● 中国为何要提出2030碳达峰2060碳中和？

● 中国碳排是什么水平，对比发达国家如何？

● 是什么因素促成碳达峰、促成碳中和的？

● 全球碳中和目标如果失败，将面临什么？

● 关于碳中和有哪些误区，哪些错误的观点？

● 实现碳中和的途径方法和手段有哪些？

1.背景知识

因为温室气体的排放导致全球变暖，给人类带来了重大灾难。人类活动增加了极端天气，如：高温、降水、干旱和热带气旋等天气发生的严重性和可能性。

因此国际社会达成一致，各国应逐渐减少对温室气体的排放。CO2是温室气体最主要的代表。

● 全球气候的管控文件：2015年法国巴黎气候大会达成的《巴黎协定》。

● 全球气候的管控目标：相较工业革命之前温升不超过2.0C，尽量控制在1.5C。

● 全球气候管控的节点：2050年全球实现碳中和则温升可控制在1.5C，如果2070年全球实现碳中和则温升可控制在2.0C。

温升幅度若要控制在1.5℃以内，基于温室效应的模型反推，地球未来允许增加的碳排放总量约是4300亿吨。暨，大气中允许缓存的CO2最大量为是当前水平再允许增加4300亿吨。即便是全球实现碳中和之后，这个量仍旧存在大气中，除非固碳速率高于排放速率，否则地球无法降温到当前水平。

全球190多个国家如何分配这4300亿吨CO2？

显然不可能存在一个让大家都满意，都觉得公平的分配方式。于是，大家约定各自做好自己，每个国家先自行“清零”，实现碳中和。所有国家在未来30到40年的时间先把自家排放清零后再说下一步，在这期间暂时不设定排放上限（否则对发展中国家来说不公平）。

虽然意见达成了一致，但实际全球累计排放肯定是会超过4300亿吨，预计从现在开始到全球碳中和会累计排放1万亿吨左右，所以未来还要考虑把这多排放的5700亿吨温室气体移除的任务分配问题。

2.严峻的形势

(1)即便是所有《巴黎协定》缔约国均如期完成了减排“承诺”，地球仍然会升温超过1.5度。

(2)除非全球在2050年前后，通过温室气体的深度减排，实现净零排放碳中和，否则1.5摄氏度和2摄氏度的目标都将落空。

(3)2019年大气中CO的浓度处于至少200万年来的最高点，甲烷和氧化亚氮两种关键温室气体的浓度也处于至少80万年来的最高点。

(4)气候临界点存在突破风险，气候临界点一旦被突破，就可能造成破坏性影响，灾害性后果包括冰原崩溃、海洋环流突变、复杂的极端天气事件和远超预估的全球变暖幅度。

(5)即使全球升温保持在可接受的幅度内，也不能完全排除气候系统到达“临界点”、发生突然巨变的可能性，如南极冰盖迅速剧烈融化和森林枯萎。

(6)上一次地球表面温度高于2.5摄氏度（与工业化前水平相比）是在300多万年前——人类正踏入未知的领地。

如上内容引自2021年的联合国领导的政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告。

3.术语与名词解释

温室气体指的是大气中能吸收地面反射的长波辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。

这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。水汽（HO）、二氧化碳（CO）、氧化亚氮（NO）、氟利昂、甲烷（CH）等是地球大气中主要的温室气体。

碳达峰是指某个地区或行业，年度碳排放量达到历史最高值（以年为单位），是碳排放量由增转降的历史拐点，标志着经济发展由高耗能、高排放向清洁的耗模式转变。

碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生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”。中国2060年碳中和的目标包括全部主要的温室气体，而不单单是CO。

中国核证自愿减排量（CCER）可用于控排企业履约的一种碳指标，通常来自于新能源电力、沼气回收等项目，碳汇也是其中的一种。

碳捕集（利用）与封存（CCS/CCUS）就是把二氧化碳收集起来永久封印在地下，少部分以固态形式存在于地面上，微量被用于其它行业且不再进入大气，是实现碳中和的一大重要技术。

净零排放的定义：当一个组织的一年内所有温室气体（CO-e，以二氧化碳当量衡量）排放量与温室气体清除量达到平衡时，就是净零温室气体排放。

气候中性的定义：当一个组织的活动对气候系统没有产生净影响时，就是气候中立。在气候中立的定义中，还必须考虑区域或局部的地球物理效应。

IPCC：联合国领导的政府间气候变化专门委员会。

4.全球碳排放进展

中国是全球第一大碳排放国，2020年全球碳排放最多的国家和地区包括：中国（27%），美国（16%）, 欧盟（11%）和印度（7%），未来中国承受的全球压力会越来越大，这也是习近平主席提出双碳目标的原因。将2060年设定为碳中和目标，介于2050年和2070年之间，既不让发达国家占尽便宜，也体现了大国担当。

