鄒才能院士：碳中和目標下中國新能源使命

 

碳中和應對全球氣候變化問題已經成為全球共識，但各個國家在實施過程中必然會面臨環境、政治、資源、技術、市場、能源結構等多方面挑戰。

 

1

 

環境層面

 

美國夏威夷的冒納羅亞太陽天文臺（MLSO）作為全世界?CO2?濃度連續觀測站，2021?年?4?月檢測值高達?421.21×10−6 ，成為全球有記錄以來的極值，且較工業化前水平高出?50%。全球大氣中?CO2?含量的持續增加，對海洋生態系統中非鈣化自養生物具有一定促進作用，從而可在一定程度上提升水體初級生產力，并有效增加海洋生物固碳能力。但是，海洋中?CO2?含量的持續高水平必然會對水體酸化程度及生物種群分布帶來巨大的負面影響。在陸地生態系統方面，盡管高?CO2?濃度促進陸地碳匯，但陸地生態系統的碳匯功能將隨著各國碳中和戰略的持續發力，由持續上升轉為持續下降并最終趨于零。因此，全球?CO2?濃度的持續增加對海洋生態系統和陸地生態系統的影響是極其復雜的，仍有大量未知有待解決。

 

 

2

 

政治層面

 

截至?2021?年?10?月，全球?137?個國家對實現碳中和的時間作出明確承諾；其中已立法國家只包括德國、日本、丹麥、法國、愛爾蘭、西班牙等在內的?18?個國家，占比僅?13%。在碳中和立法國家中，丹麥議會在?2019?年通過了首部《氣候法案》，制定了?2050?年實現凈零排放的明確目標；但?2022?年哥本哈根市阿邁厄島資源中心（Amager Resource Centre）的碳捕集和封存計劃未能如期推進，該市市長索菲?·?安諾生在同年?8?月宣布哥本哈根暫時放棄?2025?年實現碳中和目標。德國在?2021?年通過了《聯邦氣候保護法》修訂案，不僅將該國碳中和時間提前到?2045?年，還明確了不同行業的減排目標；但在國際地緣沖突和歐洲能源形勢等多因素影響下，2022年?7?月德國聯邦議院（下議院）通過了《可再生能源法》修訂案——燃煤和燃油發電機組可能重返電力市場，進而推遲了原計劃?2035?年前實現?100%?可再生能源發電的目標。

 

3

 

能源結構層面

 

在世界能源消費結構中，新能源增長速度雖已超過整體能源增長速度，但全球能源消費結構仍以化石能源為主。但是，煤炭、石油、天然氣、新能源“四分天下”格局短時間內難以打破，其中?17%?的新能源占比仍處于較低水平，新能源占比的提升為能源轉型帶來巨大的挑戰。

 

 

4

 

資源層面

 

由于全球近地層風速和地表太陽輻射存在顯著的年代際變化和區域差異，且全球氣候變化也會相應影響太陽能和風能資源的分布：隨著全球變暖的加劇，南半球和熱帶地區的平均近地風能將有所增大，而北半球中緯度地區則與之相反；隨著全球變暖的加劇，以歐洲地表太陽輻射變化趨勢為例，其中部和南部的太陽輻射整體增幅?5%—10%，而東部和北部最大下降可達?15%。因此，全球陸地太陽能、風能等新能源分布極不均勻，具有間歇性，同時這些間歇性能源還具有時空互補性差異較大的特點?，這給新能源的規?；l展帶來了極大的挑戰。

 

5

 

技術層面

 

電氣結構、支架結構及人工成本的變化空間較大使得光伏太陽能發電成本具有較高單價跨度；風力發電初始投資成本構成中的風機購置、工程安裝及建筑工程等費用仍處于較高水平。因此，以太陽能和風能為代表的新能源發電總體的價格整體仍然高于煤發電，其峰谷穩定性和調峰技術均需要進一步改革、創新。氫燃料電池是長途運輸和重工業等領域電氣化的最佳選擇，但膜電極組件（質子交換膜、催化劑、氣體擴散膜等）、雙極板和氫燃料電池系統的技術成熟度仍需要重點攻關。碳捕集、利用和封存/碳捕集和封存（CCUS/CCS）技術的推廣和普及會受到應用場景和地質條件等情況的約束，加之?CCUS/CCS?技術目前表現出的高成本、高能耗特點，其技術研發仍需加強，成本能耗亟須降低。儲能技術無論從規模、成本還是壽命上都不能充分滿足應用的需要，其產品安全標準體系也亟待完善，其部分核心技術還處于原型階段——液流電池儲能、本質安全水系鋅離子電池等新型儲能技術并未完全實現規?；瘧?。氫能、CCUS/CCS?和儲能等技術規模商業化的推廣應用還存在各式各樣的挑戰。

 

6

 

市場層面

 

新能源市場逐漸由起步萌芽期向快速發展期轉變，這與新能源的成本連年降低及應用便利程度不斷增加密切相關。雖然，目前新能源的技術成本與化石能源相比缺乏顯著競爭力，這與新能源的配套設備不足且使用不便，以及化石能源的成本優勢具有密切關系；但是，伴隨著新能源新興產業鏈的不斷完善，全球市場機遇的增加與突破性技術創新的涌現將不斷凸顯新能源成本優勢。 本`文@內-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m