“碳达峰”“碳中和”发展路径研究

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交通工程与信息化分会

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文琳行业研究

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2015年习近平主席在联合国气候变化巴黎大会讲话中指出中国将把生态文明建设作为“十三五”规划重要内容，落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，通过科技创新和体制机制创新，实施优化产业结构、构建低碳能源体系、发展绿色建筑和低碳交通、建立全国碳排放交易市场等一系列政策措施，形成人和自然和谐发展现代化建设新格局。

2020年9月22日，中国国家主席习近平在第75届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。

实现碳中和、碳达峰是党中央、国务院统筹国际国内两个大局做出的重大战略策略，对加快促进生态文明建设、保障能源高效、推动经济转型升级、引领应对气候变化、实现“两个一百年”奋斗目标具有重大意义。

一、碳达峰与碳中和背景与形势

近年来，全球气候变暖形势严峻，极端天气、自然灾害明显增多，对自然生态环境产生重大影响，对人类经济社会发展构成重大威胁，应对气候变化也已成为全球范围内各国的核心任务之一。

20世纪80年代以来，科学界对气候变化问题的认识不断深化。1990年，国际社会在联合国框架下开始关于应对气候变化国际制度安排的谈判；1992年，达成《联合国气候变化框架公约》；1997年，达成《京都议定书》；2015年，达成《巴黎协定》；2020年，联合国一般性辩论时向全世界做出承诺。

目前，全球已有127个国家承诺碳中和，其中全球10大煤电国家中的5个已做出相应承诺，中国宣布争取在2060年前实现碳中和。

二、对当前我国碳排放现状与行业的分析

我国实现碳中和面临碳排放总量大、碳减排时间短、经济转型升级挑战多，能源转型难度大等问题，根据荷兰环境评估署数据显示：2019年我国温室气体排放达到140亿吨二氧化碳当量，其中二氧化碳占比占到82.6%。人均约为9.7吨二氧化碳当量，排放总量占到全球温室气体总量的27%。除二氧化碳外，11.6%的碳排放来自于甲烷，约3.0%和2.8%来源于氧化亚氮和氟化气体。2010-2019年近10年间，我国温室气体排放总量年均增长率约为2.3%，高于世界平均水平。

2021年3月18日，全球能源互联网发展合作组织举办中国碳达峰碳中和成果发布暨研讨会，根据方案，中国需要推进能源开发清洁替代和能源消费电能替代；实现能源生产清洁主导、能源使用电能主导；能源电力发展与碳脱钩、经济社会发展与碳排放脱钩。预计到2060年碳中和状态下，我国能源结构中煤炭能源完全退出，太阳能（光能）占比47%，风能占比31%，分别占据我国能源结构前两位。

我国作为发展中国家，未来一段时间仍然会持续增长，因此，我国的碳达峰碳中和之路具有较大的挑战。为了在2060年前实现碳中和目标，需要各地政府部门、能源部门制定2030年前碳达峰行动方案，提出和实施符合我国国情和发展阶段、能够有力推动我国现代化建设的碳中和综合方案和行动路线是挑战巨大、意义重大的战略问题。

三、碳达峰与碳中和的实现路径建议

为实现碳中和目标，国家积极制定碳中和背景下的产业政策，支持减排目标。根据中金公司的碳排放统计：能源活动占到我国碳排放总量（计入碳汇前）的90%，因此能源技术是碳中和的基础。碳中和技术的主线是能源供给端的技术变革，以降本为核心，形成以光伏+储能为主的电能供应，以及氢和碳捕捉共存的非电供应技术格局。可以分为三个阶段：

2021-2030碳达峰阶段：当前阶段从能源供给侧看，煤炭发电占据我国能源结构的49%，主要通过节能、减排一定程度上降低煤电供应，降低碳排放量。

一方面着力提升能源利用效率，完善能源消费双控制度，严格控制能耗强度，合理控制能源消费总量。深入推进工业、建筑、交通、公共机构等重点领域节能，着力提升新基建能效水平。

另一方面，加快完善有利于绿色低碳发展的价格、财税、金融等经济政策，推动合同能源管理等服务模式创新发展。

2030-2050碳中和关键期：以我国2030年前碳达峰方案为基础，以中长期经济社会发展、能源电力需求和累计碳排放监测为边界条件，结合多维度信息，运用环境影响模型和能源电力规划模型，对地市级碳生产和排放量预测，进而为政府调控企业结构、绿化规划、碳交易、居民用能习惯引导等提供指导建议。

大力发展清洁能源，提高能源利用率。发展光伏发电+储能、风能发电+储能、核能发电、水能发电、气改电、灰氢等零碳技术，在能源生产环节，服务新能源等清洁能源大规模开发利用。

2050-2060碳中和决胜期：继续发展绿色氢能、生物质燃料等零碳技术的应用，同时发展化石能源+碳捕捉、生物质+碳捕捉技术，实现二氧化碳的捕集、封存及转化利用，创造负碳排放。

