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中國有必要舉全國之力來實現碳中和

發布時間:2022-05-28  閱讀數:10684

中國有必要舉全國之力來實現碳中和


導言



“碳中和”作為未來四十年中國的一項重大國策,相關討論一直熱度不減。但“碳中和”到底意味著什么?會對哪些行業產生什么影響?對個人來說有什么樣的機遇可以把握?

一、背景:全球能源結構中,化石能源占據絕對主流



在工業革命之前,人類主要的能源來源是自然界的木材。在1840年,煤炭在世界能源消耗中的占比首次超過5%。這個比例在1900年才達到50%。后來石油和天然氣逐漸被廣泛應用,成為與煤炭一樣的主流化石能源。


在過去的三十多年里,全球能源消耗量基本保持逐年增長的趨勢,但化石能源在人類的能源結構中占比基本保持穩定。當前,化石能源占全球能源消耗的85%左右;能源消耗占比第二的是水電,約占7%;核能排名第三,約占4.5%;太陽能、風能、潮汐能、地熱能、現代生物質能全等加總在一起,約占3.5%。我們必須清醒地認識到,備受關注的新能源在全球的能源結構中體量小得可憐,距離成為“主流能源”還有相當長的距離



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二、危機:人類活動導致全球變暖,證據確鑿,后果嚴重



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第一次工業革命以來,人類產生并排放了大量的溫室氣體。根據中科院杜祥琬院士的說法,全世界溫室氣體排放主要是二氧化碳,占比約74%。二氧化碳的大量排放直接推高了全球地表的平均溫度。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的估算,和工業革命前(1850-1900年)相比,2017年全球平均氣溫已經上升了約1℃。如果持續目前的速度,那每過十年,全球就又會變暖0.2℃,到2040年左右將升溫1.5℃。




全球氣候變暖帶來的一大直接后果是海平面上升。根據估算,如果全球平均海平面上升50cm,紐約、上海、東京等特大型城市圈將受到嚴重影響。除此之外,IPCC經過評估后發現,全球氣候變化還可能會造成包括水資源短缺、農林牧漁食物減產、極端天氣頻發(洪水、颶風等)、傳染病流行等一系列后果,對生態環境和人類社會造成巨大的影響
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圖片來源:IPCC,Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability



三、目標:《巴黎協定》制定目標,中國碳中和時間緊迫



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為應對氣候變暖,人類需要設法在宏觀層面實現“碳的零排放”,即“碳中和”。在2015年12月舉行的第21屆締約方會議(COP21)上,包括我國在內的195個國家簽署了《巴黎協定》,確立了“把全球平均氣溫升幅控制在工業化前水平以上低于2°C之內,并努力將氣溫升幅限制在工業化前水平以上1.5°C之內”的目標。

中國在人類“碳中和”進程中扮演著不可或缺的作用。作為世界上最大的能源消費國和碳排放國,中國的二氧化碳的排放量占全球總量的三分之一,溫室氣體的排放量約占全球總量的四分之一。中國現有的排放密集型基礎設施如果繼續以相同方式運作,到2060年預計將排放1750億噸的二氧化碳。對“將全球溫度上升幅度限制在1.5℃”這個目標來說,排放1750億噸二氧化碳意味著中國占用了全球排放預算的三分之一。




2020年,中國宣布了自己的“雙碳目標”:2030年前碳排放達峰,2060年前實現碳中和。這個目標也被寫進了《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》。我們必須要看到,中國從排放達峰到凈零排放的時間比美國、法國、德國等國家更短。主動承擔這么艱巨的任務,不僅提升了我們國家在國際舞臺上的形象,也為中國提供了政治博弈的工具:在特朗普任期內,由于美國退出了《巴黎協定》,歐盟作為國際氣候談判最主要的推動者,面臨著巨大的壓力和挑戰。我國提出碳中和的目標,實際上側面響應了歐盟的主張,拉近了和歐盟的關系。今后在美、歐、中三方博弈時,碳中和很可能會是一張中國為獲得歐盟支持而可打的牌。
四、意義:中國有必要舉全國之力來實現碳中和

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碳中和絕不僅是為了全人類的福祉,以及為我國提供政治博弈手段。對中國來說,實現碳中和有重大且長遠的價值。

1.保障能源安全
“富煤、貧油、少氣”的基本國情決定了我國對石油和天然氣對外依存度很高。根據IEA和BP統計,中國已于2017年超過美國成為最大的石油進口國,并于2018年取代日本成為最大的天然氣凈進口國。2020年,中國消費的石油和天然氣中分別有超過70%和45%來自進口。一旦像馬六甲海峽這樣的運輸通道被封鎖,我國的能源安全就會受到嚴重威脅。




