近日,中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)正式公布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》,這是中國(guó)碳達(dá)峰碳中和的頂層設(shè)計(jì),提出了具體的目標(biāo)和措施。碳達(dá)峰、碳中和再次成為各界熱議的焦點(diǎn)。
如期實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo),將給中國(guó)帶來(lái)哪些深遠(yuǎn)影響?又將如何影響我們的日常生產(chǎn)和生活?思客邀請(qǐng)中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)碳中和研究院院長(zhǎng)、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授賀克斌聚焦這一話題。
實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)會(huì)帶來(lái)政府行為、企業(yè)行為和個(gè)人行為的根本變化,覆蓋全社會(huì)方方面面,影響范圍非常大。這是一場(chǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性的變革,涉及到觀念重塑、價(jià)值重估、產(chǎn)業(yè)重構(gòu)及廣泛的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生活影響,這就是我們的未來(lái)之變。
首先是觀念重塑?,F(xiàn)在的全球經(jīng)濟(jì)高度依賴化石能源,但是化石能源在全球的地域分布極度不均勻,目前,煤炭?jī)?chǔ)量最多的前五個(gè)國(guó)家占了全球煤炭75%的儲(chǔ)藏量;石油儲(chǔ)量,前五個(gè)國(guó)家占了62%;天然氣儲(chǔ)量,前五個(gè)國(guó)家占了64%。
關(guān)于能源結(jié)構(gòu)降碳,它的核心是要大幅度地提升可再生能源或者非化石能源的比例。非化石能源最典型的有四個(gè),分別是風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、核能。其中風(fēng)能、太陽(yáng)能將來(lái)占的比例會(huì)更高。全球風(fēng)、光資源分布相對(duì)更均勻,誰(shuí)能夠更好地掌握抓取風(fēng)、光資源,即開發(fā)出大規(guī)模應(yīng)用風(fēng)電、光伏電的領(lǐng)先技術(shù)體系,誰(shuí)就獲得了長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展支撐能力的提升。這是一個(gè)資源依賴型走向技術(shù)依賴型的過(guò)程,未來(lái)這個(gè)過(guò)程會(huì)使我們更多地關(guān)注關(guān)鍵技術(shù)。
國(guó)際能源署(IEA)給出的技術(shù)評(píng)估,分別對(duì)低碳發(fā)電、電力基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸用電、工業(yè)用電、建筑物用電、燃料轉(zhuǎn)化用電等技術(shù)做了梳理分析,在低碳發(fā)電領(lǐng)域像太陽(yáng)能光伏發(fā)電等技術(shù)已經(jīng)基本比較成熟,可以走向市場(chǎng);在電力基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域,智能充電等技術(shù)目前還需要進(jìn)一步研發(fā)、競(jìng)爭(zhēng),才能推向市場(chǎng)。IEA2021年的最新報(bào)告顯示在全球能源行業(yè)的路線圖里,2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的關(guān)鍵技術(shù)中,50%目前尚未成熟,需要進(jìn)一步研發(fā)提升,可見(jiàn)走向技術(shù)依賴型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式對(duì)科技創(chuàng)新的需求更加迫切。
