国家气候变化专家委员会副主任潘家华在《环境保护》发表署名文章：转轨零碳的理性抉择与系统性变革
发布时间：2025-06-25 16:02 浏览量：2
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【摘要】：在全球应对气候变化的背景下，本文探讨了中国能源系统从化石燃料向以可再生能源为主体的零碳能源转型的必然性及驱动机制，聚焦气候道义理性与市场理性两大核心动因。在高碳锁定效应的制约下，温升控制目标的紧迫性强化了以防范气候风险为导向的道义理性；同时，零碳能源产业链系统性成本优势的显现，构成了推动能源转型的现实动能。转轨零碳不仅重塑了能源系统的运行逻辑，也推动治理结构由集中、层级模式，演进为以零碳单元体为代表的分布式、扁平化协同机制。在转型路径上，应以零碳设备制造支撑终端用能场景的广泛嵌入，并统筹化石能源体系的有序退出。
化石燃料的不可再生属性决定了人类在可持续发展的长远未来，必然要告别高碳的化石能源，转向以可再生能源为主体的零碳能源。从短期到中期来看，在缺乏特殊动能强力驱动的情况下，经济社会对化石燃料的路径依赖和高碳锁定效应将持续存在。这一转型过程如同农耕文明向工业文明的转变，必然是一个长期、缓慢且艰难的过程。从依赖自然风光、水力和生物质能的传统农业社会，转向以煤炭、石油、天然气等化石能源为基础的工业社会，这一转型引发了产业体系、民生福祉和治理体系等经济社会各领域的全面而深刻的系统性变革。同样，从基于化石能源的工业社会向以风、光等可再生能源为主体的零碳社会转型，也必将带来一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。
以防范气候风险为导向的道义理性
工业文明的兴起与生态负荷的历史演进
工业革命的技术创新依托化石能源燃烧作为动能，推动劳动生产率不断提升，劳动强度大幅下降，社会财富大量积累，民生福祉持续改进。作为后发的工业化国家，中国的人均国内生产总值从20世纪60年代初的238美元增长至2023年的约1.2万美元[1]；人均期望寿命从35岁左右提高到目前的78.6岁；城市化率则从16%左右提升到2024年的67%。然而，从短期来看，大量化石能源的开采利用和燃烧会产生大量污染物和以二氧化碳为主体的温室气体；从长远来看，化石燃料由于其不可再生性必然会走向枯竭。在工业生产过程中，全球化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量从20世纪70年代的9.1亿t二氧化碳当量大幅攀升至2023年的32.2亿t二氧化碳当量[2]。由于全球温室气体的不断累积，大气二氧化碳浓度水平从工业化初期的280ppm增加到当前的420ppm，且每年以超过2ppm的速度递增[3]。根据世界气象组织（WMO）的监测数据，全球平均温度较工业化前基准期（1850—1900年）已升高约1.4℃，2024年更是首次突破1.5℃[4]。观测到的气候变化事实表明，极端天气事件的频次和强度不断增加，冰川融化导致海平面上升，气候风险已严重影响并制约人类经济社会的可持续发展。
温升治理的全球共识与现实张力
20世纪80年代末，气候变化问题被正式纳入国际议事日程；90年代，国际社会聚焦于减缓气候变化；到21世纪初，国际社会转向低碳发展；2015年签署的《巴黎协定》确立了将温升控制在2℃以内、并努力限制在1.5℃以内的目标，同时提出在21世纪后半叶实现净零碳排放的愿景。2023年，《阿联酋共识》进一步确认了1.5℃的温升管控目标，明确提出要逐步摆脱化石燃料依赖，在2050年实现碳中和。