化石能源的分布情況和儲量是中國不能決定的,但如果能用風、光等全球分布相對均衡的新能源取代化石能源,將打破我國資源過度依賴海外進口的現狀。而利用這些新能源的關鍵,取決于技術水平和制造業能力。未來在新能源利用領域的技術成熟后,中國有望從“化石能源進口國”轉型為“新能源生產能力出口國”。在過去十年,中國在許多清潔能源技術的制造領域已經占據全球領先地位,加快能源轉型將鞏固中國在全球清潔能源技術價值鏈中的地位。




2.提供發展動能



索洛模型(Robert Solow Model)常被用于解釋經濟增長、幫助國家尋找發展動能。在索洛模型中,“技術增長率”(即“全要素生產率“,TFP)對經濟增長有著持續且巨大的價值。根據北京大學光華管理學院院長劉俏教授的測算,在1980年到2010年,中國的“技術增長率”維持在4%~5%的水平,但在2010年到2018年之間,隨著中國已經逐漸完成工業化,“技術增長率”下降到了2%。


在《碳中和與中國經濟增長邏輯》一文中,劉俏認為,“碳中和”將促使中國在很多的底層技術上進行研發投入,從而為中國未來的經濟發展提供持續動能。與“再工業化”(產業的數字化轉型)、“新基建”(再工業化所需的基礎設施)、“更徹底的改革開放”等其他選項相比,劉俏等學者認為,碳中和“是新發展階段推動全要素生產率提升的最大動能”,能帶來更大的“經濟社會系統性的深刻變革”。


事實上,中國已經開始在“十四五”規劃中制定具體的行動。根據國務院第十四個五年規劃(2021-2025年),中國力爭將下一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端設備、新能源車輛等戰略性新興產業在GDP中的份額從2019年的12%左右提高到2025年的17%。




五、選擇:中國將以“減排為主、吸收為輔”的思路實現碳中和



“減少碳排放”和“增加碳吸收”這兩件事都有助于實現碳中和,但誰主誰次,決定了不同的碳中和技術路線。

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1.減少碳排放

“減少碳排放”將注意力主要放在減少化石能源的使用上,需要對經濟體的能源結構、產業結構做出大規模的調整。對中國這樣一個“生產型的能源消費結構”的國家來說,存量上的調整更加“傷筋動骨”,因為我國能源被大量消耗在基礎制造業(如鋼鐵、水泥、有色金屬等),進行減排難度巨大,而且,考慮到我國大量信貸流向基礎制造業的企業,一旦減排過程中稍有不慎,不僅大量資產和資源會被浪費、閑置,還可能造成大量壞賬,影響金融體系的穩定。

2.增加碳吸收

如果把注意力放在吸收排放出的二氧化塘,就可以只做增量投入,不涉及存量改造,短期內社會經濟運行不會受到較大影響。具體來說,“增加碳吸收”這條路徑主要分成“生物固碳”和“技術固碳”兩個思路來捕捉空氣中的二氧化碳、實現二氧化碳的再次利用。




2.1生物固碳

首先討論“生物吸碳”。這個思路又可以分成兩大類:林業碳匯和海洋碳匯。



  • 林業碳匯




森林可以通過其自身的光合作用,將大氣中的二氧化碳儲存起來。吸收進來的二氧化碳一部分隨著植物和土壤的呼吸、植被的死亡、人工的砍伐等釋放出去,剩余的部分可以被固定在植被和土壤中,形成碳匯。

然而,在討論森林對碳排放的影響時,需要同時考慮植物呼吸作用、死亡后燃燒等因素釋放的二氧化碳。社科院城市發展與環境研究所的潘家華教授提出過“氣候中性碳”理論:該理論認為,從最新的生態學研究來看,森林吸收的碳和排放的碳基本相等,無法對氣候產生影響。除此之外,已有大量研究指出,造林并不是降低大氣二氧化碳含量最有效的手段,甚至可能起到反作用:比如,在高緯度地區造林反而可能降低地表對太陽輻射的反射,造成升溫;再生林達到原始森林固碳能力需要幾十、上百年;人工林樹種單一且往往在成熟前就再次被砍伐等。



  • 海洋碳匯




海洋碳匯(“藍碳”)的概念,是相對于陸地生態系統中被植被和土壤固定的“綠碳”所提出的,指的是利用海洋活動及海洋生物吸收和存儲大氣中二氧化碳的過程、活動和機制。根據聯合國的測算,有大約93%的碳都被暫時儲存在海洋生態系統中。人類排放到大氣中的二氧化碳,有近三分之一也是被海洋吸收的。因此海洋是與森林等陸地生態系統同等重要的“碳庫”。