尽管中国的排放总量偏高，人均排放量为7吨左右，与美国的人均排放17.6吨相差甚远，欧盟的人均排放量降至了7.3吨，也略高于中国的人均排放量水平，而美国却是世界平均水平的3倍足足有余。如果各个国家都达到美国的人均消耗量，四五个地球都不够用。全球人均达到中国目前的排放水平，碳排也会失控。可见，地球的环境负荷不允许装下这么挥霍能源的人，自然环境的自动调节与生态系统的再平衡过程，或许是地球控制人口的手段。

目前球近30个国家和经济体宣布了碳中和的目标。其中煤电排名前10的国家6个已经宣布。

5.决定碳达峰的因素是什么

本质上碳达峰是对化石能源的消耗达到“峰值”，什么时候会达到峰值呢？在能源仍旧以化石能源为主的情况下前，人均消费水平达到相对的峰值之时。

一个三口之家，如果已经家电齐全，拥有了汽车等运输工具，该家庭的能源消耗基本达到相对峰值，家庭的碳排也基本达到峰值。小处见大，一个国家的达峰也遵循这样的规律，放眼全球亦是如此。我国从2020年到2035年，在全面建成小康社会的基础上，再奋斗十五年，基本实现社会主义现代化。与之匹配的是，全民的生活水平显著提高，人均能源消耗量也将达到应程度，因此2030年碳达峰也是与我国经济与社会发展相匹配的。

但是，如果中国还是世界工厂，持物向其它国家供应商品，为世界人民生活水平的提高做贡献，碳达峰的道路还很遥远，除非能源结构转型成功，或是建立另外的贸易规则。

6.中国碳排放现状

我国的二氧化碳（CO）排放量是与经济增长有比较高的匹配度，从1990年以来我国的二氧化碳（CO）排放量逐年上升，但是在2001年是一个拐点，年排放总量激增，到2013年后趋稳。2020年中国的碳排放约103亿吨（不同统计口径有所差异）。

中国碳排总量激增的原因与加入WTO，逐渐成为世界工厂有关。中国从2006年就成为了世界第一排放大国，2012年排放量超过美欧总和，但这也体现出中国在双碳目标下面临的困难：

（1）排放总量大

（2）达峰到中和的缓冲时间短

与欧洲相比，因为欧洲大致在上世纪八九十年代实现碳达峰，这是一个自然过程，事后才知道什么时间二氧化碳（CO）排放出现峰值，达峰之后又经历漫长平台期开始缓慢下降，然后即将走向快速下降，走向碳中和。明显可以看出：

l 欧盟承诺的碳中和时间与碳达峰时间距离是65-70年。

l 中国是人为设定了达峰时间表，我国承诺的碳中和与达峰时间距离是30年。

（3）我国单位GDP能源强度、碳强度水平军较高

根据数据显示，中国的单位GDP能源强度是世界水平的2倍多，碳强度是世界平均水平的3倍多、欧盟的6倍多。

7.中国碳交易市场的建立

碳交易制度在2010年被首次提出，随后2011年又提出开展碳排放交易试点建设自愿减排机制，随着国家对碳交易制度建设与完善的重视，到2017年，《全国碳排放权交易市场建设方案（发电行业）》的印发，标志着全国碳排放交易体系正式启动，而2021年7月，全国碳交易市场也正式启动。

中国碳交易市场基本设计原则：国家根据数据对企业进行碳排放配额分配，对于加强节能管理的企业B，其实际碳排放量少于国家分配的配额，则可出售配额；反观企业A，可能由于为了提高产品产量，使得实际排放量大于配额，则企业A可购买B出售的配额。

8.碳中和的误区与解决途径

由于中国目前的年碳排超过百亿吨，人均排放约7.4吨/年，家庭排放22吨/年左右。因此如下的减排技术显然不足：

（1）植树造林等固碳技术只能是锦上添花（每个家庭一年难以植树达到2t，何况22t）；

（2）节能减排技术也是锦上添花。因为能源的转化效率可以提升，但是提升的程度非常有限，特别是在革命性技术出现之前；

（3） CO2转化成化学品的技术，固碳技术也是不足。一个家庭一年用不到20t的化学品。

碳中和是一个非常复杂的系统工程，需要通过多种技术渠道及各种努力去减碳，大众对碳中和的挑战及认知有一定局限，本节如下内容主要引自刘科院士在《碳中和误区及其现实路径》中的相关论述：