化石燃料燃烧产生的二氧化碳是全球气候变暖的主要驱动因素。为实现将全球温升控制在1.5℃以内的目标，人类可排放的化石能源相关温室气体的剩余碳预算仅为约2350亿t二氧化碳当量，按当前的排放速度，预计将在未来6年内耗尽[5]。然而，现有化石燃料储量的可采年限普遍超过40年，形成了“资源仍可使用”与“气候已不可承受”之间的深层矛盾。因此，温升管控的紧迫性，并非源于资源的稀缺性，而在于气候系统对持续排放的承受极限已近临界。防范气候风险已成为转轨零碳的全球共识，发达国家和许多发展中国家均明确宣示在2050年前后实现净零碳。我国于2021年9月向国际社会宣布，非化石能源在一次能源中的消费占比将从2020年的15%左右提高到2030年的25%左右，并在2060年达到80%以上。也就是说，我国计划用40年的时间完成能源体系转型，从当前以化石能源为主的发展模式，转向以可再生能源为主导的零碳发展轨道。然而，在一些固有思维中，化石燃料是经济社会发展的动力来源，化石燃料燃烧的碳排放空间就是发展空间，因而就出现零碳共识和减碳博弈的矛盾对立。一方面，为了维护全球气候安全，多边协议要求各国加速零碳转型；另一方面，各国又常出于本国短期利益考量而弱化甚至暂缓承诺。最为典型的，莫过于美国的三次“毁约”：2000年，布什政府拒绝批准规定发达国家减排的《京都议定书》；2017年和2025年，特朗普政府两次退出明确全球碳中和目标的《巴黎协定》。国际气候协议明确要求各缔约方在2025年2月向联合国提交2035年关于温室气体减排的国家自主贡献目标。然而，美国是主要排放国和关键气候融资提供方，其反复退出的行为削弱了各国对多边机制的信任和资金预期，在政治层面降低了各国迅速升级承诺的紧迫感，对全球转轨零碳的进程造成较大的负面冲击，许多国家延期提交国家自主贡献的减排目标，有的甚至在原有承诺的基础上表现出倒退。防范气候风险、管控温升目标的零碳转轨具有明确的气候道义理性。但是，若将温室气体减排作为国家经济社会发展的刚性约束，这一道义理性就有可能受到当前利益和自我利益的打压。由于气候风险的时滞效应，当下排放不会立即危及自身，而是累积为全球共同承担的未来威胁，与单个国家的减排行动及力度并无直接对应；尽管如此，基于未来风险的气候道义理性仍然成立，相应国际协定也不会因少数国家的非理性背离而失效。全球气候谈判机制并未中断，地方政府、企业及民间组织仍在持续推动零碳转型。
零碳产业链系统成本优势不断凸显的市场理性
传统能源系统的减碳极限与结构性制约
化石燃料是工业文明的血脉和动能，对于经济社会发展和民生福祉保障不可或缺。基于化石燃料形成的产业链可以通过技术创新不断提高能效，减少化石燃料的需求总量，从而实现减排。但是，技术效率的提升受制于经济成本效应和物理极限效应。技术改进可能会降低成本，但会引致反弹效应，即能效提高了，需求和消费也会增加；结果，进一步节能和提升效率的空间就会越来越小，成本越来越高。以燃煤发电效率为例，从亚临界到超临界再到超超临界，煤耗从450g/(kW·h)降到330g/(kW·h)，再到280g/(kW·h)，降幅不可谓不大。但是，再进一步降低煤耗的难度和成本必然呈指数性剧增；即使燃煤电厂掺烧生物质可以减少煤耗，生物质的量级也不可能达到煤炭的水平，无论如何也不可能实现无煤发电。
同样，石油的产业链也是从勘探、开采、炼化、运输到加油站，终端需求匹配的是燃油机具，如燃油汽车和燃油发电装备。每个设备或机具都会通过技术改进提升效率，但物理极限不可能被突破。例如，乘用燃油汽车百公里油耗下降的空间显然在不断趋近于极限。也就是说，化石能源的燃烧可以通过提高效率实现低碳，但受制于物理极限，永远不可能实现零碳。碳捕集利用与封存（CCUS）技术可以将化石燃料排放的碳加以收集、利用或地质封存，但实际上也不可能实现化石燃料燃烧所释放碳的零排放[7]。这是因为，第一，碳的捕集率在85%左右，不可能达到100%；第二，成本较高，每千瓦时煤电应用CCUS技术后的成本几乎是当前煤电价格的一倍以上；第三，可以利用或埋存的空间有限，相对于巨量的碳排放，CCUS不仅是杯水车薪，而且还有重新释放回大气的巨大潜在风险。零碳产业链的系统构建与成本优势显现
实际上，经济社会需要的是能源服务，并不是需要碳。从理论上讲，如果不考虑生命周期，核电运行期可以实现零碳排放，水电亦然。这两项趋近于零碳的能源技术却面临成本、地理受限程度和安全风险较高等问题。而且，水电的发展已经趋近于饱和，核电的发展空间也难以无限延伸。生物质能尽管具有化石燃料的固态、液态（生物乙醇）和气态（沼气）等类比形态，其单位体量和单位面积的能源密度偏低，与化石燃料相比不具有竞争力。取之不尽、用之不竭的风光资源虽然在20世纪实现了技术突破，但直到21世纪初，其成本居高不下，而且风光的间歇性与终端消费的稳定性与灵活性不相适应。不过，进入21世纪以来，风光发电成本快速下降，2010年前后的成本降幅更是超过80%，使得风电、光伏发电的成本已经低于煤电和油电。不仅如此，具有灵活性的化学储能电池10年间的成本降幅更是高达95%（见图1）。
