碳中和目標下我國能源發(fā)展戰(zhàn)略探討

文章來源:中國科學院院刊碳交易網(wǎng)2021-09-18 14:15

本文刊載于《中國科學院院刊》2021年第9期專題“碳中和目標背景下的能源轉(zhuǎn)型”,內(nèi)容有節(jié)選

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蘇  健1,2 梁英波2  丁  麟2  張國生2  劉  合1,2* 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

1  中國石油大學(華東)  經(jīng)濟管理學院 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com

2  中國石油勘探開發(fā)研究院 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńpāīfāńɡ.cōm

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我國能源消費量與碳排放趨勢

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保障我國碳中和目標的順利實現(xiàn),能源轉(zhuǎn)型是首要任務(wù)。我國作為全球最大的能源消費國和二氧化碳排放國,發(fā)展經(jīng)濟與保護環(huán)境的矛盾相對突出,短時間內(nèi)實現(xiàn)碳中和目標,對我國能源結(jié)構(gòu)的綠色低碳發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。這就需要針對我國國情,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,制定符合我國資源稟賦及國情的碳中和實施路徑。

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我國作為全球最大的能源消費國和二氧化碳排放國,單位國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)能耗與碳排放量遠高于發(fā)達國家,但由于我國經(jīng)濟發(fā)展滯后等因素,歷史人均累計碳排放量遠低于發(fā)達國家。

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2020?年,我國能源消費總量為?49.8?億噸標準煤,能源相關(guān)的二氧化碳排放量約?99?億噸,占全球總排放量的?30.9%,比美國(13.9%)、印度(7.2%)和俄羅斯(4.5%)的總和還要多,居全球第一。

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同時,2020?年我國單位?GDP?能耗為?3.4?噸標準煤/萬美元,單位?GDP?碳排放量為?6.7?噸二氧化碳/萬美元,均遠高于世界平均水平及美國、日本、德國、法國、英國等發(fā)達國家(圖?1)。

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從歷史人均累計碳排放量方面來看,我國歷史人均累計的碳排放量約為?164?噸二氧化碳/人,低于世界平均水平?214?噸二氧化碳/人,遠低于美國?1?232?噸二氧化碳/人、英國?925?噸二氧化碳/人、法國?521?噸二氧化碳/人。 本%文$內(nèi)-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

圖1 2020 年世界主要國家單位GDP 能耗和二氧化碳排放量 本`文@內(nèi)-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

根據(jù)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,1980?年以來,我國能源消費總量不斷增加,1980—2001?年增速較為緩慢,2002—2013?年急速增長,但?2013—2020?年增速明顯減緩,整個能源消費和碳排放進入平臺期(圖?2)。從能源消費結(jié)構(gòu)來看,我國能源消費仍以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主,特別是煤炭消費比重占一半以上。近年來,我國能源消費結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化,近?10?年煤炭年消費量基本維持在?28?億噸標煤左右;煤炭消費占比持續(xù)降低,已由?2000?年的?68.5%?降至?2020?年的?56.8%;清潔能源(天然氣+非化石能源)消費占比持續(xù)上升,由?2000?年的?9.5%?增至?2020?年的?24.3%。2020?年我國能源消費總量?49.8?億噸標煤,其中煤炭、石油、天然氣、非化石能源占比分別為?56.8%、18.9%、8.6%、15.7%(圖?3)。

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圖2 1980—2020 年我國能源消費和二氧化碳排放量變化趨勢

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圖3 我國2000 年和2020 年能源消費種類占比對比 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

工業(yè)是我國能源消費和碳排放大戶。其中,電力、鋼鐵、水泥、鋁冶煉、石化化工、煤化工?6?個行業(yè)和交通、建筑?2?個領(lǐng)域的碳排放合計超過?90%(圖?4)。除美國的交通行業(yè)為碳排放占比最高部門外,全球碳排放量較高國家中,碳排放占比最高的均為電力部門。重視天然氣和非化石能源的快速發(fā)展及替代對于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、加速能源轉(zhuǎn)型發(fā)揮著重要作用;應(yīng)重點針對我國二氧化碳主要排放量行業(yè)和領(lǐng)域,全面開展碳排放控制路徑、措施和政策等研究。 本%文$內(nèi)-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

