气候变化是当今世界面临的严峻挑战。以二氧化碳(CO2)为主的人为温室气体排放是全球变暖的主要原因，自工业革命(1850年)以来，世界能源消耗逐年增加，随着人为CO2排放的增加，全球气温逐渐上升。
全球气温上升与累积人为CO2排放的变化关系（来源：IPCC，2013） 01 碳中和 2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话。表示我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。碳达峰指二氧化碳排放总量的增长在某一个时点达到历史最高值，之后逐步回落。碳中和指二氧化碳或温室气体净排放为零。即通过碳汇，碳捕集、利用与封存等方式抵消全部的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。 碳达峰碳中和示意图 二氧化碳减排得到各国政府的认可。挪威、加拿大、欧盟、美国、中国等陆续明确实现碳中和时间。 我国碳达峰到碳中和的时间远短于美国与欧盟 习总书记在联合国大会上讲话（来源：http://www.xinhuanet.com/photo/2020-09/22/c_1126527690.htm） 02 碳减排 所谓碳减排，顾名思义，就是减少二氧化碳的排放量。实际上是将整个温室气体归结到二氧化碳中的“碳”。碳排放存在于绝大多数采用化石能源的生产过程及其产品中，如汽车尾气或者工厂烟囱冒出的浓烟，实际上都负有碳排放的“责任”。目前全球化石能源占一次能源消费比重超过80%。工业革命以来，化石能源燃烧产生的CO2累计高达2.2万亿吨，占温室气体总排放的70%以上，是造成全球气温升高的最主要原因。国家气候变化专家委员会委员潘家华指出，农业林业的碳，多属于气候中性碳，碳是来自于大气中间的，牛吃草、猪食料、养殖业释放甲烷，又回到了大气，它们都是气候中性的。从科学上讲，绿色植物是碳汇，也是碳源。绿色植物叫气候中性碳，它们从大气中吸收二氧化碳，最后它是生命体要死亡、要枯枝落叶，最后又回到了大气。中国森林碳汇一年4.34亿吨，换算成二氧化碳，也只有12亿吨，对于超过百亿吨的化石能源碳是“杯水车薪”的，因此，不能指望栽树实现碳中和。 实际上，碳中和、碳减排主要或基本上指的是化石能源的碳。在温室气体排放中，化石能源排放的二氧化碳占80%。甲烷中间至少有40%是由化石能源产生的，30%氮氧化合物也是化石能源产生的。森林植物的主要功能不在碳汇，而在可再生能源。生物质燃烧有碳排放，但是，生物可以气化替代天然气，生物乙醇可以替代汽油，生物型碳可以替代煤球，生物质可以直接燃烧发电。这才是森林植物的真正功用所在。 碳中和的主攻方向在于能源。国际能源署（IEA）报告指出，能源利用过程碳减排途径包括三类： 第一类是通过提高现有能源利用过程的效率，降低单位能源消耗的碳排放，如煤炭分级转化多联产技术通过热解、气化等分离出不同经济价值的煤气、焦油、半焦等组分，相比于煤炭直接燃烧发电技术，提高了煤炭的利用效率，降低了单位产能的碳排放。 第二类是提高可再生能源的利用比例，代替部分现有化石能源，如生物质能、太阳能等技术，实现电气化、生物质能与氢能利用。关于氢能，国家气候变化专家委员会委员潘家华指出，这是二次能源，如果它是源自于化石能源，依然是高碳的，未来氢能必须来自零碳的可再生能源。 第三类是CO2捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）技术，指将CO2从排放源中分离后或直接加以利用或封存，以实现CO2减排的技术过程。 根据IEA报告（ETP 2020），在全球2070年实现碳中和的情境下，预计到2070年，化石燃料能效提升与终端用能电气化、太阳能/风能/生物质能/氢能等能源替代和CCUS是主要碳减排路径，累计减排贡献分别可达40%、38%和15%。 全球范围内2070年碳中和下碳减排的贡献 03 中国碳中和实现路径 我国现阶段能源消费仍然以煤炭的化石能源为主，导致以热电厂、钢铁、水泥等为主的CO2排放，是现阶段我国主要的大型固定CO2排放源。 2019年我国固定排放源的CO2排放量（ETP 2020，IEA） 中国21世纪议程管理中心根据我国能源消费及碳排放现状，提出了我国为实现2030年碳达峰、2060年碳中和目标，可行的碳减排路径。 我国能源系统规模庞大、需求多样，从兼顾实现碳中和目标和保障能源安全的角度考虑，未来应积极构建以高比例可再生能源为主导，核能、化石能源等多元互补的清洁低碳、安全高效的现代能源体系。国家能源局局长章建华答记者问表示，推动可再生能源从能源绿色低碳转型的生力军成长为碳达峰碳中和的主力军。2020年，我国可再生能源开发利用规模达到6.8亿吨标准煤，相当于替代煤炭近10亿吨，减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量分别约达17.9亿吨、86.4万吨与79.8万吨。到‘十四五’末，可再生能源发电装机占我国电力总装机的比例将超过50%。可再生能源在全社会用电量增量中的比重将达到三分之二左右，在一次能源消费增量中的比重将超过50%。 其中，CCUS技术是我国实现碳中和目标技术组合的重要构成部分。其一，CCUS是目前实现大规模化石能源零排放利用的唯一技术选择。2019年，煤炭占我国能源消费的比例高达58%；根据已有研究的预测，到2050年，即使我国火电占比缩减至10%，仍有4.3~16.4亿吨CO2需通过CCUS技术才能实现电力系统的净零排放。 其二，CCUS是钢铁水泥等难以减排行业深度脱碳的可行技术方案。国际能源署发布2020年钢铁行业技术路线图，预计到2050年，钢铁行业通过采取工艺改进、效率提升、能源和原料替代等常规减排方案后，仍然剩余34%的碳排放量，即使氢能直接还原铁技术取得重大突破，剩余碳排放量也超过8%。水泥行业通过采取其他常规减排方案后，仍剩余48%的碳排放量。CCUS是钢铁水泥等难以减排行业实现净零排放为数不多的可行技术方案。
