多策并举 做好煤炭这篇大文章开创中国特色碳中和道路

张绍强

(中国煤炭加工利用协会，北京 100013)

近年来，从大气污染治理到“双碳”目标愿景提出，全社会都在纠结我国能源结构调整应该如何出发，既有激进的舆论宣传，也有传统的固有思维。各种一刀切“去煤化”的过火性政策措施也时有报道。

多年前，***总书记就指出，“在相当长一段时间内，甚至从长远来讲，我国还是以煤为主的能源格局，只不过比例会下降，我们对煤的注意力不要分散。我们正在压缩煤炭比例，但国情还是以煤为主，我国煤炭资源丰富，在发展新能源、可再生能源的同时，还要做好煤炭这篇大文章”。2021年9月13日，***总书记在国家能源集团榆林化工公司第四次视察我国现代煤化工示范项目时再一次指出：煤炭作为我国主体能源，要按照绿色低碳的发展方向，对标实现碳达峰、碳中和目标任务，立足国情、控制总量、兜住底线，有序减量替代，推进煤炭消费转型升级。总书记在10月21日视察胜利油田时特别强调“能源的饭碗必须端在自己手里”。11月17日国务院常务会议决定再设立2000亿元专项再贷款，支持持续推进煤炭清洁高效利用。尤其是12月8—10日在北京召开的中央经济工作会议提出：要正确认识和把握碳达峰、碳中和。实现碳达峰、碳中和是推动高质量发展的内在要求，要坚定不移推进，但不可能毕其功于一役。要坚持全国统筹、节约优先、双轮驱动、内外畅通、防范风险的原则。传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上；要立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用，增加新能源消纳能力，推动煤炭和新能源优化组合；要狠抓绿色低碳技术攻关；要科学考核，新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制，创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变，加快形成减污降碳的激励约束机制，防止简单层层分解；要确保能源供应，大企业特别是国有企业要带头保供稳价；要深入推动能源革命，加快建设能源强国。

这些论断和决策，充分说明党和国家在努力推动“双碳”目标实现的过程中，对能源保供和能源安全的重视是空前的，措施是脚踏实地的，在实现我国能源转型发展过程中，必须立足我国国情，巩固当前、放眼长远。

1 煤炭是我国唯一优势能源矿产，不应轻言放弃

2021年二季度以来，国内煤炭供应骤然紧张，价格骤涨，5 500 kcal/kg(22.99 MJ/kg)动力用煤10月份最高点接近2 600元/t，比长协价格(0.1元/ kcal)上涨了近5倍(图1)[1]。

图1 2021年动力煤价格指数

2021年底，全球三大化石能源价格全线上涨，特别是一向被视为能源转型成功的欧洲、美国均陷入严重的供需失衡、价格高企的“能源危机”旋涡中。欧洲地区由于然气价格上涨迅速(图2)[2]，导致大多数国家因燃料短缺而艰难地渡过这个寒冬。在当今能源供应品种繁多、供应能力大幅提高、大量物资由中国生产供应的条件下，竟出现这样能源和电力价格齐涨5～10倍的紧张态势，值得人们深思。这是一个严重的警告信号，它提醒所有人，应对气候变化和能源转型需要系统性思维，不可漠视产业逻辑，不可忽视市场力量，不可一蹴而就。同时能源危机也给激进超前、不顾条件的非理性碳减排政策敲响了警钟。幸运的是，我国通过政府调控，再一次依靠煤炭增产保供渡过了这次危机，有效保障了人民安全过冬。

图2 欧洲2011—2021天然气价格变化曲线

在格拉斯哥召开的《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方会议(COP26)于2021年11月13日闭幕。历界大会西方主流媒体都在大谈特谈温室效应，有意无意放大负面效应进行恐吓，对温室效应如临大敌，把所有极端气候现象都怪罪到温室效应上，不得不让人怀疑西方发达国家制造话题，胁迫发展中国家放弃传统化石能源，即放弃发展权利，因此，每届会议都会发生激烈的争论，但最终约束性成果寥寥无几。

确实，目前人类能力所及能够稳定、大量、廉价获取的能源就只有煤炭、石油、天然气这三大化石能源，但它们都含有碳元素，燃烧产物都是生成CO2，尤其是煤炭，直接燃烧的碳排放强度更高。大家也认可地球大气环境中CO2浓度过度增加会产生温室效应，但温室效应造成的后果是否有那么恐怖，却不是很确定，因为温室效应变化趋势太漫长，几代人都难以验证。另外，以人类的智慧和能力，即使有些不良的变化，相信后人也会想出各种办法提高抗御能力，并非只停留在今天的应对水平。当然，党中央未雨绸缪、高瞻远瞩、大国担当，明确提出我国到2060年前后实现碳中和的目标愿景，党和政府已经向全世界做出庄严承诺，我们就要勠力同心，坚决执行、按期完成。

