“零碳县(区)”系统工程规划研究

雷学军,2

（1.中南林业科技大学 碳循环研究中心，长沙 410004；2.湖南绿心科技有限公司，长沙 410117)

摘要：“零碳县(区)”系统工程规划，是指导实现“零碳”发展模式的科学基础；是研究掌握“零碳”规律的方法学依据。本研究对“零碳县(区)”的定义、原理、目标、技术流程、创建方法与案例进行了深入的探讨和大胆的创新实践。通过对碳源和碳汇的统筹、调整，平衡大气温室气体含量，调节地球生态系统的碳循环，创建“零碳”发展模式，并进行复制与推广，从而实现“零碳国家”和“零碳世界”。使地球气候系统处于最佳状态，掌握气候变化的主动权，消除雾霾，获得人类生存与发展的最适生境。

关键词：“零碳县(区)”；碳规划；碳普查；碳减源；碳增汇；碳交易

Abstract: “Zero-Carbon County (District)” (ZCC) system engineering plan, was the science basis for guidance to achieve “zero-carbon” development model, was the methodology to master “zero-carbon” law. Firstly, the article introduced the definition of “ZCC”, principle, target, technical process, creation method was also depth discussed, then, bold innovation practice was carried out by taking the Changsha “zero-carbon county” as an example. To regulate the earth ecosystem carbon cycle, create a “zero-carbon” development pattern by adjusting the carbon source and carbon sink, arranging the content of greenhouse gases in the atmosphere. If this concept was completely accepted, through replicating and promoting this pattern, “zero-carbon state” and “zero-carbon earth” will hopefully come true. At that time, the earth's climate system can be in the best status by acquiring the initiative in climate change, eliminating the smog, and then the earth will be the optimal habitat for human survival.
Key words: “Zero-Carbon County (District)” (ZCC); Carbon project; Carbon census; Carbon source reduction; Carbon stock; Carbon trade

人类对化石能源的粗放性使用，向大气中释放了大量的CO2、NOX等温室气体和SO2、H2S等污染性气体及PM2.5粉尘，使温室效应显著增强；大气“碳”驱动“冰”的消融，打破了水、气、冰共存的气候平衡状态；造成极端气候，乃至改变地球大尺度的冷暖循环；导致物种多样性的丧失；引起海平面上升，海洋风暴增多；土地干旱，粮食减产；沙漠化面积迅速扩大；雾霾肆虐；地球上病、虫、害、热射病与传染性疾病频发等一系列严重的自然灾害，威胁着生命的延续[1]。鉴于上述情况，长沙县启动了全国首个“零碳县”发展模式创建示范工程。

目前，国内外的“零碳建筑”、“零碳社区”、“零碳园区”及“零碳城镇”多是以新建和新规划的建筑、社区与园区等为研究样本，通过单一建筑的内循环系统等方式实现不同程度的零排放；使用部分碳汇、可再生能源等方式实现不同程度的零排放。涉及生产、生活要素和人口较少，范围、规模及碳排放量小，较容易实现；而“零碳县(区)”是在保持现有生产、生活状态下的全县(区)边界范围内实现“零碳”，其范围之广，人口之众，排碳之多，要素复杂，难度之大，是人类历史上征服自然，克服温室效应，控制全球气候变暖的一次大胆的创新实践。

1 “零碳县(区)”系统工程定义

“零碳县(区)”  “Zero-Carbon County (District)” (ZCC)是指在一个县(区)级行政区划或一个单位的边界范围内，通过规划、统筹，应用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存、碳交易及生态碳汇补偿等方法，抵消碳源，使碳源与碳汇代数和等于零[2]。

2 “零碳县(区)”系统工程原理

运用系统工程技术方法，规划、普查、核算、核查、统筹碳源与碳汇；通过节能减排等技术手段，减少生产、生活中的CO2排放总量；提高碳汇能力；用碳源总量减去碳汇总量，剩余的CO2排放量用绿色能源替代、碳产品封存、碳交易及生态碳汇补偿的方法来抵消。当县(区)域边界范围内碳源与碳汇处于动态平衡时，称为“零碳县(区)”发展模式。包括“生态零碳县(区)”发展模式、“负碳县(区)”发展模式、“生态负碳县(区)”发展模式。通过“零碳”、“负碳”县(区)发展模式的创建、复制和推广，逐步实现“零碳国家”、“零碳世界”发展模式。

