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碳中和目標的提出意味著什么?未來如何發力?

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  碳中和離我們有多遠

  如期實現“2030年前碳達峰”“2060年前碳中和”……從去年9月我國在第七十五屆聯合國大會作出承諾以來,一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革已在能源領域拉開大幕。在我國“富煤、貧油、少氣”的現有條件下,加快能源系統的低碳轉型,特別是要大幅提高可再生能源在未來能源結構中的比重,成為實現碳達峰、碳中和目標必須啃下的“硬骨頭”。

  近日,就碳中和相關話題,記者采訪了國家氣候中心副主任巢清塵、中國氣象科學研究院副院長高云、中國氣象局公共氣象服務中心正研級高級工程師申彥波。

  極寒天氣、高溫熱浪等極端天氣在全球范圍內輪番上演,帶來嚴重威脅。今年3月中旬,受蒙古氣旋和大風持續影響,近十年來最強沙塵暴天氣席卷我國北方大部分城市及多個東亞國家,揚沙和浮塵導致多地PM10“爆表”。

  全球變暖還在持續嗎?將給我們的生活帶來什么影響?

  高云:觀測資料表明,近百年來全球氣候經歷了一次以氣候變暖為主要特征的顯著變化。為探尋全球氣候變暖的原因及其影響,自20世紀80年代起,聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)開始組織全球科學家,基于世界范圍內公開發表的研究成果對氣候變化及其影響進行系統性評估,迄今為止發布了5次報告,基本認定人類活動是當前氣候變暖的主要原因。

  人類活動主要是指化石燃料、生物質燃燒等過程中的溫室氣體排放,以及土地利用如城鎮化導致的土地覆蓋變化。由于氣候系統的慣性,即便立刻停止溫室氣體排放,全球變暖的趨勢還將在一定程度上持續,我們現在面臨的挑戰是如何盡快控制住全球變暖進程。

  巢清塵:全球變暖會引起緩發性海洋災害,出現海洋酸化現象,導致海平面上升、冰川融化等,引發海洋生態安全挑戰;由于溫度不斷升高,增加農作物的蒸發量,使得不同作物的生長周期產生變化,農業布局和結構被改變,影響農業產量;大氣中溫室氣體的增加,會使冬天陸地升溫較快,海陸間溫度梯度隨之減小,增加冬季強霾事件發生的頻率和持續時間,造成我國東部靜穩天氣增多;全球變暖使水資源與生態系統出現結構性變化,影響水量和水質,甚至是物種多樣性;氣候的不穩定性也使得世界疾病分布格局發生重大變化……全球變暖對日常生活的影響已經暴露,未來還將不斷加劇。

  氣候變化已成為當今人類社會面臨的重大全球性挑戰。我國是全球季風性氣候最為典型的國家,氣候變率大、氣象災害災情重、氣候風險交織復雜。氣候變化造成的影響比預期的更為強烈和迅速,全球變暖導致氣候系統不穩定性加大,極端天氣氣候事件正在呈現出日益頻繁、范圍更廣、持續時間長的趨勢。而在各種突如其來的氣象災害面前,城市這個開放的復雜系統往往表現出極大的脆弱性,這逐漸成為制約人類生存與可持續發展的瓶頸問題,提高社會的氣候韌性是最現實和最緊迫的任務。

  我國承諾在2060年前實現“碳中和”,美國提出將在2050年實現“凈零排放”,歐盟甚至提交《歐洲氣候法》,旨在從法律層面確保歐洲到2050年成為首個“氣候中性”大陸……為了積極應對全球氣候變化,各國紛紛開啟邁向碳中和目標的進程。

  碳中和目標的提出意味著什么?這一目標是如何考量的?

  高云:聯合國政府間氣候變化專門委員會2014年發布的第五次評估報告指出,二氧化碳及其他溫室氣體的累積排放與溫度升高之間大致呈準線性關系,因此減緩氣候變化的最直接有效措施就是通過減少化石能源的使用、增加碳匯等控制人為溫室氣體的排放,降低大氣中溫室氣體的濃度。

  綜合研究認為,一旦未來全球平均氣溫升高超過2℃的閾值,人類生活可能面臨較大危險。實現碳達峰、碳中和目標,意味著需要我國努力以更為高效的資源能源管理,來支撐經濟社會的可持續發展,為控制全球氣候風險作出積極貢獻,這與我國推進生態文明建設目標一致、政策相通,是積極應對氣候變化的迫切需求。

  科學家從氣候變化科學的角度圍繞國家戰略需求開展監測評估,為我國應對氣候變化、實現碳中和目標作出貢獻。

  巢清塵:我國提出碳達峰、碳中和目標是實現可持續發展的內在要求,是加強生態文明建設、實現美麗中國目標的重要抓手,也是我國作為負責任大國履行國際責任、推動構建人類命運共同體的責任擔當。

  一方面,應對氣候變化的本質與我國的發展路徑是一致的,低碳發展將促進我國生態環境質量實現根本好轉;另一方面,實現碳達峰、碳中和也是當前全球競爭的核心所在。碳中和的背后是技術和經濟的競爭。這將引領各國新一代技術的研發,未來一段時間全球將進入一個能源、工業、交通、建筑等領域技術的變革時代。碳中和將是全球關鍵核心技術和戰略發展機遇期,我們必須抓住這一機會。

  國家能源局提出到“十四五”末,可再生能源的發電裝機占我國電力總裝機比例將超過50%,可再生能源要從原來能源電力消費的增量補充地位變為增量主體。實現碳中和目標,我國能源系統需快速轉型,特別是要大幅提高可再生能源在未來能源結構中的比重。

  實現碳中和目標,我們面臨怎樣的機遇和挑戰?可再生能源將如何助力這一目標的實現?

