技经观察丨实现双碳目标需重视变革性技术

当前，世界各国均面临气候变化的严峻挑战，碳减排已成大国新的竞争领域。2020年9月22日，习总书记在第七十五届联合国大会上正式宣布我国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。“双碳目标”下，能源领域变革性技术发挥的支撑性作用正愈发凸显。美国、欧盟、英国和日本等主要国家和经济体近期纷纷加大变革性技术项目部署，以期保持在气候治理领域的领先地位。对此，我需重视能源领域变革性技术发展，尽早实现“双碳目标”，在大国碳减排竞争中展示我国的担当。

一、各国纷纷出台“碳中和”目标和行动计划

进入21世纪以来，主要国家和经济体已处于后工业化阶段或已完成工业化阶段，其已基本解决传统环境污染问题，所以重点关注气候变化等全球性问题，制定气候治理的国际框架并成为该领域的全球领先者。在主要国家和经济体的推动下，2015年，近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，确立了把全球平均气温较工业化前水平涨幅控制在2℃内和努力实现1.5℃温控的目标，为全球确定了绿色低碳转型的大方向。2017年，主要国家在“同一个地球”峰会签署了《碳中和联盟声明》，承诺在21世纪中叶实现零碳排放。2019年联合国气候行动峰会上，主要国家承诺加大行动力度，并组建“气候雄心联盟”，以敦促各国开展更高级行动。

从国家和主要经济体看，欧洲方面，2018年11月，欧盟委员会发布“2050年净零排放”政策性文件，涉及产业政策、金融和研发等关键领域；2019年11月，欧盟委员会发布“2050欧盟绿色新政”，推动欧盟“绿色发展”。该文件提出，到2050年欧洲将成为全球首个“碳中和”地区，并为此制定了详细的政策框架和时间表路线图，包括能源、产业、建筑、交通和农业等各个领域。2020年7月，欧盟委员会又出台《欧盟氢能战略》，提出为实现欧盟2050年碳中和目标，欧洲到2024年将安装600万千瓦的电解设施以具备100万吨绿氢制备能力，到2030年将安装4000万千瓦的电解设施，以具备1000万吨绿氢制备能力，到2050年制备的氢均为绿氢，并将25%的可再生能源用于电解制氢。2021年4月，欧洲议会及欧盟各成员国议会就《欧洲气候法》达成临时协议，拟通过立法实现2050年碳中和的承诺。欧洲各国也纷纷出台政策文件。2020年6月，德国通过《德国国家氢能战略》，指出可再生能源产生的绿氢是支持德国2050年实现碳中和的必要条件，德国将持续加大绿氢和公共交通等领域投资力度。2020年9月，英国政府推出一揽子绿色创新资助方案，支持用于重工业、建筑、航天和交通运输部门脱碳的绿色技术，实现经济的绿色复苏。法国、意大利、西班牙等欧洲国家也出台了政策文件，支持本国绿色经济发展。美国方面，拜登政府上台后，推出一揽子清洁能源政策，如重返《巴黎协定》；推出《氢能项目计划》《能源地球计划》，加大对太阳能、生物燃料、地热能、碳捕集技术、耦合能源系统技术等项目的投资；承诺到2035年通过可再生能源过渡实现无碳发电、到2050年实现碳中和等。亚洲方面，2020年底，日本经济产业省发布《绿色增长战略》，明确2050年实现碳中和目标，并对海上风能、核能、氢能、太阳能和交通等领域的具体发展目标和重点发展任务。2021年5月，日本国会参议院通过《全球变暖对策推进法》，进一步以立法的形式明确了日本到2050年实现碳中和的目标。2020年7月，韩国政府推出新的经济刺激计划《韩国新政：国家转型战略》，并为其投入73.4万亿韩元（约600亿美元）。新政分为“数字化新政”和“绿色新政”两部分。其中“绿色新政”确定了韩国需从碳依赖性经济转变为低碳环保型经济，为韩国带来经济和社会结构的根本性升级。目前，超过130个国家和地区提出了“零碳”或“碳中和”的气候目标，其中2个国家已实现碳中和，7个国家已制定相关法律，欧盟（作为整体）正在制定相关法律法规；20个国家（包括欧盟国家）已经发布了正式的政策宣示；近100个国家和地区提出了目标但尚在讨论过程中。

