如何利用化石能源推動碳達(dá)峰、碳中和
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2020年9月,，中國向世界宣布了“2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)。在今年的全國兩會上,，“碳達(dá)峰,、碳中和”首次被寫入政府工作報(bào)告。這一組詞成了當(dāng)下的熱點(diǎn)詞匯,?！疤歼_(dá)峰”是指二氧化碳的排放不再增長，達(dá)到峰值之后再慢慢減下去,；“碳中和”是指人類活動產(chǎn)生的碳排放,，通過森林碳匯以及其他多種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)利用或封存，從而使排放的溫室氣體凈增長為零,，實(shí)現(xiàn)凈零排放,。那么“碳達(dá)峰、碳中和”所針對的“碳”都是從哪來的呢,？
據(jù)國際能源署（IEA）統(tǒng)計(jì),，化石能源的消耗是現(xiàn)今碳排放的主要來源。2019年,，煤炭,、石油、天然氣以及其他消耗,，分別占總碳排量的44%,、34%、21%,、1%,。各個(gè)行業(yè)里，電力,、交通,、工業(yè),、建筑等行業(yè)，分別占總碳排量的38%,、24%,、23%、9%,?？梢姡祟惢顒铀a(chǎn)生的碳排放,，主要來自于能源領(lǐng)域,。
能源推動了人類文明的進(jìn)步，人類文明的進(jìn)步同樣使得能源不斷發(fā)展,。自人類使用火種以來,，人類利用的能源類型經(jīng)歷了從薪柴到煤炭，從煤炭到石油,、天然氣的階段,，并將從油氣轉(zhuǎn)變?yōu)樾履茉础,？傮w表現(xiàn)為“高碳能源（薪柴,、煤炭）-中碳能源（石油）-低碳能源（天然氣）-無碳能源（新能源）”的發(fā)展趨勢，最終實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰,、碳中和”?，F(xiàn)今人類文明的發(fā)展正處于以煤炭、石油,、天然氣為主力的化石能源階段,。
煤炭是人類最早開始大規(guī)模使用的化石能源，在全球分布廣泛,，儲量巨大,，且開采成本和技術(shù)要求都很低，價(jià)格也非常低廉,，以固體形態(tài)存在,，易于保存。它的缺點(diǎn)在于,，燃燒值低,，燃燒效率不高，燃燒時(shí)會產(chǎn)生大量廢氣,、廢渣,，造成環(huán)境污染，并且固體能源運(yùn)輸不便，在運(yùn)輸過程中同樣會產(chǎn)生污染,。
石油是當(dāng)前人類文明發(fā)展階段最為重要的化石能源,，它的燃燒值和燃燒效率較高，燃燒時(shí)不會產(chǎn)生廢渣污染,，由于是液體可采用管道運(yùn)輸,，較為方便。它的缺點(diǎn)在于,，分布和儲量較為局限,，勘探開發(fā)成本和技術(shù)要求較高，價(jià)格較貴,，且同樣會產(chǎn)生大量溫室氣體對環(huán)境造成影響。
天然氣是最為清潔的化石能源,，作為氣體能源與液體能源石油有很多相似性,，但其在燃燒釋放相同能量時(shí)所產(chǎn)生的碳排放量是最少的，同時(shí)其成分中的有害物質(zhì)少,，燃燒更為環(huán)保,。因此天然氣是當(dāng)下全世界最為倡導(dǎo)的化石能源。
鑒于全球碳排放的來源仍以化石能源的燃燒為主,，根據(jù)不同化石能源的特點(diǎn),，為實(shí)現(xiàn)能源利用碳中和，《巴黎協(xié)定》要求,，世界各國共同努力加快煤炭退出一次能源消費(fèi),、加快石油消費(fèi)盡早達(dá)峰、加快天然氣消費(fèi)占比提升,。為切實(shí)履行《巴黎協(xié)定》,，盡快通過能源轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”,，當(dāng)前世界主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體紛紛減少了利用煤炭和石油發(fā)電,，天然氣在總發(fā)電量中的占比在近30年呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。
之所以《巴黎協(xié)定》和世界主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體大力發(fā)展天然氣,，主要是基于天然氣自身的優(yōu)點(diǎn),。
