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陈诗一 | 碳中和与中国能源科技创新

2022年6月10日，复旦大学绿色金融研究中心主任、安徽大学党委副书记兼常务副校长陈诗一做客第十期“清华五道口绿色金融讲座”。本次讲座由清华大学五道口金融学院教授、清华大学国家金融研究院绿色金融研究中心(CGFR)主任鞠建东主持，线上举办、全网直播。

陈诗一教授围绕“碳中和与中国能源科技创新”这一主题，介绍了碳中和与能源转型之间的关系，分析了我国高碳部门能源转型的技术路径，分享了发挥绿色投融资作用助力能源科技创新的思考，并在问答环节对观众关心的问题作出耐心解答。

主要观点如下：

1. 实现碳中和目标是对内推动高质量发展、对外应对全球气候变化的关键环节；化石能源燃烧是全球二氧化碳排放的主要来源，实现碳中和需要同步推进能源发展转型。

2. 工业、建筑、交通和电力等部门能源转型对策各不相同，需要根据各部门的特点针对性地开展各种技术的开发和应用，最终实现部门和行业的低碳化转型。

3. 实现碳中和需要依赖能源科技、低碳科技，甚至是零碳科技的革命。

4. 零碳技术是资本密集型的，实现传统化石能源向非化石能源的转型需要大量的投资，而且是长期低成本的资金，这是实现能源转型的核心。

图为陈诗一

碳中和与能源转型的关系

一、气候应对与我国能源政策演变

碳中和是全球应对气候变化的重要战略。巴黎协定提出2度和1.5度的温控目标，要求到本世纪末全球要实现碳中和。

目前全世界有136个国家都制定了碳中和目标。2020年9月，习近平总书记在联合国大会首次提出我国的碳中和目标。在提出碳中和目标之前，我国一直在为二氧化碳减排努力，并颁布了一系列的政策。

从“十一五”规划开始，国家提出了能源强度减排，以及二氧化碳强度减排的目标。从“十一五”、“十二五”到“十三五”，我国的减排工作经历了从相对减排向绝对减排目标的转变。绝对减排目标是指到2030年前实现碳达峰，全国碳排放总量达到拐点，到2060年前实现碳中和。

图为气候应对与我国能源政策演变

二、碳中和与能源转型的关系

陈诗一教授指出，第一，实现“双碳”目标是对内推动高质量发展、对外应对全球气候变化的关键环节。

实现碳达峰、碳中和至关重要，对内来讲是经济高质量发展、经济现代化建设的内在需求。从全球视野来看，中国是全球应对气候变化工作的参与者、贡献者和引领者，推动了《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》《巴黎协定》等一系列重要国际条约的达成和生效。但相较于全球平均五十年的转型时间而言，我国从2030年到2060年只有30年的时间，因此，我国实现碳中和要比世界一些主要经济体难度和挑战更大。

第二，化石能源燃烧是全球二氧化碳排放的主要来源，实现碳中和需要同步推进能源发展转型。

二氧化碳排放跟化石能源的燃烧紧密相关。事实上，能源相关二氧化碳排放量约占全球二氧化碳排放总量的近90%，因此实现碳中和就必须同步推进能源转型。对我国来讲，受我国能源禀赋的影响（富煤、缺油、少气），我国能源转型面临产业结构偏重、能源结构偏煤、能源效率偏低、新能源关键矿物供应不足、能源生产和消费逆向分布等挑战。

第三，加快构建现代能源体系，建设能源强国，全力保障国家能源安全，实现能源发展转型。

面对错综复杂的国际、国内形势，我国实现能源发展转型，需要以习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源战略思想为引领，以能源市场化改革为抓手，以能源科技创新为驱动，推动建立清洁低碳、安全高效的现代化能源体系，实现能源高质量发展，建设社会主义现代化能源强国为目标，切实有效地满足经济社会发展及人民美好生活对能源的需求。