1.1 人类文明起源于煤炭

根据历史文献记载，人类发现和使用煤炭已有3500多年的历史，最先发现、认识和利用化石能源的是我国祖先。公元前5世纪的春秋战国时期，在《山海经·五藏山经》里就有“女床之山、女几之山多石涅”发现煤炭的记载，并最早用于取暖和冶炼。13世纪马可·波罗来到中国，看见中国人用煤非常惊奇，认为煤炭是一种可以燃烧的“黑石头”。1710年前后，燃煤蒸汽机的出现，开启了人类工业化的进程。

由于煤炭相比薪柴能量密度大，又比石油、天然气易开采、储存，运输和使用也比较安全，所以在人类工业化初期主要使用煤炭。随着技术的发展，以及石油、天然气可以管道输送和连续喷烧的优点，而且能量密度比煤高，所以从20世纪中叶开始，石油、天然气后来居上，逐渐替代部分煤炭，形成了今日三分天下的能源消费格局。但是煤炭以其资源丰富、容易开采、投资较小、成本较低、运输和使用安全便捷等优势，仍然占据能源消费总量近1/3的重要地位。

虽然石油、天然气相比煤炭更具优势，但对我国而言，由于资源禀赋的局限，“富煤、贫油、少气”是我国的基本国情。根据多次全国矿产资源调查结果，在我国已探明的化石能源矿产资源中煤炭一直占94%以上，石油和天然气合计不足6%，因此，煤炭长期作为我国的基础能源和主体能源。时至今日，煤炭占我国能源生产比重超过70%，消费比重仍然占56.8%，燃煤发电量占比仍然超过72%，最优先开发的非化石能源只占15.9%。

就温室效应而言，无论何种能源燃料，只要最终不向大气环境排放CO2就不应该有高低之分。根据有关资料，自1850年到2014年以来的160余年间，全球人为碳排放总量为14 384亿t，前6大工业国累计排放总量占近3/4，欧美远超其他国家和地区，美国累计排放量达到3 770亿t，欧盟为3 261亿t，两者合计约占全球累计碳排放总量的近50%。我国在此期间累计排放总量1 711亿t，占全球的11.9%，仅为美国的45.4%，这仅是大量中国生产的物资出口到国外消费的前提下进行的统计。

1.2 当前能够大规模稳定获取的能源只有碳基化石能源

煤炭、石油、天然气都是由各种碳氢化合物所组成的，其结构都离不开碳元素。化石能源之所以能作为燃料直接燃烧，最主要就是靠其中的碳元素与空气中的氧气发生氧化反应产生热量，并将碳元素氧化生成CO2，燃煤发电也是一样的道理，只是转化成的产品是电能。事实上，薪柴和植物秸秆都是含碳植物，燃烧产物也是生成CO2，只是这些植物在生长过程中要从大气中吸收CO2，在被当成燃料燃烧后生成的CO2又返回到大气环境中，基本做到生长吸收与其燃烧生成的CO2总量相等，实现了自我平衡，被视同为无碳排放的可再生能源而已，这是一种自然碳中和机制。

按照有关机构提供的折算系数，1 kg原煤含碳0.486 kg，完全燃烧会生成1.781 kg CO2，1 kg标准煤含碳0.68 kg，完全燃烧会生成2.493 kg CO2。1 L汽油含碳0.627 kg，完全燃烧将生成 2.3 kg CO2；1 L柴油含碳0.717 kg，完全燃烧将生成2.63 kg CO2。1 m3天然气含碳0.48 kg，完全燃烧将生成1.76 kg CO2。

1.3 人类自身构成和发展也离不开碳元素

事实上，人类和人类赖以生存的地球生物圈都是一个碳基大系统，无论是人类自身身体、还是其它动物、植物、细菌和微生物，都是含有大量碳元素的个体。根据科学研究，人体自身身体组成中碳元素质量占18%；我们可见的植物，无论是粮食还是其它食材，亦或是花草、树木，也含有大量碳元素。人体生长离不开碳元素，植物、蔬菜、水果也离不了碳元素。人体通过食物吸收碳元素，植物通过光合作用从大气和土壤中吸收CO2转化成碳元素，所以碳或CO2是与人类息息相关、共生共存的重要物质，并不是“谈碳色变”的魔鬼，CO2多了不行，少了也不行，没有更不行，平衡才是关键。

1.4 我国能源赋存优势是煤炭，部分地区经济发展也离不开煤炭

能源是人类赖以生存和发展的刚性需求，尤其是现代社会，须臾离不开能源。没有能源，人类冬天就要挨冻，夏天就要承受暑热的煎熬；工厂没有能源无法生产，经济就要停滞，社会就要停摆。所以在讨论CO2减排时，必须首先要保证刚需，如果基本需求不能保证，人类不能维持生存，奢谈CO2减排就没有任何意义。

