中國國際經濟咨詢有限公司 金融咨詢部 田剛
人類對碳的利用
三萬年前,居住在北京市房山區周口店龍骨山的“山頂洞人”已經學會用樹枝取火,圍着篝火吃烤串,又取暖又改善了生活,烤熟了吃比吃生的香多了;《漢書·地理志》記載,“豫章郡出石,可燃爲薪”。豫章郡在今江西省南昌附近,這裏所說的可燃爲薪的石頭,其實就是煤。由此可見在漢代煤已用于群衆的日常生活;北魏地理學家郦道元所著的《水經注·河上》中說“屈茨(今新疆庫車縣)北二百裏有山,夜則火光,晝日但煙,人取此山石炭,冶此山鐵,恒充三十六國用”。所以在魏晉時期我國已用煤煉鐵。用煤煉鐵是冶煉技術上的重大進步,因爲煤比木炭的火力強而持久,可以得到更高的溫度;《易經》中有記載:“澤中有火”,意思是湖泊的水面上有火在燃燒。這裏引起水面起火的就是石油蒸汽。東漢班固創作的《前漢書·卷三十八下·地理志第八下》中也有記載“定陽,高奴,有淆水,肥可蘸”,意思是現在陝西延安附近有一條叫做淆水的河流,河面上的油層比較厚,可以用羽毛去蘸取收集。可見東漢時人們已經收集石油加以利用。
樹枝、煤炭、石油,這些本質上都是“碳”:樹枝是與人類同時代長成的“碳”的形态;煤是億萬年前大量植物埋在地下慢慢形成的“固态的碳”;石油是億萬年前大量浮遊動物和藻類埋在地下慢慢形成的“液體的碳”;實際上人類本身也是“碳基生命”。作爲地球上“高級”的“碳基生命”,由于文字的發明、工具的應用、知識的積累,人類作爲地球的“主人”,學會了利用碳資源的各種各樣的方式。特别是工業革命以後,人類改造自然、利用自然的能力極大提高,物質生活極大豐富,對資源的消耗量也創紀錄地不斷增加------人們砍掉千年古木扔到壁爐裏燃燒、取暖;把地下的煤炭挖出來發電,電力通過遍布全國的高壓輸電網絡傳輸到千家萬戶,驅動冰箱、洗衣機、電視機等各類電器;人們把石油從三千米的地下抽出來,通過催化、裂變反應制造汽油以驅動汽車;石油經過多次裂變分解加工可以制造各種工業原料,最終制造服裝、塑料等各種商品。人類對包括碳在内的地球資源的利用能力,成爲智慧與進步的體現:中國的“海鬥”号水下機器人,可下潛到深度10888米的海洋進行探索;靠以碳基能源作爲初始發射動力,美國國家航空航天局(NASA)已經拜訪過最遠的天體——距離地球50億公裏柯伊伯帶的神秘矮行星Ultima Thule。
中國作爲曾經的世界文明古國,在中國共産黨的領導下,十幾億人口通過不懈努力,再次跻身世界民族前列:據世界經濟信息網數據顯示,在2019年,美國的GDP總量約爲21.02萬億美元;中國國家統計局數據顯示,在2019年,中國的GDP總量達到了14.4萬億美元,排名全球第二。不過中國消耗的能源也全球領先;根據國際能源署發布的《世界能源統計報告,2019年中國發電量全球第一,達到7503.4兆瓦時(Terawatt-hours),占全球發電量的27.8%;排名第二的美國發電量4401.3兆瓦時(Terawatt-hours),占全球發電量的16.3%。2019年中國的煤炭消費量超過全球的一半,達到81.67艾焦耳(Exajoule,10 ^ 18焦耳),占全球消費量的51.7%;2019年中國的石油消費量排名全球第二,爲27.91艾焦耳,占全球石油消費量的14.5%;美國石油消費量全球第一,爲36.99艾焦耳,占全球石油消費量的19.2%。2019年中國的天然氣消費量排名全球第三,爲11.06艾焦耳,占全球消費量7.8%,少于美國(30.48艾焦耳,占全球的21.5%)和俄羅斯(16.00艾焦耳,占全球的11.3%)。2019年中國水電利用全球第一,達到11.32艾焦耳,占全球水電發電量的30.1%;巴西的水電利用排名第二,爲3.56艾焦耳,占全球水電發電量的9.5%。中國也是可再生能源利用的第一大國,2019年中國可再生能源利用爲6.63艾焦耳,占全球的22.9%;美國排名第二,美國可再生能源利用5.83艾焦耳,占全球的20.1%;同時,中國也是二氧化碳排放第一大國:2019年中國排放了9825.8 百萬噸二氧化碳,占全球總排放量的28.8%;排名第二的美國二氧化碳排放量爲4964.7百萬噸,占全球總排放量的14.5%。
