專家之聲:“雙碳”目標再解析: 概念、挑戰(zhàn)和機遇

摘要:“碳達峰”是一個多峰突起、波動下降的階段性特征，并非必然是“碳中和”的表征。中國實現(xiàn)“碳中和”只能是高碳化石能源的有序減退和零碳可再生能源的持續(xù)快速攀升，使得以可再生能源為主體的非化石能源在能源消費結構中占比超過80%；零碳能源的革命性突破和生產(chǎn)革命，可推動就業(yè)增長、安全環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)，而且零碳能源的消費革命，可提升民生福祉，促使區(qū)域協(xié)同和發(fā)展范式的升級；同時，碳移除的凈零碳路徑所帶來的經(jīng)濟社會發(fā)展動能較弱，潛在風險較大，只可起到輔助作用。中國實現(xiàn)“雙碳”目標，需要摒棄碳思維，充分釋放零碳轉型的增長動能，多路徑優(yōu)化集成，才能行穩(wěn)致遠，邁向“碳中和”。

2020年9月,習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論會上的發(fā)言提出了“雙碳”目標,即中國力爭2030年前“碳達峰”,努力爭取2060年前實現(xiàn)“碳中和”。2020年12月12日,在聯(lián)合國氣候雄心峰會上,習近平主席向國際社會明確地提出了中國的實施方案,到2030年,中國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦,非化石能源在一次能源消費總量占比從2015年提出的20%左右到2030年提升至25%左右。2021年9月22日,《中共中央、國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》出臺,要求在2060年非化石能源占比達到80%以上。中國政府的擔當與務實,有力回應了國際社會對中國實現(xiàn)“雙碳”目標的誤判和質疑。

2020年,美國作為世界第一大經(jīng)濟體,其所有的電力裝機容量只有12億千瓦,且2013年之前的風光累積裝機,總容量也只有0.95億千瓦。2019年以來,中國每年的風光發(fā)電裝機容量均超過1億千瓦,從2019年的3.6億千瓦增加到2022年的7.57億千瓦,至2023年8月,風光發(fā)電裝機已經(jīng)突破9億千瓦。2022年,中國光伏發(fā)電裝機占世界總量的37.32%,是美國的3.48倍;中國風電裝機占全球總量的40.72%,是美國的2.60倍。預測到2030年,中國風電、太陽能的裝機容量將在18億千瓦以上,可望超過21億千瓦。因而,中國能源轉型進程以零碳可再生能源發(fā)展為標志,并且在規(guī)模上遠超包括美國在內的其他國家,在全世界處于第一的位置。

中國實現(xiàn)“碳中和”目標，并不僅僅是為了“碳中和”，也并不僅僅是為了“零碳”而“零碳”，零碳是發(fā)展、機遇，更是未來。恰如人類社會的工業(yè)文明是對農(nóng)耕文明是碾壓式的替代，“零碳”對“高碳”的替代也將是碾壓式的。中國實現(xiàn)凈零碳最有效的方式不是“彎道超車”，而是要“切換賽道”—從高碳的化石能源轉換到零碳的可再生能源賽道。中國要推動凈零碳變革，從而為經(jīng)濟社會能源系統(tǒng)發(fā)展提供多贏動能。因此，本文對“雙碳”相關的概念、挑戰(zhàn)和機遇等問題嘗試進行再解讀，以期深化和拓展對“雙碳”問題的了解和認知。

一、化石能源的有序減退是實現(xiàn)“雙碳”的關鍵

“雙碳”,即“碳達峰”和“碳中和”。中國要實現(xiàn)“碳達峰”,國內部分學者認為中國現(xiàn)在需要發(fā)展,不能增加碳排放,否則經(jīng)濟增長就會受到制約。但是,“碳達峰”只是一個階段性的標志,是自然或人為干預碳排放而展現(xiàn)的排放軌跡的一個表征,最后還是要實現(xiàn)“碳中和”。2015年,《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方會議所達成的《巴黎協(xié)定》第四條第一款提到“碳中和”,即人為溫室氣體的排放跟人為的溫室氣體的移除達到平衡。這種平衡表明了兩層涵義,一是凈的零排放,就是沒有額外排放;二是借用化學概念,酸堿中和以后生成鹽和水,沒有任何酸和堿性,從而使排放和移除達到平衡,大氣二氧化碳濃度可望達到穩(wěn)定?！疤贾泻汀币部梢员硎鰹椤疤贾行浴?即沒有額外的增加,也沒有額外減少,處于中性的地位。

學界對于溫室氣體的界定、統(tǒng)計和檢測上尚有相對不確定性或數(shù)據(jù)缺乏精準性。1992年,在巴西里約熱內盧召開的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會議上,國際社會達成《聯(lián)合國氣候變化框架公約》,僅講二氧化碳或溫室氣體,并未對溫室氣體給出明確的界定類別。1997年,《京都議定書》對溫室氣體的界定明確有6種溫室氣體,其中最主要的是二氧化碳,大概占溫室氣體總量的80%左右;其他是甲烷,如煤礦的瓦斯煤層氣是甲烷,還包括沼氣,生物質腐敗生成的沼氣,也是甲烷,大概占17%;另外,還有氧化亞氮和含氟氣體,即空調用的氟利昂,還有發(fā)泡劑和滅火劑,大概占溫室氣體的2%~3%左右。2012年,在卡塔爾多哈召開的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第18次締約方會議上,溫室氣體又增列了含氟氣體。因而,溫室氣體主要是二氧化碳和甲烷等7種,其它溫室氣體占比僅有3%左右。