在我国目前所能大量获得的能源中，由于资源禀赋的限制，只有煤炭较为丰富，石油和天然气资源少，仅有的少量油气资源开采难度较大、生产成本比较高，想要减少煤炭消费就只有大量进口石油和天然气。目前，我国石油对外依存度已经超过70%，天然气进口已经达到43%。大量油气进口除消耗大量外汇外，大规模、长期连续不断的进口，运输安全也是大问题。我国的风电、光伏装机规模已经较大，但风电、光伏不确定性很大，而且人类无法调节，今天的欧洲和曾经的美国德州的教训都历历在目。把我国这么多人口、这么大经济总量、能源消费总量近50 亿t标煤的国家的基本能源保障完全寄托在毫无可控性的风电、光伏上，不确定性和不可控性更大，很显然是不明智的。

根据国家统计局公布的数据，到2020年我国全口径发电装机总容量达到22亿kW，其中风电并网装机2.81亿kW，占比12.77%，光伏并网装机2.53亿kW，占比11.5%。但是在2020年的发电量构成中(图3)，全国发电总量77 790.6亿kW·h，其中风电发电量为4 665，仅占6%，光伏发电总量2 611亿kW·h，仅占3.36%。风电、光伏用占装机总容量24.27%的容量换来仅占9.36%的发电量，而且极不稳定，需要大量火电机组来“保驾护航”，另外，风电、光伏还占压大量土地和地表资源。天气方面，各区域随时会出现阴雨天和静稳无风天气，一旦停机将导致大范围停电，无法支撑起我国能源的基本保障。

2020年度全球最主要11个国家清洁能源发电总量如图4所示，从图中也可以看到，在全球最主要的11个清洁能源生产国中，我国的清洁能源发电量占全球的40.8%，其它最主要的10个国家和地区合计还不到60%，尚有181个国家清洁能源发电总量寥寥。由此说明，在清洁能源发电方面，只有我国在真抓实干。

图3 2020年中国各种能源发电量占总发电量的比重

图4 2020年度全球最主要11个国家清洁能源发电总量/(亿kW·h)

我国煤炭资源有坚强的保障，煤炭生产能力也有坚定的保障。我国的煤炭采选工艺技术、采掘装备都已经处于国际领先地位，生产安全也得到极大的改善，2020年全国煤矿百万吨死亡率已经降到0.059，目前保有的生产能力45亿t以上，大型特大型现代化煤矿超过1 200座，产量占总产量80%，科学产能近40亿t，而且在大规模发展智能化开采、智能化洗选加工，智能化开采工作面已经发展到400余处，大型智能化选煤厂超过10座。

2020年，我国全年共消费商品煤39.6亿t，按照热值折算，相当于19.81亿t原油或2.33万亿m3天然气。而当年我国原油产量仅有1.95亿t，约占9.84%；天然气产量1 888亿m3，约占8.1%。2020年，风电、光伏装机总量5.34亿kW，发电总量只有7 276亿kW·h，而当年全年火电发电量52 798.7亿kW·h，如果风电、光伏按照现有发电总量折算，实现全部替代火电，需要再增加现有风电、光伏装机的7.26倍之多，总容量需要达到39亿kW，这还未考虑风电、光伏发电的不稳定性，可以想见，我国全部“去煤、代煤”的难度有多大、可行性有多大。

此外，我国西部地区经济发展落后，晋北、陕北、蒙西、宁东以及新疆准东地区都是土地贫瘠、地表干旱、沙化严重、生存环境严重恶化的地区，这些地区只有煤炭资源比较丰富，其它都很稀少，因此，其经济发展需要煤炭，如果煤炭全部淘汰，这些地区的发展将遭受致命打击。

1.5 若完全弃煤，唯有期盼核聚变能源早日来临

人类追求美好生活永无止境。既然现有三大化石能源的开采和使用都存在生态环境损害、燃烧污染和CO2排放问题，人类必然会寻求更好、更清洁高效的能源。但是，就目前人类认知和科技水平，想要实现如此大量的能源供给，唯有核聚变发电商业化，才具备完全替代的潜力。即使风电、光伏发电布满全球，其稳定性问题也需要大量的化石能源进行备用和“兜底”，对我国而言，依靠化石能源只能依靠煤炭，靠自有的石油、天然气不可能担此重任，因此，轻言弃煤，既不明智，也不可行。

2 实现碳中和并非只有放弃煤炭一条路

2.1 碳中和的定义

碳中和顾名思义，就是人类活动中所有人为排放到大气环境中的CO2与大气环境中人为和植被吸收的CO2正负相抵，没有CO2净增长。碳中和的实现是以国界为限的区域内统筹计算，不是每一家CO2排放自身都必须实现碳中和。由于各个地区的资源条件、产业结构、发展水平差异很大，要求各家各户都要实现碳中和既不科学、也不公平。但是，为了积极推进碳中和，就必须要求碳排放净增长的地区和单位为此付出排放成本，用于补贴碳排放负增长的地区和单位，这就是碳市场机制，以各级行政区域为考核单位，以全国负碳总量为上限确定交易总量，最终实现中国的碳中和总体目标。

