中国零碳村镇促进项目1月13日启动，将因地制宜选择零碳技术，推广零碳政策引导机制，推动农村地区能源绿色低碳发展，探索建立农村社区零碳示范模式。

全球环境基金七期中国零碳村镇促进项目启动会暨项目指导委员会第一次会议13日在北京召开。项目旨在加快中国农村地区零碳转型与绿色发展，推动乡村生态宜居，促进中国国家自主减排目标实现，为全球气候变化减缓作出贡献。

农业农村部科技教育司副司长张振华在会上表示，我国农村地区拥有丰富的生物质能、太阳能、风能、地热能等清洁能源，蕴藏着巨大碳减排潜力。科学合理开发利用可再生能源和节能技术，强化清洁能源替代化石能源，对发展低碳乡村具有重要意义，也将为我国实现“双碳”战略目标作出积极贡献。

据悉，该项目的国际执行机构为联合国开发计划署，国内实施机构为农业农村部，执行期为五年。项目将以村镇为试点，通过开发农村可再生资源，结合节能、储能等技术方案，创新智慧能源科学调度和综合管理模式，在做好农村建筑和生活用能节能的基础上，实现可再生能源对传统化石能源的全面替代。

农业农村部农业生态与资源保护总站站长严东权表示，加快建设宜居宜业和美乡村，是全面建设社会主义现代化国家的重要内容，是焕发乡村文明新气象的内在要求。通过中国零碳村镇促进项目，在农村地区开展零碳清洁用能模式探索，将为农村实现“双碳”战略目标奠定基础。（记者于文静）

21世纪经济报道记者曹恩惠、费心懿 上海报道

随着“双碳”转型趋势渐明，作为产业集聚发展核心单元的园区，肩负着新的使命。近十年来，我国在低碳社区、低碳工业园、近零碳排放区建设方面开展了有益尝试和积极进展，“零碳园区”和“碳中和示范区”的建设热潮正在引发各地高度重视。

近日，《江苏射阳港经济开发区低（零）碳园区规划》（下称《规划》）正式发布。《规划》由中国能源研究会组织包括多位院士在内的专家进行编写，从江苏射阳港经济开发区低（零）碳园区建设面临的形势入手，分析了港开区典型碳排放场景及能源供给模式，深入研究了港开区低（零）碳园区规划基础条件，提出了港开区低（零）碳园区规划思路、原则和目标。

射阳位于中国大陆南北地理分界线的东部起点，地处江苏沿海中心位置，相传因精卫填海而成陆，由后羿射日而得名，是江苏海域面积最大的县份。

“目前，射阳正在围绕工业节能降碳、绿色能源供给、碳汇能力提升、能碳协同管理、应用场景布局等重点领域，抢机遇、塑优势，培产业、壮实力，确保高质量建成低（零）碳产业园区试点，尽快形成一批可复制、可推广的实践经验。”射阳港经济开发区党工委书记张者淼在接受21世纪经济报道记者采访时表示。

不难看出，在当前汹涌的零碳产业园建设热潮中，射阳也希望能撕开缺口，积累经验。

事实上，零碳产业园区建设“千园千面”，且临近区域同质化竞争现象较为严重，这成为包括射阳在内的地方政府在推动零碳产业园热潮时不得不避开的误区。

零碳园区背后的关键元素

近年来，我国出台了一系列政策文件，积极推动园区绿色低碳转型，绿色园区、生态工业园区、低碳园区、低碳工业园区、近零碳园区、零碳智慧园区等新概念、新模式不断出现。

而综合梳理相关园区概念可知，零碳园区是在“双碳”背景下，历经低碳、近零碳的动态演进以及规划、建设、运营一体化持续优化迭代，最终实现净零碳排放的一种园区发展模式，是通过能源升级、产业转型等各种碳减排和碳中和措施，实现园区二氧化碳净排放量为零。

21世纪经济报道记者了解到，截至目前，已有湖北、浙江、上海、天津、四川5省市和深圳、成都2城市发布零碳排放区建设实施方案。这其中，上述各省市均普遍将低碳能源供给作为低碳/零碳园区的重要建设内容。

实际上，打造零碳园区需要考虑的因素包括能源结构、能源利用效率、单位能耗强度、碳排放总量和碳排放强度等。显然，能源作为其中的重要元素恰恰成为零碳园区建设时的关键考量。

走进射阳港经济开发区，一台台百米高的“风车”迎风转动，一排排整整齐齐的光伏板闪耀光辉。2021年，射阳全县新能源发电量34.9亿千瓦时，全社会用电量32.2亿千瓦时，新能源发电量占全社会用电量的比例为108.2%。这意味着，射阳的新能源发电在满足当地社会用电量之余，还向全国贡献着绿色能源。

“自2017年决定培育新能源产业，我区立足优越的‘风电’资源禀赋、空间承载能级等要素，短短5年，实现了从无到有、由弱及强、以点成链的产业新格局，形成风场开发、装备智造、科创研发、检测认证、运维服务为一体的产业链条，风电产业生态圈初具雏形。”射阳港经济开发区新能源产业园副主任李克宁告诉21世纪经济报道记者。

据李克宁介绍，截至目前，射阳港经济开发区已经落户风电龙头企业、风电产业研究院、中车叶片检测中心、CQC新能源创新基地等研发平台31家，其中世界500强8家、国内500强7家。

不可否认的是，得天独厚的地理位置使得射阳港经济开发区获得丰富的绿色资源。

几组数据显示：一是射阳海岸线长105.9公里，滩涂面积727平方公里，海域面积5130平方公里，海上风电可开发面积900至1500平方公里，有效风能时数多，近海风功率密度大，100米高度年平均风速超过7.6米/秒，远海接近8米/秒，年等效满负荷小时数可达3000至3600小时，近海可开发海上风电装机容量310万千瓦，远海可开发装机容量超千万千瓦；二是射阳属江苏省内太阳能资源丰富地区，年太阳能辐射总量1400至1600千瓦时/平方米，年平均光照时数2280小时左右，年发电利用小时数1200小时左右，适宜光伏发电项目开发的空间资源比较充足。

这也为射阳当地能源供给转型提供了便利。

2021年，射阳港经济开发区区域内全社会用电量为59607.68万千瓦时，由新能源及其装备产业园、健康产业园、新材料产业园、智慧能源物联网小镇等用电部分构成。主要用电产业为新能源及其装备产业园和健康产业园，分别占整个园区电力消耗量的36.52%和36.52%。

而按照射阳港经济开发区的绿色能源供应发展规划，到2025年，该区初步形成以可再生能源为主的园区能源利用体系，可再生能源供给比例超过50%，非化石能源利用比例达到60%，推动建成绿电消费为主的园区绿色能源消费体系，园区绿电消费比例达到60%。

零碳园区建设需解决多重难题

“十四五”期间，射阳县所在的盐城市新增近海风电规划容量842万千瓦、深远海风电规划容量2400万千瓦，预计年可新增发电量约980亿度电。尽管理局盐城在去年建成了沿海二通道，提高海上风电送出能力约570万千瓦，但仍不能满足新能源绿电全部消纳，将存在“弃风”风险。

海上风电资源富裕，消纳情况受限，进而，立足于地方区位条件和产业聚集优势，射阳港经济开发区的零碳园区建设便具备了得天独厚的条件。

然而，新能源产业链有待进一步完善、临近区域同构竞争严重、低（零）碳园区建设的软硬件基础还比较薄弱，成为射阳港经济开发区不得不面临的薄弱短板。这也是绝大多数零碳园区建设过程中不得不直面的问题。

“对于像射阳港经济开发区这种比较小的区域，实现‘碳中和’目标还是非常有特点、有挑战性的。”中国能源研究会常务副理事长、国家气候变化专家咨询委员会委员周大地告诉21世纪经济报道记者，“比如海上风电上岸后如何通过就地消纳来实现园区的绿色供能，以及加强当地现有1.4万亩金海林场，以及沿海生态防护林、生态湿地等生态碳汇资源开发利用。这些课题的研究和落地实践都将为全国其他地区零碳建设提供有益的尝试。”

值得肯定的是，当前正是大力发展高新技术密集型产业，同时通过产业升级转型帮助高能耗产业减碳减排的最佳时机。零碳装备、零碳产品更是未来参与全球竞争，引领产业发展的“源动力”。

与此同时，地方也存在参与绿电交易、清洁生产的需求，亟待各项设施完善以满足需求。

以欧盟碳关税机制为例，该机制的建立及实施将对江苏省内的企业尤其是外向型企业带来巨大的挑战。苹果、宜家、耐克、星巴克、沃尔沃、圣戈班等全球的龙头企业，已要求供应商使用绿色电力和清洁生产方式，以全面降低其企业的产品碳足迹。

国内供应链企业提高绿电使用比例、降低碳排放的压力巨大。如国内的立讯精密作为苹果代工的主要供应商，正急切地向类似远景等在绿色能源领先的企业寻求低成本的绿电解决方案，入驻零碳产业园成为立讯等企业首要考虑的解决方案。

