中国工程院院士陈克复：科学减碳、绿色发展，为我国实现“双碳”目标发挥作用

　　“科学减碳、绿色发展”是各行业健康发展的基础，也可助力其实现“双碳”目标。本文从“从数据中看各国碳排放量的情况”、“科学减碳，绿色发展，助推我国‘双碳’目标的实现”、“提高森林覆盖率，充分利用生物质能源”三部分探讨了实现“双碳”目标的路径。

　　一、从数据中看目前各个国家碳排放量情况

　　（一）已经过碳排放高峰期的主要国家

　　目前已经过碳排放高峰期的主要国家有英国、法国、德国、美国、日本等，美国在2003年实现碳达峰，为600×107t CO2；日本在2013年达到碳排放高峰期，为130×107t CO2；英国、法国、德国等欧洲国家在20世纪70年代实现了碳达峰，分别为710×106 t CO2、505×106 t CO2和110×107 t CO2[1]。

　　图1 主要国家碳排放的时间历程（1965~2020年）

　　图表来源：引自《中国工程科学》2021年第23卷第6期p.024

　　（二）还未达到碳排放高峰期的主要国家

　　目前还未实现碳达峰的国家有韩国、印度、中国等。中国2020年共排出1×1010 t CO2，居世界第一；美国第二，为0.6×1010 t CO2。韩国和印度还未达到碳达峰，现处于波动期。

　　图2 主要国家碳排放的时间历程（1965~2020年）

　　图表来源：引自《中国工程科学》2021年第23卷第6期p.024

　　（三）各国人均碳排放量

　　虽然美国、加拿大等国已实现碳达峰，但其人均碳排放量远超我国。2020年我国人均CO2排放量远低于发达国家，为美国2020年的1/2，是美国高峰期的1/3。1965年以来，美国所排放的CO2总量远高于我国，相当于中国的2~3倍。因此，中国承诺在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，充分体现了大国担当的雄心和力度[2]。

　　图3  主要国家人均碳排放量的变化情况（1965~2020年）

　　图表来源：引自《中国工程科学》2021年第23卷第6期p.025

　　二、科学减碳，绿色发展，助推我国“双碳”目标的实现

　　目前我国工业能耗占全社会能耗的60%，能源使用效率低于发达国家，能源强度是世界平均水平的1.3倍[3]。根据专家的计算，对于煤电，每发1度电需要排放约0.8 Kg的CO2。我国工业能耗降低1%，即可减排1亿多吨CO2。各行业碳排放总量占比前三名分别为能源与发电（43%）、交通运输（26%）和制造业（17%）。因此要科学减碳，重点在于能源电力、交通运输和制造业三大行业[4]。

　　（一） 能源电力

　　能源电力低碳转型，构建多元化清洁能源体系，对实现“双碳”目标至关重要。在电力低碳转型发展路径下，新能源将成为电力供应的主体，水能、风能、太阳能、氢能、生物质能等将迅速发展[5-8]。专家预测，2020年到2030年，非化石能源发电量占比将由36%提高至51%，到2060年提高至94%。煤电能源发电量占比到2060年降低至4%，风电装机容量及太阳能发电装机容量将不断增加[9, 10]。

　　图4 零碳情景下2020~2060年各类型煤电装机结构

　　图5 零碳情景下2020~2060年电源装机结构

　　图表4、5来源：引自《中国工程科学》2021年第23卷第6期p.008

　　图6 零碳情景下2020~2060年风电发电装机结构

　　图7 零碳情景下2020~2060年太阳能发电装机结构

　　图表6、7来源：引自《中国工程科学》2021年第23卷第6期p.010

　　（二）交通运输

　　交通运输业要进行实现“双碳”目标的路径研究，降低碳排放强度。研究表明，公路运输的二氧化碳排放占交通运输领域的主要地位，为86.76%，水路、铁路、民航等相对占比较少[11, 12]。在公路运输中，重型货车和乘用车（包括私家车）CO2排放相比占主要地位，因此广汽集团致力于减少私人汽车的二氧化碳排放十分正确。根据交通运输业实际CO2排放的情况，提出如下建议：（1）优化运输结构，“公路转铁路”“公路转水路”多式联运；（2）提升运输装备能效，建立碳排放标准体系；（3）推广应用低碳运输装备，实施新能源替代；（4）发展智能交通[11, 13, 14]。

　　图8 我国交通运输领域CO2排放量占比（2019年）

　　图9 公路运输各类车型CO2排放情况（2019年）

　　图表8、9来源：引自《中国工程科学》2021年第23卷第6期p.017

　　（三） 制造业

　　制造业节能减排，清洁生产，推动行业绿色发展。我国一直重视节能减碳、清洁生产与绿色发展，先后制定了《中华人民共和国清洁生产促进法》及《中华人民共和国环境保护法》。国家发改委和生态环境部根据这两部法律先后对近40个行业制定了行业清洁生产评价指标体系，对不同行业及过程单元，重点评价能源消耗、资源消耗、资源综合利用、污染物产生、清洁生产管理等关键指标。

