“2022清洁能源技术与双碳” 科学论坛:新能源已具备加快发展条件,碳中和可能拉动百万亿级投资

 导  读
“由于对能源资源禀赋认识的局限性,一些能源负荷很重的地区长期以来认为自己 ‘负荷重、资源缺’,却没有认识到自己身边就有丰富的可再生能源资源可以开发,形成了对外来电、外来煤的依赖。这是一个影响能源政策和能源战略的实际问题”,11月4日,国家气候变化专家委员会名誉主任、中国工程院院士杜祥琬在 “2022清洁能源技术与双碳” 科学论坛上指出。
杜祥琬在发言中介绍,数据表明,中东部地区已经开发的太阳能和风能,还不到这些地方可开发资源量的十分之一,中东部地区的可再生能源还有很大的开发空间,中东部沿海还有海上风电资源。经济性的角度,天津大学和华北电力大学的专家,分别计算得出同样的结论:1KWh的电力,东部自发电的成本比西电东送的成本更低。

杜祥琬强调说,可再生能源资源的利用是我国自己可以掌控的,它不依赖国际地缘政治的变幻,有利于能源体系的独立性和安全性,低碳转型和能源安全并行不悖。

撰文 | 知识分子
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煤炭是压舱石?还是加速退出?
在更多强调 “煤炭的清洁利用”、要 “先立后破”,重视其 “压舱石” 作用的当下,与会嘉宾、中国社会科学院可持续发展研究中心主任潘家华发言称,应该说零碳能源对于化石能源的碾压,与工业文明对农耕文明的碾压一样,不可逆且不断加速。
如果化石能源不退出,那么碳中和就只是说说而已的一句空话”,潘家华称。2022年10月,中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》正式发布,要求到2025年,非化石能源消费比重达到20%左右;到2030年,非化石能源消费比重达到25%左右;到2060年,非化石能源消费比重达到80%以上。而这一数字在2021年还是非化石能源占比 15.9%,煤炭、石油、天然气等化石能源占比84.1%。
据英国石油和全球碳预算,2021年,中国能源消费总量在52.4亿吨标煤,不含工业过程排放化石能源燃烧排放二氧化碳105亿吨,其中,煤炭72.9%,石油19.4%,天然气7.7%。
因此,减碳,根本上在于颠覆煤电,而不是改良煤电。改进型技术可以低碳,但永远不可能零碳。比如,煤电从亚临界到如今超超临界,能源效率提高、碳排放相应减少,但这是走向低碳,绝对不可能是零碳。而颠覆型技术、零碳能源革命,才是可持续发展对目标协同共赢日益强劲的新动能。
经济社会发展需要的是能源服务,并不是碳。如果风、光、水以及生物质能等零碳资源可以提供必要的基础能源服务,那么高碳资源就没有必要了。技术进步的速度远远超出曾经的想象,在市场竞争力上超越煤炭。
物理储能、化学储能、风光互补、生物质能的共同发展,使得零碳转型成为可能。以中科院工程热物理所压缩空气储能为例,其山东肥城300兆瓦的项目储能发电效率大于70%,也即1度垃圾电可以转换为0.7度的高质量电力。预计年发电5.94亿度,通过参与电力现货市场方式提供多种辅助服务获取收益,项目资本金内部收益率约为16.38%,投资回报周期约为7.1年。
为什么不用治理的办法,比如碳捕集、利用与埋存(CCUS)以及碳汇?潘家华的回答是,这些不可或缺,但空间有限。
CCUS规模很小,目前捕集能力多为一年10吨,最大也不过百万吨级。且不说利用或封存,与百亿吨级的排放相比,相差4个数量级,且应用1/4个世纪以来,成本居高不下。捕集的碳,直接或间接使用价值有限或为零,缺乏天然的可利用存储的地质封存空间;一方面效率低,捕集比例低,不可能100%捕集;还存在高风险,埋存后不能确保不会逸出。
碳汇也是如此,根据国家林草局的数据,全国森林每年的固碳量在4.34亿吨,这和化石能源排放碳存在数量级的差异。
总体上,这些工业文明的末端技术解决方案受自然的刚性约束,只能用于能源系统的应急、备用,以及非化石能源排放的非二氧化碳温室气体,而非应该聚焦的重点。
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经济革命,也是经济学革命
