碳中和碳達峰無疑是當下最熱話題之一。

2020年9月，習近平主席代表中國向全世界莊嚴承諾：“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。

這是全國努力的目標，達成目標需要進行多方位努力，解決多項實際問題，例如：碳達峰碳中和的實現(xiàn)路徑究竟是什么？如何通過跨學科、綜合交叉為技術變革提供堅實理論基礎？在實際實施中，又需要材料、能源、信息、化學化工、生態(tài)等這些領域的哪些技術創(chuàng)新？

9月26日，由中國科學院主辦，中科院重大任務局、北京市科技委員會、中關村科技園區(qū)管委會、中科院大連化物所、過程工程所、中石化、燕山石化共同承辦的2021中關村論壇平行論壇——“碳達峰碳中和科技論壇”正式舉行，邀請國內(nèi)外權威專家圍繞“碳中和科技創(chuàng)新路徑”開展深入交流。

針對這一主題，中國科學院院長侯建國在致辭表示：實現(xiàn)雙碳目標需要經(jīng)濟社會發(fā)展的全面綠色轉型，涉及到能源結構、工業(yè)交通、生態(tài)建設等各個領域，迫切需要科技創(chuàng)新在其中發(fā)揮引領和支撐作用。

侯建國

而針對如何具體實施，他給出了四方面需求，即：拿出一張路線圖、提出一批新理論、攻克一批新技術、記好一本收支問題。

中國科學技術協(xié)會黨組書記、分管日常工作副主席、書記處第一書記張玉卓在致辭中指出，在碳達峰碳中和進程中，工業(yè)轉型是關鍵，需要實現(xiàn)能源和產(chǎn)業(yè)結構系統(tǒng)性變革。

張玉卓

一是要有序減碳，確定碳排放的頂點和峰值，從國家層面研究能源結構；二是要大力發(fā)展CCUS技術，促進二氧化碳的資源化利用；三是樹立全民低碳意識，匯聚建設美麗中國的強大合力；四是要推進全球氣候治理科技合作，主動參與制定國際標準，發(fā)起國際科技合作，共促世界可持續(xù)繁榮。

而具體到北京對實現(xiàn)雙碳目標的決心，北京市政協(xié)黨組書記魏小東表示北京市將深入貫徹落實習近平總書記在2021中關村論壇上的視頻致賀精神，努力實現(xiàn)高水平科技自立自強，為建設科技強國貢獻北京力量。發(fā)揚中關村先行先試改革精神，把率先實現(xiàn)碳中和作為首都高質量發(fā)展和建設國際一流的和諧宜居之都的重要目標，以科技創(chuàng)新引領綠色低碳革命，率先實現(xiàn)經(jīng)濟社會低碳綠色轉型發(fā)展，推進“雙碳”工作穩(wěn)步實施。

行之有路！中國“碳中和”框架路線圖出爐

拿出一張路線圖，來解決碳達峰碳中和的實現(xiàn)路徑問題。

雙碳目標是一項系統(tǒng)工程，涵蓋學科領域廣、時間跨度長，需要統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟社會發(fā)展，能源消費總量，能源結構，產(chǎn)業(yè)結構，區(qū)域發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)建設的階段目標。只有通過科學論證，才能形成一套切實可行的方案。

中國科學院瞄準爭取2060年前實現(xiàn)碳中和這一目標，設計中國“碳中和”框架路線圖。在論壇中， 中國科學院院士、全國人大常委會副委員長丁仲禮發(fā)表了名為《中國“碳中和”框架路線圖研究》，進一步闡釋了具體細節(jié)。

丁仲禮

“碳中和”看似很復雜，但概括起來就是能源供應端、能源消費端、人為固碳端“三端發(fā)力”體系。

“三端發(fā)力”體系第一端是能源供應端，盡可能用非碳能源替代化石能源發(fā)電、制氫，構建“新型電力系統(tǒng)或能源供應系統(tǒng)”；第二端是能源消費端，力爭在居民生活、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等絕大多數(shù)領域中，實現(xiàn)電力、氫能、地熱、太陽能等非碳能源對化石能源消費的替代；第三端是人為固碳端，通過生態(tài)建設、土壤固碳、碳捕集封存等組合工程去除不得不排放的二氧化碳。

丁仲禮院士明確這張路線圖的一大核心——技術為王，未來必要建立一個完整的、強大的技術支撐體系。結合“三端發(fā)力”的體系特性，簡言之，路線圖就是選擇合適的技術手段實現(xiàn)“減碳、固碳”，逐步達到“碳中和”。

