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林伯強:中國邁向碳中和的難題與出路

发布日期:2021-06-03 12:35    来源:

题记:2021年4月8日,“环境、能源与气候经济学workshop(第 4 期)”活动围绕中国碳中和目标相关主题进行,由厦门大学管理学院中国能源政策研究院院长、教育部2007年度长江学者特聘教授林伯强主讲。
 
2060年實現碳中和是一個宏偉目標。
 
據估計,中國目前全年碳排放在100億噸左右,2060年實現碳中和意味著我們要在40年時間裏把淨碳排逐漸減少,最終歸零。同時,中國目前擁有全球最大的能源生産和消費系統,化石能源在一次能源中所占比例在85%左右,而且這個能源系統還將持續擴張,碳中和要求把這個系統倒過來。所以,未來清潔能源特別是風電、光伏能源,會有極大的提升空間,以清潔能源爲主的路徑也是明確的。
 
那麽碳中和與碳達峰又是什麽關系呢?總的來說,2060年達到碳中和的目標比2030年碳達峰的目標更具約束力。碳達峰相對來說比較容易,因爲可以把峰值定得很高,之後再往下降就行。但是加上碳中和目標,特別是有時間節點的碳中和目標,碳達峰就不能這麽做,因爲這會導致峰值後的碳中和成本非常大。所以,爲應對氣候變化,碳中和更有約束力,也更有意義。
 
碳中和路徑清晰,但矛盾也突出

從全球來看,目前中國和全球的一次能源結構有共同點也有區別,比如能源消費結構中,化石能源都占85%左右,包含煤炭、石油、天然氣,區別在于:中國是煤炭占比達58%,燃氣和石油占比較小,煤炭含碳最高,這也是中國目前二氧化碳排放和能源結構最大的特征。
 
未來,中國能源結構的轉變方式還是比較清晰的,中國通過改變能源結構走向碳中和的過程,可能不會從煤炭到石油、天然氣,而是以清潔能源爲主,並且直接從煤炭轉向可再生能源替代的可能性更大。
 
正是基于低碳清潔轉型要求,以及中國目前的能源結構特點,中國需要盡快大幅度減少煤炭消費占比。近幾年能源結構的調整過程,也基本在往這個方向努力,減煤、控油、加氣是短期化石能源結構轉換的基本特征。令人意外的是,近期煤炭替代過程中很大貢獻來自天然氣。當然,可再生能源貢獻也很大。
 
對中國來說,現在減少煤炭消費與應對氣候變化、環境治理目標一致,大家對環境汙染買單的積極性也在加大,從環境治理的角度去執行相對容易。能源國企滿足了中國家庭80%以上的能源消費需求,未來關鍵還是鼓勵能源國企全面轉型,只有它們轉型,我們才能真正實現低碳清潔轉型。
 
進一步細看中國2020年的能源結構,不難發現中國的水電、風電、核電、光伏等可再生能源占比明顯增長,但總盤子仍然不是很大。其中水電可能受制于水源潛能,核電主要是安全和布局問題、周期也比較長,很難在短期看到大的機遇和發展空間。可再生能源的比例要足夠大,才有可能滿足大規模的能源需求,才能真正實現對煤炭的替代,才能可持續地支持高質量的經濟增長。
 
目前來看,傳統能源消費還是會有所增長。
 
能源結構調整的上述矛盾,隨著時間的推移會得到緩解,但是十四五規劃期間仍會是較大矛盾。除了做好供給側的工作,消費側也非常重要。如何控制能源需求,也可以說是碳達峰乃至碳中和的必要條件。
 
碳減排的關鍵是電力清潔

目前可再生能源基本上還是以電的形式體現。政府報告中經常提到風電、光伏電的裝機量,數據規模很大,對環保的影響似乎很大,2020年二者加起來有超過24%的裝機量,但發電量加起來只占總電量的9%多一點,因爲它們的利用小時比較低,貢獻還比較少。反觀其他可再生能源,核電是以2%的裝機量貢獻5%的發電量,水電也以17%的裝機量貢獻18%的發電量。剩下的主要還是火電,發電量仍然接近68%,而且目前火電基本上就是煤電。 
 
