碳中和要有策略 有順序

2020年9月22日，中國對世界宣布：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現碳中和。”

主席一聲令下，各行業(yè)、各地方和各個(gè)企業(yè)都開(kāi)始考慮自己如何碳達峰，如何碳中和，并調整或重新制定自己的發(fā)展規劃。大家都動(dòng)起來(lái)了，這是好事，但碳達峰、碳中和一定要有一個(gè)章法，要有策略，要科學(xué)地循序漸進(jìn)，要與技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的節奏相適應。

有策略

碳達峰和碳中和要有步驟地推進(jìn)，要按照中國經(jīng)濟與能源技術(shù)的發(fā)展循序漸進(jìn)。先做什么，后做什么;什么能源先退，什么后退，什么能源不一定退;什么技術(shù)先退，什么后退，什么技術(shù)要留下迭代更新的空間?需要有一個(gè)總的策略。不能一股腦地搞齊頭并進(jìn)，一時(shí)激動(dòng)亂了步伐。就順序而言，首先應該是節能，提高能效;然后是高碳向低碳，有順退出。

事情不能極端，也不能遲遲無(wú)所作為。極端了阻力就大了，不作為，將問(wèn)題留到最后，會(huì )失去低碳發(fā)展的主動(dòng)權。

“碳中和”不是“凈零排放”，也不是“氣候中性”。三者之間根據IPCC的定義，是存在區別的。

碳中和：當一個(gè)組織在一年內的二氧化碳(CO2)排放通過(guò)二氧化碳去除技術(shù)應用達到平衡，就是碳中和或凈零二氧化碳排放。

凈零排放：當一個(gè)組織的一年內所有溫室氣體(CO2-e，以二氧化碳當量衡量)排放量與溫室氣體清除量達到平衡時(shí)，就是凈零溫室氣體排放。

氣候中立：當一個(gè)組織的活動(dòng)對氣候系統沒(méi)有產(chǎn)生凈影響時(shí)，就是氣候中立。在氣候中立的定義中，還必須考慮區域或局部的地球物理效應。

這之間區別在于哪里?“碳中和”的目標只與二氧化碳排放有關(guān);而“凈零排放”的目標包括所有溫室氣體;“氣候中性”的目標還要考慮其他地球物理效應的影響。

“碳中和”是我們通過(guò)植樹(shù)造林等碳匯手段將人為排放的二氧化碳吸附達到平衡即可;而“凈零排放”需要我們將所有的溫室氣體清除達到平衡，這也包括自然界循環(huán)本身的溫室氣體排放量。比如植樹(shù)造林落葉腐爛過(guò)程所產(chǎn)生的溫室氣體，綠化后動(dòng)物吃草拉出糞便形成的溫室氣體等;“氣候中性”將范圍進(jìn)一步擴大，延伸到可能造成的地球物理效應對環(huán)境直接或潛在影響。

這可能導致的結果是碳匯能否核減排放量，將直接關(guān)系到我們能否保留部分清潔高效的化石能源，用以保障我們的能源電力系統安全可靠運行。中國和各國一樣，將承諾的范圍局限在“碳中和”，但是一些氣候專(zhuān)家和熱心人士通常喜歡混淆這些概念的范圍，在我們制定策略時(shí)擴大了我們的責任范圍。

2020年10月28日在《自然》期刊上英國愛(ài)丁堡大學(xué)保羅•帕爾默教授等發(fā)表的文章說(shuō)，研究人員基于實(shí)地考察和衛星觀(guān)測，分析出中國兩個(gè)區域的新造樹(shù)林吸收二氧化碳規模被低估了。中國西南部的云南、貴州和廣西三地以及東北的黑龍江和吉林，在過(guò)去10至15年間，省級森林面積平均每年增加4萬(wàn)至44萬(wàn)公頃，這些森林碳匯量規模令人驚訝。

《中國綠色時(shí)報》刊文說(shuō)“1公頃森林每天可以吸收1005公斤二氧化碳”。森林每蓄積1立方米，平均吸收1.83噸二氧化碳，釋放1.62噸氧氣。IPCC估算，陸地生態(tài)系統2.48萬(wàn)億噸碳儲量中有1.15萬(wàn)億噸貯存在森林生態(tài)系統中。根據2018年第九次全國森林資源清查結果，我國森林面積2.2億公頃，森林覆蓋率22.96%，森林蓄積175.6億立方米。森林植被總生物量188.02億噸，總碳儲量91.86億噸。而十年前在2008年，第七次森林資源清查，中國森林植被儲碳總量78.11億噸，森林蓄積151.37億立方米。

