8月15日，由清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系（以下簡(jiǎn)稱“地學(xué)系”）張強(qiáng)教授課題組和加州大學(xué)爾灣分校史蒂文·戴維斯（Steven J. Davis）副教授組成的國(guó)際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）期刊發(fā)表題為《現(xiàn)有能源基礎(chǔ)設(shè)施鎖定排放威脅1.5℃氣候目標(biāo)》（“Committed emissions from existing energy infrastructure jeopardize 1.5 °C climate target”）的論文，首次全面評(píng)估了現(xiàn)有和擬建能源基礎(chǔ)設(shè)施的“碳鎖定”效應(yīng)，指出現(xiàn)存的高碳設(shè)備鎖定排放將嚴(yán)重威脅1.5℃溫控目標(biāo)，以及全球向低碳社會(huì)轉(zhuǎn)型的緊迫性。
政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）于2018年10月8日發(fā)布《IPCC全球升溫1.5℃特別報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）?！秷?bào)告》評(píng)估了全球地表平均溫度升高1.5℃可能帶來(lái)的影響以及實(shí)現(xiàn)1.5℃溫控目標(biāo)的減排路徑，指出如今全球地表平均溫度較工業(yè)化前水平上升約1℃，1.5℃溫控目標(biāo)下全球僅剩余420-580 Gt CO2的排放空間（50%-66%置信區(qū)間）。而當(dāng)前人類一半以上的能源來(lái)自從地殼深處提取的化石燃料，化石燃料體系已經(jīng)深深地根植于社會(huì)之中。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)度依賴化石能源，現(xiàn)有的大量高碳排放基礎(chǔ)設(shè)施在未來(lái)的碳排放（即“鎖定碳排放”）對(duì)低碳能源轉(zhuǎn)型構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，阻礙了發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程。
針對(duì)這一問(wèn)題，由清華大學(xué)和加州大學(xué)爾灣分校組成的研究團(tuán)隊(duì)在之前建立的全球現(xiàn)有能源基礎(chǔ)設(shè)施和擬建化石燃料電廠數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，利用自下而上的排放核算方法量化了現(xiàn)有和擬建能源基礎(chǔ)設(shè)施鎖定的未來(lái)碳排放，分析了全球各地區(qū)各行業(yè)能源基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)鎖定碳排放的貢獻(xiàn)，測(cè)算了未來(lái)服役壽命及設(shè)備利用率對(duì)鎖定碳排放的影響，并依據(jù)各類設(shè)施單位碳排放所對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)價(jià)值提出了成本最小化的基礎(chǔ)設(shè)施提前退役方案。
現(xiàn)有和擬建能源基礎(chǔ)設(shè)施未來(lái)碳排放
研究發(fā)現(xiàn)，如果現(xiàn)有能源基礎(chǔ)設(shè)施按歷史平均服役壽命和設(shè)備投運(yùn)率運(yùn)行，其在未來(lái)將產(chǎn)生的碳排放約為658Gt，超過(guò)1.5℃溫控目標(biāo)下的碳排放預(yù)算。此外，2018年底前可獲得的最優(yōu)數(shù)據(jù)顯示，全球擬建煤電、氣電和油電產(chǎn)能近1200GW（包含計(jì)劃新建、已獲得許可新建和正在新建的發(fā)電機(jī)組），如果全部建成并按歷史平均服役壽命和設(shè)備投運(yùn)率運(yùn)行，擬新建機(jī)組在未來(lái)將額外產(chǎn)生188Gt的碳排放，全球現(xiàn)有和擬建能源基礎(chǔ)設(shè)施合計(jì)產(chǎn)生的碳排放約為846 Gt，大幅超過(guò)1.5℃溫控目標(biāo)下的碳排放預(yù)算。研究進(jìn)一步量化了現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的資產(chǎn)價(jià)值，提出了成本最小化的基礎(chǔ)設(shè)施提前退役方案。結(jié)果顯示，電力和工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施鎖定了超過(guò)75%的碳排放，但其資產(chǎn)價(jià)值小于所有現(xiàn)有能源基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)總價(jià)值的25%。因此，如有可利用且價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力的零排放技術(shù)供選擇，成本最小化的基礎(chǔ)設(shè)施提前退役應(yīng)當(dāng)發(fā)生在電力和工業(yè)領(lǐng)域。
本研究指出了全球應(yīng)對(duì)氣候變化的困難與緊迫性，未來(lái)必須通過(guò)嚴(yán)格限制高碳型能源投資，加快可再生能源發(fā)展，縮短現(xiàn)役高碳型能源設(shè)備的服役壽命或設(shè)備利用率，推廣碳捕集技術(shù)，從電力、工業(yè)、交通和民用等不同行業(yè)分別著手，實(shí)現(xiàn)快速、深遠(yuǎn)和前所未有的改變，向綠色低碳發(fā)展和清潔能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)全球溫控目標(biāo)。
清華大學(xué)地學(xué)系張強(qiáng)教授和地學(xué)系訪問(wèn)教授、加州大學(xué)爾灣分校副教授史蒂文·戴維斯為論文共同通訊作者，地學(xué)系博士畢業(yè)生、加州大學(xué)爾灣分校博士后同丹為論文第一作者。該研究工作得到了國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。
