科技创新助力宁夏碳达峰碳中和关键对策研究

柳 杨 周 霞 赵兴阳 程 志

（宁夏清洁发展机制环保服务中心,宁夏 银川 750001）

实现碳达峰、碳中和是可持续发展、高质量发展的内在要求，是加快国内转变发展方式、推进动力变革、质量变革、效率变革的重要途径，也是携手应对气候变化、构建人类命运共同体的重大举措。习近平总书记在多个重要场合宣布我国力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和目标，不仅彰显了我国积极应对气候变化、推动构建人类命运共同体的责任担当，更体现了我国走绿色低碳高质量发展道路的坚定决心[1]。国家碳达峰碳中和工作领导小组及各部委在顶层设计中都对碳达峰碳中和工作做出了系列部署和制度性安排，明确了实现“双碳”目标的基本思路和主要举措。实现碳达峰、碳中和目标需要科技创新的强力支持，特别是对整体技术创新布局与技术发展方向提出了全新要求。

1 国内外碳达峰碳中和科技创新政策规划

1.1 国外政策规划

在全球应对气候变化、绿色低碳转型的大趋势下，低碳核心技术创新能力和发展水平，以及产业结构绿色转型水平将成为决定经济发展水平的关键。目前全球已有137个国家以政策宣示或立法等不同方式提出了碳中和的具体目标，包括欧盟、美国、日本、巴西等主要经济体[2]。主要发达国家和经济体都作出了强化科技创新驱动碳达峰碳中和的相关政策规划和制度安排。已有超过190个缔约方签署了《巴黎协定》，推动绿色技术转移与融资已成为全球共同应对气候变化的共识。欧盟为实现2050年碳中和目标，颁布了《欧洲绿色新政》，围绕能源、工业、建筑、交通等碳中和重点领域提出了明确具体的创新技术需求方向。“欧洲地平线”也将以上领域的绿色技术研发纳入重点支持的国际创新合作领域[3]。英国气候变化委员会（UK CCC）围绕碳中和技术需求发布了系列政策规划，提出了能源、工业、建筑、交通等领域的技术需求和技术创新路径[4]。2020年，美国和日本分别发布了《清洁能源革命和环境正义计划》及《绿色增长战略》。美国将可再生能源、储能、交通等纳入政策支持方向，持续加大研究投入[5]。日本提出了海上风力发电、氢能、建筑、交通等14个重点领域深度碳减排的发展目标、技术路线图和重点措施等[6]。2020年以来，欧美等发达国家和地区通过制定面向碳中和的科技战略与计划，在加快布局绿色低碳技术创新的同时，也提高了全球贸易的市场准入门槛。《欧洲绿色新政》明确提出从2022年开始实施碳边境调节税（碳关税），欧盟委员会提出将在特定行业建立碳边境调节机制，实行进口商品价格与碳排放挂钩政策。

1.2 国内政策规划

我国全面加快构建碳达峰碳中和“1+N”政策体系。国家各部委密集出台的有关政策都对科技支撑“双碳”目标的实现提出了明确需求，在所制定的碳达峰碳中和技术路线图中都提出了明确具体的科技需求和技术发展路径。各省市政府部门及重点企业均在发布的碳达峰碳中和行动计划或实施方案中将科技创新工作作为实现碳达峰碳中和目标的抓手。2021年，北京市相继出台了《关于进一步完善市场导向的绿色技术创新体系若干措施》《创新型绿色技术及示范应用项目征集遴选管理细则》等政策文件，确立了风电、氢能、新能源汽车、低功耗半导体和通信、光伏、碳捕集利用和封存（CCUS）、近零能耗建筑、资源循环利用、低碳家居等9个领域的碳达峰碳中和重点科技攻关方向[7]。浙江省在出台的《碳达峰碳中和科技创新行动方案》中，明确提出要加快构建以市场为导向的绿色低碳技术创新体系，创新科研攻关机制，发展绿色低碳循环关键核心技术，推动绿色低碳技术研究和产业转型升级[8]。安徽、江苏两省分别在印发的《关于组织申报安徽省科技支撑碳达峰碳中和科技创新专项（第一批）项目的通知》《江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金项目指南》及组织申报项目的通知中[9]，对科技创新助力“双碳”目标的实现部署了专项资金。