十年凈增儲碳13.75億噸，如果換算到二氧化碳等于50.42億噸，平均每年5億噸。隨著(zhù)全球氣候變暖，水汽循環(huán)量加大，降水量的增加，以及政府有利地驅動(dòng)，中國正在被快速綠化。原來(lái)寸草不生的地方長(cháng)出了草，原來(lái)只能長(cháng)草的地方長(cháng)出了樹(shù)，原來(lái)小樹(shù)稀拉的地方正在變?yōu)槊艿臉?shù)林，中國森林碳積蓄能力在持續不斷地加強。而國土綠化面積的擴展，有效降低的地表溫度，促成降水量的進(jìn)一步增加，土壤含蓄能力的同步增強，植被固碳能力也進(jìn)一步提升。中國的生態(tài)正在步入一個(gè)良性循環(huán)，碳匯量呈迅速穩定增長(cháng)，且容量空間極大。

討論這個(gè)問(wèn)題的目的是什么?如果是“碳中和”，我們可以繼續科學(xué)合理地利用這5億噸碳匯。那么5億噸二氧化碳能干什么?如果用目前最先進(jìn)的燃煤火電技術(shù)發(fā)電，效率50%，可發(fā)7649億度電;而采用目前最先進(jìn)的天然氣聯(lián)合循環(huán)技術(shù)發(fā)電，效率65%，可以得到近2萬(wàn)億度電，相當于可以繼續利用3083億立方米的天然氣，其中一部分還可以通過(guò)生物質(zhì)技術(shù)生產(chǎn)。

中國握有這近2萬(wàn)億度清潔、可靠、高效的電能，就可以穩步推進(jìn)碳中和，確保電網(wǎng)承載更多的不穩定、不確定的可再生能源，電網(wǎng)也可以非常從容、安全地向高比例可再生能源的轉型。碳中和的目標實(shí)現之后，我們再根據當時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展情況，決定什么時(shí)間再進(jìn)一步實(shí)現“凈零排放”。但現在千萬(wàn)不要把步驟混淆，把自己的步伐搞亂。

萬(wàn)度電

隨著(zhù)中國經(jīng)濟社會(huì )的持續進(jìn)步，特別是要實(shí)現“碳中和”的目標，中國將全面進(jìn)入新型電氣化社會(huì )，幾乎所有能源生產(chǎn)都將集中向電能，所有的終端能源消費也全部依靠電能。根據國家電網(wǎng)的預測屆時(shí)將達到人均1萬(wàn)度電，甚至更多。人均1萬(wàn)度電，可以說(shuō)是我們實(shí)行碳中和的必備條件。

人均1萬(wàn)度電并非天方夜譚，美國現在就是人均將近1.35萬(wàn)度。氣候比較溫和的德國，也是很多專(zhuān)家給我們樹(shù)立的應對氣候變化的典范，人均消耗7378度電。德國另外還人均消耗1068方天然氣，如果按熱值核算，這又相當于10432度電。而目前中國人均消費的天然氣228方，不到德國的21%，人均電力5350度電，是德國的72.5%。像中國這樣一個(gè)全球化和全域化的制造業(yè)國家，如果進(jìn)入全電能社會(huì )，再怎么節約用電，人均1萬(wàn)度是個(gè)底線(xiàn)。

日本為應對碳中和，將積極推進(jìn)工業(yè)、交通和家庭的再電氣化。日本目前人均電量8160度，日本政府預計到2050年碳中和，電力需求將增加30%-50%，也就是超過(guò)1萬(wàn)至1.2萬(wàn)度。日本計劃其中50%-60%的電力來(lái)自可再生能源，10%將由氫和氨提供，30%-40%的電力由核電和配有CCS的火電保障。來(lái)自可再生能源的電力，絕大部分將來(lái)自太陽(yáng)能的分布式發(fā)電。

未來(lái)電力系統中最主要的一部分電力將來(lái)自光伏，而且是分布式光伏。光伏發(fā)電是采用電力電子技術(shù)，要通過(guò)電子變頻控制技術(shù)，通過(guò)直流—交流變頻，跟蹤電網(wǎng)的相序、頻率、電壓巨額相位。這種發(fā)電方式的穩定供電需要電網(wǎng)提供更加堅強的穩定性，電網(wǎng)維持穩定性要有分布均勻合理的轉動(dòng)慣量，提供慣性動(dòng)能的質(zhì)量支撐。不僅僅是光伏，風(fēng)電、儲能電池、電動(dòng)汽車(chē)的V2G、燃料電池都需要電網(wǎng)轉動(dòng)慣量的支撐。

