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破? ? ?圈
2020年9月22日，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上宣布：中國(guó)努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。之后又在金磚國(guó)家會(huì)議、G20會(huì)議上反復(fù)強(qiáng)調(diào)，“我們將說(shuō)到做到”、“中國(guó)言出必行，將堅(jiān)定不移加以落實(shí)”。
這意味著，從現(xiàn)在開始，無(wú)論經(jīng)濟(jì)如何增長(zhǎng)，中國(guó)國(guó)土范圍內(nèi)二氧化碳排放總量需要大幅減少。到2060年以及之后的每一年，如果仍有二氧化碳排放，則需要通過(guò)植樹造林之類的方式抵消。這是國(guó)家層面的碳中和的含義（尚不明確是否包含其他溫室氣體）。
蟄伏近十年的碳圈瞬間點(diǎn)燃，氣候變化領(lǐng)域的政策、研究、服務(wù)機(jī)構(gòu)再一次抖擻精神。
而且，與過(guò)去不同，這次“碳中和”破圈了。
2020年的最后半小時(shí)，羅振宇老師在武漢的跨年演講中大談碳中和（195-205min）。
令人驚訝的是，羅老師作為一個(gè)圈外人，不僅理解“碳中和可能影響每個(gè)人在未來(lái)幾十年的選擇，不管是求職、投資，考大學(xué)選專業(yè)、更換賽道等等”，而且他差一點(diǎn)就說(shuō)出碳中和的真正意義：
碳中和將引領(lǐng)人類走出化石能源時(shí)代！
從人類歷史角度看，碳中和將與十八世紀(jì)蒸汽機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用遙相呼應(yīng)。
300年前，人類幸運(yùn)地發(fā)明了用化石能源驅(qū)動(dòng)機(jī)器的方法，由此開啟了工業(yè)革命。但又不幸地一直修修補(bǔ)補(bǔ)發(fā)展到300年后的今天，造成大量的污染和全球氣候變化。
從1992年《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》算起，全世界一直猶猶豫豫、磨磨蹭蹭，徘徊在化石能源的舒適圈里。直到碳中和目標(biāo)的提出，人類才再一次破圈而出，站上歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
2019、2020將因?yàn)樘贾泻捅汇懣淘谌祟悮v史上，而不是COVID-19。
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轉(zhuǎn)折的起點(diǎn)是2019年。歐盟提出“2050年歐洲要成為人類歷史上首個(gè)碳中和大陸”，并由此引發(fā)一批國(guó)家和全球品牌企業(yè)發(fā)布了自己的碳減排、碳中和目標(biāo)。
關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)當(dāng)然是中國(guó)的加入。作為世界制造大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，如果中國(guó)不加入，碳中和會(huì)在空中飄蕩很多年，并為聯(lián)合國(guó)每年的氣候吐槽大會(huì)貢獻(xiàn)一個(gè)主題。而一旦中國(guó)加入，這事馬上就有譜了。留下美國(guó)、澳大利亞、印度這些還沒(méi)譜的國(guó)家，一臉懵逼。
廣為流傳的丁仲禮院士與柴靜的對(duì)話代表著中國(guó)曾經(jīng)對(duì)氣候變化國(guó)際合作半抗拒的態(tài)度，認(rèn)為其可能限制了中國(guó)發(fā)展。因此當(dāng)中國(guó)宣布2060碳中和目標(biāo)，其實(shí)完全出人意料、震驚全球氣候圈。這個(gè)彎轉(zhuǎn)得實(shí)在太急，不管大家以前是咋想的，請(qǐng)抓好扶手，不要被甩下車了。
猜一猜，為什么這個(gè)時(shí)候提出碳中和目標(biāo)？
歐盟說(shuō)是為了疫情后的經(jīng)濟(jì)綠色復(fù)蘇，而中國(guó)人更容易想起中美貿(mào)易戰(zhàn)等國(guó)際政治因素。
但作為一個(gè)材料專業(yè)學(xué)生、環(huán)境專業(yè)教師——20多年前在實(shí)驗(yàn)室里研究太陽(yáng)電池效率，20多年后研究生命周期評(píng)價(jià)LCA（Life Cycle Assessment）和碳足跡評(píng)價(jià)，為各行業(yè)計(jì)算各種產(chǎn)品全過(guò)程碳排放和資源環(huán)境效率——我們親眼目睹，這是大幅度技術(shù)進(jìn)步、大面積技術(shù)替代造成的大轉(zhuǎn)折。
在我們2010年發(fā)布的中國(guó)LCA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)CLCD中，火電占比超過(guò)80%，而2019年已快速降到67.3%，這還是不斷新建火電廠的十年。碳中和目標(biāo)一出臺(tái)，大量新建火電廠已不再可能。猜一下，40年后火電占比還能剩下多少？? ??