二、变革性技术将发挥关键支撑作用

变革性技术指通过科学或技术的创新和突破，对传统技术、工艺、产品进行一种另辟蹊径的革新，产生重塑行业乃至全球经济的颠覆性进步，是提升国家综合国力、科技创新力和产业国际竞争力的重要途径。能源领域的变革性技术极大程度促进了在人类的发展。例如，16世纪英国木材的短缺导致了煤炭时代的到来，随着煤炭利用技术的提高，煤炭被广泛应用于蒸汽机领域，并取代薪柴成为世界的主要能源。20世纪中叶，随着内燃机技术的突破，石油开采业和石油化工业的突飞猛进，石油和天然气勘探、开采技术的快速发展，大大加速了各国工业化发展的步伐。美国页岩技术的快速突破使得其从进口国转变成全球最大石油生产国，并重塑了全球资源版图与供需格局。美国和欧盟的经验证明，变革性技术是“改变游戏规则”“重塑未来格局”的革命性力量。

从国家来看，美国、欧盟、日本等主要国家和经济体一直重视变革性技术研发。美国方面，为支持军事领域变革性技术的发展，美国于1958年在美国防部下设立了美国国防部高级研究计划局（DARPA），几十年来，DARPA在互联网、半导体、合金材料、GPS、远程医疗、隐形飞机和无人机等领域推出了大量震撼世界的变革性成果。2015年，DARPA发布新版《服务于国家安全的突破性技术》报告，表示将重视军事变革性技术发展，在快速打击对手、形成非对称竞争方面取得新突破。在能源领域，美国模仿DARPA的模式于2009年建立了美国能源部高级研究计划局（ARPA-E），作为美国变革性能源技术的主要推动者。短短十几年，该机构在变革性技术发展方面已取得了突出的成绩，在太阳能、氢能、核能、地热能和潮汐能等领域开展177个项目，产生了88个新公司，产出了4614篇科学论文和716项专利等，ARPA-E也被誉为“美国能源创新的全能催化剂”。拜登政府上台后，将全球气候变化视为最严峻的挑战之一，签署了多项与能源和气候有关的行政命令和总统备忘录，期望通过大力发展变革性能源技术，发展安全、有效和经济的能源系统，减少碳排放，保持美国在气候治理领域的主导地位。此外，拜登政府还计划模仿ARPA-E构建一个组织独立的、结构扁平的、人员专业的和权力范围大的新机构——“低碳高级研究计划局”（ARPA-C）。预计，ARPA-C将专注于变革性脱碳、碳回收和碳利用等碳相关技术，而ARPA-E将更加专注于变革性可再生能源技术，两个机构将更好地满足拜登政府的“新能源独立”和“全球气候治理领导者”的目标。

欧洲方面，早在20世纪70年代，欧盟的前身欧共体委员会就推出了《1977—1980欧洲共同体科技政策指南》，指出欧共体需要协调各成员国的科技政策，加强欧洲高技术研发，随后推出了“技术研发框架计划”（Framework Programme for Research and Technological Development，FP）。能源是FP中的重点内容，尤其是进入21世纪后，能源、环境问题凸显，欧盟依托FP框架，加大能源技术的研发。在第六框架计划FP6（2002—2006）中，欧盟研究重点包括可再生能源技术、节能提效、替代燃料、燃料电池、氢储能等，目标是开发和使用新的技术，增加可再生能源的利用。在第七框架计划FP7（2007—2013）中，欧盟研究重点包括氢能和燃料电池、可再生能源发电、可再生能源供热/制冷、二氧化碳捕获与封存、洁净煤技术、节能提效、电力/天然气网络和能源政策研究等，目标是优化能源结构，提高能源效率，应对能源供应安全和气候变化，提高欧洲工业竞争力。2008年，欧盟出台“欧洲战略性能源技术规划”（European Strategic Energy Technology Plan），指出欧盟未来能源发展需依赖的关键技术，包括碳捕捉及运输与存储、欧洲电网、燃料电池和氢能、核电、太阳能和风能技术，并对其中变革性技术研发进行了部署。此后欧盟2011年的《2050能源技术路线图》、2013年的《Horizon 2020研究创新计划》等计划均阐述了技术革命的重要性，并强调结合信息与通信技术、人工智能等先进技术，使欧盟引领新一轮能源革命。

