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      依托國土空間載體推進低碳轉型

      【信息來源:中國自然資源報 】 【作者:高 兵 鄧 鋒 范振林 強海洋】 【預覽:

      2030年前碳達峰,2060年前碳中和,是統籌國內經濟社會發展與全球應對氣候變化協同共贏的重大戰略。

      碳中和的基本邏輯是通過碳減排和碳清除與捕獲(自然和人工手段)達到二氧化碳排放量等于消除量的數量平衡。所謂碳減排,就是通過提高自然資源利用效率、利用新能源新材料礦產、完善能源資源配置和治理結構等減少二氧化碳的排放量。碳清除與捕獲實質是從大氣中吸收、匯集、清除、固定并利用二氧化碳的運行過程,使二氧化碳重返生物圈、巖石圈、水文圈和土壤圈。這些都需要經濟、社會、資源、生態和應對氣候變化協同治理,也需要自然資源管理和國土空間治理的深度、廣泛參與。

      自然資源治理如何應對自然擾動?

      未來十年碳排放總量仍將持續增長,自然擾動不可避免,誘發的各類自然災害與自然資源治理息息相關——

      我國力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值,意味著未來十年我國碳排放量仍將持續增長,必然會影響氣候變化,進而帶來的自然擾動不可避免,這些誘發的自然災害問題對自然生態系統和自然資源本身產生重大影響,并給自然資源管理帶來挑戰。

      加速地質災害形成和孕育,易造成重大生命財產損失。氣候變化常常作為外力因子加速地質災害發育過程。地質災害原本具有自身規律,但極端氣候往往誘發新的地質災害。地質災害相較氣候變化具有滯后性,不會立即在地質體上反映出來,需用長遠眼光預測發展趨勢,這給地質災害防治研究提供了空間。

      極端氣候條件造成土地退化,對國家糧食安全產生威脅。降水強度變化、氣溫變化、海平面變化等都可能改變耕地質量、加劇土地退化。同時,采伐森林、圍湖造田、建設用地擴張等土地利用變化是僅次于化石燃料的碳排放來源。推進國土低碳利用,控制開發強度,不僅有助于實現主體功能區戰略,也有助于降低碳排放產生的不利影響。

      全球變暖林草生長規律打破,動物棲息環境變化。由于全球變暖,植物生長周期變化,進而影響動物的食物鏈和遷徙規律,并可能導致某些物種滅絕。此外,由于森林地帶變得更干燥,世界各地的森林大火出現的頻次更多、影響的區域也更廣。氣候變化給林草資源管理和野生動植物保護帶來新的視角,需要用更廣尺度、更長周期、更系統的觀念來考慮自然生態問題。

      碳排放導致海洋酸化加劇,海洋生物資源生存條件惡化。聯合國政府間氣候變化專門委員會評估報告顯示,海洋吸收了1/4的人造二氧化碳和90%以上的溫室氣體熱量。但與此同時,也導致海洋酸化加劇,海洋生物的種屬、生命周期都會發生相應的演變;還會加速海洋生物鈣化,導致海螺、珊瑚等面臨被海水溶解的風險。海洋生物的生存環境變得越來越嚴峻,要積極探尋海洋資源利用、海洋生態保護和碳中和目標間的平衡路徑。

      引起河流徑流量、降水變化,影響水資源供需和水質。氣候變化帶來全球范圍內的冰川退縮,影響徑流和下游的水資源水質,全世界200條大河中近1/3的河流徑流量減少。我國青藏高原冰川退縮加劇了江河源區徑流量變化的不穩定性,20世紀中葉以來,我國東部主要河流徑流量不同程度減少,海河和黃河徑流量減幅尤其明顯。必須從長周期考慮中國的水問題,做好水資源調查評價與監測,科學合理的取水、用水,維護國家水資源安全。

      如何用好資源能源實現減排?

      以化石能源為主的能源資源消費總量仍不斷攀升,消費結構不合理,減少碳排放總量必須從源頭上抓起——

      作為世界工廠,在經濟高速發展、產業鏈日趨完善、加工制造能力與日俱增的同時,我國對能源資源的消耗不斷增長、碳排放量不斷攀升,雖然近年碳排放增速放緩,但總量仍然巨大。

      設計碳中和實踐路徑,首先需分析碳源。從三產來看,2000年以來,我國一產能源消費比重下降較為明顯,二產能源消費始終占據主導地位,三產能源消費比重上漲。工業是我國能源消費的主體,工業能源利用效率對能源消費強度影響最為直觀。從經濟部門來看,2018年我國二氧化碳排放主要源自電力/熱力生產業(51%)、工業(28%)和交通運輸業(10%),三者合計占比89%。電力仍以燃煤為主,交通運輸業則主要依靠汽油/柴油燃燒動力,而工業高能耗產品的制造過程中,煤、原油、天然氣仍是主要動力來源。目前我國的能源結構中,作為碳排放主要來源的化石能源(煤、石油、天然氣)仍占絕對主導。截至2020年底,我國電力結構中“一煤獨大”的現狀仍然極為突出,能源消費減排空間巨大。