海洋碳匯的發展重點聚焦在紅樹林、海草床、鹽沼三大藍碳生態系統上。盡管它們的覆蓋面積相較海床整體面積雖微乎其微,但其能捕獲和存儲大量的碳,并將這些碳長期埋藏在海洋的沉積物中,具有巨大的固碳潛力。做好紅樹林、海草床、鹽沼等生態系統的保護,就等于是在增加碳吸收。

不過與林業碳匯一樣,針對海洋碳匯也有一些質疑的聲音。有研究指出,海洋中的碳很可能處在循環狀態,短時間看可以增加,長期看,排放和吸收也是相等的。因此我們必須認識到,依靠碳匯來進行碳吸收的思路有巨大的爭議,目前尚未能形成統一共識。

2.2技術固碳

其次討論“技術固碳”:盡管美國等國將其作為碳中和的主要路徑,但技術固碳目前經濟成本高昂。另一方面,技術固碳的“碳成本”也很高:制造、運輸碳捕捉相關設備、碳捕捉設備工作都是需要消耗能源、產生碳排放的。因此,在技術固碳能夠被大規模、低成本和低碳排放地應用之前,技術固碳無法成為實現碳中和所主要仰仗的手段。

2021年10月發布的《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出:到2025年,全國化石能源消費比重,要降低到80%左右;到2030年,降到75%左右;到了2060年,比重要降低到20%以下。另外根據《中國2030年能源電力發展規劃研究及2060年展望》中對各類型能源裝機量的占比規劃,我們進一步確認了中國選擇了以“減少碳排放”為主,“增加碳吸收”為輔的路徑。
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結合上文的討論,我們認為中國選擇減少碳排放的這一條路徑主要有如下三條理由:

  • 借助碳中和相關的底層技術研發,為中國尋找下一個經濟增長的引擎


  • 擺脫能源體系過度依賴他國的現狀,改善中國的能源處境


  • 增加碳吸收相關的技術目前太不成熟,且能夠起到的作用有限


六、關鍵:電力部門實現能源轉型是中國碳中和的首要發力點
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在確定了“減排為主”的大方針后,中國需要確定發力點。根據IEA和CEADs的數據,2020年,燃料燃燒和工業過程(也被稱為“能源體系”)的二氧化碳排放量超過11吉噸,占中國溫室氣體排放總量的90%,遠高于世界其他地區的60%比例。其中,發電部門排放的二氧化碳又占整個中國能源體系二氧化碳排放總量的48%(工業、交通運輸、建筑部門次之,分別占比36%、8%、5%)。

電力部門在現有基礎設施的排放總量中占有很大比重,原因是我國的發電設施以燃煤電廠為主。燃煤電廠提供發電總量的60%以上,其排放量占電力部門現有電廠到2060年潛在累積排放總量的95%以上。因此,電力行業的改造,也就是中國從以煤炭為主的電力系統轉向可再生能源為主的電力系統,是實現碳中和的關鍵。事實上,對所有已經實現重大減排的國家而言,電力部門的轉型無一例外都是主要的驅動力量之一。例如,英國和美國從煤炭轉向天然氣和可再生能源,德國從煤炭轉向可再生能源,法國從煤炭和石油轉向核能。

IEA根據中國在2020年的承諾目標情景測算,基于可再生能源的發電(主要是風能和太陽能光伏發電),在2020年至2060年間將增加6倍,屆時將占發電總量的約80%。2060年的發電結構中,僅太陽能光伏發電的比重就將接近45%。相比之下,煤電的份額將下降到5%左右,屆時這些燃煤電廠幾乎都將配備碳捕捉設施,用于提供靈活服務,而不是作為基荷電廠運行。不過為保障經濟和居民生活平穩地運行,短期內中國不能激進地清退火電。在碳中和前期,提高化石能源使用效率會成為包括電力、石化等行業的重要發展方向(比如發展陶瓷膜分離技術,還有催化燃燒技術等)。

但是對任何一國而言,不可能只在一個方向上持續突破來實現本國凈零排放所需的減排量。中國也不例外。根據IEA的測算,中國從2020到2030年的清潔能源轉型可以建立在多項可用技術和有效政策的基礎上,承諾目標情景中初期最大的減排量將來自能效的提高,特別是在工業過程、空間采暖制冷以及道路車輛方面。承諾目標情景下,僅能效一項就將貢獻2030年二氧化碳減排量的四分之一左右,可再生電力(主要是風能和太陽能光伏)將貢獻2030年減排總量的三分之一。到2060年,可再生能源的貢獻份額將上升到近40%,能效的貢獻比重將會下降至12%左右。


資料來源:光錐智能

文章來源:碳達峰碳中和研究中心



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