圖4 2020 年我國工業(yè)領(lǐng)域各行業(yè)能源消費二氧化碳直接排放占比 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

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發(fā)達國家碳達峰、碳中和策略對我國的啟示 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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從碳達峰到碳中和時間短是我國當前面臨的主要挑戰(zhàn)

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不同國家推進碳中和的進度有所不同,目前全球已有?132?個國家和地區(qū)提出實現(xiàn)碳中和時間?。從時間節(jié)點上看,大部分國家提出在?2050?年實現(xiàn)碳中和目標[6];從時間跨度上看,世界各國從碳達峰到碳中和的時間平均需要?50?年以上。當前,我國仍處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程中,一次能源消費仍處于增長趨勢中,因此碳排放也仍處于增長階段。我國宣布從碳達峰到碳中和的間隔時間為?30?年,而歐盟承諾的碳達峰到碳中和的時間為?60—70?年,間隔時間甚至是我國的?2?倍還要多。這預(yù)示著我國至少要付出更加艱苦的努力,以更快的速度和更高的效率才能實現(xiàn)碳中和目標。同時,我國不能照搬復(fù)制國外碳中和的模式,應(yīng)當針對我國國情,在充分調(diào)研分析的基礎(chǔ)上,提出制定符合我國資源稟賦及國情的碳中和實施路線。

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從日本、美國的經(jīng)驗來看,控制能源消費總量、優(yōu)化消費結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)碳減排的最主要途徑 內(nèi).容.來.自:中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

歐洲多數(shù)國家、美國和日本已完成工業(yè)化階段,高能耗產(chǎn)業(yè)已退出或轉(zhuǎn)移,經(jīng)濟增長與能源需求基本脫鉤,多數(shù)國家已實現(xiàn)碳達峰。

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日本通過節(jié)能和能效提升,實現(xiàn)能源消費總量、碳排放下降。早在?1996?年日本能源消費量就已經(jīng)達峰,后期由于煤炭消費的增長,碳排放量仍處于增長期。2008—2020?年,日本煤炭消費保持平穩(wěn),石油消費大幅下降,可再生能源增加,二氧化碳排放量快速下降。

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美國則通過大力發(fā)展天然氣、可再生能源,實現(xiàn)消費量基本穩(wěn)定、碳排放大幅下降。2005?年,美國能源消費達峰后長期保持總量穩(wěn)定,天然氣和可再生能源大量替代煤炭。2005—2020?年,天然氣消費占比由?23%?增至?34%,可再生消費占比由?1%?增至?7%。經(jīng)測算,天然氣和可再生能源替代煤炭減排約?7.5?億噸二氧化碳,約占美國?2005?年以來碳減排總量的?82%。

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世界各國資源稟賦與技術(shù)優(yōu)勢的不同,決定了能源清潔低碳轉(zhuǎn)型路徑存在差異

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美國的煤炭、石油、天然氣資源豐富,雖然能源消費量大但能源產(chǎn)量較高,可基本實現(xiàn)自給,從而決定了其清潔低碳轉(zhuǎn)型路徑為大力發(fā)展天然氣和可再生能源。歐盟煤炭、石油、天然氣資源匱乏,能源消費量大但能源產(chǎn)量低,化石能源高度依賴進口,從而決定了其清潔低碳轉(zhuǎn)型路徑為大力發(fā)展非化石能源。

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例如:英國采取“棄煤,增氣,大力發(fā)展可再生能源”的減碳路徑,1965—2020?年煤炭消費占比降低?56%,天然氣消費占比增加?14%,可再生能源占比增加?13%;法國采取“保證核能基礎(chǔ)性地位,大力發(fā)展可再生能源”的減碳路徑,核能占比達到?37%,可再生能源占比增加?6%;德國采取“棄煤,棄核,大力發(fā)展可再生能源”的減碳路徑,煤炭消費占比降低?45%,核能占比降低?6%,可再生能源占比增加?16%。 本文`內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om