2 宁夏碳排放现状与科技创新基础

2.1 碳排放形势非常严峻

宁夏既是经济欠发达省区，也是国家能源安全战略布局的重要保障基地，资源禀赋及工业结构的高碳特征非常明显，人均碳排放量和单位GDP碳排放强度均呈高位。2019年自治区能源消费总量为7 648万吨标准煤，碳排放总量为17 880万吨二氧化碳，能耗强度为2.04吨标准煤/万元。宁夏碳排放强度为4.5吨二氧化碳/万元，是全国平均水平的4.3倍。人均碳排放25吨二氧化碳，是全国平均水平的3.6倍，宁夏是全国碳排放强度最高的省份[10-11]。

造成宁夏碳排放超标的主要因素有三个方面：一是宁夏能源结构以煤炭为主，近年来能源消费需求增加十分显著，煤炭在一次能源消费中占比超过80%，煤炭消费所排放的二氧化碳当量占碳排放总量的86%。二是宁夏作为欠发达地区，产业发展依然没有摆脱高碳产业结构，制造业处在产业链的中低端。宁夏工业领域的碳排放量占碳排放总量近 90%。全区规模以上化工企业206户，占规模以上工业企业的比例近30%，化工行业碳排放占宁夏碳排放总量的35%。钢铁行业碳排放占比14%，有色金属、建材行业的碳排放分别占宁夏碳排放总量的8%和6%。三是宁东能源化工基地是宁夏碳排放的重点和集中区，约占宁夏碳排放总量50%，碳排放强度22.3吨/万元，是宁夏平均水平的4.8倍。宁东能源化工基地的绿色低碳转型影响着宁夏碳达峰、碳中和的总体进程。特别是宁东能源化工基地的国能宁煤、宝丰能源、中石化长城能化等重点企业的煤化工产业工业增加值占全区工业经济比重的48%。化工产业关乎宁夏能源安全、经济发展和社会就业，但也是宁夏碳排放的重点领域，并且是减排难度较大的领域。在依煤倚重的产业结构影响下，宁夏完成2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的形势非常严峻。

就经济整体发展形势而言，目前宁夏仍处于工业化和城镇化快速发展阶段，高碳的能源结构和产业结构造成发展惯性大、路径依赖强。推进碳达峰碳中和战略需统筹考虑能源安全、经济增长、社会民生等诸多因素。宁夏承载建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区的历史重任，要突破能源、产业、经济社会各领域制约节能降碳的重大技术瓶颈，离不开强有力的科技支撑。

2.2 良好的科技创新环境趋于形成

近年来，自治区围绕“三大战略”的实施，陆续出台了“创新驱动30条”“生态立区28条”等一系列科技创新政策举措，尤其是为科研人员松绑、减负和优化科研绩效管理的多项重要科技创新政策，营造了良好的科技创新生态。围绕新能源、氢能储能、智能制造、新材料、电子信息等低能耗低排放的现代产业方向，组织实施的一批关键核心技术研发、先进适用技术集成及科技成果转化应用项目，取得了显著成效。

