林伯強:中國邁向碳中和的難題與出路
2021年4月8日,“環(huán)境、能源與氣候經(jīng)濟學(xué)workshop(第 4 期)”活動圍繞中國碳中和目標(biāo)相關(guān)主題進行,由廈門大學(xué)管理學(xué)院中國能源政策研究院院長、教育部2007年度長江學(xué)者特聘教授林伯強主講。
2060年實現(xiàn)碳中和是一個宏偉目標(biāo)。
據(jù)估計,中國目前全年碳排放在100億噸左右,2060年實現(xiàn)碳中和意味著我們要在40年時間里把凈碳排逐漸減少,最終歸零。同時,中國目前擁有全球最大的能源生產(chǎn)和消費系統(tǒng),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(tǒng)還將持續(xù)擴張,碳中和要求把這個系統(tǒng)倒過來。所以,未來清潔能源特別是風(fēng)電、光伏能源,會有極大的提升空間,以清潔能源為主的路徑也是明確的。
那么碳中和與碳達(dá)峰又是什么關(guān)系呢?總的來說,2060年達(dá)到碳中和的目標(biāo)比2030年碳達(dá)峰的目標(biāo)更具約束力。碳達(dá)峰相對來說比較容易,因為可以把峰值定得很高,之后再往下降就行。但是加上碳中和目標(biāo),特別是有時間節(jié)點的碳中和目標(biāo),碳達(dá)峰就不能這么做,因為這會導(dǎo)致峰值后的碳中和成本非常大。所以,為應(yīng)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(jié)構(gòu)有共同點也有區(qū)別,比如能源消費結(jié)構(gòu)中,化石能源都占85%左右,包含煤炭、石油、天然氣,區(qū)別在于:中國是煤炭占比達(dá)58%,燃?xì)夂褪驼急容^小,煤炭含碳最高,這也是中國目前二氧化碳排放和能源結(jié)構(gòu)最大的特征。
未來,中國能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變方式還是比較清晰的,中國通過改變能源結(jié)構(gòu)走向碳中和的過程,可能不會從煤炭到石油、天然氣,而是以清潔能源為主,并且直接從煤炭轉(zhuǎn)向可再生能源替代的可能性更大。
正是基于低碳清潔轉(zhuǎn)型要求,以及中國目前的能源結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的調(diào)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(dāng)然,可再生能源貢獻也很大。
對中國來說,現(xiàn)在減少煤炭消費與應(yīng)對氣候變化、環(huán)境治理目標(biāo)一致,大家對環(huán)境污染買單的積極性也在加大,從環(huán)境治理的角度去執(zhí)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(guān)鍵還是鼓勵能源國企全面轉(zhuǎn)型,只有它們轉(zhuǎn)型,我們才能真正實現(xiàn)低碳清潔轉(zhuǎn)型。
進一步細(xì)看中國2020年的能源結(jié)構(gòu),不難發(fā)現(xiàn)中國的水電、風(fēng)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(fā)展空間??稍偕茉吹谋壤銐虼?,才有可能滿足大規(guī)模的能源需求,才能真正實現(xiàn)對煤炭的替代,才能可持續(xù)地支持高質(zhì)量的經(jīng)濟增長。
目前來看,傳統(tǒng)能源消費還是會有所增長。
能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的上述矛盾,隨著時間的推移會得到緩解,但是十四五規(guī)劃期間仍會是較大矛盾。除了做好供給側(cè)的工作,消費側(cè)也非常重要。如何控制能源需求,也可以說是碳達(dá)峰乃至碳中和的必要條件。
碳減排的關(guān)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(xiàn)。政府報告中經(jīng)常提到風(fēng)電、光伏電的裝機量,數(shù)據(jù)規(guī)模很大,對環(huán)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(fā)電量加起來只占總電量的9%多一點,因為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(fā)電量,水電也以17%的裝機量貢獻18%的發(fā)電量。剩下的主要還是火電,發(fā)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(yīng)結(jié)構(gòu)決定了我們的電力消費結(jié)構(gòu)。