之所以直到2015年，国际社会才明确净零碳即碳中和的约束目标，一方面是出于气候风险的紧迫性，另一方面是由于零碳产业链的完整性、独立性和经济性不断提升。以风光为主体的可再生能源零碳产业链的各个节点相对于化石燃料产业链各个生产节点具备成本竞争优势，其体现出的市场理性正在不断增强，而相较于气候道义理性，这种市场理性的动能更强、效果更佳、成效更快。
顺应转轨零碳的理性抉择
气候道义理性与市场理性的贴现冲突
化石燃料支撑了世界各国的工业化和城市化进程，后发的全球南方国家也遵循着这一路径。科学研究和观测事实表明，全球地表温升强化的气候风险具有空间偶然性、发展渐近性和相对长远性，其时间尺度约为1/4至1/2个世纪。对于当前的抉择，若进行经济学意义上的折现测算，采用3%以下的责任担当、未来友好贴现率，1元现值100年后只有0.05元；按5%的社会贴现率计算，1元现值100年后只有0.01元。这也是为何强调市场理性的经济学家声称，以低于3%的贴现率测算减排的未来收益，是为了后代人而牺牲当代人的利益[9]。人类就可持续发展的美好未来愿景和防范气候风险的气候道义达成了共识，不断深化全球可持续发展议程，并达成具有法律意义的气候协议和生物多样性保护框架。但在具体行动上，各缔约方和行为主体则多受制于利益导向的经济理性，采取零和博弈的现实策略。但是，人类道义理性具有方向性、前瞻性和责任义务性。理性的行为主体，无论是主权国家，还是厂商企业家、社会公众，都会在一定的范围内给予投入，作出有限的贡献，或是出于责任担当而占据道义制高点，或是谋求未来的发展机遇和竞争优势。例如，为推进零碳转轨，政府通过财政补贴或税收减免，促进零碳技术的研发、示范和推广；企业主动投入零碳创新而谋求竞争优势；消费者以零碳意识自我约束并放大零碳产品的市场潜力。正是因为转轨零碳的社会合力，中国电动汽车得以换道超车[10]，中国的光伏制造业得以异军突起[11]。中国转轨零碳的市场理性逻辑与实践路径
零碳产业链的系统构建、制造业产能的规模拓展及其产品的市场竞争力，是在气候道义理性的托举和加持下，逐步形成并不断强化其市场理性的。以光伏电力设备的生产为例，2000年前后，我国光伏组件处于早期研发阶段，多依赖高额补贴，装机容量微乎其微，只有3.3万kW，主要用于偏远草原牧民用电，离网占比超过2/3；直到2010年，光伏装机总容量也才勉强达到100万kW；随后，年新增装机容量均在千万量级之上；进入21世纪20年代，年新增装机容量超过5000万kW，2023年新增装机容量更是突破了2亿kW[12]。国家能源主管部门对2024年的预期，是年新增风光装机2亿kW左右[13]，意在减缓风光电力装机发展规模和速度，以防范高比例新能源对电力安全带来的挑战[14]。而实际上，2024年新增风光装机容量高达3.6亿kW，其中光伏创历史新高，达到2.8亿kW。按照中国电力企业联合会统计的并网发电小时数，若实现全部并网，仅新增光伏的装机容量就可新增发电量3504亿kW·h，相当于3.5个三峡水电的年发电总量，占2024年全国发电总量的3.6%。进入21世纪10年代以来，我国电力系统的装机结构正在经历从以化石能源为主体向以风光等可再生能源为主导调整的过程，尤其是光伏装机容量的快速增长正在推动能源结构和供给模式发生结构性变化。从全国电力总装机结构看，2000年化石能源装机占比达75.2%，水电为23.6%，光伏几乎为零；此后，光伏装机持续攀升，2024年已占27%，而水电占比降至11.71%，化石能源占比则降至42.55%（见图2）。这一趋势表明，光伏不仅在数量上实现跨越式增长，更成为可再生能源中增长动能最强的板块。进一步观察可再生能源内部结构的演化，可以看到技术路径和产业重心的调整同样显著。2000年，水电在可再生能源中的占比高达98.02%，而光伏仅为0.04%；2024年，光伏占比已升至48.56%，水电占比则下降至21.07%（见图3）。