从国际实践看天然气是实现碳中和的关键

2022-08-30金文龙

煤气与热力 2022年8期

1 概述

当前世界的主体能源是化石能源，在全球能源结构中占比83%。二次能源革命以来，化石能源的大量使用增加了全球二氧化碳的排放，严重影响地球生态环境，成为威胁人类生存与社会发展的首要环境问题。应对气候变化的关键在于控碳，必由之路是“先达峰，后中和”。双碳战略目标之所以能够引发全球范围的广泛讨论和关注，其根源在于经济发展与二氧化碳排放密切相关，限制碳排放必然对经济产生影响。特别是发展中国家，工业生产正处在高速发展阶段，因此不得不考虑能源供应安全与气候等问题的矛盾性。

对于一个企业而言，学习能力是指企业处理知识的一系列能力集合，即创建、获取、转化、整合、运用知识的能力，具有较高学习能力的企业能够通过其特殊的组织特性和管理特性而显著影响其学习过程，进而以更有效的方式提高学习效率，增加企业知识并改变企业行为。越来越多的企业意识到应对外部环境快速变化必须不断对自身进行调整和创新，学习能力是企业获取持续竞争优势的关键能力之一。一些学者研究发现，学习型组织由于具有较强学习能力支持产生新知识解决问题而明显具有较好的财务绩效。

2 欧盟碳减排经验

实现双碳目标必然要经历清洁化、低碳化、中和化的过程。作为双碳实践的先行者，欧盟碳排放已经达峰，并成功地从清洁化阶段过渡到低碳化阶段，因此欧盟的经验和教训可以为中国制定碳减排路径提供一定的理论依据。

2.1 双碳本质是能源结构的清洁化

在应对全球气候变化、实现碳中和目标上，欧盟一直表现积极，试图通过一系列的承诺和改革举措，在该领域保持其领导地位。根据欧盟经验可以发现，碳达峰、碳中和的本质为一次能源消费结构清洁化。在1979年碳达峰到2006年能源消费量达峰期间，通过减煤、稳油、增气的手段促使碳排放量逐渐减少。尤其在减煤、增气方面，欧盟(不含马耳他)煤炭消费量占比从1979年的28.98%降低至2019年的11.21%，而天然气作为最清洁的化石能源，消费量占比由1979年的14.51%增长到2019年的24.6%。在德国通过《减少和终止煤炭发电法》,捷克共和国等国家提出“退煤”承诺后，欧盟天然气消费量呈现上升趋势，可以看出减碳与发展天然气并不矛盾。欧盟能源消费量与碳排放量见表1。

n个工件J={J1，J2，，Jn}在m台机器M={M1，M2，，Mm}上加工，工件Ji由具有顺序约束的工序组成，每道工序可能对应多台加工机器，约束条件包括：

在创业创新要素对接机制方面，众创空间可以将信息、资本、设备、技术等各种要素与创客团队的资源禀赋进行有效衔接，提升创客的创新势能。众创空间能够通过社会信用、激励惩罚等对接机制使各类创业创新要素有效互动，使其在衔接过程中的成本降低。在各种创业创新要素的有效对接和匹配过程中，完善了众创空间内外部的创新创业网络系统，提高了创客团队运用资源的效率和能力，实现了创业创新价值链的优化和创业者的高效赋能，从而通过快速的技术迭代打磨出更多创新产品。这种面向创业项目的要素对接机制，不仅可以形成创客团队的核心竞争能力，也为众创空间的可持续发展奠定了基础。

2.2 天然气与可再生能源的融合发展是保障能源安全的主要途径

电力是国家发展的基石，其可靠供应受到各国政府高度关注，尤其在支付网络化、办公无纸化、交通电气化的今天，停电对正常生产生活造成的影响愈发严重。2020年8月14—15日，美国加州电网发生停电事故，共约81×10

人次受到停电影响

，而加州激进的可再生能源政策及可再生能源发电的不稳定性成为该次事故的主要原因。

我国建设科技强国的战略已经部署，提高全民科学素养进程会加快推进。科学素养不仅仅是对科研人员的基本要求，也是衡量一国国民素质的重要方面，作为系统工程研究的组织和人员必然要有更高要求和标准。

在美国前总统特朗普宣布退出《巴黎协定》后，加州州长杰里·布朗与其他州州长成立美国气候联盟，共同对抗特朗普决定，并签署SB100法案，该法案提出加州计划于2045年实现100%可再生能源供给。同时，加州还提前停运或报废了一些核电和燃气机组。激进的可再生能源政策和不合理的能源配比影响了加州电网的可靠性。

本文分析了沙盘类课程传统评价方法存在的问题，提出了针对SPOC模式下的ERP沙盘模拟的诊断性评价、形成性评价、总结性评价三位一体的混合式评价方法，并通过实验验证了其对于该课程的积极作用。这样的评价方法不仅可以用于ERP沙盘模拟一门课程中，还可以推广到类似的SPOC模式下的沙盘类或其他实践类教学过程中，具有一定的实践推广价值。但由于实践操作的可行性限制，对该问题的研究还不够深入，例如，形成性评价指标难以将经营相关指标全部纳入，且诊断式评价指标略显单薄，因此，还需展开深入的研究和探索。

