贺克斌：以科技创新支撑“双碳”目标下的高质量发展

贺克斌（中国工程院院士，清华大学碳中和研究院院长）

 

60s要点速读：

 

1、要完成将近100亿吨的减碳任务，我们大概要从五个方面实现这100亿吨的减碳任务：一是资源增效减碳；二是能源结构降碳；三是地质空间存碳；四是生态系统固碳；五不是技术因素，而是在政策引导下市场机制的融碳。

 

2、有人讲影响中国过去40年最关键的四个字，可能是改革开放，影响中国未来发展40年的四个字，很可能是双碳行动。但这样的行动，包括技术的完善、研发、创新，都需要几茬的人才，而人才是自然科学、工程科学、社会科学复合型的。所以在科技人才的培养和储备上，也是未来的重中之重，也是需要我们共同努力的。

 

3、世界经济从能源的资源依赖型走向能源的技术依赖型，所以技术创新成了未来经济发展的重中之重和激烈竞争的方面。

 

正文：

 

我们知道碳中和已经成为具有全世界影响的重大事件，截至到今年上半年，应该说可以用三个90%来概括，世界上提出碳中和目标的这些国家，覆盖了90%的二氧化碳排放、90%的GDP和90%的人口。

 

为什么这么大范围关心这件事情，是因为应对气候变化本身就是一个未来经济发展的模式问题，高风险的气候会造成大量的经济损失，有研究表明，中国在1996-2015年期间，仅仅洪涝损失超过2000亿美元，2016-2035年，还可能增加接近4000亿美元，相当于我们5%的GDP。我们的应急管理部列出的频发的极端天气造成的经济损失在我们国家自然灾害中排在首位。去年十大自然灾害除了两个地震，剩下的八个全部跟极端天气造成的灾害直接关联。

 

最近大家可能看到，全球性的热浪，也关注到了这个过程。国家气候中心给出今年6月13日以来整个区域性高温事件综合强度已经达到了1961年以来有完整气象记录的最强，会造成社会经济发展的方方面面的损失。粮食供应也是最近世界特别关心的问题，高气候风险，有研究表明，对于世界主要粮食的生产会造成从百分之几到百分之几十的减产风险，这是威胁未来世界可持续发展的重要因素。

 

我们看到实施双碳行动来应对气候变化，应该说第一层含义是气候履约，我们知道中国是《巴黎协定》和气候公约《京都议定书》的签署国，我们要履行我们承诺的义务，说到做到。另外大家看到从1995年到2020年，在这个周期里面，中国在世界的GDP占比，有了一个非常显著的变化，我们成了世界第二大经济体，在这里面要承担国际义务，按照共同但有区别的原则，要完成我们的承诺。

 

气候履约仅仅是一个切入点，最核心的还是双碳行动，世界经济进入了新一轮非常激烈的产业竞争。可以从两层含义看，第一是有观点认为，进入双碳时代，世界经济将从能源的资源依赖型逐步走向能源的技术依赖型。从两个层面来理解它：

 

第一是未来以风光水核热，还有生物质为代表的多能互补的体系，在全球的资源量上讲，新的能源资源体系总量，根据国际能源署的估算，是足够的，足够我们实现碳中和的目标。所以它一定程度上解除了我们在化石能源上的资源总量的约束。

 

第二是我们以化石能源的地域分布，在世界上是极不均匀的，它的前五位的储量国占化石能源的三分之二到四分之三，风光的资源分布也不均匀，但是不均匀程度大大缓解。所以有人说各国都有风光资源，都有机会未来去风光风光，但是谁能够好一点风光、早一点风光，取决于大规模应用这些资源的技术体系，谁能够更早的建成。从这个意义上讲，世界经济从能源的资源依赖型走向能源的技术依赖型，所以技术创新成了未来经济发展的重中之重和激烈竞争的方面。

 

这里面也可以看到，过去的资源总量不够是未来威胁可持续发展非常重要的方面，比如说大家讲按照老的模式发展下去的话，在2050年新兴经济体完成工业化，且其他的国家在本世纪末完成工业化的话，如果按照美国模式需要六个地球，按照OECD模式需要四个地球，所以整个世界经济要逐渐走向可持续发展，一定要往新能源体系去转，这是一个大的趋势。

 

对于绝大多数发展中国家来讲，我们不仅有减碳的任务，同时我们自己常规的环境污染问题还没有彻底解决，所以从这个意义上讲，以中国为代表的，中国是最大的发展中国家，我们的生态文明建设、环境污染治理、美丽中国目标的实现，也跟双碳目标是紧密结合的。以大家过去一段时间非常关注的PM2.5为例，我们可以看到，自2000年以来的21年时间，以七年为一个周期，中国经历了三个阶段，PM2.5的传统控制、排放量总量控制、浓度的质量控制这三个阶段，治理的效果分别经历了浓度上升趋势的减缓、浓度的稳定，但是相对来讲比较高，再到浓度的明显下降。到了2020年全国的PM2.5浓度已经下降到平均33%的水平，但是相对于国际上，包括世卫组织的要求，我们还有6-7倍的差距，未来的发展怎么样进一步改善，必须要靠跟双碳行动的结合、碳污协同的治理。

 

根据清华大学的推演分析，如果我们以2020年作为一个基准。按照老的路径治理，到了2060年，最多把浓度降到25%，如果实现2030年碳达峰的话，浓度会降到20%，2028年达峰，浓度降到18%，2060年实现中和的话，浓度会降到8%点几，这里面孕育着美丽中国和老百姓健康的巨大的经济效益。