2.2 碳中和的意义

全球气象专家长期观测发现，自人类开始工业化至今的271年来，全球平均气温在缓慢而持续地升高，与全球大气中CO2浓度上升呈正相关关系，变化趋势基本一致。进一步研究发现，CO2具有温室效应，而随着温室效应的持续增强，开始出现南极、北极冰盖融化及其它极端气候频发的不正常现象，由此认定人类活动无节制碳排放增加的CO2是最主要的“罪魁祸首”，为了避免极端气候灾难的进一步恶化，专家提出了减少人类CO2排放的倡议。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)将1750年作为人类工业化的起点，认定当时大气CO2浓度为280 ppm，到2020年已经持续上升到410 ppm，所以导致全球温室效应加剧。2019年全球公报称，全球大气主要温室气体浓度继续突破有仪器观测以来的历史纪录，CO2、CH4和N2O的浓度分别达到410.5±0.2 ppm、1877±2 ppb、332.0±0.1 ppb，分别为工业化前(1750年)水平的148%、260%和123%。根据美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的温室气体指数分析结果，2019年由大气长寿命温室气体引起的辐射强度相比1990年上升了约45%，其中CO2的贡献约占增幅的80%。

由此，全世界形成共识，为了维持地球大气平均温度不再继续上升，必须严格控制人为温室气体排放量，总量最大的是CO2，而人为可控的最大宗CO2排放源是化石能源。寻根溯源，即尽量减少甚至最终禁止化石能源的使用，这好像是为实现碳中和提出的最简单路径。

2.3 多策并举、殊途同归实现碳中和

碳中和的最根本目的是实现温室气体(最主要是CO2)“零排放”，最好是“负碳排放”，让大气中的CO2浓度逐步下降到适当水平，以稳定现有大气气温不再升高(是否能根治暂时无法验证)，当然，气温也不易降得太低。实现碳中和最简单直接的办法，就是减少含碳化石能源的使用，以至于出现一刀切“去煤化”、“去化石能源化”的激进措施，并为此采取了大力发展水电、风电、光伏、核能和可再生能源等低碳、无碳能源的热潮，这本身无可厚非。但是，人类经济社会发展到今天，所需的能源数量十分巨大，短时间内甚至未来很长时期内都很难全部替代化石能源，对我国而言就是替代煤炭，否则很可能陷入“能源短缺困境”，只能通过牺牲经济发展和降低人民生活舒适水平来减少能源消费，这一途径看似简单、直接、见效快，但行不通或者困难重重。

人类要减少碳排放增量，并非只有放弃化石能源消费一条路。如果换个思路，把多余的CO2进行循环利用或固化、埋藏，只要不排入大气中，同样能降低碳排放。这样的途径目前已经出现了不少很好的“苗头”，如果我们继续努力，依靠科技创新，还会研发出更多、更好的技术，把化石能源消费产生的碳排放全部循环利用和固化埋藏，实现CO2零排放，也能最终实现碳中和。未来的碳排放，通过清洁能源补充替代减少一部分、发展森林植被碳汇中和一部分、开展碳埋藏和碳循环利用一部分，多策并举，最终也可以实现碳中和。当然，最理想的方案是成功突破核聚变发电商业化应用的颠覆性技术，直接全部替代化石能源，人类期待奇迹的早日到来。

2.4 不计成本发展风电、光伏，可能成为人类脱碳的弯路

当前倡导和大力发展的风电、光伏，虽然表面上看具有无碳绿电的特点，但是全面、大量建设以后带来的生态环境负面作用也不可小觑。靠天吃饭的不稳定性、大量占地、对野生动物的伤害，甚至可能对地球大气环流的负面影响和对地球过度降温的损害都需要考虑，这些影响都是致命性的损害，并不是“一俊遮百丑”。

此外，据权威专家介绍，我国的核聚变技术“人造太阳”商用发电预计10～15 a实现商业化，鉴于核聚变能量的巨大、原料的丰富，完全具有全部取代现有化石能源需求总量的潜力，一旦取得成功，不仅可全部替代化石能源，而且建成不久的风电、光伏等零散、不稳定的发电也毫无必要，费尽心力刚刚建设的这些风电、光伏电站，很有可能演变成过于激进化碳减排措施的一条弯路，不得不防。

