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(xiàn)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(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。”

主席一聲令下，各行業(yè)、各地方和各個企業(yè)都開始考慮自己如何碳達(dá)峰，如何碳中和，并調(diào)整或重新制定自己的發(fā)展規(guī)劃。大家都動起來了，這是好事，但碳達(dá)峰、碳中和一定要有一個章法，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(jì)發(fā)展的節(jié)奏相適應(yīng)。

有策略

碳達(dá)峰和碳中和要有步驟地推進(jìn)，要按照中國經(jīng)濟(jì)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？需要有一個總的策略。不能一股腦地搞齊頭并進(jìn)，一時激動亂了步伐。就順序而言，首先應(yīng)該是節(jié)能，提高能效；然后是高碳向低碳，有順退出。

事情不能極端，也不能遲遲無所作為。極端了阻力就大了，不作為，將問題留到最后，會失去低碳發(fā)展的主動權(quán)。

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

碳中和：當(dāng)一個組織在一年內(nèi)的二氧化碳（CO2）排放通過二氧化碳去除技術(shù)應(yīng)用達(dá)到平衡，就是碳中和或凈零二氧化碳排放。

凈零排放：當(dāng)一個組織的一年內(nèi)所有溫室氣體（CO2-e，以二氧化碳當(dāng)量衡量）排放量與溫室氣體清除量達(dá)到平衡時，就是凈零溫室氣體排放。

氣候中立：當(dāng)一個組織的活動對氣候系統(tǒng)沒有產(chǎn)生凈影響時，就是氣候中立。在氣候中立的定義中，還必須考慮區(qū)域或局部的地球物理效應(yīng)。

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

“碳中和”是我們通過植樹造林等碳匯手段將人為排放的二氧化碳吸附達(dá)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(dá)到平衡，這也包括自然界循環(huán)本身的溫室氣體排放量。比如植樹造林落葉腐爛過程所產(chǎn)生的溫室氣體，綠化后動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(kuò)大，延伸到可能造成的地球物理效應(yīng)對環(huán)境直接或潛在影響。

這可能導(dǎo)致的結(jié)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(tǒng)安全可靠運(yùn)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?qū)＜液蜔嵝娜耸客ǔＯ矚g混淆這些概念的范圍，在我們制定策略時擴(kuò)大了我們的責(zé)任范圍。

2020年10月28日在《自然》期刊上英國愛丁堡大學(xué)保羅•帕爾默教授等發(fā)表的文章說，研究人員基于實地考察和衛(wèi)星觀測，分析出中國兩個區(qū)域的新造樹林吸收二氧化碳規(guī)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，在過去10至15年間，省級森林面積平均每年增加4萬至44萬公頃，這些森林碳匯量規(guī)模令人驚訝。

《中國綠色時報》刊文說“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(tǒng)2.48萬億噸碳儲量中有1.15萬億噸貯存在森林生態(tài)系統(tǒng)中。根據(jù)2018年第九次全國森林資源清查結(jié)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(qū)動，中國正在被快速綠化。原來寸草不生的地方長出了草，原來只能長草的地方長出了樹，原來小樹稀拉的地方正在變?yōu)槊艿臉淞郑袊痔挤e蓄能力在持續(xù)不斷地加強(qiáng)。而國土綠化面積的擴(kuò)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(qiáng)，植被固碳能力也進(jìn)一步提升。中國的生態(tài)正在步入一個良性循環(huán)，碳匯量呈迅速穩(wěn)定增長，且容量空間極大。

討論這個問題的目的是什么？如果是“碳中和”，我們可以繼續(xù)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2萬億度電，相當(dāng)于可以繼續(xù)利用3083億立方米的天然氣，其中一部分還可以通過生物質(zhì)技術(shù)生產(chǎn)。

中國握有這近2萬億度清潔、可靠、高效的電能，就可以穩(wěn)步推進(jìn)碳中和，確保電網(wǎng)承載更多的不穩(wěn)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(zhuǎn)型。碳中和的目標(biāo)實現(xiàn)之后，我們再根據(jù)當(dāng)時的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，決定什么時間再進(jìn)一步實現(xiàn)“凈零排放”。但現(xiàn)在千萬不要把步驟混淆，把自己的步伐搞亂。

