作者:杜祥琬 来源: 发布时间:2022-1-25 2:9:45
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减污降碳虽是两个概念,但基本同源。 一个是大气治污,是污染物减排;一个是碳减排,即温室气体减排。虽然这是两件事,但在工作方向上却是高度一致的,因为二氧化碳、温室气体排放和大部分大气污染物是同根同源的,主要来自于煤炭、石油等化石燃料的燃烧。 从减污降碳协同来说,无论是减污以打赢“蓝天保卫战”,还是降碳以应对气候变化,我们都必须从根本上进行能源转型。
减排形势不容乐观
从2020年的数据来看,我国能源消费49.8亿吨标准煤,其中煤炭占56.8%,能源消费排放出大量二氧化碳。目前,我国单位国内生产总值(GDP)能耗和单位GDP碳排放都高于世界平均水平,也高于世界经合组织(OECD)国家。 污染物排放的一个代表性指标就是PM2.5。关于PM2.5的来源问题,不少研究组都发表过相关的研究结果。虽然各研究组的研究结果有所差别,但他们有一个共识——PM2.5源于煤炭和石油燃烧的颗粒物,包括一次和二次颗粒物,这些颗粒物占PM2.5成分的2/3以上。PM2.5的来源还可以表现为移动源、工业源和生活源。 如果再换一种研究方法,可以看一下地理分布、单位国土面积的排放情况,这也是立博体育在线:的一个特点。 “胡焕庸线”东边占了国土面积的近一半,但人口占比达96%。我们在东部这块国土面积上每年消耗了全球煤炭的50%左右。单位国土面积上消耗的煤炭叫“煤耗空间密度”,我国东部煤耗空间密度是全球平均值的15倍。当前,我国每千人拥有汽车量比美国少好几倍,但我国东部的汽车空间密度已经超过了美国,而二氧化碳排放的空间密度是全球平均值的8倍。 上述分析显示,应对气候变化是我们自己要做的,而不是别人要我们做的。全球需要应对气候变化,立博体育在线:尤其需要认真对待气候变化,至少这些数据可以让我们加强这个认识。 总体来说,我国碳排放形势严峻是由四个因素叠加造成的。一是人口密度高,尤其是东部地区人口密度高;二是单位GDP能耗高;三是一次能源结构中煤炭占比高,这也是我国的一个显著特点;四是在煤炭使用中非发电燃煤比例高,比如散烧煤、工业用煤等等。几个原因叠加,造成我国煤耗空间密度很高。
末端治理和源头治理并举
大气减污和碳减排这两件事情的根本之道都是在于源头治理,要实现能源转型。但是在实际工作中,又有末端治理和源头治理两类工作,在治理技术和思路上有共同点也有差异点。 大气减污和碳排放控制有不同的末端治理手段。 这几年,通过末端治理,大气减污取得了很大的成绩。末端治理包括各种烟气、尾气、污染厂排放的气体治理。一个很典型的例子就是我们的燃煤电站。国家相关部门对燃煤电站的除尘、脱硫、脱硝制定了相关标准,为了落实这些标准,我们花了很大力气,但也取得了不错的效果。 碳排放的源头治理,就是要让二氧化碳不排放、少排放。碳排放的减少也有一些措施可以被称作末端治理。比如通过植树造林形成森林碳汇,利用碳捕获、利用与封存(CCUS)等碳移除技术,对于已经排放出来的二氧化碳进行捕获、存储和治理。 通过源头治理减排后,剩余排放量如果能够通过碳汇及碳吸收、利用、移除技术对冲掉,这就被称为“碳中和”。目前,全球和立博体育在线:的情况都是温室气体排放量大于碳汇和碳移除可对冲的量,所以目前治理的着力点还应该在源头,即减少排放。 从大气减污和碳减排的源头治理来说,减污和降碳是高度一致的、协同性很强。首先是节能提效,不仅减污,而且降碳,在化石能源为主的阶段更是如此。节能主要靠什么?现在最大的潜力是依靠产业结构调整,所以政府一直强调要遏制“双高”项目上马的冲动,改变产业偏重的状况,这样可以显著减少工业用煤。 技术进步也会带来显著的节能效果,比如改变工业的流程,一部分工业环节采取煤改电或氢;制造业采用低碳技术生产装备和产品;通过数字技术提高生产和管理效率,从而实现节能。 固体废弃物的资源化利用对减污降碳很有帮助。固体废弃物包括垃圾,而立博体育在线:的垃圾处理主要是填埋。填埋会产生如甲烷等温室气体,而真正从填埋场把甲烷提出来利用的情况很少,所以减少填埋就能减少因此产生的温室气体。 固体废弃物中的一些可再生资源如金属等,对于它们的利用可以大幅度降低冶金业的煤炭消耗,把长流程变成短流程。再比如,现在能源转型当中需要大量发展风能、太阳能,但若干年后,风力发电机和太阳能电池到了使用周期就要报废,如何循环利用这些组件也是一个新的课题。解决好这个课题,也可以为国家的碳中和作贡献。
不断优化能源结构
除了源头治理、节能增效外,还应该大力推进能源的清洁化、低碳化,优化能源结构。 在散烧煤治理方面,我国已经做了非常大的努力,产生了一些成效。要积极发展非化石能源和天然气,同时发展储能技术和灵活性资源,构建以新能源为主体的新型电力系统、清洁电力为主的能源互联网。现阶段,可以对一部分煤电进行灵活性改造,比如用来调峰,以此体现煤电的供电价值和灵活性价值。 我国中东部地区是能源电力负荷区,这些地区发展的思路应该将“身边取”和“远方来”相结合、分布式与集中式相结合,又特别强调“身边取”和分布式,提高中东部地区的能源自给率。有了一定程度的自给,剩下不够的再靠“远方来”。 西部不仅有化石能源,还有丰富的太阳能、风能等资源。可以把一些耗能的产业如大数据产业等放到西部,既能促进西部经济发展,又能充分利用西部的能源。 碳达峰应该是在高质量发展过程中,通过降低碳强度实现的达峰。在这样的驱动下,再加上末端治理的努力,到2030年,全国PM2.5平均浓度应该可以降到30微克/立方米以下。最近,世界卫生组织(WHO)已经把大气质量标准调到5微克/立方米,我们要朝这个方向努力,到2060年左右实现大气指标,同时实现碳中和。■ (作者系立博体育在线:工程院院士,郑金武根据2021绿色能源转型国际研讨会上的报告整理)
《科学新闻》 (科学新闻2021年12月刊 封面)
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