碳中和的实现路径有哪些？

以下介绍的是实现碳中和的六大路径。

1.电力脱碳化

中国能源体系转型为实现“电力脱碳”提供了最巨大确定性 。2022 年发电行业的碳排放增速为 2.6%，与过去十年的平均水平相比，电力行业的排放增速有所放缓（IEA-CO2 Emission in 2022, 2023）。随着电力系统的脱碳化，发电行业排放量预计在 2025 年前后达到峰值，然后在 2055 年之前实现零碳排放，期间累计减排量在各行业中占比 55% 以上（IEA-CNZ，2021）。在现有政策下，最大限度地部署光伏和风电，配合新建储能、核电以及用于火电厂的碳捕集与封存（CCS）设 施，中国以最低成本可实现电力脱碳。预计到 2050 年，中国风电光伏累计装机规模仍将超过 67 亿千瓦（相 比 2022 年 8 亿千瓦，增长 8 倍以上），发电量占比可达 75%；中国核电装机规模需要达到 3.5 亿千瓦（相 比 2022 年 5700 万千瓦，增长 6 倍以上），发电量占比可达 14%；中国仍在运行的火电将全部配备碳捕集与 封存（CCS），发电量占比约 10%。（BNEF, New Energy Outlook: China, 2023） 。2020-2060 年间电力系统单位隐含碳排放（电力平均二氧化碳排放因子）将以年均 3% 的速度下降，速度显著 高于过去十年。电力脱碳的确定性，为各行业降低能源消费隐含碳排放提供了有力支撑（IEA-CNZ，2021）。

电力市场改革为各行业持续释放参与“电力脱碳”红利的机遇。伴随着电力市场化改革持续深化，市场规模逐步扩大，为绿电成为新的交易品种并通过市场交易奠定了基石。 2022-2023 年，多地相继出台了“外购绿电碳排放量核算为零”的相关政策，旨在促进碳排放权交易与电力 交易直接的衔接与协调，为企业通过绿色电力消费实现减碳提供政策支持。  此外，随着 2023 年《关于做好可再生能源绿色电力证书全覆盖工作促进可再生能源电力消费的通知》的发布， 明确了绿色电力证书（简称“绿证”）的权威性、唯一性、通用性和主导性，扩大了绿证核发和交易范围， 拓展了绿证交易平台，推动绿证核发全覆盖，做好与碳市场的衔接。 2023 年，全年核发绿证约 3,000 万个，对应电量 300 亿千瓦时；交易数量达到 2,000 万个，对应电量 200 亿 千瓦时。绿色电力证书交易有效促进了可再生能源在全国范围内合理消纳利用，提高了绿色电力消费水平。 未来，随着绿证供给能力的快速增强，绿色电力也将会“平价化”，将更具成本优势。

2.用能电气化

工业、建筑和交通领域持续提升电能在能耗中占比，可以提升系统智能化水平、兼具快速且 经济的脱碳效果。2021 年，全国电能占终端能源消费比重约 26.9%，预计到 2025 年，全国电能占终端能源消费比重提高到 31.2%，到 2030 年，我国电气化进程将进入中期转型阶段，带动电能占终端能源消费比重达到 35% 左右（中 电联 - 中国电力行业年度发展报告，2022）。 受到可再生电力规模持续增长推动，蓄热技术与电加热单元组合可作为兼具经济性和灵活性的“需求侧储能 单元”参与电力市场。新能源汽车技术也将加速压低汽柴油消费量。预计中国的煤炭、石油和天然气消费量 分别于 2023 年、2024 年和 2029 年达峰。到 2050 年时，中国煤炭消费量回到 2000 年前水平，几乎全部石 油消费都是用于化工原料，石油消费量比 2022 年水平低 60%，天然气将用于满足部分工业、建筑、交通和 电力多场景，消费量比 2022 年水平低 73%，回到 2010 年前水平。（BNEF，New Energy Outlook: China， 2023）