3 “零碳县(区)”系统工程目标

根据“零碳县(区)”系统工程原理，贯彻落实节能减排政策、措施；实现大气CO2负增长，把CO2浓度降低到工业革命前的275ppm[3](或维持在1990年356ppm[4]、2014年400ppm)的水平，使CO2排放峰值降低和提前；稳定气候系统，维护地球上水、气、冰共存的气候平衡状态与生物多样性；解决能源与相关环境问题，消除雾霾，使人类可持续生存和发展。

4 “零碳县(区)” 系统工程流程

运用系统工程方法，创建“零碳县(区)”发展模式的技术流程，见图1。

 

图1 “零碳县(区)”发展模式创建流程图

5 “零碳县(区)”模式创建方法

“零碳县(区)”创建是采取整体规划、全面统筹、分步实施策略，分阶段实现规划目标：一是实现单位GDP碳排放量的“零增长”或“负增长”； 二是实现年度碳排放总量的“零增长”或“负增长”；三是实现CO2“零排放”或“负增长”。通过创建“零碳工厂”、 “零碳机关”、“零碳学校”、“零碳社区”、“零碳村庄”、“零碳乡镇”，最终实现“零碳县(区)”域发展模式。

5.1 碳规划:创建“零碳县(区)”首先是编制《零碳规划》：对县(区)域边界范围内的碳源总量和碳汇总量进行普查、统计、核算、核查；实施节能减排，减少碳排放总量；应用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存及生态碳汇补偿等工程技术方法，平衡碳源与碳汇；创建碳交易平台，促进碳减源和碳增汇技术发挥实效。

5.2 碳普查:在一个县(区)域或一个单位的边界范围内，对生产、生活各环节中直接或间接的碳排放总量与碳汇总量进行普查、统计、核算、核查，确定该县(区)创建“零碳”所处的阶段。

    5.3 碳减源:发展生物质电，使用绿色能源替代化石能源；推广节能减排技术和设备，淘汰落后产能；提倡低碳生活，减少碳源，为实现“零碳县(区)”创造条件。

    5.4 碳增汇:通过选育和种植速生草本植物[5]，采用多次刈割技术实现生物质飞跃大增产，提高单位种植面积的碳汇效率；生产植物碳产品储碳封存，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的控制性手段；改有限的森林碳汇为无限的植物碳汇[6]；通过种植固碳效率高的植物品种和扩大碳汇林种植面积等方法，有效的增加县(区)域内的碳汇总量。

    5.5 碳交易:碳源方与碳汇方的一种商品交易，是对碳排放量进行价格和数量干预的市场调节机制。通常是国家专业技术机构对碳源和碳汇量进行核算、核查后，作为碳交易的技术依据。植物碳产品参与碳交易，能准确计量，改虚拟的碳排放权配额指标交易为实物碳交易，把被动约束变为主动约束，可有效地控制、平衡碳收支总量，从根本上降低大气CO2等温室气体的浓度。

    5.6 “零碳县”:运用《零碳规划》和统筹方案，应用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存、碳交易和生态碳汇补偿等系统工程技术方法，平衡碳源、碳汇，用碳源总量减去碳汇总量，使县(区)域内碳源与碳汇代数和等于零。

6 “零碳县(区)”模式创建实例

2009年，国家决定将CO2排放量作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。要在保持经济发展的同时不断改善生态环境，实现社会经济发展与生态文明建设同步推进，就必须坚持减排和碳汇并举，走“高碳产业低碳化、低碳产业高端化、碳汇产业规模化、消费模式少碳化”的“零碳”发展模式之路。

长沙县根据《“十二五”控制温室气体排放工作方案》和《“十二五”节能减排综合性工作方案》，编制了《长沙县“零碳”发展规划》，正式启动了全国首个“零碳县”创建工程。在一个县域经济基本竞争力排全国前第9位的县域内实现CO2零排放，是一件难度很大的事情，只有通过科学规划、统筹，运用行之有效的技术方法，才能实现“零碳县”目标。    

