40年减排近80%？双碳目标背后的科技大脑

 

■本报记者 倪思洁 孙丹宁

2020年9月22日，在第七十五届联合国大会上，中国向世界郑重承诺，力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。一时间，全世界将目光投向中国，想看看这个拥有14亿人口的发展中大国拿什么兑现承诺。

几天后，在位于北京三里河的中国科学院院部办公楼，几位科学家围坐在一间小会议室里。会议发起者是中国科学院时任副院长丁仲礼，能源领域专家、中国科学院时任副院长张涛坐在他身旁，与会者主要是来自能源、化学、生态、资源环境等研究领域的知名专家。

“我们首先要搞清楚一个问题：减排到什么程度才能达到碳中和？”有人说。

大家仔细一算，要实现碳中和目标，未来40年里我国要减排近80%，而我国的能源禀赋以煤炭为主，人均GDP刚跨过1万美元大关，全社会还需要完成大量基础设施建设。作为最大的发展中国家，我国实现这个宏伟目标时间紧、压力大、任务重。

面对减排与发展的均衡难题，2020年底，中国科学院学部经过前期酝酿后，部署了由丁仲礼、张涛和高鸿钧3位院士牵头负责的“中国碳中和框架路线图研究”重大咨询项目（以下简称“碳中和”咨询项目），目标是绘制可落地的碳中和路线图，使我国在展现大国担当的同时保障自身发展权益，解决政策制定背后的重大科学问题。

“火出圈”的咨询报告

2021年5月30日，在中国科学院学部第七届学术年会全体院士学术报告会上，丁仲礼的一场面向全网直播的报告，引发了国务院相关部门的关注。

报告中，丁仲礼介绍了中国科学院学部重大咨询项目——“碳中和”咨询项目的背景、意义、关键科学问题、任务设计和已有的初步认识，以及咨询项目组对未来我国实现碳中和路径的5点建议。

在张涛的印象中，从那时起，国务院各部门常来中国科学院调研交流，了解碳达峰碳中和建议报告的具体内容。他本人也经常接到来自各行业部门的报告邀约，去科普碳中和技术体系。

综合考虑各方意见和建议后，2021年9月22日，《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》发布。紧接着，2021年10月26日，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，并逐渐形成了碳达峰碳中和“1+N”的政策体系，以全方位推动中国实现碳达峰碳中和目标。

2021年11月，“碳中和”咨询项目建议报告最终定稿。报告不仅细致回答了我国要如何分步实现碳中和目标，还给出实现目标的具体技术路径。此时，距离我国向世界作出“实现碳达峰碳中和目标”承诺刚过一年。

为了满足各层级碳达峰碳中和战略决策的需求，让更多人了解“碳中和”咨询项目的成果，咨询项目组在服务部委和省级行政区的决策和行动之时，还着力对咨询研究成果进行科普。2022年9月，基于“碳中和”咨询项目研究成果，咨询项目组出版了专著《碳中和：逻辑体系与技术需求》（以下简称《碳中和》），该书入选中宣部2022年主题出版重点出版物，为政府工作人员、相关行业从业者和科研工作者提供了一份重要的参考读本。

有一次，张涛在一场会议期间偶遇一位金融投资界的企业家。那位企业家捧着50万字的《碳中和》找到张涛，激动地翻开书说：“原来您就是这本书的一位作者啊！您看我画了多少红道道！”

“自那之后我发现，原来有很多非科技界人士在读这本书，想了解碳中和是什么、如何实现碳中和，以及全球的态势和中国的举措。”张涛回忆。

《碳中和》能够“火出圈”，与“碳中和”咨询项目的专业性、前瞻性和高质量有关。参与过不少咨询项目并且曾经分管过中国科学院学部工作的张涛感慨：“这是我经历过的规模最大的咨询项目。”

一场朴素的“科学会战”

时间回到2021年春天，在中国科学院学部明确要做“碳中和”咨询项目之后，一场覆盖中国科学院5个专业学部、上百位院士专家的“科学会战”启动了。

早在国家提出碳达峰碳中和目标之前，中国科学院就有多家研究院所自发开展了与碳排放相关的研究。目标提出后，分散在各个研究所里的科技力量被组织起来。

这场“会战”以最朴素的方式开始——张涛手机里存着很多国内相关顶尖科学家的联系方式，他第一通电话拨给了中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）所长、中国工程院院士刘中民。

“学部启动了‘碳中和’咨询项目，希望你能参与其中。”张涛说。

电话那头，刘中民立刻答应下来。他意识到过去积累了很长时间的技术和数据，终于可以派上更大的用场。

和刘中民的反应一样，接到张涛电话的每一位科学家都作出了积极回应。“参与咨询工作要花很长时间，大家只要被点到名，都很积极，再忙都愿意参加，我觉得挺感动的。”张涛回忆。

很快，来自地学部、生命科学和医学学部、技术科学部、数学物理学部、化学部的院士专家及其团队组成了一个100多人的咨询项目组。他们从天南海北赶赴北京，共商咨询之策。

咨询项目组首先明确了一条原则——先立后破。“碳达峰碳中和的目标，我们是一定要实现的，但是不能够以牺牲老百姓的生活质量和国家的经济发展为代价。”张涛说。

他们决定从科学出发，辩证把握“立”与“破”的关系，让碳达峰碳中和目标的达成过程更符合中国实际。

在丁仲礼的领导下，大家经过热烈讨论，很快确定了技术体系的大致框架。核心专家团队认为，实现碳中和需要建立一个“三端共同发力”体系。其中，“发电端”用风、光、水、核等非碳能源替代煤、油、气；“消费端”通过工业过程、工艺流程重构，用电力、氢能、地热等替代煤、油、气；“固碳端”用生态建设、碳捕集-利用-封存等碳固存技术，将二氧化碳人为固定在地表、产品或地层中。

