未来十年将是“碳达峰”和“人达峰”的历史交汇期，“双峰”的同时逼近迫使我国能源体系调整、产业转型升级进入倒计时，我国高质量发展进入攻坚期。面对生态矛盾和人口危机的双重约束，亟需探索一条中国特色的可持续发展之路。
“碳达峰”“人达峰”将时间节点不约而同的指向了2030年。未来十年，需要稳步优化能源结构，为2060年如期实现“碳中和”获得先机。
未来十年，需要主动应变人口结构的变化，为适应少子老龄化社会做好谋划。
未来十年，我们要成功探索适应新国内外形势下的能源、人口、环境综合解决方案，向更加可持续的发展迈进。
未来十年充满了挑战与机遇，我们准备好了吗？
今天刊发“碳达峰”“人达峰”系列文章第二篇（上），本文着眼于在“碳达峰”的征途中我们正在和即将面临的时代大挑战。
时代大挑战——“碳达峰”面临重重考验
挑战一：“双碳”目标迫在眉睫，面临内外三方压力
根据世界资源研究所报告，截至2020年，全球已有53个国家和地区提前实现了“碳达峰”，这些国家和地区的碳排放量约占全球的40%；到2030年，实现“碳达峰”的国家和地区的碳排放量将占到全球的60%。
欧洲发达国家基本在20世纪末实现了“碳达峰”，美国和日本也在2007年金融危机爆发前实现了“碳达峰”（如果按人均碳排放来计算，欧美发达国家则早在在20世纪70年代已经实现了“碳达峰”）。按约定，欧美日等发达国家如果在2050年实现碳中和，可以确保50-60年的过渡期。
那么，按照“3060目标”约定，我国需要用仅仅30年时间从世界上最大的碳排放国过渡到净零排放国，2030年后年均减排率须达8-10%，这意味着我国面临着比发达国家时间更紧、幅度更大的减排要求。
碳排放一头牵扯输入端的能源结构，一头牵扯到输出端的环境治理，如何在确保我国社会经济的正常发展的前提下，平稳和安全的向净零排放过渡，需要举国上下付出极大的努力。
图1 主要国家人均二氧化碳排放比较。注：一个国家的发展程度同人均累计碳排放有密切关系：中国的人均碳排放量虽已超过全球平均，但人均累计排放远不及，意味着我国实现“碳中和”更为困难。资料来源：2021中科院学术部年会
碳排放权近似为“发展权”，背后是国家间的博弈。目前，主要有三股力量对我国的碳排放施压，一是来自欧美日等发达经济体的压力，如通过碳关税等手段向“中国制造”施压，以碳排放为筹码遏制中国经济发展；
二是来自于国际舆论的压力，作为“世界工厂”，我国的年总碳排放量已经达到美日欧的总和，生产端和消费端的人均碳排放已经高于或接近英法等欧洲发达国家（虽然不排除部分跨国公司的碳足迹转移到我国），但“账面数据比较扎眼”，我国必须做出大国表率，维护大国声誉，减排势在必行；
三是来自于中国自发的力量，我国要实现可持续发展，构建人类命运共同体，必然面临向低碳发展的转型。
挑战二：全球“碳预算”存量告急，年均“碳排放”增量受限
政府间气候变化专门委员会（IPCC）近期确认了全球“碳预算”（Carbon budget）——是指为了保证较有可能地将全球气温上升幅度控制在比前工业化时代2℃以内（2℃的温度上升目标已被联合国气候变化框架公约UNFCCC中的所有国家所接受），全世界可以排放的二氧化碳估算量。
据国际科学界估计，全球“碳预算”应在一万亿吨左右（1000PgC）。按照目前状况，全球会在30年内将剩余预算耗尽。我国2020年总二氧化碳排放量约100亿吨（同年全球碳排放总量约为340亿吨），约占全球的29.4%，超过美日欧三大经济体的总和。
