中国国际经济咨询有限公司 金融咨询部 田刚
人类对碳的利用
三万年前,居住在北京市房山区周口店龙骨山的“山顶洞人”已经学会用树枝取火,围着篝火吃烤串,又取暖又改善了生活,烤熟了吃比吃生的香多了;《汉书·地理志》记载,“豫章郡出石,可燃为薪”。豫章郡在今江西省南昌附近,这里所说的可燃为薪的石头,其实就是煤。由此可见在汉代煤已用于群众的日常生活;北魏地理学家郦道元所著的《水经注·河上》中说“屈茨(今新疆库车县)北二百里有山,夜则火光,昼日但烟,人取此山石炭,冶此山铁,恒充三十六国用”。所以在魏晋时期我国已用煤炼铁。用煤炼铁是冶炼技术上的重大进步,因为煤比木炭的火力强而持久,可以得到更高的温度;《易经》中有记载:“泽中有火”,意思是湖泊的水面上有火在燃烧。这里引起水面起火的就是石油蒸汽。东汉班固创作的《前汉书·卷三十八下·地理志第八下》中也有记载“定阳,高奴,有淆水,肥可蘸”,意思是现在陕西延安附近有一条叫做淆水的河流,河面上的油层比较厚,可以用羽毛去蘸取收集。可见东汉时人们已经收集石油加以利用。
树枝、煤炭、石油,这些本质上都是“碳”:树枝是与人类同时代长成的“碳”的形态;煤是亿万年前大量植物埋在地下慢慢形成的“固态的碳”;石油是亿万年前大量浮游动物和藻类埋在地下慢慢形成的“液体的碳”;实际上人类本身也是“碳基生命”。作为地球上“高级”的“碳基生命”,由于文字的发明、工具的应用、知识的积累,人类作为地球的“主人”,学会了利用碳资源的各种各样的方式。特别是工业革命以后,人类改造自然、利用自然的能力极大提高,物质生活极大丰富,对资源的消耗量也创纪录地不断增加------人们砍掉千年古木扔到壁炉里燃烧、取暖;把地下的煤炭挖出来发电,电力通过遍布全国的高压输电网络传输到千家万户,驱动冰箱、洗衣机、电视机等各类电器;人们把石油从三千米的地下抽出来,通过催化、裂变反应制造汽油以驱动汽车;石油经过多次裂变分解加工可以制造各种工业原料,最终制造服装、塑料等各种商品。人类对包括碳在内的地球资源的利用能力,成为智慧与进步的体现:中国的“海斗”号水下机器人,可下潜到深度10888米的海洋进行探索;靠以碳基能源作为初始发射动力,美国国家航空航天局(NASA)已经拜访过最远的天体——距离地球50亿公里柯伊伯带的神秘矮行星Ultima Thule。
中国作为曾经的世界文明古国,在中国共产党的领导下,十几亿人口通过不懈努力,再次跻身世界民族前列:据世界经济信息网数据显示,在2019年,美国的GDP总量约为21.02万亿美元;中国国家统计局数据显示,在2019年,中国的GDP总量达到了14.4万亿美元,排名全球第二。不过中国消耗的能源也全球领先;根据国际能源署发布的《世界能源统计报告,2019年中国发电量全球第一,达到7503.4兆瓦时(Terawatt-hours),占全球发电量的27.8%;排名第二的美国发电量4401.3兆瓦时(Terawatt-hours),占全球发电量的16.3%。2019年中国的煤炭消费量超过全球的一半,达到81.67艾焦耳(Exajoule,10 ^ 18焦耳),占全球消费量的51.7%;2019年中国的石油消费量排名全球第二,为27.91艾焦耳,占全球石油消费量的14.5%;美国石油消费量全球第一,为36.99艾焦耳,占全球石油消费量的19.2%。2019年中国的天然气消费量排名全球第三,为11.06艾焦耳,占全球消费量7.8%,少于美国(30.48艾焦耳,占全球的21.5%)和俄罗斯(16.00艾焦耳,占全球的11.3%)。2019年中国水电利用全球第一,达到11.32艾焦耳,占全球水电发电量的30.1%;巴西的水电利用排名第二,为3.56艾焦耳,占全球水电发电量的9.5%。中国也是可再生能源利用的第一大国,2019年中国可再生能源利用为6.63艾焦耳,占全球的22.9%;美国排名第二,美国可再生能源利用5.83艾焦耳,占全球的20.1%;同时,中国也是二氧化碳排放第一大国:2019年中国排放了9825.8 百万吨二氧化碳,占全球总排放量的28.8%;排名第二的美国二氧化碳排放量为4964.7百万吨,占全球总排放量的14.5%。
图1 世界能源消费结构
碳中和的提出
