文 | 柴麒敏
以新能源为驱动的双体船“能源观察者号”停泊在美国洛杉矶县长滩港（2021 年 4 月 23 日摄）摄影 / 本刊◇尽管全球能源转型取得积极成效，但最新的研究表明距离实现《巴黎协定》目标仍有较大差距
◇全球温室气体排放要降低至本世纪末的100亿吨以下，将主要依靠能源技术创新来实现
碳中和近年来成为全球性共识，是新一轮科技革命和产业变革的主要驱动力。在能源生产和消费领域，不仅低碳化，对未来零碳负碳技术的畅想也纷纷进入发展战略和规划的制定与实施。
全球减排困局待解
《巴黎协定》正式进入实施期，全球主要经济体都已提出第四轮应对气候变化的长期目标。截止到2022年5月，已有194个缔约方提交了国家自主贡献，51个缔约方递交了《本世纪中叶长期温室气体低排放发展战略》，其中有45个国家提出了早于2050年实现碳中和的目标。
全球能源转型取得积极成效，但最新的研究表明距离实现《巴黎协定》目标仍有较大差距。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告第三工作组报告《气候变化2022：减缓气候变化》的主要政策结论表明，要实现《巴黎协定》中将全球温升控制在2℃以内并努力在1.5℃以内的长期目标，全球温室气体排放量最迟应在2025年前达峰，并在2030年前减少27%至43%。若要将全球温升控制在2℃以内，到2050年全球煤炭、石油和天然气消费量需在2019年基础上分别下降85%、30%和15%；而在1.5℃以内的话，则需要分别下降95%、60%和45%。
2021年全球能源活动二氧化碳排放强势反弹6%左右，是1990年以来的最高增幅，世界气象组织新发布的《2021年气候状况报告》揭示全球平均温度已经比工业化前水平高出约1.11℃，全球气候变化形势更为严峻，温室气体浓度、海平面上升、海洋热含量和海洋酸化指标再创新高。
同时，在新冠肺炎疫情、地缘冲突和碳价高企等多重因素作用下，过去两年能源价格出现了自1973年石油危机以来最大涨幅，能源供需矛盾和安全问题更为突出。这使得全球能源转型背后的气候博弈更为复杂。
能源技术创新是根本解决途径
要实现全球长期可持续发展及碳中和的共同愿景，能源生产和消费必须发生与之相适应的深刻的、跃迁式的变革。建立能源领域新的生产力和生产关系，几乎是在不牺牲经济增长及生活消费品质的前提下高质量实现碳中和的唯一方式。
综合考量自然系统碳汇及工程碳移除技术部署的限制，全球的温室气体排放将从当前约600亿吨二氧化碳当量降低至本世纪末的100亿吨以下。这将主要依靠能源技术创新来实现，核心是提高终端能源利用的电气化率并实现电力系统的深度脱碳。
在供给侧，以先进核能和可再生能源为代表的非化石能源利用技术将与化石能源的深度脱碳技术形成成本的竞争和替代。高比例地使用间歇性的可再生能源，造成跨时空和多维度耦合的电力电量平衡难题，2017年南澳大利亚、2020年美国加州、2021年中国东北都出现过部分因为新能源出力不足导致的紧急停电现象。未来可再生能源在电力系统中的装机和发电量比重有可能达到80%以上，旋转备用容量紧张、频率和电压波动性调节难度加大等问题将更为突出。
在消费侧，因为新能源技术利用方式主要依靠发电，所以终端用能部门需要显著提升电气化水平，全社会电气化率将有可能达到70%左右。交通运输领域电力驱动的汽车、铁路、船舶需要得到更大范围的普及，钢铁、水泥、化工、玻璃等工业部门中以电产热将成为新的生产工艺，特别是千度以下中低温的热源替代；公共、商用和民用建筑中供暖、热水也需要进行电气化改造，电动汽车V2G、光储直柔建筑、工业离散制造等灵活用电的体量和随机性加大，上亿级点位的交互受电充电，负荷响应弹性要求大幅上升。这些技术都需要在未来有安全、高效、优质、低成本的解决方案。
能源技术创新是关系到源输荷储各层面的系统性变革，还将依托新型低排放基础设施的规模化建设和智慧互联。风电光伏大型基地、先进核能和小型模块化设施、灵活调节电源及储能等辅助服务装备、远距离特高压输电、泛在电力物联网、虚拟电厂、新能源汽车充电桩和加氢站、电气化高速铁路和机场、氢能矿场和港口、大规模碳捕集和封存、碳移除和资源化利用工程、天地一体化智能碳计量和监测设备网络等新型基础设施建设将成为未来重要的投资方向。
储能系统被认为是全球实现高比例可再生能源消纳的必要公共基础设施，电化学储能、抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、储热、蓄冷系统等提供了短时、季节性和长期储能的不同选择，储能和新能源装机容量的配比有可能需要实现1∶3以上。
除了主流的新型电力系统建设外，绿氢、绿氨、生物燃料、合成原料等在工业（如钢铁、水泥、化工）和交通（如长途货运、航运和航空）领域的应用也将更为广泛，传统生产和运输设施稍加改造将可以持续利用。
数字信息智能技术与低碳零碳负碳技术的系统化耦合和规模化应用也被特别关注。数字信息智能技术以其独有的计算和学习特性正在精细尺度的风光功率、终端负荷预测和风险预警、新型储能、调峰及其他辅助服务资源智慧调度、需求侧灵活响应等方面发挥重要作用。全球电子可持续发展倡议组织的报告表明，信息通信技术在未来十年内有潜力通过赋能其他行业，形成系统性的解决方案，协同减少20%的全球碳排放。
新能源革命竞赛拉开帷幕
能源领域已经涌现国际碳中和竞争新格局，主要经济体都在加快部署和抢占全球零碳产业和金融增长“新赛道”。一场关于新能源革命的“马拉松”式竞赛已经拉开序幕。
拜登政府2021年11月签署的基础设施建设方案，其中包括500亿美元的气候复原计划和650亿美元的清洁能源投资，同时仍在推动参议院通过“重建更美好的未来”计划，其中包括应对气候变化的5550亿美元。
欧盟将“绿色新政”作为欧洲复兴的重要支撑点，即使在欧盟委员会2022年5月提出的、意图摆脱对俄罗斯化石能源高度依赖的“为欧洲提供可负担的、安全和可持续的能源”行动计划中也未因为短期能源供应安全和价格上涨的巨大挑战而妥协，反而计划调高节能和可再生能源的目标，以实现欧洲能源更为独立。
欧洲议会环境、公众健康和食品安全委员会还将考虑采取更严格的碳边境调节机制，计划提前至2025年起对电力、钢铁、水泥、铝、化肥、有机化学品、塑料、氢和氨等高耗能产品的直接和间接排放征收“碳关税”。
英国、美国、加拿大等国也在推动类似法案，并考虑打造一个所谓“碳关税联盟”，推行“国际碳会计准则”“绿钢俱乐部”等贸易保护措施。
此外，欧盟还将正式实施“新版电池法规”，未来只有符合全生命周期碳足迹限额及再生材料使用最低比例要求的工业储能和电动汽车电池产品才能进入欧盟市场。
实现碳达峰碳中和与我国全面建成社会主义现代化强国的第二个百年奋斗目标高度重合，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。我国应该以我为主，将国家利益和全人类利益综合纳入考量，提出与我国发展阶段相适应、符合中国特色的碳中和发展战略及实施路径，通过四十年几代人的不懈努力，实现能源革命和经济“新增长”。
（作者单位：国家气候战略中心战略规划部）