3 依靠科技创新，碳埋藏和碳循环利用曙光已现

3.1 碳循环利用新科技不断涌现

人类经过工业化以来270多年的发展，以三大化石能源为核心的人类能源保供体系已经十分完善，如果全部淘汰，代价必然十分高昂，仅靠风电、光伏发电重塑人类能源保供体系不是简单的事情。对化石能源而言，大气污染问题已经得到较好的解决，当前需要解决的是碳排放问题。相信凭借人类的聪明才智，设法把排放到大气环境中多余的CO2处理掉是可能实现的，在这方面我国已经走在了世界前列。目前我国已经研发出了CO2制甲醇、乙醇、甲酸、醋酸、烯烃，CO2制淀粉、制蛋白质，CO2制油料(汽油、柴油、煤油)等化学品新技术；也研发出了CO2矿化发电、CO2低成本低能耗埋藏等新技术。只要有足量的绿氢原料和绿电能源进行耦合，就完全可以采取现代煤化工工艺技术，实现燃煤发电和现代煤化工企业“厂内(园区内)碳中和”。

3.2 期待更高效、更大规模消纳CO2新技术的出现

随着“双碳”目标愿景的引导，从人类科技发展的眼光看，相信未来还有可能出现更多、更高效、更低能耗、更低成本的碳循环和碳埋藏技术，直接把多余的CO2无害化处置，实现零碳排放。比如，纯氧燃煤发电技术，可以提高发电能效、取消脱硝、减少碳捕捉成本，再与碳循环利用、绿氢绿电相耦合，形成零碳排放的“能源化工综合体”产业新模式，现代煤化工技术和产业更是如此。这比完全寄希望于风电、光伏能源替代，可能会更靠谱、更确定，而且事半功倍。

3.3 碳元素利用方式革命，更有利于人类生存和发展

纯粹只考虑地球环境的维持，不考虑人类的需求，再好的地球环境也没有意义。人类生物圈都是碳基世界，无论是人类、其它动物、植物、细菌、微生物，都需要碳元素才能构成。对碳元素的利用，或者对CO2物质的利用方式需要革命性的改变，不能继续按照当前这样静止的、机械的、教条式的方式进行分析并做出决断，要用发展的眼光看问题。

首先，大气中的CO2只要控制在一定浓度内对人畜是无害的，现有的大气中CO2浓度与可能引起人畜窒息的危险浓度相比完全可以忽略不计；其次，大气圈CO2浓度适度提高，更有利于植物的生长，人类所需的食物生长更好，茂盛的植被更有利于吸附消纳大气中的CO2。即使地球大气圈因为温室效应对气候产生一定的不利影响，只要在可承受的范围内，凭人类的智慧，完全能够采取措施提升抗灾能力来抵消其损害，这也是一种选项。所以充分、科学利用好碳元素及其衍生物对人类的综合意义更大，CO2不是“魔鬼”。

3.4 集中力量、抓紧开展碳埋藏、碳循环利用科技创新

人类创造更美好的未来有赖于科技创新。对于CCS/CCUS技术的研发，我国比其它国家更有现实意义。我国发展到今天，各种技术已经从跟跑到并跑，并开始领跑，在碳减排上也要走中国特色之路，不能再继续亦步亦趋。CCS/CCUS技术对美国、欧洲发达国家而言可能不是很迫切，所以研发少、浅尝即止，但我国只有煤炭，难以复制欧美的道路，只能根据我国的条件做出更明智的选择，所以CCS/CCUS对我国而言意义更加重大，急需下定决心组织国家力量，迅速行动，联合攻关，下大力气攻克各种新兴的CCS/CCUS技术，并大力推广应用，走出一条独具中国特色的碳中和之路。

4 中国特色碳中和道路创立有望

4.1 中国走西方放弃煤炭之路有心无力

目前，主导碳中和并激进推动的少数西方发达国家，要么是人口少、经济总量小；要么是已经完成工业化，能耗早已达峰；要么是替代资源条件好，所以积极鼓吹“去煤化”、“去化石能源化”。反观我国，人口众多、基础相对薄弱、资源禀赋条件局限、尚未完成工业化。而且自去年以来，无论是美国、还是欧洲国家，都遭遇了激进“去煤化”、“去化石能源化”的能源短缺危机，教训十分深刻；我国也同样遭遇到前些年盲目一刀切“去煤化”导致今年煤炭价格飞涨、供应短缺的苦果。因此，不顾自身条件照搬西方的做法，激进的一刀切“去煤化”、齐步走、运动式，严重背离了我国的基本国情。

4.2 用好煤炭，做好碳循环利用事半功倍

我国的优势资源只有煤炭，我国煤炭安全高效绿色低碳生产、高效运输储存保供、清洁高效燃烧、绿色高效集中转化、全系统超低排放治理等技术，经过几十年的发展已经形成完备的保供体系和消费体系，如果全部推倒重来代价高昂。而且仅依靠风能、光伏替代还不具备条件。在可预计的将来，我国仅靠风能、光伏同样存在很多难以克服的困难。目前煤炭利用面临的困境最主要是碳排放强度过高这一问题，转换治理思路，在尽力发展清洁能源的同时，先立后破，发挥聪明才智、依靠科技创新，找到切合我国碳减排的碳捕捉、碳埋藏、碳循环利用路径，把燃煤CO2高效、低成本的埋藏一部分、循环利用一部分、通过生态碳汇中和一部分、风电光伏等清洁能源替代一部分，治理效果会更好、代价会更低。这比激进的采用生硬的外科手术式思路和措施，能够更靠谱的保障我国能源发展和生态环境、碳减排碳中和目标的顺利实现。在这方面，已经出现了不少很有前景的“苗头技术”，只要组织力量集中攻坚和坚持不懈，一定还会研发出更多的相关碳减排碳中和技术，需要用发展的眼光思考我国的碳中和之路。