由于電動汽車、氫能都依賴電力結(jié)構(gòu),電力結(jié)構(gòu)干凈它們就干凈,否則即便它們得到普及,也不可能明顯減少碳排放量。本質(zhì)上,一個國家的電動汽車是否干凈,主要取決于它的電力結(jié)構(gòu)是否干凈。氫能源也是如此。十四五規(guī)劃期間,如果風(fēng)電、光伏發(fā)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(shù)據(jù)則顯示,火電利用小時數(shù)持續(xù)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(shù)非常低,而且未來也不能高估其裝機量增長對低碳轉(zhuǎn)型的影響。但不管怎么說,火電已經(jīng)開始從供電主力慢慢轉(zhuǎn)變,開始應(yīng)用于對風(fēng)電的備份、調(diào)控,未來還會朝這個方向走。
如果基于十四五規(guī)劃,合理推導(dǎo)未來電力需求增長的強弱情景,不同的電力消費增長對應(yīng)的裝機量和發(fā)電量會呈現(xiàn)不同的發(fā)展態(tài)勢。具體而言,假設(shè)各類發(fā)電方式的平均年發(fā)電小時數(shù)不變,當(dāng)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(fā)電量約占60%;當(dāng)電力需求年均增長5%,2030年的火電裝機量和發(fā)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(fēng)電、光伏裝機量能達(dá)到12億千瓦(現(xiàn)實中風(fēng)電與光伏的發(fā)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,并在加大力度推進光伏、風(fēng)電的發(fā)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(dá)峰時的峰值很高,后續(xù)碳中和的成本和時間壓力會更大。只有加快可再生能源發(fā)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。
建立以新能源為主的未來能源系統(tǒng)
未來我們的能源系統(tǒng),政府明確指出要以清潔能源為主。我理解這個系統(tǒng)大概的框架,既包括光伏、風(fēng)能核電、電動汽車、智能電網(wǎng),也包括支撐性的火電及碳捕捉利用與存儲、儲能系統(tǒng)、氫能。由于氫能不穩(wěn)定,其發(fā)展與儲能技術(shù)有較大的關(guān)聯(lián),需要把儲能系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)解決。
未來,儲能和氫能的主要功能是將不穩(wěn)定的大規(guī)模風(fēng)電光伏變成穩(wěn)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,還可以成為電力系統(tǒng)的重要組成部分。因為電動機可以在用電低峰期間充電,所以可以是電力系統(tǒng)的一個重要組成。中國大力度支持電動汽車,也與能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、多能互補以及微電網(wǎng)的發(fā)展密切相關(guān),主要是為了提高能源效率,保障用電安全。
火電必須控制和減少,這是共識。但是,中國龐大的火電系統(tǒng)退出造成的沉淀成本和轉(zhuǎn)型成本都很高,要比較正面地看待火電?;痣娤到y(tǒng)其實可以為向清潔電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型保駕護航?;痣娪米髂茉磦浞莺驼{(diào)峰,尤其是在緊急時刻,比如大的自然災(zāi)難時刻,火電能起很大的作用。所以,清潔低碳轉(zhuǎn)型并不是全盤否定火電在系統(tǒng)中的重要性。當(dāng)然,技術(shù)方面怎么靈活地參與調(diào)控和調(diào)動,還需要深入探索??傊词沟?060年,火電也可能還需要保留一些,通過CCUS(Carbon Capture ,Utilization and Storage,碳捕獲、利用與封存,是應(yīng)對全球氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)之一)解決其排放問題。
碳中和難題的破解之道
實現(xiàn)碳中和目標(biāo)要解決的難題,難度在于成本,技術(shù)進步是為了降低轉(zhuǎn)型成本。
一、多用市場化手段
