碳中和是一项系统工程
碳中和的实现是一项复杂的系统工程,不仅与能源的低碳转型相关,还涉及产业、经济结构的变化甚至经济、社会等诸多方面。如何从系统的角度着手,多措并举、有序推进,既避免过高的转型成本,又促进本国及本地区的优势产业发展,是各国政府都非常重视的战略
问题。
(一)能效是第一能源
根据IEA的相关研究,在以巴黎协议为目标的可持续发展情景中,为实现“巴黎协定”不超过温控2℃目标,可再生能源(包括风、光、水电、生物质等)的贡献率是32%,而能效的贡献率最高,为37%。这里的能效不仅包括了狭义上的能源节约,也包括了整个系统和经济结构的能效提高。国际可再生能源署(IRENA)也有类似研究,归类标准有所不同;按照相关模型模拟,为实现“巴黎协定”不超过温控2℃目标,可再生能源与能效的贡献率各占25%,单列出来的电气化贡献率为20%。电气化的最大优势是能够大幅度提高能效,这也从侧面反映了能效的重要性。能效是第一能源的理念在IEA、IRENA的分析预测中都得到了很好的体现。除能效和可再生能源之外,氢能、碳捕获利用与封存(CCUS)以及其他
碳汇技术等也将发挥重要作用。
(二)碳中和的实现可以有多种模式
关于能源转型的目标模型,来自欧洲、美国机构的研究并未设定某种特定的路径,而是强调了多种选项的可能性。比较典型的是由美国多个政府相关机构参与的“零碳美国”(Net Zero America)研究,给出了5种比较典型的碳中和模式,在设定达到净零排放目标的前提下,化石能源的占比从0到超过30%不等。这5种典型模式分别是高电气化+全部可再生、高电气化+可再生受限、低电气化+高生物质、高电气化(高电动汽车)、低电气化。上述研究为探索如何优化净零排放路径提供了参考依据,其中最重要的参数之一是降低能源转型的成本。
(三)有序转型
当前,实现碳中和的相关技术约有40%以上仍处于实验室或小规模试验阶段,如CCUS技术、氢能开发利用等,尚未实现大规模的商业化应用。与此同时,风电、光伏等技术已进入大规模商业化开发阶段,因此
电力部门在减碳早期阶段会相对容易。
为描述不同领域减碳的额外成本情况,有关研究提出了“绿色溢价”概念,即实现碳
减排所要付出的额外成本。例如,热泵技术相对于传统取暖方式更加便宜,即为负溢价,属于绿色溢价降低的领域;而采用零碳技术的
水泥或
钢铁行业,需要额外支付几倍于当前的成本,属于绿色溢价较高的领域。因此,绿色溢价较低的领域可优先开展转型。
Agora等机构开展了德国碳中和路线图研究,凸显了能源、工业等各部门有序转型以实现碳中和的理念。根据该路线图,德国2030年前的重点减碳领域是以电力为主的能源行业,减碳量为2.07×108t,占该阶段全部减碳量的50%,与此同时工业领域的减碳量仅占17%;2030年后,随着氢能等先进低碳技术在工业领域的大规模应用,工业领域将超越电力、能源行业成为最重要的减碳领域,在2030—2050年实现零碳目标,减碳量达1.11×108t,与此同时电力、能源领域的减碳量变为0.95×108t。
在划分不同领域、不同地区减碳先后次序时,需要重点考量如何以较低的成本实现低碳转型并提高技术成熟度。值得重视的是,发达国家普遍强调能源转型及碳中和带来的新兴商业机会。对于新能源、储能、新材料、电动汽车、先进制造业等未来产业竞争的重点领域,及早谋划并优化产业布局,形成以较低的成本投入早日实现可持续发展的商业模式,在实现碳中和、提升未来产业格局方面都将发挥重大影响。