“双碳”目标下地质工作助力绿色低碳发展路径研究

舒 姚

（四川省第十一地质大队，四川达州 635006）

2015年《巴黎协定》设定了本世纪后半叶二氧化碳实现净零排放的目标。根据《博鳌亚洲论坛可持续发展的亚洲与世界2022年度报告》，截至2021年12月底，全球已有136 个国家、115 个地区、235 个主要城市和2000 家顶尖企业中的682 家制定了碳中和目标，碳中和目标已覆盖了全球88%的温室气体排放、90%的世界经济体量和85%的世界人口。低碳发展、绿色复苏已经成为国际经济发展的趋势。2020 年9 月22 日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中提出中国二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。2021 年10 月，国务院印发了《2030 年前碳达峰行动方案》，要求以保障国家能源安全和经济发展为底线，稳妥有序、安全降碳。第十三届全国人民代表大会第五次会议上《2022年政府工作报告》中提出，持续改善生态环境，推动绿色低碳发展。绿色低碳发展是落实保护生态环境保护，有效控制温室气体排放的的主要路径。

1 绿色低碳发展现状

1.1 国际碳中和目标及实现路径

为应对全球气候变化的挑战，世界上多个国家和地区提出了碳中和目标，绿色低碳已经成为国际共识，各国根据其国情制定了详细的路线图、政策框架等措施来实现这一目标（表1），降低气候变化给地球带来的生态风险以及给人类带来的生存危机，世界各国正将“碳中和”目标转化为国家战略。

表1 全球部分国家（地区）“碳中和”目标及主要举措

全球温室气体排放量的73%源于能源消耗，其中38%来自能源供给部门，35%来自建筑、交运、工业等能源消费部门。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2022年4月发布的《气候变化2022：减缓气候变化》[1]显示，2010~2019年全球温室气体年平均排放量处于人类历史上的最高水平，2019年的排放量达到590×108t，这比2010 年全球525×108t 的排放量跃升了12%，即过去10 年平均每年增长1.3%（图1）。报告认为，要限制全球变暖，就需要能源进行重大转型。这将涉及大幅减少化石燃料的使用、广泛推广电气化、提高能源效率以及使用替代燃料。将全球变暖控制在1.5℃以内，需要到本世纪30年代将所有温室气体的排放量减少大约一半，并在本世纪50年代实现二氧化碳净零排放，到2050年，将需要减少约95%的煤炭使用量、60%的石油使用量和45%的天然气使用量。使用可再生能源的电网将需要满足世界上更多的能源需求。城市将需要通过更好的建筑战略来提高能源效率，以减少城市排放。

图1 1990~2019年全球各种温室气体排放增长情况（据IPCC报告）

1.2 我国绿色低碳发展现状及面临的问题

我国深入贯彻绿色发展理念，正按“2030 年碳达峰”以及“2060 年碳中和”的目标扎实工作、稳步推进，已成为全球生态文明建设的重要参与者、贡献者、引领者。在“双碳”目标引导下，我国作了不少积极探索，比如采取调整产业结构、优化能源结构、节能提高能效、建立碳交易市场机制等一系列措施。2021 年7 月16日，全国碳市场正式上线交易，截止2021年12月31日，全国碳市场第一个履约周期期内碳价格走势总体平稳，成交额为76.61 亿元，市场成交量为1.79×108t。但我国处于工业化发展阶段，实现双碳目标面临巨大压力与挑战，我国能源消耗量及碳排放量处于“双升”阶段能源消费结构，排放总量大，减排时间紧，制约因素多，近年来尽管清洁能源消费持续快速增长，但化石能源仍是我国能源的消费主体，占能源消费总量的80%以上[2]，在未来一段时间，化石能源将继续发挥重要作用（图2），因此，实现碳中和意味着产业结构调整和能源结构转型。同时，经济增长与资源环境的逐步脱钩将呈现漫长而反复的特征，2021 年，我国GDP 生产总值114.37万亿元，同比增长8.7%，二氧化碳排放量约为119×108t，同比增长25.9%，碳排放强度1.04t/万元（图3），虽然我国碳强度在持续下降，但仍远高于欧美国家。

图2 中国近年二氧化碳排放量及增速（据国家统计局）

图3 中国近年二氧化碳排放量及增速（据国家统计局、智研咨询数据）

2 我国绿色低碳发展路径

绿色低碳发展，要义是要解决好人与自然和谐共生问题。当今世界，面对全球性的环境污染、生态系统破坏、资源短缺等综合性、复合性问题，绿色低碳发展越来越成为广泛共识。推动绿色低碳发展是系统工程，需要对社会生产生活领域进行绿色化升级改造，推动能源清洁低碳安全高效利用，深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型；探索开展甲烷、氢氟碳化物、六氟化硫、全氟化碳等其他温室气体监管监测和加大控制力度[3]；提升生态系统碳汇能力，从而实现从高碳向低碳转变。温室气体排放主要来源于能源消耗，目前我国传统化石能源（煤、石油、天然气）在能源供给中占比远超过清洁能源占比。2021 年，我国一次能源生产总量为40.8×108t 标准煤，其中化石能源生产总量占80.4%，一次能源消费总量49.8×108t 标准煤，化石能源消费总量占84.1%，因此，从能源供给端着手，改变能源消费方式，制定、完善和充分发挥产业政策和资源政策的作用，约束化石能源产业绿色低碳发展，加快突破煤炭、石油、天然气清洁高效利用关键技术[4-5]，推进风电、水电、光伏发电、地热等可再生能源应用，是大幅降低碳排放或实现无碳排放重要途径。