2022年4月，鄂尔多斯政府和远景科技集团联合规划建设的全球首个零碳产业园区正式建成投产。该园区综合应用分布式光伏、分散式风电、电制氢、电储能、智能物联网等多种先进技术，构建园区低碳综合能源系统，同时通过参与绿电交易，实现了100%绿色电力供给。

除了零碳能源自供模式，另一种零碳园区的主流模式是“绿电交易+多元碳汇”模式。

始建于2010年的金风科技亦庄智慧园区，主要通过碳交易方式实现园区“零碳”，同时通过分布式风光储综合能源系统满足园区用能需求。园区通过各种技术手段实施节能增效后，还需要通过购买绿电、CCER抵消碳排放，以实现园区运营层面的碳中和。

不过，“千园千面”的产业园区，如何建设、运营、认证实质长期缺乏标准，困扰行业发展。目前全国已有多个省市明确提出打造零碳产业园，湖北省、浙江省、上海市、天津市等地都已经下发近零碳排放园区试点建设的政策文件，但尚未出台较为明确的相关定义、实施路径和评判标准。

中国能源研究会认为，为推进当地因地制宜地开展零碳园区的落地，需要有多方面的保障措施，全面提升碳管理能力、构建零碳园区标准体系，并大力推动零碳技术创新。同时，中国能源研究会建议，积极开展碳中和社会宣传活动，推动重点企业开展碳排放信息披露，鼓励园区企业个人积极参与绿电、绿证交易以及碳交易，成立园区零碳产业发展基金，争取本地资源开发企业的绿证就近就地交易。

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中国网/中国发展门户网讯 全球气候问题正在对地球生态环境产生深刻影响，气候变化所涉及的政治、经济、环境、科学和外交等综合性战略问题，目前已经成为全人类共同面临的巨大历史挑战。在人类出现之前的地质历史时期，发生过不计其数的重大地质事件，如超级火山爆发、超大陆聚合、造山运动、天体撞击地球、“雪球地球”事件等，它们均会在一定程度上引发古大气中二氧化碳（CO2）浓度的突变，从而影响某一地质历史时期的地球表面温度，进而可能产生极冰面积变化、全球性海平面变化、净初级生产量变化以及生物大灭绝等多重连锁效应。随着工业化时代大门的开启，人类大规模的化石燃料利用和森林砍伐所导致的绿植数目锐减，促使全球大气中CO2平均浓度达到了近百万年以来的最高水平，以至“热岛效应”“温室效应”对地球生态系统和人类社会发展均构成了严重威胁。2021年，全球极端高温天气频发，15个“气候临界点”已被激活9个，由自然灾害引起的灾难性事故造成了2521亿美元的损失。到21世纪末，假如全球平均温度提升高达2℃，气候方面：飓风风暴将更加频繁、土地荒漠化程度加剧，海平面水位上升高度可达36—87厘米，旱季延长，同时降水量可能下降14%；生态系统方面：全球珊瑚礁数量下降99%，全球约13%的陆地生态系统失去生态系统完整性，许多现存的动、植物种类和数量均会受到严重威胁。因此，减少CO2等温室气体的排放乃至实现负排放，控制全球气温上升幅度，已然成为全人类“绿色地球，绿色家园”建设的共同目标。2021年，全球能源燃烧和工业过程产生的CO2排放量创下历史新高，达到363亿吨，能源相关CO2排放增量超过20亿吨，超过2010年成为绝对值同比增幅最大的一年。能源作为全球经济发展物质基础，同时也成为全球CO2减排过程中无法规避的重要领域。

碳中和目标下的能源发展要求

气候变化不断为人类社会敲响警钟，实现碳中和对全球气温快速提升发挥着重要控制作用，同时碳中和目标将在推动能源绿色低碳转型方面发挥重要作用。碳中和目标符合能源学研究主旨，从资源角度揭示地球系统内化石能源与非化石新能源共生分布关系、碳系能源与氢系能源有序接替转型、能源体系与绿色地球和谐发展的自然变化规律。完成能源消费结构从化石能源为主体向零碳新能源为主体的转型，是实现碳中和目标的首要任务。

碳中和对能源发展的指导意义

为应对全球气候极端变化趋势，碳中和已经成为共识性目标，其既是人类维护生态环境的基本举措，也是全人类去碳化能源革命和生态化科技革命，它必将给人类社会和经济的发展带来一场全新的改革。从能源革命的角度来看，碳中和必然会加速世界能源体系向着“低碳化”和“无碳化”的方向转型；与此同时，世界能源消费结构也将从根本上由“四分天下”格局（煤炭、石油、天然气和新能源）转变为“三小一大”格局（以新能源为主）。从科技革命的角度来看，目前世界正处在新一轮科技革命和产业变革进程中，生物工程技术、空间技术、智能化技术和原子能技术等成为主要技术标志，新材料、新能源、生物工程、信息技术等成为主要技术领域。实现碳中和在人类命运共同体建设中具有里程碑意义，将大幅提升人类幸福感，为建设人类生态文明与宜居地球作出重要贡献。在碳中和目标下，人类社会政治、经济、文化等领域均将受到深远影响和重大变革。

当前，世界各国对能源系统的投入正在逐步由化石能源向可再生能源过渡，根据国际可再生能源机构（IRENA）发布的预测，到2050年全球实现净零碳排放，可再生能源将占能源系统总投资的29%，而化石能源仅占17%。在碳中和目标下，人类能源消费结构必将由“一次能源”占绝对优势向“二次能源”占绝对优势过渡，电能也必将成为能源的主要载体。到2050年，我国建筑行业的直接电气化率、交通运输产业电气化率、电动汽车销售量与保有量，以及其他产业电气化水平持续提高，这些都会对人类生活产生根本性改变和深层影响。碳中和将促使能源从资源依赖转向技术依赖，实现人与自然和谐共生，建设人类的绿色宜居地球。

碳中和为人类社会发展与经济增长提供了源源不竭的新动力，可再生能源的加速利用及能源转型将推动能源复苏。预计到2050年，碳中和将贡献全球2.4%的国内生产总值（GDP）增长。其中，世界范围内与可再生能源有关的就业岗位将会增加3倍，高达4200万个；与能源有关的工作岗位也将增长到1亿个，与目前的就业岗位相比，增幅达72%。

为了应对全球气候问题，碳中和在国际关系中的作用已超越传统地缘政治范畴，从而成为人类命运共同体建设中具有里程碑意义的议题。全球有必要构建一个基于共赢、生态化、互信、合作、协同、参与和分享的科技创新、国际合作新格局，更有必要提倡“人类命运共同体”的意识。建立在碳中和目标基础上，并得到保证的生态文明，将使人类物质文明和地球生态系统达到和谐统一。

碳中和的历程

1992年5月，全球首个控制CO2排放和解决全球气候变暖问题的国际公约——《联合国气候变化框架公约》（United Nations Framework Convention on Climate Change，以下简称《公约》）是联合国政府间谈判委员会通过的。1994年3月21日，《公约》生效，其目标是人为控制大气中温室气体的浓度，防止气候系统受到温室气体的危害。

1997年12月，《公约》第3次缔约方大会通过了第1部限制各国温室气体排放的国际法案——《京都议定书》，其目的是限制发达国家的温室气体排放，从而遏制全球气候变暖。

2015年12月，《公约》第21次缔约方大会暨第21届联合国气候变化大会最终达成《巴黎协定》。为实现《巴黎协定》确定的温控目标，全球温室气体排放要求到2030年前削减一半，2050年前后实现“净零排放”，即“碳中和”。

《全球升温1.5℃特别报告》由联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2018年10月发布，该报告厘清了全球升温1.5℃可能带来的影响，以及可能采取的减排路径，为可持续发展与努力消除贫困的同时强化全球响应建言献策。

实现碳中和面临问题和挑战

碳中和应对全球气候变化问题已经成为全球共识，但各个国家在实施过程中必然会面临环境、政治、资源、技术、市场、能源结构等多方面挑战。

环境层面。美国夏威夷的冒纳罗亚太阳天文台（MLSO）作为全世界CO2浓度连续观测站，2021年4月检测值高达421.21×10−6，成为全球有记录以来的极值，且较工业化前水平高出50%。全球大气中CO2含量的持续增加，对海洋生态系统中非钙化自养生物具有一定促进作用，从而可在一定程度上提升水体初级生产力，并有效增加海洋生物固碳能力。但是，海洋中CO2含量的持续高水平必然会对水体酸化程度及生物种群分布带来巨大的负面影响。在陆地生态系统方面，尽管高CO2浓度促进陆地碳汇，但陆地生态系统的碳汇功能将随着各国碳中和战略的持续发力，由持续上升转为持续下降并最终趋于零。因此，全球CO2浓度的持续增加对海洋生态系统和陆地生态系统的影响是极其复杂的，仍有大量未知有待解决。

