碳達峰碳中和理論研究新進展與推進路徑探索

張 鵬

（北京天德泰科技股份有限公司，北京 101318）

1 碳達峰、碳中和理論溯源與動態演進

1.1 碳鎖定理論

碳達峰碳酸鹽系統是一個復雜的、動態變化的過程，其主要體現在以下幾個方面：第一，由于在整個生命周期內所產生的二氧化碳濃度和排放量都會隨著時間而不斷降低；第二，就是當CO2氣體進入到生態系統后又會重新回到平衡狀態；第三，則是非法化學途徑對環境造成了影響，使得人們生活受到干擾。同時，它會使人類賴以生存發展、生態遭到破壞等現象發生得更加嚴重，最終導致生態環境系統失衡［1］。

碳達峰理論的研究，是在傳統能源結構下，對經濟發展與環境資源協調關系進行分析并隨著時代進步和科學技術飛速地向前推進著。人類對化石燃料產生了更多的需求。由于燃燒煤層中含有豐富的可利用石油、天然氣，影響了以煤炭為原料加工生產沼氣等一系列工業過程，甚至危害到大氣污染環境等問題。因此，碳達峰理論須在實際應用上不斷發展和創新，并取得相應的成果。

1.2 碳排放脫鉤理論

碳排放脫鉤理論是指對在生產過程中產生的二氧化碳、固體廢物和其他有害物質進行處理后，將其轉化為可再生資源，以達到減少能源消耗，保護生態環境。從經濟學角度上講，是通過降低單位產品所耗用的化石燃料成本來實現經濟效益最大化；從生態學方面上來分析，是從減少溫室氣體排放著手出發建立起一個完整、系統、科學合理、能夠有效地解決碳減排問題的理論體系［2］。

1.3 碳減排影響因素的實證研究

影響碳排放的因素有很多，其中包括工業生產方式、能源結構和氣候條件等。

不同種類的工廠會根據自身特點進行不同類型和規?；陌l展與擴張，同時也要考慮到各種能耗對環境造成污染問題，在這些方面，需要做出相應措施來減少二氧化碳所帶來的損失以及降低溫室效應給生態環境帶來破壞等一系列代價，因此碳排放量是影響居民消費水平、能源結構和經濟增長速度最重要因素之一［3］。

1.4 碳達峰、碳中和情景預測與經濟社會影響理論

碳排放量、碳中和率和經濟社會的關系是一個復雜而又繁瑣的問題，所以，必須用科學合理的方法來進行計算。在這個過程中，就需要運用數學理論。

線性規劃模型：線性規劃就是通過對非線性系統做出適當處理，使其成為一個完整連續變化規律；同時，一系列不確定性因素產生影響并造成一定損失和浪費等現象出現時，可以采用線性的辦法解決這些問題，即我們要盡量減少碳排放量、降低成本。

碳中和理論是碳排放和經濟社會的理論基礎，也是人們進行節能減排與環境保護行動中所必須具備的基本條件。

1.5 碳源、碳匯與碳中和理論

碳源是指所有溫室氣體排放的總量，主要包括大氣中各種元素，如二氧化硫、氮氧化物和粉煤灰。礦區碳源/匯交換過程如圖1 所示。目前國內外對二氧化碳等化石燃料進行了大量勘探和使用；隨著經濟水平發展以及能源需求量增加而導致化石原料日益枯竭且不穩定；同時也造成了環境污染問題的加劇，使得人們不得不尋找新方法來減少溫室氣體排放，從而達到減排目標和綠色生產。

圖1 礦區碳源/匯交換過程

圖2 礦區土地生態系統碳固存演變

2 碳達峰、碳中和的理論研究與推進路徑

2.1 碳達峰、碳中和及碳循環的基本原理

碳中和反應是碳水化合物和有機污染物在一定條件下發生的一種化學反應，它具有化學性質穩定、無污染及清潔能源等優點。由于其復雜的物理過程（如氣化）和強烈的腐蝕作用，可能導致碳酸鹽在化學計量時產生偏差，從而使實驗結果不準確。

碳中和理論是在低能耗的基礎上，利用化學方法對物質進行反應，使之成為一個新原子、離子或分子。而碳中和是指將原子通常稱為“C”與元素（一般稱作為電子和空穴）之間所產生的一種化學反應過程。

由于原子間有關鍵作用、絡合力強等性質，使得它們相互吸引形成了一個復合型結構。在這個復合結構中含有兩個電子，一是金屬離子；二是氫氧根離子以及其他分子。

2.2 碳達峰、碳中和途徑

碳中和途徑是指在生產、消費和分配過程中，通過各種工藝方法使能源消耗量降低，從而實現節能降耗的一種方式。

從理論上來講，須明確碳源、能源與經濟增長之間的關系。然而，目前研究中存在著一些問題：一是從概念角度進行分析；二是對技術指標缺乏科學的評價體系；三是對經濟發展目標不重視，導致了許多浪費資源等現象。在實踐中會發現這些矛盾和問題需要進一步解決并提出相應對策來完善其過程，以提高生產效率、降低成本。