CLCD數(shù)據(jù)庫(kù)中電力混合過(guò)程數(shù)據(jù)
（2009年中國(guó)電力統(tǒng)計(jì)，eBalance軟件截圖）
百分比的另一邊，2019年水電17.8%，風(fēng)電5.5%，核電4.8%，光伏3.1%。而且國(guó)家能源局預(yù)測(cè)2020年光伏發(fā)電規(guī)模已經(jīng)超過(guò)風(fēng)電，成為全國(guó)第三大電源——疫情期間光伏行業(yè)還在彎道超車，過(guò)去十年是指數(shù)式增長(zhǎng)，未來(lái)十年可能還是。
增長(zhǎng)的動(dòng)力是大幅的技術(shù)效率提升。隆基股份創(chuàng)始人李振國(guó)提到，依靠金剛線切片、多次加料、PERC、雙面組件等技術(shù)，單晶硅片的售價(jià)從2008年的100元，降到現(xiàn)在的2.3元，光伏組件從30多元每瓦降到現(xiàn)在的1.6元，12年間成本降到之前的2%-5%。
不要高估眼前的技術(shù)困難，更不要低估長(zhǎng)期的技術(shù)進(jìn)步。光伏是個(gè)活生生的例子。
2020年，全國(guó)大部分地區(qū)、乃至全球范圍都具備了光伏平價(jià)上網(wǎng)條件，光伏比火力發(fā)電更便宜了，不再是靠政策補(bǔ)貼吃飯的技術(shù)。這是一個(gè)期待已久的技術(shù)-經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
而且光伏發(fā)電成本還在繼續(xù)下降，已經(jīng)提出一毛錢一度電的目標(biāo)，與儲(chǔ)能和氫能結(jié)合，就能引發(fā)世界能源革命（國(guó)家能源局會(huì)議講話）。
還有風(fēng)電，也基本達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)水平。新一代核電正在變得更安全。還有必要發(fā)展火電嗎？或者換個(gè)問(wèn)法，你會(huì)建議一個(gè)18歲的小朋友選擇火電相關(guān)專業(yè)嗎？
草蛇灰線，伏脈千里。在人類追求技術(shù)效率提升的過(guò)程中，巨變已經(jīng)注定。
碳中和首先會(huì)推動(dòng)電力和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，這是第一張多米諾骨牌，接下來(lái)人類幾乎所有生產(chǎn)和消費(fèi)方式都會(huì)受波及、被改變。碳中和不僅會(huì)影響到每個(gè)人的生活，還可能影響很多人的工作和職業(yè)發(fā)展。
中國(guó)目前能源消耗的85%來(lái)自化石能源，而發(fā)電技術(shù)替代將大幅改變能源結(jié)構(gòu)。光伏、風(fēng)電、水電、核電，這些發(fā)電技術(shù)運(yùn)行階段的成本和碳排放很低，在碳中和目標(biāo)的約束下，未來(lái)都會(huì)超過(guò)火電。如果未來(lái)通過(guò)儲(chǔ)能解決發(fā)電穩(wěn)定性，通過(guò)特高壓電網(wǎng)連接發(fā)電端和用電端，火電已經(jīng)沒(méi)有太多存在的必要。
而且，光伏和風(fēng)電資源量是超出人類目前用能需求的。也就是說(shuō)，我們可以建立一個(gè)電力極大豐富、成本低廉、低碳清潔的電力供應(yīng)系統(tǒng)。
而且，就如羅老師所說(shuō)：能源行業(yè)變成制造行業(yè)了。光伏和風(fēng)電是典型的制造業(yè)，水電是典型的基建行業(yè)，核電和特高壓是制造業(yè)加基建，都是中國(guó)所擅長(zhǎng)的。中國(guó)的光伏、風(fēng)電、水電、核電、特高壓電網(wǎng)都是全球領(lǐng)先，包括技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)先、市場(chǎng)份額領(lǐng)先。
