杜祥琬 

　　在“气候变化大讲堂第20讲”上，中国工程院院士、国家气候变化专家委员会名誉主任杜祥琬指出，能源低碳转型的必要性已是全球的共识。“双碳目标”有机相连，中国推动低碳转型与能源安全是并行不悖的。以下为部分报告整理。 

　　现代气候变化科学的核心 

　　从物理学的视角看气候和能源，我的心得包括四个方面：第一，现代气候变化的科学核心是什么？第二，能源转型走向何方？第三，碳达峰、碳中和这两个里程碑，对于它们的提出和认识；第四，建立在前两点的基础上，我们应该怎么思考走向国际与国际治理中的一些问题。 

　　首先，“现代气候变化科学”的核心是什么？地质时期的气候变化指万年尺度以上，历史时期气候变化是万年尺度以内的——就是人类文明产生以来的气候变化，之后才有了现代气候变化。 

　　现代气候变化的特征是以人类活动为主因。以变暖和极端天气为特征的气候变化在自然变率的基础上，叠加了人类活动对气候变化的影响，这就是现代气候变化研究的问题。在这个基础上，一系列科学家对现代气候变化的科学做出了积极贡献。 

　　我认为，其中现代气候变化科学的核心是分子物理学，就是二氧化碳等一些分子的辐射物理特性是现代气候变化科学的核心。具体而言，二氧化碳的分子可以透过可见光，而二氧化碳则可以吸收红外光。如果把这一思想和认识用于大气，就是辐射强迫带来所谓的升温。因此，分子物理学可以说是气候变化的特征之一。 

　　二氧化碳分子的辐射特性是一个核心问题，也正是由于这个核心才建立了现代气候变化科学，才有了现在的“减碳”。现代气候变化科学的基础是坚实的，因为二氧化碳的性质与它的能级结构、分子结构有关系，这一点是改变不了的，除非不排放。只要排放二氧化碳，它就会有这种性质。 

　　能源转型走向何方 

　　第二个问题，能源转型走向何方？我认为，能源转型未来就是核聚变。核聚变包含两个含义，太阳上的核聚变被称为“太阳能”，而我们感受到的是太阳能。太阳能的广义理解不仅仅是光伏、光热，风能、生物质能等都是广义的太阳能，它的特点是清洁、低碳与可再生。 

　　同时，人们也在做地球上的受控核聚变，我们称之为“人造太阳”。我觉得在21世纪能够成功，它没有原理性的障碍，只是在技术上有困难，现在正在攻关中。 

　　一提及中国的能源资源禀赋，“富煤、缺油、少气”这六个字就蹦出来了，但是我认为现在必须重新认识这一提法。如果只提“富煤、缺油、少气”，并不能准确描述我国能源资源禀赋状况，还会影响我国的能源政策。 

　　事实上，丰富的可再生能源资源是我国能源资源禀赋的重要组成部分，但我国现在已经开发的可再生能源还不到技术可开发资源量的1/10。为什么我国提出要大力发展可再生能源呢？因为是有资源基础的，我国能源低碳转型的资源基础是丰厚的。 

　　能源低碳转型的必要性已是全球的共识，而它的可能性、资源的可供性、技术的可行性、经济性成本的降低等，这些能源低碳转型的科学技术基础是坚实的，这是我们确立国际、国内目标的前提。 

　　为何会提出高强度的能源革命？ 

　　在前两个基础科学体系的基础上，才有了国内目标与国际目标。国内目标就是碳达峰、碳中和，这是能源革命的两个里程碑，为什么我国要提出这么高强度的能源革命呢？ 

　　首先要从人类文明形态进步的高度来认识能源革命。因为人类文明形态是不断进步的，这是历史的必然。能源革命是它的基础和动力，前一次能源革命是化石能源即煤、油、气的发现和利用，极大地提高了劳动生产力，使人类由农耕文明进入了工业文明，这是一轮全球性的能源革命，持续了约二百多年。但是这二百多年来，工业文明给人类带来巨大进步的同时，也产生了日益严重的环境问题、气候问题。 

　　能源革命是什么呢？就是现代的非化石能源包括可再生能源和核能等，正推动人类由工业文明走向生态文明，这是又一轮深刻的能源革命，我们要从这个角度来看待能源革命的必然与必需。 

