近日，中共中央、國務(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》，這是中國碳達(dá)峰碳中和的頂層設(shè)計，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。
如期實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，將給中國帶來哪些深遠(yuǎn)影響?又將如何影響我們的日常生產(chǎn)和生活?思客邀請中國工程院院士、清華大學(xué)碳中和研究院院長、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授賀克斌聚焦這一話題。
實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)會帶來政府行為、企業(yè)行為和個人行為的根本變化，覆蓋全社會方方面面，影響范圍非常大。這是一場經(jīng)濟社會系統(tǒng)性的變革，涉及到觀念重塑、價值重估、產(chǎn)業(yè)重構(gòu)及廣泛的社會經(jīng)濟和生活影響，這就是我們的未來之變。
首先是觀念重塑?，F(xiàn)在的全球經(jīng)濟高度依賴化石能源，但是化石能源在全球的地域分布極度不均勻，目前，煤炭儲量最多的前五個國家占了全球煤炭75%的儲藏量;石油儲量，前五個國家占了62%;天然氣儲量，前五個國家占了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，分別是風(fēng)能、太陽能、水能、核能。其中風(fēng)能、太陽能將來占的比例會更高。全球風(fēng)、光資源分布相對更均勻，誰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，誰就獲得了長期經(jīng)濟發(fā)展支撐能力的提升。這是一個資源依賴型走向技術(shù)依賴型的過程，未來這個過程會使我們更多地關(guān)注關(guān)鍵技術(shù)。
國際能源署(IEA)給出的技術(shù)評估，分別對低碳發(fā)電、電力基礎(chǔ)設(shè)施、交通運輸用電、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;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)、競爭，才能推向市場。IEA2021年的最新報告顯示在全球能源行業(yè)的路線圖里，2050年實現(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，可見走向技術(shù)依賴型的經(jīng)濟發(fā)展模式對科技創(chuàng)新的需求更加迫切。
第二是價值重估。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比還比較高。碳市場的建立健全和逐步完善會使碳價在全國或者全世界發(fā)揮作用，逐漸使技術(shù)的競爭優(yōu)勢發(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、光伏電的價值和競爭力會被重新認(rèn)識。
再看地域價值。我們國家東部是發(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)，這會給這些地域帶來新的發(fā)展機遇，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有更多的發(fā)展機遇，一定程度上也能帶動這些地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，使發(fā)展不平衡的問題得到一定解決。舉個例子，寧夏地域很廣闊，但是沙地很多，一家企業(yè)做了大量的太陽能板，獲得的太陽能用于發(fā)電，太陽能板造成大量的陰影，在陰影下種的寧夏特產(chǎn)枸杞，和沒有太陽能板覆蓋的枸杞有很大區(qū)別，它的水分保持時間更長。太陽能板到一定時候有污染，會影響吸收太陽能，需要沖洗，沖洗太陽能板的水可以用來灌溉下面的枸杞，實現(xiàn)循環(huán)利用。這個經(jīng)濟模式把原來比較荒的沙地大幅度改變?yōu)槟茉蠢玫睾托碌慕?jīng)濟作物生產(chǎn)地，為發(fā)展帶來了全新的機遇。
價值重估還有一個例子，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)有的用量沒有問題，但是2050年光伏裝機總量的目標(biāo)是要比2020年增加19倍，因此這些稀缺元素的累計需求量會大幅度增加，物以稀為貴，這些稀缺元素的未來價值會更大提升。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)行無害化處理，一旦它們的價值增加以后，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，這對它們的循環(huán)利用會有很大的推動，這也是價值重估推動技術(shù)變化的重要體現(xiàn)。
第三是產(chǎn)業(yè)重構(gòu)。未來在減碳的推動下，傳統(tǒng)的加油站會變成加能站，在我們國家這已不是概念式的未來構(gòu)想，而是正在走向現(xiàn)實。中石化在“十四五”期間計劃利用原有3萬座加油站、870座加氣站的布局優(yōu)勢，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。
供電系統(tǒng)也會發(fā)生變化。傳統(tǒng)上，我們通過火電、核電、水電的電網(wǎng)系統(tǒng)滿足生活、生產(chǎn)所需，但在未來，風(fēng)和光這兩種新能源會引入到新型的電力系統(tǒng)中，這個比例高了以后，有一個非常重要的特點，就是它的波動性非人為可控，風(fēng)、光是天上的天然資源，有季節(jié)性變化，甚至有日變化，波動性很大，不像火電燒煤、燒油、燒氣那樣可控。
