译者序　留给我们的碳排放空间不多了，我们需要立即行动起来

马丽群

国家能源集团科环集团海外业务部主任

国家重点研发课题负责人

我们听过风的声音经过我们的耳畔，

我们见过雨后的云印在我们的眼底，

我们知不知道，

在我们未亲历的格陵兰岛的洋底，

暖流正慢慢消融着冰川，

那是十分之九，冰川下，我们未曾见过的世界。

我们熟悉而陌生的地球，用了45亿年讲述自己变迁的故事，我们从而知道了生命从哪里来。而如今的地球，正在以极其罕见的速度变化着。冰川在融化，海平面在上升、海水在酸化，动物的栖息地在改变。接连发生的高温、暴雨、洪水、旱灾，影响了全球数百万人。

气候变暖问题引人注目。但是，我们更关心的是这种变化发生的速度。一旦气候不可逆变化的临界点到来，我们将可能失去地球系统的稳定性。

留给我们的时间不多了。

1897年，科学家发现大气温度与二氧化碳的排放量近线性关系；1959年，科学家开始观测这种变化规律；2015年，联合国气候变化大会通过《巴黎协定》，将21世纪末2100年的气候变化长期目标，锁定在全球平均气温比工业化前水平高2℃以内，并努力控制在1.5℃以内。2022年，全球年平均气温已经比工业化前高出了1.15℃。

我们要减排多少二氧化碳呢？

在地球上，碳的总量是恒定的，并在岩石、土壤、海洋和大气之间进行着百万年计的慢循环，在生物圈中进行着年月日计的快循环。地球生命在地下花了百千万年甚至上亿年形成的化石燃料，如今被大量开采、燃用，大量的二氧化碳被排放到大气中进入了碳的快循环。2022年全球能源相关的碳排放已达368亿吨！而在5 600万年前的地球古新世·始新世极热事件期间，每年也仅排放数亿吨碳。距离《巴黎协定》的碳预算目标只剩下3 800亿吨。

留给我们的碳排放空间不多了。我们需要立即行动起来！

在能源供给侧，我们可以大规模地利用多样性的低碳或零碳清洁能源，并加快利用风、光、水、核、生物质等零碳能源发电。在能源消费侧，我们可以尽可能使一切能量流电气化，以消纳和稳定大规模的清洁能源负荷。零碳世界中电气化的东西越多，能源系统平衡电网也就越容易。

我们还需要重新定义个人或者集体的供能和用能基础设施，比如能源互联网、智能电表、生物燃料轮船和飞机、电动车、热泵等。我们还需要在金融工具和法律法规方面做出大胆改变，比如提供气候贷款、重新书写规则，使每个人成为气候解决方案的一分子。

仔细审视我们的世界，其实我们拥有很多：阳光、风、水、生物质、地热能、核能、创新的意志与协作的精神。我们需要行动起来，去运用它们。

零碳未来中，与维护生物多样性一样，我们也需要根据资源禀赋，大规模地利用多样化的清洁能源。这些清洁能源的好处很多：互补、丰富、廉价且对环境友好。

零碳未来中，为克服清洁能源供应的间歇性和波动性，最好的办法就是通过消费侧能量流的电气化，转移负荷，获得系统灵活性和稳定性，实现能量供需匹配。电气化带来的节约，远远超出我们的估计。通过替代传统能源，可以消减近1/4我们认为需要的能源；减少了化石能源的勘探、开采和提炼，可以节约11%的能耗；交通运输电气化可节省15%；零碳建筑可节省6%～9%。在节约的同时，我们的环境也更加宜居。通往零碳未来的路上，我们改变了能源系统，能源系统也改变了我们。

零碳未来中，储能是灵活性响应和平抑波动的必要手段。有人推测，当屋顶太阳能和电池储能的总成本击败目前电网的成本时，能源的游戏规则将发生彻底的改变，这可能也意味着能源奇点的到来，意味着从根本上改变能源经济的发展形势。到那时，不需要大量投资，就可以逐步建立起化学储能的基础设施，并取得更好的气候效果。

化学电池不能为我们过冬的需要储存能量，但是生物燃料、氢能可以弥补不同季节能量需求的差异，成为季节性能源供应的一部分。电动汽车，是巨大的移动储能机会，如果全部电气化，足以平衡电气化世界每天的能量需求波动。实现电网级储能需要更多的参与者。也许，能源奇点的到来只是时间问题。

零碳未来中，可以去想象一个不是由稀缺性而是由丰富性驱动的世界。需求响应技术比储能电池更便宜；工业系统拥有的几十年应用经验的产能过剩技术，将成为提供安全、清洁、可靠能源的最便宜的方式之一。

零碳未来中，将需要大量的远距离输电基础设施——能源互联网。这样，一边的日出就能为另一边的早餐供电，一边的日落就能为另一边的晚间电视供电。人们便可以真正地、大规模地分享所有需求响应的可能性，以及家庭和汽车上的所有储能和电池机会。

零碳未来中，需要重新思考工业系统。作为应对气候变化挑战与其他环境问题冲突最集中的行业，工业系统的零碳过程中隐藏着不可思议的商业和研究机会。我们将考虑每个物质中的碳足迹；将找到更好的、提供高温热量的能源；将开发无碳铝；将制造出在整个寿命周期内能吸收二氧化碳的水泥；更好地管理森林；研究全新的方法来制造塑料，以获得一种能像树叶那样可快速生物降解的新型聚合物，避免塑料充斥海洋。我们将致力于大力降低许多可再生能源关键部件和设备的成本，并为太阳能电池、储能电池、电机和碳纤维开发强大而高效的回收途径。

零碳未来中，我们每个人都可以成为一个好的气候公民，在做出选择的时候，尽量少地浪费能源，尽可能少地排放二氧化碳。

通往零碳未来的路上，既需要“发明更好的技术”，也需要“大量生产”；既要投入资金提高“研究学习”的能力，也要花时间“边做边学”。坚持对创新进行大量投资，并坚持扩大其应用规模，塑造学习曲线，才能最大限度地降低零碳能源技术的长期成本，改善零碳未来的经济性。

索尔·格里菲斯教授没有期盼奇迹的发生，取而代之的是总结数十年的研究数据和经验，提出利用现有技术和资源就可以快速应对气候变化的零碳行动方案。《零碳未来》为我们的思考和应用提供了很好的参考。希望各行各业的人们，都能读到它。为了建设我们共同的绿色家园，让我们一起做出改变：

一起脚踏实地！

一起仰望星空！

2023年7月