　　因此，能源低碳化事关人类未来，而这已经是全球的高度共识。“双碳目标”是有机相连的，碳达峰不是攀高峰，更不是冲高峰。碳达峰瞄准碳中和，它是实现碳中和的基础和初始条件，如果这一初始条件比较高，那么碳中和的代价就会比较高。 

　　实际上，我们要将2030年前达峰的目标与国家提出的2030年的一系列指标联系起来，就会理解这绝对不是冲高峰。比如提出2030年碳强度比2005年下降65%以上，要通过碳强度的逐步下降，使二氧化碳排放总量达到峰值不再升高。其中要把风、光、储、网结合到一起，就是建设以可再生能源为主体的新型电力系统，要找到如何实现高质量电力的路径。 

　　节能提效是保障国家能源供需安全，也是能源环境安全、气候安全的要素。在化石能源为主的能源结构下，节能提效实际上对减排的贡献是排在第一位的，是减排的主力。 

　　那么，十年之内要实现碳达峰，其基本路径是什么呢？实现碳达峰的基本路径就是在经济高质量增长的同时，一步一步地降低碳强度。2019年我国的能源强度仍是世界平均水平的1.3~1.4倍。这是我们的差距，也可以说是进步空间，要靠什么来节能提效呢？首先是产业结构调整，第二是技术进步，第三是管理节能，第四是文化理念。

　　在现有消费水平下，能耗如果降低1%，就能够减少0.5亿吨标准煤的能源、减排1亿多吨的二氧化碳。如果在能源强度降低的同时，再进一步优化能源结构，碳强度就会比能源强度降低的还要多。 

　　“双碳目标”不影响能源安全 

　　低碳转型与能源安全是并行不悖的。现在有观点担心碳强度要降低，又要实现碳达峰、碳中和，是不是会影响我国的能源安全呢？这可以说是一种误解。 

　　我们要降低的是碳强度，但同时要保证经济社会发展所需要的能源，在“十四五”期间能源还要增长2%左右，主要由可再生能源于天然气来满足。近期内还要有适当能源增长，远期内要保障能源安全。通过低碳转型，能源结构的效率会更高，可再生能源比例也会更高。可再生能源是我国可以掌控的能源，这意味着独立性、安全性会更好，所以能源会更安全，低碳能源或者转型以后的能源体系也会更健康、更安全。 

　　比如三年多前，我们开始在河南中部的县城兰考试点。当时兰考县的电力来源主要是外来电即煤电。如今经过三年多时间的试点，这个原本能源资源一般的中部地区，依靠太阳能、风能、生物质能、地热等资源，供电基本上实现本地自足，可以满足自身供电的需求。这个地区并不是再生资源特别丰富的地区，在没有减少用电量的基础上，只是将能源结构进行改变优化就成功实现转变。可见，能源转型跟能源安全是并行不悖的。 

　　实现“双碳”目标并非易事 

　　我国的工业、电力、交通、建筑都要实现碳达峰，同时要明确走向碳中和的方向和路径。这一方向和路径说来很简单，实际上并不太容易，其内容非常丰富。 

　　比如工业中有些环节还不太好“脱碳”，今后三四十年间一是要开展技术创新，二是要依靠目前还不能实现的一些创新的技术以实现碳中和。 

　　碳中和与碳达峰有些不同，碳中和呼唤重大创新。首先，碳中和呼唤构建以新能源为主体的新型电力系统，必须建设纵向的源网荷储一体化、横向的多能互补。如今作为主角的新能源与智能电网、各种各样的储能等灵活性资源能够相集成，让电力系统、能源系统具备柔性、平衡的功能，达到优质的电力输出。 

　　第二，可再生能源比例提高后，要增强电力系统的灵活性。可再生能源的设备需要多种新材料，但这些新型的矿物质是不可再生的。它们能不能实现很好的循环利用？或者是否可以产生不使用这些矿物质的新思路？这些都是我回答不了，有待创新的问题。 

　　在能源转型的大势之下，今后能源核心的资产将不再是煤矿和油气田，而是新能源技术的创新开发能力，以及对新能源关键矿物质资源的掌控及新材料的科学创新。 

　　过去我们对新能源的开发不够，现在开发到一定程度后，又会进一步认识到其中还有新材料的创新问题。这是价值链的延伸，也是可持续发展的必须。在科学研究基础上，我们提出碳中和、碳达峰，而实现的基础是坚实的，同时也呼唤新的创新，它将带来经济、社会的深度创新。