政治层面。截至2021年10月，全球137个国家对实现碳中和的时间作出明确承诺；其中已立法国家只包括德国、日本、丹麦、法国、爱尔兰、西班牙等在内的18个国家，占比仅13%。在碳中和立法国家中，丹麦议会在2019年通过了首部《气候法案》，制定了2050年实现净零排放的明确目标；但2022年哥本哈根市阿迈厄岛资源中心（Amager Resource Centre）的碳捕集和封存计划未能如期推进，该市市长索菲·安诺生在同年8月宣布哥本哈根暂时放弃2025年实现碳中和目标。德国在2021年通过了《联邦气候保护法》修订案，不仅将该国碳中和时间提前到2045年，还明确了不同行业的减排目标；但在国际地缘冲突和欧洲能源形势等多因素影响下，2022年7月德国联邦议院（下议院）通过了《可再生能源法》修订案——燃煤和燃油发电机组可能重返电力市场，进而推迟了原计划2035年前实现100%可再生能源发电的目标。

能源结构层面。在世界能源消费结构中，新能源增长速度虽已超过整体能源增长速度，但全球能源消费结构仍以化石能源为主。但是，煤炭、石油、天然气、新能源“四分天下”格局短时间内难以打破，其中17%的新能源占比仍处于较低水平，新能源占比的提升为能源转型带来巨大的挑战。

资源层面。由于全球近地层风速和地表太阳辐射存在显著的年代际变化和区域差异，且全球气候变化也会相应影响太阳能和风能资源的分布：随着全球变暖的加剧，南半球和热带地区的平均近地风能将有所增大，而北半球中纬度地区则与之相反；随着全球变暖的加剧，以欧洲地表太阳辐射变化趋势为例，其中部和南部的太阳辐射整体增幅5%—10%，而东部和北部最大下降可达15%。因此，全球陆地太阳能、风能等新能源分布极不均匀，具有间歇性，同时这些间歇性能源还具有时空互补性差异较大的特点，这给新能源的规模化发展带来了极大的挑战。

技术层面。电气结构、支架结构及人工成本的变化空间较大使得光伏太阳能发电成本具有较高单价跨度；风力发电初始投资成本构成中的风机购置、工程安装及建筑工程等费用仍处于较高水平。因此，以太阳能和风能为代表的新能源发电总体的价格整体仍然高于煤发电，其峰谷稳定性和调峰技术均需要进一步改革、创新。氢燃料电池是长途运输和重工业等领域电气化的最佳选择，但膜电极组件（质子交换膜、催化剂、气体扩散膜等）、双极板和氢燃料电池系统的技术成熟度仍需要重点攻关。碳捕集、利用和封存/碳捕集和封存（CCUS/CCS）技术的推广和普及会受到应用场景和地质条件等情况的约束，加之CCUS/CCS技术目前表现出的高成本、高能耗特点，其技术研发仍需加强，成本能耗亟须降低。储能技术无论从规模、成本还是寿命上都不能充分满足应用的需要，其产品安全标准体系也亟待完善，其部分核心技术还处于原型阶段——液流电池储能、本质安全水系锌离子电池等新型储能技术并未完全实现规模化应用。氢能、CCUS/CCS和储能等技术规模商业化的推广应用还存在各式各样的挑战。

市场层面。新能源市场逐渐由起步萌芽期向快速发展期转变，这与新能源的成本连年降低及应用便利程度不断增加密切相关。虽然，目前新能源的技术成本与化石能源相比缺乏显著竞争力，这与新能源的配套设备不足且使用不便，以及化石能源的成本优势具有密切关系；但是，伴随着新能源新兴产业链的不断完善，全球市场机遇的增加与突破性技术创新的涌现将不断凸显新能源成本优势。

碳中和学概念及理论技术框架

广义上，碳中和是指人类化石能源利用、土地利用及自然界碳排放等碳源体系与地球碳循环系统、海洋碳溶解、生物圈碳吸收等碳汇体系间形成动态平衡；狭义上，是指一个组织、团体或个人在一段时期内CO2的排放量，通过森林碳汇、人工转化、地质封存等技术抵消，从而实现CO2“净零排放”。碳中和学是研究人类活动足迹对自然环境影响最小化的一门学科，研究对象是以CO2为核心的地球、气候、能源和人类之间有效的协同发展。

碳中和学的提出

全球自然灾害形势复杂，极端气候灾害事件多发，碳中和是应对气候变化的必然之路和有效措施。碳中和是一项涵盖节能提效、减碳固碳、科技创新、应急储备和政策支撑的重大协同工程。这项系统性、革命性、多维度、多领域的协同战略工程需要统筹协调、明确路径、综合施策，重点把握理论基础的稳固性和指导方法的科学性。2021年，笔者团队首次提出了“碳中和学”的概念，尝试建立碳中和学的理论体系，形成碳中和学的技术内涵及框架体系，构建实现碳中和五大战略工程的科学体系，以期助力碳中和目标如期实现。2022年，笔者团队将地球系统中的“碳”分为3类——黑碳、灰碳和蓝碳；3种“碳”在地球系统内部相互转化，减小黑碳比例、提高灰碳特别是蓝碳比例是推动碳中和的关键。碳中和学体现碳中和愿景下，建设“绿色地球、宜居家园”的生态文明需求。碳中和学技术框架主要包括碳科学技术和碳经济技术。

碳中和学的概念、内涵

碳中和学是以碳循环为主线，重点研究宜居地球、能源利用、人类幸福的绿色协同与可持续发展，依托五大理论和技术体系支撑，是实现CO2利用与“净零排放”的一门学科。理论体系主要包括气候变化理论、碳平衡理论、能源理论、碳中和经济理论和战略理论；技术体系主要包括无碳或减碳关键技术、零碳排关键技术、负碳排关键技术、碳排放评价技术和碳交易。

碳中和学的理论内涵，包含两个“动态平衡”：第1个“动态平衡”是指一定时期内，全球CO2排放量与吸收量达到动态平衡；第2个“动态平衡”旨在强调，人类赖以生存的自然环境与人类社会发展之间达到动态平衡。

碳中和学的技术内涵，涉及CO2的产生、捕集、输送、利用、封存等全过程技术体系，主要有4个方面的表现：①减碳技术，以传统化石能源节能减排技术为主，涵盖化石能源清洁利用、节能提效、资源回收利用等。②零碳技术，以无碳排放为基本特征的清洁能源技术，涵盖水能、风能、生物质能、地热能、潮汐能、太阳能等可再生能源，同时还涵盖核能、新材料能源以及具备设备智能、信息对称、系统扁平、多能协调等特征的“智慧能源”。③负碳技术，捕集、利用、封存、转化CO2的技术，以及湿地、冻土、森林、草原、海洋等生态系统固碳技术。④碳经济技术，主要依赖完善的碳税制度、体系化的碳交易市场、公平的复合碳排放权交易体系、调控性的碳财政补贴，以及其他有效的碳产业和碳经济政策等共同构筑。

碳中和学的框架体系

碳中和学的理论框架体系，以CO2的排放和消除为核心，涵盖了碳中和自然科学和碳中和社会科学。碳中和自然科学，包括三大理论基础：①气候变化理论，目标在于抑制全球气候变暖；②能源理论，目标在于绿色低碳；③碳平衡理论，以CCUS/CCS为核心。碳中和社会科学，包括：以碳排放交易体系为核心的碳中和经济理论，以建设人类命运共同体与“绿色地球、宜居家园”为目标的碳中和战略理论等。

碳中和学的技术框架体系，包括碳科学技术和碳经济技术。碳科学技术，包括：以化石能源清洁利用、重点行业节能提效、能源系统智慧运行为主的减碳技术；以零碳能源规模利用、能源转化与储能为主的零碳技术；以碳捕集、碳封存、碳利用、碳汇集为主的负碳技术。碳经济技术，包括：以碳足迹核算、碳资产评估为主的碳评价技术；以交易制度、交易市场、交易监管为主的碳交易技术。

碳中和学的提出进一步明确“碳中和实施路径”的主要发展方向，树立共建“绿色地球、宜居家园”的终极目标，有助于“碳中和系统科学与技术”学科体系的建设和完善，有助于推动“能源绿色低碳”的高质量转型，在全球应对气候变化进程中具有里程碑式的意义。

我国新能源发展方向和目标

在碳中和愿景下，能源发展目标将以“新能源”+“智能源”体系为主，其具有智能化、清洁化和高效化能源体系特点，同时能源体系的形态、技术、结构、管理等主体要素将发生转变：①能源形态，将从高碳排放的化石能源向低碳或无碳排放的新能源转变；②能源技术，将从能源资源型转变为能源技术型，即技术优势替代资源优势成为能源技术的主导；③能源结构，以天然能源为主的一次能源消费将被二次能源消费取代主导地位；④能源管理，传统式能源管理将逐步被智能化平衡式管理所替代。

碳中和学提出“节能提效”“化石能源低碳化”“清洁能源规模化”“终端用能电气化”“能源系统智慧化”等减碳路径，加大新能源利用是实现清洁能源规模化主要手段，也是实现碳中和目标的必由之路。我国产业结构偏重、能源结构偏煤，更要加大新能源的利用，这对于调整我国能源供给方式，促进能源结构转型，最终实现我国能源独立意义重大。