如果把電力看成一個系統(tǒng),這個系統(tǒng)中的產(chǎn)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,因為電價跟糧食一樣,影響面很大,從經(jīng)濟和人民生活的高質(zhì)量追求角度考慮,只能穩(wěn)電價,不敢輕易漲。其實政府仍然有可為的空間,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(xiàn)實:氣候越來越不穩(wěn)定,電力系統(tǒng)由于大規(guī)模風(fēng)電光伏介入也變得越來越不穩(wěn)定,這些因素都會推高電力系統(tǒng)供應(yīng)的實際成本。對于電力系統(tǒng)來說,成本上升,電價穩(wěn)定不動的話,電力系統(tǒng)將無法消化轉(zhuǎn)型成本,要么靠政府補貼,但長期來看政府肯定吃不消;要么通過技術(shù)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(zhuǎn)型成本。
當(dāng)然,市場化的手段不是簡單地轉(zhuǎn)嫁成本,而是通過市場化的價格信號,改變產(chǎn)業(yè)的格局,推進相關(guān)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(yōu)化資源配置。
二、全面節(jié)能+全球應(yīng)對
從需求側(cè)來看,以往的節(jié)能目標(biāo)主要還是圍繞提高能源效率展開,比如降低單位GDP能耗。今后必須更明確節(jié)能的定義,包括提高清潔能源效能,以及循環(huán)經(jīng)濟。
再下來是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,尤其是能耗高、碳排放量大的重工業(yè)部門,應(yīng)該成為未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)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(wù)計算指標(biāo)。
從全球范圍來看,如同貿(mào)易全球化促進了全球資源的優(yōu)化配置,未來碳中和也將通過全球化應(yīng)對來優(yōu)化全球資源配置,推進有利于應(yīng)對氣候變化的新全球化浪潮。貿(mào)易全球化主要基于經(jīng)濟利益,應(yīng)對氣候變化的全球化重在責(zé)任和貢獻。而且,由于碳排放造成的影響并不局限于排放地,而是可以轉(zhuǎn)移,所以有效應(yīng)對氣候變化必須全球化應(yīng)對,逆全球化和貿(mào)易戰(zhàn)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(huán)保政策多傾向生產(chǎn)側(cè),這并不是說消費者不重要。生產(chǎn)和消費碳排放同樣重要,政策之所以傾向于在生產(chǎn)側(cè)發(fā)力,只是因為更容易些。如果能很好地控制人的消費需求,也能倒逼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,因此,消費側(cè)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產(chǎn)品的消費,往往會在總體能耗量上抵消生產(chǎn)側(cè)技術(shù)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(xiàn)碳中和目標(biāo)的決定性因素之一,要讓低碳消費成為趨勢。不管對于企業(yè)或個人,如果把碳中和成本加進來,供需兩側(cè)都會影響碳中和目標(biāo)的實現(xiàn),這需要提高全社會對于碳中和的認(rèn)知力和執(zhí)行力。
政府的減排政策設(shè)計不能只抓住供給側(cè),也要兼顧消費側(cè)。提升消費者低碳支付意愿,對自己的消費行為負(fù)責(zé)任,進而倒逼企業(yè)進行低碳生產(chǎn),這也有大量的工作可做。
四、城市做先行者
最后,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(biāo)節(jié)點。全國碳中和目標(biāo)2060年實現(xiàn),城市必須先于2060年。
盡管現(xiàn)在越來越多企業(yè),特別是輕能源企業(yè),會站出來提出企業(yè)自身碳中和的時間節(jié)點。但是相比而言,城市的碳中和目標(biāo)更有實踐和政策意義,因為它是一個系統(tǒng),包含了消費者、城市基礎(chǔ)設(shè)施以及社會整體如何配合行動。城市要先行動,也因為大多數(shù)的碳排放來自城市,而且城市的激勵措施容易進行,數(shù)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(rèn)為城市應(yīng)該做扎實的研究,能夠負(fù)責(zé)任地站出來,提出自己城市的碳中和達(dá)標(biāo)節(jié)點,并圍繞碳中和從生產(chǎn)側(cè)、消費側(cè)、基礎(chǔ)設(shè)施等方面率先開展系統(tǒng)性的工作。這既有很好的實踐意義,還可以為其它城市今后的碳中和方案提供借鑒。