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林伯强专栏丨中国将如何迈向“碳中和”?

2020年12月25日  05:00  21世纪经济报道  林伯强 

12月21日,国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书,清晰描绘了中国2060年前实现碳中和的“路线图”。在近期的中央经济会议上,“2030年碳达峰”和“2060年碳中和”被列为2021年八项重点任务之一。

林伯强(厦门大学中国能源政策研究院院长)

12月21日,国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书,清晰描绘了中国2060年前实现碳中和的“路线图”。在近期的中央经济会议上,“2030年碳达峰”和“2060年碳中和”被列为2021年八项重点任务之一。碳中和目标是中国为了应对全球气候变化付出的行动,彰显了大国的责任和担当,对全球可持续发展具有重要的意义。

“碳中和”意味着经济社会活动引起的碳排放,和商业碳汇等活动抵消的二氧化碳,以及从空气中吸收的二氧化碳量相等。由于实际生产生活中不可能不排放二氧化碳,“碳中和”的概念其实是通过拥有等量碳汇或国外碳信用冲抵自身碳排放,来实现净碳排放接近于零。

发电和工业端以及交通部门是碳排放的主要来源

从中国的能源消费和碳排放现状来看,在资源禀赋的约束下,中国的能源结构仍然以化石能源为主。2019年,中国煤炭消费占比57.5%,石油消费占比18.9%,天然气消费占比8.1%,化石能源消费总量占比接近85%。不断增长的能源需求以及化石能源为主的能源消费结构导致中国二氧化碳排放较高。目前中国由化石能源消费产生的碳排放量接近100亿吨。而从分品种化石能源碳排放来看,煤炭消耗导致的二氧化碳排放量已经超过75亿吨,占化石能源碳排放总量超过75%;其次为石油和天然气消耗导致的二氧化碳排放,其占比大致为14 %和7%。

从不同行业的碳排放来看,作为一个高度工业化国家,中国的碳排放主要集中于发电和工业端,此外,交通部门的碳排放也占有较大的份额,而农业、居民、商业和公共服务等行业的碳排放相对较低。具体来看,对于发电行业而言,作为一个国家的经济命脉,电力部门在国民生活中具有不可或缺的地位。目前中国的电源结构仍然以煤电为主,截至2019年底,燃煤发电装机容量占发电装机总容量的51.8%,2019年燃煤发电量则占发电总量的62.2%。根据IEA(国际能源署)的最新数据,中国电力和热力生产部门贡献了超过50%的化石能源碳排放。

从工业端来看,能源加工行业、钢铁行业以及化学原料制造业等相关高耗能行业不仅是煤炭消费的重点行业,也是二氧化碳排放的主要行业。在除去电力和热力生产行业之外,其它工业行业贡献了将近30%的化石能源碳排放。最后,从交通行业来看,随着中国城镇化的持续推进,交通行业的能源消费和碳排放也呈现出显著的递增趋势。交通行业以石油消费为主,目前贡献了大概10%的化石能源碳排放。

碳中和策略需要统筹规划、分行业设计、分阶段实施

考虑到如此巨大的碳排放总量,中国在2030年左右实现碳达峰之后,需要在接下来的三十年内完成碳中和目标,这将推动中国能源系统发生颠覆性改变。可再生能源、储能行业、节能行业、碳捕集、利用与封存(CCUS)、生物质能碳捕集与封存(BECCS)等相关低碳、零碳以及负碳行业需要加速推广。可再生能源替代化石能源是碳中和目标实现的主导方向。而由于不同减排技术的成本收益差异较大,不同行业的实施难易度有所不同,中国的碳中和策略需要统筹规划、分行业设计、分阶段实施。

对于电力行业来说,电力系统的深度脱碳是中国实现碳中和目标的关键。在电气化发展的大方向下,未来的电力系统将形成以“可再生能源+储能”为主的电力供给体系。在过去的十年中,可再生能源发电成本已经得到显著下降,尤其是光伏发电,成本下降超过90%。而随着可再生能源的再次大规模发展,在规模经济的作用下,其成本有望进一步下降。但可再生能源发电与储能技术相结合,才是推动其大规模应用的关键。可再生能源中风电、光伏具有显著的间接性和波动性的特点,在大规模并网之后,会对电力系统和电网的稳定性产生冲击。储能系统可以通过负荷管理进行电网调峰。可再生能源与储能系统的结合不仅可以有效的提升可再生能源发电的可靠性和稳定性,同时可以有效降低电力系统的碳排放,推动碳中和目标的实现。

从工业端来看,未来中国有望摆脱“高能耗、高污染”的产业结构。随着城镇化建设的完成,中国对钢铁、水泥等产品的需求可能出现大幅下降,工业部门的化石能源的消耗和碳排放将大幅下降。煤炭、石油等化石能源将主要作为工业原材料投入使用,排放的二氧化碳较少。而要实现工业端的完全零碳排放,需要结合自然碳汇以及CCUS等负碳排放技术。在短期内,在这些技术实现突破性进展之前,提高工业端的能源使用效率、控制煤炭消费以及加快煤炭替代则是降低碳排放的重要手段。

