李扬，王赫阳，王永真，赵军*

（1.天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津300350；2.北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）

0 引言

自工业化以来，人类大量使用煤炭、石油等化石能源，同时大量排放CO2、甲烷、N2O、高全球变暖潜能值（GWP）制冷剂等温室气体，使地球大气中的温室气体体积分数不断增加，导致全球平均温度不断上升，即全球变暖。根据世界气象组织发布的报告［1］，2011—2020 年是有记录以来最热的10 年，2020年全球平均气温约为14.9 ℃，比工业化前水平（1850—1900 年平均值）高出（1.2±0.1）℃。近年来，飓风、热浪、干旱、洪水等全球极端天气事件频发，尽管上述事件与全球变暖的相关性还需进一步科学验证，但联合国、政府间气候变化专门委员会（IPCC）等多个机构的专家均认为二者有直接关系。目前，世界上绝大多数主要国家均制定了碳中和目标及相关政策。2020 年9 月22 日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上庄严宣布了中国的“双碳”目标，即我国CO2排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

在此背景下，本文介绍了全球变暖成因及严峻形势的科学共识，梳理了碳中和的主要技术途径及具体技术减碳潜力，并基于不同视角进行了计算与分析，提出了源于自然的碳中和热能解决方案这一概念，以地下储热为例分析了其应用潜力。

1 2 ℃温控目标任务艰巨

1.1 CO2对全球变暖影响的科学共识

美国学者查理斯·大卫·科林是最早研究大气中CO2体积分数对全球气候影响的科学家之一，其领导的团队观测并绘制了著名的科林曲线（Keeling Curve）［2］，记录了1958 年至今的大气中CO2体积分数的变化，如图1所示。……