第二是價(jià)值重估。先看能源成本,目前風(fēng)、光發(fā)電和火力發(fā)電的成本已經(jīng)相近。但是如果加上并網(wǎng)成本,風(fēng)、光伏電目前和火電來(lái)比還比較高。碳市場(chǎng)的建立健全和逐步完善會(huì)使碳價(jià)在全國(guó)或者全世界發(fā)揮作用,逐漸使技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)發(fā)生變化,并網(wǎng)成本隨著規(guī)模的應(yīng)用將大大降低,因此風(fēng)電、光伏電的價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)被重新認(rèn)識(shí)。
再看地域價(jià)值。我們國(guó)家東部是發(fā)達(dá)地區(qū),中西部是欠發(fā)達(dá)地區(qū),但是我們看到未來(lái)寄予很高希望的風(fēng)、光資源恰恰比較集中在中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū),這會(huì)給這些地域帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇,一些耗能比較高的產(chǎn)業(yè)可能在那些供能比較密集的地域會(huì)有更多的發(fā)展機(jī)遇,一定程度上也能帶動(dòng)這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,使發(fā)展不平衡的問(wèn)題得到一定解決。舉個(gè)例子,寧夏地域很廣闊,但是沙地很多,一家企業(yè)做了大量的太陽(yáng)能板,獲得的太陽(yáng)能用于發(fā)電,太陽(yáng)能板造成大量的陰影,在陰影下種的寧夏特產(chǎn)枸杞,和沒(méi)有太陽(yáng)能板覆蓋的枸杞有很大區(qū)別,它的水分保持時(shí)間更長(zhǎng)。太陽(yáng)能板到一定時(shí)候有污染,會(huì)影響吸收太陽(yáng)能,需要沖洗,沖洗太陽(yáng)能板的水可以用來(lái)灌溉下面的枸杞,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。這個(gè)經(jīng)濟(jì)模式把原來(lái)比較荒的沙地大幅度改變?yōu)槟茉蠢玫睾托碌慕?jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)地,為發(fā)展帶來(lái)了全新的機(jī)遇。
價(jià)值重估還有一個(gè)例子,光伏發(fā)電需要多晶薄膜材料,制造這種材料需要的關(guān)鍵稀缺元素如銦、碲等,這些元素如果以現(xiàn)有的資源量供給現(xiàn)有的用量沒(méi)有問(wèn)題,但是2050年光伏裝機(jī)總量的目標(biāo)是要比2020年增加19倍,因此這些稀缺元素的累計(jì)需求量會(huì)大幅度增加,物以稀為貴,這些稀缺元素的未來(lái)價(jià)值會(huì)更大提升。我們現(xiàn)在的固體廢物里有這些元素,但是現(xiàn)在更多地把這些元素視為有毒有害物,想辦法進(jìn)行無(wú)害化處理,一旦它們的價(jià)值增加以后,可能就需要提高技術(shù)精打細(xì)算地從固體廢物里把它們提取出來(lái),這對(duì)它們的循環(huán)利用會(huì)有很大的推動(dòng),這也是價(jià)值重估推動(dòng)技術(shù)變化的重要體現(xiàn)。
第三是產(chǎn)業(yè)重構(gòu)。未來(lái)在減碳的推動(dòng)下,傳統(tǒng)的加油站會(huì)變成加能站,在我們國(guó)家這已不是概念式的未來(lái)構(gòu)想,而是正在走向現(xiàn)實(shí)。中石化在“十四五”期間計(jì)劃利用原有3萬(wàn)座加油站、870座加氣站的布局優(yōu)勢(shì),建設(shè)1000 座加氫站或油氫合建站,5000 座充換電站,7000 座分布式光伏發(fā)電站點(diǎn)。
