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“坐冷板凳”的基礎研究給出“自主”底氣

2021-05-13 13:53:15 來源：科技日報

“在大氣污染治理方面，清華大學科研團隊沒有一次缺席過國家的大仗硬仗。”5月7日，中國工程院院士、清華大學環境學院賀克斌教授在接受包括科技日報在內的媒體專訪時表示，此前在北京奧運空氣質量保障、大氣十條、藍天保衛戰等關鍵戰役中，清華大學歷時20多年自主研發的平臺發揮了重要作用，如今正在為碳達峰、碳中和背景下“減污降碳”協同治理的科學評估和決策支持持續發力。

近日，《國家科學評論》刊發了清華大學與合作團隊在該平臺支持下共同完成的科研成果——《碳中和背景下中國2015—2060年PM2.5空氣質量改善路徑》，首次定量揭示了碳達峰與碳中和目標下中國及重點區域2015年—2060年的空氣質量持續改善路徑。

數字“互動劇”呈現50年后的模樣

“在自主研發的平臺中，可以動態地模擬中國從過去到未來各行各業的生產活動和排放變化。”論文主要作者之一、清華大學地球系統科學系教授張強介紹，在中國碳中和與清潔空氣協同科學評估與決策支持平臺（CNCAP）中，每個行業的排放路徑會有一個全景式的展示。

這些排放路徑是動態的，可以理解為一個“互動劇”，碳達峰、碳中和是未來一段時期人類應對氣候變化的一部史詩式實踐巨制。當施加不同的干預（如產業發展、技術革新、治理措施等）時，各行業排放情況不同，不同行業的排放路徑又交匯起來，共同影響中國區域的大氣環境變化。

在這部史詩的“數字孿生”模擬中，結局目標明確：中國將力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。

目標定了，CNCAP平臺基于對真實世界的仿真進行了路徑模擬。研究發現，在2030年之前，提升可再生能源的比例，推動鋼鐵水泥等高耗能產品產量盡早達峰，加快散煤清潔化替代進程，持續推進非電行業、柴油機等重點行業的污染治理，可在實現碳達峰目標的同時，使全國絕大部分地區PM2.5年均濃度達標。

“過去幾年，減排主要通過末端治理，例如在火電廠、水泥廠安裝措施、加強監管。”賀克斌說。但末端治理的邊界漸顯，未來需要新的方案。改變能源使用結構會成為未來減排的主要推動力。

“能源結構轉變需要科技引領。”賀克斌說，光伏發電成本近年來的陡降給出了很好的范例（從1990年的100美元/度到2020年的不到2美分/度）。

預測顯示，到2060年我國將基本完成低碳能源轉型，可再生能源發電占比將達到70%以上，工業部門終端煤炭消費比例低于15%，新能源車占比達到60%以上，民用部門能源全面清潔化。到那時，全國人群PM2.5年均暴露水平達到8微克/立方米左右。

“坐冷板凳”的基礎研究給出“自主”底氣

期待排放“歸零”的同時，可能有人會問：對未來的預測，夠不夠準？

“在這個平臺上，一個鋼鐵廠的排放會被細致地刻畫。”賀克斌舉例道，它的煉鐵、煉鋼、焦化等不同工藝的排放量都是不同的，在系統中會分節點、分工藝地體現。