      電力部門脫碳是實現碳中和的第一位要務。從資源利用的清潔程度、可開發性能、安全性能、可再生性能等要素考慮,可將發電能源可大致分為煤炭、次優能源(原油、天然氣、水電、核電)、優質清潔能源(風能、太陽能、生物質能)三類。未來電力部門脫碳的整體趨勢可概括為:煤炭發電持續削減,風力、光伏發電持續擴張,次優能源穩定支持,生物質作為補充力量。我國自2005年后,煤炭發電占比開始下降,風力、光伏與天然氣發電占比開始提升,但制約風力、光伏發電廣泛替代火電依然存在瓶頸。如,風力、光伏資源與負荷地理分布錯配,陸地風力、光伏資源聚集在西北地區,而電力負荷集中在東部沿海,需要在國土空間統籌布局。

      提升能源資源利用效率是實現碳減排的主要抓手。強化技術創新理念,加強全過程節能管理。積極發揮能源科技的功能,加強風能、潮汐能、太陽能等可再生能源技術創新,大力開拓可再生能源市場,促進清潔能源的產業化發展。調整和優化產業結構,提高能源資源的利用效率,促進低能耗產業的發展。堅持節約優先,加強重點用能單位在用地用礦用海等方面的強度監管,嚴格執行能耗地耗限額標準。建立企業能源資源使用管理體系,利用信息化、數字化和智能化技術加強能源資源耗用的控制和監管。加快發展服務業和戰略性新興產業,優化能源、經濟、環境系統,重點突破能源高效和分級梯級利用和安全處置、資源回收和循環利用、智能電網等關鍵技術和裝備,實施節能減排重點工程。

      加強新能源的資源保障是實現碳減排的重要發力點。加強鋰、鈷、鎳、銅、鉑和稀土供應等關鍵礦物的資源安全保障。國際能源署表示,隨著世界走向清潔能源的未來,電池和生產氫氣的電解槽是最重要的兩項技術,預計未來對關鍵礦物的需求會激增。以氫為例,氫被譽為未來世界能源架構的核心、最潔凈的燃料。通過風電、光伏等可再生能源制氫,不僅能夠實現“零碳排放”,獲得真正潔凈的“綠氫”,還能夠將間歇、不穩定的可再生能源轉化儲存為化學能,促進新能源電力的消化,由此帶來的生態環境效益和經濟效益是難以估量的。

      人工與自然兩種路徑如何相得益彰?

      碳清除與捕獲是實現碳中和的重要路徑,地質多樣性和生物多樣性是重要基礎——

      根據利用路徑和方式不同,碳中和大致分為碳捕獲與利用、大氣中的二氧化碳清除和碳捕獲與儲存三種。

      地質多樣性是碳捕獲與儲存的關鍵。碳捕獲與儲存技術發揮著減少排放和實現碳清除的雙重功能,且安全可靠。根據碳儲存位置的不同,碳儲存方式也呈現多元化和多功能性,主要包括地質儲存、碳酸鹽巖礦風化碳匯、生物圈和水文圈等儲存。碳儲存位置決定了儲碳穩定性能,如地質儲碳,是將二氧化碳捕集、運輸并注入至地下地質結構或通過礦化作用封存于巖石之中,使排出的碳重回地圈儲存。中國地質調查局評價表明,全國陸域及淺海沉積盆地的深部咸水層、枯竭油氣藏和不可采煤層等地二氧化碳地質儲存潛力為7.5萬億噸。目前二氧化碳地質儲存已突破鉆探、灌注、采樣和監測等技術難題,形成一整套國際領先、相對成熟的工程技術。此外,地質儲存促進二氧化碳驅采油技術研究尚處起步階段;二氧化碳強化天然氣、頁巖氣、鹵水開采等技術也處于基礎研究階段。雖然碳捕獲與儲存技術相對成熟,但一直面臨高成本、高能耗的挑戰,法律法規、產業部署和標準體系尚待完善。

      生物多樣性是二氧化碳清除的基礎。二氧化碳清除技術是實現碳中和的主要保障,其中人工方式主要是碳捕獲與儲存、生物質能、碳礦化三種,兼具碳捕獲與利用和碳捕獲與儲存部分功能。自然方式主要是碳匯。自然界中的土地(壤)、海洋、森林、草原、生物體、巖石(硅酸鹽礦物)等都可作為碳匯實體,均具備一定的碳匯功能和儲存能力,這也是應對碳達峰、碳中和最經濟的途徑,但也存在大規?;亓鞯酱髿馊Φ娘L險。其中陸地生態系統中,森林作為全球最大的儲碳庫,活林材每立方米每年可吸收和固定1.83噸二氧化碳,碳儲量約占39%~40%,成本僅是技術減排的20%。草地占33%~34%,且草碳匯潛力巨大,通過整治恢復、種草、草畜平衡等方式每年可新增碳匯約40億噸~60億噸。海洋生態系統碳匯中,紅樹林、海草床和鹽沼均能夠捕獲和儲存大量的碳。自然生態數量、質量、結構和分布的調查核算評價和監測預警有廣闊空間。

