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學者觀點

陳呂軍教授在中國環境報發文:做好碳達峰碳中和工作,工業園區必須做出貢獻

應對氣候變化是人類社會面臨的共同挑戰。2020年9月22日,習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布了力度空前且具有雄心的氣候目标:中國将提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前達到峰值,努力争取2060年前實現碳中和。習主席這一莊嚴承諾改變了全球和中國應對氣候變化進程的格局。中國做好碳達峰碳中和工作,對全球實現1.5℃溫控目标至關重要,同時也是推動國際合作、提升中國國際影響力的重要議題。同年12月,中央經濟工作會議确定了“我國二氧化碳排放力争2030年前達到峰值,力争2060年前實現碳中和”的目标,将“做好碳達峰、碳中和工作”列為2021年八項重點任務之一。碳達峰碳中和走到了舞台的中央,成為中國現代化建設的核心議題。

當前,盡管因新冠肺炎疫情,國内經濟受到嚴重影響,國際氣候談判進程也被延緩,但要求加大減排力度的國際聲勢和各國積極實現碳中和的願望依然強烈。展望未來,在全球氣候治理進程和國内現代化高質量發展目标的共同影響下,在實現美麗中國目标的引領下,實現碳達峰碳中和這一願景,将在我國國内建設和國際交往方面發揮重要引領作用。

碳達峰碳中和目标是統籌國内國際兩個大局的重大戰略決策

實現碳達峰碳中和是實現社會經濟高質量發展的重要推手。自1978年改革開放以來,我國GDP每年以近10%的平均速度增長。然而,我國過去在高能源消耗、高污染排放和廉價勞動力驅動下的經濟高增長模式是不可持續的,國際形勢和國内需求都要求中國尋求新的經濟發展模式和踐行新的發展理念,碳達峰碳中和目标将全面推動我國實現經濟高質量發展。首先,倒逼産業轉型升級,提升國際經濟競争力。在碳達峰碳中和目标的影響下,高耗能、高排放、低附加值的傳統産業正在努力通過技術創新和管理創新“破局”,謀求綠色發展。同時,我國已逐漸成為全球新興綠色技術的引領者,尤其是在人工智能和5G領域。這些新興技術的發展在很大程度上也促進傳統産業轉型。傳統産業的低碳轉型和新興産業的創新發展,都有助于推動國内産業轉型并提高長期持續的經濟競争力。其次,促進就業和經濟繁榮。我國在實現碳達峰碳中和目标的過程中,産業和經濟轉型會進一步擴大綠色經濟領域的就業機會。我國在綠色能源經濟領域的紅利已經逐步顯現。據測算,全球綠色經濟規模與傳統能源(石油、天然氣)領域相差無幾。而我國在這些關鍵綠色技術領域中的領導地位也将拉動強勁的就業增長。再次,改善空氣質量,提高健康水平。溫室氣體和污染物的減排甚至淨零排放,有助于減輕空氣污染、改善自然環境和室内空氣質量,提高健康水平。最後,優化能源結構,強化能源安全。很長時期内,我國碳達峰碳中和目标的實現,主要依賴于通過提高能源利用效率和可再生能源綠色能源的占比來減少化石能源的消耗,進而減少對進口化石能源的依賴,提升國家能源安全水平。

碳達峰碳中和目标将再一次考驗“中國速度”,工業部門是重中之重,工業園區必須有所行動

碳達峰碳中和對于我國的綠色發展、科技創新以及大國責任提出了新的時代要求,提供了新的發展機遇,但在這條發展之路上我國仍不可避免地面臨着諸多不小的挑戰和困難。我國當前在全球經濟中所處的地位、自身經濟社會所處的發展階段、現有的産業結構和能源結構共同決定了在實現碳達峰碳中和的進程中挑戰巨大、任務艱巨。

碳達峰碳中和的目标再一次考驗“中國速度”。碳達峰碳中和目标的提出,意味着我國要用不到10年時間實現碳達峰、用不到30年時間完成從碳達峰向碳中和過渡。與一些發達國家早已實現碳達峰、再經曆50年-60年時間從碳達峰向碳中和過渡相比,我國碳達峰碳中和的速度要更快、力度要更大、任務更艱巨。

