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能源转型的赢家攻略——因地因时制宜

来源:  中国石油石化       作者:张抗 苗淼 张立勤       发布时间:2022-1-13 09:27  |  

化石能源时代是人类生产力快速发展的时代,也是人们所说的工业革命时代。短短的200多年时间,人类在越来越高效的能源和相应的科技快速发展的推动下,加速改变着社会进步。但呈几何级数增长的化石能源使用产生的二氧化碳和其他污染物,也深刻地影响着人类赖以生存的地球环境。人们痛心地发现,这种生产方式是不可持续的。从能源使用角度看,必须在几十年的时间内完成由高碳高污染的化石能源为主向低碳/零碳的非化石能源为主的转变。能源(构成)转型的要求,就这样不可回避地摆在了人类面前。显然,在数十年的短时间内完成这一对社会经济和人类生活有着巨大影响的任务是非常艰巨的。面对着差异巨大的国情,不同专业的研究者对转型的具体路径方式也会有巨大的认识差异。这就需要我们认真的讨论研究,并在实践中逐渐加深对这一新生事物的认识。

任何重大问题的研究中,都必须认真对待其各个组成部分的具体情况、各个发展阶段间的差异。因地因时制宜,就是从不同地区不同发展阶段(时间)的具体条件出发采取适合对策,即实事求是地把握科学性、准确冷静地分析阶段性。

因地制宜

世界不同地区、国家间的能源发展差异很大

在能源转型问题上,首先要考虑的是其立足的基础,即目前的能源构成状况、资源赋存特点和经济政治局势的影响。在世界上,北美地区已经进入石油时期的末期。2020年,其石油虽然居能源消费量之首(39.27EJ),但与天然气的消费量(37.11EJ)已相当接近。一些国家凭借其特殊的资源禀赋,已经进入天然气时期。如独联体的俄罗斯(天然气、石油消费量,分别是14.81EJ、6.39EJ)、白俄罗斯、土库曼斯坦和乌兹别克斯坦,中东的伊朗(天然气、石油消费量,分别是14.81EJ、6.39EJ)、阿联酋、卡塔尔和阿曼,南美洲的阿根廷(天然气、石油消费量,分别是14.81EJ、6.39EJ)、委内瑞拉、特立尼达和多巴哥等。

某些先进国家已经实现了“碳达峰”,近十年来碳排放量总体处于下降趋势。以2020年碳排放量占2010年的比例计,北美三国为82.0%、欧洲各国总体为76.9%。欧盟一些国家甚至提出,2040年主要依靠生物质在供热领域首先实现“碳中和”。总体来看,它们2050年之前达到“碳中和”并不十分困难,但实际问题要比预想中多许多。如2021年5月,一贯表现激进的德国议会把欧盟2030年实现在1990年基础上减排55%的目标提高到了65%,但“现实却很骨感”。近年,德国在能源短缺的袭击下大幅度提高了煤产量和进口量,而非化石能源主力之一的风电招标一再不能完成。2017年,其风电装机新增超过5吉瓦,到2020年逐年降至1.4吉瓦,使人担心其气候目标恐落空。波兰富煤贫油贫气,而近来又多次受到俄罗斯“断气”的打击。其能源转型的速度,恐难以达到欧盟的要求。

对大部分比较发达的国家来说,能源构成中最主要的是石油天然气,非化石能源的发展也有了相当的基础。它们可以借助别国已经相当成熟的经验和技术大力发展低碳/无碳能源,一些中小国家甚至可以直接用进口来解决能源转型中的困难和问题。某些国家可以跟风承诺“双碳”目标,但至少目前并没有做出认真的努力,甚至因采取一些加大碳排放的措施而受到指责(澳大利亚不放松煤的开采,加拿大仍在加大重油的开采量)。

值得关注的是许多较落后的发展中国家,在目前以化石能源为主并受新冠肺炎疫情的叠加打击的情况下,维持经济的持续低速发展和政局的稳定已相当困难。在企业和政府都无法拿出大量资金投入能源转型的情况下,指望它们按照“双碳”指标实现“碳达峰”、“碳中和”是相当困难的,印度、南非、哥伦比亚可能属此类型。属于这类情况的,还有一些经济困难中的石油输出国。在不久的未来,因石油供应超过需求而使油价长期处于低谷中,将使这些国家经济陷入困境。极端的情况是正处于严重内乱中的国家,在外来势力的持续干扰下政局难以稳定、经济陷入崩溃,连生存都成问题,何谈经济发展和能源转型。

正是基于上述复杂的情况,各种存在困难的国家必将对整个地球村能源转型产生不利的影响。这使许多国际组织预测,本世纪中期油气仍占相当大的比例。换言之,全球的平均能源构成可否在本世纪中期(如50、60年代)达到“双碳”指标所要求的发展水平,尚需等待实践的检验。

中国不同地区间、城乡间的能源差异

无论从经济发展水平还是从能源特点角度上看,中国至今仍然是地区差异、城乡差异相当大的国家之一。多年实施的北煤南运、西气东输、西电东送、南水北调等,形象而雄辩的说明了大区域间的经济和能源发展的差异。从总体经济条件看,中国可划分为南方(珠江和包括四川在内的长江流域)、华北(黄河下游)、东北、西北(包括内蒙古中、西部)、西南(青藏高原)几个大区。笔者初步认为,如果区内外能源发展调度得当,南方大区有可能将承诺的“双碳”达标时间提前。西南大区化石能源基础薄弱、能源转型调整的难度不大,特别是像青海东部那样实现风、光、水电、地热互补情况下也有提前/按时达标的可能。华北大部分地区经济基础好,对压缩化石能源的承受能力和对西北区非化石能源的接受能力较强,有可能按时达标。据最新动态,山西省有可能拖后。西北和东北大区的经济基础比较薄弱,无论对化石能源的大力压缩还是大力发展、消纳非化石能源均有巨大的压力。为了不产生对其经济较大的伤害,上述地困难地区发展的步子应十分慎重。应有比预定的全国“双碳”达标时间稍拖后的思想准备。但差异化的区域安排,并不妨碍全国(平均值)按承诺的时间“双碳”达标。