2006年，中国成为世界CO

第一排放大国。2019年中国碳排放量达到9 826 Mt，约占世界总排放量的28.8%，比碳排放量第2～4位的美国、印度、俄罗斯总和还多

。能源消费结构严重依赖煤炭是碳排放量攀升的根本原因。中国煤炭消费量占一次能源消费量的58%，是主要的二氧化碳排放源。中国各类型能源碳排放量见图1。根据图1，2018年煤炭所产生的碳排放量达到7 637 Mt，约占总排放量的80%，减少煤炭消费量是中国减碳路径中的主要手段。

此外，根据欧盟碳排放量变化趋势可以看出，减碳最有效的解决方法就是供热、发电领域的煤炭替代。经过近30 a的能源结构调整，2019年欧盟发电、供热领域的碳排放量比1990年减少了610 Mt，占此时间段内总碳减排量的59%。这主要归功于发电、供热领域的去煤、增气。根据国际能源署数据，欧盟天然气发电装机容量占比由1990年的7.7%增长到2019年的21%，天然气供热占比由1990年的24.6%增长至2019年的36.7%。欧盟部分行业碳排放量见表2。

煤炭主要应用领域是发电和供热。2018年中国各行业碳排放量见表3。发电、供热行业的碳排放量在总碳排放量中占比最高。实现中国碳达峰、碳中和的目标，必须在发电、供热行业实行有效改革。

3 中国能源结构及碳排放现状

加州电力的生产和传输以及电力市场的正常运行主要由非营利组织CAISO负责，CAISO管理着加州80%的电力。CAISO管理的装机容量中水能、风能、太阳能等可再生能源发电装机容量占比约为36.8%。高比例的可再生能源发电装机容量占比与其不稳定性是本次停电的主要原因。2020年8月13日，加州风电自13:00开始，功率从413 MW不断提升，并在18:15达到功率峰值3 357 MW，之后缓慢降低到24:00的2 253 MW。而2020年8月14日18：36，风电功率为1 031 MW，比2020年8月13日同时刻减少2 194 MW，仅为其32%，无法满足用电需求，迫使电网实施了轮流停电

。

加州停电事故表明，在实现高比例可再生能源供给过程中，应确保传统能源、可再生能源的协调发展。虽然可再生能源发电量不断提高为加州碳减排作出了巨大贡献，但这也为该地区电力供应埋下了安全隐患。因此，在能源转型过程中不能大幅削减化石能源占比，而应该在保证国家、地区能源安全的前提下，有计划地保留天然气发电机组用于调峰、应急，通过天然气与可再生能源的耦合保障电力供应稳定。

4 发达国家、地区碳减排经验对中国的启示

4.1 大力发展天然气是中国减碳的关键

能源转型必须牢牢守住安全保供这一底线，减碳与保供必须兼顾。因此可再生能源与天然气融合发展是最有效的转型手段。目前可再生能源发展仍然存在瓶颈：一是存在不稳定、不连续的问题，在可再生能源发电大比例上网的情况下，由于太阳能、风能等可再生能源具有明显的间歇性、随机性和波动性，导致其在直接并入电网会影响电力供应质量和系统安全运行。二是储能技术难突破、成本较高。

4.2 天然气与可再生能源耦合

在碳中和过程中，我们将经历清洁化、低碳化、中和化3个阶段，这3个阶段不是完全分割的，在清洁化、低碳化的同时，也要同步进行中和化。自然界的森林碳汇等碳中和资源是有限的，只有把碳排放量峰值降下来，才能更好地实现碳中和。2030年碳达峰以前的主要任务是实现清洁化、低碳化，碳排放量峰值取决于未来10 a的能源结构。虽然可再生能源发展很快，但根据国务院《2030年前碳达峰行动方案》，到2030年非化石能源消费量比重仅占25%左右，决定碳排放量峰值的主要因素还是化石能源。天然气是碳排放量最少的化石能源，因此，大力发展天然气对于降低碳排放量峰值，实现清洁化、低碳化，促进中和化有着重要意义。

天然气具有供应安全稳定、可及性强、经济可承受等优势，因此天然气与可再生能源的协同发展可以弥补可再生能源的不足，天然气与可再生能源的耦合可以增强电网稳定性、提高能源系统效率，而且，天然气分布式能源与可再生能源并不是互相竞争的关系，它们的互补性及协同效应能够显著提升二者在能源结构中的竞争力。

4.3 通过碳捕集、碳循环实现天然气的零排放

解决气候问题的本质在于解决二氧化碳的问题。从现有技术来看，二氧化碳经过捕集之后的主要去向有2个：一是碳封存，包括以废弃油气藏和盐水层等为主的地质储存或者海洋封存；二是碳循环，也可以叫作碳利用，其主要利用方式包括直接利用和化学转化，最典型的直接利用方式是用于油田提高采收率，而目前应用最广的化学转化是用于合成尿素。除此之外，一些新型碳利用技术也在逐步涌现，比如合成建筑用混凝土，合成甲烷、甲醇、汽油等燃料，合成化学品等。未来，中国可以大力发展碳捕集、碳循环技术，发展碳循环经济。