从世界整体碳排放增长趋缓、逼近峰值的趋势来看，迫于内外压力，留给中国的“碳预算”指标将十分有限，预计2030年达峰时我国碳排放总量将被控制在116亿吨以下，倒推计算的话，我国的碳排放年增长率不能高于1.5%。
图2 全球“碳预算”消耗情况，资料来源：世界资源研究所挑战三：减排与经济增长矛盾凸显，低碳发展范例史无前有
“碳达峰”是一个自然过程，只有事后才得出什么是碳排放峰值。根据全球碳计划（Global Carbon Project）数据显示，欧盟在1970年代实现“碳达峰”后，经历了长达10余年的平台期才开始缓慢下降，目前即将步入快速下降阶段（图3中蓝色线条）。
自2005年以来，我国成为全球碳排放总量最高的国家，2010年以后增长有放缓趋势（图3中橘色线条）。
图3 主要经济体化石能源的碳排放量（1960-2000年），数据来源：Global Carbon Project注：1）总碳排放量由化石能源和土地利用变化产生，且前者占绝大多数，该数据不包括土地利用变化产生的碳排放；2）受新冠肺炎疫情影响，2020年大多数地区碳排放总量出现下降趋势。
但另一方面，我国人均碳排放与发达经济体相比还有不小差距（图4）。人均碳排放是与人均GDP高度正相关的，著名的环境库兹涅兹曲线认为，碳排放曲线随着人均GDP增长会到达拐点之后才能实现“碳达峰”。
经统计，发达国家通常人均GDP在2.5-4万美元左右实现“碳达峰”。而中国2020年的人均GDP刚刚超过1万美元，假设经济增长按5.5%或6%的增长，在2030年人均GDP约为2万美元左右，也就是说中国2030年前实现“碳达峰”时对应只有2万美元的人均GDP水平，低于经验统计区间。
这意味着我国的“碳达峰”与发达经济体“碳达峰”所处的发展阶段有着本质的不同。在实现“碳达峰”时我国可能只是一个中等发达国家，对比发达经济体有2万美元的差距。
减排的同时要保经济增长，意味着经济发展模式需要与碳排放脱钩，也要通过碳回收来进一步减少排放。注定了我国不能走先污染再治理的老路，而是从现在就要探索低碳高质量发展的新路。
图4 人均化石能源碳排放量（2000-2019年），数据来源：Global Carbon Project
在认清三个挑战的同时我们也在面对三个重要现实。
现实一：我国发展的底层架构仍然落后
在2021年3月21日举行的中国发展高层论坛2021年会上，生态环境部部长黄润秋提出，当前中国生态文明建设和生态环境保护工作任重道远，生态环境保护结构性、根源性、趋势性压力总体上尚未根本缓解，最突出的是“三个没有根本改变”，即以重化工为主的产业结构、以煤为主的能源结构和以公路货运为主的运输结构没有根本改变，污染物排放和生态破坏的严峻形势没有根本改变，生态环境事件多发频发的高风险态势没有根本改变。
比如，我国单位GDP的碳排放强度（图5中橘色）远高于美、英、法、德、日等发达国家，是世界平均水平的1.3倍，是OECD国家的2.7倍，表明我国尚未摆脱“大量生产、大量消费、大量排放”的发展模式。
如期实现“双碳”目标，面临着发展结构的调整，提高能源的使用效率，让经济发展与碳排放实现脱钩，让人民生活水平的提高与碳排放脱钩。
图5 主要国家单位GDP的碳排放强度（2019年），数据来源：Global Carbon Project
现实二：我国的能源体系升级道阻且长
导致我国单位GDP的碳排放强度高居不下的原因是能源体系问题，我国目前的能源体系依然高度依赖于化石能源，化石能源约占85%，其中煤炭又占了大头。
根据国家统计局资料，2020年我国一次能源消费量56.7%仍来自于煤炭，终端能源消费量33.7%来自于煤炭（2018年），二氧化碳总排放量80%来自于煤炭。
