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全面實現“零碳”社會,“碳中和”將如何實現?

時間:2021-05-25    來源:中國能源網    點擊次數:0     字體:【大】 【中】 【小】    打印本頁
      阻止全球進一步變暖,避免造成更嚴重的后果已經成為了全人類的共同使命,而“碳中和”則是達成這一使命的必須手段,實現人類社會長期可持續發展的重要支撐。
      2021年全國兩會上,“碳達峰”和“碳中和”被首次寫入政府工作報告,不僅是中國,全世界越來越多的國家政府正在將“碳中和”轉化為國家戰略,當前全球已有 110 多個國家相繼承諾“碳中和”目標。 
      社會各界都早已開始行動起來,為構建未來的“零碳”社會出謀劃策。全球社會可持續發展需要“碳中和”的支撐。
      那么,為什么全球主要國家都提出要實現“碳中和”?究其根本,是出于保護全球生態環境,人類經濟社會可持續發展的考量。
      “碳達峰”、“碳中和”中的“碳”指的是以二氧化碳為代表的溫室氣體,而碳達峰指的是碳排放達到“峰值”后,進入平穩下降階段;碳中和(carbon neutrality), 則是將一定時間內,全社會直接或間接產生的溫室氣體排放總量,通過植樹造林、節能減排等形式抵消,實現二氧化碳的“零排放”的過程。這是一場針對二氧化碳等溫室氣體的圍剿革命,一場從源頭、到排放、再到吸收處理甚至再利用的所有環節的多方博弈。
      二氧化碳等溫室氣體對地球生態環境的影響已經無需贅言,它就像是亞馬遜叢林煽動翅膀的蝴蝶,引發了地球一系列的變化。不僅是海平面上升,氣溫升高帶來的熱能,會提供給空氣和海洋巨大的動能,更易引發大型,甚至超大型臺風、颶風、海嘯等自然災難;還有研究表明,隨著全球氣候變暖,將會使原本在夏秋季流行的傳染病流行季節變長,也會使原本局限在熱帶和亞熱帶流行的腸道傳染病、蟲媒傳染病、寄生蟲病逐漸向溫帶、甚至寒冷地區擴散。
      阻止全球進一步變暖,避免造成更嚴重的后果已經成為了全人類的共同使命,而“碳中和”則是達成這一使命的必須手段,實現人類社會長期可持續發展的重要支撐。
      從經濟社會可持續發展的角度來看,“碳中和”也意味著人們的生產生活方式從粗放進一步走向精細;經濟發展從根本上改變高碳發展模式,走向“低碳綠色”,由資源驅動轉變為由科技驅動,社會也將進一步向資源節約型和環境友好型社會的轉變。
      “十三五”期間,我國在應對氣候變化,綠色低碳發展方面取得了令人矚目的成就。截至2019年底,我國碳強度較2005年降低約48.1%,非化石能源占一次能源消費比重達15.3%,提前完成我國對外承諾的到2020年目標,駛入綠色低碳發展“快車道”。
      政府工作報告中還指出,“十四五”期間,單位國內生產總值能耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%,這就更需要統籌綠色低碳與高質量發展,將碳達峰、碳中和的美好藍圖化為美麗現實而不懈努力。