然而,人类对自然碳资源的攫取和利用也导致了全球变暖以及可预见的气候灾难:联合国的调查显示,在经历了150多年的工业化之后,温室气体浓度持续上升,全球平均气温也随之增加;大气中的温室气体的含量增长到了一个300万年来前所未有的水平;大气中含量最多的温室气体,约占其总量三分之二的二氧化碳(CO2),主要由焚烧化石燃料产生。气候变化在全球范围内造成了规模空前的影响,天气模式改变导致粮食生产面临威胁,海平面上升造成发生灾难性洪灾的风险也在增加。2019年,澳大利亚官员正式宣布澳洲濒危啮齿类动物珊瑚裸尾鼠灭绝,这是全球第一种因为全球变暖而灭绝的物种。联合国政府间气候变化专门委员会发布的第五次评估报告发现:自1880年至2012年,全球平均气温上升了0.85℃。海洋在变暖,冰雪量在减少,海平面在上升。自1901年至2010年,因气候变暖和冰雪融化,海洋面积扩大,全球平均海平面上升了19厘米。自1979年起,北极的海冰范围以每十年107万平方公里的速度持续缩小。鉴于当前温室气体的浓度以及排放水平,本世纪末全球平均气温将持续升高,高出前工业化时期的平均水平。世界各大洋将持续变暖,冰雪将继续融化。以1986-2005年作为参照期,至2065年,平均海平面预计上升24-30厘米,至2100年,平均海平面预计上升40-63厘米。即使停止排放温室气体,气候变化所带来的大多数影响也会持续数世纪之久。同时,煤炭等不可再生资源的利用也督促我们做出改变: 根据BP石油公司发布的2020年《世界能源统计报告》,截至2019年世界煤炭储量是10696.36亿吨,按照当年开采量计算还可开采132年;其中中国煤炭储量1415.95亿吨,按照当年开采量计算仅够开采37年。截至2019年世界石油储量是17339亿桶,按照当年开采量计算还可开采49.9年;其中中国石油储量262亿桶,按照当年开采量计算仅够开采18.7年。截至2019年世界天然气储量是198.8万亿立方米,按照当年开采量计算还可开采49.8年;其中中国天然气储量8.4万亿立方米,按照当年开采量计算还可开采47.3年。
《联合国气候变化框架公约》
1992年,联合国召开地球问题首脑会议,达成《联合国气候变化框架公约》(《气候变化公约》),迈出了解决这个问题的第一步。如今,公约得到了几乎所有国家的批准,已有197个国家成为该公约的缔约国。公约的终极目标是防止气候系统受到“危险的”人为干扰。
《京都议定书》
截至1995年,各国已启动多轮谈判,加强针对气候变化的全球性回应,两年后,《京都议定书》正式通过。《京都议定书》具有法律约束力,要求发达国家缔约方遵守减排目标。《京都议定书》的第一个承诺期是从2008年到2012年,第二个承诺期从2013年1月1日至2020年截止。目前,《气候变化公约》有197个缔约国,《京都议定书》 有192个缔约国。
《巴黎协定》
2015年,《气候变化公约》第21届缔约方会议在巴黎举行,各缔约国达成了一项具有里程碑意义的协议,以应对气候变化并加快行动、加大所需投资来创建一个可持续、低碳的未来。《巴黎协定》 基于《气候变化公约》而制订,首次让所有国家共同致力于实现相同的目标,做出大胆努力以应对气候变化并适应其影响,加大力度支持发展中国家做出同样的努力。因此,《巴黎协定》为全球气候工作规划新道路。《巴黎协定》的核心目标是:加强对气候变化所产生的威胁做出全球性回应,实现与前工业化时期相比将全球温度升幅控制在2℃以内;并争取把温度升幅限制在1.5℃。在2016年4月22日地球日,175个世界领导人在联合国总部纽约签署了《巴黎协定》。这是目前为止同一天内签署国数目最多的一项国际协定。自此,更多的国家签署了该协定。目前,已有184个国家加入了《巴黎协定》。联合国政府间气候变化专门委员会基于科学研究的气候变化系列报告为基础,提出了将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在1.5摄氏度的愿景,以及要达成该愿景所对应的碳中和时间表(2040—2060年之间)。上述倡议得到了各国的积极响应。美国新政府2021年上台之后,已确定将继续落实《巴黎协议》内容,并作出了“美国将在2050年实现碳中和”的承诺,后续更是提出了“美国电力系统在2035年实现碳中和”以及“美国建筑的碳足迹将在2035年减少50%”等具体目标。2020年10月,欧洲议会通过《欧洲气候法》,2050年实现碳中和目标正式对所有成员国具备法律约束力。英国《气候变化法案》确定2050年将实现碳中和。北欧三国挪威、芬兰、瑞典分别承诺于2030、2035、2045年实现碳中和。日本政府演讲中宣布2050年实现碳中和目标。
碳中和承诺将为中国带来产业新发展机会
在2020年12月12日的气候雄心峰会上,习近平总书记发表题为《继往开来,开启全球应对气候变化新征程》的重要讲话,重申了中国力争在2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。到2030年,中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。
2020年11月3日发布的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》指出,加快推动绿色低碳发展。降低碳排放强度,支持有条件的地方率先达到碳排放峰值,制定2030年前碳排放达峰行动方案。推进碳排放权市场化交易。积极参与和引领应对气候变化等生态环保国际合作。