工業部門是我國實現碳達峰碳中和的重中之重。自19世紀末工業化進程飛速推進至今,工業部門始終是經濟社會發展的重要支柱,也是我國曾經作為“世界工廠”的源動力。全球經濟地位和自身發展階段決定我國仍然有巨大的能源需求,工業部門仍是當前實現碳達峰的重中之重。2008年至今,我國逐漸成為世界生産的中心,在全球産業鍊中不斷升級,世界銀行已将我國定位為全球價值鍊中的先進制造業和服務業提供者。我國正在由“制造大國”向“制造強國”轉變,由“世界工廠”向“全球産業鍊的樞紐”轉變。這決定了很長一段時間裡,我國的工業以及高端制造業對經濟發展至關重要。然而工業的發展必然伴随着對能源的持續消耗和碳排放的增加。除了受新冠肺炎疫情影響的2020年,我國能源消費量一直保持着超過3%的年增長率。另一方面,随着中國城鎮化進程的發展,越來越多的人口進入城市生活,必然帶來人均能源需求的增加,建築部門和交通部門不可避免地面臨着能源需求持續增長的壓力。工業部門要壓縮能源消耗和碳排放,與建築部門和交通部門協同共治。“十四五”規劃明确提出單位GDP能耗下降13.5%和二氧化碳排放下降18%的目标。如果如期在2030年之前順利實現碳達峰,“十四五”就是關鍵的決戰時刻,工業部門必須加大碳減排力度。

工業園區是工業部門實現碳達峰碳中和必須牽住的“牛鼻子”。深入挖掘園區綠色建設和發展的系統作用和集成效應,對實現整體碳達峰碳中和目标貢獻巨大。工業園區是全球工業發展的普遍特征。在我國,經曆了40年的建設發展,工業園區已成為重要的工業生産空間和主要布局方式,也是工業化和城市化發展的重要載體。伴随着“企業入園”的趨勢,國内大部分企業,尤其是生産制造企業大多都落戶于各類工業園區和開發區。以前在推進節能減排和綠色發展方面,一些地方更多關注企業和産品本身,而對作為生産企業集合體-園區的綠色發展和建設關注不足。在持續推動企業綠色發展和産品綠色制造的同時,如何能系統、科學地對企業碳排放和綠色科技發展進行管控和引導,園區扮演着非常重要的角色和職能。

我國工業園區數量多、種類廣、發展階段各異。我國各類園區達15000家之多,對全國的經濟貢獻達30%以上。其中,管理水平和科技水平相對較高的各類國家級園區也隻有數百家,相當一部分的園區在科技創新和科學管理等方面仍然存在差距。為落實國家自主貢獻和全球溫升控制的雙重目标,一方面,園區面臨着迅速推進能源低碳化轉型和工業綠色發展的雙重壓力;另一方面,園區具有企業集聚性、規模性優勢和創新轉型動力,産業共生效益的潛力顯著,基礎設施集約化程度高,行政管理體系相對獨立高效,低碳經濟勢必為園區高質量發展注入新的活力,成為全國乃至全球工業部門低碳發展的領頭羊和示範區。工業園區是我國建設綠色制造體系、實施制造業強國戰略最重要、最廣泛的載體,承擔了密集的工業生産活動,也将成為落實我國自主貢獻目标和實現精準減排的關鍵落腳點。工業園區綠色發展是實現美麗中國和碳達峰碳中和目标的内在要求和重要途徑。

黨中央國務院高度重視園區的綠色發展。“大氣十條”“水十條”“土十條”,《中共中央國務院關于全面加強生态環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》《“十三五”生态環境保護規劃》《工業綠色發展規劃(2016-2020年)》《打赢藍天保衛戰三年行動計劃》等重要文件中,提出了許多與園區生态化/綠色發展相關的内容。《關于促進國家高新技術産業開發區高質量發展的若幹意見 》《關于推進國家級經濟技術開發區創新提升打造改革開放新高地的意見》《關于促進開發區改革和創新發展的若幹意見》《國家高新區綠色發展專項行動實施方案》等系列文件更是針對園區提出了更加明确的綠色低碳循環發展要求。