“碳中和”過程既是挑戰(zhàn)又是機遇，其過程將會是經(jīng)濟社會的大轉型，是一場涉及廣泛領域的大變革。在平行論壇中，丁仲禮院士詳細分享了多項報告重點，與其說是報告重點，不如說是實現(xiàn)碳中和過程中會遇到的考驗。

科技界需要如何轉變思維方式：擁有原始創(chuàng)新的能力與顛覆性技術的能力變得格外重要，而擁有能力之前需要先擁有創(chuàng)新意識和思維方式；

要提升風險的偏好，針對未來的需求主動開展有較高失敗風險的探索，敢于探索不怕失敗；

無論是科學院、企業(yè)還是其他機構，如何把全部的力量組織起來，促使整個國家的研發(fā)能力成為一盤有序的棋局，為產(chǎn)業(yè)的落地提供支撐，服從國家的需求；

73站（占比約38%）累積降水量超過500毫米，最大新密白寨875毫米，鄭州市的鄭州、登封、新密、滎陽、鞏義五站日降水量超過有氣象記錄以來極值。

未來關于碳中和的研究經(jīng)費以及企業(yè)投入必然不少，如何更好地統(tǒng)籌協(xié)調(diào)相關資金成為關鍵；

組建技術聯(lián)盟，頭部企業(yè)牽頭提出需求，大學和科研院所共同承擔攻堅任務，為產(chǎn)業(yè)落地提供支撐；

重視國際合作，國際共識，但也不可忽視國際博弈與國家利益；中國要在“固碳量”“中和程度”上爭取話語權，在核心問題上要有自己的結論；

要同鄉(xiāng)村振興相結合，重視貧困地區(qū)的碳匯潛力；

記好一本收支問題，雙碳目標實現(xiàn)離不開準確的數(shù)據(jù)獲取和合理的計算方法。

提出一批新理論

“一盤棋式”組織全國研發(fā)力量

有了路線圖，接下來就是需要與之匹配的理論支撐。

提出一批新理論，突破降碳固碳的原理問題，實現(xiàn)雙碳目標需要在新能源、新材料等領域催生變革新創(chuàng)新，迫切需要通過跨學科、綜合交叉和前沿研究探索，解決一些最根本的科學問題，搞清楚其中的過程機理與調(diào)控機制，為技術變革提供堅實理論基礎。

中國工程院院士、中國工程院原副院長謝克昌在《系統(tǒng)認識雙碳戰(zhàn)略，科學實現(xiàn)雙碳目標》中提出了對于科學實現(xiàn)“雙碳”目標的思考和建議。

第一是要開展碳減排措施性能評價。第二是要建立“雙碳”技術分類評價體系。第三是要構建碳足跡精確核算方案與平臺。

謝克昌

第四是要加強基礎研究，為全國一盤棋、全省已排起提供依據(jù)。針對我國地域差異大，發(fā)展不平衡的現(xiàn)狀，建立泛能源大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，挖掘全空間高分辨碳排放圖譜、能源生態(tài)鏈圖譜、經(jīng)濟圖譜、民生圖譜、生態(tài)環(huán)境圖譜，探索建立碳排放綜合模型。

第五是要尊重客觀規(guī)律合理引導碳排放。第六是要堅持共區(qū)三原則，強化碳排放責任劃分。第七是要加強能源與智能技術深度融合，全面智慧發(fā)展。第八是要警惕減碳過程中可能發(fā)生的風險。

中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長劉中民也持有類似的看法?！拔覀円獔猿秩珖槐P棋，調(diào)動各方面積極性，打破行業(yè)壁壘來實現(xiàn)碳達峰碳中和?？萍紕?chuàng)新對實現(xiàn)碳達峰碳中和至關重要?！?/p>

劉中民

“碳達峰碳中和，對我們國家確實是一個極大的挑戰(zhàn)?！眲⒅忻裉寡浴５?，挑戰(zhàn)里也有機遇。實現(xiàn)碳達峰、碳中和，是我國新一輪產(chǎn)業(yè)結構升級的機會。

“如果我們抓住機遇，把我國的能源結構和工業(yè)結構調(diào)整到位，我相信我們將比西方發(fā)達國家的工業(yè)結構更先進更合理。”

