“雙碳”目標下地質工作助力綠色低碳發展路徑研究

舒 姚

（四川省第十一地質大隊，四川達州 635006）

2015年《巴黎協定》設定了本世紀后半葉二氧化碳實現凈零排放的目標。根據《博鰲亞洲論壇可持續發展的亞洲與世界2022年度報告》，截至2021年12月底，全球已有136 個國家、115 個地區、235 個主要城市和2000 家頂尖企業中的682 家制定了碳中和目標，碳中和目標已覆蓋了全球88%的溫室氣體排放、90%的世界經濟體量和85%的世界人口。低碳發展、綠色復蘇已經成為國際經濟發展的趨勢。2020 年9 月22 日，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上的講話中提出中國二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和。2021 年10 月，國務院印發了《2030 年前碳達峰行動方案》，要求以保障國家能源安全和經濟發展為底線，穩妥有序、安全降碳。第十三屆全國人民代表大會第五次會議上《2022年政府工作報告》中提出，持續改善生態環境，推動綠色低碳發展。綠色低碳發展是落實保護生態環境保護，有效控制溫室氣體排放的的主要路徑。

1 綠色低碳發展現狀

1.1 國際碳中和目標及實現路徑

為應對全球氣候變化的挑戰，世界上多個國家和地區提出了碳中和目標，綠色低碳已經成為國際共識，各國根據其國情制定了詳細的路線圖、政策框架等措施來實現這一目標（表1），降低氣候變化給地球帶來的生態風險以及給人類帶來的生存危機，世界各國正將“碳中和”目標轉化為國家戰略。

表1 全球部分國家（地區）“碳中和”目標及主要舉措

全球溫室氣體排放量的73%源于能源消耗，其中38%來自能源供給部門，35%來自建筑、交運、工業等能源消費部門。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2022年4月發布的《氣候變化2022：減緩氣候變化》[1]顯示，2010~2019年全球溫室氣體年平均排放量處于人類歷史上的最高水平，2019年的排放量達到590×108t，這比2010 年全球525×108t 的排放量躍升了12%，即過去10 年平均每年增長1.3%（圖1）。報告認為，要限制全球變暖，就需要能源進行重大轉型。這將涉及大幅減少化石燃料的使用、廣泛推廣電氣化、提高能源效率以及使用替代燃料。將全球變暖控制在1.5℃以內，需要到本世紀30年代將所有溫室氣體的排放量減少大約一半，并在本世紀50年代實現二氧化碳凈零排放，到2050年，將需要減少約95%的煤炭使用量、60%的石油使用量和45%的天然氣使用量。使用可再生能源的電網將需要滿足世界上更多的能源需求。城市將需要通過更好的建筑戰略來提高能源效率，以減少城市排放。

圖1 1990~2019年全球各種溫室氣體排放增長情況（據IPCC報告）

1.2 我國綠色低碳發展現狀及面臨的問題

我國深入貫徹綠色發展理念，正按“2030 年碳達峰”以及“2060 年碳中和”的目標扎實工作、穩步推進，已成為全球生態文明建設的重要參與者、貢獻者、引領者。在“雙碳”目標引導下，我國作了不少積極探索，比如采取調整產業結構、優化能源結構、節能提高能效、建立碳交易市場機制等一系列措施。2021 年7 月16日，全國碳市場正式上線交易，截止2021年12月31日，全國碳市場第一個履約周期期內碳價格走勢總體平穩，成交額為76.61 億元，市場成交量為1.79×108t。但我國處于工業化發展階段，實現雙碳目標面臨巨大壓力與挑戰，我國能源消耗量及碳排放量處于“雙升”階段能源消費結構，排放總量大，減排時間緊，制約因素多，近年來盡管清潔能源消費持續快速增長，但化石能源仍是我國能源的消費主體，占能源消費總量的80%以上[2]，在未來一段時間，化石能源將繼續發揮重要作用（圖2），因此，實現碳中和意味著產業結構調整和能源結構轉型。同時，經濟增長與資源環境的逐步脫鉤將呈現漫長而反復的特征，2021 年，我國GDP 生產總值114.37萬億元，同比增長8.7%，二氧化碳排放量約為119×108t，同比增長25.9%，碳排放強度1.04t/萬元（圖3），雖然我國碳強度在持續下降，但仍遠高于歐美國家。

圖2 中國近年二氧化碳排放量及增速（據國家統計局）

圖3 中國近年二氧化碳排放量及增速（據國家統計局、智研咨詢數據）

2 我國綠色低碳發展路徑

綠色低碳發展，要義是要解決好人與自然和諧共生問題。當今世界，面對全球性的環境污染、生態系統破壞、資源短缺等綜合性、復合性問題，綠色低碳發展越來越成為廣泛共識。推動綠色低碳發展是系統工程，需要對社會生產生活領域進行綠色化升級改造，推動能源清潔低碳安全高效利用，深入推進工業、建筑、交通等領域低碳轉型；探索開展甲烷、氫氟碳化物、六氟化硫、全氟化碳等其他溫室氣體監管監測和加大控制力度[3]；提升生態系統碳匯能力，從而實現從高碳向低碳轉變。溫室氣體排放主要來源于能源消耗，目前我國傳統化石能源（煤、石油、天然氣）在能源供給中占比遠超過清潔能源占比。2021 年，我國一次能源生產總量為40.8×108t 標準煤，其中化石能源生產總量占80.4%，一次能源消費總量49.8×108t 標準煤，化石能源消費總量占84.1%，因此，從能源供給端著手，改變能源消費方式，制定、完善和充分發揮產業政策和資源政策的作用，約束化石能源產業綠色低碳發展，加快突破煤炭、石油、天然氣清潔高效利用關鍵技術[4-5]，推進風電、水電、光伏發電、地熱等可再生能源應用，是大幅降低碳排放或實現無碳排放重要途徑。

