建言“十四五”能源發(fā)展 | 中國如何實現(xiàn)2060年前碳中和目標？

 

從全球看，發(fā)達國家在2050年前、發(fā)展中國家在2060年前實現(xiàn)能源和工業(yè)系統(tǒng)的零碳排放，而不依賴永久性、大規(guī)模、基于自然的碳匯解決方案在技術(shù)和經(jīng)濟上是可行的。該結(jié)論有以下幾個方面的事實來支撐：

 

首先，來自可再生能源的電力成本及其系統(tǒng)成本大幅下降。例如，光伏的成本在過去十年內(nèi)下降了90%，風電的成本下降了50%~60%。規(guī)模經(jīng)濟和學習曲線效應是成本快速下降的一大驅(qū)動力，尤其當全社會舉力發(fā)展可再生能源電力時，相應的成本還有進一步下降的空間。除了平準化成本外，可再生能源電力的實際拍賣的價格也體現(xiàn)了成本大幅下降的特征。比如，對于太陽能光伏，很多地方的拍賣價低至約20美元每兆瓦時。此外，儲能的成本大幅下降，為大規(guī)?？稍偕茉垂拈g歇性提供了具有成本競爭力的解決方案。在過去十年中，電池的成本下降了85%，還有進一步下降的空間。從2010到2019年，電池價格平均每年下降18%。2017年，彭博新能源財經(jīng)預測，電池價格在2025年將低至100美元/千瓦時，但這一水平已極有可能在2023年達到。針對全球不同區(qū)域的氣候條件和日間/季節(jié)性負荷的變化，可行且具有經(jīng)濟競爭力的解決方案也已經(jīng)存在。能源轉(zhuǎn)型委員會《踐行使命，打造全球零碳經(jīng)濟》報告指出，到2035年，在可再生能源占比大于80%的電力系統(tǒng)，即使在空間受限的地區(qū)，全系統(tǒng)的總成本（發(fā)電，日內(nèi)調(diào)峰、季節(jié)性平衡和備用成本）也只有80美元/MWh，接近傳統(tǒng)燃氣發(fā)電相的水平（約65美元/MWh），在條件優(yōu)異的地區(qū)，系統(tǒng)總成本甚至可低至31美元/MWh。

 

從需求側(cè)看，一方面，電氣化的發(fā)展將大幅提升能源利用效率。在交通領域，到2025年左右，購買和使用電動車的成本將低于燃油車。從百公里等效油耗看，電動汽車的能源消耗量僅為燃油車的1/4。實際上，電動車的滲透率正逐年上升，且發(fā)展速度持續(xù)加快，內(nèi)燃機技術(shù)恐怕很快會被淘汰。在建筑供暖領域，以獲取每千瓦時熱量所需的終端能源計算，電熱泵所需的能耗只有標準燃氣鍋爐的12%。另方面，即使在重工業(yè)、長距離和重型交通等難以減排的領域，也有可行的脫碳方案。在重工業(yè)方面，水泥的生產(chǎn)可結(jié)合碳捕集、封存和利用（CCUS），以及零碳電力、生物質(zhì)等能源用于供熱，新型水泥化學也將是可行的方案。在鋼鐵生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的焦炭還原路徑可結(jié)合CCUS，還可采用氫氣直接還原鐵、直接電解等新型路徑。在塑料生產(chǎn)方面，除了CCUS的運用外，電氣化供熱、以生物質(zhì)作為原料和新型的電化學過程都是可行的脫碳方案。對于長距離重型交通，直接電氣化以及以氫、氨、合成燃料為載體的間接電氣化和生物燃料的應用都是可行的方案。

 

從供給側(cè)看，除了以上已提到的零碳電力外，零碳氫能的成本競爭力也將大幅提升。一方面，零碳電力價格的大幅下降會使綠氫的成本具有經(jīng)濟性；另方面，制氫設備成本的還將持續(xù)降低。中國在制氫設備的成本優(yōu)勢尤為突出，在彭博新能源財經(jīng)給出的樂觀情景下，中國的大型電解水項目的系統(tǒng)設備成本的目前水平已低至200美元/千瓦，是歐美國家的1/6，到2050年，中國的成本還能進一步降低到80美元/千瓦，即便在保守情景下，中國2050年電解水設備成本也將低至98美元/千瓦?？梢?，中國的電解制氫設備成本下降還有很大的空間，尤其是在未來幾十年內(nèi)對氫的需求大幅上漲的情況下，規(guī)模效應將得到充分的發(fā)揮。

 

總的來說，在零碳圖景中，能源供給和消費方式將發(fā)生較大改變。在全世界終端能源消費總量中，電的占比將由2018年的19%增長到2050年的70%左右，電力需求將從目前的27萬億度/年增長到2050年的90~120萬億度/年。電力除了用于直接電氣化，還將用于氫的生產(chǎn)。與此同時，零碳轉(zhuǎn)型也將使化石能源的需求大幅下降。和目前水平相比，2050年煤炭和石油的消費量均將下降90%以上，天然氣消費量下降30%以上。