    长沙县应用湖南绿心科技有限公司发明的“速生草本植物刈割封存技术”，在减排和碳汇方面进行的探索实践，为“零碳县”创建提供了坚实的理论依据和技术支撑。速生草本植物碳汇量大。选育的绿心系列品种经中国质量认证中心依据清洁发展机制项目(CDM)方法学、中国自愿减排项目(CCER)方法学进行核算、核查，每亩净碳汇量14t；制备的植物碳产品经南方林业生态应用技术国家工程实验室和湖南农业大学农学院作物生理与分子生物学教育部省部重点实验室检测，平均碳含量为48.09%～49.20%。封存0.685t碳产品相当于封存1tCO2。速生草替代化石能源和碳产品封存，可实现大气CO2负增长[7]。

通过在全县滩涂湿地、抛荒地等耕地之外的土地，推广种植速生草本植物，逐步建成封存标准碳产品的种植基地、加工基地和仓储基地，探索建立实体碳排放权模拟交易系统，为实现“零碳县”发展模式创造了先决条件。

6.1 整体规划分步实施

长沙县“零碳县”创建主要内容包括：碳规划、碳普查、碳减源、碳增汇、碳交易、“零碳县”等内容。创建的步骤是：编制《长沙县“零碳”发展规划》；对2011～2013年全县生产、生活中碳排放总量和碳汇总量进行普查；全面推广节能减排技术、进行设备改造、淘汰落后产能；建设“零碳”科研基地、“零碳”试点单位；然后以点到面推广“零碳”试点经验和技术方法。“零碳县”创建过程分为三个阶段：单位GDP碳排放量的“零增长”阶段、年度碳排放总量的“零增长”阶段和CO2“零排放”阶段。

6.2碳源碳汇普查核算

长沙县辖16个建制镇，4个乡，276个行政村，2013年总人口100.86万人，其中城镇人口54.87万人。

2011年长沙县共计排放528.03万tCO2、0.08万tCH4、0.003万tN2O，折算后排放总量为530.64万tCO2当量；林地碳汇量为78.90万t。

2012年长沙县共计排放550.64万tCO2、0.08万tCH4、0.003万tN2O，折算后排放总量为553.25万tCO2当量；林地碳汇量为78.90万t。

2013年，长沙县共计排放555.46万tCO2、0.08万tCH4、0.003万tN2O，折算后排放总量为558.07万tCO2当量；林地碳汇量为78.90万t。

从排放源看，2013年能源活动直接排放是最大的碳排放源，占碳排放总量的54.67%。从排放种类看，以CO2、CH4和N2O为主，分别占CO2总当量的99.53%、0.30%和0.17%。

    6.3强力推进节能减排

长沙县走两型发展的低碳经济之路，加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理的措施，从能源生产到消费的各个环节，实行低能耗、低排放、低污染。制止浪费，有效、合理地利用能源资源。

6.3.1控制增量，调整优化产业结构，大力发展第三产业，以专业化分工和提高社会效率为重点，积极发展生产型服务业；提升发展生活型服务业；大力发展高新技术产业，促进传统产业转型升级。淘汰落后产能、工艺、技术和设备；依法责令高污染企业停产或予以关闭。

6.3.2创新模式，加快发展循环经济，实施清洁生产机制，构建跨产业生态链，推进行业间废物循环利用。从源头减少废物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，促进企业能源消费、工业固体废弃物、包装废弃物的减量化与资源化利用，控制和减少污染物排放，提高资源利用效率。

6.3.3夯实基础，强化节能减排管理，严格执行固定资产投资项目节能评估和审查制度，强化对重点耗能企业，特别是对水泥行业、规模以上企业，节能工作的跟踪、指导和监管，对未按要求采取措施的企业向社会公告，限期整改。加强电力需求管理，扩大能效标识在电动机、空调、照明产品、燃气、热水器、锅炉上的应用及工业余热、余压回收利用。

6.3.4加强宣传，提高全民节约意识，把节约资源和保护环境理念渗透到各级各类的学校教育教学中，从小培养儿童的节约意识。将发展循环经济、建设节约型社会宣传纳入宣传主题。