萬度電

隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)進(jìn)步，特別是要實現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)，中國將全面進(jìn)入新型電氣化社會，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(fèi)也全部依靠電能。根據(jù)國家電網(wǎng)的預(yù)測屆時將達(dá)到人均1萬度電，甚至更多。人均1萬度電，可以說是我們實行碳中和的必備條件。

人均1萬度電并非天方夜譚，美國現(xiàn)在就是人均將近1.35萬度。氣候比較溫和的德國，也是很多專家給我們樹立的應(yīng)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(dāng)于10432度電。而目前中國人均消費(fèi)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%。像中國這樣一個全球化和全域化的制造業(yè)國家，如果進(jìn)入全電能社會，再怎么節(jié)約用電，人均1萬度是個底線。

日本為應(yīng)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(yù)計到2050年碳中和，電力需求將增加30%-50%，也就是超過1萬至1.2萬度。日本計劃其中50%-60%的電力來自可再生能源，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。來自可再生能源的電力，絕大部分將來自太陽能的分布式發(fā)電。

未來電力系統(tǒng)中最主要的一部分電力將來自光伏，而且是分布式光伏。光伏發(fā)電是采用電力電子技術(shù)，要通過電子變頻控制技術(shù)，通過直流—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(wěn)定供電需要電網(wǎng)提供更加堅強(qiáng)的穩(wěn)定性，電網(wǎng)維持穩(wěn)定性要有分布均勻合理的轉(zhuǎn)動慣量，提供慣性動能的質(zhì)量支撐。不僅僅是光伏，風(fēng)電、儲能電池、電動汽車的V2G、燃料電池都需要電網(wǎng)轉(zhuǎn)動慣量的支撐。

同時在電力需求側(cè)也有大量的電力電子的變頻控制的用電設(shè)備，同樣需要電網(wǎng)強(qiáng)有力的轉(zhuǎn)動慣量的支撐。所以電網(wǎng)必須保留足夠的旋轉(zhuǎn)發(fā)電技術(shù)，而且要分布在電網(wǎng)各負(fù)荷中心。電網(wǎng)慣性不足不僅帶來電能質(zhì)量低下，而且安全性矛盾會更加嚴(yán)峻。

燃?xì)獍l(fā)電在對電網(wǎng)提供轉(zhuǎn)動慣量的穩(wěn)定性、持續(xù)期和可調(diào)節(jié)性優(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(xiàn)在有很多人要堅持電力系統(tǒng)的絕對零排放，顯然這一目標(biāo)是值得商榷的。

電網(wǎng)的安全運(yùn)行需要調(diào)峰、頻率控制、可靠性旋轉(zhuǎn)備用、無功支撐、黑啟動、穩(wěn)定性控制等輔助服務(wù)，而沒有這些輔助服務(wù)能力，電網(wǎng)根本就無法安全運(yùn)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(dān)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(yùn)行6-7小時左右，只能部分承擔(dān)電網(wǎng)的輔助服務(wù)。所以，燃?xì)獍l(fā)電是最好的輔助服務(wù)手段。如果因為我們一時興起將天然氣也不加區(qū)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(yīng)該緩步，大家心里要有個數(shù)。在自然界中，人類通過化學(xué)反應(yīng)能夠獲得能量的主要是碳和氫，碳和氧反應(yīng)生成二氧化碳，氫和氧反應(yīng)生成水，反應(yīng)的過程釋放能量。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(yīng)該是碳排放多的先減，碳排放少的后減，煤炭的退出理所當(dāng)然應(yīng)是首當(dāng)其沖。根據(jù)國家統(tǒng)計公報，2019年中國自產(chǎn)煤39.7億噸，同比增長4.0%；進(jìn)口煤炭29967.4萬噸，同比增長6.3%；出口6.3萬噸，可以忽略不計。而當(dāng)年全球煤炭產(chǎn)量81.29億噸，中國消費(fèi)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。

