內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗的一名工人為天驕綠能50萬千瓦光伏發電項目安裝光伏板。新華社發

浙江省德清縣新安鎮舍西村，工作人員在檢查村民屋頂的太陽能光伏板并網發電情況。新華社發

7月16日，發電行業全國碳排放權交易市場正式上線。這意味著，支持我國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”的目標愿景實現的重要工具快速落地。國務院常務會議指出，這一設立支持碳減排貨幣政策工具的舉措，將以穩步有序、精準直達的方式，支持清潔能源、節能環保、碳減排技術的發展。

正如中國工程院院長李曉紅所言，“碳達峰碳中和是一場關于新技術、新市場的賽跑，是中國第一次真正意義上在變革中與發達國家同場競技。”

在許多業內專家看來，嚴控化石能源、大力發展非化石能源、優化產能結構……在實現碳達峰碳中和的一個個“小目標”中，首先迎來的將是一場技術革命。在能源、電力、交通、環保、生態乃至建筑等多個領域，科技創新這招“先手棋”如何謀篇落子，將是這場“大考”的開局關鍵。

從20世紀90年代初簽署《聯合國氣候變化框架公約》開始，在減碳方面，我國作出了持續的努力。與1990年相比，2020年我國單位GDP二氧化碳排放強度降幅超過90%。煤炭在一次能源中所占的比例，從1990年的76.2%下降到了2020年的57.7%。非化石能源占比穩步上升，到2019年已超過15%。

減碳也同時支持了PM2.5濃度的大幅降低。從2013年開始，國家大幅度推進治理大氣污染行動，到2020年，全國300多個城市PM2.5的平均濃度下降了46%。大氣污染治理和減碳行動取得了協同增效的成果。

“然而，如果我們還延續過去以末端治理為主的控制路徑，那么未來十年，我們減排大氣污染物的潛力將基本耗盡。”中國工程院院士、清華大學環境學院教授賀克斌說，“因此，我們選擇在碳中和目標下，實現深度能源轉型。”

賀克斌介紹，據測算，我國2020年二氧化碳總排放量約104億噸，到2030年前達峰，預計達到110億噸左右，僅略有增長。而我國的碳匯能夠吸收碳的能力大概是10億噸左右。由此推算，如果要在2060年前實現碳中和，則意味著超過90%的碳排放量要減下來。作為碳排放的絕對“主力”，“解綁”化石能源依賴勢在必行。

“這凸顯出未來對技術的依賴和需求。”賀克斌指出，截至2020年年底，已經有100多個國家或地區提出了碳中和承諾。在這一目標推進下，世界經濟發展將從資源依賴型向技術依賴型轉變。

他分析，目前，全球經濟高度依賴化石能源，但是化石能源的地域分布極度不均勻。例如，煤炭儲量最多的前五個國家擁有全球煤炭75%的儲藏量。這使得擁有資源的國家在發展上存在明顯優勢。然而，在碳中和的目標要求下，各國將大幅度提升非化石能源的比例，如風能、太陽能、水能和核能。其中，風能、太陽能占比相對更高。而全球風、光資源分布相對均勻，因此，“誰能夠更好地掌握抓取風、光資源，即開發出大規模應用風電、光伏電的領先技術體系，誰就獲得了長期經濟發展支撐能力的提升。”

而這個備受依賴的技術體系，恰好是一個新生的競技場。國際能源署IEA2021年作出的技術評估顯示，在全球能源行業的路線圖里，2050年實現碳凈零排放的關鍵技術中，尚有50%未成熟，如智能充電技術，需要進一步研發提升。“在碳中和問題上，‘技術為王’將得到充分體現，誰在技術上走到前面，誰就會在未來國際競爭中取得優勢。”中國科學院院士丁仲禮說。

不久前，在寧夏的茫茫戈壁上，全球最大的太陽能電解水制氫項目正式投產。在前沿技術的“加持”下，通過太陽能生產電能，通過電解水制取出氫和氧，再用氫替代煤作為原料、氧替代煤作為燃料，直供化工系統生產聚乙烯等上百種高端化工產品，這里形成了一條完整的碳中和產業鏈。

