你好，我是朱晓峰。

在上一讲中，我们了解了什么是碳达峰、碳中和，以及我们国家制定双碳目标背后的考量和面临的压力。目标明确了，我们接下来该如何行动呢？

今天，我将会从开源、节流以及碳汇和碳捕获等角度，带你系统地了解要如何减排。因为碳排放的最大来源就是能源行业，所以我们先从开源的角度，也就是优化能源结构说起。

开源：优化能源结构

所谓优化能源结构，就是要提高清洁能源在能源消费总量中的占比。那么，如何才能提高清洁能源的占比呢？第一，要大力开发清洁能源；第二，要大力推进电气化和新型电力系统的建设。

大力开发清洁能源

清洁能源包括风、光、水、核、氢，另外还有生物质能源等等。其中在我国开发最为充分的是水能，它的技术也最为成熟，而光能发展潜力最大，所以这里我们重点来了解水能和光能的开发。

2020年我国的水力发电量达到1.2万亿千瓦时（度），占全部清洁能源发电的60%以上。然而水资源的开发受水源条件的限制，没有水的地方肯定搞不了。而且修建大坝，还会影响水体的连续性和水环境的自洁能力，因此水能的开发潜力有限。

光能资源是最公平的能源资源，与化石能源资源集中在少数国家和地区不同，虽然也存在地域差别，但是差别相对小。

光能开发和利用技术的进步很快。据国家能源局的统计，2021年，我国的太阳能发电装机容量达到3.0656亿千瓦，居世界第一，全年发电3259亿千瓦时（度），占到全年总发电量的3.8%，但这也只相当于我国可开采光能资源的0.26%，所以光能的发展潜力巨大。

电气化和新型电力系统

虽然清洁能源也可以直接加以利用，比如风能可以给帆船提供动力，地热可以取暖等，但绝大部分场景下，清洁能源都会先转换成电能，比如风力发电、光伏发电、氢燃料电池、核电以及生物质发电等。

既然电对清洁能源的利用很有帮助，那我们自然要更加重视电气化的推进和新型电力系统的建设。

我们国家从新中国成立初期开始，就十分重视电气化建设，特别是改革开放以来，随着国民经济的发展，开始大规模推广使用电器。电气化的目的并不完全是为了实现双碳战略，但是电气化的结果，对实现双碳战略却十分有利，因为可以通过供给侧改革，调整电力企业的用能结构，达到减排的目的。

传统的电力系统啊，在需求端（以下简称“荷”），也就是用电这一侧，是不确定的。这个好理解，你今天什么时候用电、用多少，决定权在你，电力系统是不知道的，这就是不确定性。但是在供给端（以下简称“源”），就是发电这一侧，是可控的。因为主要依靠火力发电，发电厂每天发多少电，是可以计划的。

但是像风、光这样的清洁能源就不一样了，你没办法给老天爷做计划。因此，如果我们想推广使用清洁能源，把它作为发电主要用能时，就必须要优化电力系统，适应源这一侧的不确定性。怎么做到这一点呢？我们可以从六个方面入手。

第一，源荷一体。

这里的意思是说，通过储能、分布式网络等技术，使“源”和“荷”的界限不再像传统电力系统那样分明，而是你中有我，我中有你，出现所谓的产消者。

比如电动汽车，就是通过电池储能，把电力供应这个“源”集成到了电力消费这个“荷”一侧。再比如，你在自家楼顶装上太阳能电池板发电，再加上储能设备，就形成了一个自产自用的微电网，你家就既是电力的生产者也是消费者，也就是所谓的源荷一体。

