碳中和目标对于正处于工业化进程的中国来说是个巨大的挑战和考验。当前, 中国在全球二氧化碳及温室气体排放中的占比分别约为30%和26%，是 2019 年全球排放占比最高的单一国家 。
如果将中国的碳排放量细化到具体行业,会发现电力和工业这两大高排放领域占据了超过 70% 的份额, 交通占比约 11%,建筑占比约 7%。
推动能源结构演进是实现高碳排放行业中短期内脱碳的重要举措。而不同行业落实碳中和目标的路径和模式也不尽相同。
☆电力领域的减碳路径
电力行业贡献了中国 45% 的二氧化碳排放量， 居所有行业之首。目前，中国电力结构仍然以火力发电为主，2020 年火电在全国总发电量中的占比高达 68%。逐步降低煤电占比，是电力行业减碳的必由之路。
提高清洁能源发电
过去十年中, 受益于规模效应的显现和资本成本的降低, 风电、光伏发电成本持续下降, 特别是光伏发电项目单位千瓦平均造价下降了 75% 左右 , 其度电成本已接近煤炭等传统化石燃料发电, 为改变能源行业的格局提供了契机。
减少煤电占比需要加快非化石能源发展, 建设清洁低碳、安全高效的能源体系, 提高能源供给保障能力。此外, 加快西南水电建设, 安全稳妥地推动沿海核电建设, 大力提升风电、光伏发电规模, 建设 一批多能互补的清洁能源基地也是关键。
发展储能技术
清洁能源发电加速发展也亟需储能解决方案的大规模落地建设, 以应对日间和季节性用电需求的波动。目前, 抽水蓄能、电网级储能电池等技术在规模化应用方面已经取得一定进展。到 2025 年 , 抽水蓄能投产总规模将超 6,200 万千瓦 ,新型储能装机规模达3,000万千瓦以上,并有望解决储能技术的挑战。
建设电网基础设施
发展清洁能源要坚持集中式和分布式并举。这既需要坚强的输电网络实现清洁能源的大规模远距离输送, 也需要更加灵活的柔性配电网络,以满足分布式能源的快速发展和新型用能设备的广泛接入。处理好清洁能源发展与系统安全、供电保障以及系统成本之间的平衡,是推动能源转型发 展的重要一环。
☆工业领域的减碳路径
工业领域是能源消费和二氧化碳排放的重要来源。工业领域的碳排放主要来自于工业燃烧、工业流程和工业排废，特别是钢铁、水泥等重工业，贡献了工业领域 50% 以上的碳排放量。针对中国工业排放现状， 推进工业电气化、提高能源效率、发展循环经济、推动碳捕集 (CCUS) 技术是实现工业减排的四个重要抓手。
推进工业电气化
工业燃烧供热占工业排放量的 60% 以上 。随着工业电气化发展, 以电力替代煤炭、石油等化石能源来驱动工业生产过程, 可以有效减少二氧化碳排放。目前,工业电气化已成功应用于低温和中温生产工艺, 对于一些高温生产工艺, 采用清洁氢能等作为替代燃料,则具有更高的经济性和技术可行性。
提高能源效率
过去十年中, 中国在提高能源效率方面一直处于全球领先地位, 而能效提升大部分来自工业领域。调整优化技术和工艺路线, 提高系统能源利用效率, 研发创新低碳产品等, 既能减少能源活动二氧化碳 排放,也能减少工业过程二氧化碳排放。
发展循环经济
工业系统中除了提高能效, 还应鼓励发展循环经济的技术, 如废旧的钢、铝和其他金属以及塑料的回收利用。其中基于废钢的电弧炉法基本只消耗电力, 仅有 11% 的能源投入来自煤炭 ,相比高炉 - 转炉法具有更加低碳的能源结构。
发展碳捕集技术
碳 捕 集、利 用 与 封 存 技 术(Carbon Capture, Utilization and Storage , 简称 CCUS ) 是指将生产过程中排放的二氧化碳进行收集, 提纯并继续投入到生产过程当中,实现对碳的循环再利用。目前很多碳捕集技术还在实验室阶段, 但从长远看, 碳捕集有望成为人类应对全球气候变化的关键技术之一。如果其经济性、成熟度及安全等方面通过工业化规模的测试论证, 碳捕集技术则可与发 电、炼油、煤化工等产业做有效整合, 为未来工业领域提供 15%~20% 的减排空间。
