林伯强:中国迈向碳中和的难题与出路

来源:北大国发院

题记:2021年4月8日,“环境、能源与气候经济学workshop(第 4 期)”活动围绕中国碳中和目标相关主题进行,由厦门大学管理学院中国能源政策研究院院长、教育部2007年度长江学者特聘教授林伯强主讲。

2060年实现碳中和是一个宏伟目标。

据估计,中国目前全年碳排放在100亿吨左右,2060年实现碳中和意味着我们要在40年时间里把净碳排逐渐减少,最终归零。同时,中国目前拥有全球最大的能源生产和消费系统,化石能源在一次能源中所占比例在85%左右,而且这个能源系统还将持续扩张,碳中和要求把这个系统倒过来。所以,未来清洁能源特别是风电、光伏能源,会有极大的提升空间,以清洁能源为主的路径也是明确的。

那么碳中和与碳达峰又是什么关系呢?总的来说,2060年达到碳中和的目标比2030年碳达峰的目标更具约束力。碳达峰相对来说比较容易,因为可以把峰值定得很高,之后再往下降就行。但是加上碳中和目标,特别是有时间节点的碳中和目标,碳达峰就不能这么做,因为这会导致峰值后的碳中和成本非常大。所以,为应对气候变化,碳中和更有约束力,也更有意义。

碳中和路径清晰,但矛盾也突出

从全球来看,目前中国和全球的一次能源结构有共同点也有区别,比如能源消费结构中,化石能源都占85%左右,包含煤炭、石油、天然气,区别在于:中国是煤炭占比达58%,燃气和石油占比较小,煤炭含碳最高,这也是中国目前二氧化碳排放和能源结构大的特征。

未来,中国能源结构的转变方式还是比较清晰的,中国通过改变能源结构走向碳中和的过程,可能不会从煤炭到石油、天然气,而是以清洁能源为主,并且直接从煤炭转向可再生能源替代的可能性更大。

正是基于低碳清洁转型要求,以及中国目前的能源结构特点,中国需要尽快大幅度减少煤炭消费占比。近几年能源结构的调整过程,也基本在往这个方向努力,减煤、控油、加气是短期化石能源结构转换的基本特征。令人意外的是,近期煤炭替代过程中很大贡献来自天然气。当然,可再生能源贡献也很大。

对中国来说,现在减少煤炭消费与应对气候变化、环境治理目标一致,大家对环境污染买单的积极性也在加大,从环境治理的角度去执行相对容易。能源国企满足了中国家庭80%以上的能源消费需求,未来关键还是鼓励能源国企全面转型,只有它们转型,我们才能真正实现低碳清洁转型。

进一步细看中国2020年的能源结构,不难发现中国的水电、风电、核电、光伏等可再生能源占比明显增长,但总盘子仍然不是很大。其中水电可能受制于水源潜能,核电主要是安全和布局问题、周期也比较长,很难在短期看到大的机遇和发展空间。可再生能源的比例要足够大,才有可能满足大规模的能源需求,才能真正实现对煤炭的替代,才能可持续地支持高质量的经济增长。

目前来看,传统能源消费还是会有所增长。

能源结构调整的上述矛盾,随着时间的推移会得到缓解,但是十四五规划期间仍会是较大矛盾。除了做好供给侧的工作,消费侧也非常重要。如何控制能源需求,也可以说是碳达峰乃至碳中和的必要条件。

碳减排的关键是电力清洁

目前可再生能源基本上还是以电的形式体现。政府报告中经常提到风电、光伏电的装机量,数据规模很大,对环保的影响似乎很大,2020年二者加起来有超过24%的装机量,但发电量加起来只占总电量的9%多一点,因为它们的利用小时比较低,贡献还比较少。反观其他可再生能源,核电是以2%的装机量贡献5%的发电量,水电也以17%的装机量贡献18%的发电量。剩下的主要还是火电,发电量仍然接近68%,而且目前火电基本上就是煤电。 