2.2.1 绿色低碳类科技项目数量明显增加

仅2018年宁夏围绕绿色低碳类科技项目共立项29项，支持经费17 300万元。2018到2020年期间，全区在与碳达峰碳中和密切相关的领域共实施各类科技项目近百项，投入财政资金超3亿元，带动全社会研发投入10亿元。实施了一批投入大、覆盖面广、聚焦关键共性技术问题、预期社会效益或经济效益大的项目。比如，支持宁夏国有资本运营集团等企业实施探索可再生能源制氢项目；支持宁夏京能宁东发电有限责任公司等企业实施掌握火力发电深度调峰、智慧电厂相关技术集成示范项目；支持银川隆基硅材料有限公司、宁夏小牛自动化设备有限公司、银川威力传动技术股份有限公司等企业实施高性能光伏用硅材料、太阳能电池与组件、光伏生产设备、风电设备关键零部件等产业链关键技术集成与产业化示范项目。通过这些项目的立项实施，有效提高了宁夏清洁能源产业的市场竞争力，为宁夏能源脱碳奠定了良好的科技基础。

2.2.2 绿色低碳核心技术降碳作用逐步凸显

聚焦宁夏绿色低碳发展需求和科技创新短板，大力开展与“双碳”相关的技术开发与应用示范，取得了一批重要技术成果。“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化项目”获国家科技进步一等奖，“一种旋流干煤粉气化炉（神宁炉）”获中国专利金奖，“高压交流快速真空开关技术及应用”获自治区科技重大贡献奖，“道路用废旧沥青活性恢复及低碳节能施工技术研究”获自治区对外科技合作奖，“电力大规模外送电网高性能继电保护关键技术及应用” 获自治区科技进步一等奖，高压交流快速真空开关成为额定电压、电流以及开断容量等指标最高的快速真空开关，2 000万吨智能综采输送装备填补了国内空白；国网宁夏电力有限公司通过实施“面向能源互联网的电能信息采集关键技术及应用”项目，研发了具有自主知识产权的物联感知通信芯片和边缘计算智能终端，形成了新型电能信息采集体系架构，建成了覆盖全区“发－输－变－配－用”全环节电能信息采集系统[12]。通过这些具有代表性的关键技术的研发与应用，每年可助力宁夏新能源领域消纳、降低线路损耗328亿千瓦时，相当于减少燃煤1 096万吨，减排二氧化碳2 871万吨，凸现了科技创新在重点产业和重点企业节能降碳中的巨大作用。

2.2.3 东西部绿色低碳科技创新合作持续加强

坚持“市场主导、政府引导、互惠互利、合作共赢”的东西部科技合作机制，深化部区会商、院地合作，促进各类创新要素向宁夏集聚。先后与上海、江苏、山东等10个省市，中国工程院、中国科学院、江南大学等9家大院大所高校建立了科技合作关系，联合实施东西部科技合作项目901项、国际科技合作项目79项。有23位院士领衔主持、77位院士参与完成的《宁夏绿色“能源互联网”发展战略研究》《宁夏新能源与氢能发展战略研究》《宁夏能源结构优化与调整》《宁夏碳达峰碳中和与可持续发展》等24项重大战略咨询研究项目，为宁夏能源结构、产业结构、经济结构调整优化升级提供了重要战略决策支撑[12]。亚洲开发银行技术援助宁夏项目《科技支撑宁夏应对气候变化的关键对策研究》，通过国际国内专家的联合研究，提出了宁夏双碳目标下的科技创新路径，推动一批气候技术成果的落地转化，成为应对气候变化国际合作的典型。

2.2.4 科技创新主体与载体日益壮大

持续提升碳达峰碳中和科技创新基础能力。在新能源开发利用、新能源智慧控制、新能源材料研制、废弃物综合利用等领域，先后培育认定了以省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室、宁夏电力能源安全重点实验室、宁夏光伏材料重点实验室、宁夏动力与储能锂电池材料工程技术研究中心、宁夏低碳减排工程技术研究中心、宁夏区域综合能源（银川）技术创新中心、宁夏绿氢利用（金凤）技术创新中心等为代表的自治区重点实验室、工程技术研究中心、企业技术创新中心等各类科技创新平台50余家；先后认定宁夏煤基合成树脂高值化、宁夏绿色智能铸造、高端控制阀等产业技术协同创新中心，建成宁夏绿色氰胺化学新材料研究院等一批新型研发机构；建成宁夏技术市场、中阿技术转移中心等区域性技术转移转化综合服务载体；先后认定备案宁夏清洁发展机制环保服务中心、中节能宁夏新能源股份有限公司、宁夏天纵泓光余热发电技术股份有限公司等国家高新技术企业289家，科技型中小企业、科技小巨人企业54家；组建外国专家工作室8个、引才引智示范基地5个，全区各类科技创新平台达到594家[12]。这些科技创新主体与载体的相继建成，为科技创新助力宁夏“双碳”目标的实现提供了有效基础。