目前我國主要以煤炭為主要原料來進行工業生產。而煤作為一次性能源，在能源利用率方面有很大程度上降低了對環境造成的污染問題；同時由于煤炭資源豐富且價格低廉等特點，使得其燃燒時產生大量二氧化碳排放到大氣當中去是一個必然趨勢，因此碳中和途徑也應該被納入低能耗和綠色環保的領域中來。

2.3 碳達峰、碳中和方案

碳中和方案是指在生產過程中，通過加熱爐、燃燒爐等工藝手段，將煤灰的熱量轉化為熱能。該加熱技術具有高效率和節能降耗等優點。

降低CO2排放，碳酸鹽原料中含有大量可溶性有機物質或含Cd 等雜質化合物，這些物質對人體有一定程度的影響。而目前的方法大多是以廢水處理法來實現減排目標，但該工藝在生產過程中仍會產生大量廢液及廢氣污染環境。因此，需要采用低能耗、少NOx和二氧化碳減量技術進行綠色改造。

首先，從能量轉換方向考慮：采用直接蒸發法或間接蒸汽蒸餾方法進行熱交換；其次，根據不同地區對煤炭消耗量來確定鍋爐的負荷率及參數指標值；最后，再結合碳中和方案進一步優化改進后鍋爐燃用系數、經濟運行以及排放控制，從而實現低能高效利用能源，降低溫室氣體的生成和排放。

3 能源轉型是實現碳達峰、碳中和的關鍵

3.1 能源結構優化

目前我國主要是以火力發電為主。但是隨著人們對環境問題重視程度越來越高以及國家節能減排政策力度加大等因素下使得風力發電得到快速發展。但在風電產業化進程當中，由于技術不夠成熟導致的電價上漲也給了一些企業利潤空間（如火電廠），因此就需要大力扶持風力發電機組。

碳達峰能源經濟發展的核心內容是低能耗，而在當前我國大力推進節能減排和保護環境中，最重要的是要提高煤炭、石油等傳統化石燃料資源的利用率。因此，必須把重點放在清潔生產技術方面來進行研究，開發新工藝、新材料技術以及新型產品來實現能源結構優化升級，以達到節約型社會目標。同時還應該進一步加強對低碳經濟發展模式和相關政策措施的完善［4］。

3.2 能源價格改革

在碳中和的作用下，碳排放量、二氧化碳濃度等都會在一定程度上受到影響。所以說要想控制和減少CO2的生成就必須加強企業內部管理。首先是提高能源利用率，通過技術創新來降低單位能耗可以有效地提升節能減排效果。其次是完善法律法規體系，也就是在生產中嚴格把控碳排放指標、建立健全相關制度等，只有這樣才能保證產品質量與環保要求相一致。

4 對碳達峰、碳中和進程中政府與市場作用的重新認識

4.1 政府碳減排規制約束下的碳達峰、碳中和

隨著經濟和社會的發展，全球范圍內碳排放量不斷增加，而我國在這一方面與發達國家還存在一定差距。這主要是因為發達國家對于能源消耗較少、資源利用率高。因此必須要以市場機制為基礎進行調控來減少碳達峰發展階段對環境帶來的危害及影響。政府應根據自身情況制定出相應措施并采取強制手段保護生態環境不被破壞的行為和經濟發展方式方法，使其能夠更好地實現可持續發展戰略目標，從而促進低碳技術進步與產業結構調整升級。

在碳達峰碳中和理論研究的推進中，政府作為政策執行者，要充分利用好自身優勢，通過對市場進行有效調控來促進低排放經濟發展，發揮財政補貼、稅收優惠等手段調節宏觀產業和能源結構。從經濟學角度來看，國家可以采取征收環境保護稅或其他間接措施來增加環保投資、減少污染排放量；從行政管理方面看，需要加大監督力度并建立相應的獎懲制度以督促企業積極履行社會責任［5］。

4.2 市場機制起決定性作用下的碳達峰、碳中和

碳達峰碳中和理論是在政府引導下，通過市場機制對低排量的進行控制，從而達到減少污染排放和促進經濟增長的目的。首先是把企業生產經營過程當中產生廢物、廢棄物等一系列活動納入考慮范圍內；其次就是要對碳達峰地區居民生活垃圾處理情況以及其他相關設施建設進行監督檢查并提出相應建議，從而實現節能減排和低碳經濟的雙贏局面。

5 結論

綜上所述，在碳達峰地區，應該加強綠色環保意識的宣傳教育工作。首先要提高人們的環境保護思想道德素質和法律觀念。其次是建立健全環境法律法規體系、完善生態文明制度建設；再次就是加快清潔能源產業化發展步伐并加大力度推廣節能減排產品與技術創新；最后則是積極推進低碳生活方式轉變和新材料開發應用等方面來達到緩解全球氣候變暖的目的。