院士說 | 《環(huán)境保護》對話杜祥琬院士:碳中和背景下的綠色低碳轉(zhuǎn)型與能源安全保障并行不悖
院士介紹
杜祥琬,1997年當選為中國工程院院士,2006年當選為俄羅斯國家工程科學院外籍院士,2002年當選中國工程院副院長。我國應(yīng)用核物理、強激光技術(shù)和能源戰(zhàn)略專家。曾主持我國核試驗診斷理論和核武器中子學的精確化研究,為我國核試驗的成功和核武器發(fā)展作出了重要貢獻;曾任國家“863”計劃激光專家組首席科學家,是我國新型強激光研究的開創(chuàng)者之一,推動我國新型高能激光技術(shù)跨入世界先進行列。主持了中國工程院“中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究”“中國能源中長期(2030、2050)發(fā)展戰(zhàn)略研究”“我國核能發(fā)展的再研究”“應(yīng)對氣候變化的科學技術(shù)問題研究”等重大咨詢研究項目。曾任第二屆國家氣候變化專家委員會主任、第三屆國家氣候變化專家委員會名譽主任。參與了國家2020年和2030年低碳發(fā)展戰(zhàn)略目標的論證。作為中國代表團高級顧問多次參加了聯(lián)合國氣候變化大會。杜祥琬院士還先后榮獲國家科技進步獎特等獎一項、一等獎一項、二等獎兩項,并于2000年獲何梁何利基金科學與技術(shù)進步獎。
《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》(以下簡稱《意見》)提出,要把碳達峰、碳中和納入經(jīng)濟社會發(fā)展全局,以經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型為引領(lǐng),以能源綠色低碳發(fā)展為關(guān)鍵。我國提出碳達峰、碳中和目標的戰(zhàn)略意圖主要體現(xiàn)在哪些方面?未來我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)又會進行怎樣的調(diào)整優(yōu)化?近日,《環(huán)境保護》雜志記者專訪了中國工程院院士、中國工程院原副院長杜祥琬,請他就上述問題與讀者分享他的思考與見解。
重視能源體系的獨立性和安全性
《環(huán)境保護》:碳達峰、碳中和目標的戰(zhàn)略意圖是什么?實現(xiàn)路徑主要包括哪些方面?
杜祥琬:實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的意義重大,能夠加快我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型,以低碳轉(zhuǎn)型推動可持續(xù)發(fā)展。碳達峰、碳中和目標也將倒逼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,及時抑制發(fā)展高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)的沖動,推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)進步,拉動巨量的綠色金融投資,帶來新經(jīng)濟增長點和新就業(yè)機會,支撐高質(zhì)量發(fā)展。
能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達峰、碳中和目標的路徑主要包括四個方面。
一是從人類文明形態(tài)進步的高度來認識能源革命。人類文明形態(tài)的不斷進步是歷史的必然,F(xiàn)代非化石能源巨大的進步正在推動人類由工業(yè)文明走向生態(tài)文明,這是又一輪深刻的能源革命。能源低碳化事關(guān)人類未來。全球?qū)Υ艘呀?jīng)達成高度的共識。
二是樹立新的能源安全觀。能源安全的核心是供需安全,要以“科學供給”滿足“合理需求”。目前階段,“科學供給”一方面是化石能源的“科學供給”,這是重點;另一方面是要逐步倚重我國自己可以掌控的非化石能源供給。值得強調(diào)的是,可再生能源的利用是我國自己可以掌控的,它不易受國際地緣政治變幻的影響,有利于能源體系的獨立性和安全性。經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的需求可以牽引可再生能源快速增長。支撐可再生能源穩(wěn)定、快速增長的是其背后的自然資源以及開發(fā)這些自然資源所需的不斷提升的技術(shù)能力和下降的成本。能源安全除包括供需安全外,還應(yīng)當包括環(huán)境安全、氣候安全,因此,也要解決好能源開發(fā)利用造成的環(huán)境問題和氣候問題。
