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贺克斌:全球实现碳中和须应对三大挑战技术居首文汇讲堂

发布日期:2026-06-18 08:59 浏览次数:

  

贺克斌:全球实现碳中和须应对三大挑战技术居首文汇讲堂(图1)

  【导读】6月13日,2026文汇讲堂年度主题《绿色发展:向绿向富向美向强》第三讲,《全球视野下的3060 中国绿色转型与现代化新形态》,清华大学碳中和研究院院长主持圆桌对话。上观App、央视频、文汇讲堂视频号、环球零碳视频号等平台直播。

  现经整理分主讲篇上下,接力演讲秦宏波篇、李瑾篇,圆桌对话篇、提问篇与用户分享,此为“3060”篇2——贺克斌主讲下篇。

  全球要实现碳中和是必然趋势,但要完全达成,仍面临诸多挑战。其中,在我看来,比较集中的至少有三大挑战。

  上篇已述,“双碳”或碳中和使经济发展逐渐从能源资源依赖走向了技术依赖。国际能源署(IEA)在2021年发表报告显示:支撑全球实现碳中和的技术中,已商业化占比约为50%,尚有半数处于研发或示范阶段,加上最近两年有约10%的进步,缺口尚有40%左右。

  谁来贡献这些技术?《Science》杂志每年评选十大科学突破,每次几乎均有领域入选。前两年集中在电池提效,或相关的新材料突破。而2025年度排名首位的,是“全球可再生能源增长势不可挡”,其评语指出:全球可再生能源在多个领域超越传统能源,是一场真正的范式革命,而这场革命主要由中国引领。

  有研究者认为,全球第一次能源革命是从柴薪转向煤炭,催生英国超越荷兰。第二次是从转向油气,推动美国超越英国。现在是第三次革命,正从油气转向新能源,由中国引领。中国的作用与担当,显而易见。

  我们常说的“新三样”,最广为人知的是电动汽车。2010年开始,中国的电动车经历了导入期、成长期,到“十四五”的爆发期。2025年全中国的电动车销售量达到了1500万辆以上。几乎达到美国燃油车成长期的历史峰值。

  电动车的用电来自哪里?来自中国的风光资源。100米高度的风能资源的可开发用电量相当于2020年电力需求的4至6倍,太阳能相当于需求的9至13倍。加上正在扩大开发的光热资源,足够支撑未来的发展。

  我国主要沙漠和沙地面积约10.15亿亩,戈壁(含石砾地)面积约7.18亿亩,大部分区域为和资源富集区。“十五五”规划中,三北地区,特别是西部的沙戈荒新能源基地的风光发电大基地,其建设正在加快进程。“十四五”期间,第一批已部署9000万千瓦,第二批接近4.5亿千瓦,第三批2亿千瓦。

  从全球技术进程看,第三次能源革命正从第一阶段迈向第二阶段。第一阶段是分领域开发相应的技术,比如可再生能源转型、集中/分布式系统、氢能与储能技术、能源互联网技术,以及电动车成为用能、储能、回馈能源的终端等。大家知道,电动的,车停着是储能电池,开起来就是动力电池。进入第二阶段,当分领域规模做到一定程度,就需要融合发展。减碳有四大领域——工业、交通、能源、建筑——已基本都进入技术系统融合阶段:交通领域为车、能、路、云系统融合;能源领域为源、网、荷、储系统融合;工业领域为光、储、氢、热系统融合;建筑领域为光、储、直、柔系统融合。

  融合发展进一步深化,依赖三项关键共性技术——氢能、智能、储能。“十五五”期间非常关键,很可能是突破三大技术的关键时间窗口,2030年之后,可再生能源与消费逐步提升为主体能源形态。因此,各类技术正处于高度活跃的开发期,在技术竞争赛道上你追我赶。

  氢能,是当下全球各能源强国重点布局的方向,包括美国、欧洲、日本,就连中东国家,也在利用资源、资金和区位优势掀起了氢能热潮。

  中国当前最具底气的领域之一是电力,中国工业体系用电量在全球居首,2020年是7.5万亿度,2025年已达10万亿度,人均用电是美国的一半,但总量是美国的两倍。未来预计将从10万亿度增至20万亿度,除了工业电气化、交通建筑电气化比例的提升,还将叠加AI等新兴电力需求;目前,我国供暖仍按南北分区,至2060年,南方地区或可实现电力供暖。奔向20万亿度用电量,中国正在把世界上最大的用电系统从高比例的化石能源改造成高比例的可再生能源。同时,还在再造一个同等规模的直接就是高比例可再生能源用电系统。从某种意义上来讲,中国若成功,即意味着世界成功!

