基于二氧化碳排放量分析碳中和对我国未来经济发展的影响

曹一婕　戴国宝

【摘 要】 文章在分析全球和我国排放二氧化碳现状的基础上，讨论了二氧化碳减排对环境和经济的影响以及实现碳中和的意义，并对减排和吸收碳的技术在能源效率和生命周期方面进行了系统分析和比较，同时分析了在实现碳中和过程中我国经济结构可能发生的调整方向，给出了未来潜在的减碳技术和投资渠道，为政策制定者和金融投资机构提供一定的科学帮助。

【关键词】 碳中和;碳减排;碳达峰;经济结构

【中图分类号】 F206 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102（2022）01-0057-03

为减少二氧化碳排放，我国在第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中明确指出将在2030年前实现“碳达峰”，争取2060年前实现“碳中和”。在未来我国将调整能源结构，走能源多元化发展战略，提升能源和资源的有效利用率，开发可再生能源，实现减碳排放的目的，促进产业链的清洁、高效、绿色化。发展低碳经济实现碳中和，需要通过技术和制度创新，摆脱资源环境压力，适应新的增长点的需要，实现经济可持续发展。在此影响下，我国的经济投资方向随之发生改变，深刻分析与此关联的发展趋势，如提高能源利用率、发展新能源、通过技术创新发展等，提前布局，为未来经济投资指明方向。

一、二氧化碳排放现状

全球气候变暖是大气层中的温室气体浓度升高引起的，其中，温室气体对全球气候变暖的贡献比例分别是：CO为60%，CH为20%，NO为6%，CF、CFC等为14%。大量二氧化碳的排放引发的一系列环境问题，如全球气候变暖、雾霾频发、海平面上升等愈来愈突出。

全球二氧化碳排放量如图1所示。

从图1看出，世界范围内二氧化碳排放量从2008-2018年呈现增长，每年约增加6Gt左右，到2018年二氧化碳排放量达到34×109t，2019年开始有下降的趋势，二氧化碳排放量越多，说明工业发展的速度越快。

图2中，煤和油对二氧化碳的贡献几乎各占一半，将近40%，其次是天然气近10%。二氧化碳的浓度几乎呈线性关系增加，同1960年相比，到2020年二氧化碳浓度增加了31.8%，如图3所示。

同样我国典型的能源结构特点是“富煤贫油少气”，我国能源储量中，煤炭占94%，石油占5.4%，天然气占0.6%，化石燃料燃烧所排放的CO2占全球排放量的10.6%，我国历年排放的二氧化碳量（1980-2019年）如图4所示。

从图4容易看出，我国近20年来二氧化碳排放量增加很快，从1980～2001年我国二氧化碳排放量净增2.014亿吨，占世界同期增长量的20%左右，2002年达2.26亿吨，从2002年开始，排放的二氧化碳以线性方式增加，增加的速度远远大于世界增加的速度，尤其在这2015年左右，二氧化碳排放量占到世界的将近三分之一。制定能源开发与供应战略，促进替代能源开发减少CO2的排放具有重要的现实意义。

二、二氧化碳主要减排技术

发展低碳经济，必需从源头上控制碳、过程中减排碳、到末端除去碳，是实现碳达峰和碳中和的努力方向。按照2060年碳排放中和的目标，意味着在未来30年将需投入至少100多万亿元资金去抵消对等排放的二氧化碳量。我国能源消耗与世界能源消耗相比如图5所示。

从图5看出，我国能源消耗率平均比世界高0.4～0.5，因而需要通过节能技术的途径提升减碳的效率。

发展多元化能源减排技术、提高能源利用和转化效率是未来科研和生产企业重点投资的方向。各种减碳发电技术，如风能、水能、太阳能、生物质能等发电;碳捕集与封存;储能技术如电化学、氢储能、蓄水等;新型用电方式如电采暖、电制氢及燃料等;先进输电技术如1000 kV的特高压交流技术、特高压直流技术，柔性直流输电技术既能提高输电能力，又可以大幅降低输电系统运行损耗，特别是远距离、高负载率条件下，具有显著优势，也是减排二氧化碳的重要途径。

洁净能源发电如核能发电、风能发电、太阳能发电、生物质能发电等，都是有利于减排二氧化碳的方式。预计2050年达到10亿kW并可满足17%的电力需求。表1给出了不同发电方式单位产电量排放的二氧化碳。

单位产电量排放的二氧化碳由小到大的顺序依次为：水电<核电<风电<光伏发电<生物质发电<天然气发电<火力发电。因此，未来能源经济和低碳能源工业发展的重点方向之一是水电。

储能技术的不断发展和应用为碳中和提供了技术支撑。储能既可将多余不用的电量暂时“存放”起来，又可实现对电网的调峰、调频、黑启动、需求响应等服务，以保障其平稳运行，提升电网的灵活性、经济性和安全性，同时可使水、光、风等可再生能源利用效率得到提高，进而能有效降低碳排放。

