李 冰

一、引言

2015年12月，《巴黎氣候協(xié)定》正式簽署，其核心目標是通過控制溫室氣體排放，在21世紀內(nèi)將全球氣溫上升控制在2攝氏度以內(nèi)。目前，全球共有186個國家或地區(qū)簽署了《巴黎協(xié)定》，超過110個國家做出了在本世紀中葉實現(xiàn)“碳中和”的承諾。但各國的碳減排規(guī)劃提升了對于煤炭、鋼鐵、煉油等工業(yè)的環(huán)保限制，增加了能源和基本生產(chǎn)資料的獲取成本。對于缺少技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)展中國家而言，碳減排規(guī)劃既增加了居民生活成本，又為其工業(yè)化進程構(gòu)成了更高的壁壘，對低收入國家經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級產(chǎn)生較大的阻礙，從而進一步強化全球經(jīng)濟發(fā)展不充分、不平衡的問題。

針對發(fā)展中國家在碳中和進程中如何平衡“環(huán)保責任”和“經(jīng)濟發(fā)展”這一問題，本文完成了如下工作：首先，綜合梳理了全球碳中和治理體系的格局和各國碳排放政策；其次，討論了目前主要的可再生能源及化石燃料的發(fā)展現(xiàn)狀，并展望了不同能源在我國碳達峰過程中的作用；最后，以電力行業(yè)為主，結(jié)合不同能源的成本及碳排放，測算了“30·60”目標下我國能源格局的潛在變化，分析了碳達峰過程中我國能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級路徑。

二、全球碳治理體系及重點區(qū)域政策分析

不同國家和地區(qū)間政策差異性較大。歐洲地區(qū)對于碳減排的推動較為積極，北美地區(qū)承諾了2050年實現(xiàn)碳中和；繼中國之后，亞太地區(qū)中日本和韓國也已各自提交了自身的碳中和承諾意向書，上述國家目前對化石能源進口的依賴度仍然較高，其可再生能源產(chǎn)業(yè)具有較大的發(fā)展空間。得益于服務業(yè)占比上升和產(chǎn)業(yè)遷移，發(fā)達國家普遍已在10年前自然實現(xiàn)碳達峰，但發(fā)展中國家的碳排放量仍普遍處于上升階段，碳減排意愿并不強烈。因此，在全球碳中和治理體系的構(gòu)建和落實中，一是需要加強承諾國對“碳中和”的立法，以避免“囚徒困境”，提升碳中和路徑的穩(wěn)定性；二是需要針對“起點差異”，向未承諾碳中和的發(fā)展中國家提出合理補償，爭取更多潛在的排放大國加入碳治理機制，而非將化石能源和經(jīng)濟發(fā)展“妖魔化”；三是要積極推動可再生能源技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)的進步和新技術(shù)向發(fā)展中國家的流動，以降低碳減排成本，通過市場手段推動全球碳中和目標的實現(xiàn)。

圖1 全球各國能源需求與人均GDP及城鎮(zhèn)化率的關(guān)系

三、能源電力技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及成本分析

可再生能源成本持續(xù)下降。過去10年中，在技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力逐步成熟，行業(yè)規(guī)?？焖贁U大的背景下，全球光伏及風電成本持續(xù)下降，部分項目的全周期發(fā)電成本已較傳統(tǒng)能源出現(xiàn)優(yōu)勢，對生物能源、地熱能和水電等成熟可再生能源形成較好的補充。據(jù)彭博社統(tǒng)計，2010-2019 年，全球光伏發(fā)電的成本下降了82%，陸上風電成本下降了40%，海上風電成本下降了29%，風光電投資規(guī)模快速擴大。在技術(shù)發(fā)展和規(guī)模效應推動可再生能源成本持續(xù)走低的背景下，預計未來可再生能源在電力領(lǐng)域的份額將持續(xù)上升。

化石能源利用受到諸多限制?；茉窗l(fā)電主要分為煤電和氣電。全球來看，受運輸成本高、耗水量較大及環(huán)保成本逐漸升高等問題影響，煤炭資源的利用成本近年來有所上升，其利用也在多國遭遇了較大程度的抵制。在提出碳中和目標或意向的國家中，德國、匈牙利、奧地利、美國和智利等國都提出了在電力產(chǎn)業(yè)中逐步淘汰煤炭的計劃。此外，部分國際金融機構(gòu)也以“綠色金融”的名義，公開聲明停止對煤電投資的融資支持。在技術(shù)發(fā)展方面，加裝碳捕集設備的“清潔煤炭”能夠較好地降低其碳排放，但該技術(shù)將導致煤電成本提升70%，經(jīng)濟效益難言樂觀。對我國而言，在電力行業(yè)使用天然氣取代煤炭的呼聲長期存在。然而，在“多煤缺油少氣”的資源格局下，我國煤炭價格較低，但天然氣進口成本較高且供應趨緊。一方面，受供應短缺等因素影響，天然氣發(fā)電效率較低，運行成本較高；另一方面，化工、公用工程等領(lǐng)域“煤改氣”需求較大且經(jīng)濟效益更好，也同天然氣發(fā)電存在競爭。預計未來5-10年中，煤電仍將是我國電力行業(yè)中的主力。