實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的第一步必然是嚴(yán)控煤炭增長，而且要從現(xiàn)在開始，甚至要通過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(guī)?？稍偕茉春碗姎饣鐣钇饦蛄骸６趸寂欧糯嬖诰薮蟮膽T性問題，這種慣性來自于能源系統(tǒng)，也來自于生產(chǎn)生活方式。因為能源是一個長周期的投資、建設(shè)、運(yùn)營的過程，煤礦、運(yùn)煤鐵路、火電廠、輸電設(shè)施以及碼頭等的服役周期都超過30年。而從它們建成到達(dá)產(chǎn)就要有好幾年。能源系統(tǒng)構(gòu)建了，能源市場建立了，能源消費(fèi)習(xí)慣養(yǎng)成了，要想改變也需要一個漫長艱難的過程。我們必須意識到這種慣性巨大的動能，以及所產(chǎn)生的長周期影響。

在煤炭的退出過程中，也要有一個順序。我們要盡快推進(jìn)散煤燃燒和中小燃煤鍋爐的退出，無論怎么說這些應(yīng)用都應(yīng)該優(yōu)先退出，應(yīng)成為“十四五”的工作重點，甚至留出排放空間建設(shè)一些高效燃煤火電。我們現(xiàn)在先進(jìn)的燃煤火電技術(shù)的發(fā)電效率幾乎達(dá)到50%，如果我們采用空氣能熱風(fēng)空調(diào)采暖，在今年北京最冷-20℃，COP可以達(dá)到2.15，也就是1大卡煤炭發(fā)電再制熱可以轉(zhuǎn)化超過1個大卡熱能，而中小型燃煤鍋爐供熱只能轉(zhuǎn)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會達(dá)到3.75，整個采暖季的系統(tǒng)效率要比直接燃煤高得多，各種污染物的排放也低得多，而且為未來新型電氣化奠定更高效的能源系統(tǒng)。

在整個能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的過程中，我們要通過技術(shù)、政策、市場、稅收和輿論等多種手段逐步對高碳能源形成擠出效應(yīng)。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(biāo)的實現(xiàn)。這是一個優(yōu)勢也是一個風(fēng)險，因為并不是所有地方的行政部門對于碳達(dá)峰和碳中和的步驟認(rèn)識會達(dá)到同一個水平。

能源需求會受到外部影響出現(xiàn)很強(qiáng)的波動性，比如氣候、市場、生產(chǎn)方式、消費(fèi)習(xí)慣的變化等等。今年冬季非常寒冷，隨著全球氣候變暖，大家以為冬天會越來越暖和，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(dǎo)致南方一些省區(qū)能源電力供應(yīng)的緊張。所以，氣候?qū)W家們說全球變暖帶來氣候變化，極端氣象頻發(fā)。而這就會導(dǎo)致能源需求和碳排放的波動性，造成我們兌現(xiàn)承諾的外部不確定性。

中國是一個制造業(yè)大國，中國的產(chǎn)品供應(yīng)著全世界，世界市場的變化也會直接影響中國的碳達(dá)峰和碳中和的進(jìn)程。這次疫情導(dǎo)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始轉(zhuǎn)給中國企業(yè)，也是成為今年冬季部分省市能源電力供應(yīng)緊張的原因，隨著中國對外開放力度不斷加大，能源需求的波動性會被進(jìn)一步放大。低碳化是我們向國際社會承擔(dān)的責(zé)任，貿(mào)易自由化便利化也是我們要承擔(dān)的責(zé)任。