4.3 中国的碳中和之路设想

我国从顺应国际大潮流和大国责任担当出发，积极推进化石能源转型，通过提高能效、减少碳排放倒逼产业结构调整和升级，最终实现碳中和的目标具有重要意义。但是，我国的碳中和之路是完全照搬西方国家淘汰化石能源之路来实现碳中和，还是立足自身实际条件另辟蹊径，走出一条具有中国特色的碳中和之路，需要人们科学、客观、理智的选择和实践。

任何事物都是一分为二的，这是辩证唯物主义。任何品种的能源都有其负面影响，没有百分之百的优秀生。就能源自身来讲，不应该“唯成分论”，更不应该有先进能源和落后能源的心态，应该是怎么利用好各种能源，什么场景应该用什么类型的能源，而不是人为武断的划分三六九等，谁好谁不好。基于我国现有的能源结构实际，我国的碳中和之路应采用以下思路。

4.3.1 狠抓能效提升，坚持节能优先，切实减少能源消费强度，减少碳排放总量

根据多方面的研究，总体认为我国的单位GDP能耗较先进国家高1.5～2倍，这既说明我国的产业结构仍以能耗、物耗较高的实体经济为主，低能耗、低物耗的虚拟经济尚不发达，也说明我国实体经济部门的能效确实偏低，还有大量的可挖掘提升空间。为了稳妥推进碳中和，首先要提高能效，现阶段应当适度提高能源消费价格并不断形成涨价预期，倒逼实体经济部门调整产业和产品结构，尤其是大量过剩的低端、低附加值实物产品适当限制生产和出口，要把碳排放成本摊入出口产品中，防止把碳排放留在中国，把物资奉给他人。虚拟经济发达的国家凭借先发优势完成工业化后脱实向虚，抢占产业高端，但他们的吃、喝、穿、住还是需要实物物资，如果他们再脱虚向实，同样的能耗也是必须的。

4.3.2 继续积极努力发展风电、光伏、水电、核电等碳排放低的低碳能源

多发1 kW·h绿电就可以减少1 kW·h煤电，减少1 kW·h煤电就可减排近1 kg CO2，所以在条件具备、经济可行的前提下尽可能去努力发展当然是优先选项。风电、光伏能不能全部替代煤电不去争论，但能多发绿电总是好事。煤电要认清趋势，做好让路和替补的心理准备，在清洁低碳能源发展过程中，化石能源，尤其是煤炭，既要做好“压舱石”、稳定器，确保能源转型过程中的能源安全和能源保供，又要做好“护花使者”，随时让路让贤。

风电、光伏要客观、科学的估计自身的发展潜力，不要过于理想化，不要误导社会舆论。那种动辄提出把沙漠都建成光伏发电站、把四大洋都建满海上风电场的想法不切实际，不宜过度畅想。国家实施的户用光伏发电是很好的发展方向，在农村和小型、低电能需求，供电稳定性要求不高的场景，通过户用光伏发电与小型蓄电池储能相结合，自发自用，适度发展分布式风电光伏能源，可以解决边远、农牧地区农牧民家庭生活用电，不需要大量接入电网造成冲击。

4.3.3 继续加大植被碳汇、农业碳汇的发展

植被和农业的发展，不单是增加碳汇，而且本身具有水土保持、改善小气候、改善区域生态环境、建设绿水青山的多重功效，应优先大力发展，做到能种尽种，特别是戈壁荒漠生态脆弱地区，发展碳汇产业，既增加景观秀美，又增加碳中和能力。

4.3.4 全力加大核聚变发电技术的研发力度

我国人口众多、能耗巨大，仅凭现有的风电、光伏难以提供如此巨量的能源供应，要想彻底摆脱化石能源，尤其是煤炭，只有核聚变能源才具有这样的潜力。目前，我国核聚变(人造太阳)技术位居世界前列，按照权威专家的估计，未来10～15 a内极有可能实现商业化示范运行，如果真如预期，人类将快速进入核能源时代，也才能够彻底淘汰化石能源，实现“净零碳排放”。到那时，化石能源才有可能全部被淘汰，风电、光伏也会显得多余。

根据相关资料，核聚变能是氢的2个同位素——氘和氚发生聚合反应，可以释放出巨大能量。而在全球海洋的海水中蕴藏着大约40万亿t氘，1 L水能够提炼0.03 g的氘，其发生核聚变反应释放的能量相当于燃烧300 L汽油。据说1×109m3海水中的氘氚核聚变反应所释放出的能量相当于目前全球石油储量燃烧的能量。因此，核聚变原料几乎取之不尽，用之不竭，期待这一天早日到来。

