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碳达峰、碳中和与经济、社会、生态环境的协同研究

时间：2022年01月04日信息来源：环境保护点击：次

　　【摘要】碳达峰、碳中和（以下简称“双碳”）目标的实现是一项复杂的系统性工程，涉及经济、社会、生态环境等多个方面，可谓牵一发而动全身，需要各领域、各部门系统谋划、步调协调、张弛有序、协同推进，既不能无所作为，也不能急功冒进。发挥“双碳”目标的协同效益，关键是要坚持系统全面的观念，权衡好发展与减排、短期与长期、局部与整体的关系，探索“双碳”与经济、社会、生态环境等多目标协同发展的路径。本文强调，未来应以降碳为战略引领，促进经济高质量发展，保障社会公平公正转型，推动减污降碳协同增效，并做好传统工业知识技术储备与文化遗产的保留和传承。

　　【关键词】碳达峰；碳中和；碳减排；协同发展

　　【作者】毛显强郭枝高玉冰

　　本文刊载于《环境保护》杂志2021年第23期

　　0 引言

　　碳达峰、碳中和（以下简称“双碳”）目标的提出，彰显了中国积极应对气候变化、推动构建人类命运共同体的国际担当，同时也体现了中国主动寻求高质量发展、促进社会经济绿色低碳转型的决心。正如习近平总书记2021年3月15日在中央财经委员会第九次会议上所强调的，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革^[1]，涉及经济、社会、生态环境等多个领域，需要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，系统谋划，协同推进。

　　作为一项系统性工程，“双碳”目标的实现，需要从经济、社会、生态环境等多维视角寻求协同发展路径，关键是要坚持系统观念，处理好发展和减排、短期和长期（代际公平）、局部和整体的关系，用系统思维、科学方法，更精准、精细地制定减碳方案，走一条科学合理、符合客观实际的低碳化道路。

　　1 碳达峰、碳中和与经济高质量发展的协同

　　1.1 倒逼经济结构转型，推进高质量发展

　　从中长期来看，“双碳”目标将引领一场全球性经济社会发展方式变革，倒逼中国经济发展进一步从高投入、低效率、高污染转向低投入、高效率、低污染的高质量发展路径，给中国经济带来弯道超车的机遇。在“双碳”目标引领产业结构优化的过程中，一方面，高碳、高耗能行业，如钢铁、水泥、化工、非金属矿物加工等将会受到抑制，加速高碳型资本贬值以及高碳型技术淘汰；另一方面，节能环保产业、数字信息产业、生物产业、高端制造产业、现代服务业、现代农业等新型低碳产业将快速发展，衍生巨大的投资需求^[2]。根据不同机构的测算，未来30多年，中国推动可再生资源利用、能效提升、新能源汽车、家居等终端消费电气化，持续推广风电、光伏、核电、储能、氢能、特高压传输、智能电网、碳捕集与封存等零碳或负碳技术，实施低碳至零碳路径所需的总投资在数十万亿到数百万亿元不等。战略性新兴产业、高新技术产业和绿色环保产业将成为拉动经济增长的新动能，成为绿色经济的新增长引擎，并通过新产品、新服务的供给带动上下游产业链转型升级。

　　通过碳交易市场、征收碳税等方式给碳定价，也将给包括主要制造业部门在内的行业盈利模式带来变革。2020年特斯拉靠出售碳排放额度盈利14亿美元，这表明在碳市场越来越活跃的情况下，碳交易可能成为新型企业的增收新支点^[3]。如果不大力减排、加快制造业低碳转型，中国企业可能面临贸易出口的“碳壁垒”。2021年3月10日，欧洲议会投票通过了支持设立“碳边界调整机制”决议，要求从2023年起对欧盟进口的部分商品征收碳关税。其他一些国家和区域也正在酝酿类似机制。这将对我国高碳企业的出口市场范围、贸易量和企业效益产生重要影响。

