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“双碳”目标总动员:新型独角兽在出没

来源: 添加时间: Wed Sep 15 16:51:54 CST 2021

  【转载】“双碳”目标总动员:新型独角兽在出没

  能源结构调整最关键的是解决储能问题。因为风能、太阳能(9.200, 0.61, 7.10%)等可再生能源是间歇性、不稳定的能源。

  文|张浩然 朱耘

  近年来,持续不断的极端天气正威胁着人们的生活,全球气候变化、自然灾害不断发生向人类敲响了保护环境的警钟,节能减排已经成为全人类迫在眉睫的行动,“碳达峰、碳中和”日益成为人类的共同目标。

  响应全球行动,中国于2020年正式提出到“2030年碳达峰、2060年碳中和”的“双碳”目标,然而与发达国家可以用六七十年时间实现“碳中和”相比,留给中国“碳中和”的时间只有30年。

  中国提出“双碳”目标是基于怎样的基础和优势?在能源结构变革的过程中还存在哪些需要突破的领域?在“双碳”目标推进的过程中又能够带来哪些新的市场机遇与发展空间?

  减碳底气

  2020年,中国向世界承诺“2030年碳达峰、2060年碳中和”,一场百年未有之大变局正在悄然展开,这场变局或改变未来世界能源的格局。

  世界低碳城市联盟秘书长章柏幸对《商学院》记者表示,中国积极倡导“碳中和”,是中国对全球气候变化的一贯的政策和负责任的态度。“3060双碳目标”更是为中国制定了明确的里程碑式的方向,力争于2030年“碳达峰”亦被写入中国“十四五”规划纲要。从国际形势看,降低全球二氧化碳的排放任重而道远。全球气候变化问题,具有“强制性公共物品”的属性,部分发达国家通过产业结构调整,将碳排放强度较大、产品附加值较低的产业大规模向发展中国家转移,虽然从数据上表现为发达国家在碳排放和碳中和取得了很好的进展,但本质上却是将碳排放压力转移到了发展中国家。而中国的“双碳”目标,建立在中国自身发展的基础之上。

  事实上,中国早在2006年“十一五”纲要规划中就提出了“节能减排计划”,淘汰落后且高污染高能耗的产业。彼时中国大部分石油靠进口,油价波动,这或许比芯片问题更加“卡脖子”,因此必须摆脱对石油的依赖,并建立一套自主、可控的能源体系。为此,国家大力扶持以太阳能、风能、水能为核心的新能源产业,这些新型清洁能源成熟之日,即是我们新能源秩序建成之时。而这场能源革命,有人称堪比“工业革命”。

  中国作为一个大国,体量大、人口密集,传统能源产业规模庞大,要实现“双碳”目标,任务艰巨。

  巴黎商学院教授赵克锋指出,中国提出“双碳”目标的底气首先在于中国开展能源转型和清洁能源利用显著的成效。根据国务院新闻办公室2020年12月21日发布的《新时代的中国能源发展》白皮书,初步核算,截至2019年底,中国在建核电、水电、风电、光伏发电、生物质发电装机容量均位居世界首位;全国电动汽车充电基础设施达120万处,已建成世界最大规模充电网络。

  中国的底气还在于碳排放强度的超预期下降。2019年中国碳排放强度比2005年下降48.1%,超过之前制定的“到2020年碳排放强度比2005年下降40%~45%”的目标,扭转了二氧化碳排放快速增长的局面。 2019年中国非化石能源占能源消费总量比重达15.3%,比2012年提高5.6个百分点,已提前完成了“到2020年非化石能源消费比重达到15%左右”的目标。

  另外,消费侧电能替代的广泛应用也为中国实现“双碳”目标积极助力。

  在技术方面,赵克锋分析指出,技术支撑为实现“双碳”目标奠定了基础。经过多年的发展,目前中国在可再生能源、新能源汽车等领域处于领先地位,拥有强大装备制造能力与国内超大规模市场优势,掌握核心技术和关键产业链优势。特别是光伏产业,目前中国的生产和市场规模均位列世界第一,并且已经实现了全产业链国产化。

  液体储能新赛道

  “碳达峰、碳中和”首先改变的是能源产业格局。在中国能源产业格局中,产生碳排放的化石能源:煤炭、石油、天然气等占能源消耗总量的84%,而不产生碳排放的水电、风电、核能和光伏等仅占16%。要实现2060年中国碳中和的目标,就要大力发展可再生能源,降低化石能源的比重,因此,能源格局的重构必然是大势所趋。

  章柏幸对《商学院》记者说:“能源格局的重构应该有计划地分步进行,我不认为‘运动式’地提高非化石能源利用率是最佳的选择。在前期可以相对大幅度提高天然气+非化石能源的整体比重,降低‘煤炭+石油’消费的占比,同时逐步提高非化石能源利用的比重。特别需要注意两个问题,一是非化石能源很大程度上依赖于环境条件。在大规模发展非化石能源的时候,要充分考虑到此类项目的长远规划和对环境的负面影响,如风电和水电对自然环境的影响,太阳能对多晶硅原材料的过度开采和对储能电池的依赖性,核电的放射性污染等等;二是非化石能源发电的不稳定性对电网并网提出了更高的要求,还要充分考虑到此类能源的就地消纳能力建设。”

