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朱雲來:將碳排放的外部成本內部化是控制碳排放的關鍵手段之一

2024-09-19 17:30

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2024年9月,在第六屆外灘金融峰會上,中國金融四十人論壇(CF40)常務理事、中金公司原總裁兼首席執行官、清華大學管理實踐訪問教授朱雲來就《2024外灘綠色金融報告》作「氣候變化趨勢與綠色金融發展」的主題演講。

他指出,將碳排放的外部成本內部化是控制碳排放的關鍵手段之一,根本出路在於科技進步、持續降低應用成本前提下的能源體系轉型。此外,爲了增強新能源的消納能力,也還需加大對儲能設施的投資力度,我們需具備12億千瓦時的儲能能力。以每千瓦時儲能成本1000元計,總投入為1.2萬億元。

2024年9月7日,朱雲來在第六屆外灘金融峰會上就《2024外灘綠色金融報告》作主題交流

氣候變化趨勢與綠色金融發展

文 | 朱雲來

碳排放加速敲響全球氣候變暖警鍾

圖1中的紅線展示了過去170年間人類持續碳排放的程度,而藍線則描述了環境中二氧化碳濃度的變化。數據顯示,二氧化碳濃度自170年前的285ppm上升至當前的大約417ppm,這一變化恰好對應了全球工業現代化的進程。在這170多年的工業化進程中,全球累計排放了約1.8萬億噸二氧化碳,平均每年排放約為105億噸。

圖1氣候變化

圖1氣候變化

當前,我們面臨的形勢愈發嚴峻。每年,全球排放的二氧化碳量已接近驚人的400億噸,並且這一數字仍在不斷攀升。這些二氧化碳的去向令人擔憂:其中一部分湧入海洋,引發海洋酸化現象;另一部分則滯留在大氣中,導致大氣二氧化碳濃度持續攀升;僅有微不足道的一小部分被綠色植物通過光合作用所吸收。由於這種吸收遠不足以抵消排放的增長,大氣中的二氧化碳濃度不斷積聚,進而加劇了全球氣候變暖的趨勢。

回顧過去的170多年,全球氣温已持續上升約1.5℃。若我們放任這一趨勢繼續發展,到2030年,全球氣温的升幅可能會觸及2.0℃的警戒線。儘管國際社會正共同致力於將升溫幅度控制在1.5℃以內,並期望儘可能不超過2℃,但現實卻是,1.5℃的升溫已成為定局,而2℃的升溫也可能在不久的將來變為殘酷的現實。這一局面,堪稱嚴峻至極。

或許,仍有許多人對全球變暖的深層次原因一知半解。他們可能認為,地球歷史上曾經歷過更為極端的氣候波動,因此當前的變暖只是微不足道的小幅升溫;甚至有人樂觀地以為,與歷史上類似地球氣候可能自然而然地迴歸寒冷。

然而,事實遠非如此簡單。當前氣温的變化不僅幅度越來越大,而且其背后的推手也已截然不同。與過去主要由地球軌道變化引發的冰期相比,如今的氣候變暖主要是由人類活動——特別是温室氣體的巨量排放——所驅動的。這種由人為因素主導的氣候變化,不僅與歷史上的自然變遷迥異,更具有不可逆轉的嚴峻性。

低碳轉型具有經濟可行性

因此,全球必須堅定信心,致力於治理碳排放。從世界經濟承受力的角度來看,如圖2所示,自2000年以來,即在過去的近四分之一個世紀,全球GDP已從34萬億美元增長至105萬億美元。這是為大家提供一個經濟規模的尺度概念。目前據統計,全球氣候融資還僅1.4萬億美元/年,但未來隨着其所服務和依託的實體經濟,如可再生能源的發展,它應也會持續壯大。

圖2 世經時圖(2000-2024)

圖2 世經時圖(2000-2024)

而目前全球一年的用電量大約為28萬億度,平均每度電的成本約為0.15美元。據此計算,全球一年電力成本總額約為4.2萬億美元,這部分成本佔全球產值(105萬億美元)約4%。若考慮除電力之外的其他非電力能源消耗,能源成本可能翻倍,達到約8萬億美元,即便如此,對於全球經濟而言,這還不算是一個鉅額負擔,是有可能承受的。