　　1.2 有序推进低碳进程，避免“休克式”减碳

　　我国目前尚处于工业化、城镇化深化阶段，工业增加值仍占GDP的1/3左右，人均GDP大大低于欧美国家碳达峰时的水平1，尚未实现经济增长与能耗及碳排放的“脱钩”^[4]。多年来，大规模经济建设发展形成的高碳资产量大面广，如化工园区、煤矿、油气井及油气管线、火电厂、钢铁厂、水泥厂、汽柴油汽车等，在现阶段仍然是发展国民经济和保障人民生活的基础。如果以命令控制型手段为主推动碳减排，采取激进的“运动式减碳”“休克疗法”的方式在短期内快速降低传统高碳行业产能，而相应的经济结构尚未调整到位，技术条件尚未明显改善，将会导致企业生产经营成本上升过大，产业竞争力削弱过快，至少在短期内会对国民经济和人民生活产生明显冲击。高碳资本过快贬值、过早退出也会造成国有资产的浪费。

　　特别是未来一段时期，我国以电力为主的能源消费总量仍将持续增长，“双碳”目标下，风电、太阳能等可再生能源发电装机将逐渐占据电力总装机绝大部分。然而，可再生能源电力具有间歇性、不稳定性特征，容易受到昼夜、季节和气象条件变化的干扰。目前，提高可再生能源电力稳定性的可行途径是发展可再生能源电力加储能技术，包括“风光＋抽水储能”技术、“光伏＋储能＋热电联产”技术^[5]、超导储能技术^[6]、“超级电容＋蓄电池”或者储氢等储能技术等，构成混合储能系统^[7]。但目前这些储能技术的规模远不足以保证全网用电需求。

　　事实上，在我国目前的电力系统中，传统火力发电技术仍起主导作用。若“一刀切”地去煤电产能，导致煤电行业的投资过低、退出过快，而可再生能源及核电等在短时期内又无法及时有效填补传统能源退出留下的空白，容易引起区域性、间歇性的能源短缺。因此，在能源电力领域必须全局规划，循序渐进，推进煤电机组灵活性改造，用以协助解决大规模可再生能源发电上网的供电稳定性问题；结合各种能源的自身特点，根据资源禀赋统筹规划，提高电网对清洁能源的空间调配能力，实现风电、光伏、核电等零碳发电与可灵活调峰的煤电的多能互补，稳定安全供电。

　　对现行及未来出台的“双碳”政策，应根据形势发展实事求是及时调整，更加积极地使用市场导向激励型调控手段，完善“能耗双控”政策、电价形成机制、绿电交易机制等，并令其与碳价格、碳交易机制有机衔接，放宽可再生能源使用的总量限制，以消费侧激励手段推动绿色电力替代化石能源电力。总之，要在实现“双碳”目标的过程中保障用能、用电安全，保证经济平稳实现高质量转型发展。

　　1.3 依托既有低碳技术，促进新技术突破

　　碳达峰、碳中和不仅是一场能源革命，也是一场技术革命。“双碳”目标的最终实现还有赖于技术的突破。目前，碳达峰、碳中和的技术主要分为三类：减碳技术、零碳技术、负碳技术^[8]。

　　减碳技术主要涉及燃料替代、工艺替代与优化、生产效率提升、资源和能源回收利用等技术，主要应用于钢铁、电力、水泥、化工、交通、建筑等行业。在零碳技术和负碳技术尚未实现突破，推行成本依然较高的情况下，相对成熟的减碳技术仍然是目前实现碳减排的重要途径。我国工业部门近期应坚持以成熟的能效提升技术为主，中长期应以低碳技术创新为核心^[9]，同时积极推动传统高碳产业在与战略性新兴产业、高端制造业以及现代服务业相互融合的过程中实现低碳化改造。例如，在钢铁、水泥和火电等高能耗和高排放行业开展智慧化减碳，利用数字化技术记录并追踪产业链中各个环节的碳排放，实行数字化管控，规范化过程管理，降低碳排放量。