(一)“碳中和”必須聚焦化石能源

中國要實現(xiàn)“碳中和”,要控制溫室氣體,就必須聚焦化石能源。化石能源是溫室氣體二氧化碳和甲烷的主要來源,我們如果把化石能源控制住,人為額外排放的溫室氣體90%~95%得到了管控。溫室氣體從來源上看主要包括兩大類:一是化石能源,是地質年代形成的石油、煤炭、天然氣,這部分二氧化碳深埋在地下,排放后增加到大氣中;二是碳水化合物,是自然界,包括綠色植物通過光合作用形成的各種干物質。人類食用的糧食也是碳水化合物,木材、枯枝、落葉等都具有相同的屬性,自然形成的碳水化合物,如果固定在土壤和木材中間,則稱為“碳匯”。森林如果發(fā)生火災或者動植物腐爛,會將甲烷和二氧化碳又釋放回到大氣中,所以生物是自然的碳循環(huán)。在1750年的工業(yè)革命初期,大氣中二氧化碳濃度是百萬分之二百八十,即0.028%,2021年達到百萬分之四百一十四,即0.0414%的水平。20世紀以來,人類經(jīng)濟社會發(fā)展消耗大量化石能源,導致溫室氣體二氧化碳的濃度水平快速升高,全球地表增溫加劇了溫室氣體控制和減排的需求被提上了日程。因而,無論是“碳達峰”,還是“碳中和”,我們都必須要管控好化石能源燃燒排放而產(chǎn)生的溫室氣體。

中共中央、國務院在2021年9月22號發(fā)布了《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》,提出在2060年,中國的非化石能源(包括風、光、水、生物質和核能,以及地熱能海洋潮汐能等)要達到80%以上。2022年,中國的化石能源(包括煤炭、石油、天然氣等)占比82.7%,但到2060年,我們要用37年時間,把非化石能源的占比提升到80%以上,化石能源占比降到20%以內。

由此,中國實現(xiàn)“碳中和”目標即是化石能源退出的過程。中國化石能源燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放,高居世界第一,大約每年有115億噸的二氧化碳排放量。實際上,自然界生物源產(chǎn)生的碳排放并不構成溫室氣體控制的主要方向(或者主要內容),例如喂養(yǎng)牛、豬需要的是碳水化合物,碳水化合物是通過光合作用把大氣中的二氧化碳固定以后形成碳水化合物,最后作為能量的來源為人和動物所食用,食用以后將這部分的碳釋放到大氣,是一個自然循環(huán)的過程。化石能源經(jīng)過數(shù)百萬乃至于億萬年的地質作用,只有人為挖掘出來燃燒并釋放,才是額外排放的二氧化碳。

煤炭、石油、天然氣盡管都是化石能源,且釋放二氧化碳,但釋放的二氧化碳比重是不一樣的。一噸標準煤的熱值(1000公斤x7000大卡),煤炭燃燒以后釋放的二氧化碳是2.6噸(煤的品種不一樣,燃燒氧化率不一樣,大約是1噸標準煤熱值燃燒以后排放2.6噸二氧化碳),1噸標準煤熱值的石油(也有各種原油的差異),大概排放2.1噸二氧化碳,1噸標準煤熱值的天然氣燃燒以后釋放的二氧化碳是1.6噸。

中國的能源結構主要是以煤為主,其中煤炭在10多年前的能源占比為72%,2012年以來不斷下降,但到2022年,還是占比56.2%。但是,西方發(fā)達國家,美國煤炭在能源占比為12%,德國煤炭占比只有7%左右,英國已經(jīng)“脫煤”。這些國家煤炭在能源結構中占比不僅較低,而且還在不斷去煤。2021年,在格拉斯哥《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會上,歐美等西方發(fā)達國家締約“退煤聯(lián)盟”。2021年,中國消費的化石能源排放量中,煤炭占比73%,基本上是3/4的占比,而石油占比不到1/5,天然氣占比也不多。因而,中國若把煤炭、石油、天然氣用量降下來，就等于降低了90%以上的化石能源燃燒排放的二氧化碳排放量。

(二)“碳達峰”進程具有自然和人為雙重機制

西方發(fā)達國家實現(xiàn)“碳達峰”經(jīng)驗表明,這是一個自然的過程。英國在1970年就已經(jīng)“碳達峰”,德國則在1979年“碳達峰”。此時,國際社會還沒有開始氣候變化談判,而美國是在氣候變化談判之后的2005年實現(xiàn)“碳達峰”。1990年,聯(lián)合國成立政府間氣候變化談判委員會,經(jīng)過2年談判才達成《聯(lián)合國氣候變化框架公約》。“碳達峰”雖然是一個自然的過程,與人為的主動管控因素關系不緊密,但是如果“碳達峰”自然的過程太過緩慢,則需要人為的努力來加速這一進程。因此,對于后發(fā)的發(fā)展中國家而言,中國需要加大力度,將峰值壓低并提前達到高點,讓“碳中和”目標能夠得以早些實現(xiàn),這就是“碳達峰”的機制。

西方發(fā)達國家能夠實現(xiàn)“碳達峰”主要有兩個原因。一是能源結構的變化。1970年,英國實現(xiàn)“碳達峰”,是因為其作為工業(yè)革命的發(fā)源地和蒸汽機的出現(xiàn)地,煤炭經(jīng)過200年的開采,開采成本越來越高,量越來越少,但是此時發(fā)現(xiàn)了北海油田,油田里有大量的天然氣,以天然氣取代了煤炭。雖然煤炭和天然氣具有同樣大卡的熱值,例如,每公斤7000大卡的熱值,每噸標煤熱值煤炭的二氧化碳排放量是2.6噸,而同等熱值的天然氣只有1.6噸,能源結構并沒有轉向非化石能源,但化石能源內部進行了調整,排放量就減少40%。二是發(fā)展階段的演進。人類社會在高速發(fā)展階段，各種鋼鐵、水泥、建筑材料等都屬于高耗能的行業(yè),這些行業(yè)發(fā)展需要大量的能源,并且基本上都是化石能源,且化石能源燃燒和二氧化碳排放成正比。全球經(jīng)濟發(fā)展進入到相對飽和階段后,如日本經(jīng)過第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟高速發(fā)展,到1980年代中后期,整體上經(jīng)濟趨近于飽和狀態(tài),而經(jīng)濟社會發(fā)展進入飽和狀態(tài),外延擴張增長的空間就不存在或沒有必要?？梢?日本是一個飽和經(jīng)濟體,人口不再增加,高速鐵路、高速公路和房屋已經(jīng)建好,并沒有高耗能產(chǎn)品額外增加的需要,也沒有新增高速鐵路和房屋建筑等需求,不需要額外增加能源消費,達到飽和之后,碳排放量就自然而然下降。美國是一個擴張型的經(jīng)濟體,其930萬平方公里的國土面積,最高海拔是落基山脈,僅有3000米,東海岸、西海岸南北每一寸土地都可以開發(fā)利用。1950年,美國有1.5億人口,現(xiàn)在有3.3億人口,并且每年人口都在增加,而歐洲、日本人口規(guī)模穩(wěn)定甚至每年都在下降。美國既有國土空間,人口又在不斷增長。因而,2000年,時任美國總統(tǒng)布什拒絕批準《京都議定書》;2017年，時任美國總統(tǒng)特朗普提出要退出《巴黎協(xié)定》。美國政府認為經(jīng)濟要發(fā)展,人口在增長、需求在增大、發(fā)展有空間。歐洲和美國同樣是發(fā)達經(jīng)濟體,但是歐洲的碳達峰時間要比美國早20多年,并不需要新建更多的高速公路和鐵路。