中科院院士、中科院地理所研究員于貴瑞也強調(diào)了全體努力的重要性：“中國的陸地和海洋在碳匯當中發(fā)揮了重大作用，未來還有潛力。對于生態(tài)環(huán)境建設和固碳任務，要給予高度重視，要有政策的投入、科技的保證，還要有廣大14億人民的共同參與?！?/p>

于貴瑞

中科院院士、中科院過程工程所所長張鎖江在談到工業(yè)過程碳中和發(fā)展路徑分析與思考時表示：碳中和目標將倒逼我國的能源及產(chǎn)業(yè)技術革命，遵循新的理論指導。

張鎖江

而具體到某個行業(yè)中，中國建材集團科技管理部部長郅曉在主題演講《建材產(chǎn)業(yè)碳排放現(xiàn)狀與發(fā)展路徑》中分享到，圍繞工藝特點，水泥生產(chǎn)過程中第一大的二氧化碳排放源就是碳酸鹽的分解，第二大就是燃料的燃燒消耗，第三就是電力消耗。

這些特質也倒逼水泥行業(yè)深研低碳方式與理論，水泥行業(yè)要設定科學碳減排路徑，制定碳達峰路線圖，必定要由龍頭企業(yè)來帶動行業(yè)發(fā)展。

郅曉先生表示這需要我們開發(fā)我們的低碳的水泥技術，原料替代技術，替代燃燒技術，氫能煅燒技術，能效提升技術，還有利用綠電技術。

技術為王找出碳中和科技“最優(yōu)解”

碳目標實現(xiàn)將激發(fā)革命性應用場景，需要充分利用材料、能源、信息、化學化工、生態(tài)等領域的科研成果，對電力、交通、建筑、化工等產(chǎn)業(yè)進行綠色再造，攻克一批關鍵核心技術，研制一系列相關設備與產(chǎn)品。

作為“三端發(fā)力”之一的能源供應端，構建新型電力系統(tǒng)，助推能源綠色轉型是技術的主要發(fā)力方向。

中國工程院院士、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司院長湯廣福表示，要推動電力能源清潔化、電力能源柔性化、電力系統(tǒng)數(shù)字化、電力系統(tǒng)電子電力化。

湯廣福

電力系統(tǒng)將率先實現(xiàn)“碳中和”，電力系統(tǒng)的二氧化碳排放總量預計可在2025年左右達峰（約45億噸），通過電源的清潔化替代，2030年之后電力系統(tǒng)碳排放將快速下降，到2050年基本實現(xiàn)凈零排放。

2020年，我國火電發(fā)電量占比71.2%，仍然占據(jù)主導地位。未來火電占比仍比較高，預計2030年和2050年占比分別為52%和20%，必須發(fā)揮火電能源保障的基石作用，大力發(fā)展火電的清潔化。

而構建新能源為主體的新型電力系統(tǒng)則是面向未來的布局。中國工程院院士、中國工程院原副院長杜祥琬表示要大力發(fā)展非化石能源，逐步減少化石能源，構建以新能源為主體的新型電力體系。

杜祥琬

“概括來說就是把縱向的發(fā)、輸、變、配、用和‘源網(wǎng)荷儲’協(xié)調(diào)規(guī)劃，橫向多能互補，發(fā)展多種類型的商業(yè)化儲能技術，同時調(diào)動各種靈活性資源，就可以完成這樣一個新的電力系統(tǒng)。

我們國家還有非常豐富的可再生能源資源，比如生物質能、地熱能，還有海洋能、太陽能熱利用、固廢能源化等，這些是我們國家能源資源的重要構成部分?！?/p>

杜祥琬院士稱，目前我們國家已經(jīng)開發(fā)的太陽能、風能還不到技術可開發(fā)量的十分之一，所以資源基礎是豐富的，而可再生能源資源的利用也是可以自己掌控的。

而落到具體實施時，大比例的風電和光電給電網(wǎng)帶來很大的問題，主要問題是風電光電與用電規(guī)律完全不同步，中間缺少儲能調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。沒有儲能調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)便不能運行，這是發(fā)展新型電力系統(tǒng)過程中最主要的矛盾之一，也是瓶頸。

中國工程院院士、清華大學建筑節(jié)能研究中心主任江億在《建設主動式充電網(wǎng)，助力新型電力系統(tǒng)的建設》演講中表示目前，新能源汽車是突破瓶頸時可操作、可執(zhí)行的方向。

