北理工團(tuán)隊(duì)為應(yīng)對(duì)礦產(chǎn)資源約束下的能源低碳轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)提供解決方案

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】北京理工大學(xué)碳中和系統(tǒng)工程北京實(shí)驗(yàn)室魏一鳴教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出兼顧減排、礦產(chǎn)資源安全與區(qū)域公平的能源低碳轉(zhuǎn)型方案，為全球在資源約束下協(xié)同實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)與礦產(chǎn)資源安全提供了科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究成果“Navigating energy transition solutions for climate targets with minerals constraint”，以研究長(zhǎng)文(Research Article)形式，于北京時(shí)間2025年8月8日在線發(fā)表于自然子刊《自然•氣候變化》(Nature Climate Change)，該論文入選Nature Climate Change期刊研究亮點(diǎn)(Research Highlight)。論文在線發(fā)表后，已得到了國(guó)內(nèi)外主流媒體的報(bào)道。這也是魏一鳴教授團(tuán)隊(duì)自2017年以來(lái)在《自然》子刊上累計(jì)發(fā)表的第10篇研究長(zhǎng)文。
 

　　氣候變暖加劇，能源系統(tǒng)急需加快轉(zhuǎn)型，以達(dá)成《巴黎協(xié)定》設(shè)定的溫控目標(biāo)。盡管多種綜合評(píng)估模型已針對(duì)1.5°C和2°C溫控目標(biāo)提出了大量減排路徑，但這些路徑涉及多種低碳技術(shù)，而低碳技術(shù)制造又高度依賴(lài)多類(lèi)關(guān)鍵礦產(chǎn)資源。在時(shí)間和空間尺度上，氣候目標(biāo)、技術(shù)部署與礦產(chǎn)資源需求之間存在復(fù)雜關(guān)聯(lián)。然而，這些復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系，尚未從規(guī)律和機(jī)理上得到系統(tǒng)性研究和揭示，使得當(dāng)前轉(zhuǎn)型路徑抉擇面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
 

　　為填補(bǔ)上述研究空白，魏一鳴教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，在其早期開(kāi)發(fā)的全球氣候變化綜合評(píng)估模型(C3IAM)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步自主設(shè)計(jì)研發(fā)全球減排技術(shù)資源評(píng)估模型(Global Resource Evaluation of Abatement Technologies model，簡(jiǎn)稱(chēng)GREAT)，針對(duì)80種技術(shù)進(jìn)步不確定性開(kāi)展全景式分析，系統(tǒng)量化了政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)第六次評(píng)估報(bào)告(IPCC AR6)所提出的557條減排路徑中，17種能源技術(shù)對(duì)40種關(guān)鍵礦產(chǎn)的全球與區(qū)域需求及其潛在短缺風(fēng)險(xiǎn)(圖1)；在此基礎(chǔ)上，識(shí)別出礦產(chǎn)短缺風(fēng)險(xiǎn)最低的最優(yōu)減排路徑(圖2)，并針對(duì)該路徑下仍存在的全球與區(qū)域性礦產(chǎn)短缺問(wèn)題，提出以資源可持續(xù)性為核心的“兩手抓”應(yīng)對(duì)策略。研究強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)深度脫碳不僅依賴(lài)技術(shù)創(chuàng)新，更需要多元化的能源技術(shù)組合、強(qiáng)化回收利用與材料替代、深化全球貿(mào)易合作，以及保持適度經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，才能有效應(yīng)對(duì)關(guān)鍵礦產(chǎn)約束帶來(lái)的系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，保障氣候目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。
 

圖1 2100年全球80種技術(shù)進(jìn)步情景下的礦產(chǎn)資源短缺預(yù)測(cè)
 

圖2 557條減緩路徑礦產(chǎn)資源安全與氣候目標(biāo)協(xié)同評(píng)價(jià)結(jié)果
 

　　北京理工大學(xué)魏一鳴教授、余碧瑩教授、康佳寧副教授，北京師范大學(xué)劉蘭翠教授為論文通訊作者。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、碳中和系統(tǒng)工程北京實(shí)驗(yàn)室的支持。