　　零碳技术主要指零碳排放的清洁能源技术。一方面，通过加大研发投入，提高零碳技术的生产效率，降低经济成本；另一方面，传统工业行业也要积极开展零碳技术研发、改造，如钢铁行业研发绿氢炼钢工艺，水泥行业利用绿氢替代传统化石燃料，化工行业大力发展氢化工^[10]等。

　　负碳技术是指从尾气或大气中捕获、封存、利用、处理二氧化碳的技术。负碳技术又可分为两类：一是增加生态碳汇类技术，利用生物过程增加碳移除，并在森林、土壤或湿地中储存；二是二氧化碳的物理和化学捕集、封存、利用、转化等技术。在零碳能源技术实现全面突破，得到高可靠、低成本的普遍应用之前，化石燃料必然无法从人类社会完全退出，因此负碳技术在实现碳中和过程中必不可少。

　　通过加大研发投入，力促碳减排、碳中和技术在未来10～20年实现重大突破，是实现“双碳”目标所必需的。由于技术突破的方向和时间存在不确定性，因而需要多技术储备、多路径尝试、多方面筹划，同时加大低碳、零碳、负碳三类技术的研发。另外，还需要配套完善的科技创新服务平台，打造绿色低碳技术评估、交易体系，促进绿色低碳技术尽早取得创新突破并尽快进入市场应用。

　　2 碳达峰、碳中和与社会公平和区域发展的协同

　　2.1 实现“双碳”目标与社会公平的协同

　　在实现“双碳”目标，推动社会经济低碳转型的过程中还应该兼顾社会公平。经济结构的调整必然引起部分地区传统高碳产业从业人员失业、人群收入差距拉大等问题。随着供给侧结构性改革和去产能的实施，煤炭行业的从业人数已经从2015年的450万人左右降低到2020年的260万人左右，到2030年可能还要减半^[11]。短期来看，推进“双碳”进程必然加大传统高碳行业劳动力转岗就业的压力。长期来看，落实“双碳”目标将在服务业、可再生能源等接力行业中创造更多的就业机会，抵消高碳行业退出、劳动力下岗带来的消极影响。国际可再生能源署研究报告表明^[12]，2019年中国可再生能源行业从业人数达436万人，且具有持续上升趋势。但需要注意的是，可再生能源等新兴产业与传统高碳行业对劳动力素质和技术的要求差异较大。在进行劳动力转岗分流时，需要通过良好的职业技术培训帮助失业劳动力顺利完成转型。

　　为实现社会公平转型，需要从个人、企业、区域、国家等不同层面，建立全方位的支持保障政策体系：为下岗人员提供基本医疗和社会保险托底，对提前离退休人员提供遣散资金，为有重新就业需求的员工提供培训机会和创业援助，帮助他们度过失业过渡期；对于陷入困境的企业，以市场机制为主，政府援助为辅，为企业制订债务减免和重置计划，帮助企业解决困难；对于雇佣失业员工的企业给予优惠信贷；对于受影响较大的传统老工业基地，扶持其培育新的替代产业，对其新型产业投资提供一定的财税或贷款优惠，减免企业和个人所得税，投入专项资金开展工业区生态修复和改造等^[13]。

　　2.2 实现“双碳”目标与区域平衡发展的协同

　　我国幅员辽阔，不同地区在产业结构、发展水平、技术进步、资源禀赋、碳排放量基数等方面存在很大的差异。推进“双碳”目标会对不同地区、不同行业产生不同程度的影响，甚至加大区域间发展不平衡程度。

　　对于经济发达、第二产业占比低、能源结构多元、人才资源丰富的地区，如北京、上海、天津、江苏、广东等地，“双碳”目标相对较易实现。这些地区更有能力适应“双碳”目标要求，推动产业升级和技术进步，更有能力将全社会对绿色低碳产品和服务的巨大需求，转变为打造新型绿色低碳产业的动力。

