中国科学院院士费维扬： 创新推动“双碳”

 01、概述

  1.1   第七十五届联合国大会上，我国提出力争2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和的战略目标，在国际上引起了强烈的反响。中央随后也做了一系列指示和部署，并指出我国承诺实现从碳达峰到碳中和的时间，远远短于发达国家所用的时间，需要中方付出艰苦努力。也要制定科学的时间表和路线图。我们必须高度重视、认真学习和贯彻。 
  1.2   气候变化《巴黎协定》重申2℃的全球温升控制目标，同时提出要努力实现1.5℃的目标。当大气中CO2浓度达到450ppm时可能会引起2℃的温升。从大气中CO2浓度的观测数据来看，工业革命前基本稳定在280ppm上下，工业革命后，特别是最近这几十年增速不断加快，今年6月已达到419ppm。国际能源署（IEA）的报告显示，2019年CO2排放达到了新高，达到了330亿吨，其中我国的排放量最高并还在上升。应对气候变化形势严峻。

  02、“双碳”面临的机遇和挑战

  应该从源头、过程和尾端统筹考虑实现“双碳”的途径。 
  2.1  源头 —— 发展可再生能源。 
  《自然》杂志指出：没有碳排放的可再生能源有太阳能、风能、核能、地热能和生物质能等，其中太阳能发展的潜力最大。这方面青海的光伏发电做得很好，那里光伏和水电可以互补，条件非常有利。嘉兴也做得不错，已建成光伏发电300万千瓦。氢能是清洁的二次能源，对实现双碳目标有重要的意义，嘉兴也在积极部署。2009-2019年间，中国的燃煤发电下降了10%，核电增加了2.8%、风电增加了4.4%，太阳能发电增加了3%。发展趋势是良好，但可再生能源所占的比例还很低，它们的高质量发展尚需克服一系列技术难题，我国能源体系的转型升级尚需艰苦努力。 
  2.2   过程 —— 能源供给侧和需求侧的节能减排。 
  《自然》杂志2016年4月份发了一篇 “七种化学分离技术改变世界” 的评论文章，指出美国工业能耗约占总能耗的1/3，而其中45%-55%跟化学分离有关。文中列出了七种重要的高耗能分离技术，通过技术创新，可节能约30%，可见技术创新对改变能源结构和应对气候变化的重要性。我国基础工业发展迅速，是产业链最全的制造业大国，但其能耗约占总能耗的2/3。考虑到我国基础工业的平均能耗和二氧化碳排放尚高于发达国家，节能减排潜力巨大，但任务非常艰巨，必须在能源供给侧和需求侧进行大量的研究、开发和技术改造。 
  2.3   尾端 —— 二氧化碳的捕集、利用和储存（CCUS）。 
  燃煤电厂、钢铁、水泥和石化等基础工业是排放CO2的大户。要实现双碳目标，CCUS非常重要。IEA发布《2019世界能源展望》报告中指出，若要改变当前全球的排放趋势，不仅要关注新能源，还要关注现有能源系统“锁定效应”带来的排放。它们还认为2070年全球实现近零排放，CCS技术将贡献19%的碳减排量。WCA在2019年《通向煤炭零排放之路》的报告中指出，CCUS是实现《巴黎气候协定》目标所需的一项关键技术。但目前CCUS的成本还很高（约300元/吨）。为了实现“双碳”目标，每年需捕集、利用和封存数以亿吨计的CO2，耗资巨大。因此加强科技创新，发展低成本、安全可靠的CCUS技术是当务之急。

  03、贯彻新发展理念、推进高质量发展

  3.1   为了实现双碳目标。必须贯彻新发展理念，处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系，必须加强科技创新、推动绿色低碳技术实现重大突破。无论是前端的发展可再生能源，或是过程的节能减排和尾端的CCUS，科技创新都至关重要。由于时间关系，这里仅就CCUS的科技创新作进一步讨论。 
  3.2   CO2捕集在CCUS的总成本中约占80%，因此备受关注。常用的方法有吸收法、吸附法、膜法、化学链燃烧等，各国都在开展大量的研发工作。就已工业化的吸收法为例，要大幅度地降低捕集成本，必须采用先进技术，在高效吸收剂、高效吸收设备和工艺过程优化等方面进行系统的研究和创新。清华大学化工系在发改委和科技部的支持下，通过基础研究、中间试验和万吨级工业示范，发展的新技术已能降低CO2捕集过程的能耗20%以上。研究和工业实践正努力推进。 
  CO2利用也极为重要。它可用于提高石油产收率、用于加氢制备甲醇等化学品，也可以用于农业和建材等领域。实践表明，CO2利用必须和CO2捕集同步推进。由于二氧化碳性能极为稳定，大规模的化学利用难度很大。只有在太阳能光催化和制氢技术取得重大突破后，才能取得重大进展。

  04、讨论

  4.1   倡导简约适度、绿色低碳生活方式。深入剖析美国以占世界5%的人口，消耗约三分之一世界资源的霸权行径和西方传统经济模式的危害性。坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路。 
  4.2   任务艰巨，让我们认真学习和贯彻党中央的指示，产学研政金紧密结合，拿出“抓铁有痕” 的劲头，为如期实现双碳目标而努力奋斗。