9月29日，國際能源署（IEA）發(fā)布《中國能源體系碳中和路線圖》報告，系統(tǒng)探討了中國能源體系實現(xiàn)碳中和的路徑^[1]，指出中國在2030年前實現(xiàn)碳達峰是可行的，有賴于提高能效、發(fā)展可再生能源和減少煤炭等三個關鍵領域的進展。而2060年實現(xiàn)碳中和要求中國能源體系快速而深度轉型，特別是在電氣化、碳捕集、利用與封存、低碳氫及氫基燃料、可持續(xù)生物能源等4個領域大幅加速創(chuàng)新和技術進步。

一、實現(xiàn)碳中和要求中國能源體系快速而深度轉型

1、2030年前實現(xiàn)碳達峰將依賴于三個關鍵領域的進展：提高能效、發(fā)展可再生能源和減少煤炭使用。根據(jù)承諾目標情景，到2030年中國一次能源需求將增長18%，到2060年將下降26%。低碳能源占比將從當前的15%增至2060年的74%。太陽能將在2045年左右成為最主要的一次能源來源，到2060年占比達到1/4。到2060年煤炭、石油和天然氣需求將分別下降80%、60%和45%。

2、中國完全有能力提供實現(xiàn)碳中和目標所需的投資水平。實現(xiàn)碳中和所需的清潔能源轉型需要持續(xù)大量增加能源相關投資。預計到2030年，年度投資總額將達到6400億美元；到2060年將達到近9000億美元，GDP占比將從2016~2020年的平均2.5%下降到只有1.1%。

二、中國每個行業(yè)部門都有可行的路徑來實現(xiàn)深度減排

1、可再生能源發(fā)電為中國的清潔能源轉型奠定了基礎。在承諾目標情景下，中國電力部門將在2055年前實現(xiàn)凈零排放。到2060年，中國發(fā)電量將增加130%，在終端能源需求中占比將翻一番達到50%以上。可再生能源發(fā)電將占發(fā)電總量約80%；煤電份額將從超過60%下降到僅有5%，未加減排的燃煤發(fā)電將于2050年淘汰。

2、氫及氫基燃料、生物燃料等低碳燃料不可或缺。目前，低碳燃料僅占中國終端能源需求不到1%，主要是生物燃料。在承諾目標情景下，到2030年低碳燃料占比將超過1%，到2060年增至9%。

3、提高能效和當今市場化技術只能使工業(yè)部門部分實現(xiàn)凈零排放，電氣化是交通和建筑部門去碳化的關鍵。能效提高和電氣化將在短期內推動大部分工業(yè)減排，而新興創(chuàng)新技術尤其是水泥、鋼鐵和化工行業(yè)的氫能和CCUS，將在2030年后發(fā)揮主導作用。到2060年，公路運輸約60%的減排量來自電氣化，電氣化、清潔供熱和提高能效等措施將使建筑直接碳排放下降95%以上。

四、中國能源轉型需要4個跨部門技術領域深度創(chuàng)新

1、電氣化技術創(chuàng)新。在承諾目標情景下，到2060年終端用能和低碳燃料生產的電氣化將貢獻13%的碳減排量，其中，45%來自工業(yè)、35%來自交通、12%來自建筑，燃料供應電氣化的貢獻占比不到10%。

（1）目前大多數(shù)對碳中和至關重要的電氣化技術都已進入市場，但需進一步創(chuàng)新才能廣泛應用，尤其是電池和重工業(yè)過程電氣化。電動汽車和熱泵已經商用；電爐煉鋼處于研究和中試階段；電動飛機處于原型開發(fā)階段；熱泵、廢鋼生產、電動汽車鋰離子電池和電爐灶已投入市場；高能量密度電池還處于原型階段，將貢獻近一半的道路運輸減排量；重工業(yè)中大多數(shù)高溫電氣化技術還處于原型階段。

（2）發(fā)展鋰、鈷、鎳等關鍵材料供應鏈以應對未來電氣化需求。銅、鋰、鈷和鉑是能源轉型的核心，預計到2060年中國銅需求將顯著增長，鋰離子電池原材料如鋰、鎳和鈷的需求則將分別增長50倍、44倍和22倍。中國擁有一些關鍵材料的大量儲備以及較強的稀土金屬開采和鈷、鋰、鎳加工冶煉能力，根據(jù)已計劃項目，中國很可能在中期保持關鍵材料供應的全球領先地位，成為全球供應鏈的中心。

2、CCUS技術創(chuàng)新。CCUS將貢獻中國到2060年累計碳減排量的8%，占全球累計捕集量近50%。到2030年的碳捕集量只需小幅增加，就可以實現(xiàn)中國國家自主貢獻相關的近期目標。

（1）過去十年中國CCUS的重大進展為加快部署奠定了基礎，未來將可能引領全球。中國至少有21個CCUS試點、示范或商業(yè)項目在運行，總捕集能力超過200萬噸/年。到2060年電力部門將捕集約13億噸CO₂，占中國總捕集量的一半；重工業(yè)碳捕集量將達8.2億噸（占32%）；約有5.05億噸碳捕集由配備碳捕集和封存的生物能源（BECCS）貢獻，帶封存的直接空氣碳捕集（DAC）則將捕集1.15億噸。到2060年，中國在化石燃料發(fā)電、化工、水泥以及DAC領域部署的CCUS占全球相應CCUS容量的50%~75%左右。