这样的电力供应结构决定了我们的电力消费结构。由于电动汽车、氢能都依赖电力结构,电力结构干净它们就干净,否则即便它们得到普及,也不可能明显减少碳排放量。本质上,一个国家的电动汽车是否干净,主要取决于它的电力结构是否干净。氢能源也是如此。十四五规划期间,如果风电、光伏发电量没有很迅速地提升,电力需求增长也不降低,清洁能源替代煤炭的难题将依然存在。

近十年的电力消费数据则显示,火电利用小时数持续走低,这表明火电的地位随着光伏供电的增长在走弱。尽管光伏供电的利用小时数非常低,而且未来也不能高估其装机量增长对低碳转型的影响。但不管怎么说,火电已经开始从供电主力慢慢转变,开始应用于对风电的备份、调控,未来还会朝这个方向走。

如果基于十四五规划,合理推导未来电力需求增长的强弱情景,不同的电力消费增长对应的装机量和发电量会呈现不同的发展态势。具体而言,假设各类发电方式的平均年发电小时数不变,当电力需求年均增长3%时,到2030年火电的装机量会降到47%,火电发电量约占60%;当电力需求年均增长5%,2030年的火电装机量和发电量会分别占比55%和68%。两种情景来看,2030年火电依然是主力。

即便2030年风电、光伏装机量能达到12亿千瓦(现实中风电与光伏的发展速度可能要更快),而且政府也努力将电力消费增长控制在较低水平,并在加大力度推进光伏、风电的发展,坚持两手抓。届时,如果电力的需求增长太快,最终也很可能使我们2030年碳达峰时的峰值很高,后续碳中和的成本和时间压力会更大。只有加快可再生能源发展,使可再生能源比例足够大时,才有可能在满足能源需求的同时,替代煤炭。

建立以新能源为主的未来能源系统

未来我们的能源系统,政府明确指出要以清洁能源为主。我理解这个系统大概的框架,既包括光伏、风能核电、电动汽车、智能电网,也包括支撑性的火电及碳捕捉利用与存储、储能系统、氢能。由于氢能不稳定,其发展与储能技术有较大的关联,需要把储能系统发展起来,剩余化石能源的碳排放,还必须有碳捕捉利用与存储做配套系统解决。

未来,储能和氢能的主要功能是将不稳定的大规模风电光伏变成稳定的能源。在此前提下,电动汽车将不仅仅具有清洁和石油替代特点,还可以成为电力系统的重要组成部分。因为电动机可以在用电低峰期间充电,所以可以是电力系统的一个重要组成。中国大力度支持电动汽车,也与能源互联网、智慧能源、多能互补以及微电网的发展密切相关,主要是为了提高能源效率,保障用电安全。

火电必须控制和减少,这是共识。但是,中国庞大的火电系统退出造成的沉淀成本和转型成本都很高,要比较正面地看待火电。火电系统其实可以为向清洁电力系统转型保驾护航。火电用作能源备份和调峰,尤其是在紧急时刻,比如大的自然灾难时刻,火电能起很大的作用。所以,清洁低碳转型并不是全盘否定火电在系统中的重要性。当然,技术方面怎么灵活地参与调控和调动,还需要深入探索。总之,即使到2060年,火电也可能还需要保留一些,通过CCUS(Carbon Capture ,Utilization and Storage,碳捕获、利用与封存,是应对全球气候变化的关键技术之一)解决其排放问题。

碳中和难题的破解之道

实现碳中和目标要解决的难题,难度在于成本,技术进步是为了降低转型成本。

一、多用市场化手段

如果把电力看成一个系统,这个系统中的产品就是电,成本就需要反映在电价上。近几年电价一直没有上涨,管控较紧,因为电价跟粮食一样,影响面很大,从经济和人民生活的高质量追求角度考虑,只能稳电价,不敢轻易涨。其实政府仍然有可为的空间,比如通过碳交易和电价改革提升耗能成本。