新能源是实现碳中和的主要途径

能源作为推动文明发展的基石，在人类文明发展历程中经历3次大的转型：第1次转型是从薪柴时代向煤炭时代转型，第2次转型是煤炭时代向油气时代转型，目前全球正在经历第三次能源转型——由化石能源向新能源转型。前2次能源转型推动了传统工业化进程的历史性跃进，而碳中和驱动的第3次能源转型具备清洁化、低碳化的发展趋势，并将在低碳工业化进程的推动中发挥重要角色。

伴随着世界能源工业中的化石能源消费结构持续调整，新能源消费占比不断升高。截至2021年，全球能源消费中石油占比31%、天然气占比24%、煤炭占比27%、新能源占比18%，形成了“四分天下”的全新能源格局。当前，煤炭、石油、天然气和新能源4种主要能源都进入了各自新的发展时期：煤炭对应“转型期”；石油对应“稳定期”；天然气对应“鼎盛期”；新能源的消费量和占比稳步上升，已经跨入了“黄金期”。当前，新能源的市场竞争力逐步稳定上升，且成本具有逐年缓慢降低的发展趋势。相较于高成本的传统化石能源，“成本领先”这一关键竞争要素从根本上对新能源产业的发展以及传统能源的替代起到了决定性的推动，也是第三次能源转型的重要“内驱力”。

世界主要经济体均加快以新能源为主的能源结构转型调整，构建绿色、低碳、安全、高效的新型能源供应体系。目前，以新能源为主的能源结构转型调整在全球各个国家和地区能源清洁化进程中正在加速展开。欧盟能源供给不足，消费总量已达峰值；1981—2020年，其能源对外依存度由40%上升到46%，能源总产量由9.9亿吨油当量上升到10.0亿吨油当量，消费量由16.6亿吨油当量上升到18.6亿吨油当量。欧盟化石能源匮乏，主要靠大力发展新能源，其新能源消费量在全球新能源消费总量中占比达28%，为世界最高。美国作为能源高消费、高产量型的发达国家，化石能源资源充足，能源供需均衡，其能源转型的中长期战略是减少原煤、稳定原油、加快天然气上产、做大新能源，始终致力于加大新能源发展。日本和韩国化石能源资源匮乏，能源对外依存度均高达94%。日本制定了三阶段建设“氢能社会”发展蓝图，韩国则致力打造“氢经济”。

中国以煤炭为主“一大三小”到以新能源为主“三小一大”跨越

中国化石能源较丰富，地下能源禀赋决定了能源消费结构以煤为主，石油、天然气和新能源占比较小。2021年，煤炭在中国一次能源消费中占比达56%，石油消费占比18.5%，天然气消费占比8.9%，新能源消费占比16.6%，形成以煤炭消费为主“一大三小”的能源结构。

在碳中和的目标和愿景下，中国不同能源被赋予了新的战略定位：煤炭的开发条件可以适应能源需求变化，不仅具备安全“兜底”的保障责任与任务，更扮演了长远能源战略“储备”的角色；石油的消费水平虽然在中、短期仍会维持稳定增长，但将在未来回归原料属性，在国家能源安全和民生需求方面，分别发挥保障“急需”和稳定“基石”的作用；天然气凭借低碳、稳定、经济的特点，在节能减排过程中不可替代，对国家能源安全发挥“保障”作用，且与新能源具有“共生共荣”的特点，具备最佳“伙伴”作用；新能源在能源保供和国家能源战略层面具有“接替”作用与“主力”作用。

未来在中国实现碳中和的目标时，新能源将在能源消费中占主导——从目前化石能源占比大于80%，努力争取到2060年形成新能源占比80%以上；我国能源消费结构将由现阶段“一大三小”（“一大”为煤炭，“三小”为石油、天然气、新能源）完成向“三小一大”（“三小”为煤炭、石油、天然气，“一大”为新能源）的跨越。

力争实现以新能源为主体的“能源独立”

当前，全球能源转型处于重大发展机遇期，新能源的蓬勃发展将与传统化石能源转型相互配合、形成合力，是中国“能源独立”时代到来的唯一路线和必由之路。中国已经位于全球能源消费国首位，同时也是世界第一大能源生产国和碳排放国。“总量大、不清洁、不安全”是我国能源体系的重要结构特征，因此中国“能源独立”战略无法短时间内一蹴而就，而需要系统性、可持续性、稳定性的战略方针。

中国“能源独立”以“洁煤稳油增气、大力发展新能源”为思路，可分“3步走”实现多种能源互补。①2020—2035年，传统化石能源依然被作为主要能源，与此同时对新能源发展加快提速。依靠化石资源保障能源供应，同时把握新能源技术革命方向，突破新能源快速发展瓶颈实现该阶段中国“供给安全”。②2035—2050年，实现新能源与煤炭、石油、天然气等传统化石能源协同发展、并重发展。该阶段工作重点是“调结构、建氢能、争自主”，加快调整使一次能源消费结构趋于合理，依靠“国内生产+海外权益”模式实现“生产自主”。③2050年之后，实施“新能源科技革命和颠覆性技术实现”路径，力争全面实现新能源生产和消费占主导。煤炭和油气等化石能源消费实现全面降低，产量规模和低廉成本支撑新能源成为能源消费主体。该阶段工作重点是“稳结构、新能源、争独立”，依靠“新能源+智能源”在“能源自主”基础之上，力争实现“能源独立”。

中国新能源地位与使命

当今世界正经历百年未有之大变局。地球作为人类共同的、唯一的家园，需要各国团结合作来应对诸多环境问题和挑战。中国政府承诺实现碳中和，新能源在实现碳中和发挥主导作用，将推动中国能源消费格局实现“4个80%”的转变：2021年，我国含碳化石能源消费占比80%以上（占83%）、能源CO2排放占比80%以上（占86%）；到2060年，我国非碳新能源占比80%以上、CO2排放减少80%以上（从105亿吨下降到20亿吨左右）。碳中和下新能源被赋予新定位，代表了世界能源转型的方向、能源科技创新的前沿、能源强国建设的主力、绿色地球建设的动力。从资源类型的角度，新能源是一种可再生的清洁能源，而在中国提出碳中和目标后，新能源成为实现碳中和的重要战略；同时，新时代还赋予新能源新的使命，即能源转型的使命、能源安全的使命和能源独立的使命。

新能源助力碳中和社会建设

人类社会的发展得益于良好的地球环境。当人类的索取超过了地球的承载能力时，地球的生态环境将会崩溃，人类也会因为丧失唯一的家园而走向灭亡。建设碳中和社会就是为了阻止这种可怕后果，并找到恒久维持地球生态的良方。

碳中和学指出，碳中和的终极目标是建设“绿色地球、宜居家园”，实现人类与地球和谐共生，建成碳中和社会。

碳中和社会

碳中和社会是人类社会历程中的一个阶段。如果人们通过努力实现了地球生态圈的碳中和，那时的人类社会才能被称为碳中和社会。人类社会的要素中与碳中和直接相关的主要有社会思想、社会行为和社会秩序。

社会思想。在人类社会发展过程中，社会思想也同样在不断演变。从最初对自然的敬畏演化到轻视与“肆无忌惮”，再进一步回归敬畏，这是人类社会思想变化的整体路径。人类对地球生态的破坏，起初是出于无知，随着科学技术的广泛运用逐渐演变为傲慢。碳中和也是一种“亡羊补牢”的措施，是人类从傲慢中醒悟之后采取的保护共同家园的现实行动。

社会行为。工业文明社会当中人类的种种行为造成了自然界碳循环失衡，包括过度生产、扩大需求及过度消费等行为。要彻底解决气候变暖问题，不仅要控制生产过程与社会活动本身的碳排放，还必须改变过度消费与过度生产等社会行为。

社会秩序。循环经济和有限生产，可以在减少整个社会的劳动总量的前提下，维持社会正常运行；文化传承、科学研究与体能强化将成为普通民众的日常必修项目，人们将有限的体力和智慧投入到促进社会发展的文化传承、科技进步和个体健康当中，使人类文明在有限资源条件下更快向前发展。这些社会秩序的重构，是人类在仅有一个地球家园提供资源的条件下保持可持续发展的关键所在，也是未来碳中和社会稳定发展的基础。

新能源助力碳中和社会建设

地球是人类唯一的家园，人类社会活动造成的碳排放已对生态圈造成影响，每一个人都对碳排放的增加负有责任，恢复地球清洁大气构成也需要每一个人都付出努力。建设碳中和社会是人类拯救地球、拯救人类文明的壮举；建立碳中和社会秩序，弥补以往对地球造成的破坏，需要每个人、每个企业、每个国家的认同和付出。