圖1 世界能源消費結構
碳中和的提出
然而,人類對自然碳資源的攫取和利用也導緻了全球變暖以及可預見的氣候災難:聯合國的調查顯示,在經曆了150多年的工業化之後,溫室氣體濃度持續上升,全球平均氣溫也随之增加;大氣中的溫室氣體的含量增長到了一個300萬年來前所未有的水平;大氣中含量最多的溫室氣體,約占其總量三分之二的二氧化碳(CO2),主要由焚燒化石燃料産生。氣候變化在全球範圍内造成了規模空前的影響,天氣模式改變導緻糧食生産面臨威脅,海平面上升造成發生災難性洪災的風險也在增加。2019年,澳大利亞官員正式宣布澳洲瀕危齧齒類動物珊瑚裸尾鼠滅絕,這是全球第一種因爲全球變暖而滅絕的物種。聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的第五次評估報告發現:自1880年至2012年,全球平均氣溫上升了0.85℃。海洋在變暖,冰雪量在減少,海平面在上升。自1901年至2010年,因氣候變暖和冰雪融化,海洋面積擴大,全球平均海平面上升了19厘米。自1979年起,北極的海冰範圍以每十年107萬平方公裏的速度持續縮小。鑒于當前溫室氣體的濃度以及排放水平,本世紀末全球平均氣溫将持續升高,高出前工業化時期的平均水平。世界各大洋将持續變暖,冰雪将繼續融化。以1986-2005年作爲參照期,至2065年,平均海平面預計上升24-30厘米,至2100年,平均海平面預計上升40-63厘米。即使停止排放溫室氣體,氣候變化所帶來的大多數影響也會持續數世紀之久。同時,煤炭等不可再生資源的利用也督促我們做出改變: 根據BP石油公司發布的2020年《世界能源統計報告》,截至2019年世界煤炭儲量是10696.36億噸,按照當年開采量計算還可開采132年;其中中國煤炭儲量1415.95億噸,按照當年開采量計算僅夠開采37年。截至2019年世界石油儲量是17339億桶,按照當年開采量計算還可開采49.9年;其中中國石油儲量262億桶,按照當年開采量計算僅夠開采18.7年。截至2019年世界天然氣儲量是198.8萬億立方米,按照當年開采量計算還可開采49.8年;其中中國天然氣儲量8.4萬億立方米,按照當年開采量計算還可開采47.3年。
《聯合國氣候變化框架公約》
1992年,聯合國召開地球問題首腦會議,達成《聯合國氣候變化框架公約》(《氣候變化公約》),邁出了解決這個問題的第一步。如今,公約得到了幾乎所有國家的批準,已有197個國家成爲該公約的締約國。公約的終極目标是防止氣候系統受到“危險的”人爲幹擾。
《京都議定書》
截至1995年,各國已啓動多輪談判,加強針對氣候變化的全球性回應,兩年後,《京都議定書》正式通過。《京都議定書》具有法律約束力,要求發達國家締約方遵守減排目标。《京都議定書》的第一個承諾期是從2008年到2012年,第二個承諾期從2013年1月1日至2020年截止。目前,《氣候變化公約》有197個締約國,《京都議定書》 有192個締約國。
《巴黎協定》
