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        • 論文
        主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

        賀克斌院士:碳中和背景下2015-2060年 中國PM2.5空氣質量路徑

        2021-06-01

          “2060年,可再生能源發電占比將達到70%以上,工業部門終端煤炭消費比例低于15%,新能源車占比達到60%以上,民用部門能源全面清潔化。全國人群PM2.5年均暴露水平達到每立方米8微克左右……”

          

          在近日發表于《國家科學評論》(NSR)的研究中,中國工程院院士、清華大學環境學院教授賀克斌與該校地球系統科學系教授張強等勾勒了這樣一幅未來的能源結構與藍天圖景。

          

          “實現這些目標不是一件容易的事?!辟R克斌在接受《中國科學報》采訪時說,挑戰很嚴峻,但機遇絕不可放過?!斑@其中具有很強的產業競爭意味,必須要靠技術、科技創新來拉動,絕不能掉鏈子?!?/p>

          

          從“地面部隊”到“空軍”和“炮兵”

          

          隨著“大氣十條”(《大氣污染防治行動計劃》)和“藍天保衛戰”的實施,2013年到2020年八年間,我國PM2.5濃度持續下降,空氣質量明顯改善。然而,當前PM2.5濃度仍然較高。

          

          “當前我國仍有約43%的人口生活在PM2.5年平均濃度超過國家空氣質量標準每立方米35微克的環境中,99%的人口生活在超過世界衛生組織(WHO)每立方米10微克指導值的環境中?!闭撐耐ㄓ嵶髡邚垙姳硎?,由于空氣污染對老年人的傷害更大,人口老齡化的趨勢迫使我國需要采用更清潔的空氣質量目標。

          

          然而,隨著污染治理進程的深入,污染物減排幅度逐漸收窄。2017年,針對“大氣十條”的相關報告表明,我國大氣污染末端治理的潛力在變小。從2018年“藍天保衛戰”開始,已轉向對四大結構——產業結構、能源結構、運輸結構、用地結構的調整。

          

          “從工程院今年1月剛完成的評估報告來看,與末端治理相比,動結構與社會經濟的碰撞更大,難度更高。如果要藍天,但在結構上不進行大幅度調整,推動力會有一些不夠?!辟R克斌說。

          

          在此背景下,碳達峰、碳中和重大戰略目標的提出,為統籌大氣污染防治與溫室氣體減排指明了方向,為空氣質量持續改善注入了全新動能。今年2月,生態環境部提出,“十四五”時期,將突出以“減污降碳協同增效”為總抓手,把降碳作為源頭治理的“牛鼻子”,指導各地統籌大氣污染防治與溫室氣體減排。

          

          “如果打贏藍天保衛戰靠的是‘地面部隊’,那碳中和就是‘空軍’和‘炮兵’,是對地面部隊的增援?!闭劦教贾泻唾x予的“新動能”,賀克斌如是比喻。

          

          他解釋說,以前安裝末端設備以及增加監管的治理措施都是基于地面,而未來被寄予厚望的風能和光能都來自天上。同時,以前的末端治理是“一顆子彈打死一個敵人”,而未來的產業和能源結構調整將會帶來更大的“殺傷力”。

          

          顛覆現狀“并非遙不可及”

          

          據國家能源局統計,2020年,我國可再生能源發電量達到2.2萬億千瓦時,占全社會用電量的29.5%。另據公安部相關數據,截至2020年底,全國新能源汽車保有量達492萬輛,占汽車總量的1.75%。

          

          如何在未來40年的時間里顛覆現狀,讓可再生能源發電占比將達到70%以上,新能源車占比達到60%以上?同時讓困擾我國的空氣污染問題得到根本解決?

          

          基于“三十載磨劍”自主研發的中國碳中和與清潔空氣協同科學評估與決策支持平臺(CNCAP),賀克斌、張強等首次構建了碳達峰、碳中和背景下中國2015-2060年中長期排放情景,提出了全國及重點區域的未來PM2.5污染持續改善路徑。

          

          他們指出,在加大源頭治理力度的同時,深挖末端治理的減排潛力,在2030年實現碳達峰目標的同時,使全國絕大部分地區PM2.5年均濃度可達到每立方米35微克的現行環境空氣質量標準。然后,通過深度低碳能源轉型措施實現碳中和,同時可以使全國人群PM2.5年均暴露水平達到每立方米8微克左右,空氣污染問題得到根本解決。

          

          實現氣候和環境協同,大面積降碳、減排污染物,這絕非易事。

          

          以京津冀及周邊地區為例,張強表示,該地區PM2.5濃度之所以高,根源在于這里是重工業基地?!昂颖本奂舜罅康匿撹F和水泥產業,而這些產業最難減排,現在的低碳技術也是最不成熟的。而且,重工業配套的長途運輸重卡實現電動化的技術挑戰也比較大?!彼f,未來產業大規模調整對于這一地區的降碳減污將十分關鍵。

          

          盡管挑戰重重,但賀克斌依然對實現目標抱有極大信心。他舉例說,上世紀90年代以來,光伏發電的大踏步前進使成本每10年降低一個數量級,已從最初的1度電100美元降至今天的1美分,成本遠低于煤電和火電。

          

          “以此推演,盡管現在新能源的穩定性以及空間布局、儲能技術仍有許多問題待解決,但相信隨著技術的進步,實現上述目標并非遙不可及?!彼f,其他政策杠桿(如海南省已經宣布2030年禁售傳統燃油車)和市場杠桿也會加速這一進程。

          

          “自我加壓”搶占發展先機

          

          距離2060似乎仍很遙遠,采訪中,賀克斌卻反復提及“緊迫”二字。

          

          “很多能源基礎設施的投入使用都有一個時間周期,即‘鎖定效應’。比如今天建燃煤電廠,生命周期是40年,甚至更長。如果從‘十四五’開始做,加40年就是2060年,所以這并不是還可以緩兩年的狀態?!彼f。

          

          同時,他表示,其他國家也在發展相關技術,當新的技術形成之后,整個格局都會發生轉變,國際上的碳稅約束措施也會出現。如果技術競爭的“武器”落后了,在世界貿易上就要挨打。

          

          對此,張強表示,現在我國在光伏組件、鋰電池等方面的市場占有率已經位居世界第一。但在前瞻性的低碳或零碳技術上,跟歐美國家仍存在差距。以氫能煉鋼為例,他表示,歐洲已有商用的氫能煉鋼的示范,而我國仍在探索相關技術。

          

          “中國的工業化比西方晚了100年,但碳中和我國比歐盟和美國的承諾只晚了10年,現在我們仍是高碳能源、高碳產業,還在中高速發展,面臨的壓力和難度肯定更大?!辟R克斌說。

          

          “但如果低碳技術搶先,也是未來發展的一個機遇。它來勢兇猛,別人不會等你,我們要抓住機遇,就要自我加壓?!?/p>

          

          “這是一個非常有價值的分析,結果具有指導意義?!薄拌b于中國在2020年9月剛剛宣布了雄心勃勃的氣候目標,這項研究非常及時,也極具政策意義?!盢SR審稿人如是評價。


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          責任編輯:宮在芹
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