實現(xiàn)中國雙碳目標水利行業(yè)可以做什么

2020年9月22日,，中國國家主席習近平在第75屆聯(lián)合國大會代表中國政府鄭重承諾,，中國將提高國家自主貢獻力度,，采取更加有力的政策和措施,，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(xiàn)碳中和（簡稱“雙碳”目標）,。

水資源與氣候變化緊密相關,，應對氣候變化，水利行業(yè)應該有什么擔當,？實現(xiàn)“雙碳”目標,，水利行業(yè)能夠為之作出什么貢獻？

為什么要加快實現(xiàn)“雙碳”目標

要理解“雙碳”目標的必要性,，首先需要先理解兩個概念——溫室氣體和溫室效應,。溫室氣體（greenhouse gas）指大氣中能吸收地面反射的長波輻射，并重新發(fā)射輻射的一些氣體,。它們的作用是使地球表面變得更暖,。1860年以來，由燃燒礦物質燃料排放的二氧化碳等溫室氣體,，平均每年增長率為4.22%,，而近30年各種燃料的總排放量每年達到50億噸左右。中國是世界第一排放大國,，2019年排放量占全球碳排放的29%左右,。溫室氣體使地球變得更溫暖的影響稱為“溫室效應”（Greenhouse Effect），主要是因為現(xiàn)代化工業(yè)社會過多燃燒化石燃料,，釋放出大量的二氧化碳等溫室氣體而造成的,。二氧化碳等溫室氣體具有吸熱和隔熱功能，它在大氣中增多,，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間散發(fā),，因而導致地球表面逐漸變熱。溫室效應最突出的特征是全球變暖,。由此可以看出,，全球變暖的核心癥結在于控制溫室氣體排放，也就是控制碳元素的排放,。

理解了溫室氣體和溫室效應的概念,，就不難理解“碳達峰”和“碳中和”這兩個目標。碳達峰（carbon emission peak）指在某一個時點,，二氧化碳等溫室氣體的的排放不再增長,，達到峰值。碳中和（carbon neutrality）是減源增匯之間的平衡,，即排出的溫室氣體被植樹造林,、節(jié)能減排等形式抵消，表達為碳吸收量等于碳排放量,。

2015年12月,，196個國家在法國巴黎通過了《巴黎協(xié)議》,，一致同意利用當前最先進的科學技術進行減排，消滅貧窮,，促進人類的可持續(xù)發(fā)展,，在公平的基礎上，在21世紀下半葉實現(xiàn)溫室氣體吸收與排放之間的平衡,。據英國能源與氣候智庫（Energy & Climate Intelligence Unit）統(tǒng)計,，截止至目前，蘇里南和不丹已經率先實現(xiàn)碳中和,，另外全球有53個國家和地區(qū)通過立法,、官方政策等形式承諾實現(xiàn)碳中和目標。

但是人類應對氣候變化的時間窗口正在變得越來越窄,。全球因新冠疫情按下了暫停鍵,，但并未阻止全球變暖的腳步。2020年,，盡管疫情造成的經濟大封鎖使得全球碳排放下降了6.4%,，但大氣中溫室氣體的濃度還在繼續(xù)上升。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2020年12月發(fā)布的報告指出,，2020年1至12月全球平均氣溫較1850-1990年均溫高出1.2（±0.1）°C,，據巴黎協(xié)議的控制目標1.5°C僅剩0.2°C。

IPCC本月發(fā)布的第6次評估報告指出,，人類活動影響造成地球大氣,、海洋和陸地系統(tǒng)變暖已經非常明確（unequivocal）。預計未來20年（2040年前后）地表變暖將達到1.5度或1.6度,?？茖W家高信度地認為人類活動是更頻繁和強烈的熱浪、冰川融化,、海洋變暖和酸化的主要驅動力,。地球氣候正接近不可逆轉的轉折點，全球變暖程度越高,，發(fā)生低可能性,、高影響結果的概率就越大，不排除氣候系統(tǒng)的突然反應,。甲烷減排是一個重要的途徑,，生態(tài)系統(tǒng)對全球變暖的反應，如凍土融化和野火,，極有可能進一步增加大氣中的甲烷濃度,，大力迅速減少甲烷排放量可以遏制全球變暖的趨勢,。

