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丁仲禮:深入理解碳中和的基本邏輯和技術需求
至于把碳捕集后作工業化利用及封存的量有多大,這要取決于技術水平與經濟效益,目前要對此作出估計是有難度的。但我們也可以作出這樣的假定:如果屆時實現碳中和有“缺口”,政府將對人為工業化固碳予以補貼,爭取每年達到3億—5億噸二氧化碳的工業化固碳與地質封存。以中國的工業技術發展速度,這個假定還是相對“保守”的。
其他地表過程固碳是指地下水系統把有機碳轉化成石灰石沉淀、水土侵蝕作用把有機碳埋藏于河流—湖泊系統之中等地表過程,它一年能固定的碳總量目前沒有系統研究數據,但粗略估計中位數在1億噸二氧化碳左右。
2022年4月20日,航拍安徽省蕪湖市繁昌區平鋪鎮境內岱湖灘上的漁光互補光伏電站 中新社發 肖本祥/攝
為此,我們可以做出這樣的分析,假如我國2060年前后二氧化碳年排放量在25億噸左右,那么海洋可吸收25×23%=5.75億噸二氧化碳,陸地和近海生態系統固碳14億噸二氧化碳,工業化固碳和地質封存4億噸二氧化碳左右,基本上可以做到“凈零排放”。
當然,要從100億噸的二氧化碳排放量降到25億噸,難度亦是非常之大的,這需要我們先有一個宏觀的粗線條規劃。根據我國五年規劃的慣例,可考慮以兩個五年規劃為一個階段,分四個階段,四十年時間實現碳中和目標。
第一步為“控碳階段”,爭取到2030年把碳排放總量控制在100億噸之內,即“十四五”期間可比目前增一點,“十五五”期間再減回來。在這第一個十年中,交通部門爭取大幅度增加電動汽車和氫能運輸占比,建筑部門的低碳化改造爭取完成半數左右,工業部門利用煤+氫+電取代煤炭的工藝過程大部分完成研發和示范。
這十年間電力需求的增長應盡量少用火電滿足,而應以風、光為主,內陸核電完成應用示范,制氫和用氫的體系完成示范并有所推廣。
第二步為“減碳階段”,爭取到2040年把二氧化碳排放總量控制在85億噸之內。在這個階段,爭取基本完成交通部門和建筑部門的低碳化改造,工業部門全面推廣用煤/石油/天然氣+氫+電取代煤炭的工藝過程,并在技術成熟領域推廣無碳新工藝。這十年火電裝機總量爭取淘汰15%落后產能,用風、光資源制氫和用氫的體系完備及大幅度擴大產能。
第三步為“低碳階段”,爭取到2050年把二氧化碳排放總量控制在60億噸之內。在此階段,建筑部門和交通部門達到近無碳化,工業部門的低碳化改造基本完成。這十年火電裝機總量再削減25%,風、光發電及制氫作為能源主力,經濟適用的儲能技術基本成熟。
據估計,我國對核廢料的再生資源化利用技術在這個階段將基本成熟,核電上網電價將有所下降,故用核電代替火電作為“穩定電源”的條件將基本具備。
第四步為“中和階段”,力爭到2060年把二氧化碳排放總量控制在25億—30億噸。在此階段,智能化、低碳化的電力供應系統得以建立,火電裝機只占目前總量的30%左右,并且一部分火電用天然氣替代煤炭,火電排放二氧化碳力爭控制在每年10億噸,火電只作為應急電力和一部分地區的“基礎負荷”,電力供應主力為光、風、核、水。除交通和建筑部門外,工業部門也全面實現低碳化。
尚有15億噸的二氧化碳排放空間主要分配給水泥生產、化工、某些原材料生產和工業過程、邊遠地區的生活用能等“不得不排放”領域。其余5億噸二氧化碳排放空間機動分配。
“四階段”路線圖只是一個粗略表述,由于技術的進步具有非線性,所謂十年一時期也只是為表達方便而定。
七、碳中和對我國的挑戰和機遇
從前面的介紹可知,實現碳中和,可以理解為經濟社會發展方式的一場大變革,對當今世界的任何一個國家來說,都是一場巨大的挑戰。
對我國來說,主要的挑戰在以下幾個方面。一是我國的能源稟賦以煤為主。在煤、油、氣這三種化石能源中,釋放同樣的熱量,煤炭排放的二氧化碳量大大高于天然氣,也比石油高不少。我國的發電長期以煤為主,這同石油、天然氣在火電中占比很高的那些歐美發達國家比,是資源性劣勢。
二是我國制造業的規模十分龐大。我們在前面的介紹中提到,我國接近70%的二氧化碳排放來自工業,這個占比高出歐美發達國家很多,這同我國制造業占比高、“世界工廠”的地位有關。
三是我國經濟社會還處于壓縮式快速發展階段,城鎮化、基礎設施建設、人民生活水平提升等方面的需求空間巨大。
四是我國的能源需求還在增長,意味著我國的二氧化碳排放無論是總量還是人均都會繼續增長。