碳中和是保证地球家园拥有清新的空气、宜人的温度、旺盛的生机、清洁的空间的基本条件。实现碳中和目标的关键点在于能源结构转型。碳中和目标下，碳基能源向非碳基能源跨越，能源体系将加速向低碳化、零碳化转型，化石能源逐步由主体能源过渡为保障性能源，新能源将逐步成为主体清洁能源。

碳中和战略目标加速了新能源时代的到来。发展新能源是实现碳中和社会、建设绿色宜居地球的关键，当整个人类社会都被纳入碳中和体系，我们将重新获得并长久拥有一个“绿色地球、宜居家园”。

（作者：邹才能、陈艳鹏、熊波、刘翰林，中国石油勘探开发研究院；《中国科学院院刊》供稿）

氢能具有绿色、高效、无碳排放和应用范围广等优势，2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，明确氢能是战略性新兴产业的重点方向，是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。

在碳达峰碳中和目标引领下，国内氢能产业蓬勃发展，制氢、储氢、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺持续提升，全产业链规模以上工业企业超过300家。全国已有30个省市区将氢能产业纳入“十四五”规划，14个地区制订了氢能产业的专项规划和具体量化目标。

一、氢能发展瓶颈

政策鼓励、市场火热，但叫好不叫卖却是目前氢能市场的现状。氢能汽车有数十年的研发历史，近年来，氢能相关法规逐渐完善，按照预期将迎来氢能源汽车的大爆发。但实际上，氢能汽车评价体系涉及运输、存储、车载、动力、安全、成本等多方面，热管理、载氢量、加氢标准等复杂的产业链问题无一不影响市场开拓。

日本政府2017年提出建设氢能社会，之后推出了氢燃料电池汽车、加氢站、还尝试了利用氢能给居民住宅供应暖气和热水。在工业领域，氢能热值高，适用于有高温热需求的工业部门。

但是，氢能源成本高昂，在汽车领域的推广并不顺利。2021年初，日产公司宣布暂停与德国戴姆勒公司及美国福特公司开发燃料电池车的合作计划，将力量集中于发展锂电池电动车。

6月，本田公司宣布停产旗下的氢能源车型，主要原因是成本过高导致销量惨淡。丰田公司也从此前大力研发推广氢能源车型，转向锂电池电动车、氢能源电动车共同发展。

若要实现氢能产业的大规模应用，面临的挑战主要是低成本高效能的燃料电池技术和安全高效的氢气储运技术。其中氢气储运难和安全性差是制约氢能产业发展的主要“瓶颈”。

首先，因氢气体积能量密度低，需35~70MPa的高压储运，导致氢气的储运成本高；其次，每座加氢站1500万~3000万元的建设成本高；再次，2019年在挪威、韩国等国家20天内连续发生三起因氢气储罐泄露引起的爆炸事故，暴露了氢气易燃易爆、安全性弱的缺点。

因此，要突破氢能产业发展的瓶颈，亟需结合中国能源及产业结构特点，发展成熟、安全、高效的特色储运氢的路线及其配套产业链。

二、氨产业爆发式发展

氨（NH3）是关系国计民生的基础化工原料，广泛用于化肥、环保、军事、制冷等领域。同时，氨作为高效储氢介质，具有以下显著优势：

高能量密度。氨的体积能量密度约为13.6 MJ/L，1L液氨=4.5L高压氢（35.0MPa）=1200L常温常压氢。

液化储运成本低。氨只需加压至1.0MPa即可以液态形式储运，一辆液氨槽罐车载氨量可达30t（约含5.29t氢），载氢量较长管拖车（载氢量不到400kg）提高1个数量级，因此运氨成本（约0.001元/kg·km）也较运氢成本（0.02~0.10元/kg·km）呈数量级降低。

无碳储能。氨成熟的技术体系、标准规范及低成本合成、存储和运输，可实现季节性、远距离、“无碳化”的“氨-氢”储能。

有研究表明，在目前主要研究的几类电制液体燃料技术（液氢、液氨、液化天然气、甲醇、有机液态储氢）中，电制氨的成本最低，效率仅次于其他电制液体燃料技术。

安全性高。氨的火灾危险性仅为乙类，爆炸极限（16%~25%）较氢（4%~76%）更窄，因此更安全。其刺激性气味是可靠的警报信号。

因此，发展以氨为储氢介质，有望解决传统高压储运氢的难题。

氨能利用分为传统行业和新能源行业两种。氨能在化肥、军工、环保、制冷等传统行业已得到广泛应用，是关乎国计民生的基础化工产业。

近年来，在氨制氢、氨燃料电池、氨内燃机/燃气轮机等新能源领域，氨能利用迅速发展，用于实现氢能终端、氨能发电、氨能燃料等产业应用的无碳排放。

2021年3月，日本成功实现了70%的液氨在2000千瓦级燃气轮机中的稳定燃烧，并能同时抑制氮氧化物产生。参与此课题的IHI公司表示，有信心在2025年之前实现氨燃气轮机商业化。

2021年10月启动的JERA公司氨能发电示范项目，就是IHI公司与JERA公司的合作。三菱重工公司则正开发4万千瓦级的100%氨专烧燃气轮机，计划在2025年以后实现商业化，引入发电站。

韩国也在推动液氨发电及氨氢混合发电技术联合研发与产业化，一种“双燃料绿色氨”发电模式正处于快速开发阶段。中国国家能源研究院与皖能集团联合开发的8.3MW纯氨燃烧器，验证了火电掺氨燃烧发电项目的可行性。

此外，氨动力船舶技术也在飞速发展，韩国研发了以轻质柴油与氨为双燃料的8000t级氨动力加注船，完成了以液化石油气与氨为双燃料的超大型液化气运输船设计；

日本住友商事与大岛造船正在联手打造全球首艘8×104t级氨动力散货船；挪威正在推进氨动力船及海上氨燃料加注技术研发，建立氨燃料加注网络，实现氨能航运的全产业链无碳化；上海船舶研究设计院自主研发设计的中国首艘氨动力7000车位汽车运输船获得挪威船级社颁发的原则性认可证书。

三、氢氨融合发展的可行性

初步估算表明，利用氨作为储氢介质具有显著经济性。例如：

如果采用氨分解制氢现场为加氢站供氢，可将加氢站的加氢成本降至35元/kg以下；

若开发耦合“氨制氢-燃料电池”的间接氨燃料电池技术，实现用户终端“氨变电”（NH3-to-power），发电成本约为1元/kW·h或乘用车燃料成本约为25元/100km，并使现有氢燃料电池系统的续航能力提升近1倍；

若采用氨作为车用燃料加注，加油站仅需稍加改造即可用于加氨，预计加氨站的改建成本较加氢站的建设成本可降低1个数量级。依照2050年中国建成1万座加氢站的目标，可节约近千亿元的基础设施建设投资。

合成氨已有一百多年发展历史，氨的生产、储运及使用已形成了完备的产业链、行业标准及安全规范。

合成氨包括灰氨、蓝氨、绿氨3种合成工艺。灰氨合成工艺指由天然气蒸汽重整氢气及空气分离的氮气再通过传统哈伯法合成氨，该工艺已沿用上百年，但其高温高压条件造成巨大能耗，且伴随大量CO2温室气体排放。

蓝氨合成工艺与灰氨基本相似，但会对工艺流程进行碳捕集与封存。绿氨合成工艺主要指全程以可再生能源为动力开展的电解水制氢及空气分离制氮再通过哈伯法制氨。

按照我国每年5000万吨的氨产量（其中80%来自煤制合成氨，20%来自天然气合成氨）来计算，2030年合成氨工业将排放2.7亿吨CO2。我国是可再生能源装机容量最大的国家，但因光伏、风电和水电等可再生能源存在间歇性、波动性和季节性等缺点，导致存在大量“弃风、弃光和弃水”现象。

2019年，我国弃风、弃水、弃光电力合计约720亿kWh，其中弃风、弃光电量总和约为215亿kWh；2020年，我国弃风、弃光现象主要集中在“三北”地区，其中甘肃弃风率最高为13.8%，西藏弃光率最高为25.4%。

发展可再生能源光解/电解水制氢耦合合成氨技术，可实现可再生能源电力的“消纳和调峰”，实现低成本、跨地域长距离存储运输，并与丰富的氨下游产业相结合。

因此，发展氨为储氢介质，通过液氨实现大规模的氢气运输，可贯通可再生能源、氢能和传统产业，开发出一条符合我国能源结构特点的“清洁高效氨合成→安全低成本储运氨→无碳高效"氢-氨"利用的全链条“氢-氨”绿色循环经济路线，对保障国家能源环保安全和社会经济可持续发展具有重要意义。

在氢氨融合技术路径方面，国家已出台相关鼓励政策。2022年4月，科技部发布《国家重点研发计划“先进结构与复合材料”等重点专项2022年度项目申报指南》，提出包括分布式氨分解制氢技术与灌装母站集成、氨燃料电池到掺氨清洁高效燃烧等与氨有关的技术。

《“十四五”新型储能发展实施方案》提出依托可再生能源制氢（氨）的氢（氨）储能等试点示范，将探索风光氢储等源网荷储一体化和多能互补的储能发展模式列入“十四五”新型储能区域示范。