相比之下，欧盟、美国、经合组织的能源结构大致为：煤炭14-16%，石油38-41%，天然气24-28%，非石化能源16-24%；煤炭和石油占整个能源结构的52-56%，而天然气和非石化能源占44-48%。
2010-2020年的十年间，虽然我国煤炭消费占能源消费总量比重由69.2%降至56.7%，降低了12.5个百分点；清洁能源消费总量占能源消费总量比重由13.4%增长至24.4%，增加了11个百分点，能源消费结构持续向绿色低碳转变，但清洁能源消费占比距离2020年、2030年分别达25%和35%左右的目标还有一定差距。
回顾人类能源的发展历史，石油取代煤炭大概用了100年的时间，未来十年，找到廉价稳定的清洁替代能源，淘汰落后的煤炭产业链显然是重中之重，是我国能否如期实现“双碳”目标的关键。
图6 主要经济体能源消费结构比较（2020年），数据来源：《中国能源革命进展报告（2020）》
现实三：我国的低碳治理体系还不尽完善
我国在低碳治理方面的不足主要表现在制度和技术两个方面。
早在2004年，欧洲气候交易所作为芝加哥气候交易的子公司成立，实施碳排放“总量管制与交易制度”（Cap-and-Trade），随后推出期权交易，让排放配额成为金融衍生品，增加了碳市场的流动性。目前已形成欧盟碳排放交易体系（EuropeanUnion Emission Trade System，EUETS）、欧盟碳税和欧盟碳边境税综合性的制度体系。
在制度上，我国碳交易体系起步晚，碳期权、碳债权、碳基金等碳金融工具的发展受到一定的限制，尚未形成全国性交易市场（据说今年内会开始启动运行），已经存在的试点碳市场存在监管不严，执行相对宽松，规则不清，企业被动履约参与交易的积极性不高等问题。
在技术上， 我国虽然在发展低碳经济方面已有良好开端，但低碳、零碳、负碳等领域的很多关键核心技术（如绿色氢能，碳捕集利用与封存（CCUS）等）依然受制于人。
如新能源汽车最核心的“三电”技术（电驱动、电池、电控）与特斯拉、保时捷、丰田等国外车企还有不小差距；
减碳技术之一的节能LED（发光二极管）芯片大部分依赖进口，国产芯片品质与国外相比至少有5年以上差距；
在无碳技术方面，风力发电一些核心零部件，如轴承、变流器、控制系统、齿轮箱等的生产技术难关迟迟未能攻克；
我国多晶硅太阳能电池的硅材料制备技术与美、日、德、意、挪威等国存在较大差距，平均能耗为世界先进水平的1.5-2倍；
生产薄膜太阳能电池只能采购国外设备供应商的整线设备，未来的设备升级和技术升级都将依赖国外设备厂商，处境非常不利。
小结
本文总结了当下阶段我国实现“双碳”目标存在“时间紧”“任务重”“矛盾深”三大挑战，也需要面对“经济增长模式传统”“能源体系陈旧”“制度技术起步晚”等三大现实问题。
实现“双碳”目标表面上是应对气候变化的环境问题，实则是事关经济社会系统性变革的发展问题，甚至是政治问题、外交问题。
它不仅涉及能源结构升级，还包括增长方式、生活方式的转变，关系到国家经济高质量发展，是推动国家从资源依赖走向技术依赖的重要力量。
从这个意义而言，我国目前制定的“碳达峰”“碳中和”目标，绝非单纯意义上的环保竞赛，而是全新一轮的科技创新竞赛、绿色创新竞赛。
为如期达成“双碳”目标，我国必须采取根本性变革，不但要控制好总量、人均、强度的关系，而且要通过生产资料的革新，推动从末端治理向源头治理的低碳治理新模式，推动我国从高碳、高消耗的经济发展模式向低碳、高效的发展模式顺利转型。
