2022年11月19日，在首屆“中國(guó)低碳城市發(fā)展論壇”上，中國(guó)工程院院士，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院院長(zhǎng)王金南以《碳中和目標(biāo)下的投資成本與技術(shù)展望》為題作線(xiàn)上主旨報(bào)告。為進(jìn)一步擴(kuò)大智庫(kù)成果傳播，現(xiàn)將王金南院士主旨報(bào)告錄音整理成文，僅供學(xué)術(shù)研究交流。
氣候變化與碳排放損失
全球氣候變化對(duì)全球的生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著的負(fù)面影響，這些影響包括海平面上升、極端氣候頻發(fā)、生態(tài)系統(tǒng)功能喪失等。當(dāng)前，人類(lèi)活動(dòng)造成的氣候變化顯著提高了極端天氣發(fā)生的頻率。極端高溫、極端降雨、農(nóng)業(yè)和生態(tài)干旱發(fā)生頻率分別較工業(yè)革命前提高了2.8倍、1.3倍、1.7倍。
2021年8月9日，政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）發(fā)布了第一小組最新的第六次評(píng)估報(bào)告，基本上強(qiáng)調(diào)了三點(diǎn)：一是大氣中的溫室氣體含量在持續(xù)上升，二是全球平均溫度上升趨勢(shì)愈發(fā)明顯，三是人類(lèi)活動(dòng)是全球變暖的主因。在過(guò)去的近一百年中，歐洲、美國(guó)和日本都已經(jīng)完成工業(yè)化階段，高耗能產(chǎn)業(yè)已退出或轉(zhuǎn)移，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源需求基本脫鉤，分別在1987年、2007年和2008年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。中國(guó)仍處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，一次能源消費(fèi)和碳排放處于增長(zhǎng)趨勢(shì)。中國(guó)面臨從碳達(dá)峰到碳中和只有30年時(shí)間，需要付出更加艱苦的努力。
二氧化碳排放不僅造成顯著氣候變化，也造成了巨大的全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)Ricke（2018）的計(jì)算結(jié)果，中國(guó)的每額外排放1噸CO2造成的損失（SCC）在24美元左右，印度的SCC最高（86美元），其次是美國(guó)和沙特阿拉伯（SSC分別為48美元和47美元）。
美國(guó)達(dá)特矛斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在2022年發(fā)布研究報(bào)告，計(jì)算了主要國(guó)家碳累計(jì)排放對(duì)別國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失情況。報(bào)告顯示，1990-2014年，全球累計(jì)溫室氣體排放量約1萬(wàn)億噸，造成全球GDP損失超13萬(wàn)億美元。其中，美國(guó)溫室氣體排放對(duì)其他國(guó)家造成的損失接近2萬(wàn)億美元。
碳中和投資：全球和中國(guó)
從全球碳中和投資成本的角度來(lái)看，目前有IPCC、IIASA、IEA這些機(jī)構(gòu)在做預(yù)測(cè)。1985年至2019年，全球人類(lèi)活動(dòng)造成的碳排放達(dá)到43Gt。其中，化石能源開(kāi)采、使用造成的碳排放量超過(guò)總排放量的80%。
零碳能源和低碳技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的核心措施。根據(jù)IPCC預(yù)測(cè)，到2030年，單位減排成本低于100美元/tCO2-eq的技術(shù)，能夠降低至少一半的二氧化碳排放（相當(dāng)于達(dá)到2019年碳排放水平）。根據(jù)奧地利IIASA的研究，2010-2050年全球?qū)崿F(xiàn)2度溫控目標(biāo)的總投資在150億元左右，而實(shí)現(xiàn)1.5度溫控目標(biāo)則需要投資168億美元左右。
從全球的投資情況來(lái)看，2021年全球能源投資總額為2.2萬(wàn)億美元，預(yù)計(jì)2022年達(dá)到2.4萬(wàn)元。清潔能源及其占比在不斷增長(zhǎng)，主要涉及領(lǐng)域包括能效提升、可再生能源發(fā)電、電網(wǎng)及儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)及低碳化石燃料等。根據(jù)IEA的預(yù)測(cè)，在凈零排放情景下，全球能源投資將從近五年的年均2萬(wàn)億美元擴(kuò)大到2030年的年均近5萬(wàn)億美元，以及2050年前的年均4.5萬(wàn)元投資。基于這樣的計(jì)算，為實(shí)現(xiàn)凈零排放，全球能源領(lǐng)域總投資大致在130萬(wàn)億美元左右。根據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)光伏、風(fēng)能發(fā)電在內(nèi)的清潔能源技術(shù)成本將逐步下降。