四、风光氢氨一体化实践

可再生能源耦合转换成“绿氨”能源系统由水力发电系统或风力发电系统或太阳能发电系统、电解水制氢装置、氢能储存、变压吸附空分氮装置、合成氨系统和氨裂解制氢组成，这个过程核心是可再生能源耦合发电制氢技术。

众多研究表明，在发电机组容量相同时，风、光或水互补发电制氢储能系统相较于单一可再生能源可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性，同时可大大减少储能蓄电池的容量，很少或基本不用启动备用电源如柴油发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益，符合脱碳减排理念。

高阳等，2022年在《浙江沿海地区可再生能源制氢的成本研究》中，分析了可再生能源制氢方案中风电、光伏与制氢设备的配置方案并测算了制氢成本，成本分别为34.18～36.56元/kg和41.07～42.82 元/kg，并且还分析了光伏结合谷电制氢的可能性，计算得出制氢成本约为25.56～26.95元/kg，具有较好的经济性。

李志军等，2022年在《可再生能源转化为氨氢能源体系技术和经济性分析》中，以四川省凉山州可再生能源电解水制氢、空分制氮为原料生产30万t/a合成氨装置为例，装置总投资134935万元，按液氨生产消耗定额和消耗品的市场价，其中电价按四川上网价0.18元/kWh计，计算“绿氨”单位生产成本为1672元/t，具有很高利润空间。

影响合成氨生产成本主要因素是电价。当电价为0.3元/kWh时，“绿氨”生产成本是2829元/t，加上运输成本（每吨约270元），刚好与液氨市场价3100 元/t持平。如采用可再生能源的“四弃”，电价为0.1元/kWh时，经济效益可达到近2000元/t的利润。

当采用“可再生能源制“绿氨”+氨运输体系+分布式氨裂解制氢”时，终端用氢成本优势巨大。当采用可再生能源电价为0.1元/kWh，每吨“绿氨”成本为900.55元，考虑运输成本（每吨约270元），终端用每吨液氨成本是1170.55元，采用分布式氨裂解制氢每公斤成本为18.13元，每公斤氢气利润约50%，有16元利润空间，经济效益很明显。

通过“绿氨”运输体系，建立可再生能源合成氨氢系统。以清洁且资源量丰富的可再生能源为动力进行氨的合成，通过氨的运输网络，采用分布式供氢或点供，能解决氢能社会的氢能源供应体系，真正建立可再生能源储存体系。

因此，建立可再生能源-氨氢体系，能降低化工和能源板块的化石能源消费的比重，助力实现我国碳达峰、碳中和目标，符合我国绿色低碳的能源发展方向。

五、竞逐“风光氢氨”赛道

今年9月，中国天楹股份有限公司与通辽市人民政府、中国投资协会签署战略合作框架协议。三方将共同打造通辽千万千瓦级风光储氢氨一体化零碳产业园项目，总投资达600亿元，建成后将年产5万吨绿氢、30万吨绿氨等。

同时，三方还将共同打造零碳产业装备制造中心，重点打造绿氢、绿氨等领域北方零碳装备制造业中心，总投资100亿元。

9月，吉林电力股份有限公司发布公告称，大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目已获得核准（备案）。项目总投资为63.32亿元，规划建设700兆瓦风电项目、100兆瓦光伏项目、配套建设40兆瓦/80兆瓦时储能装置，同时还将新建制氢、储氢及18万吨合成氨装置。

今年8月，京能集团与内蒙古锡林郭勒盟多伦县人民政府签署了风光储氢制绿氨项目合作开发框架协议。依据协议，双方将合力推进风光储氢制绿氨项目实施进程，利用锡林郭勒盟南部区域可再生能源生产绿电并电解制绿氢，绿氢转化为绿氨后供应国内外市场。项目建成后，预计电解制氢规模日产300吨，年产绿氨规模达60万吨。

今年7月，盈德气体集团与中国氢能有限公司签署合作协议，就在鄂尔多斯市达拉特旗投资建设绿氢、绿氨项目达成合作。此次签约项目以绿氢、绿电制取绿氮为主要原料，经过低温低压制合成氨工艺，生产纯度为99.9%的绿色合成氨，年产能包括0.93万吨绿氢和5万吨绿氨。

6月22日，国家电投智慧能源（国核电力院）牵头总承包的达茂旗风光制氢与绿色灵活化工一体化项目开工。项目位于内蒙古自治区包头市达尔罕茂明安联合旗，主要包括200兆瓦风电、200兆瓦光伏，预计年发电量12.5亿千瓦时；采用风光电解制氢，年制氢1.78万吨；再以氢气和氮气为原料合成液氨产品，年产10万吨。

今年5月，国家能源集团旗下国华巴彦淖尔（乌拉特中旗）风电有限公司乌拉特中旗甘其毛都口岸加工园区风光氢氨一体化新型储能示范项目获备案。该项目总投资额达235400万元，配套规划新能源装机容量110万kW，其中风电80万kW，光伏30万kW。该项目拟利用风光发电分解水制取高品质氢气，再用于生产合成氨，预计年产绿氨约30万吨，以供蒙西地区工业园区化工生产使用。

4月7日，明拓集团有限公司、华陆公司以及水木明拓（包头）公司在内蒙古包头九原工业园区举行国际氢能冶金化工产业示范区新能源制氢联产无碳燃料项目签约仪式。项目内容围绕以绿氢、空气捕捉的氮为原料，建设中国首台套氢电催化合成技术的120万吨绿氨化工项目，推动形成绿色低碳化工产业链，实现冶金化工产业的全面碳中和。

今年3月28日，赤峰市人民政府与远景科技集团举行战略合作协议签约仪式，远景科技集团将在赤峰市建设风光制绿氢绿氨一体化示范项目，总投资约为400亿元，预计2028年前建成投产。其中，该项目规划年产152万吨零碳工业气体产品，一期项目将于两年内投产，成为全球首个零碳氢氨项目。

作者：安永碳中和课题组著

来源：《一本书读懂碳中和》，机械工业出版社授权发布

什么是碳中和

提到碳中和，你可能想知道：什么是碳中和？我们为什么要进行碳中和？究其原因，是什么让碳中和成了应对全球气候变化、遏制全球变暖而采取的举措？这对我们每个人到底有什么影响？我们又需要如何应对呢？为了回答这一系列问题，我们首先介绍碳中和的提出背景。

碳排放导致全球气候变化，人类生存发展面临危机

全球快速变暖，自然环境面临威胁

刚刚过去的2020年，除了新冠病毒在全球肆虐，你是否也感觉到了气温有点特别？世界气象组织发布的《2020年全球气候状况》报告显示，2020年是有（气象）记录以来三个最暖年份之一。2020年6月，北极圈内的一个西伯利亚小镇居然达到了38℃的高温！这也是北极圈内有（气象）记录以来的最高温度。其实，不只是北极，2020年全球平均气温比工业化前上升了大约1.2℃，气温的上升速度远远超出预期。

也许你会想：全球平均气温仅上升1℃，能对我们产生多大的影响呢？要知道，全球平均气温每升高1℃，海平面可能会上升超过2米，这会导致像巴厘岛、马尔代夫这样海拔较低的沿海地区的面积逐渐缩小甚至消失，岛上的居民将不得不迁往别处。

如果全球平均气温上升2℃，全球99%的珊瑚礁都将消失，接近墨西哥国土面积的冻土会永久解冻，水资源将变得极度紧张。数千年来，地球的全年气候一直保持稳定。正如我们的身体一样，地球可以通过自我调节维持气候的动态平衡，这也是生态系统最重要的特征之一。地球生态系统内在的生态平衡一旦被打破，将对环境造成不可逆的影响。

有研究认为，如果全球平均气温上升5℃，地球的整体环境将被完全破坏，甚至有可能引发生物大灭绝。所以，平均气温每上升1℃，都将对地球造成不堪设想的后果（见图1-1）。

导致全球变暖的“罪魁祸首”是人类活动不断排放的二氧化碳等温室气体。温室气体主要包括水蒸气、二氧化碳、氧化亚氮、氟利昂、甲烷等，这些气体使大气的保温作用增强，从而使全球温度升高。其原理是，太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，而地面增暖后反射出的长波辐射却被这些温室气体吸收。大气中的温室气体不断增多，就好像给地球裹上了一层厚厚的被子，使地表温度逐渐升高。

社会发展离不开能源的使用，随着全球人口数量的增加和经济社会的发展，生活和生产用能需求的上升是必然趋势。在这一过程中化石燃料的大规模使用，例如用煤炭发电和供暖，以燃油为动力的汽车，都是温室气体的重要来源，碳排放不可避免。因此，解决发展与排放之间的矛盾、平衡二者的关系就成了关键。