☆交通领域的减碳路径
2020 年，交通运输行业碳排放量占中国二氧化碳排放量的11%，是电力和工业之后的第三大排放源， 但是交通运输行业的脱碳难度却非常高。与发电相比，交通运输处于脱碳成本曲线的 “高成本区”。交通运输行业的碳排放方式众多、结构复杂、统计困难，因此需要找到具有减排 潜力的环节，采取针对性的举措。
公路运输
当前, 公路运输业正处于一个世纪以来最重大技术变革的起点, 交通电气化和清洁氢能是应对脱碳挑战的核心。2020 年, 中国汽车工程学会发布《节能与新能源汽车技术路线图 2.0 》, 路线图中指出 2035 年中国的混动车和新能源车将各占 50%,汽 车产业将实现全面电动化转型。要确保新能源车在道路车辆保有量中接近 100% 的渗透率, 需要对电网和充电站进行大规模的基础设施投资。
为了覆盖不同类型的车辆(如重载车辆、公共交通、 市政车辆、乘用车) 和不同类型的应用场景(如场 站、工业园区、商场、社区、路侧) 的充电需求, 需要建设多层次的充电解决方案, 并与现有的用电系统进行有效调控,保证资源的最大化利用。
轨道交通
中国轨道交通领域已经形成了相对成熟的电气化解决方案,其中高速铁路、货运干线铁路、地铁已经基本实现全面电气化。保证现有电气化轨道交通继续可靠运行, 提高能源利用效率,加快普通铁路的电气化改造, 以及在港口、重工业等领域实现"公转铁",是中国轨道交通电气化下一阶段的主要方向。
航空和船舶
在交通运输领域, 航空和船舶行业的脱碳难度较高, 使用燃料替代和港口岸电及空港陆电,是目前解决方案的关键所在。
燃料替代: 在航空领域, 生物能源特别是可持续航空燃料, 与航空煤油相比减排可达 80% , 是减少航空碳排放的主要方式。而在船舶行业, 短期的液化天然气和中长期的清洁氨是两个主要的低碳燃料替代解决方案。
港口岸电和空港陆电: 港口船舶岸电供电系统替代船舶辅机发电,可实现靠港船只的零碳排放。飞机靠港也可以利用地面供电, 实现廊桥电能替代: 在登机廊桥下安装静电电 源和飞机地面专用空调, 在飞机停靠廊桥后 关闭辅助动力装置, 完全由地面以清洁能源 方式提供飞机所需的电能, 替代过去使用航空燃油的方式。
☆建筑领域的减碳路径
建筑业的直接碳排放占中国年度碳排放总量的 7%， 但建筑行业运行阶段的能耗却很高， 2018 年已达到 10 亿吨标标煤， 约占全国总能耗的 21%[6]。如何降低建筑能耗、提高能源使用效率、 达到绿色建筑标准，是实现建筑业低碳目标的关键一环。
在建筑设计阶段, 可采用绿色设计理念,根据地理条件合理设置太阳能采暖, 制热水及发电装置、风力发电装置、水地源热泵,充分利用环境提供 的天然可再生能源。同时,可采用节能的建筑围护结构及设备,使用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。
在施工阶段, 通过快速施工工艺、清洁施工工艺、 循环使用施工工艺、保温施工工艺等手段可以提高 能源使用效率,节约能源,增加材料利用率。
在运行阶段, 供暖和供冷是建筑物的主要能耗构成。
绿色建筑内的暖通空调系统及热水系统可通过采用可再生能源、高性能系数的冷热源机组、变频泵等多项节能技术, 提高其系统能效比。绿色建筑的照明和用电设备可以采用高效率的设备和先进的控制策略,从而提高能源利用率。
此外, BAS (楼宇自动化系统)能够分项计量建筑内各系统的耗能量,发现有节能潜力的系统, 并提出有针对性的改进措施,对设备的运行情况 进行有效调节,从而减少不合理的能源消耗,提高系统管理水平。