現(xiàn)階段氫氣主要產(chǎn)自化石能源。得益于“0碳排放”的優(yōu)勢，氫能源已成為國際上呼聲較高的“清潔能源”之一，多國已提出氫能發(fā)展規(guī)劃。但在經(jīng)濟性和安全性上，氫能源的分布式利用仍存在諸多短板。一是氫氣的密度和沸點是所有能源中最低的，意味著其分散儲運需要低溫高壓，運輸成本高于現(xiàn)有的所有燃料，氫能源車的成本較高且安全性較低，相比電動車不具備競爭力；二是目前全球氫氣的生產(chǎn)主要來自化石燃料，考慮到可再生能源發(fā)電需求仍然較高，光伏制氫在技術(shù)和經(jīng)濟性上都不成熟，預計全球氫氣主要來自化石能源這一現(xiàn)狀在 5-10 年內(nèi)不會改變。但光伏制氫仍然有一定優(yōu)點：一是原料（水）來源廣泛；二是相比輸電，管道輸送氫氣的能量損耗較低。長期來看，“分散制氫、集中利用”或?qū)⒊蔀闅淠茉吹闹髁鲬眯问健?/p>

四、碳達峰目標對國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的影響

（一）我國電力及能源結(jié)構(gòu)

在電力結(jié)構(gòu)方面，根據(jù)國家能源局網(wǎng)站統(tǒng)計顯示，2022年上半年，中國煤電裝機容量占總?cè)萘康?2%，但來自煤炭的發(fā)電量占全部的63%，其51%的發(fā)電效率在所有能源形式中僅次于核電。但與此同時，受供應緊缺影響，天然氣發(fā)電效率僅為 27%。在可再生能源方面，盡管其2021年裝機容量已達到8.9億千瓦（約 39%），但發(fā)電量僅占總額的31%，光伏和風電的發(fā)電效率分別僅為 12%和21%。因此，盡管可再生能源發(fā)電在2021年新增裝機容量中占比達到71%，但在中國客觀能源需求持續(xù)增長的背景下，預計可再生能源仍然難以在短期內(nèi)對煤電在電力結(jié)構(gòu)中的主體地位形成挑戰(zhàn)。如何提升以光伏和風電為代表的可再生能源發(fā)電效率，將成為降低新能源發(fā)展成本的核心課題。

在能源結(jié)構(gòu)方面，2019 年中國煤炭占一次能源消費的 57.7%，石油占 18.9%，天然氣占 8.1%，化石能源消費接近總量的85%。從排放看，化石能源消費產(chǎn)生碳排放 98.6 億噸，其中來自煤炭的碳排放量達72.9億噸，占化石能源碳排放總量的74%，而來自石油和天然氣的碳排放分別占21%和5%。對我國而言，煤炭在能源結(jié)構(gòu)和碳排放中均占據(jù)主導地位，考慮到能源需求穩(wěn)健上漲的背景，煤炭很難在短期內(nèi)被其它能源所取代；天然氣方面，受國內(nèi)貯藏量較少及進口能力不足影響，其供應長期處于“緊平衡”狀態(tài)，消費占比顯著低于全球24.2%的平均水平。

（二）“碳達峰”目標對電力及能源結(jié)構(gòu)的影響

我國在2020年底提出的“30·60”目標中，提出2030年風光電裝機容量達到12億瓦，可再生能源占一次消費之比達到25%及碳強度較 2005年下降65%等詳細發(fā)展目標。因此，本文以“30·60”目標為約束條件，結(jié)合我國一次能源消費及發(fā)電量數(shù)據(jù)，測算了我國實現(xiàn)“碳達峰”后的電力及能源發(fā)展路徑。除假設2030年中國能源結(jié)構(gòu)滿足“碳達峰”約束條件外，本文在測算中還參考了IMF及EIU對2020-2030年 我 國 GDP增速的預測。另考慮到我國城鎮(zhèn)化率的增長和電動車的發(fā)展，電氣化水平將進一步提升，假設2030年我國發(fā)電量將提高到一次能源消費的 70%-75%。

考慮到電動車市場發(fā)展的上行風險，分兩個場景對2030年我國的能源結(jié)構(gòu)及電力結(jié)構(gòu)進行測算?；鶞蕡鼍凹僭O電力取代其它能源方式的進展處于正常水平，2030年發(fā)電量達到一次能源消費的70%，2030年光伏和風電的裝機容量各達到6億千瓦，可再生能源占比達到一次能源消費的25%；樂觀場景（高電氣化場景）假設新能源投資高于基準水平，電力取代其它能源方式的進展較快， 2030年發(fā)電量達到一次能源消費的75%，2030年光伏和風電的裝機容量各達8億千瓦，可再生能源占比達到一次能源消費的 27.5%。此外，預計技術(shù)升級將導致光伏、風電和天然氣發(fā)電的效率分別提升至15%、25%和30%。測算結(jié)果中，兩個場景下煤炭占一次能源消費的比例將下降至45%左右，天然氣占比大幅提升，而原油占比或?qū)⒁蛉加托枨笙陆祷芈洹?/p>