      疏堵結合:
      實現“碳中和”的必備方法

      作為碳排放大戶,2019年我國排放量仍增長了3.1%(UNEP,2020),而在簽署聯合國《1.5°C商業目標承諾》的407家公司中,僅有京東物流、37互娛、鴻海精密等8家中國公司,占比不到2%,和智利并列居全球16位,我國碳中和之路任重道遠。
      縱觀“碳中和”天平的兩邊,一頭是植樹造林提升大自然對二氧化碳的吸收能力;另一頭是節能減排,利用疏堵結合的方式減少人類社會的二氧化碳排放。
      未來零碳中國的實現路徑是什么?國家的頂層設計早有明示,即以經濟社會發展全面綠色轉型為引領,以能源綠色低碳發展為關鍵,加快形成節約資源和保護環境的產業結構、生產方式、生活方式、空間格局,堅定不移走生態優先、綠色低碳的高質量發展道路。實現“碳中和”,進入“零碳”時代,需要國家頂層設計、到企業具體執行、個人身體力行全方位的努力與合作。
      從源頭來看,“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素構成的自然資源,它們的燃燒產生了二氧化碳,“碳”耗用得多,二氧化碳也制造得多,20世紀以來,隨著中國工業社會的快速發展,二氧化碳的排放量也在持續增加,當前中國產業結構偏重、能源結構偏煤?;?、建材、鋼鐵和有色四大高載能行業能源消費量占全社會的比重一直在30%左右。煤炭消費占比雖呈下降趨勢,2018年跌入60%以內,但短期內仍是我國主要能源來源。調整國家能源結構,利用水電、風能等可再生能源以及核能等清潔能源取代化石燃料能從根源上“堵住”碳的排放。
      但“堵”不是“一刀切”,不能“蒙眼”瞎堵。疏通清楚每一克“碳”的來龍去脈,實現碳管理是實現“堵住”碳排放的基礎。
      具體到能源行業,“碳管理”體現在對能源生產效率的精細化管理。而數字技術和能源技術創新融合,可以精細管理能源生產、傳輸、儲備、使用的各個環節,提升“碳”消耗效率,從而減少碳排放,進而加速中國“碳中和”建設。
      能源轉型委員會(Energy Transitions Commission, ETC)與落基山研究所(RockyMountain Institute, RMI)聯合發布的《中國2050:一個全面實現現代化國家的零碳圖景》報告中提到,實現凈零排放將需要電力部門完全脫碳,需要將電力用量從2018年的僅7萬億千瓦時大幅提高到2050年的15萬億千瓦時左右。其中,大約75%的電力將來自于風能和光伏,并通過提升電網靈活性、發展儲能設施、強化需求側響應等手段實現電力供需平衡。
      而在傳統電能生產模式下,電力生產商僅關注"瓦特流,“發 - 輸 - 配 - 儲 - 用”節 點之間彼此孤立,難以協同,且全鏈路存在大量“啞設備”,導致電力生產效率低、能源效率低,依靠人工維護,運維效率低。而引入 5G、AI、大數據、IoT 等數字化技術,并將其與電力電子技術創新性地融合的能源數字化則能通過在網絡管理電力生產,實現全鏈路的互聯化、數字化和智能化協同,讓電力生產效率、運維效率、能源效率最大化。
      數字能源不僅能在能源生產端發揮巨大的作用,在能源消費端同樣也有相當重要的作用。隨著數字世界的快速發展,電信基站、數據中心、站點數量都在激增,這也帶來了更高的電能消耗,以某運營商為例,根據未來 5 年 5G 建設計劃預測,以其傳統方式建設站點能源將帶來 34% 運營成本(OPEX )增長,其中電費 是主要增長因素。而全中國數據中心僅在 2018 年的耗電量就超過 1600 億度,相當于一個大型城市全年總用電量,減少通信基礎設施、數據中心、站點的能源消耗也對減少碳排放有著重要意義。
      世界多個領先的運營商、科技公司、石油企業都將實現“碳中和”作為重要的戰略目標。比如Vodafone、Orange提出在2040 年實現“凈零”排放,Telefonica 則為2030年;谷歌則提出在 2030 年之前,實現在全球所有數據中心和園區全天候使用無碳能源;微軟承諾到 2030年成為負碳公司。

      如何降低能源消耗?加速各行各業的碳中和進程?

      零碳發電、零碳站點、零碳數據中心、零碳出行、模塊電源、智慧能源云。這些解決方案也已經顯示強大的效用;比如,在光伏領域,上海地鐵龍陽路基地光伏項目,自發自用,降低用電成本,屋頂5萬多平米,年均發電340萬度,可供八節編組地鐵列車運行20萬公里,年均節約標煤約1200噸。
      在站點方面,深圳謀機房改造項目,機房降本增效,免工程,每年省電19730度電,3柜替11柜,并通過綠色發電,每年減排20100千克二氧化碳,相當于每年種植856棵樹。
       在數據中心方面,通過間接蒸發冷卻和智能調優技術使PUE(Power Usage Effectiveness,是評價數據中心能源效率的指標,是數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源的比值)從傳統方案的1.4降低到1.2,在江蘇蘇州數據中心,采用華為方案,省備電占地 70%,供電效率提升 2%。
       總結上述方案,無論是那類,都是遵循先疏通碳排放各環節的信息流,再使用各類技術及政策手段堵住多余“碳”的排放??梢姅底只o了“碳中和”工作按上了洞察點滴的“上帝之手”。

       能源數字化助力
       “零碳”社會的全面實現

      “零碳”社會是“碳中和”工作最終的成果,在這個社會中,人類生活生產產生的所有溫室氣體都能被大自然完全吸收,實現排放-吸收的平衡,包括零碳能源、零碳交通、零碳建筑、零碳企業、零碳家庭等多個方面。
      中國的“十四五”大幕已開,“十四五”既是中國經濟增長速度換擋期、結構調整陣痛期、前期刺激政策消化期“三期疊加”的關鍵時期,也是實現碳達峰目標的關鍵時間窗口。要是“碳中和”就必須要構建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,工業領域要推進綠色制造,建筑領域要提升節能標準,交通領域要加快形成綠色低碳運輸方式。
      這其中,無一不需要能源數字化。能源數字化能夠使得傳統能源“源 - 網 - 荷 - 儲”獨立建設的模式演進至統一架構、統一管理、綜合應用的一體化綜合智慧能源系統, 使整個能源系統自組網和云化智能管理,實現全鏈路的統籌、協調和優化,極大提升能源利用效率,降低用能成本。并將其逐步推進到園區、家庭、數據中心、網絡、出行、工廠等細分場景的零碳化建設,充分發揮綠色產業動能優勢。
      AI、大數據、云、IoT 等數字化新技術與新能源汽車、智能出行平臺的進一步結合,使整個交通系統更加智能、環保、低碳;通過 AI 和大數據技術,可以使用更精準的電化學模型,提升儲能管理精度、提高儲能系統壽命,降低風險預測, 實現AI 自錯峰;AIoT技術融入到人們的生活當中,實現了家庭用電、用氣的可視化和自動調節,全面幫助個人養成“低碳生活”的習慣。
      如今,越來越多的案例證明數字技術的創新,可以為人類社會面臨的新問題帶來新的解決方案,我們也相信,能源數字化技術最終也將促成“零碳”社會的全面實現。

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