實現碳中和,為何未來十年最關鍵?
發布時間：2021-02-26
關鍵詞：碳中和、能源系統
試想2060年，支撐碳中和的能源系統會是什么情景：電力部門絕大多數發電來自可再生能源和水能，加上部分核電和極少量配備了碳捕獲和封存技術（CCS）的化石能源發電；得益于建筑電氣化提升和電動車普及，幾乎所有的建筑用能、超過一半的交通用能和工業用能是零碳電力，從而達到極低排放；某些配備分布式光伏等技術的建筑，還有可能達到負碳排放的水平；交通工具的一部分，包括航空、重型車等由綠色氫能燃料電池驅動，也將占到兩成左右的交通用能；工業部門較難達到絕對零碳，綠色氫能可以替代部分特殊工藝過程所用的化石燃料；剩余難以零碳化的部分能源相關碳排放可以通過CCS以及碳匯最終實現零排放。自2020年9月，中國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”目標后，碳中和備受各方關注。碳中和指的是碳排放和碳匯的增減平衡，考慮到碳匯（主要包括植物和海洋等對二氧化碳的吸附能力）只能抵消目前5%左右的碳排放，而且難以大幅度增加，實現碳中和的根本是將碳排放總量在現有基礎上削減90%左右。由于我國碳排放總量中的80%左右是化石能源相關二氧化碳排放，因此能源系統的清潔轉型是實現碳中和的根本途徑。實現碳中和無疑要付出艱苦卓絕的努力，但信心的基礎來自已有實踐。我國有完成氣候目標的良好記錄：2009年哥本哈根氣候大會，中國承諾到2020年要實現 GDP碳排放在2005年基礎上下降40%-45%，非化石能源占能源消費比重達到15%，截至2019年末，這兩個指標分別達到48.1%和15.3%，提前完成了向國際社會的承諾。更重要的是，過去幾十年清潔能源的技術進步、市場反應和政策演進表明，低碳轉型是一個加速發展的進程。可以說，碳中和愿景不僅是中國應對全球氣候變化的重要承諾，也是關乎經濟高質量發展的戰略選擇。邁向碳中和的短期目標是盡快實現碳排放總量的提前達峰，沒有達峰，就難以中和。未來十年我國經濟仍處于中高速發展階段，建筑、交通用能必然繼續增加，對電力和工業制品需求會保持高位。先看一組數據：我國人均用電量只有日本的60%，美國的40%左右；我國人均機動車擁有量雖然不可能達到美國的水平，和OECD國家平均水平仍存在差距，但會繼續增加；我國淮河以南許多地區還沒有現代化的冬季供暖設備，空調普及率還未飽和，更不要說各種更富有生活的用能設備；未來十年，中國還將有2億-3億人進入城市，盡管建筑總量是否達峰仍存爭議，但建筑質量提升是剛性需求，隔音、遮陽、節能、綠色，任何一個環節的改進都代表著大量的制造業需求；城市基礎設施也還遠未達到現代化發展階段的要求，人均擁有的各種公共設施水平都還有大量增長空間，也意味著大量的碳排放壓力。因此，未來十年是轉型的最關鍵階段。一方面要繼續通過淘汰落后產能、工業節能增效、建筑改造等盡快降低存量部分的碳排放水平，另一方面按國際先進水平嚴格把關工業、建筑、交通增量部分的入門標準，確保生產和生活方式最大程度符合綠色低碳要求，避免發展鎖定在高碳路徑。電力領域需要制定和碳中和目標互洽的電力發展戰略。全世界已有約15個國家提出了要在未來10-20年間關停煤電廠，我國也應考慮制定煤電退出時間表和更高比例可再生能源發展目標，逐步實現電力零碳化；中國擁有可再生能源全產業鏈的技術、制造和投資優勢，風光發電即使在補貼退坡的情況下，也有十倍發展空間；此外，提高電力系統柔性的數字技術、系統集成和商業模式，包括能效電廠等，也將在轉型中發揮關鍵作用。工業領域進一步向高附加值、低排放等方向的轉型。增量方面，國家制定的一系列工業高質量發展、制造業綠色發展以及戰略性新型產業發展規劃都是支持工業低碳轉型綱領性文件；存量方面，調整工業結構，壓縮高耗能重工業占比，需要大幅度降低工業增加值能耗，達到工業強國平均水平，我國某些工業產品的能耗水平還未達到國際平均水平；提高工業過程的電氣化率，進行清潔燃料替代；探索包括氫能零碳制造業的創新技術，推動工業零碳化。建筑領域需繼續加嚴節能、綠色建筑標準，加快制定實施強制性超低能耗建筑和零碳建筑標。