中國和印度資源稟賦相似,富煤但油氣資源相對不足,短期內(nèi)實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型任重道遠,只能考慮適合本國國情的低碳轉(zhuǎn)型路徑。各國經(jīng)驗表明,推進煤炭高效清潔利用,加快清潔用能替代,大力發(fā)展可再生能源和天然氣是我國實現(xiàn)碳中和目標的現(xiàn)實選擇。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

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我國未來能源消費總量和峰值預(yù)測

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我國一次能源消費總量預(yù)測

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通過對各研究機構(gòu)的模擬研判分析,我國一次能源消費量預(yù)計在?2030?年前后達峰,峰值約?52.9?億—61.4?億噸標煤,年均值?55.7?億噸標煤,碳達峰后將快速進入下降期。綜合研判,預(yù)計我國一次能源消費總量?2030?年左右達峰,峰值約?56?億噸標煤,2060?年有望降至?45?億噸標煤左右。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

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我國碳達峰時間及碳排放峰值預(yù)測 本`文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

通過對?8?種可實現(xiàn)碳中和情景碳達峰時間與碳排放預(yù)測對比,我國碳排放峰值總量均值約為?103?億噸,碳達峰后即進入下降期,年均減排需達?2.5?億噸。綜合研判,我國碳排放預(yù)計在?2025—2030?年達峰,有望在?2055—2060?年實現(xiàn)碳中和。 本文`內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om

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碳中和目標下我國能源消費結(jié)構(gòu)及碳排放

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通過對?8?種可實現(xiàn)碳中和情景進行綜合預(yù)測,統(tǒng)籌考慮天然氣資源豐富、同熱值天然氣碳排放量不到煤炭一半、天然氣發(fā)電是靈活高效的調(diào)峰電源、天然氣可支撐可再生能源發(fā)展等諸多優(yōu)勢,研究推薦情景為天然氣大發(fā)展情景。

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推薦情景中,煤炭消費預(yù)計?2025?年前達峰,占比持續(xù)下降,2030?年煤炭消費占比降至?43%?左右,2060?年降至?4.7%;石油消費預(yù)計?2025—2030?年達峰,峰值約?7.3?億噸,2060?年石油消費降至?2?億噸左右,占比?6.4%;天然氣消費預(yù)計?2035—2040?年達峰,峰值約?6?800?億立方米,2060?年天然氣消費降至?6?000?億立方米左右,占比?17.6%;非化石能源消費占比持續(xù)提升,預(yù)計?2030?年占比提升至?25%?以上,2060?年提升至?71.3%。 內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_0排放¥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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促進碳中和目標實現(xiàn)的對策建議 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

碳中和是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略目標,也是推進我國能源革命的重要舉措,更是實現(xiàn)文明跨越的重要抓手。碳中和目標的實現(xiàn),必將帶來一場深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革,以及新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新交通、新建筑、新能源和新的發(fā)展方式,不斷推動我國經(jīng)濟和社會發(fā)展進步,實現(xiàn)經(jīng)濟、能源、環(huán)境、氣候的進步和可持續(xù)發(fā)展。在實現(xiàn)碳中和的道路上,我國需要在電力、工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域不斷努力,減少碳排放量,謀劃最優(yōu)的戰(zhàn)略路徑,努力實現(xiàn)減碳和經(jīng)濟發(fā)展并行不悖。為此,提出?7?點對策建議。

