能效技术潜力等。具体包括：（1）发展成熟的低成本零碳可再生能源电力，如风电和光伏。目前，我国风电和光电成本已相当于甚至低于传统火电成本。可再生能源电力的发展对诸多行业（包括发电和其他需要电气化的行业）减排提供支撑，且在中长期对制备绿氢十分关键。（2）节能节材技术与资源产品循环利用技术，特别是建筑领域节能和能效提升技术。当前，工业领域节能和能效水平较高，潜力有限；传统燃油车面临淘汰，布局能效技术意义不大。

3.2 平台期（2030—2035年），巩固碳达峰成果，开展新型低碳前沿技术布局

继续加大高效先进的风、光等可再生电力技术的布局，进一步提高可再生能源发电占比，确保提供更多的零碳电力。同时，开发新型储能、氢能、现代生物能源、氨能等零碳非电能源深度替代技术，使难以实现电气化的重点领域逐步减少对油气、煤炭等的依赖。2030年后，石油需求已过峰值期，需开展二氧化碳制备新型材料的关键技术研发及应用，提升化石能源的原料化利用水平。

3.3 下降期（2035—2060年），加快脱碳步伐，大规模布局CCUS等兜底技术

经过零碳电力和零碳非电力的深度替代后，仍不能彻底减排的领域，需利用CCUS等脱碳技术实现碳中和。在工业部门，部分高温加热项目替代难度大、成本高，除了改进工艺外，改用氢等替代燃料或传统燃料+CCUS是重要减排途径；在建筑领域，以及集中供热和供暖等方面，天然气+CCUS也需加快布局；在电力部门，保留适当规模配备CCUS技术的火电厂确保极端条件下电力系统安全稳定运行。此外，根据核电技术进步特征和电力保障需求，安全有序布局核电。

3.4 加强前沿性、颠覆性技术研发

统筹能源转型与能源安全，还需突出能源领域前沿性、颠覆性技术研发，推动高质量能源供应。在传统化石能源领域，突破煤炭地下气化、中低熟页岩油原位开采技术，大力提升国家油气供应能力，推进页岩气、煤层气、致密油（气）等非常规油气资源规模化开发，夯实国家能源安全基础。

在新能源领域，大力发展安全高效、低成本氢能技术，重点推进交通用氢的制取/储存/运输/加注、规模化氢储能及管网输配、固定式燃料电池综合供能等氢能全产业链技术创新；攻克超级储能、光储智能微网、能源互联网等颠覆性技术，支撑未来可再生能源发电的大规模开发利用和安全运行，保障以新能源为主体的新型电力系统安全稳定运行；突破生物光伏发电、天基太阳能发电等太阳能利用技术，进一步拓宽太阳能的利用途径，努力实现“从太阳中来、回太阳中去”的终极循环；积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程，开展核能综合利用示范，研发可控核聚变能源开发和应用关键技术，积极推进热核聚变实验堆建设，力争早日实现“人造太阳”技术应用。

4 实现碳达峰、碳中和的对策与建议

在碳中和愿景下，我国要用30余年时间完成发达国家用60年左右才能完成的任务，直接从煤炭时代跨越式步入非化石能源时代，在完成工业化现代化的同时，同步实现经济社会的零碳化，面临的挑战前所未有。抓住我国进入新发展阶段经济社会与能源需求侧同步转型升级的“天时”契机，利用好我国可再生能源资源丰富、新能源产业基础较强的“地利”之便，发挥好中国制度的“人和”优势，我们可以闯出一条政府顶层设计统筹引领、企业为主全民参与，以能源需求侧改革为牵引、供给侧结构性改革为动力，具有中国特色的跨越式转型之路。

一是建立健全能源需求侧节能低碳转型的政策体系。大力推进产业结构转型升级，坚决遏制“两高”项目盲目发展，稳妥有序推进能源生产和消费低碳转型，逐步提升非化石能源比例，推动天然气、氢能替代，加快构建清洁低碳安全高效的能源体系。大力推动工业绿色低碳发展，分领域制定路线图，加快重点产业结构调整步伐，积极推进有色金属、建材和钢铁、石化等重点行业的节能提效方案[17]。

二是完善能源供应侧清洁低碳化的保障机制。发挥新型举国体制优势，提前布局低碳、零碳、负碳重大关键技术，把核心技术牢牢掌握在自己手中。完善新能源技术的财政补贴、税收减免和绿色投融资政策体系，降低企业零碳技术创新成本和风险，推动新能源、新材料、储能等重大革命性技术攻关，提升低碳能源供给能力。按照市场化原则，建立健全碳排放权、用能权和绿证交易，形成低碳转型的市场化价格机制，提升低碳能源竞争力。出台可再生能源市场化发展政策，在全国统一电力市场设计中，统筹可再生能源市场化消纳机制和强制性约束力度，提升低碳能源利用保障力。继续实施财政补贴等促进非常规天然气发展的支持政策，确保近期新增能源供应清洁化[18]。

三是建立更加积极的碳利用政策环境。建立健全碳达峰、碳中和标准计量体系，加强标准国际衔接。加快建立统一规范的碳排放统计核算体系，完善碳排放数据管理和发布等制度。建议加大对CCUS示范应用的财政支持力度，集中攻关制约CCUS技术发展的关键技术瓶颈，超前研发以CO2为原料的系列化工产品生产技术，推动构建完整产业链，将我国能源企业培育为国际领先的化石能源脱碳和碳循环利用的技术服务提供商。