      碳捕獲與利用是二氧化碳清除的重要補充。碳捕獲與利用可減少碳排放并捕集發電和工業化石燃料產生的90%的二氧化碳,又能通過二氧化碳利用產出具有經濟價值的產品。捕集途徑強調系統治理,包括化石能源產生的廢氣、工業過程和以土地為主的生物利用以及結合碳儲存的直接空氣捕集等。碳捕獲與利用技術是自然資源系統治理的必然趨勢。自然資源系統觀和國土空間整體觀是碳捕獲與利用的前提,系統和源頭治理及綜合利用是碳捕獲與利用的本質要求。

      碳捕獲與利用方式突出節約集約與綜合利用,包括二氧化碳衍生化工產品、二氧化碳衍生燃料、生物質能、巖石風化、林業技術、土壤固碳和生物炭等10余種。這些捕集利用方式需發揮自然資源管理“兩統一”職責優勢,搶占碳領域科技高地,逐步夯實我國在碳科技領域理論基礎和技術儲備,并重點探索新能源、儲能、氫能、碳捕獲與利用封存等零碳技術的商業化應用和市場化運營范式,為支撐保障碳中和落實落地提供“自然資源+”方案。

      三大結構如何優化力促碳中和?

      自然資源治理是碳中和的重要組成部分,其參與方式和程度影響碳中和的實現路徑與效能——

      要以國土空間為載體,將碳中和引入自然資源管理之中。將碳中和總體思路放在生態文明建設中,統籌考慮地質多樣性、生物多樣性、生態多樣性、氣候多樣性。將碳中和實現路徑放在國土空間規劃中,統籌考慮優化煤炭產能規模、生產布局和綠色開發,解決海陸風力、光伏資源與電力負荷錯配等問題。發揮自然資源配置對于減碳和清除的核心載體功能,更加注重空間結構的綜合治理、系統治理、源頭治理,有效發揮自然資源管理措施的系統性整體性協同性。碳中和目標實現依賴能源結構、資源結構、國土空間結構的優化。

      推進能源資源利用結構的轉型升級。提升能源礦產資源保障,促進能源體系清潔低碳發展,提升鈾、鋰、鈷、氫等能源資源保障程度,促進核電、光伏、風電等新能源產業發展。推進工業和能源領域提高能效、降低能耗,降低單位GDP能源消耗量,減少二氧化碳排放。優化能源結構,加強清潔能源發展,大力發展氫能、核能、生物質能等清潔能源,提高光伏、風力、水力發電量,充分利用波浪能、潮汐能,降低傳統化石能源在能源結構中的比例,研發清潔煤炭技術,減少二氧化碳排放和提高資源利用效率。

      充分利用地質多樣性和多功能性。充分利用碳捕集的多功能性和地圈存儲的無上限性,加強直接接觸空氣捕獲、二氧化碳礦化和配備碳捕獲和封存的生物質能等基礎方法推廣應用。加強深部特殊地下空間的合理開發利用與保護,重視地質學、水文地質學、儲層地質學等學科的綜合運用,科學評價深部咸水層、油田、氣田和煤層等地質儲存介質的潛力。創新二氧化碳地質儲存技術方法體系,擴大二氧化碳地質儲存選址實踐,積極開展典型地區二氧化碳地質儲存示范工程。

      發揮國土空間促進碳中和的載體功能。發揮國土空間的載體作用,以優化空間布局和國土綜合治理促進碳增匯和碳減排。加強土地利用碳排放過程關鍵點的政策干預,引導低碳產業合理布局,推進土地利用在數量結構和空間布局兩方面低碳優化。處理好資源開發與生態環境保護之間的關系,降低礦產資源開發的外部性影響,促進礦業綠色發展。充分發揮林草資源生態固碳的能力,統籌考慮生態安全與糧食安全兩方面問題,提高森林植被和土壤碳儲量。不斷優化火、水、風、光、核電國土空間布局,促進一次能源資源利用結構重心逐漸向風力、光伏等清潔能源轉移。

      提升自然生態系統的固碳能力。加強生態保護修復和國土綠化,培育森林草原資源,增強草原、綠地、湖泊、濕地等自然生態系統固碳能力。繼續大規模開展國土綠化行動,全面保護天然林,努力提升森林蓄積量。通過山水林田湖草綜合修復治理,擴大植被覆蓋面積,增加森林碳儲量,防止多余的碳向大氣排放。適度退耕還林、退耕還草,加強森林經營和森林撫育,發展固碳林,充分發揮森林碳匯在應對氣候變化中的作用。

      發揮海洋重要碳匯聚集地功能。利用海洋的固碳作用,發展海洋低碳技術,大力發展海洋物理固碳、深海封儲固碳、海洋生物固碳、海濱濕地固碳,增加海洋的碳匯能力。從自然資源治理的角度看,應高度重視海岸生態系統捕獲和儲存大量碳的作用,加強濱海濕地修復工作。加強紅樹林保護和修復,提高紅樹林覆蓋面積,提升紅樹林的碳匯能力。推進針對海草床的保護修復工程,恢復物種多樣性。開展濱海鹽沼的生態保護修復,恢復鹽沼生態系統原有結構和功能。

      (作者單位:中國自然資源經濟研究院)

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