《巴黎协定》确定了全球平均气温上涨幅度控制目标

为了共同应对气候变化挑战，减缓全球变暖趋势，2015年12月，近200个缔约方共同通过了《巴黎协定》（The Paris Agreement），对2020年后全球如何应对气候变化做出了行动安排。这一协议的主要目标是将21世纪全球气温升幅控制在比工业化前水平高2℃之内，并寻求将气温升幅进一步控制在1.5℃之内（见图1-2）。

为什么要努力控制在1.5℃以内呢？联合国政府间气候变化专门委员会发布的《IPCC全球升温1.5℃特别报告》指出，若将全球气温上升幅度控制在1.5℃以内，将能避免大量气候变化带来的损失与风险，例如，能够避免几百万人陷入气候风险导致的贫困，将全球受水资源紧张影响的人口比例减少一半，降低强降雨、干旱等极端天气发生的频率，减少对捕鱼业、畜牧业的负面影响。

为什么提出碳中和

作为全球第二大经济体和最大的二氧化碳排放国，我国宣布碳中和目标，积极响应《巴黎协定》应对气候变化，主动做出减排承诺。

（1）摆脱能源对外依赖

当前，我国化石能源的对外依赖程度仍然较高。以石油产业为例，我国石油的进口量位居全球首位，2020年对外的依赖程度攀升至73%。在我国工业化进程持续推进的前提下，未来对于能源的需求还将有增无减。但事实上，我国可再生能源非常丰富，资源禀赋远远超过化石能源。

（2）促进全球产业链重构

在碳中和目标下，产业链内企业间的经济交换，不再仅限于传统的产品与服务，也包括每一个环节的碳排放量。

（3）推动资产重新配置

伴随着绿色经济的发展浪潮，资本市场的投资风口正在发生“结构性转变”。

（4）以气候外交提升国际话语权

碳中和是一场深刻的能源替代行动，将重新定义21世纪的大国竞争格局。

（5）推动产业技术升级

技术研发与技术突破是实现净零排放的关键。

（6）创造新型就业机会

就业是最重要的民生工程、民心工程、根基工程。碳中和带动了新型业务、新型企业、新型行业的蓬勃发展，随之而来的是新职业、新岗位、新的就业机会。

（7）推动循环经济转型

构建绿色低碳循环发展体系需要生产体系、流动体系、消费体系的协同转型。

实现碳中和：四项关键要素缺一不可

相信现在你已经对碳中和的概念，我国为什么现在提出碳中和，以及实现碳中和的难点有了基本的了解。那么要想实现碳中和，究竟有哪些关键要素呢？我们将在本章中对实现碳中和的四项关键要素，即技术可行、成本可控、政策引导及多边共赢逐一进行讲解。

要素一：技术可行

大力发展可复制、可推广的低碳技术是实现碳中和目标的根本路径。

为什么技术对于实现碳中和如此重要？一方面，我国是世界第一大碳排放国，实现碳中和所需的碳排放减量远远多于其他经济体；另一方面，我国目前的能源结构仍以煤炭、石油等传统化石燃料为主，可再生能源在能源供给中贡献较小，当前经济发展与碳排放尚未完全脱钩，因此在考虑减少碳排放的同时，还要兼顾经济的持续发展。高耗能、高排放行业对于我国的经济发展尤为重要，这就要求企业在保持经济发展贡献的前提下，以先进技术为重要依托，最终实现碳中和愿景。

可以预见，在未来几十年，以CCUS技术、可再生能源技术、电气化技术、信息技术等为中心的一系列低碳技术发展路线将在能源转型中发挥不可替代的作用。CCUS技术能够帮助高耗能行业提升能源利用效率；可再生能源技术、电气化技术的发展将加快传统化石能源的淘汰，推动清洁能源产业结构的进一步升级换代；此外，大数据、物联网、人工智能等信息技术也将助力我国碳减排进程，对减少碳排放具有重要意义。

要素二：成本可控

碳中和目标的实现需考虑低碳与市场发展的平衡，在技术可行的前提下做到成本可控，这样才能实现可持续发展。

零碳经济将彻底重构产业链，这也意味着价值链的全面转型。从几大高耗能、高排放的控排行业来看，绿色低碳转型将大幅提高能源供给与节能减排的成本。

短期来看，脱碳行动带来的“绿色成本”必然会给企业发展带来竞争劣势。对于某些难脱碳的行业领域，如钢铁行业，脱碳会使每吨钢的成本上升20%，这对钢铁企业来说影响巨大，但是对于使用零碳钢铁的汽车制造企业来说，成本增量不会超过现在的1%，对于消费者来说， 1%的增量不会造成什么影响。因此，碳价和相关制度的保障对于全面推动脱碳进程至关重要。逐步建立我国的碳定价体系以及各国碳价的互联机制，可以避免相关企业在国际竞争中处于劣势。

要素三：政策引导

政府需要完善行业排放标准、建立碳税征收机制、建立健全碳排放权交易市场以及构建绿色金融体系等，实施一系列碳减排政策，为企业发展碳减排新技术提供政策上的支持与引导，助力企业尽早开展低碳转型的尝试，帮助企业降低转型成本和融资难度，降低企业应用碳减排技术的风险，从而让企业以最低的成本和风险实现低碳转型。

要素四：多边共赢

要实现碳中和目标，一方面需要国际间的合作与交流，另一方面还需要产业链上下游利益共同体的协同努力，从而实现互惠互利、合作共赢。

举例：某汽车集团在其2050年实现碳中和的愿景中明确表示，将从供应链、生产制造、产品规划、产品使用和产品回收利用5个环节，实现产品全生命周期的碳减排。这一举措将对该汽车集团的各上游供应商提出严苛要求，它们提供的产品及服务必须满足集团的低碳减排标准，如低排放工艺生产的轮胎、绿色铝材制成的电池外壳与轮毂、绿色环保塑料内饰、大豆泡沫材料的汽车座椅、可回收动力电池、节能电动汽车设计等。

各行业转变路径导图

我们分别从能源供给侧和能源需求侧两个角度出发，根据行业特点和发展现状，畅想电力、非电、钢铁、水泥、化工、交通、建筑和服务行业的“零碳”未来，提出各行业具体的脱碳路径（见图3-1）。我们认为各行业在节能减排的过程中，离不开碳的“负排放”技术的发展、碳排放交易体系的建设以及绿色金融体系的保障。因此在行业着手减排的同时要大力发展这些支撑要素。

实现碳中和，下一步怎么走

一：

给每个人的建议

我们每个人都可以在低碳环保、科研或就业选择等方面为碳中和贡献自己的一份力量。

其一，低碳环保方面。个人可通过绿色出行、环保办公、降低能耗、减少肉类摄入、植树造林等手段助力碳中和的实现。

绿色出行。个人要将绿色出行的理念深植于心。绿色出行不仅在一定程度上缓解了交通拥堵，还减轻了环境压力。个人可以通过自行车、电动公交车、地铁、电动汽车等多种交通工具，以及合乘、共享等出行方式，减少碳排放。

环保办公。环保办公指减少办公过程中的打印、复印次数，养成节约纸张的好习惯，选择可循环利用的办公文具，加快适应无纸化办公。同时减少商务出行，尽量利用远程视频会议等方式进行沟通。

降低能耗。在电器选择上，尽可能选择使用节能电器。安装光伏分布式能源是一个不错的选择，既可以满足家庭用能需求，也符合低能耗的用电方式。同时，节约用电的习惯自然也必不可少，可以通过使用智能家居控制中心统筹屋内耗能，及时关闭不使用的电器。在装修材料的选择上，采用环保且生产过程耗能低的材料，例如选用再生钢材，通过保温混凝土模板、屋顶防辐射屏障、基础隔热板等提高住宅能效。

减少肉类摄入。倡导少吃肉。原因是水果、蔬菜和谷物对环境影响较小，而饲养牛、羊等的过程中会产生大量的温室气体。如果把全世界的牛视作一个国家的话，它就是全球第三大温室气体排放国—牲畜饲养的温室气体排放不可小觑。我们可以提高素食餐饮的频率，减少肉类的摄入，或者选择购买植物基人造肉这样的产品，减少自身的二氧化碳排放。

植树造林。森林可以吸收和储存二氧化碳，因此主动参与植树造林有助于实现碳中和。你也可以通过类似“蚂蚁森林”这样的线上碳减排活动参与植树造林。个人的绵薄之力可以积少成多，从而迸发出巨大的能量。全民一致的碳减排行动，可以增加我国的森林面积，助力碳中和目标的实现。

其二，科研或就业选择方面。在专业选择上，可以考虑选择有利于推动碳中和发展的相关技术和专业，如新一代信息技术、节能减排技术等；在科研方向上，可以研究碳中和与自身所学专业或所处行业的相互影响，从专业性角度出发，研究可以为碳中和做什么，为碳中和实现路径建言献策；在就业选择上，新一轮低碳环保技术的发展将催生一大批绿色环保领域的新就业机会，传统的化石能源行业发展空间可能受限，尽早切换赛道或选择在低碳技术领域自主创业，有利于抓住新一轮“风口”，实现个人发展的“弯道超车”。同时，传统行业人员也可选择到已声明碳中和目标或有此规划的公司就业，并积极推动公司履行节能减排责任。