“十四五”、“十五五”时期，各行业电气化的重点领域将围绕重型运输载具和热力需求展开。食品生产、 机械加工、设备制造、建筑与采矿业都有广泛的热需求，包括原料熔化、产品烘干等过程。2022 年以来，电 加热、蓄热与热泵等成熟技术可以满足大部分制造业中低温热电气化需求（低于 400° C），预计可替代这些 行业 90% 的化石燃料加热需求。根据 IEA 预测，零碳转型情景下到 2030 年预计热泵机组可以提供 7% 左右 的中低温热力需求，高温热力需求中的 40% 可以电气化（IEA-NZE，2021）。

3.燃料脱碳化

以生物质、绿氢及氢衍生合成燃料（绿氨、绿色甲醇）为代表的零碳燃料将为重型公路运输、航运和航空等行业， 以及钢铁和化工等重工业领域提供脱碳路径。 “十四五”时期，我国将初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系；燃料电池 车辆保有量约 5 万辆，部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量达到 10 万 -20 万吨 / 年，实现二氧化碳减排 100 万 -200 万吨 / 年（《氢能产业发展中长期规划（2021—2035 年）》）。 “双碳”目标情景下，到 2060 年， 中国氢产量预计占全球的 30% 以上，生物天然气产量占全球的 30%，绿氢和氢基燃料在中国终端能源用量中 的比重共计将接近 10%（IEA-CNZ，2021）。

工业是拉动氢能需求增长的主要部门，2060 年工业需求将占氢能总产量的 40%。此外，交通运输领域占 25% 左右， 另外 20% 是将其转化为其他燃料（主要是航运用氨和航空用合成煤油）。 在“双碳”目标情景中，氨将会越来越多地作为海上交通运输的一种低碳燃料使用，2060 年预计 67% 的氨 将用于航运业。对航空业而言，2030 年以后，氢衍生合成煤油的用量将迅速提升，至 2060 年将满足中国航 空燃料需求总量的 1/4（IEA-CNZ，2021）。2022 年开始，氢氨一体化项目显著增加。据统计，2022 年全年， 氢氨一体化相关项目至少有 20 个，总投资额近 1,500 亿元，绿氨年产能超过 260 万吨（《中国能源报》， 2023）。

4.原料脱碳化

金属、水泥等原材料脱碳目前主要依靠生产低碳化，至 2050 年基本满足废钢不断再生循环需求。金属（钢铁和铝）、石化产品（例如塑料、纤维、橡胶）、水泥熟料都有较高隐含能耗及碳排放。通过循 环经济模式，可以降低多个工业领域过程碳排放和原料隐含碳足迹。提升再生资源占比，将提升基础原材 料生产的低碳化水平。通过在钢铁与铝生产中增加废钢和废铝使用比重，或降低熟料—水泥比例，可以推动 2020-2030 年间单位增加值能耗下降 32%。对一般制造业、商业消费领域，通过循环经济提升包材的再生率， 也将明显减少终端消费带来的碳足迹（IEA-CNZ，2021）。 随着中国完成工业化的历史延续，本土再生资源储量也将持续积累。以钢铁为例，要实现发达国家以短流程 电炉炼钢，需要具有重组的废钢供给：2020 年，中国可统计废钢供应量约 2.6 亿吨，相比目前中国粗钢产 量 10 亿吨量级，废钢资源供应远未达到可以支撑高比例短流程炼钢的程度。冶金工业规划研究院预计，到 2050 年，预计钢铁行业废钢供给量 5.0 亿吨，此时再生钢生产对废钢的消费量占到总废钢供给的 80% 以上， 才能基本满足以废钢不断再生循环的需求（RMI- 碳中和背景下中国钢铁零碳之路，2021）。