  巢清塵:我國作為世界最大的發展中國家,在2060年前實現碳中和目標依然面臨非常嚴峻的挑戰。

  從排放總量看,我國碳排放總量巨大,實現碳中和所需的碳減排量遠高于其他經濟體。

  從發展階段看,歐美各國經濟發展成熟,已實現經濟發展與碳排放絕對脫鉤,碳排放進入穩定下降通道。而我國發展不平衡、不充分的問題仍比較突出,發展的能源需求不斷增加,碳排放尚未達峰。要統籌協調社會經濟發展、經濟結構轉型及能源低碳轉型任重道遠。

  從碳排放發展趨勢看,歐美一些國家從碳達峰到2050年實現碳中和的窗口期短則40余年,長則六七十年,甚至更長。而我國從2030年前碳排放達峰到2060年前實現碳中和的時間跨度僅有30年左右,所要付出的努力和速率遠遠大于這些歐美國家。

  從重點行業和領域看,我國能源結構以煤炭為主,2019年煤炭消費占能源消費總量比重為57.7%,非化石能源占15.3%。能源系統要在短短30年內快速淘汰占85%的化石能源實現零碳排放,這不是簡單的節能減排可以實現的轉型,而是一場真正的能源革命。

  申彥波:雖然我國風電裝機容量已連續11年、光伏發電裝機容量已連續6年位居世界第一,但我們對風能、太陽能資源的利用效率還不夠高。以風電為例,我國風電裝機容量是美國的2倍,但年利用小時數在2015年只有美國的50%,2019年接近70%,仍有較大差距;光伏發電也有類似問題,我國太陽能資源年總量比德國高30%以上,但光伏發電的年利用小時數在2015年比德國低將近100小時,2019年雖然超出德國17%左右,但仍然沒有完全體現出我國的資源優勢。

  在碳達峰、碳中和目標的引領下,可再生能源行業迎來歷史性發展機遇,也對可再生能源并網消納能力和規劃布局提出了新的考驗。風電、光伏、水電等發電方式均受地域和自然資源的影響,目前尚難以適應電網對大規模發電持續穩定的需要。因此在擴大電網消納能力的同時,必須著力推進科技創新,以提升電網的承載能力,減少“棄風、棄光”現象。

  有數據指出,全球正面臨“氣候緊急狀態”。聯合國秘書長古雷斯特曾坦言,如果不作出改變,氣溫升幅在本世紀可能達到災難性的3℃以上。碳中和目標提出的根本原因是應對日益加劇的全球氣候變化。

  我國哪些地區或能率先實現碳達峰?要實現碳中和目標,未來該如何發力?

  申彥波:能否率先達峰取決于各地的資源稟賦、產業結構及發展路徑。現階段,我國東部地區社會經濟水平相對發達,就地消納能力強,近年來新能源開發規模顯著增長,有率先達峰的優勢,而西部地區有豐富的水能、風能、太陽能、地熱等可再生能源資源。碳達峰、碳中和工作是一項長期任務,各地區應立足本地優勢,積極探索適合本地實際情況的降碳發展路徑和應對措施。需要注意的是,氣候資源具有波動性特征,還要著力發揮多種能源互補并網發電,譬如風能與太陽能、水電與火電的配合,其中氣象部門能否提供精確的預報服務是關鍵。

  因此,構建以新能源為主體的新型電力系統,至少要做好4個方面的氣象服務。一是如何科學地規劃布局。氣候資源開發潛力巨大,但哪些地方可以優先開發、哪些地方次之,只有通過合理規劃才能發揮資源的最大效用。

  二是回答怎么建的問題。大型風電場及光伏發電站的選址和建設,“出生決定一生”,一旦建成難以再調整。因此必須在微觀選址、關鍵參數設計等方面,充分考慮不同地方的資源特性。

  三是做好風電和光伏發電功率預報,完善極端天氣氣候事件對電力系統安全運行的風險評估,合理安排運行方式和應對措施,提高電網運行的安全性和可靠性。

  四是建立大規模風能太陽能開發的氣候生態環境效應評估體系,為新能源發展決策提供依據。

  巢清塵:應對氣候變化,減排和適應一樣重要。我們要把降碳作為源頭治理的“牛鼻子”,協同控制溫室氣體與污染物排放,協同推進適應氣候變化與生態保護修復等工作,支撐深入打好污染防治攻堅戰和二氧化碳排放達峰行動,增強各個領域和區域的氣候韌性建設。“十四五”時期,更需要針對碳中和目標下的各個領域的技術研發提出方向性戰略安排,并引導全社會進行相應的轉變。同時,研究制定更詳細的碳達峰行動方案,加快全國碳市場建設、積極參與全球氣候治理,并動員全社會力量,將碳達峰、碳中和的美好藍圖化為美麗現實。

  此外,新型電力系統是氣象、氣候資源依賴的電力系統。大力提升可再生能源利用水平和效率,需要盡快、準確摸清我國風能、太陽能資源家底。在資源評估的基礎上,充分利用風能太陽能資源的時空互補性,減小風電、光伏發電的間歇性和波動性,進而提高風電和光伏發電的電網友好性,促進新能源消納,提高可再生能源利用效率。

  高云:氣象部門自上世紀90年代就開始建設溫室氣體全球大氣本底站,并進行持續觀測和采樣分析,在大氣溫室氣體濃度監測方面具有良好的監測、分析和研究基礎。今年1月,中國氣象局啟動運行溫室氣體及碳中和監測評估中心。未來我們將發揮部門優勢,緊密圍繞綠色低碳高質量發展和應對氣候變化的需要,聯合國內外優秀科學家,從氣候變化科學的角度圍繞國家戰略需求開展監測評估,為我國應對氣候變化、實現碳達峰、碳中和目標作出貢獻。


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