在電力結(jié)構(gòu)方面，兩個場景下2030年發(fā)電量將分別達到10.5萬億瓦時和11.8萬億瓦時，可再生能源的發(fā)電量將出現(xiàn)翻倍，成為僅次于煤電的電力來源。在基準場景中，煤電之外的所有發(fā)電形式都將出現(xiàn)顯著增長，煤電裝機容量維持穩(wěn)定；而在電力需求更高的高電氣化場景中，電力對燃油的進一步替代不僅將促進更高水平的可再生能源發(fā)展，也將進一步為傳統(tǒng)能源的高效利用打開空間。兩個場景中，煤電發(fā)電量占比分別達50.5%和49.0%，均高于可再生能源，仍將是我國最主要的電力來源。

在能源結(jié)構(gòu)及碳排放方面，兩個場景下，2030年一次能源消費將分別達到60.6億噸標煤和63.6億噸標煤，碳排放量分別達103.3及105億噸，對應的碳強度分別為0.64和0.65噸CO2/萬元，均滿足約束條件。兩個場景下，我國每年能源需求將分別上升2%和2.6%，碳強度下降 4%和4.2%。僅就碳達峰過程而言，更高的可再生能源投資將有效壓低碳強度，從而允許更高的傳統(tǒng)能源消費水平。結(jié)果表明，大力發(fā)展可再生能源和維持傳統(tǒng)能源規(guī)模穩(wěn)定并不互斥。

對化石能源而言，現(xiàn)階段“碳達峰”規(guī)劃下,煤炭及燃油需求增長將受到較大的抑制，存在較大的改革壓力，但主要偏向于結(jié)構(gòu)性調(diào)整，尚不需要大幅縮減規(guī)模。與此同時，天然氣將在工業(yè)和公用工程領(lǐng)域取代煤炭的份額，工業(yè)用煤或?qū)⒁悦磕?.1%的水平快速減少，而工業(yè)用氣每年的增速將達到 7.5%以上；原油的需求將主要取決于電動車對燃油車的替代，在基準場景下，用于生產(chǎn)燃料油的原油比例將從67%下降至52%；在高電氣化場景下，燃料油的生產(chǎn)比重將進一步下降至43%。

對新能源而言，光伏和風電的年化增速將在基準場景中達到10%的水平，在高電氣化場景中達到14%的水平，這一高增速意味著對土地使用、電網(wǎng)建設和儲能設施的需求將進一步增加，上述任何一個基本要素受限都可能大幅拖慢新能源行業(yè)的發(fā)展。此外，發(fā)電效率低下是以光電和風電為主的新能源產(chǎn)業(yè)仍然面臨的問題，且隨著其規(guī)模的提升，提質(zhì)增效所帶來的收益將繼續(xù)增大。

此外，能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變進一步強化了能效需求。2019年，我國可再生能源發(fā)電量共計9.2億噸標煤，但可再生能源的一次消費量僅為7.4億噸標煤，消費量僅為發(fā)電量的80%。如果該比例能在2030年提升1個百分點，將節(jié)約相當于2000萬噸標煤的電能。因此，能效的提高意味著經(jīng)濟效益和環(huán)保目標的雙贏，隨著我國能源結(jié)構(gòu)的逐步升級和電氣化水平的提升，如何實現(xiàn)電能的高效輸送和儲存，減少能量損耗，將成為實現(xiàn)碳中和目標中需要解決的關(guān)鍵問題之一。

圖2 能源及電力結(jié)構(gòu)發(fā)展路徑測算

五、結(jié)論與建議

對我國而言，通過技術(shù)發(fā)展、投資拉動和產(chǎn)業(yè)升級推進“碳達峰”的正反饋快車道，與采取經(jīng)驗主義做法限制能源消費、抵制使用化石能源以達到“碳達峰”的負反饋慢車道之間存在巨大的差距。在“30·60”目標指導下，我國新能源行業(yè)具有高速增長的強大潛力，加之我國在光伏和風電領(lǐng)域存在一定的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，新能源技術(shù)及設備出口有望在繼續(xù)維持快速增長。與此同時，天然氣等化石能源在2030年前仍然存在一定的發(fā)展空間。在“碳達峰”政策的具體執(zhí)行中，應當注重投資拉動下對能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，避免對傳統(tǒng)能源的“一刀切”行為，從而在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的同時最大程度上緩解環(huán)保政策對我國消費者經(jīng)濟效益的沖擊。