中國實現(xiàn)“雙碳”目標,從能源結構調整看,減煤已有成效,但按56.2%的比例,按照每年一個百分點減少也需要減50年,兩個百分點也需要減25年至30年,這是非常艱巨的過程。

學界和社會普遍認為,“碳達峰”是一個單一的峰值,然后不能再增加,但峰值有一個高位平臺期,在高位平臺期是波動、多峰突起、波動下降的。因而,我們理解“碳達峰”,不可以機械地理解其就只是一個點,然后不會再增加了,而是一個多峰突起、波動下降的過程。1997年,《京都議定書》給發(fā)達國家規(guī)定的減限排,是2010年排放總量相對于1990年的水平整體下降5.2%,其中歐盟降8%,美國降7%,日本降6%,澳大利亞等國家由于人口在增加、空間又很大,所以增加10%?？梢?西方發(fā)達國家內部也并不是各自平均分配,也是有差距的。經(jīng)濟是波動的,自然氣候也有波動。因此,在之后的氣候變化談判中,西方發(fā)達國家非常明確地把2010年變成了2008-2012年五年時間的平均數(shù)。

（三）“碳中和”關鍵在于轉軌零碳可再生能源

西方發(fā)達國家從“碳達峰”到“碳中和”,大都用時六七十年。美國是45年時間,在2005年達到了“碳達峰”,2050年實現(xiàn)“碳中和”;英國在1970年達到了碳達峰,2050年實現(xiàn)“碳中和”;德國在1979年達到了“碳達峰”,2045年實現(xiàn)“碳中和”。中國目標是2030年“碳達峰”,2060年實現(xiàn)“碳中和”,僅僅只有30年時間。

目前,中國的零碳轉軌動能發(fā)展的態(tài)勢比發(fā)達國家在減排過程中間所做出的努力和效果要好。《巴黎協(xié)定》在2015年簽署,但西方發(fā)達國家從1990年到2020年,在前25年(1990-2015年),比如美國、日本、德國、加拿大等國家不僅沒有任何減排,而且還在增加。西方發(fā)達國家盡管有先進的技術,但是排放也有增加,只有德國、英國這種超飽和的經(jīng)濟體才能有所下降,其原因就在于僅僅提高能效是遠遠不夠的。例如,火電能效,如果是亞臨界技術發(fā)電,每發(fā)1度電要450克煤,現(xiàn)在超超臨界技術270克甚至只有260克煤就能發(fā)1度電,能效上有很大提升,但隨著經(jīng)濟擴張用電量上升,規(guī)模效益能夠把提升的能效抵消。所以,西方發(fā)達國家前25年基本沒有減排或減排近乎滯緩,但在2016-2020年的5年時間中,各個國家都在減排,而且減排的幅度很大很快,原因就在于能源結構的根本調整,即盡管水電已經(jīng)飽和,但是零碳可再生能源發(fā)展規(guī)模逐步擴大,風光是額外添加的。從此意義上講,中國“碳達峰”的后30年,應以發(fā)展零碳的可再生能源為主,非簡單的提高能效,并且所做出的努力、效果自然要大于發(fā)達國家30年的增速,有可能在30年時間所做出的零碳能源轉型超越西方國家。因而,中國在較短的時間實現(xiàn)“碳達峰”到“碳中和”，與西方發(fā)達國家“碳達峰”到“碳中和”的時間并不具可比性。

二、零碳能源生產(chǎn)的增長動能

中國應對氣候變化不是別人要做,而是我們自己要做。風光水、生物質能如果不具備市場競爭力,不能保障中國經(jīng)濟發(fā)展和居民生活的需要,是不可能實現(xiàn)“碳中和”的。我們要徹底顛覆化石能源,必須要有零碳能源革命的出現(xiàn)—零碳能源革命已然發(fā)生,市場動能強勁。

(一)零碳風光電力競爭力日漸凸顯

1992年,《聯(lián)合國氣候變化框架公約》提出的目標是,“要把大氣中溫室氣體濃度控制在人類社會和自然生態(tài)系統(tǒng)可以適應的水平?！?015年,零碳的風光電力生產(chǎn)的競爭力因為得到了革命性突破,才出現(xiàn)碳中和、凈零碳。以光伏發(fā)電看,2005年,中國投資引進規(guī)模化太陽光伏組件生產(chǎn),當?shù)卣敃r出臺的發(fā)電補貼政策是1度電補貼4元人民幣,而煤電發(fā)電成本才0.15元,從經(jīng)濟角度看大力發(fā)展光伏存在困難。但是,至2010年,中國光伏發(fā)電經(jīng)過不到5年時間,其成本從4元降到1.91元,2015年光伏發(fā)電成本降到0.91元,目前光伏發(fā)電成本已經(jīng)大幅下降。2018年,中國企業(yè)在中東報價1度電1.06美分,即7、8分錢1度電。目前,中國發(fā)展光伏在光源比較好的地方,如四川的藏區(qū)、西北及華北地區(qū),1度電的成本0.15元左右。這表明,中國用10年時間光伏發(fā)電成本下降90%,風電的成本下降70%,但煤電成本沒有什么變化,核電成本還在增加。因此，中國零碳的風光電力的競爭力在不斷增強。