當(dāng)前，中國(guó)在清潔能源技術(shù)方面發(fā)揮了主導(dǎo)作用。2020年，中國(guó)電動(dòng)車(chē)數(shù)量占全球的一半，占全球太陽(yáng)能熱力裝機(jī)的70%。生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院開(kāi)發(fā)的CAEP模型預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)的整體投入在20萬(wàn)億元左右，重點(diǎn)投入成本分布在電力、工業(yè)、交通和建筑行業(yè)中。清華大學(xué)氣候變化可持續(xù)發(fā)展研究院的研究預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的投資成本在140萬(wàn)億元左右。IEA預(yù)測(cè)，中國(guó)在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和時(shí)，能源領(lǐng)域的累計(jì)投資大約219萬(wàn)億元。
除碳達(dá)峰碳中和之外，碳鎖定以及碳資產(chǎn)擱淺也需要引起關(guān)注。所謂碳鎖定，是指能源、煤電、水泥、化工等生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備在其回報(bào)周期內(nèi)必須要排放的二氧化碳。換言之，未來(lái)的20年至40年內(nèi)，碳排放在設(shè)施設(shè)備建成時(shí)即被鎖定。根據(jù)CAEP的測(cè)算，中國(guó)2020年重點(diǎn)行業(yè)碳鎖定1960億噸，是全球碳鎖定效應(yīng)最高的國(guó)家。相對(duì)應(yīng)的，碳資產(chǎn)擱淺是指在碳中和目標(biāo)下需要被淘汰的行業(yè)固定資產(chǎn)。山東、河北等地的碳資產(chǎn)擱淺成本相對(duì)最高。
中國(guó)碳中和技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的展望
2020年到2021年，中國(guó)工程院提出了我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的重大技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)需求，主要涉及到工業(yè)、能源、交通、碳移除等重大領(lǐng)域，包括氣候模式和碳循環(huán)模擬預(yù)測(cè)技術(shù)、清潔能源和智慧儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與糧食減碳關(guān)鍵 技術(shù)等。到2060年，可再生能源使用、電氣化、CCUS和氫能等技術(shù)措施將成為重點(diǎn)發(fā)展方向，并形成顯著的碳減排潛力。發(fā)電轉(zhuǎn)型、電網(wǎng)擴(kuò)張和現(xiàn)代化等電氣化措施投資額將增加到5600億美元，對(duì)氫能的投資將達(dá)到700億美元以上，對(duì)CCUS的投資也將超過(guò)250億美元。
在碳減排技術(shù)成本方面，電力行業(yè)具有最低的單位減排成本，平均每噸二氧化碳213元，工業(yè)部門(mén)的碳減排成本約為423元/噸，CCUS等負(fù)碳技術(shù)的單位減排成本在500元左右。
就電力行業(yè)而言，截至2060年，中國(guó)電力需求量將超過(guò)15萬(wàn)kwh，可再生能源發(fā)電量將增長(zhǎng)6倍，僅光伏發(fā)電占比將超過(guò)45%。根據(jù)IREA預(yù)測(cè)，2019-2050年，亞洲年度平均光伏投資成本將達(dá)到1130億美元，中國(guó)投資總量將達(dá)到644億美元。
就氫能產(chǎn)業(yè)而言，根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟及IEA發(fā)布的報(bào)告，預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)氫氣需求量將達(dá)到3500萬(wàn)噸，2050年達(dá)到6000萬(wàn)噸，在中國(guó)能源消費(fèi)體系中占比達(dá)到10%。從目前來(lái)看中國(guó)煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、電解水制氫的成本分別為8.85元/千克、10-16元/千克，30-40元/千克。西部風(fēng)力、光照條件較好的地區(qū)，可再生能源制氫成本將低于其他的地區(qū)。
就工業(yè)零碳技術(shù)而言，它包括燃料零碳化、原料低碳化、工藝負(fù)碳化、產(chǎn)品綠色化等方面。工業(yè)零碳技術(shù)是工業(yè)部門(mén)實(shí)現(xiàn)碳中和的重要支撐，需要發(fā)揮國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，集中優(yōu)勢(shì)科技資源，加快部署科技攻關(guān)。
就CCUS技術(shù)而言，它是目前實(shí)現(xiàn)化石能源低碳化利用的唯一技術(shù)選擇，是碳中和目標(biāo)下保持電力系統(tǒng)靈活性的主要技術(shù)手段，也是鋼鐵、水泥等缺少顛覆性低碳轉(zhuǎn)型技術(shù)的減排行業(yè)的可行選擇。CCUS的成本主要取決于捕集、運(yùn)輸、封存三個(gè)方面。預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)全流程CCUS（按照250公里運(yùn)輸計(jì)算）的技術(shù)成本在300-700元/tCO2，到2060年可以降低到140-400元/tCO2，從而發(fā)揮出CCUS技術(shù)的市場(chǎng)潛力。
編輯：楊之穎
審核：蔡峻