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謀劃好碳中和實施路徑的頂層設(shè)計

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碳中和關(guān)乎社會經(jīng)濟發(fā)展的各個方面。建議:盡早謀劃我國碳中和實施路徑,設(shè)定國家碳排放總量控制分階段目標并明確地區(qū)、行業(yè)責任;與各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)和關(guān)鍵中央企業(yè)簽訂碳達峰、碳減排目標責任書,明確目標任務(wù),抓好過程管理和評估考核,積極做好國家層面的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。英國、日本、墨西哥、歐盟、韓國、菲律賓、美國加利福尼亞州等國家和地區(qū)已經(jīng)通過了應(yīng)對氣候變化法律。鑒于立法已經(jīng)成為主要國家和地區(qū)應(yīng)對氣候變化的重要抓手,建議我國盡早啟動碳達峰、碳中和相關(guān)立法工作。

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將示范區(qū)建設(shè)納入國家碳中和長期戰(zhàn)略 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

我國既要如期實現(xiàn)碳中和目標,也要實現(xiàn)碳減排和經(jīng)濟發(fā)展兩不誤,特別是煤炭、油氣工業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定具有重要戰(zhàn)略意義。西部地區(qū)是我國重要的石油化工基地,同時也是全國最大的煤炭資源轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)基地。例如,新疆年排放二氧化碳達?5.8?億噸,其中?80%?來自煤炭。碳中和約束下,清潔低碳發(fā)展是能源工業(yè)的唯一選擇,也是迫切的需求。

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建議:西部地區(qū)作為西氣東輸、西電東送等重大基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)源地,作為碳排放的重點,輸出清潔能源的同時,應(yīng)采取有關(guān)措施將碳匯指標返還西部。同時,新疆碳源碳匯匹配條件較好,對于推動二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)碳減排具有獨特優(yōu)勢。為此,建議將示范區(qū)建設(shè)納入國家碳中和長期戰(zhàn)略,引領(lǐng)碳中和技術(shù)和產(chǎn)業(yè)循環(huán)發(fā)展。基于新疆的戰(zhàn)略地位、資源稟賦、環(huán)境承載力及域內(nèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢,建議在新疆設(shè)立碳中和國家示范區(qū),開展二氧化碳驅(qū)油提高采收率技術(shù)攻關(guān)與碳中和工程示范,探索能源與化工等高碳行業(yè)綠色低碳發(fā)展新路徑,助力新疆經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展和國家碳中和目標實現(xiàn)。 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

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推進煤炭高效清潔化利用和高質(zhì)量發(fā)展 本`文@內(nèi)-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

大力推進煤炭高效清潔化利用可有效控制二氧化碳排放。我國約?50%?的煤炭消費用于發(fā)電,因此解決燃煤發(fā)電的清潔高效問題是煤炭高效清潔利用的重中之重。

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建議:利用煤炭與可再生能源良好的互補性,將燃煤發(fā)電與可再生能源發(fā)電優(yōu)化組合,既可以規(guī)避可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性,又可以利用可再生能源的碳中和能力為燃煤發(fā)電提供碳減排途徑。此外,煤炭地下氣化也是清潔利用的重要途徑,可從根本上改變中深層煤炭開采利用模式,減少煤炭在開采和應(yīng)用中造成的環(huán)境負面影響。 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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油氣企業(yè)應(yīng)在保障國家能源安全的同時謀劃新能源發(fā)展 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

油氣領(lǐng)域碳中和,需要在國家能源安全特別是油氣安全的背景下統(tǒng)籌考慮。建議:促進常規(guī)天然氣增產(chǎn),重點突破非常規(guī)天然氣勘探開發(fā),以及積極提升天然氣在低碳轉(zhuǎn)型和碳中和過程中的促進作用。同時,在保障我國能源安全的前提下,隨著碳排放進入平臺期和快速下降期及新能源減排技術(shù)的不斷成熟,油氣企業(yè)可加快步伐,加速推進新能源業(yè)務(wù),積極培育新能源發(fā)展的能力??梢酝ㄟ^二氧化碳轉(zhuǎn)化與封存業(yè)務(wù),為煤炭和電力企業(yè)排放的二氧化碳提供解決方案。此外,油氣企業(yè)應(yīng)重點關(guān)注低成本技術(shù)的研發(fā),將低碳技術(shù)的創(chuàng)新性與經(jīng)濟性相結(jié)合,重點向降低成本傾斜,確保在新能源業(yè)務(wù)上穩(wěn)健發(fā)展?。 本+文`內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