2010年前,中國強調低碳發(fā)展,主要途徑是提高能效,但是如果僅僅依靠化石能源,能效提升只能走向低碳,不可能邁向零碳。化石能源如果退出,發(fā)展風光電力必須具有較大的潛力、空間和競爭力。四川省甘孜州海拔4000米高度,不僅缺氧,而且也不適宜人類居住生存,但投資發(fā)展光伏,核算下來的電價僅是0.1476元,不到0.15元,其中還包括每畝地給200元/畝1年的租金以及每度電3分錢的生態(tài)修復費。目前,中國煤電的標桿電價,北方地區(qū)是0.38元,南方地區(qū)是0.43元。相較而言,中國光伏發(fā)電比煤電更具有競爭力,且產(chǎn)業(yè)鏈較長,從光伏組件的晶硅、硅片組件，到運輸安裝維護,整個產(chǎn)業(yè)鏈提供了大量的就業(yè)崗位。

(二)儲能技術的創(chuàng)新發(fā)展至關重要

風光電力對風力和光照的依賴性比較強,發(fā)電不穩(wěn)定,具有間隙性,但是風光電力有內在的互補性,白天有太陽光照,可以使用光伏發(fā)電,且白天風力較小,晚上風比較大,可以協(xié)同互補。抽水蓄能和水電技術能夠做到隨時發(fā)電,隨時可控,跟化石能源沒有區(qū)別。光熱發(fā)電通過采用反光鏡將融鹽溫度加熱到500度,利用蒸汽發(fā)電,和煤電原理一樣,即白天利用太陽光把溫度加熱到500度,晚上也可以實現(xiàn)隨用隨發(fā),同時還有壓縮空氣儲能。抽水蓄能僅需耗費1度電把水抽上去,能夠放出來大概0.75度到0.8度電,而壓縮空氣儲能,耗費1度電壓縮空氣然后釋放出來大概0.7度電。因此,儲能技術發(fā)展遠遠比想象中快得多。例如,電動汽車20年前續(xù)航里程不到100公里,后來發(fā)展到150公里、300公里,現(xiàn)在一般都在500公里以上,并且充電時間也有很大的壓縮。

目前,中國儲能發(fā)展非?？?電化學儲能空間非常大,從而可以解決風光電力消納的問題。我們可以結合水庫蓄水的原理,解決風光電力消納這一難題。例如,水庫蓄水,并不是每天都能出現(xiàn)下雨天氣,一旦有降水,把水放在水庫儲起來,可以實現(xiàn)隨時用隨時取:同樣,有風有光的時候,把電力用電池儲存起來,然后在沒有風光的時候再使用。風光發(fā)電雖然可以儲存在電池中給汽車充電，可以作為家庭生活用電,但電池儲能也會存在一些問題。中國鋰電池的能源密度比較高,爆炸風險大,容易出現(xiàn)爆炸性事故,隨著技術進步,這種爆炸性的風險也一定會解決。電動自行車使用的鉛碳電池,能源密度比鋰電池低,但沒有任何爆炸的危險,不僅特別穩(wěn)定,而且成本比較低。中國可以實現(xiàn)一家一戶、一個村子或者一個學校、一個醫(yī)院利用光伏風電儲能,形成一個自發(fā)自用的系統(tǒng),從而構成一個零碳微單元能源綜合解決方案。

新興可再生能源除了風、光、水等外,生物質能源是比較重要的非化石能源,屬于地球生命共同體中間生命最重要的起源和保障,并且與化石能源具有可比性。一方面,生物質的形態(tài)可以是固體的,如燃燒的碳是固體的,生物質顆粒跟煤球一樣是固體的;另一方面,生物質的形態(tài)也可以是液體的,如生物質酒精,生物質能源也可以是氣體的,如沼氣。風光組合起來以后,加上生物質,有風光的時候可以用風光發(fā)電,沒有風光的時候生物質也可以作為發(fā)電材料。氫是二次能源,制氫有很多種方式,有化石能源制氫,即灰氫,原材料來源于化石能源,還是存在有碳排放。電解水制氫,可以把水電解成為氫氣、氧氣,如果是零碳電力則屬于綠氫,并沒有碳排放。煤轉變成電,中間要損失相當大一部分的熱值,按照300克煤發(fā)1度電來計算,煤的熱值大約是2250大卡,1度電的熱值是861大卡,從煤轉化成電浪費和損失了2/3的熱值,并沒有起到任何作用。電解水制氫轉化效率只有25%,就是存在75%的熱值浪費。故而,人類用電解水制氫來發(fā)動汽車、發(fā)展氫燃料電池,是最不可取的方案。汽車直接使用電力,能夠實現(xiàn)100公里低至12度電,而轉化為氫,需要損失75%的熱值,但是若用生物質沼氣、生物質氣化,生物質甲烷來制氫,成本可以實現(xiàn)大幅下降,作為儲能顯然是非常有效的手段。

(三)新動能的發(fā)展帶動就業(yè)

零碳能源如風光競爭力已經(jīng)高于化石能源,其產(chǎn)業(yè)鏈的市場拉動效應非常強。例如,風力發(fā)電機,產(chǎn)業(yè)鏈條是從鐵礦石到煉鐵、煉鋼、軋鋼形成鋼板,制造風機,最后安裝發(fā)電,產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展能夠拉動更多就業(yè)崗位,而化石能源就是開采出來、加工,最后消費,產(chǎn)業(yè)鏈比較短。相比之下,零碳能源的產(chǎn)業(yè)鏈更長,提供的就業(yè)崗位更多,而且在儲能問題得到快速解決的情況下,風光顯然比化石能源有優(yōu)勢。目前,我國陸上風電的成本大約0.15元/度,海上風電可以低至0.3元/度。在發(fā)展風光電力領域方面,中國處在世界上穩(wěn)居第一的地位。2021年,全球海洋風電80%的新增裝機來自于中國,并且能帶來較大的就業(yè)和增長,競爭力非常大。

中國不僅在風電領域,在電池和電動汽車產(chǎn)銷方面優(yōu)勢也十分突出。在電池組件和電動汽車方面,中國在全球占比都是獨領風騷。以石油安全為例,中國每年進口石油7億噸,石油對外依存度超過70%,存在嚴重的安全擔慮。為了保障石油安全,中國和緬甸合作投資建造中緬石油管道，中緬石油管道共1500公里,緬甸境內770公里,需要投入大量的外交資源、國防資源以及經(jīng)濟成本。中緬油氣管道的過路費每噸原油1美元,按照1500萬噸來計算,每年需要花費1500萬美元，再加上還有運營和維護成本,需要花費較高的成本。