碳中和通常被认为有关科学和技术,北京大学光华管理学院院长刘俏在会上解释说,它本身也是经济学和管理学。技术的巨大变革带来新的复杂变化,背后对应经济的巨大影响,体现为经济结构和增长动能的巨大变迁。
研究生产函数的变化对经济的影响是经济学问题。
人均碳排与人均GDP紧密相关,中国是在人均GDP只是欧美国家五分之一左右水平的时候开始推进碳中和目标,意味着在很长一段时间要先立后破,在经济继续高质量发展与实现碳中和之间寻找均衡。碳中和意味着排向大气的二氧化碳需要减下来或是吸收掉,在此前提下碳排放权作为稀缺资源就有配置的问题,在什么行业、什么地区、以什么样的比例配置?包括未来产业结构的变迁,所以本身包含经济学的第一性问题,即稀缺资源如何有效配置。
如何激励碳节点企业技术和模式创新是管理学问题。
碳中和不仅涉及电力、钢铁、建材、交通运输、化工等高碳排放行业,各个行业通过投入产出关系互为上下游,某一个行业的政策变化或是技术变革会在生产网络内层次传递、叠加,产生 “乘数效应”。
碳节点行业,即在碳中和里处于关键位置、能够牵动上下游大量其他行业的行业,识别它们能够产生事半功倍的效果,而它们与传统的重碳排放行业并非完全重叠,这里需要做更仔细的分析,因为识别决定了未来碳中和的实施路径。同时,在推进碳中和的过程中,技术本身的内生冲击会改变生产网络,碳节点行业会不断变化。
不仅在生产型行业,推进碳中和过程中,消费偏好会发生变化,需求端变化会倒逼供给端。Hertwich and Peters 的研究估计,家庭消费的排放量占全球总排放量的72%,而消费方式的转变在缓解气候变化中将起着重要作用,个人消费中出行、住宅能源使用和食品构成了家庭消费中碳排放的关键领域,其占比大约分别为17%、19%和20%。中国的消费结构与发达国家差异很大,所以需要根据具体国情,估算出国内消费的重点碳排放行业和品类。
从经济学理论来讲,根据索洛模型,一个国家的经济增长可以由资本、劳动力要素增长和全要素生产率的增长来解释,放在工业文明时代,认为劳动力和资本是最重要的生产要素。但在碳中和的愿景下,围绕碳排放和碳汇的技术革命和产业政策将改变生产函数,改变经济运行的方式。碳成为一个重要的生产要素,碳中和也改变消费者效应函数,这对于经济学也是范式冲击和巨大变革。从这个角度,碳中和不仅是经济革命,也是经济学革命。
另外,为什么在这个时候提碳中和,大家会觉得意义重大、接受度很高?
很大程度上是因为中国经济已经完成工业化进程,全要素生产率在2010年以后降到2%左右。一般来讲,一个国家全要素生产率增速占GDP增速的50%,那这个国家经济增长是比较健康的。如果未来长期中国全要素生产率增速是2%,意味着长期增长是4%左右
未来,高质量发展和中国式现代化怎么推动全要素生产率继续保持高速增长的动力?涉及到再工业化、新基建、大国工业、更彻底的改革开放带来的资源配置效率的提升,还有就是碳中和,碳中和是其中很重要的动能。
这是一场深刻的社会系统变革,会带来巨大的、对社会结构改变的可能性,背后是大量投资在做支撑。研究中国经济发展模式,会发现投资率与全要素生产率保持高度相关,美国跨州在时间和地区上的比较也是相似的规律。碳中和是未来可能会拉动百万亿级以上投资的一个巨大课题,可以很好地契合未来发展的路径。
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不确定性与可能性
国家气候战略中心战略规划部主任柴麒敏在论坛发言中认为,目前来看,技术创新几乎是大家就实现碳达峰、碳中和唯一可能形成的共识。截至目前,他感到,气候变化并没有在全球形成坚固的 “故事”,往往是走几步前面就会有阻碍,在困难和挑战后,各国又有一些新的思考、调整和再平衡。这个过程中,技术进步本身非常重要。
技术进步需要注重两方面:一方面是一些单一的重大技术突破,比如核聚变,但一个说法是 “永远都有三十年”,也即重大技术突破往往具有非常大的不确定性另一方面是能够把控的一些系统性集成创新,比如材料科学和能源技术的耦合,再比如低碳化和数字化技术的耦合,在新型电力系统的建设中,传统上供给侧、需求侧在跨时空、复杂性的电力电量平衡上的问题有可能通过新一代数字技术得到解决。