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加大?CCUS?技術(shù)應(yīng)用

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加強二氧化碳驅(qū)油和碳埋存技術(shù)攻關(guān),推動技術(shù)產(chǎn)業(yè)成熟。CCUS?目前處于攻關(guān)試驗與推廣應(yīng)用早期,基礎(chǔ)研究和技術(shù)有待成熟。建議:

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1.在基礎(chǔ)研究方面統(tǒng)籌油氣資源開發(fā)利用與碳中和,重點開展中長期經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢研究、未來能源需求及二氧化碳排放走勢情景分析與路徑模擬。

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2.加強對碳捕集、分離、運輸、利用、封存、監(jiān)測等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。優(yōu)化源匯配置、超前布局二氧化碳專用輸送管道、全面評價二氧化碳驅(qū)油和埋存效果。

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3.超前部署新一代低成本、低能耗、低水耗?CCUS?技術(shù),與風光等可再生能源和數(shù)字技術(shù)深度融合,大幅提升全生命周期二氧化碳利用與封存比例。

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爭取政府引導(dǎo)和財稅金融等政策支持

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CCUS?技術(shù)規(guī)模應(yīng)用與政策支持密不可分,特別是在規(guī)模推廣應(yīng)用早期,更加需要政府引導(dǎo)與政策支持。建議:

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1.通過政府強有力推動,建立“企-地-企”溝通機制,實現(xiàn)石油、化工、煤化工、煤電等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,構(gòu)建跨企業(yè)協(xié)調(diào)合作機制,協(xié)調(diào)企業(yè)利益分配,打破行業(yè)合作僵局,形成碳捕集-輸送-埋存(利用)產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展模式。

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2.借鑒美國“45Q?稅收法案”,探索建立適合我國國情的?CCUS?稅收和財政支持政策,形成提高效益和吸引投融資的良性循環(huán)。

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3.借助國家和地方碳交易平臺,推動二氧化碳市場化交易,實現(xiàn)?CCUS?項目的規(guī)?;蜕虡I(yè)化運作。

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推動企業(yè)開展苗圃和碳匯林基地建設(shè)等“負碳行動” 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

推動企業(yè)開展苗圃和碳匯林基地建設(shè)等“負碳行動”計劃,為示范區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展提供碳減排空間。隨著碳中和目標提出和碳交易市場推進,碳資產(chǎn)將越來越成為緊缺、稀缺資源。建議:

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1.全面普查示范區(qū)碳源,依托碳市場,推進資源有效配置。

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2.推進各能源企業(yè)苗圃和碳匯林基地建設(shè),拓展生態(tài)防護林等植樹造林工程建設(shè)主體,發(fā)起“綠色礦區(qū)、綠色作業(yè)區(qū)”建設(shè),實現(xiàn)綠色發(fā)展和碳匯增加兩不誤。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

3.推動企業(yè)購買定點鄉(xiāng)村振興地區(qū)碳匯指標,推動區(qū)域綠色發(fā)展。
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蘇 健中國石油大學(華東)博士研究生,中國石油勘探開發(fā)研究院工程師。主要從事能源戰(zhàn)略等方面的研究工作。曾參與中國工程院、國家自然科學基金、科學技術(shù)部重點研發(fā)計劃等項目。
 
 
劉 合中國工程院院士,中國石油勘探開發(fā)研究院教授。主要從事采油工程技術(shù)及裝備研發(fā)、工程管理創(chuàng)新與實踐等方面的工作。“863”計劃首席科學家。獲得國家科技進步獎特等獎?1?項、二等獎?3?項,國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎?1?項;省部級科學技術(shù)獎一等獎?8?項。
 
文章源自:
 
蘇健,梁英波,丁麟,張國生,劉合.碳中和目標下我國能源發(fā)展戰(zhàn)略探討.中國科學院院刊,2021,36(9):1001-1009.
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