3 地質工作著力點

3.1 化石能源綠色勘查開發及清潔高效利用技術研究

目前化石能源作為是我國能源的消費主體，其生產和消費過程均有二氧化碳排放，能源活動是二氧化碳排放的主要來源，化石能源清潔高效利用是實現綠色低碳發展必經之路和低碳經濟的關鍵，因此要在化石能源開發利用的全過程控制污染、減少碳排放，從科技驅動、綠色開發、高效發電、清潔轉化、污染控制和節能降耗等方面實現清潔高效。以煤炭為例，將綠色勘查理念貫徹到項目實施全過程，引進鉆探、物探等新技術、新方法和新設備，改變傳統柴油發電機驅動鉆探設備，實現“電代油”直接驅動的方式，采用電火花震源設備替換采用傳統TNT 炸藥激發地震波信號，可以有效降低環境污染，減少碳排放。除此之外，加快煤層開采、潔凈煤技術、煤炭地下氣技術化等理論與核心關鍵技術新突破，形成資源清潔高效利用的技術支撐體系。

3.2 地熱資源勘查開發

我國作為全球最大的二氧化碳排放國，發展清潔能源對于保障能源安全、控制二氧化碳排放和實現綠色經濟增長具有重要現實意義[6]，目前清潔能源主要包括海洋能、太陽能、生物能、地熱能、水能、核能、氫能等，研究[7-9]顯示增加清潔能源消費可以優化能源結構，進而有利于控制二氧化碳排放。從安全和資源賦存方面看，地熱資源具有分布廣泛、資源儲量大的特征，是一種綠色低碳、穩定可靠的可再生能源，地熱資源應用于發電、建筑供暖制冷等可緩解能源緊張情況，減少碳排放，實現生態環境保護和經濟綠色高質量發展。2021年，據中國地質調查局評價結果，全國336個地級以上城市淺層地熱能年可開采資源量折合7×108t標準煤，全國水熱型地熱資源量折合1.25×1012t 標準煤，年可開采資源量折合19×108t 標準煤，埋深在3000~10000m 的干熱巖資源量折合856×1012t 標準煤[10]。國家《“十四五”現代能源體系規劃》提出“因地制宜發展其他可再生能源。積極推進地熱能供熱制冷，在具備高溫地熱資源條件的地區有序開展地熱能發電示范”。貴州、四川、江西等多省相繼提出地熱十四五規劃，對推進地熱資源勘探開發、地熱能供暖（制冷）等提出了明確的目標。各省進一步加大地熱資源調查評價力度，實現勘查新突破，將推動我國地熱資源的開發利用。

3.3 碳存儲及利用基礎地質研究

碳捕集、利用與封存是一項被廣泛認為有效可行的具備大規模溫室氣體減排功能的重要技術之一，作為一種氣候緩解方案具有相當大的戰略價值，也是當前我國化石能源清潔高效利用的重點關注領域。地質工作可為碳封存選址做好技術支撐，考慮從場地地質安全性、地形地貌、地層巖性、區域構造、水文地質、目標儲層、封存層特征出發，積極構建和優化碳存儲工程場地評價指標體系，探討形成一套符合我國實際的精準、安全和規范化地質封存關鍵技術，為尋找適宜的碳封存地質空間提供依據，并持續開展地下碳封存空間及周邊地質環境實時動態監測研究，助力實現安全有效的碳封存。

3.4 碳匯技術研究

地質體具有多樣性，發揮著多元化的碳捕集功能，碳匯實體包括巖石、土壤、海洋、森林、生物體等，可直接接觸空氣捕獲溫室氣體，是應對碳達峰、碳中和最經濟的途徑。巖石圈碳庫是地球圈層中最大的碳庫，土壤碳庫是陸地生態系統碳庫的最大組成部分，通過巖溶作用、礦物碳化、土壤固碳等均可產生較短時間尺度的碳匯效應。地質工作在巖溶碳匯和地質固碳等領域專業能力突出，對提高巖溶、土壤、草原、濕地等的固碳增匯能力具有顯著優勢。我國是世界上巖溶面積最大的國家，約占國土面積的1/3，巖溶碳匯對我國具有特殊的重要意義。耕地是我國最為普遍，也是受人為管理措施影響最為強烈的土地利用方式，其土壤碳庫最為活躍，未來也必將成為碳中和的重要手段。生物固碳被認為是緩解全球變暖最具前景的方法，通過林草生態系統從空氣中吸收二氧化碳從而減少溫室氣體在大氣中的濃度將在實現碳達峰、碳中和目標中發揮重要作用。加強巖溶碳匯、土壤碳匯、生物碳匯相關技術研究及適宜地質體和土壤分布特征研究及地表基質調查工作，摸清我國碳匯地質體特征，在土地復墾、水土保持、礦山環境恢復治理等一系列生態環境修復項目中，合理優化巖石、土壤及林草等碳匯實體結構，可有效提升碳匯能力。

4 結語

隨著國務院《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》《2030 年前碳達峰行動方案》及國家發展改革委、國家能源局《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》出臺，更加明確了大力推動能源領域碳減排是做好碳達峰碳中和工作的重要舉措。地質工作在助力國家生態文明建設、實現碳達峰碳中和目標和綠色低碳發展方面，大力推進化石能源綠色勘查和清潔利用技術、加快地熱資源勘查突破、碳儲存利用基礎地質研究及碳匯的技術研究是未來工作的重要內容，發揮好地質工作在綠色低碳發中的基礎和支撐作用。