6.3.5政府带头，发挥节能表率作用，抓好办公、建筑节能；公共用车节能，降低油耗。建立从源头做起，预防为主，全过程控制的规范化节能管理体制，逐步形成政府宏观引导，节能服务市场运作，服务人员及时参与的良性运行机制。

    6.4绿色能源低碳发展

绿色能源不仅包括可再生清洁能源:太阳能、风能、水能、地热能、生物质能等，还包括应用科技变废为宝的秸秆、垃圾等可再生新型能源。

6.4.1改善能源结构，因地制宜地扩大绿色能源使用量和使用比例，限制污染源。发展使用清洁能源，推广生物质电厂及工业余热利用，提高绿色能源的技术、应用和管理水平。

6.4.2发展城镇集中供热(供冷)，在有条件的地方，积极开发地热(地冷)，对已有的供热锅炉进行技术改造，提高热效率，实行达标排放；合理优化供热布局，提高供热效率。

6.4.3制定相关技术标准和金融税收政策，强化能源管理体系；鼓励生产和消费绿色能源，对绿色能源示范工程的科研开发、推广项目给予支持。

6.4.4建立监督管理系统和技术服务体系，监控、预警CO2及空气污染源，对重点用能单位加强节能管理；制定绿色能源示范项目评价体系，对经济、社会、环境效益等指标进行综合评价。

6.4.5通过技术交流、示范项目贷款、召开国际会议等多种途径，促进国际合作，使节能减排技术、设备应用和管理达到国际先进水平。

6.5倡导低碳生活方式

科学使用节能家用电器设备；多步行，多骑自行车，多乘公交车，多坐轻轨地铁，少开车；采用网上支付账单，无纸办公；自备购物袋，住宅和办公室无人不开灯，节约用电等。减少温室气体的排放。

6.6碳汇基地规模发展

碳汇是指从大气中清除CO2的过程、活动、机制。主要是增加森林、草地、湿地、水体、农田的碳汇能力。

速生草本植物具有生长发育迅速及可反复萌发的特性，一年可刈割多次，其叶面总面积和叶绿体总数量，大于相同面积、多年一次生命周期森林的叶面总面积和叶绿体总数量；其50年的生物质总量和碳储总量，是相同面积森林的100～150倍[8]。关键是要不断选育新品种，提高速生草本植物的生物量和扩大植物种植面积，并将植物成型封存，实现碳汇产业规模化。

长沙县“零碳”科研基地包括速生草科研中心、碳汇试验田、碳产品加工、封存与应用产业化中心和生物质电厂等。

6.7实物碳汇交易中心

长沙县碳交易中心(环境交易所)，交易的碳产品是通过国家专业技术机构核算、核查的实物碳产品或生态碳汇。将传统虚拟的碳排放权配额指标交易改为实物碳交易，控制CO2收支总量。

在县政府职能部门的统一指导下，对全县各单位进行碳普查，确定各个单位的碳排放量。第一年由县政府出钱为企业购买50%的碳产品，企业自己出钱购买50%的碳产品，抵消企业年度的碳排放量；第二年政府出钱为企业购买20%的碳产品。企业自己出钱购买80%的碳产品，抵消企业年度的碳排放量；第三年开始由企业全额购买碳产品抵消年度的碳排放量。逐步形成谁污染谁出钱治理的格局。

6.8“零碳县”区发展模式

（1）长沙县“零碳县”万元GDP碳排放量的“零增长”阶段：是指在县域内通过规划、统筹，应用减源增汇工程技术，使本年度万元GDP碳排放量减去上年度的万元GDP碳排放量之差等于零。

长沙县2012年GDP为880.1亿元，碳排放总量为550.64万t，万元GDP碳排放量为0.626t；2013年GDP为976亿元，碳排放总量为555.46万t，万元GDP碳排放量为0.569t；2013年万元GDP碳排放量比2012年下降9.11%。长沙县2013年已实现万元GDP碳排放量的“负增长”目标。

   （2）长沙县“零碳县”年度碳排放总量的“零增长”阶段：是指在县域内通过规划、统筹，应用减源增汇工程技术，用本年度碳排放总量减去本年度封存碳产品的碳汇量，再减去上年度碳排放总量之差等于零。