3 碳达峰碳中和背景下科技创新面临的问题

宁夏工业化起步晚，城市化水平较低，要突破能源、产业、经济社会等领域制约节能降碳的重大技术瓶颈，离不开强有力的科技支撑，但宁夏科技创新支撑碳达峰碳中和的基础仍然薄弱，需要解决的问题仍然较多。

3.1 科技创新支撑碳达峰碳中和战略部署的有效性有待提高

科技部和部分省市已相继制定发布了《碳达峰碳中和科技创新行动方案》，对碳中和技术选择、发展路径进行了总体部署。自治区政府印发《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实施意见》，从自治区层面首次对碳达峰碳中和重大工作作出了系统谋划和全面部署。宁夏科技部门出台《宁夏碳达峰碳中和科技支撑行动方案》，明确提出要加快构建宁夏碳达峰碳中和科技创新体系，组织实施绿色低碳关键核心技术攻关、绿色低碳先进科技成果引进转化、绿色低碳科技创新平台创建等八项碳达峰碳中和科技支撑行动。但对照宁夏“双碳”目标实现的艰巨性，要想在这场前所未有的变革中有所作为，必须进一步树立科技自信，在新理论、新发现、新技术上进行全新部署。要切实增强问题意识，把重大攻关课题与具体减排难题有效对接，力争拿出一批真正体现战略和战术相结合，用得上、靠得住的新技术、新产品和新方案，为宁夏碳达峰、碳中和提供科技支撑。

3.2 专业性科研机构、科研人才数量不足

宁夏碳减排领域的科研机构、科研人才主要分布在宁夏大学、北方民族大学等少数高校，宁夏农科院、宁夏低碳减排工程技术研究中心等科研机构也有一部分专业人员，但总体来看呈现数量较少且人员分散的状态。宁夏高等院校目前还未设立碳减排专业课程，造成该领域的人才培养储备明显乏力。在碳达峰碳中和重大战略制定以及能源、工业、建筑、交通、农业等领域综合性关键技术攻关中，已有科研机构之间的协同攻关能力和水平明显不够，造成既不能形成重大关键科技成果，也较难推进重大成果的转化应用。

3.3 绿色低碳技术的工程化应用水平较低

在“双碳”目标的实现中，高校和科研院所主要关注碳减排前沿科学技术的研究，企业过多注重自身碳减排的工程效益及引导资金数量，这就引致科研院所、高校、企业相结合的创新链难以打通。由于缺乏碳达峰碳中和重大科技创新示范工程的支持，一些关键科研成果转移转化较难，比如CCUS是宁夏实现碳达峰碳中和目标的重要技术，涉及多行业和多种技术创新，需要多主体协同参与，但由于缺乏有效的产学研用协同创新和联合攻关引导项目支持，使得该技术成果远没有形成预期的转化应用效果。

4 宁夏碳达峰碳中和的关键科技创新对策

以宁夏产业绿色低碳转型需求为导向，以实施《宁夏碳达峰碳中和科技支撑行动方案》为抓手，加快构建具有宁夏特色的碳达峰碳中和技术创新体系，加快落实绿色低碳关键核心技术攻关、成果引进转化、科技创新平台创建等行动计划和技术路线图。