　　我国推行Ⅲ级清洁生产评价水平：Ⅰ级，国际领先及先进水平；Ⅱ级，国内先进水平；Ⅲ级，国内一般水平。国内各行业都力争提高清洁生产水平的级别。如能把节能减碳评价指标从Ⅱ级提高至Ⅰ级，将降低大量能耗，从而大量减少碳排放。以造纸行业节能减碳为例，按清洁生产评价指标，如2019年全国生产纸浆、纸和纸板按Ⅱ级清洁生产水平要求，生产总能耗为4929 万吨标煤。若到2030年，进一步实现节能减碳，综合能耗达到Ⅰ级清洁生产水平，总能耗将为4014 万吨标煤。相比可节约耗煤9.15×106吨标煤，按计算可减少CO2排放量6×107 吨。

　　（四）其他行业

　　据文献报道，在节能场景下，到2030年，各行业的节能预测如下：电力行业通过加大新能源的装机容量，提高气电在火电中的占比，在电力生产中减少能耗，可实现节能1.6×108 吨标煤；钢铁行业通过降低产量，优化长短流程结构和提高工艺能耗等节能措施，可实现节能2.2×108 吨标煤；水泥产业可实现节能1×108 吨标煤；有色金属产业可实现节能0.36×108 吨标煤；化工产业可实现节能0.33×108 吨标煤；燃料加工产业可实现节能0.56×108 吨标煤[3, 15, 16]。

　　根据文献报道，制造业的节能减碳，预计到2030年可减少年CO2排放量1.95× 109 吨 。2021~2030年累计可减少CO2排放量1.05× 1010 吨 ，相当于我国2020年一年的碳排放总量[3]。

　　三、提高森林覆盖率，充分利用生物质资源

　　（一） 森林的重要性

　　绿化可改善环境，维持生态平衡。空气中的60%的氧气是由森林和绿地制造的，森林吸收CO2、SO2等有害气体，每年为人类处理掉近千万吨的CO2。1公顷森林每天可释放0.73吨氧气量，相当1000人一天所需要的氧气。

　　（二）我国不断提高森林覆盖率

　　我国不断在提高森林覆盖率，1950年我国森林覆盖率为8.6%，1980年森林覆盖率提高为13.0%；2020年我国森林覆盖率提高为23.0%。相当于40年间多了10%的国土面积被绿化，中国也成为世界上森林覆盖率增长最快的国家。我国“十四五” 规划要求到2025年，森林覆盖率达到24.1%，森林蓄积量达到180亿立方米，为实现“双碳”目标打下基础。

　　（三） 科学种植，保持树木多样性

　　目前，社会层面对于科学绿化还存在认识和实践上的不足，对绿化的重视程度不够。“城市高楼林立而没有林”，在城市规划的时候，往往只考虑建造高楼大厦，城市绿化和城市建设不同步。绿化工作者、林业工作者技术力量也比较薄弱，一线绿化工人培训工作以及整个林业、绿化、园林系统的技术力量不够。

　　在科学绿化中，保持科学性非常关键。以桉树种植为例，2007年，广东、广西和海南三省合计桉树人工林面积243.62万公顷，占三省总有林地面积11.62%，占全国桉树人工林面积81.20%。桉树根系发达，对土壤要求较低，耐干旱、耐贫瘠和适应能力强，生长速度快，轮阀期短，而且具有抗逆性强和用途广泛，经济效益较显著等优点而深受许多国家的青睐。然而缺乏科学种植，桉树一度被称为“抽水机”“吸肥机”，一些专家据此反对种植桉树。对此，陈克复院士和其团队经过调查后提出种植桉树的建议，提出要遵循“适地种树”的原则，同时不要大面积、单品种的种植，而要实现树种轮作或块状混交，块状混合种植。“特别建议在城市市区、旅游区保持树木多样性。如有可能，不要在城市市区、人口稠密地区种植桉树。”

　　图10 我国桉树种植分布图（2007年）

　　图11 我国耐寒桉树树种种植地区分布（2007年）

　　（四）充分利用生物质资源

　　生物质燃料热值为4200 kcal/kg，是天然气（8400 kcal/m3）的一半，它的成本也是天然气的一半。充分利用生物质资源、发展生物质能源是减排二氧化碳的重点，然而目前生物质发电占比较少，不足3%。我国制浆造纸行业目前自产生物质能源占总能耗的20%左右，但先进国家的制浆造纸行业自产生物质能源已占总能耗的60%以上。如到2030年，我国大型造纸企业自产生物质能源能达到50%以上，将进一步减少对煤电的依赖，大幅减少CO2排放。因此中国造纸协会提出减排CO2的措施，就是把提高生物质能源的占比作为方向之一。

　　“双碳”目标是基于我国国情和科学论证的目标，能够带来新投资、新技术、新产业、新交通、新能源等新的发展方式，是深刻推动经济和社会进步，实现经济、能源、环境、气候共赢和可持续发展的国家大事。