北極星大氣網訊:氣候變化是當今全球面臨的重大挑戰之一。自第一次工業革命以來，煤、石油、天然氣等化石能源的發現和利用極大提高了勞動生產率，推動了人類社會大繁榮、大發展，同時也產生了嚴重的環境問題和氣候變化問題。
200 多年來，化石能源燃燒所產生的二氧化碳（CO2）累計已達 2.2 萬億噸，全球大氣中 CO2濃度持續上升。特別是近半個多世紀來，CO2 濃度呈現快速增長的趨勢（圖 1），2021 年 4 月大氣中 CO2 的體積分數已達到了 419×10−6 ，全球地表平均溫度已升高 1.1℃。
圖1 第一次工業革命以來全球大氣中CO2 體積分數變化
數據來源：斯克利普斯海洋研究所
2018 年聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布《全球升溫 1.5℃ 特別報告》，報告指出已經觀察到的全球氣溫升高的事實，以及氣溫升高給人類造成的影響遠遠高于早期預測，2℃ 溫升給世界造成的影響將難以承受，人類必須把溫升控制在 1.5℃。以 CO2 為主的溫室氣體排放所導致的全球氣候變暖，已成為全球性的非傳統安全問題，嚴重威脅著人類的生存和可持續發展。
我國碳達峰、碳中和承諾的提出，不僅彰顯了我國作為世界大國的責任擔當，也是推動我國能源結構、產業結構、經濟結構轉型升級的自身發展需要，對我國實現高質量發展，建設人與自然和諧共生的社會主義現代化強國具有重要戰略意義。
1 我國實現碳達峰、碳中和目標面臨的挑戰
改革開放 40 余年來，我國經濟高速發展，2019 年我國的國內生產總值（GDP）總量超過 14 萬億美元，居全球第 2 位；但人均 GDP 剛突破 1 萬美元，排在全球 67 位（圖 2）。作為世界最大的發展中國家，我國的發展不平衡不充分問題仍然突出，面臨著發展經濟、改善民生等一系列艱巨任務；我國能源需求還在不斷增加，碳排放仍處于上升階段，尚未達到峰值。在經濟社會發展的同時，如何轉變能源結構、產業結構、經濟結構，實現碳達峰、碳中和，這是第一大挑戰。
圖2 2019 年全球GDP（a）及人均GDP（b）排名前20 位的國家
數據來源：世界銀行
從能源消費總量來看，2020 年我國能源消費總量世界第一，占比超過全球總量的 1/4，CO2 排放占全球總量的 1/3。從能源消費結構來看（圖 3），我國仍以化石能源消費為主，2020 年占比超過 84%；我國能源消費仍有一半以上的來源是煤炭，遠高于全球能源消費結構中的煤炭占比。從我國發電類型來看，2020 年全國總發電量中 68% 來自于火電。根據我國不同行業碳排放數據來看（圖 4），發電與熱力（占比 51%）和工業（占比 28%）是我國來源最大的 2 個碳排放行業。從碳達峰時間看，20 世紀 90 年代之前歐盟主要國家已實現碳達峰，美國也于 2007 年實現碳達峰。歐盟主要國家提出 2050 年實現碳中和，從實現碳達峰到碳中和有 60 年以上時間；而我國因起步較晚，要實現碳達峰（2030 年）到碳中和（2060 年）的目標，時間只有歐盟主要國家的一半不到。這意味著，我國需要用更短的時間，將占比達 84% 的化石能源轉變成凈零碳排放能源體系，時間緊、任務重，這是第二大挑戰。
圖3 2020 年全球能源消費結構（a），以及中國的能源消費結構（b）和電力結構（c）
數據來源：英國石油公司、中國電力企業聯合會
圖4 1990―2018 年我國不同行業碳排放
數據來源：國際能源署
從氣候變化和溫室氣體控制的社會層面看，我國在百姓意愿、企業認同、技術儲備、市場機制、法律法規等方面與發達國家相比，明顯滯后。例如：自《京都議定書》生效后，世界主要國家及地區紛紛建立區域內的碳交易體系，以實現碳減排承諾的目標；2005―2015 年，已建成遍布四大洲的 17 個碳交易體系，而 2021 年 7 月我國全國碳排放權交易才正式上線。我國碳交易體系亟待迎頭趕上，這是第三大挑戰。
為應對上述挑戰，我國必須加速推進面向碳達峰、碳中和的經濟社會系統性變革，進行能源革命，在能源供給、能源消費、能源技術和能源體制等方面實現新突破和新跨越。
2 碳中和愿景下的能源變革
碳中和是一場綠色革命，將構建全新的零碳產業體系――如果沒有顛覆性、變革性技術突破，不可能實現碳中和。未來能源變革將呈現“五化”：從能源供給側看，是電力零碳化、燃料零碳化；從能源需求側看，能源利用高效化、再電氣化、智慧化（圖 5）。最終使我國建成以新能源為主體，“化石能源+二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）”和核能為保障的未來清潔零碳、安全高效能源體系。
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本文標題：碳中和面臨的三大挑戰與能源變革
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