碳中和的未来机遇
“碳中和”作为未来四十年中国的一项重大国策,相关讨论一直热度不减。
一、背景:全球能源结构中,化石能源占据绝对主流
在工业革命之前,人类主要的能源来源是自然界的木材。在1840年,煤炭在世界能源消耗中的占比首次超过5%。这个比例在1900年才达到50%。后来石油和天然气逐渐被广泛应用,成为与煤炭一样的主流化石能源。
在过去的三十多年里,全球能源消耗量基本保持逐年增长的趋势,但化石能源在人类的能源结构中占比基本保持稳定。当前,化石能源占全球能源消耗的85%左右;能源消耗占比第二的是水电,约占7%;核能排名第三,约占4.5%;太阳能、风能、潮汐能、地热能、现代生物质能全等加总在一起,约占3.5%。我们必须清醒地认识到,备受关注的新能源在全球的能源结构中体量小得可怜,距离成为“主流能源”还有相当长的距离。
第一次工业革命以来,人类产生并排放了大量的温室气体。根据中科院杜祥琬院士的说法,全世界温室气体排放主要是二氧化碳,占比约74%。二氧化碳的大量排放直接推高了全球地表的平均温度。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的估算,和工业革命前(1850-1900年)相比,2017年全球平均气温已经上升了约1℃。如果持续目前的速度,那每过十年,全球就又会变暖0.2℃,到2040年左右将升温1.5℃。
图片来源:IPCC,Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability
三、目标:《巴黎协定》制定目标,中国碳中和时间紧迫
为应对气候变暖,人类需要设法在宏观层面实现“碳的零排放”,即“碳中和”。在2015年12月举行的第21届缔约方会议(COP21)上,包括我国在内的195个国家签署了《巴黎协定》,确立了“把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2°C之内,并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5°C之内”的目标。
中国在人类“碳中和”进程中扮演着不可或缺的作用。作为世界上最大的能源消费国和碳排放国,中国的二氧化碳的排放量占全球总量的三分之一,温室气体的排放量约占全球总量的四分之一。中国现有的排放密集型基础设施如果继续以相同方式运作,到2060年预计将排放1750亿吨的二氧化碳。对“将全球温度上升幅度限制在1.5℃”这个目标来说,排放1750亿吨二氧化碳意味着中国占用了全球排放预算的三分之一。
化石能源的分布情况和储量是中国不能决定的,但如果能用风、光等全球分布相对均衡的新能源取代化石能源,将打破我国资源过度依赖海外进口的现状。而利用这些新能源的关键,取决于技术水平和制造业能力。未来在新能源利用领域的技术成熟后,中国有望从“化石能源进口国”转型为“新能源生产能力出口国”。在过去十年,中国在许多清洁能源技术的制造领域已经占据全球领先地位,加快能源转型将巩固中国在全球清洁能源技术价值链中的地位。
索洛模型(Robert Solow Model)常被用于解释经济增长、帮助国家寻找发展动能。在索洛模型中,“技术增长率”(即“全要素生产率“,TFP)对经济增长有着持续且巨大的价值。根据北京大学光华管理学院院长刘俏教授的测算,在1980年到2010年,中国的“技术增长率”维持在4%~5%的水平,但在2010年到2018年之间,随着中国已经逐渐完成工业化,“技术增长率”下降到了2%。
在《碳中和与中国经济增长逻辑》一文中,刘俏认为,“碳中和”将促使中国在很多的底层技术上进行研发投入,从而为中国未来的经济发展提供持续动能。与“再工业化”(产业的数字化转型)、“新基建”(再工业化所需的基础设施)、“更彻底的改革开放”等其他选项相比,刘俏等学者认为,碳中和“是新发展阶段推动全要素生产率提升的最大动能”,能带来更大的“经济社会系统性的深刻变革”。
事实上,中国已经开始在“十四五”规划中制定具体的行动。根据国务院第十四个五年规划(2021-2025年),中国力争将下一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端设备、新能源车辆等战略性新兴产业在GDP中的份额从2019年的12%左右提高到2025年的17%。
“减少碳排放”和“增加碳吸收”这两件事都有助于实现碳中和,但谁主谁次,决定了不同的碳中和技术路线。
1.减少碳排放
“减少碳排放”将注意力主要放在减少化石能源的使用上,需要对经济体的能源结构、产业结构做出大规模的调整。对中国这样一个“生产型的能源消费结构”的国家来说,存量上的调整更加“伤筋动骨”,因为我国能源被大量消耗在基础制造业(如钢铁、水泥、有色金属等),进行减排难度巨大,而且,考虑到我国大量信贷流向基础制造业的企业,一旦减排过程中稍有不慎,不仅大量资产和资源会被浪费、闲置,还可能造成大量坏账,影响金融体系的稳定。
2.增加碳吸收
如果把注意力放在吸收排放出的二氧化塘,就可以只做增量投入,不涉及存量改造,短期内社会经济运行不会受到较大影响。具体来说,“增加碳吸收”这条路径主要分成“生物固碳”和“技术固碳”两个思路来捕捉空气中的二氧化碳、实现二氧化碳的再次利用。
林业碳汇
海洋碳汇
结合上文的讨论,我们认为中国选择减少碳排放的这一条路径主要有如下三条理由:
借助碳中和相关的底层技术研发,为中国寻找下一个经济增长的引擎
摆脱能源体系过度依赖他国的现状,改善中国的能源处境
增加碳吸收相关的技术目前太不成熟,且能够起到的作用有限
在明确了中国的碳中和集中发力点在使用清洁能源后,我们需要对各类型清洁能源的发展现状有清晰的了解,并洞察未来技术演进和突破的方向。在下篇文章中,我们将先介绍直接清洁能源,包括风电、光伏、核能、水能等,然后将介绍间接清洁能源——氢能。
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