四、各行业的低碳战略差异

从行业看，能源、制造、交通、城市、生活等对碳达峰碳中和都有重要影响，且行业特性不同，其碳排放方式和治理路径也有明显差异。

能源行业。据CEADs数据库，2017年能源排放中，68%来自煤炭，13%来自天然气，12%来自石油，其余7%来自能源逃逸排放。充分依托政策支持，在能源生产环节，促进清洁能源替代火电成为主力电源，并加快提升电气化率以及节能减排、新技术创新应用。

制造业。据CEADs数据库，2017年钢铁、水泥、石油化工、有色金属等高耗能制造业碳排放合计占全国碳排放的约36%。加快火电向绿色电力转化，通过技术改造或碳捕捉,促进非电环节排放降低。

交通行业。根据IEA数据，2018年中国交通运输碳排放占社会总碳排放比重达9.7%。一是更清洁的能源。加大可再生能源、清洁能源在交通运输系统中应用力度。二是优化能源结构，在交通侧，加快交通运输再电气化进程，推动设备节能以及系统节能；三是强有力的政策驱动。

城市。针对城市用地结构有待优化、交通系统建设仍需改善、建筑技术和管理手段有待提升、城市运行和维护水平相对落后等问题，着力提升城市空间规划和制度设计、城市交通规划管理、城市建设管理水平、城市维护管理水平。

生活。居民生活碳排放包含两个方面：一是生活中的能源消耗造成直接碳排放；二是生活中进行的消费、购买服务等造成的间接碳排放。我国居民生活碳排放量约占总排放量的40%。重点从绿色生活方式、绿色经营模式、政策制定与社会治理等方面进行改善。

五、高速公路双碳路线之光伏应用

根据IEA数据显示：2018年我国碳排放中，电力和供热的碳排放约占51%，工业占28%，其次分别为交通运输、民用、其它能源行业、商务和公共服务、农业等，分别占到10%、4%、3%、2%、1%。交通作为实现碳达峰、碳中和的关键领域，交通运输行业节能减排刻不容缓！在交通能耗中，高速公路的基础设施用电需求巨大，以山西省数据推算，全国高速公路总用电量约为130亿KW·h，年电费超80亿！交通基础设施节能减排刻不容缓！

2020年8月：交通运输部发布的《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》中指出：鼓励在服务区、边坡等公路沿线合理布局光伏发电设施，与市电等并网供电。

2020年10月：交通运输部印发：招商局集团有限公司、中国铁建股份有限公司、中国交通建设集团有限公司等单位和江苏、浙江、山东等省市自治区“关于开展同意交通强国建设试点工作的意见”，提出开展高速公路绿色能源建设模式与技术规范研究，制定高速公路路侧光伏工程技术规范，探索建立绿色能源全生命周期管理机制。开展绿色能源综合服务模式与市场化电力交易盈利模式研究，建设基于分布式光储系统的高速公路智慧能源服务平台，促进绿色能源发用电产业一体化发展。

“十四五”期间，各能源央企也均加码光伏发电产业，国家能源集团、中广核集团及国电投集团共三家能源央企预计合计新增175GW，合计至少需要300万亩净地。我国适合开发建设光伏项目的建设用地已逐渐接近饱和状态，高速公路路侧土地资源规模巨大，高速公路建设拥有65米-80米的建筑控制区范围，即每建设100公里高速公路就会形成至少2万亩的闲置土地。按照20万公里里程计算，保守估算目前已经形成约2000万亩的土地资源。远超十四五规划要求的新增300万亩土地资源，并且配套设施齐全，是投建光伏电站的绝佳土地。

在政策推动下，光伏行业要在把握好新形势下不断创新，从以下三条路径深化发展：

路径一：光电幕墙一体化

作为新能源之一的太阳能在能耗较大的建筑行业的应用具有重要意义、具有经济性、节能性、环保性的光电幕墙是实施建筑节能的重要途径，也必将成为未来建筑幕墙行业发展的方向。

路径二：资产化

一是有效盘活高速公路服务区、收费站、互通区等存量资源，建设“光伏发电+谷价储能+余量上网”一体化平台，提高资源效率，降本增效。

二是建立高速公路能源局域网。与传统电网集中式能量分配与调度，能量只能从电网到用户单向流动的运行模式不同，在高速公路能源局域网中，能源可以进行自由对等的交易和兑换，用户即是能源消费者又是能源的供应者。通过新能源的采集、转换、汇集、存储、消纳形成最基本的“高速公路能源局域网”。

三是基于高速公路光伏，围绕路内、路外开展充电桩、发电运营、场地租赁等证券化项目。

路径三：碳交易

一是构建高速公路光伏能源大数据，采用大数据、物联网等方式，结合国家政策与地方特点，构建覆盖地区人口组成、能源生产结构、终端消费量、重点行业、规模及以上企业碳排放、用户碳足迹、碳交易和碳吸收等综合维度的智能监测指挥平台。

二是建立高速公路分布式光伏合作模式。可融合道路运营企业、部路网管理机构、光伏企业、金融机构、行管单位、集成企业等，形成能源资产交易的自由市场、形成能源交易的自由市场。

作者：李正章

● 交通运输部科学研究院特聘研究员