供電系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生變化。傳統(tǒng)上,我們通過(guò)火電、核電、水電的電網(wǎng)系統(tǒng)滿足生活、生產(chǎn)所需,但在未來(lái),風(fēng)和光這兩種新能源會(huì)引入到新型的電力系統(tǒng)中,這個(gè)比例高了以后,有一個(gè)非常重要的特點(diǎn),就是它的波動(dòng)性非人為可控,風(fēng)、光是天上的天然資源,有季節(jié)性變化,甚至有日變化,波動(dòng)性很大,不像火電燒煤、燒油、燒氣那樣可控。
這個(gè)情況下電力供需管理系統(tǒng)會(huì)催生新型產(chǎn)業(yè)——虛擬電廠。以前“以需定供”模式相對(duì)穩(wěn)定,現(xiàn)在“供”的地方出現(xiàn)了不穩(wěn)定,就要最大限度挖掘“需”的地方,找到它的調(diào)節(jié)能力,這個(gè)調(diào)節(jié)能力如果在建筑物里面,就是調(diào)節(jié)生活用能,比如洗碗機(jī)、洗衣機(jī)這些家用電器的生活用電,它們對(duì)時(shí)間不是特別敏感,早點(diǎn)干晚點(diǎn)干都行,放在什么時(shí)候洗由系統(tǒng)來(lái)控制,反正到時(shí)候就洗干凈,這是生活用能的一種做法。生產(chǎn)方面,比如水泥工業(yè)的一些研磨工藝、有色冶金電解鋁工藝、鋼鐵行業(yè)的電爐用電等,在一定幅度里是可以調(diào)節(jié)的,這個(gè)調(diào)節(jié)通過(guò)智能系統(tǒng)就能控制在供需之間形成相對(duì)平衡。大規(guī)模的電動(dòng)車應(yīng)用,其充電也有較大的調(diào)節(jié)波動(dòng)能力。
我們把未來(lái)發(fā)展中,這部分從調(diào)節(jié)“需”方來(lái)適應(yīng)“供”方的波動(dòng)的功能,叫做虛擬電廠。這是未來(lái)發(fā)展里非常值得期待的?,F(xiàn)在我們國(guó)家在江蘇等一些省份已經(jīng)有這樣的例子,水泥、有色冶金電解鋁、鋼鐵行業(yè)那三種工業(yè)已經(jīng)能夠形成2000兆瓦的虛擬電廠,相當(dāng)于十來(lái)個(gè)燃煤火電廠的發(fā)電量的供需調(diào)節(jié)能力。隨著未來(lái)的發(fā)展,這部分新業(yè)態(tài)發(fā)揮的作用還會(huì)更大。
另外,產(chǎn)業(yè)重構(gòu)方面,減碳?jí)毫Φ漠a(chǎn)業(yè)鏈傳遞也很突出?,F(xiàn)在越來(lái)越多的全球性大公司自主承諾減排,原來(lái)對(duì)一家企業(yè)到底排多少碳主要看它的生產(chǎn)過(guò)程,但現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)大到產(chǎn)業(yè)鏈。一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的原料和下游產(chǎn)品的應(yīng)用,把上下游綜合考慮起來(lái),就會(huì)形成減碳?jí)毫Φ漠a(chǎn)業(yè)鏈傳遞。比如,中國(guó)現(xiàn)在是世界上最大的小汽車生產(chǎn)和消費(fèi)市場(chǎng),每年產(chǎn)銷2500—3000萬(wàn)輛,這個(gè)量是美國(guó)和日本加起來(lái)的總和,這么大的量,對(duì)鋼材會(huì)有比較大的需求。一家承諾了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上要減碳的跨國(guó)公司在生產(chǎn)小汽車時(shí),就會(huì)要求上游生產(chǎn)鋼材的廠家也要跟著它減碳,這樣會(huì)形成倒逼,煉鋼廠如果達(dá)不到它的要求,它就會(huì)去找其他能達(dá)到要求的供應(yīng)商,所以在自主減排的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)里會(huì)形成新的壓力傳遞,這是未來(lái)產(chǎn)業(yè)重構(gòu)里非常重要的驅(qū)動(dòng)因素。
