“碳中和目标之下，科技界能不能有原始创新能力与颠覆性技术变革能力变得特别关键。”9月26日，在2021年中关村论坛碳达峰碳中和科技创新论坛上，全国人大常委会副委员长、中国科学院院士丁仲礼指出。
2020年，中国世界作出“中国将力争2030年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的庄严承诺。一年以后，“碳中和”已经是经济科技领域内最热词汇之一。本届中关村论坛碳达峰碳中和科技创新论坛上，中国科学院与中国工程院的院士专家们齐聚一堂，就科技创新如何助力碳中和目标的实现进行了深入探讨。
碳中和是经济社会的系统性转型
科学技术是第一生产力，人类每一次的变革，都离不开突破性技术的参与。
全国人大常委会副委员长、中国科学院院士丁仲礼在中关村论坛上指出，碳中和对中国来说是经济社会的系统性转型。这个过程不仅要依靠行政力量和资本力量，更要依靠科学技术的力量。“一定要建立一个完整的、强大的技术支撑体系，这是今后我们科技界的重大任务。”
中科院院士、中科院过程工程所所长张锁江表示，要实现碳中和目标，顶层设计上，路线图要搞清楚；作为科研人员，要在关键技术上有所突破。
中国工程院院士、全球能源互联网研究院有限公司院长汤广福直言，在碳中和目标所要求的能源转型领域，基础理论和关键技术面临巨大挑战，打造以国家实验室为代表的国家战略科技力量势在必行。
在此次碳达峰碳中和科技论坛上，院士专家认为无论是从能源发展趋势，还是从全球气候变化方面来看，低碳、绿色、清洁发展都是势在必行。碳中和目标之下，科学界面临挑战，也面临机遇。
供给端减排就是新能源转型
碳中和的基本概念，简言之，即人为二氧化碳排放量（化石燃料利用和土地利用）被人为努力（木材蓄积量、土壤有机碳、工程封存等）和自然过程（海洋吸收、侵蚀沉积过程的碳埋葬、碱性土壤的固碳等）所吸收，即净零排放。
通过以上概念表述，可以看出，碳中和实现路径主要有排放侧和固碳侧两个方面。
排放侧来说，目前人类活动涉及到的二氧化碳排放主要聚集在四大部门：电力、交通、工业以及建筑。其中电力、交通减排方法主要就是通过能源转型，实现绿电替代。
中国工程院院士、中国工程院原副院长杜祥琬表示，构建新能源为主体的新型电力系统，是走向碳中和要解决的一个关键问题。“构建以新能源为主体的新型电力系统，概括起来说，纵向的发、输、配、用和源、网、荷、储协调规划，横向多能互补，发展多种类型的储能技术，调动各种灵活性资源。新型电力系统要在实现减排的同时，具有安全、可靠、灵活的特点，要保证供电的安全，在常态下确保我们经济社会的正常运行。”
中国工程院院士、全球能源互联网研究院有限公司院长汤广福认为构建以新能源为主体的新型电力系统，有四个内在驱动力：即电力能源清洁化、电力系统柔性化、电力系统数字化、电力系统电力电子化。“当然，在这个过程面临着基础材料的挑战，在可再生能源、智慧能源系统、氢能储能、化石能源清洁利用等领域也有待重大技术突破。”
消费端减排需系统化解决方案
可以看出，电力和交通领域的减排主要是从能源供给端来解决，而与之不同的是，工业和建筑则更多的是能源和资源的消费端来实现节能减排。
以工业领域来说，主要涉及到化工、冶金、钢铁、建材等行业。据中科院院士、中科院过程工程所所长张锁江介绍，工业领域要实现减排，涉及到技术主要有制氢、储氢、用氢技术、电解铝技术、水泥行业里的行业耦合降碳技术，低碳水泥技术、以及碳捕集技术等。“总的来说，碳中和目标对化学工业、过程工业的再发展是一次历史性机遇。”
与工业领域相比，建筑的耗能更加为人们日常所感知。 中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿提出，为实现减排目标，建筑可以改变其内部的配电方式，变交流为直流，利用光伏，在建筑内部做分布式储能，再通过建筑内部配电，去跟临近的停车场充电桩连上，用好电动汽车的电池资源。“核心思想，就是将建筑用电从目前的刚性用电变成柔性用电，从而有效消纳自己的光伏发电，有效消纳外边的风电、光电，有效为电网削峰填谷。”在江亿看来，以目前技术水平，建筑内部的柔性用电方式已经到了可以推广的阶段。
大数据和人工智能打造智慧低碳
当然，从减排来说，无论是能源供给端，还是能源消费端，涉及到其中更为普遍的技术是大数据与人工智能的运用。
中国工程院院士、中国工程院原副院长杜祥琬指出，数字技术可以促进电力系统各环节的智能化，支撑电网以信息流引领优化能量流、业务流，支撑电网的全息感知能力，开放性和交互性，使电网向能源互联网升级。
中国工程院院士、中国工程院原副院长谢克昌表示，建立一个以能源为核心，并广泛关联经济、社会、气候、生态环境、科技政策等维度的开放性的大数据体系，对于破解能源领域在发展中遇到的问题非常必要。“当前应加强能源与智能技术深度融合，全面智慧发展，充分考虑互联网、大数据等高速发展带来的新机遇，为智慧低碳发展奠定技术基础。”
除了能源电网的智慧化，中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民认为，工业领域的低碳发展也不能缺少人工智能的参与。“低碳与零碳工业流程再造，除了局部技术创新外，还必须要人工智能的参与，没有人工智能的介入，我们没有能力驾驭这样系统化的大型体系。”
构建人与自然生命共同体
如果说能源和工业建筑领域的减排，是人类对自我行为的一种约束性努力，那么固碳侧的探索则是人类对自然进行更深度认知的过程。
人类活动排放的二氧化碳，首先在大气圈进行快速的输送，输送过程中森林生态系统、海洋系统以及无机的矿物都会时刻吸收，大致有一半的二氧化碳在这个过程中被自然吸收。中科院大气物理所碳中和中心主任刘毅详细介绍了如何利用卫星技术监测全球二氧化碳浓度。
中国科学院院士、中科院地理所研究员于贵瑞带来了关于陆地生态系统固碳现状及增汇潜力的研究，在他看来，碳中和目标驱动之下，通过实现国土空间优化，发展协同生态环境建设，大幅度提升现有固碳能力，是非常值得努力的方向。
“碳中和问题，在全球意义上，是随着社会的发展，人类种群修正自我行为的一种表达。人类试图通过自我调解，介入地球物质循环当中，维持自身的可持续发展，构建人与自然生命共同体。”于贵瑞说。
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