三是構(gòu)建多能融合發(fā)展格局。我國中東部的能源可以按“身邊取”和“遠方來”相結(jié)合、“分布式”與“集中式”相結(jié)合的思路發(fā)展。“集中式、遠方來”主要是指在西北地區(qū)建設(shè)電力大基地,實施“西電東送”,而“分布式、身邊取”將提高中東部能源自給比例。論證表明:這種發(fā)展思路的能源資源可供性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性都是成立的,不僅有助于推進“源網(wǎng)荷儲一體化”和局域電網(wǎng)、“微型電網(wǎng)”和“虛擬電廠”的批量化發(fā)展,減緩“西電東送”和“北煤南運”的壓力,而且有利于我國能源結(jié)構(gòu)低碳化、空間格局趨于平衡、城鄉(xiāng)一體化的能源基礎(chǔ)設(shè)施升級。
四是切實發(fā)揮化石能源在低碳轉(zhuǎn)型中的作用。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國,煤炭目前仍是我國的基礎(chǔ)性能源。對于煤炭的利用,我國應(yīng)堅持清潔高效利用,以煤炭發(fā)電為主,通過技術(shù)進步,減少非發(fā)電用煤;發(fā)展清潔取暖,加強煤炭與非化石能源協(xié)調(diào)互補,支持能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)的融合創(chuàng)新
《環(huán)境保護》:在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標下,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)將如何轉(zhuǎn)型升級?
杜祥琬:《意見》對深度調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系,加快推進低碳交通運輸體系建設(shè),提升城鄉(xiāng)建設(shè)綠色低碳發(fā)展質(zhì)量,加強綠色低碳重大科技攻關(guān)和推廣應(yīng)用,持續(xù)鞏固提升碳匯能力等內(nèi)容都提出了具體而明確的要求。在《意見》的指導下,建議從以下五個方面推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)的融合創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型升級。一是要清潔利用煤炭,在煤炭利用中做好低碳循環(huán)。二是要推動電力行業(yè)減排,大力發(fā)展非化石能源發(fā)電?梢园l(fā)展智能電網(wǎng)、分布式能源等,提升配電網(wǎng)服務(wù)水平;重視核電作出的新貢獻,在安全的前提下,積極有序發(fā)展核電。三是要重視交通行業(yè)減排。“以電代油”“以氫代油”、使用生物航空燃油,并實施道路運輸車輛達標車型制度,優(yōu)化公交和軌道交通,倡導自行車綠色出行,促進交通設(shè)施與可再生能源結(jié)合發(fā)展。四是要推行工業(yè)領(lǐng)域減排。構(gòu)建低碳循環(huán)的工業(yè)體系,強化物料循環(huán)回收利用體系建設(shè)。五是要實施建筑行業(yè)減排。供暖、制冷、照明等環(huán)節(jié)均可推行電氣化。其用電則來自可再生能源和工業(yè)余熱。數(shù)字化、智能化的應(yīng)用,智能家居、智能家用電器的普及,均將加速建筑行業(yè)脫碳。
安全可靠是對能源系統(tǒng)的基本要求
《環(huán)境保護》:您認為實現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展“可能三角”的難點和阻力在哪些環(huán)節(jié)?應(yīng)對阻力的手段又有哪些?