我國自1999年開始試點生态工業園區建設,生态環境部、科技部、發改委、工信部、國土資源部等多個部門先後實施了ISO14000國家示範區、國家生态工業示範園區、可持續發展實驗區、園區循環化改造、低碳工業園區、園區土地集約利用評價、綠色園區等一系列綠色發展試點項目。截至2019年7月,已有305家工業園區至少入選了其中一類試點項目,占國家級和省級園區總數的12%:93個園區開展了國家生态工業示範園區創建工作,其中55個園區通過了國家生态工業示範園區考核;121家園區被列為國家循環化改造示範試點園區;67家園區入選低碳工業園區試點名單;111家園區入選綠色園區試點名單。這些試點示範為全面推進工業園區做好碳達峰碳中和工作奠定了良好的基礎。

園區生态化發展取得了明顯的成效。比較國家生态工業示範園區驗收基準年與規劃基準年的經濟發展,以及資源能源消耗、污染物排放的總量與強度變化發現,國家生态工業示範園區建設前後其COD和SO2排放總量分别下降25%和51%,排放強度下降52% 和69%;能耗、新鮮水耗、廢水排放量、固廢産生量分别增加了20% 、18% 、12%和6%,但其強度下降22%、25%、28%和32%。從業人數和工業用地面積分别增加了23%和30%,人均工業增加值和單位土地面積工業增加值産出分别增加27%和20%。國家生态工業示範園區以較小的土地占有和人力投入,對所在地區的經濟發展産生了巨大的貢獻,以較小的環境負荷産生了顯著的經濟貢獻,可有效緩解區域經濟發展面臨的資源環境壓力。這些績效對碳達峰碳中和同樣有效,完全可以借鑒。

工業園區應成為做好碳達峰碳中和工作的“領頭羊”

科學認識工業園區能源消費結構和碳排放特征。我們分析了210多家國家級經開區的分品種能源消費,限于數據可得性,基于2015年的數據分析這些園區的總體情況:燃煤在園區能源消費總量中占74%,這個值高于同年我國工業部門的燃煤消費比例(56%),其後是原油和天然氣,分别為36%和8%。我們觀察到園區能源消費品種多樣化特征很明顯,非常規能源如餘熱、生物質、生活垃圾、工業固廢等得到了積極應用。這些非常規能源的占比2015年雖隻有2%,但有很大提升空間。許多園區還建設了太陽能光伏屋頂,這也是園區能源結構優化中一個亮點。

工業園區貢獻了全國二氧化碳排放的31%。園區實現碳達峰,首先要摸清碳排放家底。對園區溫室氣體排放的核算,要堅持系統觀,從生命周期視角,既要看直接排放(園區邊界内燃料燃燒産生的排放),也要重視間接排放(園區所用燃料的上遊生産運輸過程排放和外購二次能源的生産運輸過程排放)。我們對上面提到的210多家國家級經開區的溫室氣體直接排放和間接排放做了研究,發現其分别為10.4億噸和1.8億噸CO2當量,各占總排放的85%和15%。間接排放占比不能被忽略,園區碳達峰、低碳化發展中對間接排放的責任和減排義務同樣需要加以關注。

我們用這些國家級經開區單位工業增加值二氧化碳排放量(也稱為排放強度,平均值為2.4噸/萬元)為參考,對全國工業園區的碳排放強度做了同質化假設,并參考工信部《工業轉型升級規劃(2011-2015年)》關于“十一五”期間中國工業園區貢獻了全國工業産出的50%以上”這一判斷,估算出2015年全國工業園區的二氧化碳排放量約為28.2億噸。再參考國際能源署相關數據,由此初步判斷工業園區貢獻了全國二氧化碳排放的31%,這個比例相當巨大。随着近10餘年來工業企業入園率逐步提升,工業園區的碳排放在全國的貢獻率将持續攀升,因此明确園區碳減排路徑并推廣行之有效的碳減排措施已刻不容緩。