2015年,《氣候變化公約》第21屆締約方會議在巴黎舉行,各締約國達成了一項具有裏程碑意義的協議,以應對氣候變化并加快行動、加大所需投資來創建一個可持續、低碳的未來。《巴黎協定》 基于《氣候變化公約》而制訂,首次讓所有國家共同緻力于實現相同的目标,做出大膽努力以應對氣候變化并适應其影響,加大力度支持發展中國家做出同樣的努力。因此,《巴黎協定》爲全球氣候工作規劃新道路。《巴黎協定》的核心目标是:加強對氣候變化所産生的威脅做出全球性回應,實現與前工業化時期相比将全球溫度升幅控制在2℃以内;并争取把溫度升幅限制在1.5℃。在2016年4月22日地球日,175個世界領導人在聯合國總部紐約簽署了《巴黎協定》。這是目前爲止同一天内簽署國數目最多的一項國際協定。自此,更多的國家簽署了該協定。目前,已有184個國家加入了《巴黎協定》。聯合國政府間氣候變化專門委員會基于科學研究的氣候變化系列報告爲基礎,提出了将全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在1.5攝氏度的願景,以及要達成該願景所對應的碳中和時間表(2040—2060年之間)。上述倡議得到了各國的積極響應。美國新政府2021年上台之後,已确定将繼續落實《巴黎協議》内容,并作出了“美國将在2050年實現碳中和”的承諾,後續更是提出了“美國電力系統在2035年實現碳中和”以及“美國建築的碳足迹将在2035年減少50%”等具體目标。2020年10月,歐洲議會通過《歐洲氣候法》,2050年實現碳中和目标正式對所有成員國具備法律約束力。英國《氣候變化法案》确定2050年将實現碳中和。北歐三國挪威、芬蘭、瑞典分别承諾于2030、2035、2045年實現碳中和。日本政府演講中宣布2050年實現碳中和目标。
碳中和承諾将爲中國帶來産業新發展機會
在2020年12月12日的氣候雄心峰會上,習近平總書記發表題爲《繼往開來,開啓全球應對氣候變化新征程》的重要講話,重申了中國力争在2030年前二氧化碳排放達到峰值,努力争取2060年前實現碳中和。到2030年,中國單位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費比重将達到25%左右,森林蓄積量将比2005年增加60億立方米,風電、太陽能發電總裝機容量将達到12億千瓦以上。
2020年11月3日發布的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目标的建議》指出,加快推動綠色低碳發展。降低碳排放強度,支持有條件的地方率先達到碳排放峰值,制定2030年前碳排放達峰行動方案。推進碳排放權市場化交易。積極參與和引領應對氣候變化等生态環保國際合作。
12月16日至18日的中央經濟工作會議上,明确2021年重點任務之一就是做好碳達峰、碳中和工作,力争中國二氧化碳排放2030年前達到峰值,力争2060年前實現碳中和。接下來,國家會提出更有力度的約束性指标、編制"十四五"應對氣候變化專項規劃、開展二氧化碳排放達峰行動計劃、加快推進全國碳排放交易市場建設。
生态環境部已發布《碳排放權交易管理辦法(試行)》,自2021年2月1日起将施行,将規範碳排放交易,建立全國碳排放權注冊登記機構和全國碳排放權交易機構。
碳中和承諾将在以下方面改變中國未來四十年的産業發展:
第一, 改變能源結構:一次能源結構中,更多地使用可再生能源,減少化石能源的使用比例;終端能源結構中電力占比逐漸增加。 一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未經加工轉換的能量資源,可分爲化石能源和低碳能源兩大類,具體包括石油、天然氣、煤炭、核電、水電、可再生能源(太陽能、風電、生物質能等)。