4.3.5 努力发展碳捕捉、碳埋藏和碳循环利用

在人类无力全部淘汰化石能源时，把多余的CO2进行埋藏和循环利用，不把CO2排放到大气中去，也就实现了碳中和目标，殊途同归。在这方面已经出现了不少好的技术“苗头”，只要坚持和重视，更多更好的技术途径还会不断涌现。

(1)纯氧燃煤发电能较好的解决碳捕捉。我国煤炭消费总量的54%左右用于燃煤发电，支撑着每年70%以上的电能生产，但同时，也产生了我国全部碳排放总量70%以上，是我国目前最大的CO2产生源和排放源，自然也是需要优先治理的领域。就现有技术而言，持续加大风电、光伏、核电、水电甚至部分天然气发电等清洁能源和可再生能源发电的基础上，未来还需要大量煤电支撑、调峰、保供，这部分煤电碳减排首先需要进行烟气碳捕捉，能耗和成本都很高，按照示范电站的实践测算，进行燃煤电厂烟气CO2碳捕捉将使发电厂效率降低6～15个百分点，同时1t CO2需要400元以上的成本，这是在现行采用空气燃烧的条件下。而如果采用纯氧燃烧，通过烟气CO2添加纯氧循环燃烧，在不大改现有煤电机组的前提下即可获得高纯度CO2，可大幅度降低碳捕捉成本和能耗，为后续的碳埋藏和碳循环利用创造很好的条件。

随着现代煤化工的发展，现有10 万m3/h空分机组已经商业化，为大规模制氧提供了支持，这为纯氧燃煤发电创造了基础条件，也为燃煤电厂“零碳排放”提供了支撑和向“电力化工综合体”转型发展提供了条件。

(2)CO2+绿氢耦合生产甲醇(液态阳光技术)。以中科院大连化物所李灿院士团队为代表的“液态阳光”技术，采用CO2与绿电制氢耦合，已经建成1 000 t/a绿色甲醇示范工程并取得成功，这为煤化工和纯氧燃煤电厂的碳排放找到了碳循环利用的新途径。一旦获得甲醇，甲醇既可做醇醚燃料、汽柴油，也可以进一步深加工生产各种化学品，还是氢能源中很好的氢源载体，为甲醇-氢能源电池-电动汽车提供了新的方法。

(3)CO2合成淀粉技术获得了原创性成功。以中科院天津工业生物技术研究所为代表的CO2合成淀粉技术已经在实验室试验取得成功。淀粉是人类和动物的主要口粮，需求量巨大，未来如果商业化，将煤电和煤化工生产中生成的高浓度CO2合成淀粉，既解决了碳排放问题，又可以大量节约粮食(尤其是小麦等淀粉类粮食)，对解决人类粮食供应和食品安全都具有划时代意义，并使煤炭清洁高效利用和转化的前途不可限量。

(4)CO/CO2合成蛋白质技术实现产业化。中国农业科学院饲料研究所团队首次实现了CO合成蛋白质，并已经形成万吨级的示范生产能力，获得我国首个饲料和饲料添加剂新产品证书。饲料蛋白是动物水产饲料的最主要添加剂，我国饲料蛋白质含量普遍偏低，需求量很大，未来也有可能进一步开发出食用蛋白质产品，为CO2循环利用开辟了一条新路。因为CO2在一定温度下与煤炭直接反应即可生成CO，这为煤电、煤化工产业碳减排和产业链延伸又找到一个好的方向。

据文献报道，芬兰国家技术研究中心和拉彭兰塔理工大学联合研发成功了一种以电和CO2为主合成蛋白质的新方法，其生产的蛋白质未来可用于制造食品和饲料。

(5)CO2驱油、驱气置换和埋藏技术已经成熟。我国石油、天然气资源量不足、赋存和开采条件差，如果采用CO2进行驱油、驱气，既埋藏了大量CO2，又可以置换开采出大量的残余石油、天然气资源，而且国内外在这方面的技术已经逐步成熟，是经济、技术可行的一个碳埋藏方向，值得大力推广，需要上下游一体化统筹推进。

(6)CO2等离激元技术人工光合直接制取油料和化学品。由北京光合新能科技有限公司研发的“等离激元催化”技术，将CO2与水混合后在阳光或低温热环境中(130C°左右)直接生成醇醚类燃料或化学品，已经建成20 kg/d小型试验并取得成功，获得了预期产品，这又开辟了一条CO2循环利用新途径。

据媒体报道，当地时间2021年10月4日，德国建成首座“碳中和”合成煤油的生产工厂，在德国下萨克森州埃姆斯兰地区维尔特县揭幕，汉莎航空将是该工厂的首批客户之一。

(7)CO2地下盐水层压注埋藏技术示范成功。将CO2压注入地层深部咸水层进行碳埋藏，国内外都已经实验成功，一旦碳税实施和技术改进提高到经济可行，即可大规模实现碳埋藏，可以大幅度减少碳排放。