从技术上看，根据美国大西洋委员会报告，2035-2040年能源储存技术、大数据、先进材料等新兴技术将迎来转折点，太阳能、风能等新能源将取代化石能源，开启“后石油时代”的世界转型进程。在太阳能发电领域，第三代太阳能电池技术、能源储存技术和智能电网技术，将使太阳能应用步入数字化与电子化。在风力发电领域，先进陶瓷、碳纤维、石墨烯等新材料的应用，以及风轮机和传感器技术的创新，将减少地理因素对风力发电的制约，降低风力发电的成本。在储能领域，中国和美国有望在未来十年内升级当下的锂电池技术，为民用电能储存带来巨大突破。氢能方面，根据国际可再生能源组织2019年发布报告称，质子交换膜电解装置和氢燃料电池技术已足以实现大规模经济投产，氢能将在工业与交通运输业发挥重要作用。核能方面，美国麻省理工学院称核聚变技术的突破已经逼近临界点，有望在未来15年内接入电网。目前，美国、中国、欧盟、日本、俄罗斯、韩国和印度正在合力建设国际热核聚变实验堆，核聚变的商业化利用有望在21世纪中叶实现。

三、变革性技术正重塑能源地缘政治格局

“双碳目标”下，全球能源系统正在发生根本性变化，这将对几乎所有国家产生影响，传统油气格局中的“集团化”博弈格局将转向能源技术竞争，并将产生广泛的地缘政治后果。

在博弈格局方面，在传统油气格局中，世界油气资源不平衡的空间分布格局使能源出口国和能源进口国围绕国际能源定价权进行“集团化”的政治斗争，例如由能源出口国组成的石油输出国组织（OPEC），以及由能源进口国组成的国际能源署。而在低碳竞争中，风能、太阳能、水能与核能等分布式可再生能源在各国广泛分布，使传统“集团化”的国际博弈结构趋于分散化。能源关键元素出口国与能源技术装备制造国围绕稀土元素、锂、钴等资源控制权的博弈，将成为国际新能源地缘政治格局的常态。

在能源权力方面，能源技术控制权、能源金融控制权成为能源博弈的核心。在全球层面，中美能源“新技术”与“新基建”将成为新一轮大国博弈的主线。国家维护自身能源安全的策略，从传统上的分散石油进口来源与渠道，转向发展新能源技术，以提升自身的能源供给安全。

此外，电力断供或将成为地缘政治新武器。大多数新能源以电力传输，区域电网将成为新能源传输的主要方式。在地缘政治冲突中，电力输出国可以通过切断跨国电网的方式制裁电力输入国，从而起到与油气制裁一样的政治效果，如2015年乌克兰切断了通往克里米亚地区的输电线路。

在全球气候变化的大背景下，绿色发展、实现“碳中和”目标不仅是各国应对气候变化的方案，而是一个新的“战场”。绿色发展是一种道义，占据全球道德制高点，将不断影响全球的发展观、价值观、文化观；绿色发展是一种规则，全球绿色标准数量将不断扩大，绿色标准、绿色贸易壁垒将成为国际经济规则的重要内容；绿色发展是新一轮变革，将对技术创新、产业发展、污染减排形成倒逼机制，先行者将获得新的经济增长点，将有益于其参与未来各主要国家和经济体的绿色竞争。我国正处于铆足劲追赶发达国家的关键阶段，在绿色竞争的赛道上占据优势地位，在绿色发展中树立大国形象、践行大国担当、输出绿色发展的中国方案是这一阶段的关键。为此，我须着眼未来全球能源变革，以解决国家长远发展需求、引领能源变革趋势为目标，通过在不同学科领域展开深度交叉融合，攻克重大共性基础科学问题，催生新的重大科学思想和科学理论，带动新知识体系建立，培养能源领域变革性技术，提升我国在新一轮能源变革中的国际地位和核心竞争力，尽早实现“双碳目标”。

作者简介

张宇麒 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究五室，三级分析员

研究方向：能源领域前沿技术研究跟踪及产业、政策研究

联系方式：[email protected]

作者简介

李维科 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究五室，三级分析员

研究方向：新材料、先进制造领域前沿技术跟踪及产业、政策研究

联系方式：[email protected]

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编辑丨郑实

研究所简介

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