所以，你覺(jué)得中國(guó)該不該推動(dòng)碳中和、推動(dòng)電力和能源轉(zhuǎn)型？
如果電力可以極大豐富、成本低廉、低碳清潔，各種用能行業(yè)當(dāng)然應(yīng)該電氣化，優(yōu)先用電。
電動(dòng)車是最戲劇性的例子。2019年豐田全球銷量1074萬(wàn)輛，市值2000多億美元；特斯拉全球銷量36萬(wàn)輛，市值超過(guò)4000億美元（30x2倍的歧視，心疼豐田1分鐘）。更悲催的是，當(dāng)豐田老大豐田章男吐槽特斯拉徒有其表時(shí)，年銷量還沒(méi)超過(guò)3萬(wàn)輛的小鵬汽車也敢于諷刺豐田就像當(dāng)年的諾基亞。
趨勢(shì)弄人。
9月22日之前，你可以吐槽電動(dòng)車的續(xù)航里程、充電時(shí)間、電池壽命，可以懷疑電動(dòng)車的未來(lái)。但9月22日之后，這些只是發(fā)展中需要解決的技術(shù)問(wèn)題，大勢(shì)已定，電動(dòng)車一定會(huì)取代燃油車，因?yàn)椴捎?、燃油難以大幅減排，但發(fā)電可以，所以很多國(guó)家已經(jīng)計(jì)劃2035年、甚至2025年開始禁售燃油車。
而且，避開了中國(guó)油氣資源的瓶頸，減輕了羅老師說(shuō)的馬六甲海峽的威脅，何樂(lè)不為？
如果現(xiàn)在有一個(gè)機(jī)會(huì)去學(xué)習(xí)先進(jìn)的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，你會(huì)學(xué)嗎？
豐田老大甚至提到了電動(dòng)車生命周期碳排放（即產(chǎn)品碳足跡）未必低于傳統(tǒng)燃油車，看來(lái)他已經(jīng)學(xué)習(xí)了生命周期評(píng)價(jià)LCA基本知識(shí)。這話放在目前的電力結(jié)構(gòu)來(lái)看沒(méi)錯(cuò)，但碳中和一出，未來(lái)已經(jīng)是羅振宇老師說(shuō)的“明牌”，大家就不會(huì)只看眼前的電力結(jié)構(gòu)了。當(dāng)然，LCA和碳足跡方法不會(huì)白學(xué)，后面40年一直會(huì)用的，早學(xué)會(huì)，早受益。
鐵路運(yùn)輸早已電氣化，公路貨運(yùn)、航運(yùn)和航空的發(fā)展方向是氫能或生物燃油。居民生活用電居多，但居民天然氣采暖、炒菜，最終也可能被限制，大家要準(zhǔn)備學(xué)習(xí)用電炒鍋。不是開玩笑，美國(guó)加州伯克利已經(jīng)立法禁止新建建筑使用天然氣，因?yàn)榧又菀残剂颂贾泻湍繕?biāo)。
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)的研究報(bào)告，2019年工業(yè)部門的電氣化率只有25%，因?yàn)榇罅抗I(yè)場(chǎng)合需要的不僅僅是能量，而是含能的原料。因此，另一種二次能源，氫能，終于迎來(lái)了自己的春天。
早在2001年小布什退出《京都議定書》惹起眾怒后，他就提出過(guò)美國(guó)氫能發(fā)展路線圖作為擋箭牌，相當(dāng)于自己另起爐灶、挖個(gè)坑往下跳，就是這么任性。
歐盟則等到2014-2020年開始在氫能領(lǐng)域大規(guī)模投入研究，power-to-gas、氫氣煉鋼、氫氣制甲醇等逐漸浮出水面……氫燃料電池則已經(jīng)在水面漂浮很多年了。
氫氣代替焦炭煉鋼看起來(lái)已基本成熟。碳中和目標(biāo)出臺(tái)，馬上就看見河北鋼鐵與歐洲企業(yè)合作建設(shè)氫氣煉鋼廠的新聞，寶武鋼鐵也曾提出“核能制氫-氫氣煉鋼”路線?？上в悬c(diǎn)晚了，歐洲鋼鐵廠已經(jīng)申報(bào)了大量氫氣煉鋼專利，以后中國(guó)人煉鋼恐怕要交專利費(fèi)了。