我認為,這一點應該在國際討論中得到重視,即調整能源結構,由化石能源轉向可再生能源,這一轉變所帶來的經濟衝擊可能佔全球經濟的10%左右,但不會是一下子就影響10%,而是逐年增長到10%,在過程中是我們可以加速調整應對,使得對經濟影響規模更小或負面影響達到峰值后能儘快回落,使之在可承受範圍內。為此,當前要投入真金白銀來解決問題。

其中,將碳排放的外部成本內部化是控制碳排放的關鍵手段之一,這可以通過碳市場和碳交易來實現。如圖3所清晰展示的,當前歐盟碳價格(藍色線代表)已攀升至70多歐元,摺合人民幣近700元,自2014年以來持續上漲,碳交易機制正在歐盟日益發揮其效用。我國也已啟動碳交易進程,但目前的碳價相較於歐洲水平還偏低,僅為后者的十分之一,這也提示在未來有空間進一步完善我國碳交易機制的成熟度和效率。

圖3 中歐碳市比較(2014-2023)

圖3 中歐碳市比較(2014-2023)

如果考慮到未來歐盟將實施碳邊境調節機制(CBAM),即出口歐洲的貨物可能要按照歐洲的碳價標準來計算其應含碳成本,如果此前繳納不足需要補繳,否則無法進入歐盟市場。這可能會使產生很大影響。為此,我們現在就要重視包括合理碳排放價格在內的全額燃料成本。

以用煤為例,煤炭本身有一個價格,燃燒煤炭產生的碳排放也需要考慮碳成本。每燃燒一噸煤炭,大約會產生四噸的二氧化碳排放。因此,每噸煤炭的碳成本是通過將每噸二氧化碳排放的碳市場價格乘以4來計算的。

以中國目前每噸碳排放67元的市價為例,每噸煤炭的碳成本約為280元。這意味着,如果煤炭的基礎價格是700元,那麼加上碳成本后,總價格將再增加約40%。而如果按照歐洲二氧化碳排放的交易價格來計算,這一增幅將更為顯著。粗略估計,將碳成本納入考慮后,煤炭燃料的價格可能會飆升至每噸3000多元。

通過合理的碳排價格交易市場及機制,可以將碳排放的外部影響轉化為交易各方需要承擔的內部成本,從而激勵減少碳排放,推動綠色低碳發展。

圖4 總量限排交易機制(2019-2023)

圖4 總量限排交易機制(2019-2023)

目前,歐盟在碳排放交易方面展現出了最為積極的態度。根據其碳價和對應碳排放量進行估算,歐盟的碳交易市場規模介於7000至8000億歐元之間。若我們將視野擴展至全球,以歐盟的碳價為基準來計算所有排放量對應的成本,那麼總碳成本或將高達約3.5萬億歐元。

然而,值得注意的是,這一數字相較於全球GDP總量105萬億美元而言,佔比仍低於4%。即便將全部外部成本內部化,全球經濟體系是有可能承擔這一額外成本,並且從可持續發展的角度來看,這也是我們理應承擔的責任。

能源體系轉型將破解碳排放難題

碳排放成本內部化后,必然促進全社會能源用户積極調整消化新增的成本壓力,而根本出路在於科技進步、持續降低應用成本前提下的能源體系轉型。實際上,我們已經見證了相關成本的迅速下降,特別是在光伏發電和化學儲能單位成本方面,這體現着推動問題解決的最重要的科技動力。技術進步及經濟規模效益的提升,使得這些成本仍將持續下降。

圖5 光電技術進步:成本下降(2012-2050)

圖5 光電技術進步:成本下降(2012-2050)

如圖6,當然經濟發展使得能源需求與供給都還在增長。電力投資數據表明,自1990年以來,中國電力系統每年的投資、累計投資、累計折舊以及剩余淨值等都在持續提高。

圖6 中國電力投資(1990-2025)

圖6 中國電力投資(1990-2025)

如圖7我國可再生能源的裝機容量已經成功超越火電裝機容量,佔據了總裝機容量的半壁江山。然而,在實際發電量方面,可再生能源尚未能超越火電,這背后的原因在於不同能源類型裝機所具備的獨特物理特性。

具體來説,各類能源的平均年發電時間呈現出「1234」的比例規律:光電年均發電利用小時約1000小時,風電約2000小時,水電約3000小時,火電約為4000小時。

這里需要明確的是,這一比例並不直接反映火電或風電相較於光電的優越性,而僅僅是揭示了它們各自固有的物理屬性,類似於物理常數。這些發電小時數與裝機容量的乘積,往往可決定各類能源在實際發電量中的佔比。因此,當前可再生能源在裝機容量上已佔據優勢,但在實際發電量方面仍有待進一步提升。