电价还不得不面对另一个现实:气候越来越不稳定,电力系统由于大规模风电光伏介入也变得越来越不稳定,这些因素都会推高电力系统供应的实际成本。对于电力系统来说,成本上升,电价稳定不动的话,电力系统将无法消化转型成本,要么靠政府补贴,但长期来看政府肯定吃不消;要么通过技术进步提高效率、抵消成本,但是空间也有限。因此,还是需要依靠相对市场化的手段解决转型成本。

当然,市场化的手段不是简单地转嫁成本,而是通过市场化的价格信号,改变产业的格局,推进相关的改革。我目前比较看好碳交易市场和电力市场改革,使得碳价、电价都尽可能反映供需和成本,抑制需求,优化资源配置。

二、全面节能+全球应对

从需求侧来看,以往的节能目标主要还是围绕提高能源效率展开,比如降低单位GDP能耗。今后必须更明确节能的定义,包括提高清洁能源效能,以及循环经济。

再下来是产业结构调整,尤其是能耗高、碳排放量大的重工业部门,应该成为未来产业结构调整的工作重点。这些部门本身也要逐渐将碳中和成本纳入财务计算指标。

从全球范围来看,如同贸易全球化促进了全球资源的优化配置,未来碳中和也将通过全球化应对来优化全球资源配置,推进有利于应对气候变化的新全球化浪潮。贸易全球化主要基于经济利益,应对气候变化的全球化重在责任和贡献。而且,由于碳排放造成的影响并不局限于排放地,而是可以转移,所以有效应对气候变化必须全球化应对,逆全球化和贸易战即使不会改变碳中和政策的基本方向,也肯定会改变政策力度和速度。

三、消费者积极参与

中国目前的环保政策多倾向生产侧,这并不是说消费者不重要。生产和消费碳排放同样重要,政策之所以倾向于在生产侧发力,只是因为更容易些。如果能很好地控制人的消费需求,也能倒逼产业结构的调整,因此,消费侧也有举足轻重的作用。在市场化制度下,如果消费者随着收入提升不断增加高耗能产品的消费,往往会在总体能耗量上抵消生产侧技术进步带来的能源利用效率提高,使总排放量难以下降。可见,消费者控制消费,低碳消费,比如绿色出行,也是实现碳中和目标的决定性因素之一,要让低碳消费成为趋势。不管对于企业或个人,如果把碳中和成本加进来,供需两侧都会影响碳中和目标的实现,这需要提高全社会对于碳中和的认知力和执行力。

政府的减排政策设计不能只抓住供给侧,也要兼顾消费侧。提升消费者低碳支付意愿,对自己的消费行为负责任,进而倒逼企业进行低碳生产,这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、厦门等城市能够站出来,率先提出各自城市的碳中和目标节点。全国碳中和目标2060年实现,城市必须先于2060年。

尽管现在越来越多企业,特别是轻能源企业,会站出来提出企业自身碳中和的时间节点。但是相比而言,城市的碳中和目标更有实践和政策意义,因为它是一个系统,包含了消费者、城市基础设施以及社会整体如何配合行动。城市要先行动,也因为大多数的碳排放来自城市,而且城市的激励措施容易进行,数字化程度也高,能更清晰地记录政策的成本和效果。

总之,我始终认为城市应该做扎实的研究,能够负责任地站出来,提出自己城市的碳中和达标节点,并围绕碳中和从生产侧、消费侧、基础设施等方面率先开展系统性的工作。这既有很好的实践意义,还可以为其它城市今后的碳中和方案提供借鉴。

整理:王志勤 | 编辑:王贤青

林伯强,美国加利福尼亚大学经济学博士,教育部2007年度“长江学者”特聘教授,现任厦门大学管理学院中国能源政策研究院院长。国际能源经济顶级期刊Energy Economics主编。

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