杜祥琬:實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的實質(zhì)是實現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展。實現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展“可能三角”沒有原理性障礙,卻也不是現(xiàn)有技術(shù)能力可以完全解決的。常規(guī)的能源系統(tǒng)很難同時滿足“安全可靠、經(jīng)濟可行,綠色低碳”三個目標,這被稱為能源領(lǐng)域的“不可能三角”。但是在碳達峰、碳中和的背景下,新型能源系統(tǒng)必須逐步滿足這三個目標,使之成為“可能三角”。安全可靠是對能源系統(tǒng)的基本要求,經(jīng)濟可行的能源系統(tǒng)才會被社會接受,綠色低碳是能源轉(zhuǎn)型的大方向,三者缺一不可。
其中,當屬安全可靠難點最多、阻力最大。新型能源系統(tǒng)實現(xiàn)安全可靠離不開“多能互補、源網(wǎng)荷儲”八個字。第一是從“源”出發(fā)。新能源發(fā)展要做好全系統(tǒng)戰(zhàn)略,自身需要一個完備的產(chǎn)業(yè)鏈條,并做到協(xié)同友鄰。新型能源系統(tǒng)的電源發(fā)展必須確立多能互補的策略,讓各能源品種都為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標作出貢獻。第二是“網(wǎng)”。發(fā)展智能電網(wǎng)和配電網(wǎng)。數(shù)字技術(shù)可提升電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用能力,與傳統(tǒng)電力技術(shù)融合促進電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)智能化,推動電網(wǎng)可觀、可測、可控。第三是“儲”。發(fā)展商用化的儲能(熱)技術(shù)。儲能技術(shù)是未來新型能源系統(tǒng)具備柔性、包容性和平衡功能的關(guān)鍵。儲能技術(shù)的時移作用和空間轉(zhuǎn)移作用,可提高電力系統(tǒng)的可控性和靈活性。不同的儲能技術(shù)可應(yīng)對不同周期的間歇性供電。第四是需求側(cè)管理。到2025年,我國電力需求響應(yīng)規(guī)模將達到7000萬kW,占最大用電負荷的4%;從長期來看,這一占比有望突破20%。電力需求本來就具有柔性。電力需求側(cè)管理的數(shù)字化,可引導用戶根據(jù)市場情況調(diào)整電力需求,有利于維持系統(tǒng)平衡。比如,山西芮城縣“光儲直柔”項目已形成成功試點經(jīng)驗,電力發(fā)展分布式電網(wǎng),用電終端發(fā)展靈活用電的柔性負載,以便有效消納風電、光電。
亟須重新認識我國能源資源稟賦
《環(huán)境保護》:推動碳達峰、碳中和戰(zhàn)略,需要注意哪些方面?重點工作又是什么?
杜祥琬:實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標,需要重新認識我國能源資源稟賦。重新認識我國能源資源稟賦對于確保國家長遠的能源安全、引導能源轉(zhuǎn)型具有方向性、戰(zhàn)略性的意義。若只講“富煤、缺油、少氣”,不能準確描述我國能源資源稟賦。豐富的可再生能源資源是我國能源的重要組成部分。我國現(xiàn)已開發(fā)的可再生能源不到技術(shù)可開發(fā)量的1/10。實現(xiàn)能源低碳轉(zhuǎn)型,我們的資源基礎(chǔ)豐厚。碳達峰、碳中和作為能源革命的兩個里程碑,將大幅推動節(jié)能和提高能效。實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標,需要清潔高效利用煤炭,同時,大力發(fā)展非化石能源,穩(wěn)步減少化石能源的使用,構(gòu)建非化石能源占比逐漸提高的新型電力體系。在煤炭消耗量較大的階段,實施低碳轉(zhuǎn)型可使我國在能效方面獲益更多。發(fā)展更綠色和更高效的能源,能夠保障能源供需安全和環(huán)境安全。可以說,綠色低碳轉(zhuǎn)型與能源安全保障并行不悖。
節(jié)能、提效是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的戰(zhàn)略之首。2019年,我國能源強度仍是世界平均水平的1.3倍,是經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)國家的2.7倍。在當前能源消費水平下,能耗降低1%,對應(yīng)減少0.5億t標準煤,減排1億多t二氧化碳。另外,還要提升碳匯能力,鼓勵CCUS(碳捕集、利用與封存)等碳移除和碳利用技術(shù)。減排后的溫室氣體排放,通過“碳匯+碳移除技術(shù)”即可實現(xiàn)碳中和。具體而言,可從以下方面開展工作。首先是發(fā)展森林碳匯。其次,在不易脫碳的工業(yè)環(huán)節(jié)開展碳捕集、碳利用。同時,將碳交易、氣候投融資、能源轉(zhuǎn)型基金、碳中和促進法等,作為引導碳減排的政策工具。此外,實現(xiàn)碳中和目標需要深度的科技創(chuàng)新和金融支持。
把資源消耗體轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源利用循環(huán)體
《環(huán)境保護》:在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略要求下,應(yīng)如何實現(xiàn)固體廢物領(lǐng)域減污降碳協(xié)同增效?