工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈也會(huì)發(fā)生重大變化,傳統(tǒng)石油煉制形成汽柴油輸送給燃油車,燃油車消費(fèi)后會(huì)排放大量的二氧化碳,未來(lái)這一產(chǎn)業(yè)鏈的市場(chǎng)空間會(huì)被大大壓縮。新能源大幅推廣后,通過(guò)石油生產(chǎn)基礎(chǔ)化工原料,產(chǎn)出橡膠、塑料、纖維這樣的產(chǎn)品還有很大市場(chǎng)空間,而相關(guān)新材料還會(huì)進(jìn)一步拓展市場(chǎng)空間。因此化工生產(chǎn)系統(tǒng)未來(lái)的主要方向會(huì)是燃料變成原料、能源變成資源,這樣在終端產(chǎn)品里碳排放的壓力會(huì)明顯減少。
第四,除了觀念重塑、價(jià)值重估和產(chǎn)業(yè)重構(gòu)以外,碳中和對(duì)我們的社會(huì)生活會(huì)造成廣泛的影響。
在出行方面,比如大幅度使用新能源汽車,特別是電動(dòng)車,在全國(guó)會(huì)形成比較大的消納風(fēng)電、光伏電的能力,這些也是虛擬電廠的組成部分。一個(gè)電動(dòng)小汽車的用戶,可能根據(jù)充放電的過(guò)程做優(yōu)化選擇,未來(lái)可能會(huì)通過(guò)虛擬電廠的方式,在整個(gè)優(yōu)化系統(tǒng)里發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,當(dāng)光伏電、風(fēng)電特別充足的時(shí)候,電價(jià)相對(duì)低,可把小汽車的電充滿,就會(huì)形成一個(gè)分布式的儲(chǔ)能系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)電、光伏電不足時(shí),電價(jià)就會(huì)漲,那么小汽車用戶可以去放電,相當(dāng)于在賣電。國(guó)家電網(wǎng)在北京一個(gè)雙向充放電互動(dòng)樁試點(diǎn),結(jié)果表明,一輛小汽車選擇合適時(shí)段充放電,一度電能掙4毛錢,一年下來(lái)能掙4000塊錢。此外,小汽車用戶白天到單位上班,把車充滿光伏高峰電,晚上回到家,停車位可以直接和家里的用電系統(tǒng)關(guān)聯(lián),晚上用的就是白天充的便宜電,將來(lái)怎么優(yōu)化這個(gè)系統(tǒng)也是很有意思的課題。據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》研究報(bào)告預(yù)測(cè),2040年中國(guó)電動(dòng)汽車保有量將達(dá)到3億輛,每輛車平均65千瓦時(shí),車載儲(chǔ)能容量約達(dá)200億千瓦時(shí),將與中國(guó)每天消費(fèi)總電量基本相當(dāng)。
其次是住——建筑?,F(xiàn)在有個(gè)概念叫“光儲(chǔ)直柔建筑”,“光”指的是利用建筑的表面去發(fā)展光伏電,有研究表明,理論上如果把全北京的屋頂都裝上光伏電,獲得的電能可能是北京市用電量的2倍。“儲(chǔ)”就是建筑物里可以鏈接建筑物外充電樁或蓄電池。“直”是內(nèi)部直流配電。“柔”是彈性負(fù)載、柔性用電,直流和交流用電會(huì)有15%左右效率的提升,同時(shí)如果用了柔性用電系統(tǒng),建筑在用電上會(huì)有15%-30%的調(diào)節(jié)能力,所以在適應(yīng)未來(lái)高比例的風(fēng)電、光伏電的時(shí)候,會(huì)成為非常重要的系統(tǒng)。如果是典型的住宅建筑和辦公建筑群的組合,它可以消納近百公里范圍的光伏電,春夏秋三季基本可以實(shí)現(xiàn)供電平衡,冬季因?yàn)橛泄┡枰╇娏繒?huì)有缺口。柔性用電是充分利用風(fēng)、光這些非化石可再生資源。
再次對(duì)普通老百姓的個(gè)人行為也有影響。在上海已經(jīng)開始實(shí)施碳普惠行動(dòng),無(wú)論是垃圾分類、綠色出行、節(jié)約用電,還是光盤行動(dòng)等,方方面面都可以積分制,這個(gè)分叫做“碳幣”,你可以在一定范圍內(nèi)使用它,購(gòu)買一些你需要的其他商品、服務(wù),這是鼓勵(lì)簡(jiǎn)約生活,這使得人人都可以對(duì)減碳行動(dòng)做出或大或小的貢獻(xiàn)。
評(píng)論