同時(shí)在電力需求側也有大量的電力電子的變頻控制的用電設備，同樣需要電網(wǎng)強有力的轉動(dòng)慣量的支撐。所以電網(wǎng)必須保留足夠的旋轉發(fā)電技術(shù)，而且要分布在電網(wǎng)各負荷中心。電網(wǎng)慣性不足不僅帶來(lái)電能質(zhì)量低下，而且安全性矛盾會(huì )更加嚴峻。

燃氣發(fā)電在對電網(wǎng)提供轉動(dòng)慣量的穩定性、持續期和可調節性?xún)?yōu)勢是非常明顯的，而且相對成本更低，更加靈活可靠。但是，現在有很多人要堅持電力系統的絕對零排放，顯然這一目標是值得商榷的。

電網(wǎng)的安全運行需要調峰、頻率控制、可靠性旋轉備用、無(wú)功支撐、黑啟動(dòng)、穩定性控制等輔助服務(wù)，而沒(méi)有這些輔助服務(wù)能力，電網(wǎng)根本就無(wú)法安全運行。由于中國的水電主要集中在西南，而且存在豐水期和枯水期矛盾，難以承擔如此巨大電網(wǎng)的輔助服務(wù)，而抽水蓄能電站平均每天只能運行6-7小時(shí)左右，只能部分承擔電網(wǎng)的輔助服務(wù)。所以，燃氣發(fā)電是最好的輔助服務(wù)手段。如果因為我們一時(shí)興起將天然氣也不加區別地納入與煤電同步的退出序列，我們的碳中和可能真成了空頭支票。

有順序

在碳中和過(guò)程中，不能搞齊頭并進(jìn)，一定要有順序，什么能源該優(yōu)先退出，什么能源應該緩步，大家心里要有個(gè)數。在自然界中，人類(lèi)通過(guò)化學(xué)反應能夠獲得能量的主要是碳和氫，碳和氧反應生成二氧化碳，氫和氧反應生成水，反應的過(guò)程釋放能量。煤炭的典型分子式：C135H96O9NS，碳多氫少，能量低排放多;天然氣：CH4，氫多碳少，能量高排放少;石油：C5H12到C36H74，居于中間。

就減排的順序而言，自然應該是碳排放多的先減，碳排放少的后減，煤炭的退出理所當然應是首當其沖。根據國家統計公報，2019年中國自產(chǎn)煤39.7億噸，同比增長(cháng)4.0%;進(jìn)口煤炭29967.4萬(wàn)噸，同比增長(cháng)6.3%;出口6.3萬(wàn)噸，可以忽略不計。而當年全球煤炭產(chǎn)量81.29億噸，中國消費了52.53%，這是造成中國全球溫室氣體排放量巨大，占全球18.46%的人口，排放了28.76%的二氧化碳。

實(shí)現碳達峰、碳中和目標的第一步必然是嚴控煤炭增長(cháng)，而且要從現在開(kāi)始，甚至要通過(guò)減少煤炭將排放空間騰出給更加低碳高效的天然氣，為大規?？稍偕茉春碗姎饣鐣?huì )搭起橋梁。二氧化碳排放存在巨大的慣性問(wèn)題，這種慣性來(lái)自于能源系統，也來(lái)自于生產(chǎn)生活方式。因為能源是一個(gè)長(cháng)周期的投資、建設、運營(yíng)的過(guò)程，煤礦、運煤鐵路、火電廠(chǎng)、輸電設施以及碼頭等的服役周期都超過(guò)30年。而從它們建成到達產(chǎn)就要有好幾年。能源系統構建了，能源市場(chǎng)建立了，能源消費習慣養成了，要想改變也需要一個(gè)漫長(cháng)艱難的過(guò)程。我們必須意識到這種慣性巨大的動(dòng)能，以及所產(chǎn)生的長(cháng)周期影響。

在煤炭的退出過(guò)程中，也要有一個(gè)順序。我們要盡快推進(jìn)散煤燃燒和中小燃煤鍋爐的退出，無(wú)論怎么說(shuō)這些應用都應該優(yōu)先退出，應成為“十四五”的工作重點(diǎn)，甚至留出排放空間建設一些高效燃煤火電。我們現在先進(jìn)的燃煤火電技術(shù)的發(fā)電效率幾乎達到50%，如果我們采用空氣能熱風(fēng)空調采暖，在今年北京最冷-20℃，COP可以達到2.15，也就是1大卡煤炭發(fā)電再制熱可以轉化超過(guò)1個(gè)大卡熱能，而中小型燃煤鍋爐供熱只能轉化60%左右的熱能。如果溫度升到-12℃，COP就升至2.3;若是再升至7℃，COP會(huì )達到3.75，整個(gè)采暖季的系統效率要比直接燃煤高得多，各種污染物的排放也低得多，而且為未來(lái)新型電氣化奠定更高效的能源系統。