长沙县2013年度碳排放总量为555.46万t，比2012年度碳排放总量增长0.87%；长沙县2014年度碳排放总量推算为556.6万t，比2013年度碳排放总量增长0.21%。长沙县2014年度封存1.14万t碳产品(相当于1.66万t CO2)即可实现年度碳排放总量“零增长”目标。

（3）长沙县 “零碳县”CO2 “零排放”阶段:是指在县域内通过规划、统筹，应用减源增汇、绿色能源替代、植物碳产品封存、碳交易及生态碳汇补偿等方法，使碳源与碳汇代数和等于零。

根据《长沙县“零碳”发展规划》及实施方案，预计长沙县2035年达到碳排放峰值，年度碳排放总量约650万t，生态碳汇约140万t，生物质发电、太阳能、沼气等绿色能源碳汇约210万t，碳汇企业通过碳交易平台提供碳汇约275万t，封存碳产品的碳汇约25万t，长沙县2030年即可实现CO2“零排放” (“零碳县”)目标。

 （4）根据当年碳排放总数量，封存相应CO2当量的碳产品，即可实现万元GDP碳排放量的“零增长”、年度碳排放总量的“零增长”、年度碳排放总量的“零排放”(“零碳县”)。当封存的碳产品超过年碳排放总量时，即可实现大气CO2“负增长”。

6.9 “零碳”模式复制推广

构成“零碳县(区)”的关键要素具有常规性、持续性、普遍性、广泛性、统一性、通用性等特点，决定了“零碳县(区)”模式是可操作、可复制、可推广的。

 “零碳县(区)”模式的可操作性，主要体现在技术领域上的常规性，建设碳汇基地，增强碳汇能力。通常是增加森林、草地、湿地面积，或提高树木、速生草本植物的固碳效率。碳汇包括：林业碳汇、草地碳汇、湿地碳汇、农业碳汇、渔业碳汇等常规性碳汇；“零碳县(区)”模式的持续性主要体现在所使用的能源是太阳能、水能、风能、地热能、生物质能，它们均属于可再生清洁能源，用其替代化石能源，具有持续性。

 “零碳县(区)”模式的可复制性主要体现在碳源与碳汇的划分具有普遍性、广泛性和统一性，碳源与碳汇在全球范围内普遍存在，碳源是指化石能源燃烧、有机物分解、生物呼吸及人类活动所排放的CO2。碳汇是指森林、草地、水体等自然生态系统，它们的存在具有普遍性；“零碳县”是通过县(区)域内碳源减去碳汇等于零来实现的。碳源、碳汇来源广泛，取之不竭，用之不完，具有广泛性和统一性。

实现“零碳”的方法包括：碳规划、碳普查、碳减源、碳增汇、碳交易等技术方案、措施，皆具有通用性。所以“零碳县(区)”发展模式可推广。

7 讨 论

世界各国都在推行节能减排措施，实现能源结构调整和产业转型升级，不断提高绿色能源替代化石能源的比例，走低碳生活发展的道路。然而，大气中的CO2却猛涨不止，原因是：世界森林面积仅40亿公顷[9]，形成时间约6500万年，全球森林碳储总量仅2890亿t，工业化、城镇化、现代化建设使其面积不断缩小，总固碳量也在不断减少。因此，地球森林不能实现大气CO2负增长；海洋生态系统是地球上最大的碳库，碳储量约为大气的50倍，严重的污染导致海洋生态系统大面积退化及海水的升温，使其碳汇能力下降，后果十分严重；世界每年总能耗约160亿tce，相当于320亿t植物碳产品的能量，世界秸秆年总产量约43.8亿t，相当于21.9亿tce，仅占全球总能耗的13%。秸秆每年有20%用作饲料，20%用于肥料，15%被田间燃烧，用作能源的秸秆所剩无几，且分散于全球，秸秆不能替代化石能源，不能实现大气CO2负增长；目前，工业碳捕集封存技术(CCS)受设备投资大、捕碳成本高、技术瓶颈、泄露风险等因素的严重制约。综上所述，碳源太多，植物太少，碳封存无力是导致2014年大气CO2浓度迅速突破400ppm的主要成因。

