解读“碳中和”

2021/10/08


碳中和是国之大计,也是在新形势下,世界各主要国家正在逐渐达成的共识。2021年3月15日召开的中央财经委员会第九次会议强调,“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,拿出抓铁有痕的劲头,如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。”


为什么要达到碳中和?如何实现碳中和的目标?网易研究局对国内外碳减排相关专家进行了深入专访,并对碳中和问题进行了调查研究。


碳中和是什么?


碳中和是什么?中国能源研究会学术顾问,国家发改委能源研究所原所长、研究员周大地给出了一个直观的表述,“从客观效果来讲,碳中和要达到二氧化碳零排放。但是如果有的二氧化碳排放实在不能消零,可以采取补偿措施,比如增加人工碳汇产生负排放,因为正负相加等于零,从而达到净零排放。”所以,碳中和并不是指我们从此以后不再排放碳,而是排放的碳能够被完全吸收,也就是让碳的排放量等于消除量,这个过程就是碳中和。


因此,碳的排放量这个指标就显得非常重要,它直接决定了我们需要消除多少碳。世界每年到底排放多少碳?微软创始人比尔·盖茨给出了一个测算,“关于气候变化,你需要知道两个数字:第一个是510亿,第二个是0。510亿是全球每年向大气中排放的温室气体的大致吨数。观察每年的温室气体排放数据,或略高或略低,但总体呈上升趋势。0是我们需要达成的目标。要想阻止全球变暖,要想避免气候变化的最坏影响,我们需要停止向大气中排放温室气体。”


从510亿到0,这样的碳中和就足够了吗?畅销书《灰犀牛》作者米歇尔·渥克表示,“我们不仅需要碳中和,更进一步,我们需要‘碳负排放’,这样我们才能停止向大气中排放超出地球承受能力的温室气体。”


为什么需要碳中和?


我们为什么需要举全球之力,来实现碳中和,甚至是“碳负排放”?作为碳基生物的人类,真的有必要为了碳做到这个地步吗?答案是肯定的,而且已经到了迫在眉睫的地步。


二氧化碳是大气中大量存在的固有物质,并不是污染物。直到今天,仍然有人认为,气候变暖是一场“骗局”,并不是真实存在的。还有观点认为,寒冷地区将受益于气候变暖,所以,全球气候变暖并不完全是一件坏事。真的是这样吗?


气候变暖的确存在。第一,与工业化前(1850—1900年)相比,全球气温明显升高。根据联合国官网数据,气象组织调查持续记录了全球的长期气温,2011—2020年是有记录以来最暖的十年,其中2016年、2019年和2020年位列前三,且这三个最暖年份的全球平均气温相差无几。2020年的全球平均气温约为14.9℃,比工业化前水平高出了1.2(±0.1)℃。第二,过去一百多年,海平面明显升高。在过去几千年间,海平面一直很稳定,但是自从1901年以来,全球海平面上升了19cm。


我们需要碳中和,首先是因为气候变暖对全球来说,是自然灾害,即使对于寒冷地区,弊也远大于利。气温上升1.2℃,听起来似乎无关紧要,但是对地球来说,已经算是“发烧”了。


其次,中国化石能源结构并不是一个理想的能源体系,以煤为主的能源结构效率低,与世界脱煤的潮流不符,此外,化石能源还会带来经济负担和能源安全问题。为了实现绿色、可持续的发展,人类需要降低对化石能源的依赖,转向清洁能源,实现碳中和。中国工程院院士、清华大学环境学院教授贺克斌表示,碳中和的核心就是能源结构调整和经济结构转型。


嘉庚创新实验室研究员、厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强表示,其实中国化石能源的比例和世界平均水平差不多,都是85%,但是中国重煤炭,煤炭的碳排放量在所有能源中最大,而国外以汽油为主,这是最明显的不同。


