当内蒙古的风电场因电网容量不足被迫“弃风”,当沿海火电厂碳捕集设备因成本高昂沦为摆设——这些场景正成为我国碳中和之路的“减速带”。南京航空航天大学联合德国鲁尔大学团队在《工程管理前沿》发布最新研究,通过LEAP模型全景推演揭示:若维持现有政策,2060年我国碳排放仍将遗留7.8亿吨缺口,相当于1.5个德国全年排放量。要实现碳中和目标,需在38年内完成能源系统“换血手术”——风电光伏装机暴增3.4倍,碳捕集技术覆盖率超90%,同时警惕“EROI陷阱”吞噬转型成果。

转型倒计时:每拖延一年,缺口多填一个“三峡”
研究显示,现有政策虽能让我国碳排放在2030年前达峰,但到2060年仍有7.8亿吨“顽固排放”难以消除。这相当于每年需额外减排2050万吨,接近三峡电站年发电量对应的碳排量。更棘手的是**能源投资回报率(EROI)**的隐形滑坡——光伏系统的EROI可能从7降至3.4,意味着每生产1度清洁电需多消耗3倍资源。“就像用金矿炼铜,转型可能陷入越努力越亏损的怪圈。”论文作者杨勇教授指出。

技术突围:五大引擎启动“系统换血”
研究提出破局组合拳:

电力狂飙:工业领域电能占比从18%跃至71%,相当于给全国钢厂装上“超级充电桩”
氢能突袭:航空航运生物燃料使用超70%,氢能重卡渗透率突破20%
风光闪电战:2060年风光发电占比达71%,需年均新增1.2个三峡装机量
能效革命:通过智能调控将单位GDP能耗压缩66%,等同北京全市年用电量
碳捕天网:90%火电厂、50%水泥厂装配CCS设备,相当于部署3000台“废气吸尘器”
在江苏某工业园区实测中,该方案使弃光率从19%压至3%,储能利用率提升至89%。但数据也暴露软肋——若碳捕集技术推广延迟5年,2060年碳排放将反弹12%,碳中和目标可能化为泡影。

隐形雷区:EROI陷阱“吞噬”转型成果
研究揭示三大致命风险:

EROI黑洞:若风光系统EROI跌破临界值,能源净产出将骤降40%,相当于损失2.3个广东省年用电量
政策悬崖:取消风光优先上网政策,电力行业碳排放可能激增240%
断供危机:国际油价波动或致煤炭缺口,需提前储备1.5万亿度可再生产能对冲
最危险的当属“能源-排放悖论”——为弥补EROI下滑的能源缺口,可能被迫重启煤电,反而推高碳排放。研究建议建立风光装机红色预警,当EROI低于5时自动触发产能倍增,构筑安全缓冲带。

未来战场:地下长城锁住10亿吨碳
研究预测,到2045年我国需建成全球最大碳封存网络,年封存二氧化碳超10亿吨,相当于2.6万艘辽宁舰排水量。更富创意的“氢能时间胶囊”方案浮出水面:利用夏季富余光伏电制氢存储,冬季通过燃料电池为北方供热,跨季能源利用率突破65%。在雄安新区试点中,该模式已替代燃煤38万吨,相当于再造7.5万亩碳汇林。

“碳中和不是环保选择题,而是经济系统的基因改造工程。”德国合作学者Andreas Löscher强调。当每个工业园区变身“微型电网”,当每吨二氧化碳都有“电子身份证”,我国有望在2060年前将清洁能源占比拉升至71%,年减碳量相当于135个塞罕坝林场的吸碳能力。

来源: 工程管理前沿