化石燃料燃烧和土地利用变化是人类活动造成的主要CO2排放源，CO2排放总量的45%滞留在大气圈中，而另外一半被海洋和陆地生态系统两个主要碳库吸收，其中海洋生态系统吸收了30%，陆地生态系统吸收25%[13]（包括植被、土壤及荒漠盐碱土）。如果人类通过减排、替代、转化、抵消和封存每年碳排放总量的50%左右，即可实现大气CO2零增长，适度增加碳封存量即可实现大气CO2负增长。

速生草本植物刈割成型封存属我国原创技术，中国质量认证中心已证实其巨大的碳汇效率，可实现大气CO2负增长，正在逐步为人们认识和接受。只有种植速生草本植物捕碳[10]、封碳才能有效减碳，增加推动地球碳循环的新动力，促进全球植物种群数量增多—动物种群数量增多—微生物种群数量增多，创造生物多样性的良性发展格局。是解决气候与环境问题最有效、最安全、最经济、最简单、最可行的方法。

(1)植物固碳封存降低和提前CO2峰值，其实，大自然的碳循环从本质上讲就是碳释放、碳转化、碳传递、碳封存在地球各圈层中的自然循环过程；而人类也在长期的社会生产和生活过程中不自主的进行着“使用封碳”和“应用封碳”；只有“成型封碳”和“填埋封碳”才是人类有意识进行的植物封碳[11]，目的是控制生物质碳库向大气圈中释放CO2，获得“负温室效应”作用。是实现大气“减碳”、“零碳”、“负碳”发展模式，控制全球气候变暖的主动行为。当地球进入冰河期时，则储存的生物质可通过燃烧和使用释放储存状态的太阳能和CO2等温室气体，将大气“温室效应”调节到地球生态系统和人类生存的最适状态。

恢复到工业革命前的大气CO2浓度275ppm，需减少的CO2总量等于7.78×109[12] ×(400-275)=9725亿t；需封存植物碳产品数量等于9725×0.685=6661亿t。

恢复到1990年的大气CO2浓度356ppm，需减少的CO2总量等于7.78×109 ×(400-356)=3423亿t；需封存植物碳产品数量等于3423×0.685=2345亿t。

维持当前大气CO2浓度400ppm，需减少的CO2总量等于360×45%=162亿t (2014年全球碳排放总量为360亿t，45%滞留在大气中[13])，需封存植物碳产品数量为162×0.685=111亿t。

据何建坤[14]提出，我国在2030年前后有可能实现CO2的排放峰值；而化石能源储藏量有限，使用的时间约为100年[15]，据此植物碳产品的储碳封存期约为16～100年时间。 

“使用封碳”是指当大气圈中CO2浓度为275～390ppm时，将植物加工成建筑材料、家具、农具、用具、工业品等，是一种影响大气圈中CO2浓度升高的抑制行为。能延长碳循环的链条和时间。

“应用封碳”是指当大气圈中CO2浓度为350～400ppm时，将植物替代化石能源、化工原料、用于造纸、做饲料和有机肥料等，是一种影响大气圈中CO2浓度升高的抑制行为。能减少岩石圈“静碳”向大气圈中搬运的量和延长碳循环的链条和时间。

“成型封碳”是指当大气圈中CO2浓度为400～450ppm时，将植物加工成一定形状和密度的植物碳产品进行封存，当降低和提前CO2排放峰值后，再将其加工成建筑材料、饲料、有机肥料，用于造纸或替代化石能源、化工原料，进行深度加工和综合利用，让其充分释放价值，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的控制性手段。

“填埋封碳”是指当大气圈中CO2浓度达到450ppm以上时，将植物进行填埋，在填埋过程中收集CH4提纯用作燃汽或用来发电，当降低和提前CO2排放峰值后，将其用作生物质肥料。或将植物长期填埋封存，任其在地层下转化成烃类化合物(煤炭)。是一种限制大气圈中CO2浓度升高的控制性手段。