　　对于资源大省（自治区），如山西、内蒙古、陕西等，其拥有丰富的化石能源资源。长期以来，以化石能源原材料为基础的工业产业是其经济支柱。这些地区拥有大量的上下游企业和相关从业人员，且技术创新能力相对薄弱，进行低碳技术、零碳技术改造较为困难，经济结构转型难度大。如果执行与其他地区相同的“双碳”目标，这些地区经济社会则会受到更大的冲击。

　　因此，实现全国“双碳”目标，并不意味着要在各省（区、市），乃至所有市、县同时、同步达成。国家需要从全国“一盘棋”的战略高度对达成“双碳”目标的空间序列做出适当安排，制定战略方向，指导地方在制定碳达峰、碳中和规划时，因地制宜结合当地经济发展水平、资源禀赋及其在全国战略格局中所处的地位，实事求是地制定科学的、符合当地实际和满足全国“双碳”目标要求的减碳规划。

　　3 碳达峰、碳中和与生态环境治理的协同

　　3.1 碳排放与大气污染物的协同控制

　　协同控制是指以具有协同效应的措施和方式同时减排局地大气污染物和温室气体^[14]。大气污染物与温室气体的协同减排基于二者大多来自化石燃料燃烧的同根同源性。许多研究结果表明，节约能源等降碳措施通过减少化石能源消耗，能够产生协同减排局地大气污染物的效果；而为了减排大气污染物而采取的改善能源结构的措施，也可减少温室气体的排放。关于协同减排效益的评估已经在电力^[15]、钢铁^[16]、交通^[15]等重点行业和新疆乌鲁木齐^[17]、河北唐山^[18]以及海南^[19]等多地广泛开展。

　　目前，实现温室气体与大气污染物协同控制的途径主要有结构减排、规模减排、技术减排以及管理减排^[20]。结构减排是指调整现有的能源结构，减少化石能源的使用，提高清洁能源占比。规模减排以淘汰高碳产业产能、产量，降低钢铁、水泥等高碳消费等措施为重点实现协同减排。不同产业以及不同技术的市场规模与市场份额的调整，也意味着结构减排与规模减排互为表里。技术减排措施中的前端和中间控制措施以及原燃料替代等措施的协同效益比较明显。管理减排是指通过加强监管，优化能源系统组织，调控减排设备运行状态，改善能源利用效率、设施设备运行效率实现碳减排^[21]。

　　然而，并非所有的碳减排措施都有利于减少大气污染物，也并非所有的大气污染物控制措施都有利于碳减排：如碳捕集与封存技术（CCS）因为增加电力的使用，会增加大气污染物的间接排放；脱硫脱硝等末端污染治理技术由于相关原料/药剂的使用以及电力消耗的增加，会增加直接和间接碳排放^[22]。因此仍需要注意减污与降碳目标之间的协同，寻求温室气体和局地大气污染物协同减排、降费增效的优化路径。通过在重点行业、企业开展示范试点，结合各行业工艺特点、企业基础条件以及已有的污染治理设施，开展减排技术/措施的协同控制效果评估，进行协同控制优化分析，进而集成协同控制技术方案加以推广。

　　3.2 碳排放与污水、固体废物的协同控制

　　实施水污染治理不仅需要投入大量的资金、人力、物力，也存在着碳排放的“隐形代价”。污水处理过程中的碳排放包括直接排放和间接排放^[23]。直接排放包括污水输送、处理过程中产生并逸出的温室气体排放，同时也包括残余物质降解过程中产生的温室气体排放。间接排放是指污水处理过程中的电耗、能耗等引致的碳排放。

