不久前,生態(tài)環(huán)境部部長黃潤秋在接受媒體采訪時曾表示,2030年前碳排放達峰行動方案編制工作已經(jīng)啟動,除了將采取更加有力的措施控制化石能源消費,大力發(fā)展非化石能源,加快推動可再生能源發(fā)展外,還將以發(fā)電行業(yè)為首批開展碳排放配額分配,啟動全國碳市場第一個履約周期。
近期,中國最熱的能源話題非“碳中和”莫屬。落實“2030年前碳達峰、2060年前碳中和”的目標,既是中國政府向全世界做出的鄭重承諾,也是能源行業(yè)開始“加速跑”的發(fā)令槍。
那么,能源行業(yè)如何參與到減排行動中?
一直以來,中國的一次能源消費和碳排放量呈現(xiàn)較高的正相關(guān)趨勢。這是因為在能源結(jié)構(gòu)中,煤炭始終占據(jù)絕對重要的地位。
2013年,這種趨勢發(fā)生了變化——零碳電源在發(fā)電量中占比攀升,碳排放量的上升速度逐漸放緩。能源消費和碳排放量這兩條線,也自此漸行漸遠。
變化背后的原因是顯而易見的。2011年后,中國大力推廣零碳技術(shù),風(fēng)電、光伏的裝機速度不斷加快,電采暖、電動汽車的推廣范圍逐年增加。
對于“2060年前實現(xiàn)碳中和”的目標,按部就班地推進減排是不夠的。《中國加速低碳進程》研究在經(jīng)濟轉(zhuǎn)型情景結(jié)果的基礎(chǔ)上提出了“加速轉(zhuǎn)型情景”。這一情景中,能源行業(yè)需要在綠色技術(shù)、循環(huán)經(jīng)濟和激勵機制的共同助力下,開始加速跑。
為什么要加速跑?
“2060年實現(xiàn)碳中和”意味著什么?首先,它是一個非常明確的收口時間,它意味著從2021年到2060年的40年間,中國的碳排放要從每年的160億噸降到不排放。
實現(xiàn)這個目標,并沒有那么簡單。雖然近年來,我國二氧化碳排放量的增幅明顯減小,但中國是目前世界上碳排放量最大的國家之一,約90%的碳排放來自電力和熱力生產(chǎn)、工業(yè)和交通領(lǐng)域。當(dāng)前,其能源需求和排放量仍在上升中。
而近幾年,發(fā)達國家二氧化碳排放量已經(jīng)逐步下降,加拿大、日本、歐盟均已經(jīng)實現(xiàn)碳達峰。中國的工作,是先快速整體達峰,進而在達峰之后讓排放量快速下行。這是需要加速跑的第一個原因。
另一個原因,在于未來十幾年內(nèi),中國仍然將保持快速發(fā)展這一客觀現(xiàn)實。
黨的十九屆五中全會明確了兩個重要目標:一是到2035年,我國實現(xiàn)人均國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)達到中等發(fā)達國家水平,這是一個相對明確的量化指標;二是到2050年,把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強國。在這兩個目標之下,中國GDP在未來30年存在翻三番的空間。也就是說,從現(xiàn)在到2050年,特別是2035~2050年,中國還會處于較快的發(fā)展軌道上。
黨的十九屆五中全會還提出“推進以人為核心的新型城鎮(zhèn)化”,明確了新型城鎮(zhèn)化目標任務(wù)和政策舉措。不難看出,推進新型城鎮(zhèn)化建設(shè)是未來發(fā)展的引擎之一。城鎮(zhèn)化率不斷上升,意味著我們對工業(yè)產(chǎn)品的需求會不斷增加,能源需求量也將保持增長。
根據(jù)預(yù)測,從當(dāng)前到2035年,城鎮(zhèn)化率上升的速度會比較快,2035年左右,我國城鎮(zhèn)化率應(yīng)該達到72%左右,但此后,隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)基本完成,這個數(shù)字開始放緩,預(yù)計到2050年,城鎮(zhèn)化率將達到80%左右。
隨著經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、城鎮(zhèn)化速度放緩,對工業(yè)產(chǎn)品的需求也會緩慢降低。當(dāng)前,消費部門對GDP增長的貢獻率已經(jīng)超過50%了,未來,這個比例會進一步提高,我們對其的依賴會逐漸降低,但在此之前的一段時間,又恰逢需要實現(xiàn)碳達峰的重要階段。因此,采取有效的措施加速減排就顯得非常必要。
電氣化對加速減排非常有效
怎樣才能加速減排?電氣化將是非常有效的手段。
中電聯(lián)在2020年5月發(fā)布的《中國電氣化發(fā)展報告2019》中指出,當(dāng)前,我國電氣化進程總體處于電氣化中期中級階段。具體來看,我國電能占終端能源消費比重僅為27%左右,與美國、德國、日本等已經(jīng)進入穩(wěn)定排放的國家相比,這個比重存在一定差距。