在整個(gè)能源結構轉型的過(guò)程中，我們要通過(guò)技術(shù)、政策、市場(chǎng)、稅收和輿論等多種手段逐步對高碳能源形成擠出效應。我們比西方國家更有利的是我們還有較多的行政手段配合目標的實(shí)現。這是一個(gè)優(yōu)勢也是一個(gè)風(fēng)險，因為并不是所有地方的行政部門(mén)對于碳達峰和碳中和的步驟認識會(huì )達到同一個(gè)水平。

能源需求會(huì )受到外部影響出現很強的波動(dòng)性，比如氣候、市場(chǎng)、生產(chǎn)方式、消費習慣的變化等等。今年冬季非常寒冷，隨著(zhù)全球氣候變暖，大家以為冬天會(huì )越來(lái)越暖和，但由于大氣層水汽循環(huán)量的變化，反而造成夏天更熱，冬天更冷，而且濕度也增加，至少導致南方一些省區能源電力供應的緊張。所以，氣候學(xué)家們說(shuō)全球變暖帶來(lái)氣候變化，極端氣象頻發(fā)。而這就會(huì )導致能源需求和碳排放的波動(dòng)性，造成我們兌現承諾的外部不確定性。

中國是一個(gè)制造業(yè)大國，中國的產(chǎn)品供應著(zhù)全世界，世界市場(chǎng)的變化也會(huì )直接影響中國的碳達峰和碳中和的進(jìn)程。這次疫情導致很多國家的生產(chǎn)企業(yè)陷入困局，到2020年四季度大量訂單開(kāi)始轉給中國企業(yè)，也是成為今年冬季部分省市能源電力供應緊張的原因，隨著(zhù)中國對外開(kāi)放力度不斷加大，能源需求的波動(dòng)性會(huì )被進(jìn)一步放大。低碳化是我們向國際社會(huì )承擔的責任，貿易自由化便利化也是我們要承擔的責任。

過(guò)去我們一直認為產(chǎn)業(yè)會(huì )隨著(zhù)中國勞動(dòng)力成本的增加出現梯度外移。但這幾年，隨著(zhù)智能化生產(chǎn)技術(shù)全面展開(kāi)，勞動(dòng)力低成本優(yōu)勢正在被逐步抵消。智能制造的殘次品率低，生產(chǎn)效率高，正在徹底改變人們的觀(guān)點(diǎn)。發(fā)展智能制造也使人們擔心制造業(yè)會(huì )回流歐美，但根據這幾年的觀(guān)察，有限的回流并沒(méi)有改變中國作為全球制造業(yè)中心的地位，反而在不斷加強。這是因為中國擁有一個(gè)超過(guò)OECD國家人口的更巨大的新興市場(chǎng)，任何一個(gè)產(chǎn)品如果再加上中國市場(chǎng)才具有全球真正的競爭力。況且中國對于這些智能生產(chǎn)線(xiàn)建設部署的速度無(wú)與倫比，上海特斯拉超級工廠(chǎng)就是一個(gè)典型的范例。當年開(kāi)建、當年完工、當年投產(chǎn)，2019年完成一期，2020年完成二期，現在又開(kāi)始三期擴建。而這背后需要更多的高效低碳的能源的支撐。

中國改變了很多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展邏輯，這使中國的能源需求與世界市場(chǎng)具有更大的聯(lián)動(dòng)性。中國簽署RCEP后，這就需要我們能源結構轉型要與我們的經(jīng)濟發(fā)展和世界市場(chǎng)的聯(lián)系具有更大的協(xié)同性。如果我們沒(méi)有一個(gè)全局化的部署，不分能源種類(lèi)，不分能源利用方式，不考慮能源利用效率，也不考慮企業(yè)與市場(chǎng)的適應性，沒(méi)有順序橫豎不吝地到處搞一刀切，不僅搞亂了世界經(jīng)濟秩序，也會(huì )影響我們第二個(gè)百年大目標的實(shí)現。

油先退

盡管我們說(shuō)：高碳先退，低碳后退，無(wú)碳不退。但是，由于全球技術(shù)進(jìn)步因素以及地緣政治和國際關(guān)系因素，會(huì )使含碳量居中的石油更快地退出中國的能源燃料體系。