4.1 大力推进碳达峰碳中和科技创新

针对宁夏工业倚重、用能高碳、生产低效等问题，以绿能开发、绿氢生产、绿色发展为重点，系统谋划符合宁夏区情的减碳、零碳、负碳技术科研攻关项目。加强项目、平台、人才、资金一体化配置，引导企业作为创新主体提高科技研发投入，引进转化一批科技成果，实施碳达峰碳中和科技示范工程，助力宁夏产业绿色低碳转型。

4.2 不断加强绿色低碳关键核心技术攻关

采取“前引导、后支持”“揭榜挂帅”“赛马制”等方式，面向全国征集技术解决方案，凝聚各方科技创新力量，加强绿色低碳关键核心技术的研发攻关。围绕能源供给转型和脱碳降碳需求，重点突破火电机组提效降碳、可再生能源产业链延伸、生产性服务、智能运维技术研究；围绕非电能源绿色发展重大需求，重点研发可再生能源制氢、储能、智慧电厂与智能电网关键技术研发及集成应用；围绕能源化工、冶炼、建筑、交通等行业减污降碳需求，研发低碳燃料与原料替代、过程智能调控、余热余能高效利用、废弃物高值化利用等技术；围绕区域和重点行业负碳减碳需求，开展CCUS全流程技术研发示范，森林、草原、农业、湿地固碳增汇技术研究。

4.3 加大人才团队和创新平台培育

在绿色低碳领域培育组建创新团队和新型创新平台，遴选培育一批潜力大后劲足的青年科技人才、引领带动作用明显的科技领军人才和具有国际水平的战略科技人才。整合宁夏区内优势创新资源，支持组建开放创新、资源共享、体制机制灵活的科研创新平台。在可再生能源、节能降碳、绿色增效等方面精准对接，柔性引进一批国内外高水平创新团队和急需紧缺人才。发挥中国工程科技发展战略宁夏研究院高端智库作用，调动绿色低碳领域院士及团队积极性，为宁夏碳达峰碳中和重大工程科技问题、战略规划等提供决策咨询。

4.4 加快实施绿色低碳技术成果引进转化

聚焦宁夏优势特色产业，围绕能源、化工、冶炼、建筑、交通、农业、居民生活等领域，鼓励企业、高校、科研院所、科技服务机构、金融机构等多方资源，整合一批先进适用的绿色低碳科技成果。支持高校、科研院所建立专业化技术转移机构，通过技术转让、技术许可、作价投资等多种形式有效推进绿色低碳科技成果转化。支持企业通过转让、许可、技术入股等方式，引进国内外先进技术成果在宁夏转化应用。围绕产业低碳、零碳、负碳技术发展需求，实施一批可再生能源、氢能、储能、CCUS重大科技成果转化项目，加强氢能、光伏、风电多能交互清洁能源示范，促进重点产业绿色转型升级。支持城市、社区（乡镇）、园区开展近零碳排放、节能减排科技成果示范，引导全社会绿色低碳生产生活方式。

4.5 努力提升绿色低碳应用基础研究能力

依托国家自然科学基金区域创新发展联合基金和自治区自然科学基金，聚焦新能源、现代化工、新型材料、电子信息技术、先进装备制造等领域，集聚宁夏内外优势科研力量，强化应用基础研究，为产业绿色发展提供科技创新源头供给。科学研究符合宁夏实际的碳达峰模型、碳监测、碳评估等理论方法，为政府、园区、企业提供碳减排科学依据，为宁夏碳达峰碳中和决策和管理提供理论支持。

4.6 持续实施绿色低碳对外科技创新合作行动

加强东西部绿色低碳领域科技创新合作，推动宁夏企业、高校、科研院所与国家大院大所、发达地区创新主体开展碳达峰碳中和科技交流，支持建立绿色低碳技术协同创新共同体，合作共建创新平台，培养创新人才，共同实施重大科技项目，为工业、农业、社会发展领域绿色低碳发展集聚高水平研发团队和优质创新资源。加强与共建“一带一路”国家的绿色低碳技术研发合作，发挥中阿博览会合作平台作用，全面推进绿色低碳国际科技合作。