這樣的電力供應結構決定了我們的電力消費結構。由于電動汽車、氫能都依賴電力結構,電力結構幹淨它們就幹淨,否則即便它們得到普及,也不可能明顯減少碳排放量。本質上,一個國家的電動汽車是否幹淨,主要取決于它的電力結構是否幹淨。氫能源也是如此。十四五規劃期間,如果風電、光伏發電量沒有很迅速地提升,電力需求增長也不降低,清潔能源替代煤炭的難題將依然存在。
 
近十年的電力消費數據則顯示,火電利用小時數持續走低,這表明火電的地位隨著光伏供電的增長在走弱。盡管光伏供電的利用小時數非常低,而且未來也不能高估其裝機量增長對低碳轉型的影響。但不管怎麽說,火電已經開始從供電主力慢慢轉變,開始應用于對風電的備份、調控,未來還會朝這個方向走。
 
如果基于十四五規劃,合理推導未來電力需求增長的強弱情景,不同的電力消費增長對應的裝機量和發電量會呈現不同的發展態勢。具體而言,假設各類發電方式的平均年發電小時數不變,當電力需求年均增長3%時,到2030年火電的裝機量會降到47%,火電發電量約占60%;當電力需求年均增長5%,2030年的火電裝機量和發電量會分別占比55%和68%。兩種情景來看,2030年火電依然是主力。
 
即便2030年風電、光伏裝機量能達到12億千瓦(現實中風電與光伏的發展速度可能要更快),而且政府也努力將電力消費增長控制在較低水平,並在加大力度推進光伏、風電的發展,堅持兩手抓。屆時,如果電力的需求增長太快,最終也很可能使我們2030年碳達峰時的峰值很高,後續碳中和的成本和時間壓力會更大。只有加快可再生能源發展,使可再生能源比例足夠大時,才有可能在滿足能源需求的同時,替代煤炭。
 
建立以新能源爲主的未來能源系統

未來我們的能源系統,政府明確指出要以清潔能源爲主。我理解這個系統大概的框架,既包括光伏、風能核電、電動汽車、智能電網,也包括支撐性的火電及碳捕捉利用與存儲、儲能系統、氫能。由于氫能不穩定,其發展與儲能技術有較大的關聯,需要把儲能系統發展起來,剩余化石能源的碳排放,還必須有碳捕捉利用與存儲做配套系統解決。
 
未來,儲能和氫能的主要功能是將不穩定的大規模風電光伏變成穩定的能源。在此前提下,電動汽車將不僅僅具有清潔和石油替代特點,還可以成爲電力系統的重要組成部分。因爲電動機可以在用電低峰期間充電,所以可以是電力系統的一個重要組成。中國大力度支持電動汽車,也與能源互聯網、智慧能源、多能互補以及微電網的發展密切相關,主要是爲了提高能源效率,保障用電安全。
 
火电必须控制和减少,这是共识。但是,中国庞大的火电系统退出造成的沉淀成本和转型成本都很高,要比较正面地看待火电。火电系统其实可以为向清洁电力系统转型保驾护航。火电用作能源备份和调峰,尤其是在紧急时刻,比如大的自然灾难时刻,火电能起很大的作用。所以,清洁低碳转型并不是全盘否定火电在系统中的重要性。当然,技术方面怎么灵活地参与调控和调动,还需要深入探索。总之,即使到2060年,火电也可能还需要保留一些,通过CCUS(Carbon Capture ,Utilization and Storage,碳捕获、利用与封存,是应对全球气候变化的关键技术之一)解决其排放问题。
 
碳中和難題的破解之道

實現碳中和目標要解決的難題,難度在于成本,技術進步是爲了降低轉型成本。
 
一、多用市場化手段

如果把電力看成一個系統,這個系統中的産品就是電,成本就需要反映在電價上。近幾年電價一直沒有上漲,管控較緊,因爲電價跟糧食一樣,影響面很大,從經濟和人民生活的高質量追求角度考慮,只能穩電價,不敢輕易漲。其實政府仍然有可爲的空間,比如通過碳交易和電價改革提升耗能成本。
 