　　固体废物的处理处置也会产生一定的碳排放^[24]。卫生填埋不仅占用大量土地，同时在填埋过程中，垃圾发酵可产生大量的甲烷等温室气体。堆肥是利用微生物的分解作用处理垃圾，若处理不当也会产生温室气体泄漏。垃圾焚烧发电可回收利用热能发电，并且可以避免填埋产生的甲烷逸散、土地占用问题，但也需要加入辅料从而间接产生温室气体排放，还可能产生二噁英、汞等污染。

　　可见，碳排放与污水、固体废物的协同治理也是碳达峰、碳中和进程中需要关注的问题。在污水和固体废物处理过程中，可以通过提高工艺及管理水平减少直接碳排放，提高零碳电力使用率，减少间接碳排放^[25]，同时控制其他污染物的产生。如在污水处理厂开展甲烷回收、污泥消化处理，采用厌氧发酵工艺处理高浓度有机工业废水，回收利用沼气能源；选择低碳水处理技术减少外加碳源^[26]；还可以在屋顶安装太阳能光伏设施，提高清洁能源使用率。在实施生活垃圾焚烧发电时，可通过垃圾分类提高焚烧效率，采取入炉前预处理、控制燃烧温度和气体的停留时间、炉外低温合成控制和末端排放控制等措施控制二噁英产生和排放^[27]。

　　3.3 实现“双碳”目标与生态治理的协同

　　自然生态系统深度参与全球碳循环过程。大气中的二氧化碳被陆地和海洋植物光合作用吸收后进入生物圈、岩石圈、土壤圈和水圈，部分被吸收的碳在生物地球化学作用下最终被固定，另一部分通过土壤呼吸和微生物分解重新返回大气。自然生态系统吸收二氧化碳的固碳作用对中和碳排放贡献巨大。因此，在推进碳达峰、碳中和进程中，增汇和减排具有同等重要的作用。森林碳汇是自然生态碳汇的重要组成部分。目前，我国的森林覆盖率仍然低于全球平均水平，森林资源相对不足，且各个地区分布不均，生态系统较为脆弱。加强森林生态建设与碳减排的目标一致，将继续作为我国实现“双碳”目标的重要一环。在2020年12月气候雄心峰会上，国家主席习近平提出，到2030年，中国森林蓄积量将比2005年增加60亿m^3[28]。除了通过植树造林、退耕还林等措施提高森林碳汇外，增强生态碳汇还包括培育和提高草原、湿地、海洋等生态系统对碳排放量的吸收能力。生态碳汇强调各生态系统的整体性及对全球碳平衡的影响^[29]，做好山水林田湖草沙冰一体化保护与修复、土地整治、矿山复垦与生态重建、蓝色海洋保护修复等工作，可以助力“双碳”目标的实现。

　　3.4 防范减碳措施的潜在生态环境风险

　　发展可再生能源替代化石能源是实现“双碳”目标的必要措施。然而，太阳能与风能的能量密度小，需要较大的集能面积。大规模建设太阳能和风能发电场会改变局地地表属性，还有可能通过陆气相互作用，改变局地气候^[30]。例如，风电站在运行过程中可能会破坏动物栖息地，导致鸟类碰撞，以及产生噪声等消极生态环境影响^[31]。水电站在建设过程中，大量的基础设施建设会导致景观破坏，拦截引流会导致水量分布的空间变化和部分河段生态系统退化^[32]。抽水储能电站在建设过程中也会影响当地的生态环境^[33]。

　　大规模的碳捕集与封存（CCS）技术应用也存在一些潜在的生态环境风险。CCS分为二氧化碳捕集、运输和封存三个阶段。除捕集过程需要消耗额外的能源，产生额外的氮氧化物、二氧化硫等大气污染物外，捕获后的二氧化碳在运输过程中可能发生泄漏，二氧化碳封存地下可能会对水文地质及生态系统产生影响，包括二氧化碳注入过程中可能导致地下水受到污染，使储藏地层中的盐水酸化^[34]；如果二氧化碳在土壤中的泄漏量和浓度增大，会影响作物生长和产量^[35]等。