第二，电力电量平衡概率化。

这个很好理解，既然源、荷都不确定，那么，在设计电力系统电力电量平衡的时候，就不能用确定性的思路，而是要采用概率统计的思路。

打个比方，某年某月某日，北京会不会出太阳，这个是不确定的，但出太阳的可能性，却可以通过对历史数据的统计来定量估算。

第三，电网潮流双向化。

传统的电力系统呢，采用的是所谓“源随荷动”的模式。说白了就是，消费端要用多少电，电厂就发多少电。但是随着大量清洁能源投入使用，这种模式已经不再适合了。

怎么办呢？

办法就是大量接入分布式光伏等新型用能主体，本着“自发自用，余量上网”的原则，当源无法提供电能的时候，荷可以反过来把多余的电量卖给电网，弥补电网电量的不足。

比如电动汽车，作为电力消费主体，当电网电量不足的时候，可以反过来把电池中多余的电量通过充电桩卖给电网，获取收益。你家屋顶的太阳能发电也一样，天气好的时候，发电充足，用不完的电量可以卖给电网获利。

第四，额外的灵活性资源支持。

什么叫灵活性资源呢？其实就是能够对电力系统源的不确定性进行灵活调整的资源。比如储能资源，当清洁能源充足的时候把电存起来，不足的时候再释放储存的电量，从而起到对源电量供应的调节作用。储能资源包括抽水储能、电池储能等。

此外，用天然气或者沼气发电的气电，也经常用来充当调节源不确定性的灵活性资源，可以在清洁能源不足的时候代替清洁能源发电，确保电力系统的稳定性。

说到这里，你可能会感到困惑。化石能源不是会产生排放吗？为什么还要用呢？问得很好。让我们先来看看，为什么我们仍然需要气电来充当电力系统的灵活性资源。

一方面，相比抽水储能，气电最大的优势是没有选址的限制。另一方面，电池储能容量有限，存储的电量放完就没了，对电网的调节范围比较窄，气电只要有气就可以发电，对电网的调节范围就比较宽。

那么，用煤电充当电力系统的灵活性资源可不可以呢？相比气电，煤电的成本优势明显。可是煤电有个致命问题——响应速度不行，基本上是小时级的，而气电的功率调整可以达到分钟级甚至秒级。所以，虽然理论上可行，但是在实际应用中，很少有用煤电作为灵活性资源的。

第五，稳定机理复杂化。

高比例清洁能源的使用，会导致系统中电力电子装备不断增加，系统惯性降低，因而其稳定机理就会发生很大变化。

以前，确保系统整体稳定性的关键，就是如何使发电厂根据用电需求迅速调整产出，并通过电网安全及时地配送到消费端。

而新型电力系统则完全不同，必须在“源荷”两端引入更多的电力电子设备，来支持系统管理和调度，再加上我们引入了灵活性资源、提倡电网潮流双向化，所以系统整体的稳定性机制就会更加复杂。对此，我们应该借助新一代智能化信息技术和通信技术来升级改造系统，这样才能更好地控制和管理新型电力系统，确保系统整体的安全性和稳定性。

第六，运行方式多样化。

在高比例清洁能源的电力系统中，电力系统的“边界条件”将更加多样化，电网结构形态需要具有更大的“可行域”以满足整个系统的安全性。

比如台风来了，风电的产出量很足，可是台风导致停工停产，电量的需求不足，这时候电力系统就要启动灵活性资源，把多余的电存储起来。再比如天气好，但一点风也没有，风电产量为零，可是电量的需求非常旺盛，这个时候电力系统就要把灵活性资源中存储的电能释放出来。

源荷两端的不确定性，导致更多的极端场景，电力系统都要能够从容应对，这就是所谓的更大的“可行域”。

节流：减少化石能源的使用

学到这里，你可能会问，优化能源结构，提高清洁能源占比，不就是减少化石能源使用和对化石能源的依赖吗？其实不然，“优化能源结构”重在开源，强调的是清洁能源的开发和利用。“减少化石能源使用和对化石能源的依赖”则重在节流，强调对化石能源的节能增效。

从2005年到2018年，我国GDP的年均增长达到8.9%，而能耗增长只有4.5%。2018年，我国的单位GDP能耗比2005年减少41.4%，提前两年达到《巴黎协定》的国家自主贡献目标。其中，节能增效的贡献率达到87%。