  中国社会科学院工业经济研究所能源经济研究室助理研究员袁惊柱表示,要实现“碳达峰、碳中和”目标,到2030年中国风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上,这意味着风电、太阳能发电装机还将至少增加 6.66 亿千瓦。要构建以新能源为主体的新型电力系统,就必须统筹好以新能源为主体的电源结构、高弹性的数字化和智能化电网、“源网荷储”(指包含电源、电网、负荷、储能整体解决方案)多元互动的电力体系,以及以电为中心的综合能源服务体系的发展。要提升水电、风电、核电、光伏等新能源的利用率,一是要积极在新能源优势地区集约、高效开发,有序发展新能源电源基地,加快形成以新能源为主体的电力供应格局;二是要在电网灵活性、安全性和稳定性上进行技术攻坚和创新突破,形成有利于高比例新能源、高比例电力电子设备接入的高弹性电网,科学进行数字化、智能化建设,提升源网荷储全网的协同和调控能力,深入开展煤电机组灵活性改造,加强储能技术创新及开发应用,提升新能源消纳和存储能力;三是完善能源基础设施建设,提升能源运输和调配能力;四是形成有利于新能源并网接入的制度安排,使地区间的博弈形成有利于中国能源体系整体利益的新能源并网接入机制。

  澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科对《商学院》记者指出,能源结构调整最关键的是解决储能问题。因为风能、太阳能等可再生能源是间歇性、不稳定的能源。中国的太阳能每年发电小时数因地而异,在1100小时到2000多小时之间不等,超过2000多小时的区域不多,全国平均在1450~1750小时左右。也就是说太阳能大约在1/6~1/5的时间段比火电便宜,而在其他5/6~4/5的时间段,如果要储电,其成本会远远高于火电。风能每年发电的时间比太阳能略微长一点,大约是2000小时左右,但电是需要一年365天8760小时不间断供应。太阳能和风能是便宜了,但最大的问题是非稳定供电。因此,储能技术一定要有所突破。电的好处在于可以远距离输送,坏处就是不好存储,如果储电问题解决不了,电网就不可能以可再生能源为主,其他的时间还是靠火电,无法真正实现能源结构的变革。能源互联网只是解决电的输送问题,没法解决储能问题,储能问题解决不了,风能和太阳能的利用就不能扩张,不能扩张发出来的电就会浪费。

  刘科表示,这需要换个赛道思考,既然储电不好储,那就可以把太阳能、风能转换成液体,比如转换成甲醇进行存储。液体能源之所以是人类首选,一是因为液体能源可以低成本陆路输送,二是可以实现低成本的跨海输送,三是可以长期储存。作为一个能源载体,只有液体可以同时满足这三个条件。抓住“储能”这个主要矛盾非常重要,这样“碳中和”目标才可以稳步推进。

  其次就是用煤炭的同时尽量去改良土地,增加绿色吸碳能力,使得二氧化碳吸收和排放达到平衡。

  最后是储热,中国大的火电厂晚间不发电只烧煤,等于一天三分之一的电都浪费了,可以通过热的形式储存下来,而后可以制冷制热,供人使用,这样也可以减碳。

  储能领域或将出现独角兽企业

  联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯在2021年1月的世界经济论坛上强调:“每个国家、每座城市、每家金融机构和企业都需要采取可信的计划,在中期目标的支持下,到2050年实现净零排放,并立即采取果断行动,走上正确的道路,从航空和农业到运输、航运和工业,每个行业都必须尽其所能。”

  明确了参与节能降碳是每个企业应尽的责任,诚如《从绿到金》书中所提到的“责任即能力”观念。史蒂芬·柯伟认为,责任其实是一种“反应能力”,应该从“高效能”的角度看待责任。企业如何更好地参与双碳行动既是责任也是能力的体现。

  《巴黎协定》中指出,力求将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2°C以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5°C之内。企业如何有效地实现“双碳”目标?

  赵克锋认为,首先要测算一家企业及其全部供应链的年度排放总量,称为企业碳足迹,可用于企业“碳达峰”和“碳中和”的核算。其次,企业应制定切实可行的目标,定期发布碳减排报告,促进全供应链协同减排,为实现“碳中和”目标提供市场动力。

  最后,一个全供应链、全生命周期的碳中和管理体系应当是企业推动建立的重点工作。“碳足迹、碳减排、碳达峰、碳中和”是一项全供应链管理工作。真正的核心问题是通过核算方法和工具,赋能全供应链所有相关人员,协同创新,持续减排,从而落实和支撑全国碳中和目标的实现。

  为助力“双碳”目标的实现,全国碳交易市场于2021年7月16日正式开启,而这除了碳交易本身的市场之外,也会带动包括碳排放开发公司等新型产业的发展。于“碳中和”而言,碳交易市场只是实现这一目标的手段之一,还有更多的方式可以助力“双碳”,而这也意味着更多的市场红利。“双碳”目标的确立,将对中国经济产生怎样的影响?