杜祥琬:人類的生產(chǎn)和生活必定消耗大量資源,產(chǎn)生各種廢棄物,包括固體廢棄物。我國是人口大國,也是固體廢物產(chǎn)生大國。我國目前各類固體廢物累積堆存量約800多億t,年產(chǎn)生量近120億t,且呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。如不妥善處理和利用這些固體廢物,將對資源造成極大浪費、對環(huán)境造成嚴重污染、對社會造成惡劣影響。“無廢城市”建設(shè)可以助推碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)。例如,減少垃圾填埋,可以減少甲烷等溫室氣體的排放;黑色金屬和有色金屬的回收再利用可節(jié)約冶金行業(yè)煤炭的消耗,減少二氧化碳排放;農(nóng)林廢棄物的資源化利用,垃圾焚燒發(fā)電或通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣,可為我國生物質(zhì)能的利用、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)作出貢獻,為減污降碳協(xié)同增效發(fā)揮作用。
廢棄物減量化和資源化利用水平是國家現(xiàn)代化水平的明顯標志,也是生態(tài)文明建設(shè)的重要指標,更是提高公民素質(zhì)的有力抓手。我們的社會當前是一個吞噬資源的消耗體,很多資源和能源都是不可再生的?沙掷m(xù)發(fā)展的社會需要從吞噬資源的消耗體變?yōu)橘Y源利用的循環(huán)體。這個“變”是社會的核心能力之一,是擁有未來的戰(zhàn)略制高點。這也是我們建議從“無廢城市”做起,最終實現(xiàn)“無廢社會”的意義所在。從源頭上看,主要是讓公眾從觀念上轉(zhuǎn)變,認識到垃圾減量化和嚴格分類的必要性,并落實到日常生活中,具體可考慮用經(jīng)濟手段來鼓勵居民做好減量和分類,做得好的要獎勵,對做不到的給予相應(yīng)的處罰;在中間環(huán)節(jié)上,確保已經(jīng)嚴格分類的垃圾不再混合,確保在提取有用資源時不會形成二次污染等;而在末端的垃圾焚燒環(huán)節(jié),焚燒發(fā)電技術(shù)要做到位,符合環(huán)保標準,加強監(jiān)管,把二噁英和飛灰等問題要解決好。
從“無廢城市”建設(shè)逐步過渡到“無廢社會”有三大效益。第一是環(huán)境效益。廢棄物減量化和資源化利用可有效緩解多地“垃圾圍城”“垃圾困村”的局面,美化我們的生態(tài)環(huán)境。第二是經(jīng)濟效益。把原本要丟棄的垃圾加以循環(huán)利用,獲得資源和能源,體現(xiàn)了其經(jīng)濟價值。第三是社會效益。社會效益可從兩方面來看,一是對政府管理能力的挑戰(zhàn)和促進,要把垃圾問題管好、管實,就需要引入信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理等手段來提升管理水平;二是包括老人、兒童等群體在內(nèi)的公眾都能做到垃圾減量化和嚴格分類,這將大幅提升公民群體的文明素質(zhì),社會意義非常深遠。
從“無廢城市”試點實施直到實現(xiàn)“無廢社會”,這是一個美麗的事業(yè),但也面臨一系列困難,在技術(shù)、管理、公眾觀念等各方面都有挑戰(zhàn),這就需要我們堅韌不拔、認真求實、穩(wěn)步推進,一大批干部要做好吃苦的準備。這也是我國現(xiàn)代化發(fā)展之路上必須要邁過的坎兒。
文/本刊記者 郭媛媛 于寶源