  新型电力系统高度强调智能化,需满足包括实现“源网荷储”的灵活融合和高效集成,数字化、智能化、物联信息系统等需求。建设这样的新型电力系统,已非传统单一专业所能支撑。以清华大学为例,完成这样的任务,除了电机系以外,相关院系已超过10个。三年前新成立了跨学科的碳中和研究院,就是因为需要有学科交叉,才能解决这样的问题。

  中国未来要实现庞大的能源转型体系,需涵盖300多种技术,可细分成五方面:零碳电力供应、终端电气化、低碳燃料/原料替代、节能增效减碳,还有固碳、负碳、存碳技术。至2060年,零碳电力供应和终端电气化技术能完成三分之二减碳任务。碳中和的关键是能源转型,能源系统的核心是电力系统。在工、交、能、建四大领域,能源电力和工业是减碳机遇最为集中的两大方向。

  到2060年,新能源系统供应量最大的三种电源就是风、光、水,水不仅用于水力发电,还承担抽水蓄能的储能功能。这三种能源形式具有一个共同特征——靠天吃饭。它们受极端气象事件冲击影响较大。需通过人工智能赋能高精度气象预测,构建韧性新能源系统以形成有效应对。

  技术突破之后,装备制造离不开关键矿产。至2040年,全世界支撑新能源装备的关键材料加在一起,几乎相当于2020年全球开采的总价值量,可见转型需求之大。一辆电动会用到元素周期表里一半的元素(占50多种),超过一公斤的就有7种元素,另有4种毒性极强,如铬、铅、汞等等。

  发展电动汽车、风力发电风机、光伏设备、燃料电池、核能发电,都需要这些元素。美国地质调查局发布的金属元素储量与开采量比例数据,凸显供需矛盾。因此,已开采的资源必须加强循环利用。

  美国地质调查局调查显示,常用金属元素在世界上的存量有限,因此需要加强循环利用来自主讲者PPT

  下一讲将涉及“新三样”新固废问题,实际上它们并非固废,而是新的资源循环利用对象。目前来讲,全世界电子产品的回收利用率也就在20%左右。未来要形成循环利用的过程,必须大幅提升这一比例,这是我们亟须发力的重要领域。有了关键技术,还要造出关键设备,否则无法实现以风光为代表的新能源的大规模、稳定应用。

  第三个挑战,双碳行动支撑体系。整个“双碳”体系,法规、标准和市场规则如何制定、如何确权。新技术必然带来成本增加,成本怎么平衡?

  首先,通过市场机制的碳价交易,可有效撬动新技术有序进入市场。推动中国碳市场运行的机构就在上海——能源交易所代表国家承担这一职能。世界银行最新发布的全球碳定价机制与现状趋势报告,当前主要有三种定价机制:碳税、碳交易、碳信用。

  中国300多种技术走向2060年目标,初期使用成本较低的技术,后期部分领域的技术成本将逐步攀升。到2060年左右,减排成本可能达到约700元人民币/吨,届时碳价应该略高于这一水平(当前碳价约为80元人民币/吨),方能有效引导技术迭代。“十四五”到“十五五”期间,“双碳”转型一定会出现新的局面,碳价将在市场上得到更明确的反映,随着减碳技术体系建设不断推进,碳价上涨将是必然趋势。

  除市场杠杆外,还有政策杠杆。“十五五”期间,在实现碳达峰、碳中和的过程中,有三个阶段的工作目标,并且在六个层面进行系统部署:国家层面的碳规划、地方层面的碳考核、行业层面的碳管控、企业层面的碳管理,以及项目层面的碳评价和产品层面的碳足迹。可见,“十五五”期间,国家将从“能耗双控”转向“碳排双控”。