（1）关于碳中和的误区

第一个误区，是认为风能和太阳能比火电都便宜。如果要储电，其成本会远远高于火电，其最大的问题是非稳定供电。风能、太阳能发出来的电，电网没法全部承受，大规模储能问题解决不了，只能废弃更多。

第二个误区，是以为有个魔术般的大规模储电技术，认为如果储能技术进步，风能和太阳能就能彻底取代火电。目前还没有所谓的大规模储电技术。

第三个误区，有些人认为我们可以把二氧化碳转化成各种各样的化学品，比如保鲜膜、化妆品等等。据估算全世界只有大约13%的石油就生产了我们所有的石化产品，剩下的大约87%的石油都是被烧掉转化为能源的。从规模上二氧化碳制成化学品并不具备减碳价值。二氧化碳转化为其他化学品对减碳的贡献是相当有限的。

第四个误区，是说可以大量地捕集和利用二氧化碳。利用CCUS（碳捕集、利用与封存技术）技术，把生产过程排放的二氧化碳进行捕获提纯，再投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。人类根本用不了那么多的化学品，CO2主要是能源消耗的结果。

第五个误区，是认为通过提高能效可以显著降低工业流程、产品使用中的碳排放，就可以实现碳中和。能效永远要提高，提高能效是世界上成本最低的减碳路线，但只要仍然在使用化石能源，提高能效对碳中和的贡献也是非常有限的。

第六个误区，是认为电动车可以降低碳排放。在全生命周期的碳排放分析看来，电动车考虑到电池生产过程中的排放，如果电网里的电大部分仍然是火电，电动车对减碳及全球气候变化影响非常有限。如果能源结构不改变，如果电网主要还是煤电，那电动车的扩张对减少碳排放的贡献非常有限。

燃料电池汽车，也就是我们说的氢能汽车，为什么没有产业化？最根本的原因是氢气不适合于作为大众共有的能源载体。氢不具备液体能源在能量密度、管道及跨海输送、长期储存方面的优势。

（2）实现碳中和的路径

刘科院士提出了几个可供选择的现实路径：

第一是通过现有煤化工与可再生能源结合实现低碳能源系统。一方面可以让现有的煤制甲醇实现近零碳排放，另一方面是通过太阳能、风能、核能电解水制备绿氢和氧气，合成气不经水汽变换，这样让煤制甲醇厂不在排放CO2；再用甲醇取代汽柴油开车，或甲醇和水在线制氢发电推动燃料电池汽车或作为电动车的充电宝；这样可大大降低交通运输业的CO2排放，也可以部分解决中国石油不够的问题。

第二是利用煤炭领域的碳中和技术——微矿分离技术。在煤燃烧前，把可燃物及含污染物的矿物质分离开，制备低成本类液体燃料+土壤改良剂，源头解决煤污染、滥用化肥及土壤生态问题，同时低成本生产甲醇、氢气等高附加值化学品。

第三，实现光伏与农业的综合发展，将光伏与农业、畜牧业、水资源利用及沙漠治理并举，实现光伏和沙漠治理结合，及光伏和农业联合减碳。

第四，峰谷电与热储能综合利用。电不好储存，可以用热的形式储存下来，利用分布式储热模块，在谷电时段把电以热的形式储下来。

第五，利用可再生能源制甲醇，然后做分布式的发电。可以使用甲醇氢能分布式能源替代一切使用柴油机的场景，和光伏、风能等不稳定可再生能源多能互补。

（3）能源结构转型

全球主要经济体要碳中和，要实现能源系统的低碳发展，在未来的时间里，以煤炭等为主流的格局将彻底改变，其他非化石燃料、可再生资源占比将大幅度提高。如果将全球温升控制在2C以内，能源结构变化趋势预估如下图所示：

随着社会的发展、人类对于环境保护的思想观念的深化，即使在无措施的情况下，化石燃料的一次能源占比也将持续的下降，只是与净零情景相比，净零情景下的化石能源占比下降幅度将更大，二者差别相差也较大。同样，在无措施情景下，可再生能源一次能源占比和电力最终消费总量占比都在增大，当同样与净零相比，其上升趋势更加明显。这都体现了，在未来的时间里能源结构转型对实现碳中和具有重要意义。

可见，能源结构调整是根本，也就是源头减排，此外就是建立新的能源体系，而不是靠末端。风能、太阳能、核电和水利的能源比例提升，特别是太阳能。当前阶段是急不得，需要缓缓图之，待储能、传输等增强。

碳中和之路策略清晰碳中和，其路径可总结为：能源结构调整+控制高能耗高污染企业+新低碳能源体系建设+节能减排技术+固碳碳汇技术+碳化学品转换技术。