尽管人们依赖化石能源(煤炭、石油和天然气),但中国化石能源体系并不是一个理想体系。


国家气候变化专家委员会委员、中国社科院学部委员潘家华表示,以煤为主的能源结构效率低,碳的密度最高的化石能源是煤炭,1吨标准煤热值的煤炭大约排放2.6吨二氧化碳;1吨标煤热值的石油大约排放2.1吨二氧化碳,汽油、柴油等有一定的差异;1吨标煤热值的天然气大约排放1.6吨二氧化碳。所以,煤炭的能源效率是化石能源中最低的,贡献了最多的单位排放量。


潘家华进一步解释道,以煤为主的能源体系与世界脱煤潮流也不完全符合,比如,英国提出在2024年去煤,德国原先计划在2042年去煤,后来提前到2038年,现在又提前到2030年彻底去煤。中国基本不可能在2040年去煤,有可能2050年也无法去煤,那么是否可能在2055年以前去煤呢?我们需要一个有序退出的时间安排,因为不可能总让煤炭问题阻碍碳中和的实现。所以,中国应该在2055年前实现基本去煤。


林伯强则认为,建设以清洁能源为主体的能源系统,并不意味着煤炭产业会完全消失,实际上到2060年,煤炭应该还会剩下很小的一部分。


除了上述问题之外,化石能源还会带来经济负担和能源安全问题。“2020年全年,中国进口石油超5.4亿吨、天然气将近2000亿立方米,每年都要花费两三千亿美元购买进口石油和天然气。”周大地透露。


因此,要想实现碳中和,我们就必须逐渐降低化石能源的使用量,找到其它可替代的清洁能源。而这个转型过程,实际上对经济和社会都是巨大的机遇和红利。


中金公司首席经济学家、研究部负责人、中金研究院执行院长彭文生表示,中国是全球最大的制造业经济体,在清洁能源技术、设备、制造业环节具有领先的地位,有望在化石能源向清洁能源转型的过程中占有先机。从长远来讲,碳中和对于未来中国的经济结构、能源安全具有重要意义。未来10—20年内,中国可能会成为能源出口国。过去出口的能源是煤炭、石油,未来出口的是太阳能、风能等清洁能源生产设备。


贺克斌表示,推动碳中和实现,需要“五碳并举”。第一,资源增效减碳;第二,能源结构降碳;第三,地质空间存碳;第四,生态系统固碳;第五,市场机制融碳。其中,“能源结构降碳”是减碳幅度最大的一个方面,大力促进风、光等可再生能源发展、改变产业用能结构等,将推动中国能源结构深度转型。能源结构转型,又将推动世界经济从资源依赖型向技术依赖型转变。


中国碳排放现状如何?


温室气体包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和氟化气体。二氧化碳当量是一种温室效应的度量单位。关于二氧化碳当量的测量,是一个非常复杂的技术活。


大多数中国碳排放数据库只统计了二氧化碳排放量,没有包括甲烷、一氧化二氮和氟化气体。各个研究机构对中国目前每年的碳排放量的测算也不尽一致,但大概的范围是在100亿吨/年左右。


根据2020年中国细分行业碳排放数据,2020年全年中国共排放103.76亿吨二氧化碳。从细分行业来看,2020年碳排放前三的行业分别是燃煤电厂、钢铁和水泥,这三个行业的排放量占比超过了全国总量的60%。其中,燃煤电厂排放量高达35.39亿吨,占比超过总量的1/3,为34.11%,是碳排放最大的行业;其次是钢铁、水泥行业,这两个行业分别排放了15.98亿吨和11.12亿吨二氧化碳,对总量的贡献均超过10%,分别为15.4%和10.71%。石油化工、工业燃煤供热和工业燃煤锅炉等20个行业贡献了剩下不到40%的二氧化碳排放量。


