中国能源结构现状及实现碳中和的难点

　　中国能源体系本质是一个高碳、高煤的系统。依据2019年能源消费数据，图1展示了我国的能源消费结构。可以看到，煤炭占能源总消费的57.7%，石油占18.9%，天然气占8.1%，水电、核电、风电等非化石能源占15.3%。而化石能源合计占84.7%，占能源总消费的绝大部分。IPCC的综合评估报告认为，化石燃料的使用是造成人为温室气体排放、导致全球气候变暖的主要原因。我国以碳基为基础的能源体系决定了其结构调整是实现二氧化碳减排的理想途径，如果以煤炭为主的能源结构未能发生根本性的变化，中国的碳排放也将难以得到有效控制。

　　图1各类能源占总能源消费比例

　　同时，我国的电力生产仍然以燃煤火电为主。火电占比约为59.2%，风电、光电、核电等非化石能源发电占比近41%。各类电力的装机容量情况如图2所示，截至2019年底，水电装机容量为3.6亿千瓦、火电为11.9亿千瓦（包括煤电10.4亿千瓦、气电9022万千瓦）、核电为0.49亿千瓦、风电为2.1亿千瓦（陆上风电2.04亿千瓦、海上风电593万千瓦）、并网太阳能发电为2.0亿千瓦。

　　图2各类电力的装机容量

　　从发电量看，2019年，全国全口径发电量为7.33万亿千瓦时，全国非化石能源发电量为2.39万亿千瓦时，占全国发电量的比重为32.6%。全国全口径火电发电量为5.05万亿千瓦时，煤电发电量为4.56万亿千瓦时，其余为天然气发电、生物质发电等。可见目前的电力来源主要还是煤电，发电过程中煤炭的高比例使用意味着大量二氧化碳的排放。

　　目前实现碳中和目标的难点有以下三个。一是我国碳基能源比例过高，且其中大半为煤炭。高比例含碳能源的使用意味着高碳排放，因此加快推进对非碳能源的使用是减碳目标实现的重点。二是使用非碳能源可以实现减碳，但是没有达到碳中和即固碳效果。减少含碳燃料的使用应同时配合各类固碳方法，将二氧化碳重新纳入能源系统循环之中，这样才能更接近碳中和目标的实现。三是实现碳中和的各种技术成本居高不下，有待实现技术突破以降低成本。

　　（二）通过节能实现减排是最经济、最直接的路径

　　通过节能实现减排可以分为两种方式：第一种是直接节能，即提高能源使用效率，尤其是碳基能源的使用效率，如降低煤电的度电煤耗、提高电器等用能设备的能源效率等；第二种是间接节能，即通过减少终端产品的需求、减少建筑建设、减少出行距离等间接降低对能源的需求。

　　实现发展方式的转变，使经济增长从依赖资源、能源的大规模投入转向依靠创新驱动，形成新的高附加值制造业和现代服务业，既是我国经济发展和产业升级的要求，也是建设生态文明、实现碳中和目标的必然要求。

　　（三）发展低碳和非碳能源，降低高碳能源比重

　　低碳和非碳能源的发展，可以部分取代高碳能源，进而降低高碳能源主要是煤炭在总能源消费中的比重，从而有效减少二氧化碳的排放。低碳化石能源主要是天然气，包括煤层气、页岩气、石油气等非常规化石能源。水电和核电受制于本身的特点，发展空间受到一定的限制。

　　可再生能源是未来降低高碳能源使用和二氧化碳排放的主力，包括目前比较成熟的风电、光伏发电、地源热泵、生物质发电等，也包括尚需降低成本的光热发电、纤维素乙醇、生物柴油等。可再生能源的发展，将通过降低总体碳排放，大大减轻实现碳中和的压力。

　　（四）碳基能源的循环利用是我国实现碳中和的必由之路

　　化学碳循环是利用化学工业过程，把工业过程排放的二氧化碳捕集后合成为液体的醇醚化合物，一般为甲醇、乙醇、二甲醚。这三种醇醚化合物可以作为能源使用，其中甲醇含有较多的氢原子，还可以作为氢能的载体。通过这样一个循环过程，可以实现碳中和或者部分碳中和。如果这一过程使用的能源来自绿色电力如风电、光伏发电，这一过程就可以是碳中性的能源路径。要实现2060年碳中和的目标，需要同时结合生态改善和化学碳循环两大路径。

　　（五）生态固碳

　　实现碳中和除了节能、能源转型、工业碳中和之外，生态固碳是重要的途径，这也是建设生态文明的重要方式之一。

　　生态固碳，就是通过森林、草原、湿地的植被和水体进行碳的吸收和固定。据简单测算，单纯靠森林吸收和固定二氧化碳，每10亿吨二氧化碳需要1000万平方公里的森林面积，而我国2020年二氧化碳排放总量预计达到80亿吨，这意味着单纯依靠固碳改善所需的森林种植面积已经超过了我国的陆地国土面积，因此通过生态固碳实现碳中和并不现实。但是，大规模森林恢复和建设是非常必要的，因为森林不仅能吸收固定二氧化碳，还能大量吸收各种气体污染物并改善大气质量，涵养水源，减少气候灾害和地质灾害，改善整体的生存环境和发展环境。