(8)碳埋藏新技术出现新苗头。采用廉价一次性吸附材料对CO2进行吸附，饱和后充填到煤矿井下的实验室试验初步成功。我国煤矿大多为井工开采，开采引起的地表沉陷就一直受到批评，正在开展的煤矸石等固体废弃物井下充填技术成熟，经济也接近可行，但充填材料有限，尚达不到完全充填至地表不沉陷的水平，如果研发成功此类CO2类固化材料(副产物)，可以大量直接将CO2固化(或者类固化)到地下，一举多得。

据文献报道，由南安普敦大学、哥伦比亚大学和冰岛大学等多国研究小组合作参与的碳捕集和封存CarbFix项目，为CO2的有效减排带来了新契机。研究人员宣称，他们将CO2注入玄武岩层中，CO2与岩石发生了快速的化学反应并形成了新的碳酸盐矿物，通过这一方法，CO2被永久的“禁锢”在玄武岩含水层里。这是科学家首次成功的将CO2转化为环境友好的碳酸盐矿物并永久封存在玄武岩中。CO2在玄武岩层中的矿化速度非常惊人，远远超过了研究人员预期，在不到2 a的时间内，该项目近95%的CO2被矿化。

采用CO2矿化发电技术也在实验室取得进展，这也是未来CO2类固化填埋的一项新措放。相信未来还会出现更多类似的技术，只要我们努力研发，终将可能实现多余CO2全部埋藏。

(9)CO2用于微藻、农作物增碳等试验也在继续试验。利用植物富CO2氛围生长，是提高作物产量和品质的好途径，通过植物光合作用固碳，本身是生态环境碳平衡机制，研发好应用技术也是实施固碳和碳减排的一项好措施，值得继续探索。

(10)加强CO2碳埋藏和碳循环技术大有可为。近几年，随着人类对碳排放问题的关注，各种头脑风暴、脑洞大开的CO2循环利用和碳埋藏新思路、新点子、新方法、新技术不断涌现，包括国外开展的从大气中收集CO2生产各种油气及其有用化学品不一而足，相信通过科技创新和技术进步，还将会出现更加经济可行的CO2埋藏和碳循环利用技术，以减少化石能源(对我国而言尤其是煤炭)消费中生成的超量CO2排放，最终促进全面碳中和的实现。

5 结 语

2021年的冬天注定不容易。虽然每个冬季都寒冷，但这个冬季却格外心寒。持续2 a的新冠疫情至今还在大范围肆虐，严重影响了全球经济的发展，使得各国人民生活都不同程度地受到影响。更令人意想不到的是，欧美经济不仅未恢复，还造成了全球能源短缺危机，致使部分地区冬季无燃料取暖，影响生产生活。欧洲、美国这些早已完成工业化、实体经济空心化的国家，一直被某些人推崇为能效最高、能源消费结构最理想、能源供应最富裕、经济结构最完美的发达国家，但这个冬季却因缺少能源而全部沦陷；我国仅仅开始为这个冬天储备取暖用煤，就上演了一场“中国式能源危机”，但在国家政策调控下，煤炭行业顶着安全隐患和环保处罚的压力增产保供，使煤炭日产量创纪录的超过1 200万t，终于缓解了这一轮风波，那些号称完全自由市场的国家就没有这么幸运了，整国人们处在抗寒斗争之中。

反思原因，这场危机不得不视为人祸。过度地宣传温室效应危害、激进的减碳高压政策，竭力鼓吹的“零碳排放”尚未起步就把自己陷到冰窟窿里了。而且这些用心不良的欧美宣传者们自已也在挨冻。国内的一些人不顾自身条件唱衰化石能源、尤其是不顾条件的唱衰煤炭，一度到了仇视煤炭、谈煤色变的地步，各种涉煤“一刀切”，逢煤必反，“绿色新政”至高无上的观点，是不符合我国能源现状的。

控制温室效应，加大碳减排是全球共识，也是发展的大趋势，但是考虑到我国激进减碳的基础和危害，我们应该策略性、理智性跟随为宜。党中央提出的2060年实现碳中和目标愿景，已经是全人类最短的时间，也还尚有40 a，并不是要求马上兑现，不需要一蹴而就，更不可能毕其功于一役。俗话说“条条大道通罗马”，实现碳中和也并非只有“煤炭清零”一条路，即使必须减煤，也要稳妥有序的逐步减少，动不动就“壮士断腕”、外科手术式硬来，“大跃进”的伤痛、形而上学的伤害，不值得提倡。

通过这个冬季的实证，警示人们需要冷静的思考能源转型之路和节奏，需要创新的思维指导实施碳减排，最终实现碳中和。