江億

中國現(xiàn)在有2.4億輛私人汽車，二、三十年后很可能變成3億輛私人小汽車，如果這3億輛私人汽車全部變成純電汽車，每輛車至少有50度電的電池容量，3億輛電動車就是150億度電，而全年總的風電、光電的發(fā)電量大概是8萬億度，平均一天是270億度電，如果電動車能夠調(diào)平150億度電，便基本解決了風電光電的變化與用電規(guī)律二者不同步、不一致的問題。因此，新能源汽車的發(fā)展對未來新型電力系統(tǒng)的建設有著巨大作用。

有了電動車，還必須有合適的充電樁網(wǎng)絡才能使電動車的電池真正發(fā)揮其儲能作用。目前搭建的充電樁是“即插即充”方式，不能根據(jù)電網(wǎng)的電力平衡關系決定充電與否和充電功率，因此不能滿足這一需求，必須建立全新的主動式充電樁系統(tǒng)，由充電樁控制是否充電和充電功率。

新能源電動車離不開氫能電池的開發(fā)與應用。

根據(jù)北京市發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，預計到2023年，北京市氫燃料電池汽車以及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，用氫量約為每天50噸，2025年將達到每天135噸，氫能源的發(fā)展空間大有可為。燕山石化將再增每小時3萬標的的氫氣提純能力，切實把握氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的窗口期。

中國石化加快構建“一基兩翼三新”產(chǎn)業(yè)格局，把氫能作為公司新能源業(yè)務主要發(fā)展方向，明確提出把燕山石化建設成為科技先導型氫能發(fā)展領軍企業(yè)和新材料研發(fā)生產(chǎn)領軍企業(yè)。

中國石化燕山石化公司董事長李剛表示面對能源格局的變化，行業(yè)形勢的變革，燕山石化將以綠色、創(chuàng)新為轉型發(fā)展的方向，遇先機，開新局，致力打造清潔高效油品生產(chǎn)基地，高性能合成材料研發(fā)和生產(chǎn)基地，高性能模產(chǎn)業(yè)基地，氫能產(chǎn)業(yè)示范基地，四個基地的產(chǎn)業(yè)格局，為石化行業(yè)綠色低碳轉型發(fā)展闖出一條新路子。

在雙碳愿景提出的當下，CCUS這個詞頻頻被提及，發(fā)改委甚至認為它或是實現(xiàn)碳中和必然選擇。CCUS的中文意思是碳捕集、利用和封存?？床灰娒恢亩趸既绾尾蹲剑慷趸颊娴哪苜Y源化利用，變廢為寶嗎？

中科院上海高等研究院副院長魏偉在論壇中解析碳中和愿景下CCUS的作用和貢獻時，給出了五大定位：一是在碳中和愿景下實現(xiàn)目前該部分化工能源凈零排放的唯一技術途徑；二是和電力系統(tǒng)結合在一起的科技手段；三是對工業(yè)體制來說，難減排行業(yè)實現(xiàn)凈零排放的技術方案；四是未來能源體系和化工工業(yè)流程提供綠碳的主要來源；五是負碳化的托底技術。

除此之外，實現(xiàn)碳中和需要集合多領域先進技術，全國企學研共同下好一盤棋。

Edwin Diender

華為企業(yè)BG全球能源業(yè)務部首席創(chuàng)新官Edwin Diender提出可以為能源的變革插上數(shù)字化和人工智能的翅膀，華為通過數(shù)字化技術為很多電力公司提升他們的每日運營效率及能耗。

聚變實現(xiàn)給人類文明帶來了巨大變化。

中科院等離子體物理研究所所長宋云濤在《我國磁約束核聚變發(fā)展及其對未來碳中和的作用與貢獻》主題演講中提到，聚變電站經(jīng)濟性越來越高。聚變堆除了發(fā)電以后還可以制氫，還可以實現(xiàn)海水的淡化，對我國未來能源碳中和將做出貢獻。

同時，關于實現(xiàn)碳中和，目前公眾更多瞄準的是人為減排措施，事實上地球系統(tǒng)本身的動態(tài)變化也如容忽視，碳循環(huán)關乎四大圈層：人類圈、生物圈、海洋圈和巖石圈。自然的碳匯變化也是非常大的，如果只講人為減排，是不完整的。

中科院大氣物理所碳中和中心主任劉毅建議，將“天空地一體化”觀測和地球系統(tǒng)預測結合，綜合規(guī)劃碳中和路徑。用衛(wèi)星探測加地面探測結合，是國際上正在興起、即將大規(guī)模推開的觀測評估方式。