这一结构性变化反映了光伏在成本、效率和适配性方面的竞争优势不断强化，分布式光伏尤其突出，其2024年新增装机达1.18亿kW，占光伏新增总量的42%。除了零碳电力的生产，零碳终端消费品的发展也十分显著。以电动汽车为例，根据国务院办公厅发布的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，2020年我国电动汽车的市场渗透率只有5.8%，国家制定的新能源汽车规划是到2025年市场渗透率达到20%左右；而在2024年，产销量接近1316万辆，市场渗透率达47.2%。对于平抑风光间歇性不稳定的新型储能装置，至2024年年底，其累计装机容量已达78.5GW/185.7GW·h，其中2024年新增装机规模高达42.5GW/107.1GW·h。新型储能装置的主体是电化学储能电池，占比超过90%。
零碳可再生能源的迅猛发展显然是市场理性强力驱动的结果。一是产业链体系的成本竞争优势。2013—2023年，风电成本降幅达70%，光伏发电降幅达76%，储能电池成本降幅达79%，这使得电力生产系统的成本已经具有相较于常规煤电的市场竞争优势，而且这一优势随着市场规模的进一步扩大而不断提升。国际能源署的数据表明，电动摩托车、乘用车的生产和运营成本远优于燃油车，如根据美国洛杉矶测算的城市卡车数据，与燃油车相比，电动卡车的动力成本低2/3。二是产业链体系的完整性。上游的风光发电设备制造、中游的逆变器与储能系统集成，以及下游的充电桩、电动汽车、热泵等终端用能设备，构成了“发电—储电—用电”的全链条协同体系。三是零碳产业设备制造、安装运营和终端用能的低投入、轻资产与近便性。例如，建设光伏发电储能充电桩，不需要巨额投资和烦琐的各种审批，小微企业乃至于自然人就可以安装运行。不仅如此，在智能控制、自动驾驶、机器人等人工智能技术设备装备的广泛应用方面，电力显然比化石燃料更具优势。
谋划零碳发展的转型变革
零碳单元体：新体系构建与规模化潜力
在绿色低碳已成为应对气候变化的国际主旋律的背景下，中国政府开启了划时代意义的零碳进程。2024年11月召开的中央经济工作会议首次明确，在政府文件中提出“建设一批零碳园区”；2025年《政府工作报告》要求“建设一批零碳园区、零碳工厂”。其中，建设高教、科技园区和行政管理园区的难度相对较小；而制造业园区能耗高、碳锁定强，其建设难度较大。零碳园区的建设不可能、也没必要一步到位实现绝对的零排放，而是以目标为导向，不断提升零碳率水平，最终实现零碳。零碳设备装备制造业园区同等重要，其涵盖光伏组件、风机构件、逆变器、储能电池、充电桩、热泵、电动汽车、能源管理系统等零碳设备装备的生产，从而构成一个全新的零碳设备装备制造产业链体系，服务经济社会的零碳转轨。零碳设备装备制造业园区的布局和规划比园区零碳排放更为重要，因为只有零碳设备装备实现了规模化量产并提升成本竞争优势，才能实现零碳园区、乡村和城市的零碳转轨。例如，作为西部重要工业城市和国家低碳试点城市，重庆市立足山地特色与产业基础，在零碳转型探索中形成独特路径，开展17个近零碳园区建设，发布首批40家近零碳公共机构名单进行试点，在全国碳市场履约率首次达100%。这些实践不仅印证了零碳转型中市场理性的驱动作用，更展示了地方结合自身资源禀赋进行差异化创新的可行性。
以碳排放归零为目标指向的零碳园区、零碳工厂可视为一种较大体量、开放式、具有相对独立核算单元的“零碳单元体”。所谓“零碳单元体”是指零碳可再生电力的生产供给、储能和终端用能在一个法律行为体所拥有或管理的空间范围内的集成融合。例如，在居民自有住宅的屋顶和庭院空间以及学校、行政办公区的楼顶和场院空间，可安装光伏组件或小微风机而生产零碳电力，并在自有空间内安装电池储能，以平抑风光电力的波动性，促进与电网的良性互动（如在电网低谷期间储能，在用电高峰期给电网提供零碳电力）。此外，还可配置供热制冷的热泵、各种智能电器、充电桩、电动汽车，以形成一个相对独立、可自我循环，又可与电网连接的零碳能源“产储用”系统集成的单元体。这种单元体也可以合作社的形态出现。例如，一个村庄、一个社区、一个园区各自安装光伏组件和小微风机生产零碳电力，集中共享储能；在有盈余时将电力储到电池柜，在无风无光时从储能柜获取电力，集中在储能柜安装充电桩以供汽车充电。这样一些单元体互联互通，形成小微网和局域网，并实现与电网的互补。