基礎設施溫室氣體排放在園區直接排放中具有鎖定效應。我們曆時5年多,在國際上首次建立了涵蓋1600多家國家級和省級工業園區的大樣本、高分辨基礎數據庫。我們發現,這1600多家園區在役能源基礎設施總裝機容量為515GW,占2014年全國總發電裝機容量的38%;這些基礎設施的溫室氣體排放量占全國的21%,二氧化硫排放占12%,氮氧化物排放占15%,淡水消耗占全國工業用水量的5%。我們發現園區能源基礎設施患了“三高”症,就是燃煤機組多(裝機容量占87%)、小機組多(50MW以下數量占62%)、溫室氣體排放量在園區占比高(平均75%)。

基礎設施因為服役時間長,排放占比高,排放有鎖定效應,同時基礎設施也是金屬材料、水資源使用的重要節點。僅從園區的能源基礎設施着手,我們把能源-水-材料進行耦合,從全生命周期的角度,開發了溫室氣體減排的“年份-存量(Vintage-Stock)”模型,仔細研究了園區溫室氣體和其他污染物協同減排的途徑、潛力和成本。我們提出了基礎設施的5種主要減排技術,燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐;垃圾焚燒爐替代燃煤鍋爐;抽凝/純凝汽輪機升級為背壓汽輪機;大容量燃煤機組替代小容量燃煤機組;天然氣聯合循環機組替代小容量燃煤機組。這5種技術綜合作用,能實現溫室氣體減排8%~16%,并協同減排二氧化硫24%~31%、減排氮氧化物10%~14%,節水34%~39%。同時,減排具有一定經濟效益,綜合情景下單位減排成本為-519元/噸CO2當量(2015年可比價)。

四大戰略路徑推動園區實現2050年碳減排51%

産業結構調整、能效提升、能源結構優化、碳捕集,推動我國工業園區深度碳減排。我們研究了兩種經濟增速下,我國工業園區2035年和2050年的排放量,提出了四種碳減排途徑及其各自的減排潛力。總體來看,未來園區經濟增長帶來的碳排放新增量仍将十分顯著,但通過四種減排途徑有望将其抵消并實現淨減排,即實現2015年-2035年和2035年-2050年分别減排28%和51%的目标。

具體來看,2015年-2035年期間,産業結構調整與能效提升(即單位工業增加值産出的能耗下降)的碳減排潛力尤為顯著,提高非化石能源占比和增加CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage碳捕集、利用與封存)應用也可帶來可觀的碳減排潛力。電網碳強度下降也可帶來一定的減排效果。從時間跨度來看,産業結構優化、能效提升、能源結構優化在2035年-2050年期間的減排潛力将明顯減小,表明至2035年的碳減排潛力基本能充分釋放,遠期的深度減排需主要依靠持續推進工業生産活動中的系統優化、區域層面的産業布局優化和末端針對性的CCUS來進一步實現總體碳減排目标。

能源結構優化重點可放在生活垃圾、生物質和污泥、餘熱、風、光、氫等六種能源。我們研究發現,預期碳減排貢獻最顯著的依次為氫能、風電、光伏,這三種能源到2050年的減排貢獻率總計可達73%-81%,尤其氫能在2015年-2035年可貢獻36%-37%的減排潛力,在2035年-2050年可貢獻46%-50%,是深度減排最有潛力的措施。垃圾、生物質和污泥、餘熱這三類非常規能源目前在園區能源結構中的占比還較小,而園區則是其最重要的歸宿,需要進一步挖掘其潛力,通過大力提升此三類能源的回收利用率,并改進焚燒爐技術以提升摻燒比,其帶來的碳減排貢獻可望進一步增加。

現階段還應充分利用園區産業集聚優勢,挖掘園區内部和園區間的産業共生潛力,将生産過程中的副産品及廢物等回收利用,從源頭削減資源消耗和碳排放,例如城市生活垃圾、污水處理廠剩餘污泥的焚燒産能,以及化學反應餘熱的再利用等。

做好我國工業園區碳達峰碳中和工作的幾點思考

推動工業園區在2030年前碳排放達峰行動方案中發揮更大作用。我國省級及以上工業園區有2500餘家,其他各級園區達上萬家,為落實國家自主減排貢獻和全球溫升控制的雙重目标,園區要充分發揮産業鍊供應鍊集聚、基礎設施集約、行政管理高效等優勢,成為工業部門乃至全國低碳發展的領頭羊和示範區。