　　核电具有温室气体排放量少、能量高、稳定可靠等特点。然而从整个燃料链看，工业生产过程中仍会有温室气体和局地污染物的排放^[36]。在核电厂的运行过程中的人工放射性核素释放^[37]，核废水和核废料处理等问题都需要慎重对待。

　　为了“双碳”目标的顺利实现，对于减碳措施和项目仍需从降低生态环境影响和防范化解风险角度，依法依规做好充分的环境影响评价，提出包括科学规划、合理选址、应对风险等在内的要求和对策，力促相关行业通过研发提高减碳技术的先进性、安全性、可靠性，防范不利影响的发生，为实现“双碳”目标保驾护航。

　　4 在追求“双碳”目标过程中传承工业文明知识和文化

　　“双碳”目标的提出，将重塑产业格局和基础设施布局，伴随而来的将是许多化石燃料文明标志的逐步消亡。传统的高碳工业知识和技术的应用场景将极大受限甚至面临淘汰，如焦炭还原炼铁、燃煤发电、内燃机等。对于大量基于化石能源的知识、技术，大量体现人类工业文明和科技发展辉煌历程的工业遗迹以及蕴藏其中的传统文化与生活习俗，是彻底遗弃，还是去芜存菁加以适当保留，值得深思。

　　在逐步去碳化的过程中，要保留好化石能源时代的文明遗迹，并以这类遗产为载体，保留好传统工业技术的知识脉络。德国曾经的煤炭钢铁之都鲁尔区，通过统一规划设计，开展了河流整治、工业景观修复、废弃工业设施再利用、研究中心建设等一系列改造，完整保留了当地工业文化遗产，并被改造为博物馆、展览厅、歌剧院甚至生活办公场所。在国内，一些老工业城市积极探索工业遗产保护利用的新途径，将其改造为集城市记忆、知识传播、创意文化、休闲体验为一体的文化创意园区。例如，重庆市以重钢原型钢厂为依托，建设了工业博物馆，通过各种工业设备实物，全面展示了重庆工业的发展历史；通过各种创意互动活动，展示了工艺流程、技术原理等工业知识。

　　化石能源时代是人类历史文明进程的重要一环，饱含着人类认识、改造、利用自然的经验教训，是人类知识和文化传承的重要组成部分。因此，在适当的范围内，以适当的方式保留、传承和维护好化石能源知识、技术，甚至部分装备和基础设施，令其处于可随时启用的状态，将有助于应对极端情况带来的风险。

　　结语

　　要顺利实现“双碳”目标，需要统筹考虑长期利益与短期利益；对高碳产业的淘汰和退出要充分考虑平衡总供给和总需求，实行差别化管理和渐进式退出，特别是把握好节奏和步骤；应合理评估和确定高碳资产折旧期限，谨慎预期替代技术进入市场的时间；要在5～10年的中短期尺度上具体地规划碳达峰路径，在15～30年的中长期尺度上科学地谋划碳中和战略；不仅要考虑不同人群发展的公平性，还要兼顾空间差异，谋求区域发展协同；不仅要顾及家庭、社区、企业、行业，还要顾及从地方到国家乃至人类命运共同体的多尺度、多目标协同。如是，方能从容应对经济、社会、生态环境保护等领域的巨大挑战，为中国未来高质量发展提供巨大动能，以“双碳”战略目标的实现为中国迎接百年未有之大变局描上浓墨重彩的一笔。

　　脚注1 数据来源：国家统计局。

*基金项目：研究阐释党的十九届五中全会精神国家社科基金重大项目“2030年前我国碳排放达峰行动方案研究”（21ZDA085）

（作者单位：北京师范大学环境学院）

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(作者：毛显强；郭枝；高玉冰 )

文章热词：碳达峰；碳中和；经济社会生态环境；协同研究

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