圖7 電力系統(火水風光)(2000-2025)

圖7 電力系統(火水風光)(2000-2025)

我們建議的核心策略是逐步淘汰達到服役期限的火電裝機,並不斷用新的可再生能源替代,從而推動發電體系從化石能源主導向可再生能源主導的轉變。如圖8所示,我們基於系統化的年度數據進行預測。

在預測中,我們首要考慮的是滿足每年的發電量需求。為此,我們假設保持現有火電裝機的設備利用率不變,例如維持火電每年4000小時的發電時間。在安排年度發電計劃時,隨着每年都會有部分火電裝機壽命到期退役,其自然減少的這部分發電量需要用新增的光電等新裝機發電來填補。這樣,就完成了一個自然的交接過程。

圖8 火水風光歷年發電量、裝機容量增長預測(2000-2050)

圖8 火水風光歷年發電量、裝機容量增長預測(2000-2050)

按照這一邏輯,從現在到2030年,火電裝機將在達到峰值后逐年退役,直至二十多年后降至零。在此期間,我們將持續增加光電、風電、水電等新能源裝機,以此彌補相應火電裝機退役的空缺,確保能源系統從舊至新平穩過渡。同時,隨着火電裝機的縮減,煤炭消耗與碳排放也將相應減少。這一策略不僅實現了能源系統的自然交接,也將助力環保與可持續發展目標的達成。

圖9 折退新代(轉型路徑)(2001-2060)

圖9 折退新代(轉型路徑)(2001-2060)

此外,我國10萬億度實際能源消耗中,除了電力能耗外,還存在非電力能耗。以中國為例,我國總能耗接近50億噸標煤,其中非電力能耗則佔據另一半。典型的非電力能耗包括冶金行業,特別是鋼鐵生產,以及取暖過程中煤炭的直接燃燒,這些均沒有直接將能源轉換為電能再消耗。這就是所謂的非電力能耗。

圖10 再電氣化(1960-2021)

圖10 再電氣化(1960-2021)

未來的一大重要趨勢是將非電力能耗轉化為電力能耗。例如,取暖方式可以轉變為使用地熱或電暖,而鍊鋼過程則可以採用氫氣冶金技術,從而減少煤炭消耗,並轉向使用電爐。此外,尚有許多類似技術值得深入探討。這種全行業通過電力進行升級轉型的做法,有望推動整個社會的能源結構更為綠色、可持續。

隨之可能工業佈局也宜重新考量,舉例而言,如果氫氣冶金技術將是一個重要的方向,即採用光伏發電和氫氣進行冶金鍊鋼,將礦石運送至陽光充足的西北地區進行加工可能也將有合理性。這樣做不僅能減少長距離輸電的損耗,還能更有效地利用西北地區的豐富能源資源及成本優勢等。這是對未來工業佈局的一種值得深思的考慮。

圖11 工業再布

圖11 工業再布

但綜合看相當長一段時間內,我國東部地區是電力消耗的主要區域,而西北地區則因陽光資源豐富而可能成為更重要的綠色電力生產基地。為此,還需考慮建立必要的電力儲存與傳輸設施,以便能將西北地區發電站所產出的電力高效輸送至東南地區,以滿足電力需求,當前類似的特高壓輸電網絡已有基礎,未來或宜加速並更適應未來西北光電而不只是水電的區域特點佈局。

圖12 中國各省發電用電量

圖12 中國各省發電用電量

最后,光電未來面臨的主要挑戰還在於消納問題,而主要根源在於儲能設施的不足。目前,我國已有6億千瓦的光電裝機容量。據估算,若白天發電后需儲存電量以供晚間使用,每千瓦裝機容量需配備2千瓦時的儲能容量。因此,對於現有的6億千瓦光電裝機,我們需具備12億千瓦時的儲能能力。

為解決這12億千瓦時的儲能裝機缺口,也宜積極着手行動。儲能成本也在技術推動下不斷下降,以每千瓦時儲能成本1000元計,總投入為1.2萬億元,對於當前經濟規模而言,這筆投資是完全可行的,並且也將是分年投資實施。

圖13 中國能源資產時圖(2012-2023)

圖13 中國能源資產時圖(2012-2023)

目前,我國能源領域的資產規模可能達到30多萬億元(4萬億美元)但未來可能還需要一定空間來擴大新能源投資,再通過火電達到壽命退役等,逐步控制行業資產總體規模。畢竟,隨着新能源電力系統的逐步擴容和火電的漸進退役被替代,我們纔有望從根本上徹底解決碳排升溫的問題,推動長遠的可持續發展。

