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全面实现“零碳”社会,“碳中和”将如何实现?

时间:2021-05-25    来源:中国能源网    点击次数:0     字体:【大】 【中】 【小】    打印本页
      阻止全球进一步变暖,避免造成更严重的后果已经成为了全人类的共同使命,而“碳中和”则是达成这一使命的必须手段,实现人类社会长期可持续发展的重要支撑。
      2021年全国两会上,“碳达峰”和“碳中和”被首次写入政府工作报告,不仅是中国,全世界越来越多的国家政府正在将“碳中和”转化为国家战略,当前全球已有 110 多个国家相继承诺“碳中和”目标。 
      社会各界都早已开始行动起来,为构建未来的“零碳”社会出谋划策。全球社会可持续发展需要“碳中和”的支撑。
      那么,为什么全球主要国家都提出要实现“碳中和”?究其根本,是出于保护全球生态环境,人类经济社会可持续发展的考量。
      “碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指的是以二氧化碳为代表的温室气体,而碳达峰指的是碳排放达到“峰值”后,进入平稳下降阶段;碳中和(carbon neutrality), 则是将一定时间内,全社会直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式抵消,实现二氧化碳的“零排放”的过程。这是一场针对二氧化碳等温室气体的围剿革命,一场从源头、到排放、再到吸收处理甚至再利用的所有环节的多方博弈。
      二氧化碳等温室气体对地球生态环境的影响已经无需赘言,它就像是亚马逊丛林煽动翅膀的蝴蝶,引发了地球一系列的变化。不仅是海平面上升,气温升高带来的热能,会提供给空气和海洋巨大的动能,更易引发大型,甚至超大型台风、飓风、海啸等自然灾难;还有研究表明,随着全球气候变暖,将会使原本在夏秋季流行的传染病流行季节变长,也会使原本局限在热带和亚热带流行的肠道传染病、虫媒传染病、寄生虫病逐渐向温带、甚至寒冷地区扩散。
      阻止全球进一步变暖,避免造成更严重的后果已经成为了全人类的共同使命,而“碳中和”则是达成这一使命的必须手段,实现人类社会长期可持续发展的重要支撑。
      从经济社会可持续发展的角度来看,“碳中和”也意味着人们的生产生活方式从粗放进一步走向精细;经济发展从根本上改变高碳发展模式,走向“低碳绿色”,由资源驱动转变为由科技驱动,社会也将进一步向资源节约型和环境友好型社会的转变。
      “十三五”期间,我国在应对气候变化,绿色低碳发展方面取得了令人瞩目的成就。截至2019年底,我国碳强度较2005年降低约48.1%,非化石能源占一次能源消费比重达15.3%,提前完成我国对外承诺的到2020年目标,驶入绿色低碳发展“快车道”。
      政府工作报告中还指出,“十四五”期间,单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%,这就更需要统筹绿色低碳与高质量发展,将碳达峰、碳中和的美好蓝图化为美丽现实而不懈努力。

      疏堵结合:
      实现“碳中和”的必备方法

      作为碳排放大户,2019年我国排放量仍增长了3.1%(UNEP,2020),而在签署联合国《1.5°C商业目标承诺》的407家公司中,仅有京东物流、37互娱、鸿海精密等8家中国公司,占比不到2%,和智利并列居全球16位,我国碳中和之路任重道远。
      纵观“碳中和”天平的两边,一头是植树造林提升大自然对二氧化碳的吸收能力;另一头是节能减排,利用疏堵结合的方式减少人类社会的二氧化碳排放。
      未来零碳中国的实现路径是什么?国家的顶层设计早有明示,即以经济社会发展全面绿色转型为引领,以能源绿色低碳发展为关键,加快形成节约资源和保护环境的产业结构、生产方式、生活方式、空间格局,坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路。实现“碳中和”,进入“零碳”时代,需要国家顶层设计、到企业具体执行、个人身体力行全方位的努力与合作。
      从源头来看,“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源,它们的燃烧产生了二氧化碳,“碳”耗用得多,二氧化碳也制造得多,20世纪以来,随着中国工业社会的快速发展,二氧化碳的排放量也在持续增加,当前中国产业结构偏重、能源结构偏煤。化工、建材、钢铁和有色四大高载能行业能源消费量占全社会的比重一直在30%左右。煤炭消费占比虽呈下降趋势,2018年跌入60%以内,但短期内仍是我国主要能源来源。调整国家能源结构,利用水电、风能等可再生能源以及核能等清洁能源取代化石燃料能从根源上“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”的来龙去脉,实现碳管理是实现“堵住”碳排放的基础。
      具体到能源行业,“碳管理”体现在对能源生产效率的精细化管理。而数字技术和能源技术创新融合,可以精细管理能源生产、传输、储备、使用的各个环节,提升“碳”消耗效率,从而减少碳排放,进而加速中国“碳中和”建设。
      能源转型委员会(Energy Transitions Commission, ETC)与落基山研究所(RockyMountain Institute, RMI)联合发布的《中国2050:一个全面实现现代化国家的零碳图景》报告中提到,实现净零排放将需要电力部门完全脱碳,需要将电力用量从2018年的仅7万亿千瓦时大幅提高到2050年的15万亿千瓦时左右。其中,大约75%的电力将来自于风能和光伏,并通过提升电网灵活性、发展储能设施、强化需求侧响应等手段实现电力供需平衡。
      而在传统电能生产模式下,电力生产商仅关注"瓦特流,“发 - 输 - 配 - 储 - 用”节 点之间彼此孤立,难以协同,且全链路存在大量“哑设备”,导致电力生产效率低、能源效率低,依靠人工维护,运维效率低。而引入 5G、AI、大数据、IoT 等数字化技术,并将其与电力电子技术创新性地融合的能源数字化则能通过在网络管理电力生产,实现全链路的互联化、数字化和智能化协同,让电力生产效率、运维效率、能源效率最大化。
      数字能源不仅能在能源生产端发挥巨大的作用,在能源消费端同样也有相当重要的作用。随着数字世界的快速发展,电信基站、数据中心、站点数量都在激增,这也带来了更高的电能消耗,以某运营商为例,根据未来 5 年 5G 建设计划预测,以其传统方式建设站点能源将带来 34% 运营成本(OPEX )增长,其中电费 是主要增长因素。而全中国数据中心仅在 2018 年的耗电量就超过 1600 亿度,相当于一个大型城市全年总用电量,减少通信基础设施、数据中心、站点的能源消耗也对减少碳排放有着重要意义。
      世界多个领先的运营商、科技公司、石油企业都将实现“碳中和”作为重要的战略目标。比如Vodafone、Orange提出在2040 年实现“净零”排放,Telefonica 则为2030年;谷歌则提出在 2030 年之前,实现在全球所有数据中心和园区全天候使用无碳能源;微软承诺到 2030年成为负碳公司。