住建部提出2030年凈零能耗建筑將占到新建建筑30%，為實現碳中和，這一目標還需要大大提高。為此，建筑制冷、供暖及家用電器的能源效率還有提升空間，以壓減新建建筑運行能耗增幅；另外，還需要努力延長建筑壽命，提高建筑材料回收比例，減少工業部門因建筑材料生產導致的排放。在現有技術條件下，如果能盡早實施最嚴格建筑能耗標，建筑部門有望提前實現零碳化，否則，未來十年城市化過程中大量的新建建筑都會鎖定在高能耗路線上，成為碳達峰后排放穩步下降的最大障礙。交通領域需推廣道路交通電動化，繼續燃油經濟性標準，近中期應考慮地區性上市新車全混動要求。國家已經提出2030年上市新車占到20%以上，這一目標還應大幅提高，推廣海南省經驗，提出乘用車上市新車全電動時間表，城市公交和輕型物流車全電動等目標；提高交通系統總體效率，比如智能交通，優化貨運效率等；通過城市規劃降低機動車出行需求；制定重型車低碳標準，發展氫能重型交通。
碳中和路徑蘊藏巨大的投資機遇。清華大學、國家發改委能源所等研究表明，為實現碳中和，在能源供應、工業、建筑、交通總低碳投資總需求2020-2050年間會達到170萬億，能源相關基礎設施投資規模會達到100萬億以上。近中期的投資落實是實現長期轉型的基礎，研究表明，一個中型省級行政區在工業節能、交通電動化、城市綠色發展、零碳建筑以及可再生能源各方面在未來十年的投資需求達到7萬多億。能源清潔轉型機遇，除了可再生能源發電、電動車制造及基礎設施、儲能技術和利用、綠色建筑等相關的投資熱點，還有工業互聯網、高效綠色制冷技術、分布式可再生能源、重型交通的清潔化等領域值得關注。比如，工業互聯網領域，考慮到工業占總能耗的65%以上，總碳排放的40%左右，工業節能是我國實現碳達峰和碳中和必須要邁過的大山。我國主要工業產品能源效率和國際平均水平相比還有較大差距，工業節能不僅空間巨大，還可以為業主方直接降低成本，一直是碳減排“低垂的果實”，工業互聯網技術通過數字化賦能為工業企業提高綜合運行效率，帶來極大節能空間，有望成為助力工業節能的解決途徑之一。另外，制冷即將超過照明，成為建筑用能的主流。近年來，數據中心成為新增用電大戶，其中近40%用于機房制冷。生鮮冷鏈運輸行業高速發展，有關調查顯示，冷庫的能源效率提升空間巨大，有的甚至超過50%。通過節能技術、屋頂光伏發電、低碳制冷劑替換，加上電動物流車作為儲能，可實現系統零碳化。分布式可再生能源領域存在潛力。比如，屋頂光伏的發展空間還有待進一步挖掘，其障礙主要在于機制體制和商業模式。調查顯示，廣東省全省可用屋頂面積超過150億平方米，還是僅包括連續面積超過2000平米以上的屋頂，有巨大投資空間。
最后，重型車是交通領域導致污染和碳排放的大戶，節能減排空間巨大，但技術突破乏力，美國加州已經率先制定了重型車低碳標準，引導技術創新和投資。除了道路交通，非道路重型機械的電動化和低碳化也將有極大市場空間。在越來越嚴格的環保和低碳要求下，煤電成本相對可再生能源逐步失去競爭優勢，煤電退出主導地位只是時間問題。其他化石能源亦如此，煉油等產業已經在疫情期間受到極大沖擊。早在2012年，國際能源署的研究就表明，為應對氣候變化，全球一半以上現存已探明的化石能源儲量將不會被開發，投資其中將可能面臨資產擱淺風險。此外，幾乎所有高耗能高排放的工業都會面臨淘汰，包括高污染的燃油車制造，以及節能效率低的建筑材料制造等。低碳轉型過程中有一些技術路徑仍然有待進一步明晰，需要慎重選擇。比如，碳捕獲和封存（CCS）是轉型的一個技術選擇，但市場空間有限，因為CCS本身耗能高成本效益差，屬于不得已的末端技術，不應作為低碳轉型的首要技術選擇。在碳中和背景下，被認為是清潔電源的天然氣發電實質上只是一個過渡性技術，考慮我國資源稟賦，也不會成為主流。另外，氫能發展需要關注其全生命周期的碳效率，確保綠氫而非作為化石能源利用的一個出口。碳中和是個漸進過程，轉型不可能一蹴而就，根本而言，生產、生活方式的選擇對碳達峰、碳中和至關重要，抓住新一輪科技革命和產業變革的歷史性機遇，促進高質量發展，同時要避免在現代化過程中形成美國等國家不可持續的生活方式，盡量向綠色、循環、簡約、自然，但同時舒適度高的方向靠攏，達到人與自然真正的和諧發展。