這就是碳中和的巨大影響，會(huì)淘汰大批技術(shù)，同時(shí)催生大批技術(shù)。所以，發(fā)改委能源所的姜克雋老師說(shuō)：碳中和是科技部的事。
振聾發(fā)聵啊。
亡羊補(bǔ)牢吧。
就像豐田質(zhì)疑電動(dòng)車生命周期碳足跡一樣，很多人也質(zhì)疑氫氣的生命周期碳足跡。因?yàn)檫@個(gè)原因，世界能源理事會(huì)區(qū)分了灰氫、藍(lán)氫、綠氫的概念。
現(xiàn)在全球90%以上的氫氣來(lái)自煤炭氣化或甲烷重整，制氫過(guò)程的碳排放太高，跟碳減排/碳中和南轅北轍，被稱為灰氫。
如果上述制氫過(guò)程的碳排放可以捕獲/利用/儲(chǔ)存（CCUS），則稱為藍(lán)氫，但目前仍然能耗高。
只有用可再生能源（光伏或風(fēng)電）電解水制氫或核能制氫，這樣的氫氣全過(guò)程的碳排放才會(huì)很低，稱為綠氫，被認(rèn)為是氫能的未來(lái)。
全球大批可再生能源制氫項(xiàng)目已在建設(shè)當(dāng)中。
碳中和會(huì)淘汰大批技術(shù)，同時(shí)催生大批技術(shù)，原則上都需要LCA和碳足跡評(píng)價(jià)，否則難以確定全過(guò)程碳排放到底是多了、還是少了，就像電動(dòng)車vs燃油車、灰氫vs藍(lán)氫vs綠氫的例子。
LCA和碳足跡評(píng)價(jià)，為碳中和、碳減排，甚至為人類技術(shù)文明的進(jìn)步保駕護(hù)航。要不要了解一下？
如果未來(lái)還有大規(guī)模集中的碳排放源，例如火電、水泥的熟料煅燒，很可能需要加上碳捕獲/利用/儲(chǔ)存CCUS工序。目前來(lái)看CCUS能耗高、成本高，但如果未來(lái)發(fā)現(xiàn)全球氣候變化真的變得更加惡劣，不能等到2050、2060碳中和，CCUS就可能加速應(yīng)用。例如，電網(wǎng)調(diào)峰用的坑口火電，其二氧化碳可以跟綠氫反應(yīng)生產(chǎn)甲醇，然后生產(chǎn)乙烯，部分替代石油化工、煤化工，看起來(lái)挺好。
與CCUS類似，所有的環(huán)境工程、末端治理技術(shù)，都是以能耗為代價(jià)，換來(lái)污染物減排。所以當(dāng)碳中和推動(dòng)電力極大豐富且低碳清潔時(shí)，各行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)還可以繼續(xù)提高，環(huán)境質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步改善。例如，近年污水處理廠提高排放標(biāo)準(zhǔn)到一級(jí)A，造成電耗和溫室氣體明顯增加，因而引發(fā)討論。這其實(shí)是非常普遍的環(huán)境問(wèn)題轉(zhuǎn)移，也是典型的LCA問(wèn)題。
如果實(shí)現(xiàn)更大比例的電氣化、氫能化，10年、20年、30年后還會(huì)有霧霾嗎？協(xié)同減排進(jìn)程中，哪些環(huán)境問(wèn)題會(huì)消失？還剩哪些環(huán)境問(wèn)題需要解決？環(huán)境專業(yè)的同學(xué)，現(xiàn)在應(yīng)該研究什么呢？
再重復(fù)一遍，碳中和會(huì)淘汰大批技術(shù)，同時(shí)催生大批技術(shù)，并影響到技術(shù)背后的人。
與環(huán)境問(wèn)題并列的是資源問(wèn)題。
如果碳中和推動(dòng)電力極大豐富且低碳清潔，一方面有利于開采和提煉稀缺的資源物質(zhì)，增加技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行的資源供應(yīng)。另一方面，再生循環(huán)都是以能耗為代價(jià)，換來(lái)材料的循環(huán)利用。原則上，循環(huán)經(jīng)濟(jì)、再生循環(huán)、無(wú)廢城市，都需要豐富、低成本的能源支撐。