更令人关注的是,我国城乡间的差别在逐渐缩小、弱化。对于一线大城市来说,有可能提前实现“双碳”指标。以北京为例,2012年率先实现了“碳达峰”、“十三五”期间平原地区基本实现无煤化,在补齐本地可再生能源开发的短板和能源电力互联网的保障下可在全国率先达到“碳中和”。在“2021国际能源变革对话”之低碳城市建设分论坛上,各地都强调立足本地特点因地制宜的原则。苏州在众多工业类型中狠抓排放“大头”,为年排放超过1.3万吨的企业量身制定减碳目标:“十四五”期间单位GDP二氧化碳排放下降81.5%,超额完成减排目标。烟台利用核电、海上风电的优势,将使清洁能源装机增长45.5%。

研究者们更关心农村能源的保障和清洁化。这是经历了若干曲折仍未彻底解决的重大问题。在总结了近年经验教训基础上,国家更强调因地制宜的原则。2020年12月,国家能源局在关于“煤改生”建议的答复中提出:“生物质能供暖绿色低碳、经济环保,是重要的清洁供暖方式。”“因地制宜发展生物质能供暖,可以为具备条件的县城、人口集中的建制镇以及大气污染防治非重点地区的农村提供清洁供暖,具备良好的环境效益和综合效益。”笔者认为,这里提出的“供暖”应包括炊事用热。与此同时,对大气污染防治要求严格且条件具备的地区的农村,则采取了从已设管网延伸至中心城镇,建立区域微管网向周围农村延展的供气方案。此外,应在以往的经验教训的基础上,继续探索条件适合地区规模的沼气生产和利用、适合分散农村的分布式风电光伏等问题。这是我国新时代振兴农村的必然步骤。

为了更好地贯彻因地制宜的方针,防止一刀切,近来中央关于许多能源的具体决策交由各省市和大型国企决定,如要求各地在“十四五”规划中提出具体意见。但不少专家指出,各地对其所存在的具体困难反映不够,反倒有攀比高指标、“抢头彩”的趋势。针对类似的越来越重的“跑偏”现象,国家发改委于2021年8月17日在新闻发布会上,明确对碳中和“冒进”和运动式“减碳”甚至大搞“一刀切”等现象提出了批评。中央的提醒,对不断出现的各种类型“跑偏”现象,贯彻实事求是、稳中求进的方针,起到了“及时雨”的作用。

从思维方式上考虑,不同地区间发展性质/程度差异可以看作为时间上处于不同发展阶段表现,在某种程度上二者可以看作为一个事物的两种表现。

对不同时间阶段提出不同要求

“双碳”指标的两个时间节点,正是其前后处于不同发展阶段的反映。首先要求在2030年实现“碳达峰”,就意味着对前一阶段相对低的要求:碳排放增长的速度与经济发展的速度脱钩,并在2030年实现碳排放总量由增到减的趋势性转折。在其后的第二个时间阶段,才提出逐渐走向“碳中和”的要求。陈俊武院士等在其专著《中国中长期碳减排战略目标研究》中,以一章的篇幅专门讨论了“中国分阶段温室气体减排目标的问题”。他具体分析了两个阶段不同的工作重点,对这两个阶段的具体要求可以有回旋余地。如时间可以有一定的提前或拖后(中国就提出要到2060年实现“碳中和”),实现“碳达峰”时具体的碳排量可以有所高低。这就实现了既有总体的时间目标,又充许因具体情况的不同不搞一刀切的灵活原则。这种实事求是的发展观、求同存异的包容性,正是实现全球能源转型的正确思路。

实践证明,超越事物发展的客观阶段性,硬性要求过早实现偏高的减排指标,不但不能推进能源转型反而会把事情搞坏、走向其反面。与普遍接受的《巴黎协定》的要求不同,2021年5月IEA提出了《全球能源行业2050年净零排放路线图》,基本要求是2050年实现“碳净排放”,并把升温限制在1.5℃之内。于是,相应的许多具体要求(如立即停止化石能源,尤其是油气项目的投资)从现在看来是近中期不可能实现的。业内人士把它看作是“激进的”设想而不置好评。

积极的顺应因时制宜的原则,要求我们在实现碳达峰的第一个阶段要做好两方面的工作。一在保障实现经济持续发展目标的条件下,以尽可能大的力度节能减排,减轻后期“碳中和”的难度。二是为更加困难的“碳中和”目标做好充分、踏实的准备。

我们知道,越到后期碳减排的难度越大,必须有相当大力度的创新才能攻克其难关。而更为艰难的是对排出的二氧化碳予以捕集和封存(CCS)及捕集利用和封存(CCUS)。这不仅要求更高的科技含量的大量工程作业和经济投入,而且必须有相当长的时间去恢复、培育自然界不同种类碳汇载体(如森林、湿地、海草床等),积累它们在不同条件下的碳汇的实际数据,为科学的论证碳排放和碳封存的规律奠定基础。这种探索和在实践中修正其认识、检验其效果,都需要时间。因此,需要我们从现在开始就着手进行这类偏基础的研究和应用技术的研究。

(编辑:王星

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