歐洲主要的汽車(chē)制造企業(yè)紛紛提出將在10至15年后，淘汰燃油汽車(chē)，沃爾沃宣布將在2025年停售燃油車(chē)，日產(chǎn)也宣布計劃在2025年后停售旗下燃油車(chē)型，并將研發(fā)與銷(xiāo)售方向轉向純電動(dòng)與混合動(dòng)力車(chē)型。一些歐洲國家相繼表示在2025至2035年淘汰燃油汽車(chē)，我國的海南省也在去年宣布將在2030年全面淘汰燃油車(chē)。

中國新能源汽車(chē)保有量達492萬(wàn)輛，幾近達到“十三五”500萬(wàn)輛的目標。產(chǎn)銷(xiāo)量連續5年位居世界第一，成為全球擁有電動(dòng)汽車(chē)最多的國家。由于中國的努力，促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)和儲能電池等技術(shù)的發(fā)展，使一些困擾電動(dòng)車(chē)的技術(shù)和應用障礙逐漸得以克服。使電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越接近于傳統燃油車(chē)的適用性。不僅在乘用電動(dòng)車(chē)方面，在市政車(chē)輛、公共交通、輕型卡車(chē)，甚至重載卡車(chē)和工程機械方面電動(dòng)車(chē)輛都發(fā)展出了替代性產(chǎn)品，為燃油車(chē)輛的退出基本奠定了基礎。

雖然，電動(dòng)車(chē)在低溫適用性方面還存在一些需要提升的空間，但對我國超過(guò)80%人口居住的區域都已經(jīng)具有適用性。從”十四五”開(kāi)始將進(jìn)入一個(gè)全面的替代時(shí)期，正如王傳福所言：“電動(dòng)汽車(chē)全面替代燃油車(chē)的時(shí)機已經(jīng)成熟”。專(zhuān)家保守預測，到2035年中國新能源車(chē)的保有量將達到1.6億輛，其中90%以上是電動(dòng)汽車(chē)。

就在一年前，大家還普遍認為重載卡車(chē)將無(wú)法被電動(dòng)替代，但最近出現的換電式模式開(kāi)始改變我們的認識。國家電投和寧德時(shí)代等企業(yè)發(fā)展了一種電池可快速更換的卡車(chē)，3分鐘就可以在自動(dòng)換電站更換電池，一次更換電池能夠行駛150-170公里，基本可以滿(mǎn)足短途定點(diǎn)運輸的要求，而且也被市場(chǎng)接受。寧德時(shí)代采用的是傳統的磷酸鐵鋰電池，能量密度大約在170-180Wh/kg，而現在蔚來(lái)汽車(chē)即將裝車(chē)的固態(tài)電池的能量密度將翻一番，達到350Wh/kg。固態(tài)電池能量密度、安全性、充電速度和低溫性能都有很大提升，如果這樣的電池大規模替換傳統技術(shù)，換電卡車(chē)的行駛里程將翻番達到300公里，基本可以滿(mǎn)足長(cháng)途運輸、大型工程車(chē)輛和大型農業(yè)機械的需求，會(huì )形成汽油、柴油同步退出的格局。

在所有能源系統中，燃油退出的技術(shù)準備是最充分的，這是因為燃油退出是全球性問(wèn)題，全世界都在積極想辦法，有大量的創(chuàng )新資本長(cháng)期投入在相關(guān)領(lǐng)域，市場(chǎng)競爭最充分，資本投入最密集，創(chuàng )新主體最多元。其主要原因是最核心的電池和電力驅動(dòng)技術(shù)不在傳統大企業(yè)的壟斷之下，電池的突破性進(jìn)展主要來(lái)自信息技術(shù)發(fā)展的聯(lián)動(dòng)效應，是一個(gè)從邊際實(shí)現顛覆的典型案例。

風(fēng)電、光伏、儲能、電力電子等技術(shù)都具備這樣的特性，成為能源行業(yè)實(shí)現碳中和的一個(gè)個(gè)改變游戲規則的突破口，形成強有力的推進(jìn)力。中央向世界承諾碳達峰和碳中和的目標，背后是對相關(guān)技術(shù)進(jìn)步的研判，可以說(shuō)絕大部分實(shí)現低碳發(fā)展的技術(shù)都已經(jīng)解決，而且隨著(zhù)時(shí)間的推移，更多的解決方案還會(huì )源源不斷展開(kāi)，只要我們尊重規律，策略科學(xué)，順序合理，我們就可以實(shí)現我們對世界的承諾。

(作者：韓曉平)