我国高碳部门能源转型路径分析

一、我国二氧化碳排放的部门构成

目前，我国二氧化碳排放总量大概每年100亿吨排放量。我国工业碳排放占总排放量的90%左右。其中，电力工业占工业碳排放的53%左右；在非电力工业中，钢铁、非金属制品、化学原料、石油化工、有色金属前五大高碳部门是主要的碳排放来源，占中国非电力工业部门碳排放的91%，而其他一般工业行业仅占剩余的9%。

二、我国高碳部门能源转型路径

我国高碳部门主要包括工业、建筑业、交通业等部门。目前，这几个部门在节能减排方面取得了不小的成绩。煤炭占终端能源比重在过去十年累计降低超过10个百分点；油气、电力占终端能源比重持续提升；可再生能源直接利用比重从2010年至2019年增加了1.7个百分点，但从总量来看仍远小于其他终端能源品类。

陈诗一教授以工业部门为例，重点介绍了该部门能源转型目标与现状。陈诗一教授表示，工业部门终端能源消费力争在2025年达峰，峰值约为23.3亿吨标准煤，到2060年控制在14.3亿吨标准煤左右；从能源结构来看，要向深度电气化、低碳化发展，到2060年工业部门电气化率应从2020年的26.2%提升至71%以上。

钢铁、水泥、合成氨等行业的碳排放在“十四五”达峰后持续下降，电解铝和乙烯行业的碳排放达峰较晚；甲醇作为基础化工原料和能源替代品，其产量将持续增长。我国水泥、钢铁、有色金属冶炼的能效在全世界处于领先或达到世界水平，未来再提升的空间不大，分别在16%、 24%、 26%左右；化工行业能效还有较大提高空间，预计到2060年合成氨、乙烯、甲醇等制品生产的能效能提升45%左右。

对于不同高碳部门的能源转型路径，陈诗一教授表示，在分析高碳部门未来实现碳中和的路径演化时，需要考虑哪些技术对实现碳中和是重要的，进而不断突破与技术创新。针对不同的部门，陈诗一教授列举了各部门实现转型的技术路径：

1. 工业部门

针对工业部门能源转型应注意以下四个技术：

（1）重点关注能效提升技术，推动高碳行业能效不断提升；

（2）发展工艺短流程技术，不断优化工业产能结构；

（3）发展清洁能源替代技术，不断提高工业生产电气化率和绿电使用率，推动终端用能清洁替代技术发展及其成本不断降低；

（4）研发CO2资源化利用技术，推动CCUS技术的工业化、规模化运用。

同时，还应将钢铁、电解铝、水泥等高碳行业纳入全国统一碳市场，完善全国碳交易市场。

2. 建筑部门

建筑部门实现能源转型应以全面普及电气化技术以及节能降耗建筑本体的开发建设为落脚点。因此，需重点关注：

（1）存量建筑节能改造技术；

（2）终端用能电气化低碳化技术；

（3）大力发展“光储直柔”零碳建筑。

3. 交通部门

交通部门需重点关注运输工具节能降碳和新能源替代技术，推进交通领域的智能化、数字化、电动化、网联化和共享化转型。例如，

（1）全面推广新能源替代技术；

（2）打造智慧交通系统；

（3）优化大宗货物运输；

（4）引导低碳出行。

4. 电力部门

在碳达峰甚至2040之前，煤电仍是装机和电力电量供应主体，新能源作为补充。因此，在新能源取得突破以及低成本储能大规模应用之前，煤电机组将继续发挥保障电力持续可靠供应的压舱石作用，但是需要不断挖掘能够提升煤电机组效率的创新科技，比如一次再热的超超临界机组、二次再热超超临界机组的高低位分轴布置技术、煤电的低负荷提效技术等。随着新能源不断发展，煤电逐步演变为调节性和保障性电源。

对于新能源，应使之替代煤电成为装机和供电主体，并具备相当程度的主动支撑能力，煤电则相应转向调节与支撑。一是开发能够与电能双向高效转换并可大量、长期存储的二次能源（储能），使“发–用”实时平衡转向更大空间、更大时间尺度范围内的“发–储–用”实时平衡。二是大力发展以交流同步电网作为网架基础的交直流互联。