依據(jù)中華人民共和國公安部交通管理局公布的數(shù)據(jù),對比國際參數(shù)中的每千人汽車擁有量,美國每千人780輛,歐洲與日本每千人600 輛。目前,中國有4.3億輛汽車,每千人230輛,如果達到歐洲日本水平,每千人五六百輛,翻了一倍的量,但國際上并沒有這么多油可以進口,并且油價無法控制。2018年以來,中國每年要花2萬億人民幣進口石油,巨量的資本投入,并沒有帶來很多就業(yè)崗位,并且石油進口并經(jīng)過煉化、燃燒等程序,不可循壞再生,從而終結了產(chǎn)業(yè)鏈。2022年，中國進口石油花費達到3萬億人民幣,占當年國內生產(chǎn)總值的2.51%。中國如果將3萬億人民幣用于投資風光動力電池電動汽車,必將增加大量的就業(yè)崗位,帶動國民經(jīng)濟增長。

（四）經(jīng)濟社會的變革提升民生福祉

中國大力發(fā)展零碳可再生能源能夠大幅提升民生福祉。燃油汽車行駛100公里至少需要消耗8 升油,按照8元1升油來計算,需要花費64元;同時,電動汽車每行駛100公里大概需要消耗12度電,一般不會超過15 度電,12 度電按照民用電價來計算,大概0.5元/度,總計花費6元就可以行駛100 公里;相對于燃油汽車行駛100公里花費超過60元,電動汽車行駛100公里的成本大概不到燃油汽車的1/10。華北地區(qū),如北京,8個平方米的屋頂可以裝1千瓦的裝機,80個平方米的屋頂可以裝10千瓦的太陽光伏發(fā)電,1個千瓦裝機1年至少可以發(fā)電1300度,裝機10個千瓦相當于1年發(fā)1.3萬度電。中國廣袤的農(nóng)村擁有房屋屋頂,1年發(fā)1.3萬度電,可以實現(xiàn)自己發(fā)電、自己儲能和自己消費余額上網(wǎng),若按1個月家庭300度電計,即使用500度電,1年只用6000度電,汽車每行駛100公里需要12度電,10000公里1200度電,行駛30000公里只有3600度電,還可以剩余3000~4000度出售給電網(wǎng)。

目前,中國光伏發(fā)電的成本,一般也只有0.2元/度,甚至低到0.15元/度。電動汽車行駛100公里即使0.2元/度,也僅需要2.4元。國家倡導電動汽車下鄉(xiāng),農(nóng)民可以在屋頂上安裝光伏,自己發(fā)電自己充電,汽車電池也可以儲能,完全可以承擔電動汽車運行費用。筆者通過對浙江省嘉興市調研發(fā)現(xiàn),許多工廠的屋頂全部都裝上光伏,據(jù)估計,該地區(qū)每年的發(fā)電小時數(shù)在1000 小時內,每千瓦裝機年發(fā)電量不到1000度,實際發(fā)電可以到1200度電;貴州省每千瓦的裝機發(fā)電也可以達到900~1000度電,1年有8000~10000度電。因此,中國推動電動汽車下鄉(xiāng),如貴州省有小水電和風電,會凸顯出巨大的零碳潛力。“碳中和”對我國帶來的影響是廣泛而深刻的,是系統(tǒng)性的變革,經(jīng)濟社會全方位的變革。

三、零碳能源的消費革命及區(qū)域協(xié)同發(fā)展

2020年,國務院辦公廳印發(fā)了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃2021-2035》(簡稱《規(guī)劃》),根據(jù)《規(guī)劃》指標,到2025年,中國汽車每百公里行駛耗電在12度電以內;2025年,新能源電動汽車在新車市場占比在20%左右;到2035年,新能源電動汽車在新車市場成為主流”。西方發(fā)達國家提出在2035年之前禁止燃油汽車上市。2022年,中國新能源電動汽車在新車市場占比已經(jīng)到27%，汽車產(chǎn)能大概為3000萬輛,產(chǎn)量大概在2700萬輛,每年上市汽車量在2500到2800萬輛之間。隨著中國電動汽車的迅猛發(fā)展,出現(xiàn)了大量的新興產(chǎn)業(yè)。

供熱和供暖占據(jù)能源消費較大的比重。中國大部分地區(qū)夏天使用空調需要消耗電力,冬天需要供暖,且大多使用化石能源,例如,燃煤的熱電聯(lián)供、天然氣供暖,但實際上,供暖也可以用電。2022年,俄烏戰(zhàn)爭爆發(fā)后,歐洲出現(xiàn)能源短缺的問題。歐洲從中國進口熱泵,空調即熱泵,原理是把外面的冷空氣匯集起來送到室內,就屬于空調制冷;空調是雙向的,把空氣中的熱氣加以匯集也可以供熱,稱為氣源熱泵;還有水源熱泵,將水中間熱、水中間冷加以利用?；茉吹墓嵝手挥?0、80%,供熱燒煤、天然氣轉化率必然有損耗熱值,因為燃燒、供熱管道損失;但熱泵1度電至少可以產(chǎn)生3到5度電的熱值,效率高并且成本低。

從區(qū)域協(xié)同發(fā)展的角度上看,中國西部大開發(fā)能夠把西北無限的“風光”利用起來,將會帶來很大的空間和經(jīng)濟增長的源泉,而沿海地區(qū)人口密度高,城市化水平高,會導致光伏裝機空間小,但沿海有300萬平方公里的藍色國土,東海、黃海,大陸架的延伸,光伏發(fā)電和海洋風電的發(fā)展空間具有很大的潛力。從能源安全角度來看,石油、天然氣都是點狀分布的,加以控制形成壟斷,具有地緣政治屬性,而風力發(fā)電和光伏發(fā)電都是散狀分布,不可能集中摧毀,因而更加安全,自主可控,能源安全問題能夠得到保障。中國光伏發(fā)電裝機的數(shù)據(jù)表明,分布式光伏、戶用式光伏都在快速發(fā)展,2022年,分布式光伏新增裝機達到5111.4萬千瓦。2021年11月16日,國務院機關事務管理局、財政部、生態(tài)環(huán)境部和國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《深入開展公共機構綠色低碳引領行動促進碳達峰實施方案》提出,在政府新建辦公樓屋頂,安裝光伏至少50%的面積。國家能源部門倡導的“整縣光伏”計劃，潛力巨大，可以給地方提供非常大的經(jīng)濟發(fā)展動能。