（2）當前中國CCUS的成熟度因技術類型和應用而異，2020~2060年間約45%的累計碳減排量來自于目前處于原型或示范階段的技術：①CO₂捕集方面，化學吸收和物理分離已經廣泛應用，膜分離、化學鏈循環(huán)尚處于原型階段。②CO₂運輸方面，中國目前超過2/3的CCUS項目采用卡車運輸。③CO₂利用方面，多用于提高石油采收率（EOR）和化學品制造；CO₂制造化學原料和運輸燃料尚處于原型；CO₂固化混凝土和制造礦化建筑材料正大規(guī)模應用或示范。④CO₂封存方面，中國尚無專門的商業(yè)封存設施，需通過對現(xiàn)有咸水層表征促進從EOR應用過渡到專用封存，以及通過使用海上油氣勘探和生產中收集的數(shù)據(jù)表征封存資源以加速開發(fā)海上封存。⑤CO₂去除方面，BECCS比DAC更接近大規(guī)模商業(yè)化，對中國的減排貢獻更大，主要是在2040年之后。

（3）實現(xiàn)碳中和目標需建立廣泛的碳運輸和封存基礎設施網絡。短期內，將集中開發(fā)靠近大型工業(yè)港口和主要產業(yè)集群的碳封存資源，具有煤化工、天然氣加工和EOR項目的地區(qū)可作為陸地封存中心。開發(fā)現(xiàn)有工業(yè)港口附近的海上封存資源可能是長距離運輸CO₂進行陸上封存的首選替代。跨區(qū)域高容量CO₂運輸干線可能比同區(qū)域多條小容量管道更經濟。到2060年可能需要超過15000公里的CO₂運輸網絡。

3、氫能技術創(chuàng)新。在目標情景下，2021~2060年低碳氫能的使用將累計減排近160億噸CO₂，占總減排量3%以上，主要來源于工業(yè)領域，尤其是化工和鋼鐵（占氫能貢獻的50%以上），其余是航運中的氫和氨以及航空中的合成煤油（占20%），以及公路運輸（占13%）。到2060年中國氫需求量將增至9000萬噸，其中近80%來源于電解制氫。

（1）氫能相關技術中，90%的碳減排貢獻來自處于原型和示范階段的技術。電解制氫、結合CCUS進行天然氣重整或煤氣化制氫需要大規(guī)模部署才能具備成本競爭力。在做出重大貢獻的氫能終端應用技術中，只有燃料電池乘用車可以商業(yè)化，電解氨和甲醇的生產可能在2020年代后期開始快速部署。航運中使用氫和氨以及在航空中使用合成燃料尚處于早期發(fā)展階段，需大力創(chuàng)新才能在2030年代商業(yè)化。

（2）廣泛采用氫和氫基燃料作為低排放能源載體，既需要對現(xiàn)有基礎設施進行改造，也需要開發(fā)新的基礎設施。氫氣混合到現(xiàn)有天然氣網中可以作為在發(fā)展氫氣專用基礎設施的同時建立低碳供應的一種方式，此外還需改造現(xiàn)有的高壓輸氣管道，以及開發(fā)新的專用氫氣管道應用于產業(yè)集群。中國擁有世界第二大加氫站網絡，在運加氫站有100多個，到2030年和2060年將分別達到2700座和27000座。

4、生物能源技術創(chuàng)新。到2060年，生物能源在總能源需求中的占比將增加一倍多，達到13%以上，成為中國第三大一次能源。可持續(xù)生物能源的使用將貢獻碳減排量近7%。大部分生物能源將用于發(fā)電和供熱，其中相當大一部分結合CCUS成為負排放技術。液體生物燃料的交通應用顯著增長。

（1）到2060年生物能源貢獻的累計碳減排量中，近90%來自市場化技術。小型供熱和烹飪以及垃圾焚燒發(fā)電廠已經處于市場接納或商業(yè)化階段，將為2021~2060年生物能源累計碳減排量貢獻90%。玉米乙醇、脂肪酸甲酯生物柴油和加氫處理植物油柴油已經商業(yè)化生產。使用木質原料的先進可再生柴油和生物煤油技術、使用費托的生物質氣化和酒精制航空煤油技術，仍處于示范階段甚至原型階段。可再生柴油在長途運輸脫碳方面發(fā)揮著最重要的作用，到2055年僅重型卡車就占可再生柴油需求一半以上。中國的生物甲烷生產及向國家天然氣管網的注入仍處于起步階段。生物煤油對于促進航空脫碳具有重要作用，到2060年將占航空燃料需求的40%，并在2021~2060年期間貢獻16億噸的累計碳減排量。生物質生產化工原料尚處于示范階段，目前全球只有少數(shù)生物質制甲醇項目在運營，生物質氣化是關鍵技術。

（2）各種形式擴展生物能源將需要大量額外的基礎設施。生物燃料需要許多生物質原料儲存設施，尤其是廣泛分布的、低密度的作物和林業(yè)殘留物，還需要用于分類清潔廢物和殘渣原料的大型設施。生物甲烷需要建造新的分配管線和注入點以混合到天然氣中，以及建立基礎設施支持BECCS在生物燃料生產和發(fā)電的部署。     （岳芳）