過去我們一直認(rèn)為產(chǎn)業(yè)會隨著中國勞動力成本的增加出現(xiàn)梯度外移。但這幾年，隨著智能化生產(chǎn)技術(shù)全面展開，勞動力低成本優(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?nèi)藗兊挠^點。發(fā)展智能制造也使人們擔(dān)心制造業(yè)會回流歐美，但根據(jù)這幾年的觀察，有限的回流并沒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(qiáng)。這是因為中國擁有一個超過OECD國家人口的更巨大的新興市場，任何一個產(chǎn)品如果再加上中國市場才具有全球真正的競爭力。況且中國對于這些智能生產(chǎn)線建設(shè)部署的速度無與倫比，上海特斯拉超級工廠就是一個典型的范例。當(dāng)年開建、當(dāng)年完工、當(dāng)年投產(chǎn)，2019年完成一期，2020年完成二期，現(xiàn)在又開始三期擴(kuò)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具有更大的聯(lián)動性。中國簽署RCEP后，這就需要我們能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型要與我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和世界市場的聯(lián)系具有更大的協(xié)同性。如果我們沒有一個全局化的部署，不分能源種類，不分能源利用方式，不考慮能源利用效率，也不考慮企業(yè)與市場的適應(yīng)性，沒有順序橫豎不吝地到處搞一刀切，不僅搞亂了世界經(jīng)濟(jì)秩序，也會影響我們第二個百年大目標(biāo)的實現(xiàn)。

油先退

盡管我們說：高碳先退，低碳后退，無碳不退。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。

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

中國新能源汽車保有量達(dá)492萬輛，幾近達(dá)到“十三五”500萬輛的目標(biāo)。產(chǎn)銷量連續(xù)5年位居世界第一，成為全球擁有電動汽車最多的國家。由于中國的努力，促進(jìn)了電動汽車和儲能電池等技術(shù)的發(fā)展，使一些困擾電動車的技術(shù)和應(yīng)用障礙逐漸得以克服。使電動汽車越來越接近于傳統(tǒng)燃油車的適用性。不僅在乘用電動車方面，在市政車輛、公共交通、輕型卡車，甚至重載卡車和工程機(jī)械方面電動車輛都發(fā)展出了替代性產(chǎn)品，為燃油車輛的退出基本奠定了基礎(chǔ)。

雖然，電動車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80%人口居住的區(qū)域都已經(jīng)具有適用性。從”十四五”開始將進(jìn)入一個全面的替代時期，正如王傳福所言：“電動汽車全面替代燃油車的時機(jī)已經(jīng)成熟”。專家保守預(yù)測，到2035年中國新能源車的保有量將達(dá)到1.6億輛，其中90%以上是電動汽車。

就在一年前，大家還普遍認(rèn)為重載卡車將無法被電動替代，但最近出現(xiàn)的換電式模式開始改變我們的認(rèn)識。國家電投和寧德時代等企業(yè)發(fā)展了一種電池可快速更換的卡車，3分鐘就可以在自動換電站更換電池，一次更換電池能夠行駛150-170公里，基本可以滿足短途定點運(yùn)輸?shù)囊?，而且也被市場接受。寧德時代采用的是傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池，能量密度大約在170-180Wh/kg，而現(xiàn)在蔚來汽車即將裝車的固態(tài)電池的能量密度將翻一番，達(dá)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(guī)模替換傳統(tǒng)技術(shù)，換電卡車的行駛里程將翻番達(dá)到300公里，基本可以滿足長途運(yùn)輸、大型工程車輛和大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的需求，會形成汽油、柴油同步退出的格局。

在所有能源系統(tǒng)中，燃油退出的技術(shù)準(zhǔn)備是最充分的，這是因為燃油退出是全球性問題，全世界都在積極想辦法，有大量的創(chuàng)新資本長期投入在相關(guān)領(lǐng)域，市場競爭最充分，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(qū)動技術(shù)不在傳統(tǒng)大企業(yè)的壟斷之下，電池的突破性進(jìn)展主要來自信息技術(shù)發(fā)展的聯(lián)動效應(yīng)，是一個從邊際實現(xiàn)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)實現(xiàn)碳中和的一個個改變游戲規(guī)則的突破口，形成強(qiáng)有力的推進(jìn)力。中央向世界承諾碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)，背后是對相關(guān)技術(shù)進(jìn)步的研判，可以說絕大部分實現(xiàn)低碳發(fā)展的技術(shù)都已經(jīng)解決，而且隨著時間的推移，更多的解決方案還會源源不斷展開，只要我們尊重規(guī)律，策略科學(xué)，順序合理，我們就可以實現(xiàn)我們對世界的承諾。

（作者：韓曉平）