這個情況下電力供需管理系統(tǒng)會催生新型產(chǎn)業(yè)——虛擬電廠。以前“以需定供”模式相對穩(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、洗衣機這些家用電器的生活用電，它們對時間不是特別敏感，早點干晚點干都行，放在什么時候洗由系統(tǒng)來控制，反正到時候就洗干凈，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，這個調(diào)節(jié)通過智能系統(tǒng)就能控制在供需之間形成相對平衡。大規(guī)模的電動車應(yīng)用，其充電也有較大的調(diào)節(jié)波動能力。
我們把未來發(fā)展中，這部分從調(diào)節(jié)“需”方來適應(yīng)“供”方的波動的功能，叫做虛擬電廠。這是未來發(fā)展里非常值得期待的?，F(xiàn)在我們國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)于十來個燃煤火電廠的發(fā)電量的供需調(diào)節(jié)能力。隨著未來的發(fā)展，這部分新業(yè)態(tài)發(fā)揮的作用還會更大。
另外，產(chǎn)業(yè)重構(gòu)方面，減碳壓力的產(chǎn)業(yè)鏈傳遞也很突出?，F(xiàn)在越來越多的全球性大公司自主承諾減排，原來對一家企業(yè)到底排多少碳主要看它的生產(chǎn)過程，但現(xiàn)在已經(jīng)擴大到產(chǎn)業(yè)鏈。一個產(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，就會形成減碳壓力的產(chǎn)業(yè)鏈傳遞。比如，中國現(xiàn)在是世界上最大的小汽車生產(chǎn)和消費市場，每年產(chǎn)銷2500—3000萬輛，這個量是美國和日本加起來的總和，這么大的量，對鋼材會有比較大的需求。一家承諾了整個產(chǎn)業(yè)鏈上要減碳的跨國公司在生產(chǎn)小汽車時，就會要求上游生產(chǎn)鋼材的廠家也要跟著它減碳，這樣會形成倒逼，煉鋼廠如果達(dá)不到它的要求，它就會去找其他能達(dá)到要求的供應(yīng)商，所以在自主減排的目標(biāo)實現(xiàn)里會形成新的壓力傳遞，這是未來產(chǎn)業(yè)重構(gòu)里非常重要的驅(qū)動因素。
工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈也會發(fā)生重大變化，傳統(tǒng)石油煉制形成汽柴油輸送給燃油車，燃油車消費后會排放大量的二氧化碳，未來這一產(chǎn)業(yè)鏈的市場空間會被大大壓縮。新能源大幅推廣后，通過石油生產(chǎn)基礎(chǔ)化工原料，產(chǎn)出橡膠、塑料、纖維這樣的產(chǎn)品還有很大市場空間，而相關(guān)新材料還會進(jìn)一步拓展市場空間。因此化工生產(chǎn)系統(tǒng)未來的主要方向會是燃料變成原料、能源變成資源，這樣在終端產(chǎn)品里碳排放的壓力會明顯減少。
第四，除了觀念重塑、價值重估和產(chǎn)業(yè)重構(gòu)以外，碳中和對我們的社會生活會造成廣泛的影響。
在出行方面，比如大幅度使用新能源汽車，特別是電動車，在全國會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。一個電動小汽車的用戶，可能根據(jù)充放電的過程做優(yōu)化選擇，未來可能會通過虛擬電廠的方式，在整個優(yōu)化系統(tǒng)里發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，當(dāng)光伏電、風(fēng)電特別充足的時候，電價相對低，可把小汽車的電充滿，就會形成一個分布式的儲能系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)電、光伏電不足時，電價就會漲，那么小汽車用戶可以去放電，相當(dāng)于在賣電。國家電網(wǎng)在北京一個雙向充放電互動樁試點，結(jié)果表明，一輛小汽車選擇合適時段充放電，一度電能掙4毛錢，一年下來能掙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，將來怎么優(yōu)化這個系統(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》研究報告預(yù)測，2040年中國電動汽車保有量將達(dá)到3億輛，每輛車平均65千瓦時，車載儲能容量約達(dá)200億千瓦時，將與中國每天消費總電量基本相當(dāng)。
其次是住——建筑。現(xiàn)在有個概念叫“光儲直柔建筑”，“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”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，直流和交流用電會有15%左右效率的提升，同時如果用了柔性用電系統(tǒng)，建筑在用電上會有15%-30%的調(diào)節(jié)能力，所以在適應(yīng)未來高比例的風(fēng)電、光伏電的時候，會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現(xiàn)供電平衡，冬季因為有供暖需要，供電量會有缺口。柔性用電是充分利用風(fēng)、光這些非化石可再生資源。
再次對普通老百姓的個人行為也有影響。在上海已經(jīng)開始實施碳普惠行動，無論是垃圾分類、綠色出行、節(jié)約用電，還是光盤行動等，方方面面都可以積分制，這個分叫做“碳幣”，你可以在一定范圍內(nèi)使用它，購買一些你需要的其他商品、服務(wù)，這是鼓勵簡約生活，這使得人人都可以對減碳行動做出或大或小的貢獻(xiàn)。
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