中国幅员辽阔,各个省份自然资源禀赋和经济发展水平差异很大,而碳排放与工业化和城市化进程息息相关。由此可以推断出,各省份的碳排放量也不尽相同。根据中国碳核算数据库的数据,2018年中国共排放105.16亿吨二氧化碳。河北、山东和江苏是中国碳排放最大的三个省份,共排放了超过24%的二氧化碳。其中,河北排放了9.12亿吨,是中国二氧化碳排放量最大的省份,占比为8.67%;位列第二和第三的山东和江苏分别排放了9.02亿吨和7.64亿吨二氧化碳,占比分别为8.57%和7.27%。在有统计的省份(不含港、澳、台特别行政区和西藏自治区)中,中国碳排放最小的三个省级行政区分别为北京、青海和海南,各排放了不到1亿吨二氧化碳。


如何实现碳中和?


中国碳排放总量高达约100亿吨,实现碳中和的挑战非常大。但可能有人会认为,中国幅员辽阔,多种树就可以靠森林碳汇吸收二氧化碳,让碳排放和吸收相等,碳中和自然就实现了。对此,潘家华表示,中国森林碳汇一年只有4.34亿吨,对于超过百亿吨的化石能源碳来说无异于杯水车薪。


那么,森林碳汇有增长的潜力吗?潘家华进一步表示,森林碳汇应该没有增长的潜力,有以下几个方面原因。


第一,所有碳汇的碳都来源于大气,从大气进入生命体,生命体消亡后碳又回到大气,所以碳是气候中性的。


第二,历史上人类一直在破坏森林。而这些年来,由于工业化、城市化进程,农业生产力大幅提升,大量的土地资源得以释放,又有大量的资金可以用于植树造林,因此,碳汇增长的速度和幅度远超碳的释放量。但从长远看,也必然形成森林吸收二氧化碳与释放的大致平衡,不可能无限增长。


第三,形成碳汇必须要有水。中国以400毫米等降水量线为界,西北一侧干旱少雨,黄土高坡、戈壁荒漠上树木难以生长,我们不可能无限栽树。


第四,森林碳汇和农作物存在竞争关系,如果在本来种植农作物的地方栽树,那么种植农作物的面积必然减小。


当然,除陆地碳汇,还有海洋碳汇,人工固碳技术也可以起到类似碳汇的效果。贺克斌认为,广义上的碳汇是有增长的潜力的。一方面,我们可以通过一定方式增加生态系统的碳汇。以土地利用变化为代表的生态系统管理与增汇措施,例如植树造林、生物能源作物种植、适当退耕还林和退牧还草等可以提升生态系统的碳汇量。在人工生态系统,比如农田中,我们还可以通过改进水肥管理等提高其固碳能力。另一方面,未来,碳捕获和碳封存技术(CCS)可能得到更广泛的应用,也就是我们将电力、工业等部门排放的二氧化碳通过一定技术手段捕获,并运输、封存到适合的地层中,也可以起到类似于增加碳汇的作用。


总的来说,我们要重视碳汇,但森林碳汇对于碳中和来说还是杯水车薪。在海洋碳汇中,远洋基本不受人类控制,近海碳汇相关的研究也不多。因此,实现碳中和,更重要的是从减少碳排放入手。


市场化路径——碳交易所如何助力碳中和


实现碳中和需要的资金之大,仅仅依靠政府补贴是不够的,也需要市场发力。碳交易所就是一种市场化途径。全国碳排放权交易也于2021年7月16日正式开市。多位专家表示,碳中和是一个市场信号,意义是重大的。潘家华进一步表示,“尤其重要的是,不论是中国的,还是欧盟的,碳市场的交易对象,都是化石能源碳,方向是准确的。”


贺克斌介绍道,根据已有规划,全国碳市场上线交易,首先从电力系统推进,电力工业覆盖中国二氧化碳排放量的35%;第二步将会引入建材行业的水泥和有色金属行业的电解铝,这两个行业引入后,覆盖的二氧化碳排放量会达到47%;之后引入化工、建材、石化等八大行业,这八大行业会覆盖全国二氧化碳排放量的70%。未来还会从生产领域扩展到生活领域,逐步引入碳市场的概念和实际应用,也就是我们个人的碳足迹。