  赵克锋表示,从宏观来看,根据多家研究机构对碳中和投资总额估算的数值,对中国实现碳中和投资规模上的预测均是百万亿级的。研究认为,这将对中国未来40年年均GDP增速贡献达到2%以上,“碳达峰”及“碳中和”将成为推动中国经济可持续发展的重要驱动力。

  从微观来看,在实现“碳达峰”及“碳中和”的过程中,需要深度调整产业结构,对大量的煤矿进行整顿,压缩产量,这可能影响到上万甚至几十万工人的工作岗位。要实现碳减排,生活中各个方面都要向电气化转变。在未来,我们会看到更多节能减排的智能家居在供暖制冷、灯光照明、厨电器具等方面大放异彩。增汇也是实现“碳中和”目标的重要路径之一,常见的有力举措有植树造林、增加森林碳汇。引导碳减排的政策工具和新技术特点如:碳交易、气候投融资、能源转型基金、碳移除和碳利用技术等,也将形成新的产业发展机遇。

  在“双碳”之后,不少新型企业孕育而生。河南德益碳碳排放开发有限公司于2021年2月3日在新乡市成立,是一家专注于绿色发展、新能源、“碳中和”及低碳减排和碳资产管理领域的创新性综合类咨询服务公司。如各级温室气体清单编制及达峰规划、企业碳足迹、碳资产托管、碳资产管理架构及能力建设、能耗排放数据、“碳达峰、碳中和”大数据综合分析平台等服务。

  该公司负责人管峰在接受《商学院》记者采访时表示:“下一步我们将联合某个大学碳中和研究院开展废弃物处理和资源循环利用、移动储能、CCUS(二氧化碳捕获、利用与封存)、碳标签、城市群达峰等研究。

  如何在能源结构上有效推进“双碳”目标的实现?刘科提出了现实的“碳中和”五大路径:

  第一,通过现有煤化工与可再生能源结合实现低碳能源系统。

  第二,利用煤炭领域的碳中和技术——微矿分离技术。

  第三,实现光伏与农业的综合发展。

  第四,峰谷电与热储能综合利用。

  第五,利用可再生能源制甲醇,然后做分布式的发电。

  这其中也蕴含着企业的新机遇与巨大市场空间。刘科表示,第一,比如率先在煤制甲醇厂里引进太阳能和风能制氢,让煤制甲醇厂不用排放二氧化碳,不用交碳税,这样企业就有竞争力;第二,微矿分离技术。通过分离的矿物质去土壤改良,治理更多板结的土地、盐碱地或者沙漠,产生更多绿色土地,这样也可以去拿碳汇;第三,做电的储能。把晚间的电储存下来,平时需要空调和供暖再释放出来,这样可以拿到碳汇去交易;第四,风能、太阳能公司有很大增长空间。如果储能技术有大的突破,将来也会产生独角兽公司;第五,如果未来碳的交易价格越来越高,或许在核能、地热能、潮汐能等领域也有企业的发展机会。

  以汽车领域为例,刘科表示,为了要达到“碳中和”,石油就不能用太多,将来要么是电动车,要么是燃料电池汽车,燃油车减碳的空间很小。随着燃油车效率不断提高,百公里油耗不断降低,再怎么研发降低油耗都有限,但是如果用燃料电池汽车就不用“放碳”了。用太阳能电解氢气来开车或者太阳能发电开车,至少给未来提供一条低碳的道路。

  假如用太阳能或者风能来制作甲醇,那么其液体的基础设施就可以给三代汽车提供能源,第一,如西安出租车直接烧甲醇,这是清洁的、低碳的能源;第二,在汽车里装50升甲醇,相当于汽车的“移动充电宝”,不需要担心旅程焦虑。目前制作甲醇的技术很成熟,已经有40多个基站用甲醇供电。既然可以给基站供电也可以给车供电,就需要研发如何缩小车内所占空间;第三,未来如果燃料电池汽车很便宜的话,那么甲醇上边就是个储氢的载体,车上有氢气就可以直接推动汽车。这样,一套基础设施可以供三代汽车应用,而未来到底那种汽车会更普及,这需要市场做出选择。不同的消费者和应用场景不一样,需求就不一样,未来哪一种都可能。

  刘科表示,“碳中和”不光是技术问题,也是决心和社会成本问题,只要有决心,愿意付出足够的成本,就一定能达成。40年可以做很多事,可以有翻天覆地的变化,借“双碳”东风把整个环境治理好,有效治理雾霾,对人民是好事,也表明中国是一个负责任的大国。

  此外,“碳中和”不要操之过急,技术目标也不要搞“碳中和”大跃进,而是要一步一步、踏踏实实走下去,慢慢适应、慢慢做试点、逐步完善,要保持经济稳定增长,刘科坦言。

  在中国“双碳”目标正式确立后,“节能降碳,保护环境”便不再只是口号,而是人们的共识与行动。不只为自己,也是为了子孙后代的美好家园。“双碳”目标的开局之年已经打开,并且未来可期。


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