圖2 世界能源消費結構
中國是“富煤缺油少氣”的國家,化石能源大幅偏重于煤炭,直到2018年煤炭在我國一次能源中的占比仍然高達58%,而石油和天然氣僅分别占20%和7%。從全球平均水平來看,石油、天然氣、煤炭的占比更加均衡,分别爲34%、24%、27%;美國、歐盟的化石能源都更加依賴于石油和天然氣,而煤炭占比僅分别爲14%、13%。低碳能源包括核電、水電、可再生能源,中國的低碳能源以水電爲主,水電份額(爲8%)高于美、日、歐的水平(分别爲3%、4%、5%);但中國的核能份額僅爲2%,大幅低于美國、歐盟(分别爲8%、11%),日本在福島核事故後核電份額大幅下降,目前也僅爲2%;可再生能源方面,歐盟和日本的份額較高(分别爲9%、6%),美國爲5%,中國和全球平均水平一緻(均爲4%)。
預計未來40年中國一次能源結構将更加優化,煤炭、石油、天然氣等化石能源的利用将着重通過技術進步提高能源利用效率,太陽能、風能、核能将取得較快發展。國際能源署發布的《國際能源展望2020》報告預計,在2030年之前全球電力需求增長的80%将由可再生能源滿足,水力發電是主要來源,不過太陽能利用是增長的主要動力。同時,中國對核電的利用預計将大幅增加,2021年1月30日中核集團宣布,全球第一台“華龍一号”核電機組福建福清核電5号機組已完成滿功率連續運行考核,投入商業運行。這标志着中國成爲真正掌握自主三代核電技術的國家,在該領域跻身世界前列。
2019年中國的核能消費量僅爲3.11艾焦耳,占全球核能利用量的12.5%;對比來看美國2019年核能利用量爲7.60艾焦耳,占全球核能利用量的30.5%。預計随着中國核能技術的突破,中國核能利用将大幅增長。
第二,改造現有的以化石能源爲基礎燃料的基礎設施,使其更環保,排放更少的二氧化碳;調整一、二、三産業結構,以滿足能源強度不斷下降的目标。能源強度是指單位GDP的能耗。我國承諾到2030年,中國單位GDP二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,根據國家統計局口徑的數據,我國單位GDP能耗自2015年的0.662噸标煤/萬元下降至2018年的0.570噸标煤/萬元,降幅已達到13.85%。
但是縱向比較,中國與其他發達國家相比還有很大差距。橫向對比各國2017年的能源強度,我國能源強度是世界平均水平的1.8倍,分别是美國的2.5倍、歐盟的3.3倍、日本的4.3倍,差距很大。因此,我國的能源強度還有充分的下降空間,預計将在經濟結構繼續調整、能效管理繼續優化的驅動下,長期持續下降。
預計我國一方面會鼓勵科技創新,引進國際先進技術,縮短與國際技術差距,改造現有的以化石能源爲基礎燃料的基礎設施,使其更環保;另一方面會調整三次産業結構,鼓勵刺激服務業發展。
第三,植樹造林,增加碳彙,以抵消二氧化碳的排放量。同時真正實現習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的論斷,助力鄉村振興建設。碳彙,是指通過植樹造林、森林管理、植被恢複等措施,利用植物光合作用吸收大氣中的二氧化碳,并将其固定在植被和土壤中,從而減少溫室氣體在大氣中濃度的過程、活動或機制。
國家林業和草原局下屬單位中國綠色碳彙基金會已經于2010年7月19日經國務院批準注冊成立,是我國首家以增彙減排、應對氣候變化爲主要目标的全國性公募基金會。中國綠色碳彙基金會目前在推進包括浙江臨安毛竹林碳彙項目等12個林業碳彙項目,在落實國内碳中和任務的同時,助力鄉村振興建設。