四、碳移除的凈零碳路徑及潛在風險

中國可以通過碳移除的方式實現(xiàn)“碳中和”,但投資高碳化石能源然后,碳移除存在一些風險，主要體現(xiàn)為兩個方面。

一是高碳鎖定風險。我們現(xiàn)在投資化石能源少則三五十億,多則1000多億,投資巨大并且回報周期長,一般回報周期最短30年。以目前開始計算,如果回報周期為30年,即2053年,40年,即2063年。我國“碳中和”目標要求,在2060年,非化石能源占比在80%以上,化石能源占比在20%以內。在2060年,中國非化石能源占比80%以上,其中化石能源占比大約15%左右。因為天然氣是碳排放最低的,而且屬于熱值靈活性最好的。如果天然氣占比多一些,占比達到7%,石油占5%,煤炭僅占3%,那么按照3%的煤炭占比計算,屆時能源消費總量大約60億噸,煤炭需求或消費總量不到2億噸。如果非化石能源占比是一個“碳中和”的剛性約束,目前這些高碳投資到2060年顯然會存在高碳鎖定的風險。

二是市場風險。目前,中國風光發(fā)電的成本已經(jīng)低至0.15元左右,煤電標桿電價北方地區(qū)是0.38元,南方地區(qū)是0.43 元,相比之下,風光發(fā)電的成本遠低于煤電。手電筒的電池有效期是5年,電池使用壽命也應該是5年或更長,充放電3000到5000次,1天充放電1次,1年365次,10年3650次,若電池充電3000次大概10年,如果充放電達到5000次可以到15年。零碳的風光電力加儲能的成本在當前就幾乎可與煤電持平的情況下,未來的競爭力仍將持續(xù)提升,而煤電由于需要增加碳的捕集與埋存費用,成本還要增加一倍。因此,化石能源電力的競爭劣勢不斷增加,將加速被零碳可再生能源替代,而被擠出市場。

煤炭行業(yè)提出要發(fā)展現(xiàn)代煤化工,發(fā)展煤制油把煤變成油,看似是為了石油安全,實則更具有戰(zhàn)略意義。但是,中國隨著電動汽車發(fā)展的突飛猛進,電動汽車正在加速取代燃油汽車。國際社會許多國家和地方已經(jīng)明確了燃油汽車在2035年前后退出的時間表。由于燃油多用以路面汽車交通,按照電動汽車的替代和發(fā)展速度,汽車多轉為電動而無需燃油,將來石油都沒有市場競爭力,煤制油也就更沒有市場需求空間。

（一）CCS技術不可或缺，但發(fā)展空間有限

化石能源人為碳移除的CCS(Carbon Capture and Storage),即碳的捕集與埋存,通過采用工業(yè)技術手段來進行處理。在常規(guī)的大氣污染防控中,化石能源燃燒有二氧化硫的排放,通過終端治理手段脫硫,有氮氧化合物的排放可以脫硝,有粉塵的排放可以除塵。在理論上和工程技術上,我們也可以將二氧化碳捕集起來,既可以使用,也可以埋到地底下。該技術路線是可以的,但是風險比較大,主要有三個方面的原因。

一是成本。碳的捕集與封存技術,其由來最早可以追溯到20世紀90年代。石油開采的一次采油,即鉆井鉆下去以后石油的壓力大,油往外溢出,稱為一次采油。如果石油無法溢出,就采用游梁式抽油機往外抽送,這是二次采油。倘若抽不出來,就將水蒸氣、各種高溫液體泵輸送到地底下把油擠壓出來。在開采過程中發(fā)現(xiàn)二氧化碳就收集起來加以濃縮、液化到地底下把油擠壓出來,這就是所謂CCS捕集利用的由來。到目前為止,碳捕集的成本和氫能一樣很難降下來,并且降成本的成效不顯著,在過去10年間,光能、風能成本都已經(jīng)下降70%~90%,但是,氫能到目前為止下降幅度非常有限,爆炸危險的風險依舊存在。我們如果要使用CCS技術,煤電價格需要增加一倍，市場競爭力就會進一步下降。因而,CCS技術可以作為備用的保障應急,但是大規(guī)模的應用還是不可取的。

二是規(guī)模小,捕集效率低。中國每年有115億噸左右的化石能源燃燒排放的二氧化碳。進入2020年代,中國CCS的規(guī)模大多為10萬噸級二氧化碳的,與百億噸相比相差數(shù)多個數(shù)量級。近年來,試驗建設的項目已經(jīng)達到百萬噸級捕集,即使能夠提升到千萬噸級二氧化碳,與億、十億、百億的數(shù)量級,也還是杯水車薪,并且捕集的比例比較低,不可能實現(xiàn)100%捕集。

三是儲存空間有限。人類社會即使是技術上做到億噸的捕集去埋存,但地球是實心的,并沒有大量的空間可以把二氧化碳封存起來。目前,中國開采石油,每年要達到2億噸的水平,顯然也是比較困難的。從此意義上看,采油的空間只有2億噸,而每年排放115億噸,儲存空間有限。此外，一旦發(fā)生地震等自然災害,包括采油封存的二氧化碳也跟著排放出來。所以,監(jiān)測二氧化碳排放是否逸出也需要很多成本。

（二）碳匯短期有潛力，只可起輔助作用

碳匯雖然很重要,但其空間也有限。國家林草局2018年全國森林資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,目前,中國碳匯每年為4.31億噸碳,轉換合計約12~15億噸的二氧化碳,而化石能源燃燒年排放100多億噸,并且碳匯在二三十年以后又達到平衡,是一個自然循環(huán)的過程。但是,碳匯的空間還是需要,每年如果按照10億噸來算,也會是一個很大的市場。同時,我國也要避免毀壞森林發(fā)展光伏，這是得不償失的。因為森林除了具有碳匯功能以外,還有涵養(yǎng)水土、生物多樣性保護等各種功能。