力。例如，乡村民居的100m2屋顶空间若安装15kW光伏装置，可每年生产电力1.8万kW·h，除1/3（即6000kW·h）满足自家需求外，尚有1.2万kW·h的零碳电力可出售给电网，满足城市和工业的零碳用能需求。如果按2.5亿个自有住房单元、学校、医院、村集体用房折算为1.5亿个单元计算，全国此类的单元体规模可达4亿个，光伏装机容量最大可达60亿kW，年零碳电力生产量高达7.2万亿kW·h，从潜力上讲，可超过2024年全国电力生产总量的70%。综合考量各类可再生能源的发展潜力，包括戈壁荒漠规模化光伏、农光互补、渔光互补、陆上风电、海洋风电，以及水电和核电，零碳设备装备终端用能产品制造业转轨零碳显然将推动高质量发展。从高碳体系退场到分布式体系兴起：政策引导下的零碳跃迁
2025年是“十四五”规划收官之年，也是我国转轨零碳行动的元年。我国已于2024年下半年提前实现了2030年风光装机容量12亿kW的国家自主贡献目标；至“十五五”时期的2030年，风光装机总量有望突破31亿kW。此外，2030年前后，电动汽车的市场渗透率可望达80%，从而推动2030年前实现碳达峰。至“十六五”时期的2035年，我国将基本建成社会主义现代化强国，届时国家自主贡献目标中电动汽车的市场渗透率可实现100%，风光装机容量达42亿kW以上，非化石能源占比达35%以上。这些态势所遵循的是转轨零碳的市场理性，而非碳约束道义理性下的刚性约束。
在气候风险防范的道义理性的导引和零碳全产业链体系成本竞争的市场理性的驱动下，转轨零碳的进程不可逆转，其动能会不断增强。转轨零碳不仅意味着零碳产业链的拓展和深化，也意味着高碳化石燃料产业链必然逐渐失去市场份额，如煤电和燃油汽车的退出，以及供热燃气管道、加油站等的淡出。因此，化石燃料产业链体系的全方位退出，也需要纳入转轨零碳的整体谋划。
转轨零碳所引发的经济社会系统变革必将是广泛而深刻的。从治理构架上看，化石能源是高度垄断、高资本密集、层级森严的自上而下的架构，而基于光伏电力的零碳单元体则是分布式、轻资产、扁平化的自下而上的架构。从企业规模特征看，传统的化石燃料产业链体系多包括重资产、大体量的跨国公司，以及煤炭、电力、石油、天然气、燃油汽车、城市供热等领域的央企、国企；而在以风光电力为核心的零碳产业链中，虽然海洋风电和“沙戈荒”光伏等集中式项目仍需要大规模资本投入，但分布式光伏、储能系统、充电桩、电动汽车及热泵等模块化零碳单元体，因其技术特性和商业模式差异，更适合中小企业和市场化主体参与运营。
结论
零碳转型目标的制定与实施主要基于双重驱动机制：一是防范气候风险的道义理性，二是零碳产业链成本优势形成的市场理性。其中，道义理性为转型提供价值导向，但在现实层面常受利益博弈制约，导致转型进程可能出现阶段性放缓甚至局部回调。值得注意的是，在道义理性的持续引导下，相关技术创新和产品迭代推动成本持续下降与规模效应显现，进而强化了市场理性的竞争优势，形成良性循环的发展态势。
市场导向的零碳转型本质上是一个价值创造过程，而非碳约束下的零和博弈。随着零碳产业竞争力的持续增强，我国面向2030年、2035年的国家自主贡献目标将在“十五五”和“十六五”规划时期获得更为有力的市场支撑。在制定转型战略时，应当把握产业发展规律，充分发挥零碳产业链的市场动能，以此驱动经济高质量发展和民生改善。这一系统性转型需要统筹两个关键维度：一方面，加速零碳技术的规模化应用并降低其成本；另一方面，有序推进高碳产业的结构性调整。鉴于转型过程涉及多方利益格局的重构，必须通过顶层设计协调各主体关系，确保转型进程的平稳有序。
作者
潘家华：国家气候变化专家委员会副主任，北京工业大学生态文明研究院教授
王楚童：北京工业大学经济与管理学院博士研究生
本文刊载于《环境保护》2025年第8期
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