各部門和地方政府在推動園區碳達峰工作中宜科學施策,制定工業園區低碳發展分類指導路線圖。碳達峰碳中和是國家“一盤棋”的總體部署,是一項系統工程。做好碳達峰碳中和工作,工業部門是重中之重,但要避免工業載體“一刀切”。因此,要研究制定“中國工業園區溫室氣體及多污染物協同控制行動路線圖”,将園區按照綠色發展水平、經濟規模、主導産業、基礎設施建設狀況等屬性進行分級分類,明确各類各級園區低碳化轉型的行動重點。研判園區未來碳排放演化路徑,結合國家自主減排貢獻和《巴黎協定》提出的2℃和1.5℃溫控目标下全球碳預算區間,識别園區排放達峰關鍵時間節點,建立深度減排動态優化方案,支撐園區深入打好污染防治攻堅戰和綠色低碳轉型攻堅戰。

科學核算園區碳排放,摸清家底。要充分認識園區的特點,建議基于生命周期方法開發并編制工業園區溫室氣體核算框架與實施細則,開發系統、規範、标準的工業園區溫室氣體排放核算方法與工具包,解決核算方法的可行性、核算範圍的一緻性、核算結果的可比性等問題,科學支撐工業園區碳達峰決策,為後續全面深化工業園區溫室氣體減排工作提供基礎和手段。

開展碳達峰示範試點園區建設。結合當前正在實施的國家生态工業示範園區、國家高新區綠色發展示範園區等項目,建議主管部門間深化協作,選擇一批綠色發展基礎好、産業體系優勢足、低碳達峰意願強、經濟實力有保障的園區,從全生命周期溫室氣體核算、制定碳達峰路徑規劃等方面開展示範試點,并争取給予專項預算資金支持,在“十四五”期間形成一批在國内可引領、在國際上有影響的碳達峰示範試點園區。

上下四十年:我國工業園區闖出一條綠色道路

我國工業園區發展是改革開放的偉大創舉和成功實踐之一。改革開放之初,先建蛇口工業區,進而帶動深圳特區全面發展;1984年沿海城市擴大開放,建立開發區亦為關鍵行動,園區人走出了我國園區創新發展之路。過去四十年園區成功地肩負起了快速實現工業化、城鎮化的重要曆史使命,開發區人鑄就了創新和擔當精神;未來四十年,我國工業園區主動擁抱新時代、新使命、新擔當,戮力前行,實現碳達峰碳中和,闖出一條綠色道路。

風好正是揚帆時,不待揚鞭自奮蹄。做好碳達峰碳中和工作,我國工業園區必須做出貢獻。

陳呂軍,bevictor伟德官网教授,博士生導師。現任bevictor伟德官网生态文明研究中心副主任,bevictor伟德官网循環經濟研究院副院長,bevictor伟德官网清潔生産與生态工業研究中心主任,兼任中國循環經濟協會工業園區綠色發展分會主任委員,中國高校生态文明教育聯盟秘書長,中國環境科學學會生态産業分會常務副主任委員,中國環保聯合會綠色技術發展專業委員會副主任委員,全國部級聯席會議循環經濟專家咨詢委員會委員,國家經濟技術開發區綠色發展聯盟專家委員會主任,中華全國青年聯合會第十屆委員會委員。入選國家百千萬人才工程,授予有突出貢獻中青年專家,享受國務院政府特殊津貼,入選國家環境保護專業技術領軍人才。

他領導完成了數百項環保工程項目,承擔完成了多項國家和地方科研項目。獲得國家技術發明三等獎1項、省部級科技進步一等獎3項、二等獎7項、三等獎4項,其他獎項多項,共取得國家專利百餘項,發表了百餘篇學術論文。是第一屆、第三屆中國環境科學學會青年科技獎獲得者。

近十幾年來,一直緻力于工業園區綠色低碳循環生态化發展研究與實踐,全力推進我國産業生态化研究,為我國工業園區綠色發展提供方法與案例。針對工業園區碳達峰和碳中和,研究提出解決方案。

來源:中國環境報 3-10 陳呂軍

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