作者:朱雲來(中國金融四十人論壇(CF40)常務理事、中金公司原總裁兼首席執行官、清華大學管理實踐訪問教授)

來源:中國金融四十人論壇

關於徵集《零碳園區評價技術規範》團體標準

參編單位的通知

各有關單位:

根據中國節能協會標準化專業委員會2022標準制(修)訂計劃,《零碳園區評價技術規範》(計劃編號:TB-20240047)團體標準被列入制(修)定計劃中,該標準由中國節能協會碳中和專業委員會負責。

為使標準的編制更加科學、合理、全面和可操作,並保證項目的按時完成,中國節能協會碳中和專業委員會將組織成立標準編委會,吸納行業內有代表性的骨干企業和專家作為起草單位及起草人。現徵集《零碳園區評價技術規範》標準參編單位,歡迎有關單位積極參與標準制訂工作,共同推動行業發展。

如有意向參編請聯繫中國節能協會碳中和專委會祕書處。

1.《零碳園區評價技術規範》體標準參編申請表

2.《零碳園區評價技術規範》團體標準項目建議書

                  中國節能協會碳中和專業委員會

2024年9月9日

零碳園區就是要園區運營過程中包括範圍3(價值鏈上下游各項活動的間接排放)的碳排量全部中和,實現淨零排放,為用户提供零碳的產品和服務。

值得指出的是,園區有全生命周期的概念,設計建造階段和運營階段的碳排放管理應分開,建造階段零碳排放基本上短期內沒有做到的可能,另外,存量園區數量更多,我們所指的零碳園區應該將生命周期範圍確定在運營階段。

一、零碳(碳中和)的定義

碳中和更確切的定義是碳淨零排放,碳中和並不是不可以產生碳排放,而是要實現淨零排放。淨零排放就是一個組織在生產過程中產生了實際的碳排放,如果通過碳匯手段,從空氣中吸掉相同的碳量,就是淨零排放,就是碳中和組織。如果願意出資在碳市場購買「真負碳」抵消中和掉,也可以達到碳中和組織。

碳中和 = 碳排放量 - 碳匯量 = 0

二、當前的組織碳中和範圍和標準

按目前通常慣例,一個組織的碳排放分為範圍1(scope1)排放、範圍2(scope2)排放和範圍3(scope3)排放三種類型,這三種類型的區別如下:

組織的排放類型

排放類型

        描述

                            説明

範圍1

直接排放

企業物理邊界或控制的資產內直接向大氣排放的温室氣體,如燃煤鍋爐,公司擁有的燃油車輛等

範圍2

外購電力和熱力間接排放

企業因使用外部電力和熱力導致的間接排放

範圍3

其它間接排放

因企業生產經營產生的所有其它排放,如員工通勤、上下游產品生產排放。

因為範圍3的排放涉及太多外部數據,目前社會還沒有建立合格全面的碳足跡數據庫,管理起來難度巨大,所以在通常情況下,組織在覈算碳排放時並不會覈算範圍3的排放,但一些擁有多年碳管理經驗、高要求的組織也會將範圍3排放納入到管理範圍以內。

所以,假如一個企業宣佈將在某某年實現碳中和而不附帶排放類型説明,那麼這個碳中和目標就存在一定的歧義。

很顯然,我們非常需要進行一個國際統一的碳中和組織標準。如果一個企業宣佈只對範圍1、範圍2實現碳中和,對社會並沒有任何意義。可能會存在某個企業實現了範圍1、範圍2的碳中和,但對外提供的產品的碳含量比別人家還高,因為它對前端的供應商沒有足夠好的碳管理,採購的供應商的物料配件是價格低、碳排量高的,這樣宣佈某個範圍的碳中和就沒有任何社會價值,且形成嚴重的社會誤導。

全社會每一筆交易採供二方之間產生碳排放值流轉進行了記錄(碳足跡),每個組織的生產經營活動就會累積完整的碳排放量進項和銷項的數據,國家通過立法明確:

組織應擔責的碳排量= 碳票進項 – 碳票銷項

今后國家通過碳税和碳市場對碳定價后,碳價會進入到產品的總價中,碳費會成為商品總價一個重要組成部分。

零碳產品意味着企業前端供應商提供的產品的碳排量全部被中和,在前述碳排放範圍表中要包括範圍3。在目前的情況下做到還是相當困難的,但目前一些雄心勃勃的高科技的零碳目標是按此設定的。

三、零碳園區定義

零碳園區就是要園區運營過程中包括範圍3的碳排量全部中和,實現淨零排放,為用户提供零碳的產品和服務。

園區的碳排量來自於哪些方面?

