科技猎北极星大气网讯:气候变化是当今全球面临的重大挑战之一。自第一次工业革命以来，煤、石油、天然气等化石能源的发现和利用极大提高了劳动生产率，推动了人类社会大繁荣、大发展，同时也产生了严重的环境问题和气候变化问题。
200 多年来，化石能源燃烧所产生的二氧化碳（CO2）累计已达 2.2 万亿吨，全球大气中 CO2浓度持续上升。特别是近半个多世纪来，CO2 浓度呈现快速增长的趋势（图 1），2021 年 4 月大气中 CO2 的体积分数已达到了 419×10−6 ，全球地表平均温度已升高 1.1℃。
图1 第一次工业革命以来全球大气中CO2 体积分数变化
数据来源：斯克利普斯海洋研究所
2018 年联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布《全球升温 1.5℃ 特别报告》，报告指出已经观察到的全球气温升高的事实，以及气温升高给人类造成的影响远远高于早期预测，2℃ 温升给世界造成的影响将难以承受，人类必须把温升控制在 1.5℃。以 CO2 为主的温室气体排放所导致的全球气候变暖，已成为全球性的非传统安全问题，严重威胁着人类的生存和可持续发展。
我国碳达峰、碳中和承诺的提出，不仅彰显了我国作为世界大国的责任担当，也是推动我国能源结构、产业结构、经济结构转型升级的自身发展需要，对我国实现高质量发展，建设人与自然和谐共生的社会主义现代化强国具有重要战略意义。
1 我国实现碳达峰、碳中和目标面临的挑战
改革开放 40 余年来，我国经济高速发展，2019 年我国的国内生产总值（GDP）总量超过 14 万亿美元，居全球第 2 位；但人均 GDP 刚突破 1 万美元，排在全球 67 位（图 2）。作为世界最大的发展中国家，我国的发展不平衡不充分问题仍然突出，面临着发展经济、改善民生等一系列艰巨任务；我国能源需求还在不断增加，碳排放仍处于上升阶段，尚未达到峰值。在经济社会发展的同时，如何转变能源结构、产业结构、经济结构，实现碳达峰、碳中和，这是第一大挑战。
图2 2019 年全球GDP（a）及人均GDP（b）排名前20 位的国家
数据来源：世界银行
从能源消费总量来看，2020 年我国能源消费总量世界第一，占比超过全球总量的 1/4，CO2 排放占全球总量的 1/3。从能源消费结构来看（图 3），我国仍以化石能源消费为主，2020 年占比超过 84%；我国能源消费仍有一半以上的来源是煤炭，远高于全球能源消费结构中的煤炭占比。从我国发电类型来看，2020 年全国总发电量中 68% 来自于火电。根据我国不同行业碳排放数据来看（图 4），发电与热力（占比 51%）和工业（占比 28%）是我国来源最大的 2 个碳排放行业。从碳达峰时间看，20 世纪 90 年代之前欧盟主要国家已实现碳达峰，美国也于 2007 年实现碳达峰。欧盟主要国家提出 2050 年实现碳中和，从实现碳达峰到碳中和有 60 年以上时间；而我国因起步较晚，要实现碳达峰（2030 年）到碳中和（2060 年）的目标，时间只有欧盟主要国家的一半不到。这意味着，我国需要用更短的时间，将占比达 84% 的化石能源转变成净零碳排放能源体系，时间紧、任务重，这是第二大挑战。
图3 2020 年全球能源消费结构（a），以及中国的能源消费结构（b）和电力结构（c）
数据来源：英国石油公司、中国电力企业联合会
图4 1990�D2018 年我国不同行业碳排放
数据来源：国际能源署
从气候变化和温室气体控制的社会层面看，我国在百姓意愿、企业认同、技术储备、市场机制、法律法规等方面与发达国家相比，明显滞后。例如：自《京都议定书》生效后，世界主要国家及地区纷纷建立区域内的碳交易体系，以实现碳减排承诺的目标；2005�D2015 年，已建成遍布四大洲的 17 个碳交易体系，而 2021 年 7 月我国全国碳排放权交易才正式上线。我国碳交易体系亟待迎头赶上，这是第三大挑战。
为应对上述挑战，我国必须加速推进面向碳达峰、碳中和的经济社会系统性变革，进行能源革命，在能源供给、能源消费、能源技术和能源体制等方面实现新突破和新跨越。
2 碳中和愿景下的能源变革
碳中和是一场绿色革命，将构建全新的零碳产业体系�D�D如果没有颠覆性、变革性技术突破，不可能实现碳中和。未来能源变革将呈现“五化”：从能源供给侧看，是电力零碳化、燃料零碳化；从能源需求侧看，能源利用高效化、再电气化、智慧化（图 5）。最终使我国建成以新能源为主体，“化石能源+二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）”和核能为保障的未来清洁零碳、安全高效能源体系。
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本文标题： 碳中和面临的三大挑战与能源变革
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