要縮小差距,在終端用能部門加快電氣化勢在必行。《中國加速低碳進程》通過模型測算,得出在加速轉(zhuǎn)型情景中,到2050年,電能應(yīng)占終端能源消費比重的53%。工業(yè)、交通等領(lǐng)域的電氣化,將是重點發(fā)力方向。
在工業(yè)部門,要將直接燃燒化石燃料轉(zhuǎn)為以電為燃料,如使用電爐進行煉鋼。當(dāng)前,以電作為燃料的鋼鐵產(chǎn)能,在中國鋼鐵總產(chǎn)能中只有13%,這個比例遠遠低于全球水平,存在提升空間。除了電氣化,和其他部門相比,工業(yè)部門早已實現(xiàn)碳達峰,但繼續(xù)減排的難度較大。對于下一個10年來說,循環(huán)經(jīng)濟將是工業(yè)部門減排的重要手段。在碳捕捉和封存技術(shù)成熟之前,低開采、高利用、低排放的循環(huán)經(jīng)濟將有助于工業(yè)部門繼續(xù)推進減排。
在交通行業(yè),需要加大電動汽車普及率。加大普及并不意味著電動汽車的絕對值上漲,而是要保證電動汽車的投資更早發(fā)生。對于交通部門實現(xiàn)電氣化來說,這既是一個機遇,也是一個挑戰(zhàn)。電動汽車的普及,還離不開充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施的支持,因此下一步,充電樁的布局同樣需要加速。
除了用能端加快減排,提高零碳電源在供能端的滲透率同樣重要。在《中國加速低碳進程》的加速轉(zhuǎn)型情景中,有92%的電能由光伏和風(fēng)電為主的零碳電源提供。
當(dāng)前,風(fēng)電和太陽能發(fā)展速度已經(jīng)很快,但不足以實現(xiàn)“92%零碳電源”的目標,因此,未來還需要引入多元化投資。
根據(jù)測算,要實現(xiàn)92%的零碳電源目標,僅風(fēng)、光、儲的投資額就高達6.8萬億美元。如此大的投資規(guī)模,僅依靠政府和國企是不夠的,大量私企或者混合制企業(yè)必將參與其中。
但要讓企業(yè)愿意參與,實現(xiàn)多元化投資,能否采取更好的市場機制是關(guān)鍵,特別是可再生能源的招標機制。現(xiàn)在,國家一些可再生能源的招標已經(jīng)不僅關(guān)注裝機容量和投資成本,而且更多地關(guān)注電力的價值本身。在這樣的機制下,風(fēng)電、光伏、儲能容易形成更好的搭配,以實現(xiàn)更好的收益。
如果上述思路能夠得以落地,電力行業(yè)排放量最快于2024年達峰,此后迅速下降。盡管用電需求仍不斷上升,但年度碳排放量以平均每年1.5億噸的速度下降,這將降低實現(xiàn)2060年碳中和目標的難度。
煤炭和氫能如何更好助跑
除了電力,煤炭和氫能也可以參與助跑。
當(dāng)下有一種觀點認為,要實現(xiàn)“碳中和”,首先就是停止新建煤電。但實際上,立刻全部停止是不現(xiàn)實的。截至2020年上半年,我國煤電的儲備項目接近150吉瓦?!笆奈濉逼陂g,一些地方對于煤電仍有需求,因此,與其“一刀切”,不如根據(jù)不同省份的情況因地制宜。
對于缺乏傳統(tǒng)能源的省份,一方面其能源需求本身增長快,另一方面缺乏可替代能源。因此短期內(nèi),這類省份需要煤電。
而對于另一些省份,全年只有幾天時間需要額外的負荷,如果為了這100多個小時新建火電廠,明顯是不劃算的。這些額外的負荷,可以通過創(chuàng)新的技術(shù)手段和市場機制,如虛擬電場、需求側(cè)響應(yīng)甚至V2G來解決。
如果說,煤炭發(fā)揮的是保障性功能,那么氫能發(fā)揮的就是“潤滑劑”作用。正如《中國加速低碳進程》的結(jié)論,氫燃料燃氣輪機的功能將是平衡系統(tǒng)。
對于電力系統(tǒng)加速減排,氫燃料燃氣輪機等零碳可調(diào)度電源的參與至關(guān)重要。風(fēng)電和光伏電源發(fā)電成本雖低,但無法確保全天候供電,通過可再生電力在電解槽中電解水,可獲得清潔氫氣。
在很多人看來,電解槽成本高昂,但實際上,過去五年中,電解槽成本已降低40%。若能實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn),成本還可能進一步下降。目前,中國是電解槽成本最低的國家,但歐洲國家已經(jīng)在應(yīng)對疫情推出的經(jīng)濟刺激措施中,提出大規(guī)模部署制氫電解槽的計劃,在政策方面領(lǐng)先一步。中國需要制定政策,為鋼鐵和混凝土等脫碳困難的行業(yè)轉(zhuǎn)用氫能提供支持。