 

要完成将近100亿吨的减碳任务，我们大概要从五个方面实现这100亿吨的减碳任务：一是资源增效减碳；二是能源结构降碳；三是地质空间存碳；四是生态系统固碳；五不是技术因素，而是在政策引导下市场机制的融碳。通过五碳并举推进100亿吨减碳任务的完成。而这100亿吨的任务不是齐头并进的，通过技术不断的进步和推演，包括成本的降低，是分不同阶段的，前端更多是资源增效减碳在做这个工作，像地质空间存碳，CCUS的技术到了大规模应用的时候，应该是在时间段的后端，当然还包括碳汇的增加，非二温室气体等等，这应该说科技创新在这里发挥越来越重要的作用。

 

我们面临三个方面的挑战：

 

一是核心关键技术的创新。前面讲到国际能源署做过未来的推演，我们多能互补的推演系统资源量虽然够，但是技术量还是有差距的，做的推演结论是到2050年实现净零排放的关键技术，目前为止，六大方面的关键技术有50%是商业化的，全世界还有50%是没有商业化，还需要我们进一步去完成的。中国科技部做过一些中国情况的分析，按照大类、子类、亚类的技术进行，一一去仔细分析的话，归纳起来可以说，现阶段已经进入商业化的技术占三分之一，还在进行中试和示范的占三分之一，目前还在一些基础和概念性阶段研发的占另外三分之一，另外我们还有三分之二的技术需要未来科技创新逐渐完成它，甚至比世界平均水平的任务还要重一些。

 

很多技术，有的是我们已经可以商业化迅速用起来的，有的可能还需要进一步快速的提升它，使它从示范进入应用，这个过程会推动新的经济模式发挥越来越重要的作用。

 

从欧洲专利局和国际能源署共同发布的《专利与能源转型：全球清洁能源技术创新的趋势报告》里可以看到，传统针对风能、太阳能、地热、水电的专利量从2019年之后逐渐下降，说明这一类技术在趋于规模化成熟，包括刚才金先生介绍太阳能成本快速的降低。但是2017年以来，主要的驱动力是交叉领域，比如说电池、氢气、智能电网、CCUS这样的技术。从国别分析我们可以看到，目前排在前五位的是欧盟、日本、美国，拥有低碳能源技术的专利量。中国和韩国也在前五位，但是相对来讲，我们应该说在很多技术点上，包括风光的综合成本上，是有优势的，但是我们在国际专利的申请和保护上还需要奋进直追，这是我们在未来碳中和的科技创新上需要努力的一个重要的方面。

 

二是新能源产业的供应链，关键的材料。我们未来的风光大规模使用，对于一些金属，特别是稀有金属，还有稀土元素的需求会大规模增加。这里举了两个例子，像铟和碲，如果我们按照现有的全世界做风光的规模，需求量是左边这个柱子，全世界的储藏量是右边这个柱子，如果按照2050年增加使用规模的时候，它的需求量就是中间这个柱子。这样的话关键材料的供应量会不足，这样我们在循环利用，或者是替代新材料的这些创新上，就有了新的解决途径和任务，否则未来可能会在某一个地方影响大规模稳定使用这个目标的实现。

 

现在的电池技术高度依赖主体，现在成熟技术路线是锂电池，它所依赖的锂、钴、镍、石墨这些关键的矿产资源，目前在地域分布上高度集中在几个国家。中国除了在石墨的储量上有一定优势，占了将近四分之一以外，其他几种材料我们在百分比上都是个位数的，这里面也有很多材料的循环利用和报废电池，包括未来的循环利用，以及替代材料新的突破，包括钠硫电池等新技术，来平衡材料的供给不足。

 

三是气候和环境协同治理方面的问题。双碳是非常复杂的治理体系，我们目前从微观的角度看，我们核算数据库，全球和中国的温室数据库，在数据支撑下的标准体系、市场机制、政策体系、法规等等，从微观、中观、宏观上有大量的问题需要通过系统化的、定量的分析工具和数据库的支撑来完成，这样才能真正落实到把发展和减排、整体和局部、短期和中期，真正的定量的系统化做到最佳的平衡。比如在数据的采集上，我们现在碳监测还需要立体探测、垂直观测，包括动态精细，不同背景下的碳观测能力，包括海洋的连续观测，都需要大量的技术支撑。

 

在讲到模型工具，五碳路径的选择，是一种技术支撑，但是我们在实现双碳和环境的协同上，如何形成新的产业支撑体系，最终还要实现刚才讲到包括水资源、土壤资源、非二温室气体和生态系统在整个减碳过程当中是一个良性协同推进的过程，这非常需要在管理上支撑，这样才真正实现我们追求的目标，是双碳驱动下的绿色高质量发展，这里有很多数据定量化分析的具体含义，也是需要科技支撑去解决相关的技术问题。

 

最重要的解决这样的问题，有人讲影响中国过去40年最关键的四个字，可能是改革开放，影响中国未来发展40年的四个字，很可能是双碳行动。但这样的行动，包括技术的完善、研发、创新，都需要几茬的人才，而人才是自然科学、工程科学、社会科学复合型的。所以在科技人才的培养和储备上，也是未来的重中之重，也是需要我们共同努力的。

 

（整理自贺克斌于8月27日在2022清华大学“碳中和经济”论坛上的发言，未经本人审定。）