然而,碳交易所并不完美。从世界经验来看,欧盟碳交易市场早在2005年就启动,但仍然经历了价格暴跌和价格震荡等问题,而且,欧盟这十六年的实践中,也并没有因为有了碳交易所,就实现了碳中和,只是在一定程度上缓和了碳排放的速度。


彭文生表示,从长远来看,碳交易市场是一个重要机制,但是在短期不能寄予太高期望。从其他国家的经验,包括欧洲碳交易市场的经验来看,碳交易所发展的过程——从新创建的市场走向成熟是一个相当长的过程,而且这里也会出现很多问题。最关键的是,过去没有碳交易市场,现在人为地通过政策或者机制的设计来创造一个新的市场,这就涉及到所谓的交易成本的问题。


彭文生介绍,碳交易所面临的挑战主要有三个。


首先,要准确地测算不同经济主体的碳排放量,这本身就不容易。


其次,关于碳交易市场涵盖的范围的界定,在开始阶段,可能把一些主要的、相对比较清楚的碳排放经济主体或厂商包括进来,但是这毕竟不是全部,甚至可能不占碳排放的大部分。从长远来看,怎样把更多的碳排放经济主体纳入进碳交易体系,这也是一个挑战。


第三,碳排放的定价机制。目前来看,开始阶段大家都认为应该是免费的配额,随着时间推进,对市场运行机制更加了解之后,可能会走向竞拍的模式。这些都需要一个发展过程。


全球影响力投资指导委员会主席罗纳德·科恩爵士表示,从全球来看,碳市场从来就没有真正起飞过,尤其是在碳补偿方面,很多机会都没有真正得以利用。在碳中和转型过程中,公司会受到来自股东和工会的压力,促使公司减少碳排放,但这个过程需要时间。在过渡期间,公司需要碳补偿来提升业绩,所以碳补偿的市场规模会进一步增加。另外,碳价要体现污染对环境造成的影响,所以碳价需要定得更加合理一点。


潘家华则表示,碳市场并不是碳中和的“灵丹妙药”,而且,可能还有副作用,需要引起重视并严加防范。从长远看,化石能源碳是被遏制的,因为这些碳是造成气候灾难的。最后实现碳中和,就相当于没有碳了,碳市场等于是没有未来。从短期看,碳交易有一种市场信号,应该说有积极意义。


碳的市场交易,也是有成本的。上海碳交易所可以是非盈利的,但是有交易所,就要有楼、租金、工资等运行费用。即使对企业免费,对社会来说也不可能是零成本。那么,碳交易中的碳,作为一种社会必需品,有些企业很需要。在这种情况下,就要防止资本的炒作和垄断,资本是逐利的,并不必然为社会无偿做贡献。所以从这个意义上来讲,碳交易所要严防出现操盘和炒作的行为。


那么,如何防止大户操纵碳交易市场?贺克斌表示,碳市场和碳价格的稳定需要政府适当的调控和干预措施。从实践看,人们对碳市场的担心是碳价太低。碳价的基本面是由政府发放的配额数量决定的,如果碳价太高,政府可采用拍卖的方式向市场提供额外的配额;如果碳价太低,政府可通过对配额有效性期限限制和公开市场操作等措施稳定碳价。为了防止大户操纵市场,一般都对配额挂单交易设置上限,譬如上海环境交易所就设置了每单不超过10万吨的上限。还有,碳市场中也设置了交易熔断机制,譬如上海环境交易所就设置了与上个交易日相比,交易价格变动不能超过正负10%。此外,现在信息技术很发达,对所有的交易行为都有记录,也都可以进行追踪,在这方面的市场监管和普通的证劵交易没有区别,因此可以对市场行为进行有效的监管。


(文章来源于网易研究局,内容有删减)

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