对于交通部门来说,随着新能源汽车技术的发展以及交通基础设施的完善,未来电动汽车将对传统燃油汽车实现有效替代,路面交通将实现完全电气化。因此,电动汽车加上完善的交通基础设施将是路面交通部门实现脱碳的重要途径。当然,随着制氢成本的下降以及氢能技术的成熟,未来氢燃料电池汽车也值得期待。对于航空、航海等交通部门,生物燃料、氢燃料等相关能源的使用可以降低这些部门的碳排放,对于无法避免的碳排放,则可以通过自然碳汇以及CCUS等技术实现零碳排放。

从碳中和目标的实施阶段来看,中国需要统筹规划,从“十四五”规划开始布局,逐步引导投资转向零碳和负碳领域,在接下来的各个五年规划中制定明确的减排目标,并配以相应的减排政策支持。整体来看,中国的碳中和路径大致可以分为三个阶段:

阶段一(2021-2030年),主要目标是实现碳排放达峰。在短期内,由于煤炭仍然是中国的主体来源,随着电力需求的增长和工业化的深入推进,发电和工业端的能源消费和碳排放将保持一定的增长态势。另外,目前中国人均汽车保有量非常低,仅为发达国家的四分之一左右,未来交通部门的能源需求增长空间依然很大,短期内交通碳排放还将持续增长。因此,在碳排放达峰的主要目标之下,此阶段的主要工作是提高能源使用效率,逐步替代发电和工业端的煤炭消费,控制煤炭消费总量,大力发展可再生能源,推进新能源汽车对传统燃油汽车的替代,引导消费者向低碳生活方式转型。

阶段二(2031-2045年),主要的任务是快速降低碳排放。在碳达峰目标实现之后,中国需要在接下来的三十年内将超过100亿吨的碳排放实现净零排放,因此在开始的十五年内,中国需要快速降低碳排放。一方面,随着可再生能源和储能成本的显著下降,“可再生能源+储能”将逐步实现平价上网,实现对化石能源的有效替代;另一方面,随着电动汽车成本的下降和交通基础设施的完善,“电动汽车+交通基础设施”的组合将有效替代传统燃油汽车。因此,阶段二的主要手段包括大规模利用可再生能源,大面积完成新能源汽车对传统燃油汽车的替代,实现交通部门全面电力化,加大CCUS、BECCS等负碳排放技术的推广使用,完成第一产业的减排改造。

阶段三(2046-2060年),主要任务是深度脱碳,实现碳中和目标。在此阶段,CCUS、BECCS等相关技术将逐渐成熟,可以实现大规模推广。可再生能源、储能、氢能等相关技术实现商业化利用。在工业和发电端、交通等领域完成清洁低碳改造之后,对于那些无法实现零碳排放的行业来说,可以通过碳汇、CCUS、BECCS等负碳排放技术来实现碳中和目标。

如何保障碳中和目标的实现?

在未来40年要实现碳中和目标,对于中国来说挑战与机遇并存。在逐步完成碳中和目标的过程中,新能源行业、储能行业、CCUS等零碳和负碳技术排放行业将迎来比较快速发展,中国高质量发展进程将加速推进。为了保障中国碳中和目标的实现,中国需要做好以下方面:

一是健全应对气候变化相关法律法规,完善相关制度建设。气候变化相关法律法规是碳中和目标实现的必要条件。将碳中和目标纳入社会发展规划目标中,完善气候变化相关的立法工作,不仅可以将碳中和愿景提升为社会行动共识,同时可以保障碳中和承诺有法可依、有据可循。另外,还需要加快构建统一有效的全国用能权、碳排放交易市场,充分发挥市场机制在节能减排中的作用。

二是未来40年内达到“碳中和”,对于中国来说,时间比较紧迫。需要从“十四五”规划开始布局,在未来四十年的各个五年规划中提出阶段性的减排目标,争取在“碳中和”相关领域提前布局。特别是需要鼓励国有能源企业积极尽早入局,利用雄厚的国有资金和成熟的技术积累发挥优势,成为清洁低碳安全高效的能源体系下的重要参与者和贡献者。

三是完善能源科技创新政策设计,推进关键零碳和负碳技术的发展。碳中和过程的深入推进需要配套CCUS、BECCS、储能、氢能等零碳和负碳技术作为支撑。政府需要完善能源科技创新政策设计,重点关注发电、工业、交通等相关领域零碳和负碳技术的发展,争取从产业链和技术上走在世界前列。当然,由于技术变革速度和方向存在不确定性,未来还需要加强新兴技术的研发和创新。

四是增强能源国际合作,加快全球碳减排进程。目前全球有超过120个国家提出了碳中和目标,作为全球最大的碳排放和煤炭消费国,中国碳中和目标的提出无疑会加快全球气候变化治理进程。增强国际合作不仅可以提升中国的国际影响力,同时可以实现不同国家之间在节能减排、低碳、零碳以及负碳等相关技术上的互补,最终实现互惠互利、合作共赢。

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