電價還不得不面對另一個現實:氣候越來越不穩定,電力系統由于大規模風電光伏介入也變得越來越不穩定,這些因素都會推高電力系統供應的實際成本。對于電力系統來說,成本上升,電價穩定不動的話,電力系統將無法消化轉型成本,要麽靠政府補貼,但長期來看政府肯定吃不消;要麽通過技術進步提高效率、抵消成本,但是空間也有限。因此,還是需要依靠相對市場化的手段解決轉型成本。
 
當然,市場化的手段不是簡單地轉嫁成本,而是通過市場化的價格信號,改變産業的格局,推進相關的改革。我目前比較看好碳交易市場和電力市場改革,使得碳價、電價都盡可能反映供需和成本,抑制需求,優化資源配置。
 
二、全面節能+全球應對

從需求側來看,以往的節能目標主要還是圍繞提高能源效率展開,比如降低單位GDP能耗。今後必須更明確節能的定義,包括提高清潔能源效能,以及循環經濟。
 
再下來是産業結構調整,尤其是能耗高、碳排放量大的重工業部門,應該成爲未來産業結構調整的工作重點。這些部門本身也要逐漸將碳中和成本納入財務計算指標。
 
從全球範圍來看,如同貿易全球化促進了全球資源的優化配置,未來碳中和也將通過全球化應對來優化全球資源配置,推進有利于應對氣候變化的新全球化浪潮。貿易全球化主要基于經濟利益,應對氣候變化的全球化重在責任和貢獻。而且,由于碳排放造成的影響並不局限于排放地,而是可以轉移,所以有效應對氣候變化必須全球化應對,逆全球化和貿易戰即使不會改變碳中和政策的基本方向,也肯定會改變政策力度和速度。
 
三、消費者積極參與

中國目前的環保政策多傾向生産側,這並不是說消費者不重要。生産和消費碳排放同樣重要,政策之所以傾向于在生産側發力,只是因爲更容易些。如果能很好地控制人的消費需求,也能倒逼産業結構的調整,因此,消費側也有舉足輕重的作用。在市場化制度下,如果消費者隨著收入提升不斷增加高耗能産品的消費,往往會在總體能耗量上抵消生産側技術進步帶來的能源利用效率提高,使總排放量難以下降。可見,消費者控制消費,低碳消費,比如綠色出行,也是實現碳中和目標的決定性因素之一,要讓低碳消費成爲趨勢。不管對于企業或個人,如果把碳中和成本加進來,供需兩側都會影響碳中和目標的實現,這需要提高全社會對于碳中和的認知力和執行力。
 
政府的減排政策設計不能只抓住供給側,也要兼顧消費側。提升消費者低碳支付意願,對自己的消費行爲負責任,進而倒逼企業進行低碳生産,這也有大量的工作可做。
 
四、城市做先行者

最後,我也很希望一些城市,包括上海、北京、廈門等城市能夠站出來,率先提出各自城市的碳中和目標節點。全國碳中和目標2060年實現,城市必須先于2060年。
 
盡管現在越來越多企業,特別是輕能源企業,會站出來提出企業自身碳中和的時間節點。但是相比而言,城市的碳中和目標更有實踐和政策意義,因爲它是一個系統,包含了消費者、城市基礎設施以及社會整體如何配合行動。城市要先行動,也因爲大多數的碳排放來自城市,而且城市的激勵措施容易進行,數字化程度也高,能更清晰地記錄政策的成本和效果。
 
總之,我始終認爲城市應該做紮實的研究,能夠負責任地站出來,提出自己城市的碳中和達標節點,並圍繞碳中和從生産側、消費側、基礎設施等方面率先開展系統性的工作。這既有很好的實踐意義,還可以爲其它城市今後的碳中和方案提供借鑒。
 
整理:王志勤 | 编辑:王贤青


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