範圍1:園區物理邊界或控制的資產內直接向大氣排放的温室氣體,如燃煤鍋爐,園區擁有的燃油車輛等

範圍2:外購電力和熱力間接排放企業因使用外部電力和熱力導致的間接排放

範圍3:其它間接排放,因園區生產經營產生的所有其它排放,如物業運營、員工通勤、上下游產品(購買設備、辦公室裝修、辦公耗材等)所有前端供應商產品中的碳排放。

園區內入駐企業消耗的交通能源、購買的產品中碳排量應該不包括在內。是屬於園區入駐企業的碳排量範疇,對園區企業採用零碳管理是另一個層面的事情。

這樣看,因為要包括管理前端供應商產品的碳排量,實現零碳園區並不容易。好在一些大的園區是可以實現一些碳匯的,可以進行一些抵消。

四、園區可以實現哪些碳匯?

(一)綠化:植樹造林有碳匯作用,改善園區生態環境,一棵成年樹木一年能從大氣中吸收超過21.8KG二氧化碳。這個量不大,但仍值得提倡。有的組織在西部荒漠地區大批植樹,這個量就大了,用來中和本組織的碳排量。

(二)專業的吸碳項目:建立一些小型但高效率的生物吸碳項目、CCUS裝置。如將部分建築外牆懸掛有大片的藻類生物反應器,每年藻類產量達200kg,每公斤藻類吸收二氧化碳約2kg,並清除有害的二氧化氮等廢氣。

有一點值得提出,目前的CER、CCER碳減排信用指標不應該成為當前企業碳中和標準衝抵標的。這些碳信用指標並沒有真正從空氣中拿掉一噸CO2,而是已經過時的政府減碳技術的激勵機制,與碳中和目標並不完全一致。

五、零碳園區實現之路

新建園區從規劃設計開始進行全生命周期的零碳園區規劃,是最主動的、最有可能實現的。很多碳減排的方案和措施在規劃設計階段是最容易實現的。從四個方面入手實現零碳園區:

)能源方面:儘量高比例使用再生能源

使用屋頂光伏、光伏車棚、小型風力發電設施生產可再生能源電力,購買可再生能源電力用於園區生產運營。有條件的園區建設有沼氣熱電聯產及熱泵系統,並配有儲能電站、儲熱儲冷裝置,滿足園區的供暖、製冷和供電需求。

)建築方面:儘量降低能耗,提高能效

採用節能保温材料、遮陽板、三玻窗等節能建築技術,所有新建建築全部為綠色建築,並獲得LEED鉑金級別認證。園區建築都安裝智能電錶,並通過智能化的能源管理系統進行集中控制。

)交通方面:電動化

園區內交通工具儘量全面電動化,配置足夠電動汽車充電站,可建立共享電動汽車租賃中心。充電電力來源為風電和光電,電池存儲設備由退役汽車電池組成,充電時段和充電功率可智能調控。園區還配有無人駕駛汽車、電動觀光車、共享單車等。

)碳匯方面:多增加創造碳匯項目

大量植樹造林,可在園區內園區外規劃造林抵消園區碳排放。

部分建築外牆懸掛有大片的藻類生物反應器,每公斤藻類吸收二氧化碳約2kg,並清除有害的二氧化氮等廢氣。藻類還被提取加工成綠色粉末,作為營養添加劑用於化粧品和食品工業。

還有一種方法是通過碳市場購買負碳產品進行碳中和。與自己的碳排量進行對衝清繳,實現碳中和。

)管理方面:園區全面實現數字化精細管理

能源管理:通過部署EBO樓宇運營系統、PEM電能管理系統以及EMA智能微網系統,實現源(風電、地熱、沼氣、光電)、儲(大容量電池、電車儲能、儲熱)、荷(熱、冷、電負荷)間的有效協同,提高園區整體運行能效,確保運營階段的碳中和。

運營和物業管理:實現園區內各項管理的數字化、智能化,精細化運營管理,減少無價值耗能運營,減少能源浪費,減少人力投入。

(中國節能協會碳中和專業委員會)

(轉自:中國節能協會碳中和專業委員會)

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