三、碳中和与产品生命周期关系

生命周期评价是以能量流和物质流守恒为基础的一种理论，是评价与生产过程相关和对环境影响的技术，产品涉及的加工、运输、分配、消费等环节均对二氧化碳排放产生贡献，如电力结构的单位发电量二氧化碳排放因子是592gCO（kW⋅h），光伏产品碳排放因子是35.68gCO（kW⋅h），其中在生产环节和使用环节碳排放分别是160.86kg CO/m 和4.93kg CO /m。风电全生命周期排放强度为17.8g/（kW·h），其中，生产制造阶段占比最大67.8%，其次为建设施工阶段19.2%。与其他能源发电方式对比表明，风电温室气体排放强度明显高于水电（以CO2当量计）约3.5g/（kW·h），但与光伏发电（以CO当量计）约50g/（kW·h）相比，减排效果更佳显著。生物质（以CO当量计）约200g/（kW·h），火力（以CO当量计）约800g/（kW·h），与传统能源利用方式相比，减排效益显著。范明炀等研究表明，水电站与火电站生产1kW·h电力对环境综合影响值分别为1.52×10和2.63×10，火力發电的综合指标为水力发电的172.76倍。采用全生命周期能源投入来评价能源利用回报，其中以压缩空气储能和抽水储能为代表的物理储能技术的全生命周期能源投入存储回报远大于电化学储能，常用的铅酸电池全生命周期能源投入最小，仅为2。显然，用生命周期评价二氧化碳排放及成本分析，更有利于全面评价对环境和经济的影响。

四、碳中和对产业结构发展和经济影响

碳中和目标的确立必然使产业经济结构向提高能源利用效率、提高节能效果、不同能源类型优劣互补以及可再生绿色能源和先进的储能技术方面倾斜;与此相关的低碳产业，如电子信息、新能源汽车、生物技术、循环利用、文化旅游、金融、咨询等协同碳中和目标的实现;开发低碳新技术和低碳产品，以技术进步促进碳达峰和碳中和，保障经济水平的同步发展和双赢目标的实现。

国家也不断通过推进碳期货、碳期权、碳租赁、碳债券、碳资产证券化、碳基金等碳衍生金融产品，利用能权、碳排放权交易市场、碳税等手段完善能源消费市场，坚定走新型工业化道路。建立发展低碳技术的投融资机制，助力低碳技术和低碳经济快速发展，提升我国相关产业和技术在国际市场上的竞争力;积极开展国际间合作，支持国际金融组织和跨国公司在境内开展低碳技术方面的投资。我国的高耗能产业主要包括钢铁、建材和化学工业等，其次家电、私家车等民用能耗大幅度增长。我国二氧化碳排放最高的部门是电力与热力工业，占总排放量50%;制造业和建筑业占总排放量31.2%的比例，我国要达到减排目标，需要调整产业结构，要求我国制造业高质量发展，构建现代产业体系，推动产业绿色发展。

在激励实施低碳技术政策的基础上，加大對低碳项目贷款机制的支持。金融机构根据不同类型低碳融资项目需求，完善绿色金融产品体系，完善绿色信贷和绿色债券等绿色金融产品体系，降低低碳项目融资成本，强化金融机构以及社会资本投资低碳领域。

五、结论

通过温室效应对全球气候影响、能源特点以及生命周期全方位分析得出：我国应发展多元化发电和储存能源结构系统和消费结构，提前做好为实现碳中和需要的技术支撑;从生命周期评价不同类型的能源更有利于揭示其对环境产生的长远效应，进而为技术改进和投资提供方向和决策帮助;实现碳中和过程带动相关产业的发展以及构建与碳有关的金融产品都是未来融投资重点努力的方向。

【参考文献】

[1]Shakun JD， Clark PU， He F， et al.Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation[J].Nature， 2012（484）：49-54.

[2]戴民汉， 翟惟东， 鲁中明，等.中国区域碳循环研究进展与展望[J].地球科学进展， 2004（1）：120-130.

[3]耿庆申，卢玉，樊海，等.特高压和超高压交流输电系统运行损耗比较分析[J].电力系统保护与控制，2016，44（16）：72-77.

[4]辛华.中国风电发展路线图2050[J].精细与专用化学品， 2011， 19（12）：27.

[5]Yude P， Richard A B， Jingyun F， et al.A large and persistent carbon sinkin in the world’s forests[J].Science， 2011（333）：988-993.

[6]Zhu Y， Cheng J， Xu X， et al.Using polyethylene glycol to promote Nanno- chloropsis oceanica growth with 15 vol% CO2[J].Science of the Total Environment，‏ 2020（720）：137598.

[7]谢飞.氢能成为实现碳中和的最终解决方案[J].新能源科技，2020（10）：28-29.

[8]中国电力企业联合会.中国电力行业年度发展报告2019[M].北京：中国建材工业出版社， 2019.

[9]赵若楠，董莉，白璐，等.光伏行业生命周期碳排放清单分析[J].中国环境科学， 2020，40（6）：2751-2757.

[10]范明炀，于志强，杨红.水力发电的生命周期评价研究[J].中国水运，2020，20（6）161-163.

[11]扈永顺.碳达峰约束驱动经济新变革[J].望， 2021（13）：21-23.