对于新型电网，大电网应以满足远距离大规模输电、新能源跨省区消纳平衡的需求，新建输电通道可再生能源电量比例不低于50%。同时，由于新能源开发集中式与分散式并举，负荷侧发/用电一体发展，电网形态还需从交直流混联大电网向分布式微网、柔直电网等多种形态电网并存转变。

对于新型电力系统的建设，要依托颠覆性技术的发展和成熟，完成新能源为供给主体的新型电力系统构建。另外，要研发远期发挥支撑作用的颠覆性技术，如大规模高效率储能技术、高效电氢双向转换技术、多端特高压柔直技术、高效CCUS 技术等。

能源科技创新与绿色投融资

一、能源科技创新助推碳中和目标实现

陈诗一教授指出，实现碳中和需要依赖能源科技、低碳科技，甚至是零碳科技的革命。

从能源需求、能源消费部门来看，一是继续改进工艺，提高能效水平；二是对煤炭等化石燃料进行清洁高效利用；同时发展非化石能源新能源技术，实现终端能源电气化，从而通过技术革命推动节能减排。从终端行业来看，工业部门的钢铁、有色、水泥、石化等上游重点行业，以及下游的建筑、交通等行业都涉及一系列的能源科技创新的需求。

从能源供给、能源生产部门来看，一是要减少煤炭等化石能源的利用；二是发展非化石能源发电。为了最终建立新型的零碳电力部门，需要将科技创新作为第一动力，大力发展技术实现煤电转型、搭建新型电力系统，全面协调可持续发展的技术方向。

图为我国能源转型的科技创新之路

二、发挥绿色投融资作用，助推能源技术革新发展

陈诗一教授指出，零碳技术是资本密集型的，实现传统化石能源向非化石能源的转型需要大量的投资，而且是长期低成本的资金，这是实现能源转型的核心。

1. 实现碳中和到底需要投入多少资金？

陈诗一教授的研究团队对碳中和所需资金投入的估算结果表明，我国工业实现碳中和所需投资约为314.97万亿元人民币；碳减排领域需要投资246.76万亿元，其中非电力工业部门需243.95万亿元；碳捕集领域所需投资68.21万亿元。

从不同碳减排技术路径测算结果来看，清洁能源产业的发展所需的投资最高，约为155.60万亿元；其次是传统高碳部门低碳技术改造所需投资约为63.01万亿元；随后是油气对煤炭的替代（23.34万亿元）以及以煤为主的化石能源清洁转化（4.79万亿元）。

从分部门测算结果来看，非金属矿物制品行业（包括金属材料、水泥等）和化学原料行业所需投资最多。

2. 如何发挥绿色投融资的作用助推能源技术革新发展？

陈诗一教授认为，投资若仅依靠政府的财政资金是远远不够的。政府资金可以作为种子基金，引导市场资金投向低碳零碳方向，从而助推能源技术革新的发展。最终我们要更多依赖市场、金融机构和企业，充分发挥价格发现机制和市场配置的作用，将稀缺资金投向实现能源革命和碳中和的领域。

校对：孙天印

编辑：杨粟裕

嘉

宾

简

介

陈诗一，复旦大学特聘教授，安徽大学党委副书记、常务副校长，国家杰出青年科学基金获得者，国家自然科学基金创新研究群体主持人。同时担任复旦大学可持续发展研究中心主任、复旦大学绿色金融研究中心主任、香港中文大学和复旦大学共建的沪港发展联合研究所联席所长。长期从事中国经济转型与金融发展、能源环境与气候变化经济以及应用计量经济研究，发起成立全国高校绿色金融研究联盟，研制发布全国首个碳价指数-复旦碳价指数以及全国首部《企业碳资信评价体系》。先后荣获中国经济学最高奖-孙冶方经济科学奖、张培刚发展经济学奖、刘诗白经济学奖，连续入选Elsevier 2020、2021年度“中国高被引学者”榜单。目前还兼任国家自然科学基金委员会中韩基础科学联委会中方委员以及“一带一路”可持续发展国际合作科学计划科学专家组成员、未来地球计划中国国家委员会委员、中国工业经济学会副会长、中国数量经济学会副会长、Journal of Asian Economics主编以及《复旦金融评论》执行主编。

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