3 地质工作着力点

3.1 化石能源绿色勘查开发及清洁高效利用技术研究

目前化石能源作为是我国能源的消费主体，其生产和消费过程均有二氧化碳排放，能源活动是二氧化碳排放的主要来源，化石能源清洁高效利用是实现绿色低碳发展必经之路和低碳经济的关键，因此要在化石能源开发利用的全过程控制污染、减少碳排放，从科技驱动、绿色开发、高效发电、清洁转化、污染控制和节能降耗等方面实现清洁高效。以煤炭为例，将绿色勘查理念贯彻到项目实施全过程，引进钻探、物探等新技术、新方法和新设备，改变传统柴油发电机驱动钻探设备，实现“电代油”直接驱动的方式，采用电火花震源设备替换采用传统TNT 炸药激发地震波信号，可以有效降低环境污染，减少碳排放。除此之外，加快煤层开采、洁净煤技术、煤炭地下气技术化等理论与核心关键技术新突破，形成资源清洁高效利用的技术支撑体系。

3.2 地热资源勘查开发

我国作为全球最大的二氧化碳排放国，发展清洁能源对于保障能源安全、控制二氧化碳排放和实现绿色经济增长具有重要现实意义[6]，目前清洁能源主要包括海洋能、太阳能、生物能、地热能、水能、核能、氢能等，研究[7-9]显示增加清洁能源消费可以优化能源结构，进而有利于控制二氧化碳排放。从安全和资源赋存方面看，地热资源具有分布广泛、资源储量大的特征，是一种绿色低碳、稳定可靠的可再生能源，地热资源应用于发电、建筑供暖制冷等可缓解能源紧张情况，减少碳排放，实现生态环境保护和经济绿色高质量发展。2021年，据中国地质调查局评价结果，全国336个地级以上城市浅层地热能年可开采资源量折合7×108t标准煤，全国水热型地热资源量折合1.25×1012t 标准煤，年可开采资源量折合19×108t 标准煤，埋深在3000~10000m 的干热岩资源量折合856×1012t 标准煤[10]。国家《“十四五”现代能源体系规划》提出“因地制宜发展其他可再生能源。积极推进地热能供热制冷，在具备高温地热资源条件的地区有序开展地热能发电示范”。贵州、四川、江西等多省相继提出地热十四五规划，对推进地热资源勘探开发、地热能供暖（制冷）等提出了明确的目标。各省进一步加大地热资源调查评价力度，实现勘查新突破，将推动我国地热资源的开发利用。

3.3 碳存储及利用基础地质研究

碳捕集、利用与封存是一项被广泛认为有效可行的具备大规模温室气体减排功能的重要技术之一，作为一种气候缓解方案具有相当大的战略价值，也是当前我国化石能源清洁高效利用的重点关注领域。地质工作可为碳封存选址做好技术支撑，考虑从场地地质安全性、地形地貌、地层岩性、区域构造、水文地质、目标储层、封存层特征出发，积极构建和优化碳存储工程场地评价指标体系，探讨形成一套符合我国实际的精准、安全和规范化地质封存关键技术，为寻找适宜的碳封存地质空间提供依据，并持续开展地下碳封存空间及周边地质环境实时动态监测研究，助力实现安全有效的碳封存。

3.4 碳汇技术研究

地质体具有多样性，发挥着多元化的碳捕集功能，碳汇实体包括岩石、土壤、海洋、森林、生物体等，可直接接触空气捕获温室气体，是应对碳达峰、碳中和最经济的途径。岩石圈碳库是地球圈层中最大的碳库，土壤碳库是陆地生态系统碳库的最大组成部分，通过岩溶作用、矿物碳化、土壤固碳等均可产生较短时间尺度的碳汇效应。地质工作在岩溶碳汇和地质固碳等领域专业能力突出，对提高岩溶、土壤、草原、湿地等的固碳增汇能力具有显著优势。我国是世界上岩溶面积最大的国家，约占国土面积的1/3，岩溶碳汇对我国具有特殊的重要意义。耕地是我国最为普遍，也是受人为管理措施影响最为强烈的土地利用方式，其土壤碳库最为活跃，未来也必将成为碳中和的重要手段。生物固碳被认为是缓解全球变暖最具前景的方法，通过林草生态系统从空气中吸收二氧化碳从而减少温室气体在大气中的浓度将在实现碳达峰、碳中和目标中发挥重要作用。加强岩溶碳汇、土壤碳汇、生物碳汇相关技术研究及适宜地质体和土壤分布特征研究及地表基质调查工作，摸清我国碳汇地质体特征，在土地复垦、水土保持、矿山环境恢复治理等一系列生态环境修复项目中，合理优化岩石、土壤及林草等碳汇实体结构，可有效提升碳汇能力。

4 结语

随着国务院《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《2030 年前碳达峰行动方案》及国家发展改革委、国家能源局《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》出台，更加明确了大力推动能源领域碳减排是做好碳达峰碳中和工作的重要举措。地质工作在助力国家生态文明建设、实现碳达峰碳中和目标和绿色低碳发展方面，大力推进化石能源绿色勘查和清洁利用技术、加快地热资源勘查突破、碳储存利用基础地质研究及碳汇的技术研究是未来工作的重要内容，发挥好地质工作在绿色低碳发中的基础和支撑作用。