氣候變化給人類和自然系統(tǒng)產生不可恢復的影響,。全球變暖,，兩極冰川的融化和海水熱脹冷縮是導致海平面上升的主要原因，海平面上升使得許多沿海地區(qū)的防洪形勢日趨嚴峻,，海平面的繼續(xù)上升,，雖然不會發(fā)生電影《后天》描述的情景，但地勢低平的島嶼,，如瑙魯,、圖瓦盧、馬爾代夫等國家將會面臨生存危機,。

氣候變化對中國的影響也是十分顯著的,。受氣候變化影響，中國北方河流江河徑流量總體上呈現(xiàn)顯著性減少,，海河,、黃河遼河尤甚；在黃河流域及海河流域,，氣候變化對河川徑流減少的貢獻率約30-40%,。1980-2019年，中國沿海海平面上升速率為3.4毫米/年,。2019年,，中國沿海海平面較常年高72毫米，比2018年高24毫米,。1961~2018年,，中國面平均降水量總體呈現(xiàn)非顯著性增加趨勢，平均每十年增加4.2毫米,；中國的降水分布呈現(xiàn)西南東北方向的少雨帶,，進一步加劇中國北方水資源短缺的情勢；另外,，短歷時強暴雨增多趨強,，局地洪澇災害風險增加（中國第四次氣候變化國家評估報告，待發(fā)布）,。今年7月17日開始,，河南省發(fā)生特大暴雨洪水，最大小時雨量201.9毫米,，超過75·8特大暴雨洪水,，刷新了我國大陸最大小時雨量的記錄；鄭州多年平均年降雨量為640.8毫米,，17日20時到20日20時,，三天降雨量617.1毫米；全城被淹,、地鐵進水,、因災死亡302人,、失蹤50人，直接經濟損失114.8億元,。有研究表示,，氣溫上升1.5°C，中國城市人口因高溫死亡人數將上升至每百萬人48.8–67.1人,；升溫2°C死亡人數將上升至每百萬人59.2–81.3人,。糧食安全也將受到威脅，1.5°C升溫背景下中國水稻單產平均減幅7.49%,，減產面積占水稻種植總面積的68.6%,，嚴重減產面積占水稻種植總面積的10.3%；2.0°C升溫背景下中國水稻單產平均減幅12.02%,，減產面積占水稻種植總面積的70.6%,，嚴重減產面積占水稻種植總面積的18.7%。

由此可見,，應對氣候變化,、控制碳排放是我們在本世紀面臨的重大挑戰(zhàn)之一。2021年3月15日,，習近平總書記主持召開中央財經委員會第九次會議強調,，實現(xiàn)碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革,，要把碳達峰,、碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局，拿出抓鐵有痕的勁頭,，如期實現(xiàn)2030年前碳達峰,、2060年前碳中和的目標……我國力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和,，是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策,，事關中華民族永續(xù)發(fā)展和構建人類命運共同體。今年3月發(fā)布的“十四五“規(guī)劃綱要也指出,，廣泛形成綠色生產生活方式,，碳排放達峰后穩(wěn)中有降，生態(tài)環(huán)境根本好轉,，美麗中國建設目標基本實現(xiàn),。降低碳排放強度，支持有條件的地方率先達到碳排放峰值,，制定2030年前碳排放達峰行動方案,。在能源領域，國家能源局表示,，“到2030年非化石能源的一次能源消費比重要達到25%左右,，風電,、太陽能總裝機容量要達到12億千瓦以上，這兩個目標任務非常艱巨”,，需要更加積極的新能源發(fā)展目標，加快發(fā)展風電和太陽能發(fā)電,，因地制宜開發(fā)水電,，在確保安全的前提下發(fā)展核電，同時要加快推進抽水蓄能,、新型儲能等調節(jié)電源建設,，增強電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力，大力提升新能源消納水平,。在科技領域,，科技部已部署全球氣候變化應對專項，國家基金委4月30日已公布面向國家碳中和的重大基礎科學研究專項指南,。

