2017年4月19日

国家现在需要转向零碳能源——原因在此

如果世界想要有机会实现《巴黎协定》中设定的目标，各国现在就需要转向零碳能源系统。以下是原因，基于我们最近发表在《自然能源》杂志上的研究。

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点。

毫无疑问，在巴黎达成的气候协议为应对全球气候变化创造了乐观情绪，大多数国家在多年的政治拖延之后签署了协议。然而，在动荡的 2016 年之后，人们的情绪因对共识面临风险的担忧而有所缓和。

与此同时，人们对于大幅快速减少温室气体排放的需求从未如此清晰。2016 年，全球温室气体浓度首次保持在 400 ppm 以上，高于 1958 年的 316 ppm。这是有记录以来最暖的一年，海洋变暖的速度现在估计比之前认为的更快，并且北极冰层继续快速消退。

气候科学很明确——我们拥有有限的碳预算，全球温室气体排放必须在本世纪末之前实现零排放，如果我们想要增加将升温幅度限制在平均 2°C 以下的可能性，则需要更早实现零排放。

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如果世界想要有机会实现这个目标，各国现在就需要转向零碳能源系统。原因如下。

为什么是能源部门？

能源部门是全球温室气体排放的最大来源，约占全球排放的温室气体的三分之二。因此，能源部门的发展方式是避免全球气候变化负面影响的关键。

正如我们在《自然能源》杂志上发表的论文Nature Energy中讨论的那样，任何减少排放的努力都意味着能源系统将发生重大变化。

但有多重要？

为了回答这个问题，我们可以首先看看《巴黎协定》。

包括美国、中国和欧盟成员国在内，共有 143 个国家批准了《巴黎协定》。这项协定的核心是一个具体目标

“……通过将本世纪全球气温上升幅度控制在前工业化水平以上远低于 2 摄氏度，并努力将升温幅度进一步限制在 1.5 摄氏度以内，加强全球应对气候变化威胁的行动。”

为了实现这个目标，世界需要共同努力以满足有限的碳预算。这个预算通常被描述为一个我们试图阻止其溢出的“浴缸”，其中温室气体排放量用流入浴缸的水来表示。今天，流入浴缸的水三分之二来自能源部门。

如果我们想防止浴缸溢出，每个国家都必须尽自己的一份力量来减少流入浴缸的水流量。也就是说，每个国家都需要迅速减少自身的温室气体排放。

但是每个国家应该承担多少责任呢？

有许多不同的方法来定义每个国家在减少温室气体排放方面的“责任”。在我们的研究中，我们关注两个关键论点

“公平”（即人口规则）——在这种情况下，每个国家根据其人口数量获得全球“碳预算”的一部分。反过来，人口较多的国家被允许排放更多的碳排放（反之亦然）。
“惯性”（即与您现在所做的基本相同）——在这里，每个国家都可以根据他们今天所做的事情排放温室气体。例如，英国（UK）目前产生约占全球温室气体排放量的 1.5%。因此，在未来，英国将能够排放未来排放量的约 1.5%。

《巴黎协定》的措辞表明，鉴于经济发达国家的经济发展水平和经济资源，它们需要为应对气候变化做出更多努力。这表明需要转向“公平”方法。

在我们的研究中，我们研究了这种方法对于一个发达国家——英国——意味着什么。但答案应该适用于任何发达经济体。

一个发达国家（英国）需要以多快的速度转向零碳能源未来？

根据我们的研究，如果我们想要实现《巴黎协定》下达成的协议，各国现在就需要转向零碳能源。

这是因为能源系统中使用的技术通常具有较长的寿命。例如，您的汽车可能会在路上行驶约 12 年，而为照明供电的发电厂在退役之前将持续 30 年、40 年或更长时间。这意味着今天建造的发电厂可能仍在 2065 年或更晚的时间运行。

在我们的研究中，我们使用了能源系统的计算机模型来查看英国需要做些什么才能实现其《巴黎协定》的承诺。根据我们的分析，英国的能源系统需要在以下时间之前实现无碳化：

这意味着英国需要转向零碳能源系统

如果英国想要真正支持其在《巴黎协定》中的承诺，就现在需要这样做。这就是为什么在巴黎会议后不久，英国政府承诺将净零目标写入法律（尽管尚未正式采取行动来落实这一点……）。

虽然这些发现是针对英国的，但答案几乎肯定适用于其他富裕国家。这就是为什么一些国家已经在推进“零排放”政策。例如，瑞典计划通过自己的净零排放战略在 2045 年实现碳中和。

但是，如果我们想要有机会实现全球目标，更多的国家需要转向零碳能源——并且要迅速行动。

可以通过Pye, S., Li, F. G., Price, J., & Fais, B. (2017) 的完整研究论文了解更多信息。《在后巴黎协定时代通过重塑英国国家目标实现净零排放》。《自然能源》，2, 17024 此处。