合成新工艺和回收再生利用是塑料主要脱碳路径。在“双碳”目标下，塑料的回收再利用价值和潜力将提升。2030 年前，塑料回收利用潜力的释放主要来自物 理回收水平的提高，而化学回收在 2030 年后有望得到较大规模的应用。目前巴斯夫、科思创、陶氏等领先 企业均在塑料化学循环领域进行了系列布局，在国内，中石油、中石化也一直密切关注相关领域。中石油在 “十四五”期间，全面布局相关研究，包括单一化塑料材料回收利用技术、新型废塑料优化技术等；中石化 也已全面启动成套技术开发和工业应用，同时着手相关产品标准研究（RMI- 碳中和目标下的中国化工零碳之 路，2022）。另外，在原料端基于 CO2 与绿氢合成塑料等材料，可降低对化石原料的需求。

可再生能源电解水制绿氢将成为中国主要的氢来源。中国在电解槽产能增加方面处于领先地位，2022 年累计装机容量接近 220 兆瓦，在建 750 兆瓦，预计今年 将上线。BNEF 的净零转型情境下，2040 年后中国的氢生产将主要依靠可再生电力与核能电解制氢。利用可 再生能源电解水制氢将成为中国主要的氢来源，预计 2050 年生产能力可达 9,700 万吨，满足 90% 的需求， 并将消费 4,345TWh 电力，约占电力需求的 25%。

5.能源资源利用高效化

数字技术变革是各行业能源和物质实现高效、绿色、低碳生产和使用的重要抓手 。物质、能量、信息是世界构成的三要素，它们自身的动态流转，相互之间协同约束。效率通常是第一生产力， 信息技术与智能化，是提升物质、能量和信息利用效率的关键技术，通过信息流提升物质流和能量流的效率， 从而达到减少碳排放的效果。在设备制造业，利用大数据、工业互联网、云计算、人工智能、数字孪生等新一 代信息技术对工艺流程和设备进行绿色低碳升级改造，对工业中的人、机、料、法、环要素全面连接，通过碳 数据量化、碳数据优化、智能控制等实现全产业链、全价值链的资源最优配置，在汽车、机械、电子、船舶等 行业打造数字化协同的绿色供应链。

数字化转型将成为企业减碳重要发力点，尤其是云计算、人工智能技术的应用。根据 IDC（International Data Corporation）的最新预测，2021-2025 年，中国能源企业数字化转型支出将以 每年 15% 的速率增长，生产运营数字化将成为企业重要减碳发力点。未来，能源行业将加深数字化技术应用， 提升生产运营效率及自动化水平，增强碳排信息披露合规透明性，推动碳市场交易。IDC 研究报告显示，从 2021 年到 2024 年，持续采用云计算可以减少超过 10 亿吨二氧化碳的排放；从当前至 2060 年实现碳中和，与 人工智能相关的技术减碳贡献占比将逐年提升，至 2060 年将至少达到 70%（IDC- 中国数字化转型市场预测， 2022）。

6.环境影响负碳化

CCUS 可以通过以下方式推动二氧化碳净零排放转型：解决现有资产的排放问题；为减排最困难的部门的排放 问题提供解决途径；为迅速扩大低碳制氢提供具有成本效益的路径；以及通过配备 BECCS 和 DACCS 从大气中 移除二氧化碳。 碳中和目标提出以来，中国已投运和规划建设中的 CCUS 示范项目规模明显扩大。据不完全统计，截至 2022 年底，中国已投运和规划建设中的 CCUS 示范项目已接近百个，其中已投运项目超过半数，具备 CO2 捕集能 力约 400 万吨 / 年，注入能力约 200 万吨 / 年，分别较 2021 年提升 33% 和 65% 左右。 “双碳”目标情景下，2030 年以后 CCUS 技术将加速部署，到 2060 年在电力、工业和石化部门可实现的减 排量将增加到 26 亿吨。此外，预计 2060 年通过 BECCS、DAC 结合二氧化碳封存，将有约 6.2 亿吨减排量， 占二氧化碳捕集总量的 25%，可完全抵消工业和交通运输部门的剩余排放（IEA-CNZ，2021）。