建言“十四五”能源發展 | 中國如何實現2060年前碳中和目標？

 

從全球看，發達國家在2050年前、發展中國家在2060年前實現能源和工業系統的零碳排放，而不依賴永久性、大規模、基于自然的碳匯解決方案在技術和經濟上是可行的。該結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成本大幅下降。例如，光伏的成本在過去十年內下降了90%，風電的成本下降了50%~60%。規模經濟和學習曲線效應是成本快速下降的一大驅動力，尤其當全社會舉力發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，為大規模可再生能源供應的間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。針對全球不同區域的氣候條件和日間/季節性負荷的變化，可行且具有經濟競爭力的解決方案也已經存在。能源轉型委員會《踐行使命，打造全球零碳經濟》報告指出，到2035年，在可再生能源占比大于80%的電力系統，即使在空間受限的地區，全系統的總成本（發電，日內調峰、季節性平衡和備用成本）也只有80美元/MWh，接近傳統燃氣發電相的水平（約65美元/MWh），在條件優異的地區，系統總成本甚至可低至31美元/MWh。

 

從需求側看，一方面，電氣化的發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，且發展速度持續加快，內燃機技術恐怕很快會被淘汰。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、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。在重工業方面，水泥的生產可結合碳捕集、封存和利用（CCUS），以及零碳電力、生物質等能源用于供熱，新型水泥化學也將是可行的方案。在鋼鐵生產中，傳統的焦炭還原路徑可結合CCUS，還可采用氫氣直接還原鐵、直接電解等新型路徑。在塑料生產方面，除了CCUS的運用外，電氣化供熱、以生物質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濟性；另方面，制氫設備成本的還將持續降低。中國在制氫設備的成本優勢尤為突出，在彭博新能源財經給出的樂觀情景下，中國的大型電解水項目的系統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?？梢姡袊碾娊庵茪湓O備成本下降還有很大的空間，尤其是在未來幾十年內對氫的需求大幅上漲的情況下，規模效應將得到充分的發揮。

 

總的來說，在零碳圖景中，能源供給和消費方式將發生較大改變。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。與此同時，零碳轉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。