12月16日至18日的中央经济工作会议上,明确2021年重点任务之一就是做好碳达峰、碳中和工作,力争中国二氧化碳排放2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。接下来,国家会提出更有力度的约束性指标、编制"十四五"应对气候变化专项规划、开展二氧化碳排放达峰行动计划、加快推进全国碳排放交易市场建设。
生态环境部已发布《碳排放权交易管理办法(试行)》,自2021年2月1日起将施行,将规范碳排放交易,建立全国碳排放权注册登记机构和全国碳排放权交易机构。
碳中和承诺将在以下方面改变中国未来四十年的产业发展:
第一, 改变能源结构:一次能源结构中,更多地使用可再生能源,减少化石能源的使用比例;终端能源结构中电力占比逐渐增加。 一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源,可分为化石能源和低碳能源两大类,具体包括石油、天然气、煤炭、核电、水电、可再生能源(太阳能、风电、生物质能等)。
图2 世界能源消费结构
中国是“富煤缺油少气”的国家,化石能源大幅偏重于煤炭,直到2018年煤炭在我国一次能源中的占比仍然高达58%,而石油和天然气仅分别占20%和7%。从全球平均水平来看,石油、天然气、煤炭的占比更加均衡,分别为34%、24%、27%;美国、欧盟的化石能源都更加依赖于石油和天然气,而煤炭占比仅分别为14%、13%。低碳能源包括核电、水电、可再生能源,中国的低碳能源以水电为主,水电份额(为8%)高于美、日、欧的水平(分别为3%、4%、5%);但中国的核能份额仅为2%,大幅低于美国、欧盟(分别为8%、11%),日本在福岛核事故后核电份额大幅下降,目前也仅为2%;可再生能源方面,欧盟和日本的份额较高(分别为9%、6%),美国为5%,中国和全球平均水平一致(均为4%)。
预计未来40年中国一次能源结构将更加优化,煤炭、石油、天然气等化石能源的利用将着重通过技术进步提高能源利用效率,太阳能、风能、核能将取得较快发展。国际能源署发布的《国际能源展望2020》报告预计,在2030年之前全球电力需求增长的80%将由可再生能源满足,水力发电是主要来源,不过太阳能利用是增长的主要动力。同时,中国对核电的利用预计将大幅增加,2021年1月30日中核集团宣布,全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组已完成满功率连续运行考核,投入商业运行。这标志着中国成为真正掌握自主三代核电技术的国家,在该领域跻身世界前列。
2019年中国的核能消费量仅为3.11艾焦耳,占全球核能利用量的12.5%;对比来看美国2019年核能利用量为7.60艾焦耳,占全球核能利用量的30.5%。预计随着中国核能技术的突破,中国核能利用将大幅增长。
第二,改造现有的以化石能源为基础燃料的基础设施,使其更环保,排放更少的二氧化碳;调整一、二、三产业结构,以满足能源强度不断下降的目标。能源强度是指单位GDP的能耗。我国承诺到2030年,中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,根据国家统计局口径的数据,我国单位GDP能耗自2015年的0.662吨标煤/万元下降至2018年的0.570吨标煤/万元,降幅已达到13.85%。
但是纵向比较,中国与其他发达国家相比还有很大差距。横向对比各国2017年的能源强度,我国能源强度是世界平均水平的1.8倍,分别是美国的2.5倍、欧盟的3.3倍、日本的4.3倍,差距很大。因此,我国的能源强度还有充分的下降空间,预计将在经济结构继续调整、能效管理继续优化的驱动下,长期持续下降。
预计我国一方面会鼓励科技创新,引进国际先进技术,缩短与国际技术差距,改造现有的以化石能源为基础燃料的基础设施,使其更环保;另一方面会调整三次产业结构,鼓励刺激服务业发展。
第三,植树造林,增加碳汇,以抵消二氧化碳的排放量。同时真正实现习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的论断,助力乡村振兴建设。碳汇,是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施,利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳,并将其固定在植被和土壤中,从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。
国家林业和草原局下属单位中国绿色碳汇基金会已经于2010年7月19日经国务院批准注册成立,是我国首家以增汇减排、应对气候变化为主要目标的全国性公募基金会。中国绿色碳汇基金会目前在推进包括浙江临安毛竹林碳汇项目等12个林业碳汇项目,在落实国内碳中和任务的同时,助力乡村振兴建设。