五是我國2030年達峰后到2060年中和,其間只有30年時間,而美國、法國、英國從人均碳排放量考察,在20世紀70年代就達峰了,它們從達峰到2050年中和,中間有80年的調整時間。
為了更加清晰地闡明碳中和對我國的挑戰性,我們下面用幾組碳排放有關的數據,以國際比較的方式,來做進一步說明。第一組數據是從1900年到2020年間,不同國家的累計二氧化碳排放量(以億噸二氧化碳為單位),美國為4047,歐盟27國為2751,中國為2307,俄羅斯為1152,日本為655,英國為618,印度為545,墨西哥為201,巴西為156。
這個累計排放量可大略表明一個國家長期以來積累起來的“家底”,但這樣的統計沒有考慮人口基數,因此我們需要第二組數據,1900年到2020年間的人均累計排放,這套數據以國家為單位,把每年的全國排放除以人口,獲得逐年人均排放,再把這120年來的人均排放加和即可得出(數據以噸二氧化碳為單位),具體為:美國2025,加拿大1522,英國1209,俄羅斯848,歐盟27國713,日本575,墨西哥295,中國190,巴西107,印度58,全球人均累計為375,中國迄今為止只有全球人均的一半,不到美國的十分之一。
第三組數據是目前以國家為單位的排放量(以億噸二氧化碳為單位),具體是:中國100,美國52,歐盟27國30,印度25,俄羅斯16,日本11。如果考慮人均,那么有第四組數據(2016年到2020年人均排放,以噸二氧化碳為單位),具體是:美國15.9,加拿大15.3,俄羅斯11.4,日本9,中國7.2,歐盟27國6.6,巴西2.3,印度1.9。
從以上四組數據可知,我國最近幾十年的發展具有壓縮性特征,故目前的人均和國別排放數據比較高,這也是掌握話語權的西方媒體不斷給我國戴上“最大排放國”,甚至是“最大污染國”帽子的所謂“理由”。
但如果考察人均累計排放,我國對全球的“貢獻”非常小。另外,我國的人均GDP已達全球平均水平,而人均累計排放只是全球的一半,這還是在我國能源以煤炭為主、每年凈出口大量制造業產品的基礎上達到的,由此說明我國絕不是如一些研究者所說的是“能源資源消耗型”經濟體。
第五組數據很有意思,它是由國際能源署、世界銀行等建立的居民人均消費碳排放,它考慮了國家間通過進出口而產生的“碳排放轉移”。2018年到2019年間的數據如下(單位為噸二氧化碳):美國15.4,德國7.6,加拿大7.5,日本7.4,俄羅斯7.0,英國5.7,法國4.4,中國2.7,巴西1.5,印度1.1。
這組數據說明,世界上一些國家只是“生存型碳排放”,而有的國家早已進入“奢侈型”或“浪費型”國家行列!
前面我們談了碳中和對中國的五方面挑戰,下面再談五點機遇。一是我國光伏發電技術在世界上已是“一騎絕塵”,風力發電技術處在國際第一方陣,核電技術也跨入世界先進行列,建水電站的水平更是無出其右者。
二是我國西部有大量的風、光資源,尤其是西部的荒漠、戈壁地區,是建設光伏電站的理想場所,光伏電站建設還可帶來生態效益;東部我們有大面積平緩的大陸架,可以為海上風電建設提供大量場所。
三是我國的森林大都處在幼年期,還有不少可造林面積,加之草地、濕地、農田土壤的碳大都處在不飽和狀態,因此生態系統的固碳潛力非常大。
四是我們實現碳中和目標的過程,也是環境污染物排放大大減少的過程,這意味著我們將徹底解決大氣污染問題,其他污染物排放也將實質性降低。此外,碳中和也意味著我們將實現能源獨立,國內自產的原油、天然氣將能滿足化工原料之需要,進口油氣將大為減少,所謂的“馬六甲困境”將不再是一個實質性威脅。能源獨立從某種程度上還會為糧食安全提供助力。
五是我國的舉國體制優勢將在碳中和歷程中發揮重大作用,因為碳中和涉及大量的國家規劃、產業政策、金融稅收政策等內容,需要真正下好全國一盤棋。
這點我們從我國推動光伏產業的歷程中就可以看出,并且諸如此類的經驗未來還會不斷被總結、深化。我們甚至可以預計,即使是堅持自由市場經濟的那些國家,它們如想真正實現碳中和,也將在國家產業政策設計上獲得助力。
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- 責任編輯: 劉惠 
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