本文内容由大湾区学术编辑组根据同济大学特聘教授、可持续发展与管理研究所所长诸大建于2022年5月28日百川论坛上的主题演讲整理而成。诸教授引入了脱钩发展、倒U形转变、卡亚公式等基本概念和分析工具，对中国双碳发展进行了全局性的解析和把握。
本次演讲的题目是“从倒U形变革看中国的双碳发展”。倒U形曲线是从环境库兹涅茨曲线演变来的，但需要强调的是双碳目标并非是一个单纯的环境问题，而是一个系统的发展问题。可以由此入手，讨论中国双碳模式和欧美发展模式的区别在哪里，理解中国实现双碳目标该如何走自己的道路。
碳排放的曲线表现为倒U形，其中，碳达峰是当中的一个平台和拐点，碳中和是一个下落期，再补上一个先前的爬坡期，就形成一个碳排放的完整的倒U形曲线。如果仅仅讲倒U形，那只是一个环境问题，所以现在还必须放进来另外一条发展的曲线，比如GDP的增长曲线，再把它们关联起来，所以“双碳发展”的含义就是要让这两条曲线从原来“并钩”实现“脱钩”，因为实现脱钩就实现了发展模式的脱碳化发展。这是一种发展模式的转型，而不是一个简单的环境问题。强调“双碳”发展，一方面是要防止有“双碳”没发展，另一方面是要防止讲发展没“双碳”。要深入地分析影响碳排放的因素是什么，才能细化、精准地讨论“双碳发展”的倒U形曲线是如何转折的。因此，认识以下三点问题对中国讨论“双碳发展”非常重要。
第一，传统上倒U形是一个自然平缓的过程，但是中国不一样。美国、欧洲的碳排放曲线是在100多年来工业革命中渐进性转化的，他们现在已经达峰，并于缓慢下降的进程中。我们则是干预型为主导的发展过程，所以中国的曲线严格来说更像一个倒V形的曲线，尽管碳峰值不是一个点，而是10年左右的平台期。中国的二氧化碳排放在2000年加入世贸以后非常陡峭地上升，在2020-2030年之间进入一个非常短暂的平台期，之后又要走30年下坡，所以这不是一个平缓演进的将近百年的过程，而是要在短暂的时间里面通过强烈的政府干预和社会参与形成的倒V形曲线，因此中国的曲线是不一样的。
从这个倒U形曲线看中国改革开放以来到2060年将近80年的时间，大致可以将其分为两个阶段。1978年中国改革开放到2020年的42年，是一个碳排放爬坡的过程，与2020年以前中国的高速度增长有关。所以中国发展到2060年，可以被分成两个40年，前40年基本上是高速度增长，后40年则强调高质量发展——以“双碳”为引领的高质量发展。
深入理解碳排放及其转折需要引入经典的卡亚公式。碳排放里面有四个因素：第一是人口；第二是人均GDP；第三是单位GDP的能源消耗，特别是化石能源消耗；第四是单位能源的碳排放，表示能源替代，即用可再生能源替代化石能源。这四个因素中两个是技术的，两个是非技术的，表达了两个方面。其中第三、第四个因素，合起来就是单位碳排放的生产率，或者是单位GDP的碳强度。这是一个技术改进和创新的问题，包括它的效率改进和能源替代。而第一、第二个因素的人口和人均GDP，合起来就是一个经济增长速度和规模的问题，属于非技术的经济社会因素。要从发展的角度解释二氧化碳排放，就是要用这四个变量，特别是从技术创新和社会变革两个方面来理解碳排放和怎么样实现“双碳”发展。
第二，解读中国“双碳发展”的转变可以分三个阶段，也就是1978年到2020年的碳增长，2020年到2030年左右的碳达峰，2030到2060年的碳中和。大家现在讨论双碳发展，涉及技术问题比较多，讨论非技术因素相对少。在上述的卡亚公式里面，我特别强调了两个方面，并大家在讨论能源替代和能源效率改进的时候，对中国的经济增长变量没有给予足够的关注。目前有些学者还在强调，一旦经济稳态以后还会进入非常高的增长阶段，甚至很多年增速要达到6%以上。其实，过去40年里，中国经济增长的年平均速度是9%，碳排放的年平均增长是5%左右，碳强度的年平均改进包括能效改进和能源替代大概是4%（表1），这样的关系能够帮助我们理解中国碳排放的过去、现在与未来。
碳达峰是碳排放的零增长。在数量关系上按照卡亚公式，就是经济增长率与碳生产率的代数和等于零，两者方向相反数值相等。这就解释了经济增长率和碳生产率改进之间的配比关系。在碳生产率，包括能源效率改进和能源替代总量增加和不超过年平均5%的情况下，要高速度的超过5%的增长去实现碳达峰是不可能的。我的结论是，2030年实现碳排放的零增长，就是经济增长率要主动调控到5%左右，跟碳生产率相对持平，这是碳达峰的定量含义。
由此可以明白，2030年以前中国碳是增长的，因为经济增长率高于碳生产率。2030年以前实现碳达峰，就是要实现零增长。2030年后的碳中和，就是碳生产率的改进速率要大于经济增长率。有这样一个定量关系，对于中国三个阶段实现碳排放的倒U形转折是非常重要的。我们现在讨论低碳技术和能源替代，讨论工业、交通、建筑的效率改进，以及讨论事后的碳汇吸收等问题比较多，但是对总的经济社会与二氧化碳之间的数量关系还没有放到一个非常重要的位置上来讲。经济学家和环境、气候学家是两种不同的观点，一边是单纯强调经济增长比较多，另一边是单纯强调碳排放比较多，实际上“双碳发展”应该是“双碳”与发展的平衡问题。
第三，二维矩阵创新解决四个结构问题。工业革命以来，世界上发生过四次科技革命，实际上现在碳中和发展正是第五次革命。这一次和前面几次是非常不同的，前面几次都是碳增加的，现在的“双碳发展”则是要实现碳减少。相对前面的四次科技革命，包括蒸汽机、电气化、计算机和互联网，碳中和科技革命是一个重大的逆转性的变革。
中国的双碳创新应该是基于一个二维矩阵的系统创新（如图1）：横轴是三种碳创新技术，包括低碳、零碳和负碳三个方面（四个内容）——其中负碳创新包括生物碳汇和CCUS等工程技术两个方面。竖轴是主要的领域。中国的“双碳发展”问题主要是四大领域或者四大结构问题：一个是能源结构，一个是工业结构，一个是交通结构，还有一个是建筑结构。如图是一个四层式的矩阵，把它对起来，对标的地方就是我们自己的专业所长，或者是我们一个小区、一个城市、一个国家可以在这里面发挥的作用。比如说同样一个交通里面的“双碳”，可以采用低碳的能源效率的技术，如大排量汽车变成小排量汽车，也可以采用新能源替代的和零碳的创新，也可以采用数字化集成的技术，用共享的网约车模式，还可以用事后的去碳化的技术。所以要让中国“双碳发展”实现倒U形发展，实际上就是四个领域的倒U形发展，然后用三大创新技术来思考每个领域的变化。
壳牌公司的一个图表很好地说明了上述的矩阵，横轴是零碳、负碳和减碳技术的变化，纵轴是中国的四大领域。从2020年到2060年，可以看到三大技术在四大领域里面是怎么样变化的。总的来说，在2030年以前，碳效率和低碳的技术起主导作用，在2030年到2050年之间，主要是零碳的技术、能源替代技术起主导作用，在2050年到2060年之间，去碳化的技术将起主要作用，实现最后一公里的碳中和。
