如何做到“零排放”？自主研发平台模拟路线图

“在空气污染控制方面，清华大学的研究团队没有错过国家的巨大困难。”5月7日，中国工程院院士、清华大学环境学院院士何克斌教授在接受等媒体专访时表示，清华大学自主研发20多年的平台，在北京奥运会空气质量保障、大气十大、蓝天防御等关键战役中发挥了重要作用，目前正在碳峰值、碳中性背景下，为“减污减碳”协同治理的科学评估和决策支持不断努力。

近日，《国家科学评论》发布了清华大学与合作团队在平台支持下共同完成的科研成果—— 《碳中和背景下中国2015—2060年PM2.5空气质量改善路径》，首次定量揭示了在碳峰值和碳中和目标下，2015-2060年中国及重点地区空气质量持续改善的路径。

数字“互动剧”呈现50年后的模样

“在自主研发的平台上，可以动态模拟中国各行各业从过去到未来的生产活动和排放变化。”论文主要作者之一、清华大学地球系统科学系教授张强介绍，在中国碳中和与清洁空气协同科学评估与决策支持平台(CNCAP)中，各行业的排放路径将有全景展示。

这些发射路径是动态的，可以理解为“互动剧”。碳峰值和碳中和是人类应对未来气候变化的一个史诗般的实用系统。当不同的干预措施(如产业发展、技术创新、治理措施等)出现时。)应用，不同行业排放条件不同，不同行业排放路径趋同，会共同影响我国大气环境变化。

在这场史诗般的“数字双胞胎”模拟中，最终目标是明确的：中国将努力在2030年实现二氧化碳排放峰值，在2060年实现碳中和。

有了设定的目标，CNCAP平台基于对现实世界的模拟来模拟路径。研究发现，在2030年之前，增加可再生能源的比重，推动钢铁、水泥等高耗能产品的产量尽快达到峰值，加快散煤的清洁替代过程，不断推进非电力行业、柴油机等重点行业的污染治理，可以实现碳峰值的目标，同时使全国大部分地区的年均PM2.5浓度达到标准。

“在过去几年里，减排主要是通过末端治理，如在火力发电厂和水泥厂安装措施和加强监管。”贺克斌说。然而，最终治理的边界正在逐渐变得明显，未来需要新的解决方案。改变能源使用结构将成为未来减排的主要驱动力。

"能源结构的转变需要技术的引领."贺克斌说，近年来光伏发电成本的大幅下降就是一个很好的例子(从1990年的100美元/千瓦时到2020年不到2美分/千瓦时)。

预测显示，到2060年，中国将基本完成低碳能源转型，可再生能源发电比例将达到70%以上，工业部门终端煤炭消耗比例将低于15%，新能源汽车比例将达到60%以上，民用部门能源将得到充分清洁。届时，全人群年均可吸入颗粒物2.5暴露水平将达到8 g/m3左右。

“坐冷板凳”的基础研究给出“自主”底气

在期待排放“零回报”的同时，有人可能会问：对未来的预测是否足够准确？

"在这个平台上，钢铁厂的排放将被仔细描绘出来."比如贺克斌说，炼铁、炼钢、炼焦等不同流程的排放是不同的，会通过节点和流程体现在系统中。

“从20世纪90年代到现在的20多年里，我们一直在做同样的事情，把中国的生产和生活与污染物的排放联系起来。”贺克斌说，这个系统可以说是世界上最复杂的。

“在全球气候变化和国家碳峰化、碳中和的背景下，未来我们将面向人民生命健康，进一步发展排放的近实时动态模拟技术，构建包含各种有毒有害物质的全成分排放清单。”贺克斌说。

据介绍，包括863和973、重点研发项目、专项研究项目和国家自然科学基金在内的一批国家科研项目支持平台的发展。该平台产生的结果支持全球300多个学术机构的空气质量模拟和未来情景演变分析。