實現(xiàn)雙碳目標,，水利能作出什么貢獻

2021年3月15日中央財經領導小組第九次會議指出，要堅定不移貫徹新發(fā)展理念,，堅持系統(tǒng)觀念,，處理好發(fā)展和減排、整體和局部,、短期和中長期的關系,，以經濟社會發(fā)展全面綠色轉型為引領，以能源綠色低碳發(fā)展為關鍵,，加快形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的產業(yè)結構,、生產方式、生活方式,、空間格局,，堅定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質量發(fā)展道路,；要把節(jié)約能源資源放在首位,，實行全面節(jié)約戰(zhàn)略，倡導簡約適度,、綠色低碳生活方式,；實現(xiàn)碳達峰、碳中和是一場硬仗,，也是對我們黨治國理政能力的一場大考,。參照這一部署，水利行業(yè)可以從以下幾個方面給“雙碳目標”貢獻力量,。

加大水電開發(fā)

為了落實雙碳目標,，國家十四五能源發(fā)展規(guī)劃提出制定更加積極的新能源發(fā)展目標,，加快發(fā)展風電和太陽能發(fā)電，因地制宜開發(fā)水電,，在確保安全的前提下發(fā)展核電,，同時要加快推進抽水蓄能、新型儲能等調節(jié)電源建設,，增強電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力,，大力提升新能源消納水平。同時,，十四五規(guī)劃和2035遠景目標的建議中,，明確提出了“實施雅魯藏布江下游水電開發(fā)”。雖然中國的能源消耗結構在逐步優(yōu)化,，但2019年,，火電仍然是電力生產的主力電源，水電的比例僅為17.8%,。

如果以燃燒煤炭的火力發(fā)電為參考計算減排效益,，有關研究表明：每節(jié)約1度電，就相應節(jié)約了0.4千克標準煤,，同時減少污染排放0.272千克碳粉塵,、0.997千克二氧化碳(CO2)、0.03千克二氧化硫(SO2),、0.015千克氮氧化物(NOX),。按照這一標準，2020年,，水電發(fā)電量累計為1.21萬億千瓦時,，減排二氧化碳12億噸；僅三峽電站2020年發(fā)電量達1118億千瓦時,，減排二氧化碳1.115億噸,，水力發(fā)電的減排效益十分顯著。

加快推進抽水蓄能

抽水蓄能是利用電網中負荷低谷時的電力,，由下水庫抽水到上水庫蓄能,，待電網高峰負荷時，放水回到下水庫發(fā)電的水電站,，又稱蓄能式水電站,。這一做法可以為電力安全和運行效益發(fā)揮了巨大的作用。目前,，中國抽水蓄能電站裝機容量已居世界第一,，2020年，運行總容量約4000萬千瓦，規(guī)劃到2025年發(fā)展到6800萬千瓦,。

因地制宜發(fā)展小水電

今年7月22日,，《中共中央國務院關于新時代推動中部地區(qū)高質量發(fā)展的意見》發(fā)布。意見提出,，因地制宜發(fā)展綠色小水電,、分布式光伏發(fā)電，加快農村能源服務體系建設,。這是農村小水電遇到新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn),。

截至2020年底，全國共有農村水電站（≤5萬kW）43,957座,，農村水電總裝機容量達到8,133.8萬kW，較2019年有所下降,。年發(fā)電量達2423.7億kW·h,。相當于每年節(jié)約了7400萬噸標準煤，節(jié)能減排效益顯著,。