(2)创立生态补偿制度，建立高排碳县(区)与低排碳县(区)生态补偿机制，以保护生态环境，促进人与自然和谐发展为目的，根据生态系统服务价值、生态保护成本、发展机会成本，运用政府和市场手段，调节生态保护利益相关者之间利益关系的公共制度[16-17]。

依据碳源与碳汇交易规则，碳排放量多的县(区)应出钱向生态负碳县(区)购买生态碳汇，抵消前者过剩的碳排放量，是创建“零碳县(区)”发展模式的有效途径之一。

(3) 可再生清洁能源主要有太阳能、水能、风能、地热能和生物质能等，它们都是直接或间接地来源于太阳。除生物质能源外，均存在很多局限性：一是无形态，难以收集、捕捉、运输、储存与利用；二是能量在不同季节与白昼，分布和强度不均匀，难以持续获得；三是设备投资大，捕获能源的效率低，成本高；四是设备技术要求高，一种设备只能对应单一的能源种类；五是可再生，用途单一，不含碳基，只能作能源使用，不可转变成新的物质参与经济循环；六是不能吸收大气中的CO2、重金属离子和其它污染物，不能修复大气、土壤、水体等生态环境；

生物质能是世界上最广泛的可再生能源，在整个能源系统中占据重要地位；生物质能源理化性质稳定，是含碳基、有形态、易获得、便运输、可计量、好贮存、成本低的太阳能，是燃料能源的优良替代品；生物质可转化成固态、液态和气态的燃料产品；生物质作为燃料可实现大气CO2的动态平衡，有效地调控温室效应；同时，可通过调节植物的种植面积、数量和种类来控制地球大气圈与生物圈碳循环速度；可开发多种用途的工业、生活产品，把使用价值延伸到社会生活的方方面面和每一个角落；速生草可转化大气中的CO2、吸附、降解和转化土壤和水体中的铅、镉、砷、汞等重金属离子、农药、石油等毒害物质和多种污染物，修复生态环境；可以促进生物链循环，创造和增加生物种群数量。目前人类对生物质能的认识和利用十分有限，必须大力开展植物碳产品封存和生物质清洁能源的开发利用。

人类应着眼长远发展目标，认清各种能源的本质、特性和价值，科学地规划、发展、使用优势可再生清洁能源，避免对能源选择错误造成未来能源重复规划投资和建设带来的损失。能源的选择、使用应兼顾环境效益、生态效益、社会效益和经济效益。待世界环境问题得到解决以后，太阳能、水能、风能、地热能、生物质能、核能等均会优胜劣汰！可燃冰、页岩气等新型化石能源的开发使用，会持续大气的高碳状态；核能存在产生放射性辐射污染的风险。唯有生物质可吸收转化CO2，调控温室效应，推动地球碳循环，增加生物种群数量，维护地球生物多样性，为人类生存提供永续发展的物质财富。

速生草碳转化封存及替代化石能源，是驾驭高碳的有力措施，必然会使我国成为世界新气候经济的缔造者和引领者；必然成为控制全球气候变暖和治理大气雾霾的终极手段。

 (4)进行碳交易的产品，应该是存世量大，可实现大气CO2负增长和可精确计量的、处于非循环状态的“静碳”产品。最好的碳交易产品应该是碳分子和碳分子间能固定位置和体积的固态碳产品；其次是碳分子间能固定体积不能固定位置的液态碳产品；碳分子间不能固定位置和体积的气态碳产品，只有在密闭容器内处于封存状态时，才能作为碳交易产品；能够向大气中释放CO2的“动碳”产品不能参与碳交易[18]。

(5) 作者通过本研究提出了“温室效应”的“动碳”和“静碳”理论。“动碳”指地球大气圈中能自由运动的，具有增温潜势的气态CO2当量分子或气溶胶物质。“静碳”指地球生物圈、水圈、岩石圈中未逸散至大气圈，不具有增温潜势的含碳物质和可转化为CO2当量的物质。

(6) 研究掌握碳循环规律，对碳释放、碳转化、碳传递、碳封存、碳计量、碳应用等碳循环过程实施技术控制、统筹和顶层设计，使我国能充分合理地利用没有国界、没有纷争的大气碳资源，获得可持续发展的大量物质财富，从碳认识的“必然王国”到达碳认识的“自由王国”。 

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