五、碳中和的零碳轉型增長動能

中國發(fā)展光伏需要綜合全面考慮,使“雙碳”工作能夠做到對經(jīng)濟、社會、自然、生態(tài)都有益。國際社會認同并努力實現(xiàn)的1.5度溫升目標下,全球二氧化碳排放空間非常有限?；茉慈紵欧?全球只有3800億噸二氧化碳的排放空間。目前,中國每年有115億噸化石能源燃燒排放二氧化碳,在30年的時間內把全世界所有1.5度排放空間占完,此做法顯然是沒有必要的,也沒有可能。從國際比較看,化石能源燃燒排放產(chǎn)生的二氧化碳,中國有115億噸,美國不到50億噸,歐盟27國有28億噸;中國是美國的2.3倍,歐盟的4.1倍。從歷史累計排放量看,西方發(fā)達國家排放位居前列,美國排放占第一,歐盟位居第二,中國第三。但是,中國將在短時間內就可以超過歐盟27國,并將可以超過美國。

一般認為,中國的人均排放比較低。從歷史排放上來看,1970年,中國人均只有0.9噸二氧化碳,而世界平均4.1噸二氧化碳;但目前,中國的人均是8噸二氧化碳,世界平均4.6噸,歐盟6.3噸。中國為了維持發(fā)展權益,以及維持發(fā)展中國家的發(fā)展權益,需要碳公平。然而,經(jīng)濟發(fā)展不需要碳,需要能源服務,只要有能源并不需要碳。2005年,筆者參與的有中國、歐美和南非等國家學者共同開展的一項研究認為,不是碳公平,而是公平獲取可持續(xù)發(fā)展。水電、風光電力是零碳的,經(jīng)濟學上講電是均質產(chǎn)品?？陀^看,在晶硅、硅片、電池組件的生產(chǎn)總量中,中國占全球比例都在80%以上,硅片占比甚至達到98%,而且這些產(chǎn)業(yè)鏈可以帶來就業(yè),促進地區(qū)經(jīng)濟增長。

（一）提升電動汽車的市場占有率

中國作為后發(fā)國家,燃油發(fā)動機技術落后,燃油汽車缺乏競爭力。然而,中國純電動汽車在全世界純電動的公交車總量中,占比超過90%,全世界使用的純電動公交車大多是中國生產(chǎn)的。20世紀80年代,改革開放初期,中國缺乏技術,政府擴大開放吸引外資,并試圖通過市場換技術。改革開放40多年來,中國的汽車市場燃油汽車鮮有國產(chǎn)品牌,但是電動汽車的發(fā)展品牌不僅有比亞迪,還有蔚來、小鵬、理想等,而且全部是自主品牌。這些國產(chǎn)電動汽車可以與特斯拉同臺競爭,而且?guī)磔^大的增長和大量的就業(yè)崗位。

中國燃油汽車市場已近飽和。中國的收入分配數(shù)據(jù)表明,大約6億人每月可支配收入1000元左右。我們如果能夠將此消費者的市場需求調動起來,將會帶來巨大的市場空間。電動汽車不僅購置成本可以很低,而且運行耗電,成本低廉。如果按照中國每1000人500輛汽車計算,有3億輛的汽車空間,這將會帶來巨大的產(chǎn)能和市場投資。

（二）放大零碳能源的國際競爭優(yōu)勢

長期以來,中國太陽光伏發(fā)電,風能裝機在全球占比非常高。中國雖然是第一排放大國,但在風光、制造、裝機、產(chǎn)能和產(chǎn)量方面都居于世界領先地位。中國的太陽光伏占全球裝機的37%,風電、陸上風電占全球40%;2020年,新增海洋風電占全球80%,遠遠高于美國、歐洲及其他地區(qū);光伏組件的生產(chǎn)產(chǎn)能占全球80%,新能源汽車占世界第一;汽車、熱泵都是最具有競爭力的。2013年,中國的電動汽車產(chǎn)量基本上為零,2022 年則達687萬輛,并在2022年,汽車總銷售2600萬輛，其中純電動汽車占27%;電池銷售到歐洲、美國等世界各地,占全球電池生產(chǎn)的60%,全球光伏產(chǎn)量的85%,風力發(fā)電機,電動汽車等。

黨的二十大報告指出,“雙碳”是一項廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。中國要在2060年前實現(xiàn)“碳中和”,西方發(fā)達國家大多提出2050年實現(xiàn)“碳中和”,德國則提出2045年實現(xiàn)“碳中和”。中國比西方發(fā)達國家盡管發(fā)展滯后10年左右,但是中國企業(yè)具有很強的學習能力,復制、放大和改進的能力特別強,如風能、光伏、電池的原創(chuàng)雖然都不在中國,但發(fā)展的規(guī)模、產(chǎn)能沒有一個國家可以與中國相比。中國的光伏產(chǎn)能、產(chǎn)量、裝機規(guī)模、發(fā)電量占據(jù)世界1/3以上的江山。這也從側面說明了中國的“碳中和”進程,完全有可能比發(fā)達國家走得更快、走得更好。西方發(fā)達國家如果能夠在2050年“碳中和”,中國在2060年前完全可以實現(xiàn)“碳中和”,或早于發(fā)達國家實現(xiàn)“碳中和”。

2021年以來,針對中國在零碳可再生能源領域的強大競爭優(yōu)勢,美國、歐洲、日本提出所謂的人權和供應鏈安全問題,打壓并封鎖中國市場。美國在2020年出臺所謂的《維吾爾人權政策法案》及相繼頒布的一系列“涉疆法案”,以人權名義禁止新疆的棉花等農(nóng)產(chǎn)品和晶硅等光伏產(chǎn)品出口。2021年,中國的晶硅生產(chǎn)60%在新疆,而美國出臺的“新疆法案”,妄圖從產(chǎn)業(yè)鏈的源頭上，卡住中國光伏組件的國際市場競爭力的脖子。中國有產(chǎn)能,有市場競爭力,國內企業(yè)為了國際市場,只能被動接受,為了規(guī)避美國的“新疆法案”,甚至到東南亞國家去投資。因此,中國要大力發(fā)展原創(chuàng)核心技術。