现在你知道了吧，尽管清洁能源的前景很好，但是在当下，节约增效才是减排的关键。

那么，如何才能节能增效呢？有几个方面值得关注。

第一，发展高端制造业和现代服务业。

我们不能满足于位于产业链的低端，生产“低附加值高能耗”的产品，而是要努力向产业链的高端发展，生产“高附加值低能耗”的产品。

比如大飞机，如果人家设计好了，我们只是加工组装，那利润就是人家的，排放都在我们这里。随着我国大飞机产业的不断进步，现在这种局面正在得到改善。

服务业总体来说比制造业排放少，制造业“单位增加值的排放量”是服务业的2.5倍以上（“单位增加值排放量”是指每创造一个单位的价值，所产生的温室气体排放量）。但这里也有误区，好像服务业天生排放就少，其实不然。

信息传输、计算机服务和软件业，一般来说同时具备资本密集型和知识密集型的特征，能效较高。但是像运输和餐饮这样的服务业，先天禀赋就是高能耗的，但又不可或缺，更加需要我们通过结构调整、管理技术进步等措施来提高能效。比如，路边的小摊贩能耗可能就比较高，连锁式标准化的经营模式，才称得上是现代服务业。

第二，发展低碳生产和循环经济。

所谓低碳生产，意思是开发低碳工艺和技术，使产品的整个生产过程低排放或者零排放。

比如说，生产车间的用电来源是车间顶上的太阳能电池板发电，就能减少产品生产过程中的排放。再比如，造房子用竹子替代水泥，因为竹子总体来说是负排放的，这样就节省了水泥带来的排放。

2002年，美国和德国的科学家共同提出了从摇篮到摇篮的理念，意思是“万物皆为养分，没有废弃物”。2022年，在德国杜塞尔多夫，出现了世界上第一座由各种木材混合建成的“摇篮”大楼。由于采用了大量的仿生设计，大楼的每一个部件都可以回收并重复利用，减少了排放。这就是循环经济的一个范例。

第三，大力普及节能技术和设备，提升智慧用能水平。

举个简单的例子，现在基于大数据的人工智能技术发展迅速，如果能够用到北方集中式供暖上面，系统自动感知用户家里有没有人，并且按需自动调节供暖，就可以极大地节省用能。

建立碳汇机制和开发碳捕获技术

优化能源结构和减少化石能源依赖，都是从减少排放的角度去考虑的，现在我们换一种思路，讲一讲怎样把排出去的二氧化碳再吸收或者说捕捉回来，实现总体上的排放减少。

碳汇可以理解为吸收和存储二氧化碳的能力。比如森林、海洋、土壤什么的，都可以吸收和存储二氧化碳。我们人类的活动对土壤和海洋等碳汇的影响比较小，但是可以通过植树造林，增加树木对二氧化碳的吸收和存储。

我们常常有这样的误区，觉得植树造林并不能减少排放，不值得提倡，原因是树木也会呼吸和排放。

其实并非如此。树木可以通过光合作用吸收二氧化碳，同时也要呼吸，也会排放二氧化碳，但总体而言，吸收大于排放。

但是碳汇如何计算、如何交易，目前还没有一个公认的机制，还需要进一步研究和实践。

碳捕捉与封存（简称CCS）是指将化石燃料燃烧产生的二氧化碳收集并封存起来，不让它们排放到大气中，从而达到减排的目的。后来人们发现，二氧化碳在加工萃取、制冷、保鲜等方面有用，所以在碳捕捉和封存的基础上，又加上了利用，变成了碳捕捉、利用和封存（简称CCUS）。

虽然现在碳捕获、利用和封存技术不成熟，成本太高，一吨碳捕获的成本高达数百美元。但是随着技术不断进步，效果仍然值得我们期待。

好了，这就是今天的全部内容，下一讲，我们来探讨如何核查碳排放，敬请期待。

重点回顾

今天这节课，我们讨论了如何减少碳排放。

关于减少碳排放，你可以记住三句话，第一句是优化能源结构，第二句是减少化石能源的使用，第三句是碳汇机制的建立和开发碳捕获技术。

我还根据今天的内容为你准备了一张思维导图，供你总结回顾。

思考题

为什么在我们国家，煤炭消费是主要的能源消费？

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