      如何降低能源消耗?加速各行各业的碳中和进程?

      零碳发电、零碳站点、零碳数据中心、零碳出行、模块电源、智慧能源云。这些解决方案也已经显示强大的效用;比如,在光伏领域,上海地铁龙阳路基地光伏项目,自发自用,降低用电成本,屋顶5万多平米,年均发电340万度,可供八节编组地铁列车运行20万公里,年均节约标煤约1200吨。
      在站点方面,深圳谋机房改造项目,机房降本增效,免工程,每年省电19730度电,3柜替11柜,并通过绿色发电,每年减排20100千克二氧化碳,相当于每年种植856棵树。
       在数据中心方面,通过间接蒸发冷却和智能调优技术使PUE(Power Usage Effectiveness,是评价数据中心能源效率的指标,是数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值)从传统方案的1.4降低到1.2,在江苏苏州数据中心,采用华为方案,省备电占地 70%,供电效率提升 2%。
       总结上述方案,无论是那类,都是遵循先疏通碳排放各环节的信息流,再使用各类技术及政策手段堵住多余“碳”的排放。可见数字化给了“碳中和”工作按上了洞察点滴的“上帝之手”。

       能源数字化助力
       “零碳”社会的全面实现

      “零碳”社会是“碳中和”工作最终的成果,在这个社会中,人类生活生产产生的所有温室气体都能被大自然完全吸收,实现排放-吸收的平衡,包括零碳能源、零碳交通、零碳建筑、零碳企业、零碳家庭等多个方面。
      中国的“十四五”大幕已开,“十四五”既是中国经济增长速度换挡期、结构调整阵痛期、前期刺激政策消化期“三期叠加”的关键时期,也是实现碳达峰目标的关键时间窗口。要是“碳中和”就必须要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,工业领域要推进绿色制造,建筑领域要提升节能标准,交通领域要加快形成绿色低碳运输方式。
      这其中,无一不需要能源数字化。能源数字化能够使得传统能源“源 - 网 - 荷 - 储”独立建设的模式演进至统一架构、统一管理、综合应用的一体化综合智慧能源系统, 使整个能源系统自组网和云化智能管理,实现全链路的统筹、协调和优化,极大提升能源利用效率,降低用能成本。并将其逐步推进到园区、家庭、数据中心、网络、出行、工厂等细分场景的零碳化建设,充分发挥绿色产业动能优势。
      AI、大数据、云、IoT 等数字化新技术与新能源汽车、智能出行平台的进一步结合,使整个交通系统更加智能、环保、低碳;通过 AI 和大数据技术,可以使用更精准的电化学模型,提升储能管理精度、提高储能系统寿命,降低风险预测, 实现AI 自错峰;AIoT技术融入到人们的生活当中,实现了家庭用电、用气的可视化和自动调节,全面帮助个人养成“低碳生活”的习惯。
      如今,越来越多的案例证明数字技术的创新,可以为人类社会面临的新问题带来新的解决方案,我们也相信,能源数字化技术最终也将促成“零碳”社会的全面实现。