（三）實現(xiàn)經(jīng)濟社會的系統(tǒng)性變革

中國除了加強原創(chuàng)技術以外,變革也非常重要,并且變革的廣泛而深刻性也表現(xiàn)在多個方面。化石能源生產(chǎn)目的就是為了出售,并且是高度壟斷的,是標準和嚴格意義上的生產(chǎn)方,或者稱為供給側。但是,零碳可再生能源,以光伏為例,可以實現(xiàn)自己的屋頂自己做主,產(chǎn)權歸房主,不歸資本家。發(fā)電可以自己使用,不需要賣給別人,自己發(fā)電自己用,并可以給自己的汽車充電,以此形成一個獨立的個體系統(tǒng)。這樣的生產(chǎn)和消費模式是生產(chǎn)關系的根本性變革,這個變革還導致現(xiàn)在一系列政策的變革。例如,汽油價格之所以現(xiàn)在降不下來,既有國際因素,還有稅收因素,汽油價格中幾乎一半涉及各種科目的稅收。

每家每戶如果將來都可以在屋頂安裝太陽能光伏發(fā)電,電動汽車實現(xiàn)自己充電,將來國家財政燃油稅的稅基就不存在,稅源就沒有了。長期以來,環(huán)保部門的工作順序是“減污降碳”,黨的二十大報告把“減污降碳”改成“降碳減污、擴綠增長”。中國實現(xiàn)降碳以后,化石能源煤炭就會減少,實現(xiàn)減碳,就沒有了污染源,能夠確保增長。目前,中國大力加強電網(wǎng)建設,以后每家每戶都是獨立的,可以實現(xiàn)發(fā)電-電池-儲能-消費一體化發(fā)展,每家每戶未來可以安裝充電樁,并不會需要太多集中加油站基礎設施。這些能源基礎設施也需要調整變革,進而發(fā)生一系列的經(jīng)濟社會的系統(tǒng)性變革,“廣泛而深刻”體現(xiàn)在經(jīng)濟社會的方方面面。

六、結語

中國要推動實現(xiàn)“碳中和”,需要多路徑優(yōu)化集成,重點突破,而要如期實現(xiàn)“碳中和”,需要多方發(fā)力,協(xié)力推進。

第一,發(fā)展零碳可再生能源。

這是解決量的問題,沒有量不可以無中生有,所以量、數(shù)量、電量是第一位。2010年代,我們之所以把風光電力稱之為垃圾電,主要是需要的時候沒有,不要的時候又很多。西北地區(qū)之所以有戈壁荒漠,是因為降水量太少,必須有水有量才可以蓄水,沒有量不可能無中生有。

第二,解決“質”的問題,就是儲能。

我們把降水蓄在水庫里,就解決了季節(jié)性和不均衡的問題。有了量以后,儲起來隨時都可以用,能源的質量和電力的質量得到根本解決。以貴州省為例，貴州省在可再生能源方面的投資、生產(chǎn)也很有優(yōu)勢,抽水儲能、小水電,加上壓縮空氣儲能、電化學即動力電池儲能等新型儲能,就能構成一個相對獨立運行的能源生產(chǎn)和消費體系。

第三,零碳能源的終端消費,需要有終端消費相匹配。

電成為能源生產(chǎn)和消費的主要能源形態(tài),若現(xiàn)實需求中電能與終端消費需求不匹配,量再大質再好,也不能解決問題。例如,供熱如果不能用電解決,那么電力就沒法與終端消費匹配。電動汽車、電熱毯、熱泵,全部可以用電來驅動。當然,中國經(jīng)濟社會發(fā)展中也有部分產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)不可以用電來替代,目前煉鋼要用焦炭做還原劑。中國實現(xiàn)“碳中和”,一定要以2060年的時間倒逼,如果現(xiàn)在投資高碳化石能源,到2060年不能退出,則存在較大風險。

第四,化石能源提質增效有序減退。

中國的煤炭清潔利用,應該是化石能源煤炭的提質增效有序減退。煤炭不能進一步大規(guī)模發(fā)展,倘若大規(guī)模發(fā)展,則會帶來較大的市場風險、碳鎖定風險和金融風險,短時投資看似有收益,但是長遠來看則不然。中國如果化石能源到2060年只有15%左右,發(fā)展空間并不大。目前,部分化石能源的專家提到,石油的峰值是在2035年,天然氣的峰值是2045年,退不出就是浪費、資產(chǎn)減值,并有金融風險。

第五,人工碳移除。

化石能源即使全部退出,還有非二氧化碳溫室氣體,包括氧化亞氮跟各種含氟溫室氣體,這部分氣體沒有辦法全部減完,可以通過碳的人工移除進行中和。但是,這些是輔助性的,不可能成為主賽道,不能寄予過高的期望。

第六,零碳微系統(tǒng)集成。

我們如果把光伏和電池形成一個組合系統(tǒng),就不是出售單一產(chǎn)品,而是一個系統(tǒng),則集成的市場需求會特別大。

第七,碳的信息和服務賽道。

中國要實現(xiàn)“碳中和”,需要提供各種信息、研發(fā)、服務,包括碳的核算、統(tǒng)計和大數(shù)據(jù)分析等,只有通過提供客觀真實的數(shù)據(jù),才能確?！疤贾泻汀边M程。

第八,控制系統(tǒng)。

中國實現(xiàn)經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革,控制系統(tǒng)很重要,需要定目標,制定各種政策鼓勵和限制,包括CCER的啟動,自愿減排交易市場,各種零碳標準的制定等。

第九,國際規(guī)制。

中國要走向世界舞臺中央,應重視各種規(guī)則的制定、技術創(chuàng)新和市場拓展,需要有話語能力和影響力。例如,中國在世界上盡管有很強的市場競爭力,但歐盟、美國和日本以供應鏈安全為借口,禁止從中國進口,阻止中國市場的拓展。所以,中國在國際規(guī)制方面還需要做更多努力,才能在世界百年未有之大變局中走得更快、更平穩(wěn)。