二：

给企业的建议

（1）摸清自己的“碳家底”，明确碳排放范围

企业实现碳中和的重要依据是明确其生产和运营范围内的碳排放量，做好碳排放核算工作是企业开展碳中和工作的基础。

世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）制定的《温室气体核算体系》 （The Greenhouse Gas Protocol），它将企业碳排放范围分为范围1、范围2和范围3。

范围1是指企业自有设施的排放，例如制造业的原材料生产加工，能源行业的燃料燃烧等；范围2是企业消耗外购能源导致的供能机构的排放，例如企业外购电力和蒸汽产生的排放，以互联网科技行业为代表—数据中心的外购电力；范围3是指其他所有排放，包括外购商品和服务、上下游产业链以及售出产品的使用过程等的碳排放量，例如员工出差、上下游运输及分配和租赁资产等。

（2）在明确排放范围的基础上，企业需明确排放总量，即开展碳核算

企业的碳核算与评价分析有两种国际标准核算方法。第一种方法是基于ISO 14064标准，例如企业碳核查，就是核算企业年度碳排放总量，只包含范围1和范围2的排放，在企业的碳排放权交易、碳减排量核查工作中常用到这一方法。根据ISO 14064标准，企业的温室气体排放二氧化碳当量总额计算具体如图4-1所示。

第二种方法是基于ISO 14067标准，该方法除了统计范围1和范围2的排放，还统计了范围3的排放，可以测算技术方案的碳排放，用于低碳技术的研发和对比评价，同时也可以测算企业的碳足迹，用于企业碳达峰和碳中和的核算。第一种方法容易核算和核查，而第二种方法涉及供应链全过程的排放，较难准确核算。但是，如果按照第一种方法核算，绝大多数企业都没有进行大量的直接碳排放，无法达到碳排放权交易市场的门槛，企业很难改进，限制减排潜力的发挥。因此，对于大多数并不是直接高碳排放的企业，建议采用第二种方法核算，测算全价值链的碳排放水平。同时企业还可以考虑结合新兴技术和数字化方案，如大数据、人工智能、机器学习等，提升碳排放统计数据的准确性和可靠性，并应定期对碳足迹的进展进行信息披露。

（3）结合企业特征，制定科学的碳减排目标

当算清当前企业的碳排放总量后，企业要围绕自身业务特征，结合我国“30·60”双碳目标，制定自身的碳减排目标和规划，并配合出台自身碳达峰、碳中和时间表。

企业在制定碳减排目标时，可参考“科学碳目标倡议”（Science Based Target Initiative, SBTI）发布的指南，制定符合《巴黎协定》的科学碳目标。科学碳目标已成为全球公认的企业设定碳减排目标的标准，旨在为企业提供基于气候科学减排目标的清晰指导框架，从而确保企业设定的碳减排目标和速度与《巴黎协定》中控制全球平均气温上升幅度小于2℃的目标相一致。

（4）制定具体的行动路线图

明确具体的减排实施路径是确保实现各关键时间节点目标的前提。

企业应如何将具体的减排行动融入生产运营中？通过分析欧洲领先企业的减排行动，我们总结出几点落地建议。首先，成立企业级减排项目小组，由公司高层作为小组领导，以更有力地推动减排行动，并定期审查各部门的减排成果。其次，将公司的减排目标和路线图细化为各部门的减排目标和路线图，并将减排目标纳入部门负责人考核体系，设置环境关键绩效指标（Environment KPI，E-KPI），提高内部各运营环节的减排积极性。最后，设立公司“碳税”，在公司内部交易中，通过建立模拟市场的方式将碳税成本计入模拟利润计算，让各部门主动承担起减少碳排放的责任。例如，某大型集团在2012年开始实施碳税责任制，各部门使用内部高碳产品或服务时需要缴纳一定的碳税（每吨15美元）。这些碳税不仅将影响部门利润，并且各部门需要将这些碳税“真金白银”实际缴纳至集团总部，形成碳减排专项资金（carbon sink），用于低碳技术的研发。

（5）“核心减排”是重点，发展培育低碳技术

实现碳中和意味着企业要在能源结构和产业结构上做深度调整，而不只是过度依赖植树造林等碳抵消方式。由于森林种植面积和土地面积有限，因此我国可开发利用的碳补偿“额度”有限，也就是说，NbS虽然能在一定程度上固碳，有助于实现碳中和，但它并不是“万金油”，提高可再生能源利用的比例，摆脱对化石能源的依赖才是企业碳减排的重点。这就需要企业围绕核心业务，在工艺和技术方面加大研发和投资力度，拓展低碳转型的解决方案，确保技术的持续创新与升级。企业可选择与研究机构、专家等开展合作，共同研究“核心减排”技术。在降低内部核心业务碳排放量的同时，还应加大碳捕集等“负排放”技术的研究，以降低企业的绿色溢价。技术是企业实现碳中和赛道上重要的一环，率先掌握先进技术的企业将引领行业实现低碳与效益双赢。针对不同行业，前文也提到应重点发展何种技术来实现节能减排，例如电力行业发展以可再生能源为主的发电技术，构建新型电力系统等；钢铁、水泥等工业行业通过原料、燃料替代，深度拓展工业电气化，利用工业余热回收，大力发展CCUS技术等。企业需要直面碳减排的挑战，真正致力于碳中和，而不是不成比例地过度依赖NbS，给自身染上“漂绿”嫌疑。

（6）建立全供应链碳中和管理体系

目前一些先进的企业已经开展全供应链的碳减排工作，并且要求供应链管理部门的负责人加入碳减排项目小组，将低碳环保作为供应商筛选指标之一。例如，某科技公司在过去十多年对每一款产品都做供应链碳排放的调查，并发布产品碳足迹结果。还有一些制造企业将供应链上游材料碳排放指标纳入对供应商的考核评价中，为企业供应商选择提供决策依据。另外一些企业每年与每一家关键供应商共同制定减排目标，并且在年末审查其是否达成年初目标，将审查结果纳入下一年度供应商遴选指标。而且随着全供应链、全生命周期碳中和理念的推广，企业对供应链合作伙伴的碳减排的要求也在不断加强，尤其将合作伙伴的低碳减排纳入评价体系后，获得多级供应链的碳排放数据已不再是难题。企业应树立建立碳中和全供应链碳排放管理体系的理念，从低碳技术研发、产品设计、运营管理、供应链管理等方面开展工作，争取尽快实现供应链碳中和。

（7）运用数字化转型赋能

当前，智慧城市、智慧能源、智慧交通、智慧工厂、智慧建筑等的建设是全面展开碳减排运动，实现碳中和的有力抓手，而智慧的“抓手”离不开数字技术赋能。对于企业来说，数字技术创新是催生企业发展新动能的核心驱动力，能为企业带来新链接、新流程、新业务和新业态，企业的低碳发展路径离不开数字化转型。因此，企业要想实现碳中和，就要根据自身所处行业积极参与智慧能源、智慧交通、智慧城市、智慧建筑等的布局，主动把握甚至引领大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术，转变现有的生产管理理念，进行全方位的数字化转型，助力碳中和目标的实现。

（8）注重碳风险管理与信息披露

在面临同类商品的选择时，消费者更倾向于选择业务透明度高、主动披露对人类和地球有何影响的企业的产品。这在一定程度上会刺激企业进行透明和可持续的信息披露，从而增强产品竞争力。在碳中和目标下，企业作为碳排放的主体，更有责任进行高水平的碳风险管理和高质量的信息披露。企业应建立自己的碳风险管理体系，系统评估碳风险，采取主动防范、控制、补偿、承担和机遇转化相结合的方式进行碳风险管理，并定期更新碳风险管理体系，将碳风险管理和碳合规纳入其中。在信息披露方面，企业应建立合理的信息披露制度，要符合政府或市场规定的报告披露要求，并参考相关国际标准。企业还可以通过利用多种披露形式，回应市场关注点，并参考综合报告理念，全面展示企业财务和非财务数据。

（9）评估碳减排成本，应对碳关税对经济的影响

碳关税将加大出口企业的成本，剥夺某些碳排放量高的企业原有的成本优势，改变行业竞争格局。比如欧盟2021年3月通过的“碳边境调节机制”议案，焦炭、石油精炼产品、采矿和采石等行业将直接受到影响。由于我国钢铁企业碳排放量大，出口欧盟需要缴纳高额的碳税，而碳效率高的外国钢铁企业支付的税费将比我国钢铁企业少50%，因此相较于其他国家碳排放较少的钢铁企业，我国钢铁企业将丧失成本优势。为减少碳关税的影响，企业一方面要积极执行绿色低碳发展的方针，另一方面要及时了解各国政策的最新动向，评估碳成本，将碳成本纳入企业经营决策中，及时衡量碳价格对产品和其他相关成本的影响，并将之纳入提供给管理层的成本会计报告。

在此感谢出版方机械工业出版社华章分社的大力支持！