數據來自第五屆中國—阿拉伯國家博覽會水資源論壇（2021年8月18日,，中國銀川）張建云院士的報告

數據來源：2020年全國電力工業(yè)統(tǒng)計快報、2020年農村水利水電工作年度報告

小水電發(fā)展目前面臨著突出的問題：首先是隨著風-光電技術發(fā)展和政策影響,，小水電的成本競爭優(yōu)勢逐步喪失,；其次是部分小水電造成下游河道脫水等現(xiàn)象，對生態(tài)環(huán)境產生不良影響,；再之是項目的目標單一,，未能發(fā)揮綜合效益；最后是許多項目年久失修,，設備老化,，效率低下。

針對少數小水電工程存在生態(tài)流量泄放與監(jiān)測不到位,、存在減脫水等問題,，2018年末，水利部,、國家發(fā)改委,、生態(tài)環(huán)境部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關于開展長江經濟帶小水電清理整改工作的意見》,，建立了問題核查,、分類評估、一站一策,、清理整改,、評估驗收的工作思路。

因此，在新的發(fā)展機遇面前,，小水電開發(fā)需要做到：（一）堅持生態(tài)優(yōu)先,、綠色發(fā)展的原則，構建綠色小水電示范區(qū),。對建在自然保護區(qū)核心區(qū)和緩沖區(qū)的,、嚴重破壞生態(tài)環(huán)境的小水電工程堅決清理；無河流生態(tài)流量下泄設施的,，盡快改造,，增加生態(tài)流量下泄設施；建站時間長,，失修嚴重,，效率低，論證后清理退出或按標準重建,；加強生態(tài)調度運行,，保障河流生態(tài)流量。（二）抓住機遇,，發(fā)展農村綠色小水電,，加快農村能源服務體系建設。小水電是脫貧攻堅工作的重要內容,，也是美麗鄉(xiāng)村建設的重要抓手,，更是助力“雙碳”目標實現(xiàn)的重要措施。

加大地熱資源的開發(fā)利用

中國的地熱能儲量十分可觀,。據中國地質調查局資料,，我國可采地熱能源總量為每年26億噸標準煤當量，超過2020年全國一次能耗的一半,。地熱資源的分布也十分廣泛,，淺層地熱能源遍布全國，中低溫地熱能源分布于沉積盆地和隆起山區(qū),，高溫地熱能源分布于喜馬拉雅地熱帶和臺灣等,。

地熱能在建筑供熱制冷領域應用潛力巨大，而建筑碳排放是全國能源碳排放的主要來源之一,。根據中國建筑節(jié)能協(xié)會能耗統(tǒng)計專委會的研究,，2017年建筑碳排放相當于20.44億噸二氧化碳，占全國能源碳排放的20%,；預計2050年將達到50%,，是排放大戶與平碳的重點領域。雖然2020年底,，中國地熱供暖面積已經接近14億平方米,，位居世界第一，但目前項目大多集中在京津冀魯豫遼等地。

建筑供熱制冷領域的地熱資源利用主要可以依靠兩個途徑,。一是淺層地熱能利用,，即高效節(jié)能空調技術，利用淺層地熱能源既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調技術,，實現(xiàn)對建筑物的能源供給,，是目前淺層地熱能最主要的開發(fā)利用方式。二是中深層水熱型地熱能利用,，一般埋深在3000米以內,，由地下水作為載體，可以通過抽取熱水或者水汽混合物提取熱量,；水熱型地熱取暖技術通過開采井抽取地熱水,，通過換熱站將熱量傳遞給供熱管網中的循環(huán)水，輸送給用戶,，溫度降低后的地熱尾水通過回灌井注入地下,。

此外，高溫地熱也可以用于發(fā)電,。目前,，西藏的羊八井（25MW）和羊易（16MW）的地熱發(fā)電站是我國最大的地熱發(fā)電站,。西藏水熱型資源擁有1GW潛力,，我國高溫地熱發(fā)電任重道遠。未來方向是天地結合,，與風光發(fā)電配合,，實現(xiàn)發(fā)電與供暖綜合利用。