首先，相同質(zhì)量的不同化石能源在燃燒時(shí),，天然氣可以釋放出更多的能量,。化石能源燃燒所產(chǎn)生的能量主要來自于新的化學(xué)鍵形成釋放的能量和原有化學(xué)鍵斷裂吸收的能量之間的正向差,。三種化石能源燃燒釋放能量的差異,，是由于三者的主要成分不同造成的：天然氣的主要成分是小分子烷烴甲烷，石油的主要成分是大分子碳鏈的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等,，煤炭的主要成分則是有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物,。化學(xué)研究表明,，在各種化石能源的主要成分當(dāng)中,，相同質(zhì)量的小分子烴類物質(zhì)相較于大分子烴類物質(zhì)完全燃燒時(shí)產(chǎn)生能量更多；其中甲烷燃燒時(shí)成鍵釋能與斷鍵吸能的能量差較大,，產(chǎn)生的能量較多,。這主要是因?yàn)樾》肿訜N類物質(zhì)中的碳?xì)滏I占比較高，碳?xì)滏I相較于大分子碳鏈中的碳碳鍵更易斷裂,，所需吸收能量較少,。因此相同質(zhì)量的煤炭、石油,、天然氣燃燒時(shí),，以小分子烷烴為主要成分的天然氣釋放的能量比其他化石能源更多。
其次,，天然氣燃燒釋放較多能量的同時(shí),，產(chǎn)生的二氧化碳較少。根據(jù)研究所得,，天然氣和煤炭燃燒釋放相同能量時(shí),，天然氣所產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤炭的一半。天然氣的熱值約為8300千卡/立方米,，標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值約為7000千卡/千克,，當(dāng)二者燃燒同時(shí)放出10000千卡熱量時(shí)，天然氣產(chǎn)生二氧化碳約2.26千克,，標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生二氧化碳約5.14千克,。故而天然氣因其較高的熱值和較低的碳排放量，被稱為“低碳能源”,。
另外,，天然氣的化學(xué)成分較為單一，不含雜質(zhì),，燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水,。而石油和煤炭燃燒產(chǎn)生碳排放的同時(shí)還會產(chǎn)生氮氧化物和硫氧化物等污染物，對環(huán)境造成較多負(fù)面影響,。
因此,，天然氣以其相對于石油和煤炭更為高效、低碳,、清潔等方面的優(yōu)點(diǎn),，或?qū)⒊蔀槲磥砣蛭ㄒ槐３衷鲩L的化石能源,。
基于這種情況，國際油公司紛紛做出戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,，以清潔化,、低碳化能源生產(chǎn)為目標(biāo)，加大了天然氣業(yè)務(wù),，提升了天然氣產(chǎn)業(yè)的盈利能力,。其中殼牌公司和BP公司是國際油公司的先行者，兩家公司均將天然氣等低碳業(yè)務(wù)從傳統(tǒng)油氣業(yè)務(wù)中分離出來,，成立了天然氣與新能源板塊,，尋求天然氣與可再生能源在發(fā)電業(yè)務(wù)上的協(xié)同效應(yīng)。道達(dá)爾公司也提出了碳排放“凈零計(jì)劃”并繼續(xù)壯大天然氣業(yè)務(wù),。
在這種大背景之下,，作為最清潔的化石能源，天然氣已經(jīng)步入快速發(fā)展階段,，成為了化石能源向新能源過渡的橋梁,，將在未來全球能源發(fā)展中發(fā)揮支柱作用。近五十年來天然氣成為了全球能源結(jié)構(gòu)中增長最快的化石能源,，這其中頁巖氣、致密氣,、煤層氣等三類非常規(guī)天然氣起到了重要的推動性作用,。頁巖氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)突破，在全球天然氣產(chǎn)能貢獻(xiàn)中的占比提升,，大幅提高了世界天然氣的總產(chǎn)量,，特別是美國“頁巖氣革命”，助力美國成為天然氣出口國,，改變了全球能源供給格局,。
從總體來看，天然氣作為“低碳能源”,，在熱值,、燃燒效率、碳排放,、環(huán)保等方面較其他化石能源更具優(yōu)勢,，且資源潛力巨大，將在未來世界能源結(jié)構(gòu)中扮演更加重要的角色,，是最現(xiàn)實(shí),、可獲取的清潔能源。對天然氣的大力發(fā)展,，有助于全球“碳達(dá)峰”乃至“碳中和”的早日實(shí)現(xiàn),。
?。ㄗ髡邌挝唬褐袊刭|(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心）
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