例如，現(xiàn)在的化學(xué)法塑料再生技術(shù)，高溫下高分子裂解為單體，然后重新聚合，可以保持塑料的性能不下降，實(shí)現(xiàn)理想的物質(zhì)閉環(huán)循環(huán)，最大程度減少自然資源的開采。但能耗太高，現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)下碳排放也太高，甚至超過(guò)用原油生產(chǎn)的原生塑料，很大程度上失去了再生的意義。
讓碳中和、能源結(jié)構(gòu)先走一步，人類才能進(jìn)入循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。
除了那些有低碳技術(shù)的企業(yè)，響應(yīng)碳中和最積極的，其實(shí)是各行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)。
例如蘋果從2008年起就調(diào)查供應(yīng)鏈碳排放，發(fā)布產(chǎn)品碳足跡結(jié)果，并推動(dòng)全過(guò)程持續(xù)改進(jìn)。2020年實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)層面碳中和之后，等不及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，宣布2030年就要實(shí)現(xiàn)制造和使用全環(huán)節(jié)碳中和，也就是產(chǎn)品全生命周期碳中和。
如果手機(jī)這種復(fù)雜供應(yīng)鏈、精密制造產(chǎn)品的碳足跡都可以降低接近零，大多數(shù)產(chǎn)品應(yīng)該都能做到，而且全供應(yīng)鏈都會(huì)做到。他們只是需要一個(gè)高效的供應(yīng)鏈碳足跡管理工具而已。
（中國(guó)能源研究會(huì)常務(wù)理事李俊峰）：蘋果手機(jī)要實(shí)現(xiàn)碳中和，那么，負(fù)責(zé)組裝的企業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳中和，為其提供零部件和原材料的環(huán)節(jié)要實(shí)現(xiàn)碳中和，為其提供芯片的企業(yè)也實(shí)現(xiàn)碳中和，產(chǎn)業(yè)鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要實(shí)現(xiàn)碳中和。這就會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈形成一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)。
其實(shí)不僅是行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，只要政策、客戶和消費(fèi)者持續(xù)關(guān)注碳中和，所有企業(yè)都會(huì)行動(dòng)起來(lái)。這是推動(dòng)碳中和的市場(chǎng)化力量，一種正在釋放的力量。
碳中和正在破圈。只要有一部分的消費(fèi)者詢問(wèn)企業(yè)、一部分的企業(yè)詢問(wèn)供應(yīng)商：你們產(chǎn)品碳足跡是多少？這個(gè)世界就能被改變。
碳中和通過(guò)推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，將推動(dòng)全社會(huì)生產(chǎn)與消費(fèi)體系巨變，人類由此走出化石能源時(shí)代。
大量產(chǎn)品和技術(shù)將被淘汰，大量新產(chǎn)品和新技術(shù)將涌現(xiàn)，不僅影響每個(gè)人的生活，還將影響很多人的工作和職業(yè)發(fā)展。
這些巨變是預(yù)言，但更像是羅老師說(shuō)的“明牌”，我們有機(jī)會(huì)親眼目睹。