在此基础上，咨询项目组从排放、固碳、政策三大方面，设立了9个研究专题，聚焦技术清单和政策需求，涵盖了电力供应系统、能源消费领域、生态和人为固碳领域的技术需求清单研究，以及碳排放历史趋势与现状评估。

此外，项目组还按照2060年实现碳中和的目标倒推，将接下来的40年划分为控碳阶段、减碳阶段、低碳阶段和中和阶段4个发展阶段。

“经得起历史的检验”

框架搭好之后，上百位院士专家凭借专业所长，各自负责或参与相应的专题研究任务。

刘中民及其团队负责研究的是“能源消费领域的技术需求清单”，为的是找出一条面向碳中和目标的能源技术发展路线。

“我们要分析对比上千种技术路线，选择合理的技术方向，最终形成系统的技术路线图。”在刘中民看来，做战略研究的最大难点正在于此。“社会各界积极性很高，提出很多技术路线，有些是近期的，有些是长远的，很多技术之间甚至是互相矛盾的。既要立足现实，又要兼顾长远；既要减排效果，又要经济可行；既要考虑技术的成熟度，又要为未来技术和颠覆性技术留出空间。变数很多，但是减排的根本目的是为了更好发展，这是硬道理。技术大方向是不能搞错的，观点一旦提出来就要经得起历史的检验。”

幸而，此前刘中民团队在做中国科学院A类战略性先导科技专项“变革性洁净能源关键技术与示范”项目时，就认识到战略研究的必要性，并专门在大连化物所成立了能源战略研究中心。“得益于该中心积累的大量数据基础，我才敢承担这项任务。我一个人是没有这么大能力的，还是要靠团队的积累和研究。”刘中民说。

刘中民团队在能源战略研究中心搭建起智能化模型，很快找到“最快的、最切合实际的‘坐标’”，厘清技术发展的优先顺序。

“以化石能源为主的能源生产和消费过程排放了大量二氧化碳，主要集中在火电、钢铁、化工、有色金属、水泥等工业领域以及交通、建筑等行业。要实现能源生产和消费的低碳化，一方面需要采用非碳能源替代化石能源发电，并应用于能源消费端各领域和行业；另一方面要推动各行业内在的技术变革及产业结构升级，从技术原理上设计不排放二氧化碳的新工艺流程，才能达到大幅度减排目标。这是一项涉及能源革命、工业革命和科技革命的极其复杂的系统性工作，同时需要加强顶层设计，考虑多能融合、多行业联动的载体（如储能、氢能）和关键技术节点等诸多问题。”刘中民说。

最终，刘中民团队与中国科学院过程工程研究所、中国科学院电工研究所等团队合作，给出了“能源消费领域的技术需求清单”，不仅提出工业、交通、建筑部门若干拟重点发展的先进低碳技术，还凝练出需要解决的关键科技问题，以及实现能源消费端低碳化的策略及技术发展路线。

在“碳中和”咨询项目中，和刘中民团队一样以“经得起历史的检验”为目标参与研究的团队有很多。例如，来自中国科学院电工研究所等单位的院士专家，从风光热发电技术、稳定电源、多能互补、电网基础设施等多方面入手，给出“新型电力供应系统的技术需求清单”。

来自中国科学院青藏高原研究所、中国科学院植物研究所、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院武汉岩土力学研究所等单位的院士专家，探索生态固碳、碳捕集、封存与利用等主要负排放技术，并给出“固碳领域的技术需求清单”。

来自北京理工大学、中国科学院科技战略咨询研究院等单位的院士专家和中国科学院全院政策研究与战略情报研究力量，对碳排放的历史趋势与现状进行国际对比，并对我国碳排放的来源进行行业层面的比较。

“及时地、实事求是地为国家提供战略咨询建议是中国科学院学部的重要责任。在‘碳中和’咨询项目中，我们完成了碳达峰碳中和技术的系统化设计，交出了科技界的答卷，让碳达峰碳中和目标的实现能够更加有举措、有内容、有步骤，做得更实。”张涛说。

完成“碳中和”咨询项目后，科学家的工作仍在继续。2022年3月2日，中国科学院发布“科技支撑碳达峰碳中和战略行动计划”（以下简称“行动计划”），面向碳达峰碳中和的战略重大科技需求，具体部署实施了18项重点任务。曾经因为战略咨询任务集结到一起的各个研究团队，又回到各自实验室，为满足战略重大科技需求大力攻关。

“我们希望通过‘行动计划’的实施，实现‘四个一’，即拿出一张技术路线图，解决碳达峰碳中和的实现路径问题；提出一批新概念理论，解决降碳固碳的原理问题；突破一批新技术，解决减排增汇的工艺和装备问题；算好一本收支账，解决碳源碳汇的监测核算问题。”

面向未来，张涛信心满满，“相较于发达国家，中国正在用二三十年的时间去完成发达国家用了100年才完成的事。中国是一个负责任的大国，我们正在扎扎实实、分步实施、稳妥推进碳达峰碳中和行动，为全球应对气候变化注入强劲动力。”

（原标题：40年如何减排近80%？“双碳”目标背后的科技大脑）