  几年前开始推进“双碳”时,犹如在脖子上挂了一条漂亮的项链,但这条项链的扣子是活的,每年政策杠杆都在收紧,相当于活扣越收越紧,到“十五五”期间,若已感到呼吸压力,再开始转型,可能为时已晚。因此,有人后知后觉,有人先知先觉,但绝不能不知不觉——碳配额、碳考核等将逐一落地。

  今年1月,欧盟的“碳关税”已正式实施,《欧盟电池与废旧电池法规》(对电池全生命周期提出碳足迹、回收利用等要求)、美国的《通胀削减法案》(Inflation Reduction Act,IRA)等政策相继启动。外向型经济将受到影响,涉及行业日益增多,压力不断加大,中国钢铁、“新三样”出口企业等均将面临此类挑战。

  有两个概念需要厘清——碳排放和碳足迹。碳排放指生产过程的碳排放,或生产周期内的碳排放;碳足迹则针对产品,指其全生命周期的碳足迹,与上游供应链密切关联。从工厂低碳到产品低碳,两者相辅相成。

  产品一旦从工厂流向市场,碳足迹便随之进入交易规则体系。全球范围内,有些属于市场机制,如供应链链主的自愿承诺——欧洲的绿色采购、供应链准入、绿色金融评级等,欧盟绿色新政中也包含强制性法规,涉及产品循环经济、气候措施等强制性法规。中国在推动碳排放核算,同时也在加快碳足迹相关工作,近两年,从中央到部委层面,相关政策密集出台。

  在这些政策的引导下,据不完全统计,已有近30家研究单位,积极投身碳足迹数据方法的支撑工作。

  例如,由清华大学牵头,国内外44家高校与科研机构做了一个“天工计划”(取古代科技专著《天工开物》之意),梳理开发了中国各类产业链及其碳足迹基础数据系统。中国是唯一一个拥有联合国公布的41个工业门类的国家,因此具备扎实的产业链数据分析基础。在2025年的碳博会上,我们正式发布了第一期天工数据库。

  2023年举办首届“天工论坛”发布“天工计划”与数据库。图为2026年“天工论坛”盛况。“天工数据库”自2023年11月27日发布以来,独立访客3.2万+,下载次数约3.7万次,来自115个国家和地区来自主讲者PPT

  2025年1月5日,我们在北京成立了碳足迹产业技术创新联盟,头部产业与数据领域企业,如国电、中石化、阿里和上海数据集团等都加入,共同发挥数据优势。“天工计划”涵盖200多个工业领域、5000多条单元、2000余种产品。

  碳排放与碳足迹数据体系,需要全球共建共享,互联、互通、互信,这是一项极为艰巨的任务,需要大量国际交流与协同。近期,我们与欧盟合作,共同提升数据质量,对欧盟数据进行清洗与开源。原因在于,大量数据仍停留在2015年以前的水平,而2015年到2025年,中国企业的技术迭代速度远超欧盟数据构建时的预期,因此必须及时更新。同时,我们也向联合国生命周期研究相关机构主动提供并开放中国数据,力求准确、合理地反映中国的技术发展水平。

  2025年,由联合国环境规划署(UNEP)牵头,与清华大学联合发起了全球生命周期(LCA)平台。政府、学术机构、LCA服务机构、企业、NGO等五大洲19个国家的代表齐聚一堂,共商:推动全球LCA数据互联互通互信,正如各国电源插座不同,需要设计转换接头来实现互联互通。去年7月,在清华米兰海外基地召开会议,今年3月在南京继续推进;今年11月还将赴米兰举行新一轮会议。目前,就成立了四个平行工作组,汇聚各方的代表,共同设计数据“转换插座”,推动互联互通互信。

  为碳足迹管理布局注入了新动能,例如以“天工LCA”作为基座,通过AI工具加快系统建设。在数据安全方面,需充分发挥可信数据空间等新技术优势,实现数据“可用不可见”,确保原始,这些技术将为最终解决好核心卡点问题提供有力支撑。

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