與其他國家相比，中國在實現碳中和道路上將面臨碳排放量大、能源消費以化石能源為主、碳達峰到碳中和緩沖時間短等諸多挑戰。

中國是全球最大的二氧化碳排放國，2019年二氧化碳排放量占全球總排放量的29.4%，比美國（14.4%）、印度（6.9%）和俄羅斯（4.5%）的總和還要多。

目前，中國能源消費仍然以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主，特別是煤炭比重占一半以上。

2019年，中國能源消費總量為34×108t油當量，煤炭占58%，石油占19%。

中國從碳達峰到碳中和間隔只有短短30年，即碳達峰后需要快速下降，走向碳中和。歐盟承諾的碳達峰到碳中和時間為60～70年，緩沖時間是中國的2倍。

針對中國國情，不能復制國外碳中和模式，需要制定符合中國資源稟賦及國情的碳中和實施路線。

在實現碳中和的道路上，中國需要在電力、工業、建筑、農業等領域共同努力，減少“黑碳”的排放量和發揮“灰碳”的可利用性。

推進煤炭高效清潔化利用

中國煤炭資源豐富，是主體能源類型和重要工業原料。大力推進煤炭高效清潔化利用既可有效控制二氧化碳排放，還能發揮煤炭保障國家能源安全的主力作用。

煤炭高效清潔利用包括煤的安全、高效、綠色開采，煤燃燒中的污染控制與凈化，新型清潔煤燃燒，先進燃煤發電和煤潔凈高效轉化等。

煤炭地下氣化是清潔利用的重要途徑，可從根本上改變中深層煤炭開采利用模式，減少煤炭在開采和應用中造成的環境負面影響。

要力爭實現中國陸上埋深1000～3000 米煤炭資源氣化利用，預估這部分煤炭資源氣化開采可產甲烷、氫氣等氣體（272～332）1012立方米。

中國約50%的煤炭消費總量用于發電，解決燃煤發電的清潔高效問題是煤炭高效清潔利用的重中之重?，F代煤化工以潔凈能源和精細化學品為主，包括煤制氣、煤制油、煤制化工品等。

加快清潔用能替代

加快實施清潔用能替代，優化能源結構，構建清潔低碳、安全高效的能源體系是中國實現碳中和的重要舉措。

依靠技術創新，進一步降低太陽能、風能發電成本，利用風電—光電—儲能耦合模式替代火電，發揮儲能技術快速響應、雙向調節、能量緩沖優勢，提高新能源系統調節能力和上網穩定性。

利用光熱—地熱耦合模式替代燃煤供熱用能，發揮太陽能光熱和地熱的各自優勢，形成互補供熱用能。

其次，應提升天然氣在低碳轉型中的最佳伙伴到最后橋梁作用。天然氣是低碳清潔能源，對實現碳中和起到積極促進作用。

在碳中和背景下，中國天然氣需求增長強勁，預計到2035年，需求量將可能快速增長至（6500～7000）108立方米。以四川盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地為重點，建成多個百億立方米級天然氣生產基地，促進常規天然氣增產。

重點突破非常規天然氣勘探開發，完善產業政策體系，促進頁巖氣、煤層氣等開發利用。

與此同時，還應大力發展“綠氫”工業及其產業鏈。中國需要像煤炭、油氣等工業一樣，加快構建氫能工業，推動實施“氫能中國”戰略。

中國氫能需求旺盛，但仍以化石能源制氫（即“灰氫”）為主。利用“綠氫”替代“灰氫”，可有效降低二氧化碳排放。

據中國氫能聯盟預測，2030年中國將處于氫能市場發展中期，氫氣年均需求量達3500×104t，在終端能源消費中占5%；2050年氫氣年均需求量達6000×104t，“綠氫”占氫氣來源的70%，在終端能源消費中占比至少到10%，可減排二氧化碳約7×108t。

此外，加快推進儲氫、運氫、氫燃料電池及加氫站等產業鏈整體發展，與油氣工業深入融合，利用現有天然氣管網和加油氣站等基礎設施，在產氫、加氫等產業鏈節點發揮油氣公司先天優勢，實現“油、氣、氫、電”四站合建，推進氫工業體系高質量發展。

加大二氧化碳埋藏及封存應用

二氧化碳埋藏與封存能夠實現二氧化碳大規模減排，是化石能源清潔化利用的配套技術。

中國以煤炭為主的資源稟賦決定，必須加大二氧化碳的埋藏及封存應用與推廣，發揮其在碳中和進程中的作用，推動煤炭高效清潔化利用。

未來可利用開采油氣后的枯竭油田、氣田和地下“水田”，形成埋藏及封存二氧化碳的“人工二氧化碳氣田”。

目前，中國石油已在吉林油田、新疆油田、大慶油田開展二氧化碳驅油等技術攻關，形成年產超100×104t驅油產量，二氧化碳驅油技術取得新的突破。

中國近海二氧化碳海底地質封存潛力大，封存總容量約為2.5×1012t。

初步預測鄂爾多斯盆地深部咸水層和油藏的二氧化碳有效封存量分別為133×108t和19.1×108t，吐哈盆地油氣藏、深部咸水層和煤層二氧化碳有效封存量為44×108t。

預測沁水盆地煤層二氧化碳的吸附和封存量可達1280×108t，其中吸附量占96%以上。

此外，二氧化碳驅油、驅氣不僅可以實現二氧化碳埋存，還可以提高油氣采收率。

未來，可在松遼、渤海灣、鄂爾多斯、大慶等大型油氣區，將采完的油田、氣田建設成為“人工二氧化碳氣田”埋藏與封存示范基地。

發展碳轉化及森林碳匯

發展碳轉化，將二氧化碳轉化為化工產品或燃料，實現“變廢為寶”。中國科學院大連化學與物理研究所提出的“液態陽光”技術，將“綠氫”與二氧化碳反應制成甲醇，生產1t甲醇可固定1.375t二氧化碳。

中國甲醇產能是8000×104t左右，主要從天然氣和煤中制取，如果全部采用“液態陽光”技術生產甲醇，可固定上億噸二氧化碳。

大力發展森林碳匯，中國西南、東北等重要林區的碳匯能力很大。2010~2016年，中國陸地植被年均固碳能力約11×108t，約等于在此期間中國每年排放量的45%。植樹造林可在碳中和的進程中發揮有利作用。

建立市場機制控制碳排放

建立健全全國碳排放交易市場，利用市場機制控制碳排放。建立碳市場，增加化石碳類利用成本，有利于從源頭減少化石能源消費，降低二氧化碳和大氣污染物排放。

中國當前碳排放交易市場尚處于構建初期，要進一步完善碳排放交易市場配套細則，實施相關基礎設施建設，明晰碳交易相關方的行為標準與規范，健全國家碳排放交易市場體系。

2050年全球大部分地區和國家將實現碳中和，新能源走上能源舞臺中央成為主體能源。

預計到2100年以前，能源消費結構由現階段的“四分天下”轉變為“一大三小”新格局（“一大”為新能源，“三小”為煤炭、石油、天然氣）。

未來中國也將逐步向世界能源消費結構新趨勢靠攏發展，實現從現階段“一大三小”（“一大”為煤炭，“三小”為石油、天然氣、新能源）向“三小一大”（“三小”為煤炭、石油、天然氣，“一大”為新能源）跨越。

（作者系中國科學院院士）

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