在中國工程院院士杜祥琬看來，這樣的技術變革將隨著碳中和的推進發生在經濟社會的方方面面，其中，節能、提效是戰略之首。杜祥琬介紹，在節煤方面，有賴不斷迭代的技術支持，我國煤電發電煤耗有望降至289克標準煤/千瓦時，燃煤工業鍋爐將采用高效、低排放的煤粉爐，熱效率可由65%提升至90%，鋼鐵、建材、化工等單位產品煤耗也應達到國際先進水平，居民和服務業燃煤爐灶也將推廣采用熱效率70%以上的新型爐灶，“經計算，以上每一項均可有效節約1億噸以上的標準煤。”

發展非化石能源，風能、光能、水能、核能也將逐步走上電力主場。目前，我國水電、風電、光伏發電累計裝機容量均居世界首位，在技術應用上已相對成熟。“從成本上看，水電、風電明顯比火電便宜，太陽光伏發電的成本目前已不到煤炭發電成本的三分之一，這些可再生能源的競爭性可謂突飛猛進。”中國社科院學部委員、國家氣候變化專家委員會委員潘家華說。

然而，我國目前的電力系統仍是基于傳統的交流電網，發電不論是基于水電還是火電，都是可控的。未來若大規模使用風、光等發電能源，由于其受天氣、季節、晝夜影響，雖取之不盡，但發電量的不確定性也大大增加，這就催生了對高度智能化、可調控的電網或虛擬電廠和先進儲能設備系統的迫切技術需求，更有望拉動相關產業的迅速發展。

此外，生物質能也展現出一定的能源潛力，亟待技術開發。中國工程院院士、清華大學建筑學院教授江億介紹，我國可開發的生物質能源共有8億噸標準煤當量，但還遠遠未得到利用。具體包括麥秸、玉米秸、稻草等農業秸稈，果木、落葉等林業枝條，牲畜糞便和農副產品加工垃圾、餐廚垃圾等。通過技術創新，我們可對這些生物質材料進行商品化能源加工，如壓縮顆粒供清潔燃燒、用作可替代木炭，壓縮成塊供工業鍋爐焚燒和發電，此外，還可建設大型沼氣池，得到純度達95%以上的甲烷燃料。

緊隨能源、電力，交通和建筑行業的減排技術需求同樣迫切。賀克斌介紹，以電或氫代油，新能源汽車產業將得到進一步大力發展，并將成為未來消納風電、光伏發電能力的重要途徑，具備雙向充放電功能。為適應未來高比例的風電、光伏電力，城市建筑“光儲直柔”配電的建設和改造也將逐漸推開。江億指出，經過測算，我國城鎮建筑屋頂光伏可開發量為8.3億千瓦，這些電力可滿足城鎮建筑自身用電的30%～40%。同時，連接智能充電樁與電動汽車，建筑內部配電也將改為直流系統，由此成為電力的柔性負載。

排放端發力，固碳端同樣不能落后。根據承諾，中國將在2060年前通過植樹造林、碳捕集和封存利用、海洋吸收等形式抵消自身產生的二氧化碳排放。中科院上海高等研究院研究員魏偉表示，通過碳捕集利用和封存即CCUS技術來吸收二氧化碳，已是全球減排不可或缺的技術選擇。我國碳捕集部分技術已達到和接近達到商業化應用階段，也已形成了相關技術發展路線圖。

國家海洋局局長王宏透露，為助力“雙碳”目標實現，我國已組織開展專項調查評估，摸清了紅樹林、鹽沼、海草床三大藍碳生態系統本底，并正在推進海洋微生物碳泵、漁業碳匯研究。此外，陸地生態系統固碳現狀測算、陸地生態系統未來固碳潛力分析也有待科技界下一步重點研究。

“放眼未來，新的變革必將孕育全新的科學技術和工程，必須加快前沿研究，抓緊部署低碳前沿技術研究，加快推廣應用減污降碳技術，提升我國在低碳環保領域的技術優勢和儲備。”李曉紅建議。

記者了解到，針對碳中和問題中的科技需求，中國科學院學部已設立重大咨詢項目“中國碳中和框架路線圖研究”，目標是設計初步路線圖，“先給出一個框架性建議，供科技界討論、修正、完善。”丁仲禮說，我國學術界應該秉持開放的態度，廣泛參與，發揮出想象力和創造力。

“碳達峰、碳中和將帶來一場由科技革命引起的經濟、社會、環境的重大變化，其意義不亞于三次工業革命。”科技部部長王志剛表示，兼顧經濟社會可持續發展與碳中和目標實現，必須依靠科技創新，以全面實現循環型零碳社會的變革性重構。