美國、德國的碳中和與中國有什么不同

2021-4-5 11:33 來源: 南方能源觀察 |作者: 廖宇

突然一下火起來的碳中和,點亮了中國的股市。上一次能源電力板塊這么興奮的時候,還是2015年3月電改9號文發布,帶出的“能源互聯網”概念。


碳中和不是某個行業的改革,也不是一個國家的頂層設計,而是全世界當下重金構建的話語體系。


目前各國都在積極展開“宣告”,美國、德國和日本宣告的都是2050脫碳。


那么他們的碳中和計劃和中國有什么不同呢?


我們先來看看各自的表述:


美國:到2035年,通過向可再生能源過渡實現無碳發電;到2050年,讓美國實現碳中和。為此投入2萬億美元。


德國:到2038年,德國不再擁有火電。到2050年,德國實現溫室氣體零排放。


中國: 2030年碳達峰,2060年碳中和。


讓我們先把幾個不同的概念捋一捋。


碳達峰

二氧化碳排放不再增長,達到峰值之后再慢慢消減


碳中和

二氧化碳排放通過二氧化碳去除技術應用達到平衡


凈零排放

所有溫室氣體排放量與溫室氣體清除量達到平衡


氣候中性

一個組織的活動對周圍氣候系統沒有產生凈影響


這里,我們還要追加一個概念,什么是溫室氣體?


溫室氣體

大氣中吸收和重新放出紅外輻射的自然和人為的氣態成分,包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮(NF3)。


平心而論,氣候中性是最頂級、最嚴苛的概念,近似于天空中飛過的一只鳥,不呼吸、不排泄,還不帶來一絲風。


僅從字面上看,似乎很難發覺德國、美國與中國碳中和的差別,但是最近玩命漲停的股市卻讓這個問題變得非常妖嬈:為什么漲停的都是高排放企業?


難道這些企業不是即將被“摁死”在2030年前嗎?參股碳交易中心,設立碳管理公司,購買了碳排放配額,他們就可以拿到“免死金牌”?


同樣是排碳大國,世界公認的資源浪費大國美國,其實與中國的碳中和最大的不同就在于:他們回避了碳高峰這個問題。


美國的能源結構里,煤電大概只有不到四分之一,所以要達到宣布的2035年全部使用新能源發電的目標,其實并沒有那么艱難。即使是新能源已經超過50%的德國,因為和中國同樣擁有很多煤電,也不得不把火電完全退出設置在2038年。從理論上來講,碳達峰實際上代表的是和碳中和完全不一樣的邏輯路徑。


 

碳達峰的意思是,如果只設置時間點但不設置峰值,那么這個“到達”其實是一種延遲,但是如果設置了峰值卻沒有時間點,那么這個到達就是一種緩沖。換句話說,在時間點和峰值這兩個維度取得的最優設置,會讓整個系統的變化更加凸顯必然性而回避突然性。


在2030年碳達峰以前,其實人們要做的就是不斷地安裝新能源,甚至是不計代價地完成增長。這就如同當年使用計劃生育基本國策來控制人口高峰類似,雖然準備時間倉促,對復雜性缺乏耐心,中國的碳達峰計劃還來不及制定明確的排放系數,甚至無法在總量上分門別類地設定邊界,但至少給一個板塊帶來了前所未有的機遇:數字化。數字化可以幫助建立碳達峰模型,對如何描述、控制碳排放建立起可量化的模型描述,在提前時間達峰和消減峰值總量兩個維度進行優化決策,智能化實現能源生產系統的交互。


實現碳達峰的途徑主要包括電力生產清潔化,發展智慧城市提高能源利用率,交通和工業的電動化、氫能化等綜合能源利用,以及碳捕捉等。從電源側來看,新能源主要轉化為電能使用,要實現碳達峰,就要大力發展清潔能源的高效利用。從用能側來看,隨著分布式能源系統、電動汽車等交互式能源設施廣泛接入,各種新型能源需求不斷涌現。此外,儲能技術發展迅速,未來也將從源網荷各個環節,深刻影響電力系統運行。而數字化是由數字化模型、方法和工具構成的綜合系統,包含仿真和3D虛擬現實可視化,通過連續、不中斷的大數據管理集成系統。智能生產是在數字化的基礎上,利用物聯網技術和監控技術加強信息管理服務,提高生產過程可控性、減少生產線人工干預、優化生產決策。通過人與智能機器的合作,去擴大、延伸和人機智能一體化。數字化和電氣化基本上是碳達峰前最重要的實踐邏輯。


這就讓我們能更好地理解能源企業近期為何要傾盡所有投資新建云平臺、數字電廠、AI區塊鏈數據中臺——借助碳達峰來促進中國的制造業完成一場不啻于辛亥革命的信息化改造。


但到了2030年之后,人們的邏輯就要發生很大的一個變化。



走向碳中和的后30年,人們不再考慮如何處理二氧化碳及其他廢棄物,而是將其所有產物均視為可交易的用于創造經濟價值的資源,去形成新的合作伙伴關系和市場。由此,用數字化的方式去形成一個更加清潔、循環的全新數字經濟模式。從這里引申開來,碳中和不僅僅是中和碳,數字電網因此也不僅僅是電網的數字化,而是借用碳和數字化來構造一個全新的物聯網系統。


所以在未來的數字化電網中電腦、機器和電器之間可以互相交流。他們每一個都可以通過建立的網址被單獨控制。這里所有基本的電器和機器,從光伏設備到電動汽車,都必須使用共同的語言。數字電網是以云技術等新一代數字技術為核心驅動力,以數據為關鍵生產要素,以現代電力能源網絡與新一代物聯網、信息網絡為基礎,通過數字技術與能源企業業務、管理深度融合,不斷提高數字化、網絡化、智能化水平而形成的新型能源生態系統。數字技術的深入應用,可實現對可再生能源出力及供電負荷精準預測,實現分布式能源供需就地平衡,提高可再生能源消納能力。數字電網與智慧城市對接,還可發揮電力數據在城市治理、政策制定、宏觀經濟等方面的作用。同時,儲能產業的應用也將提升電網對新能源的消納能力,并降低電力傳輸損耗。


之后在一個智能的能源系統中,參與者測量自己的電力需求并傳達給系統,他們了解自己目前和預計使用的電力產品,還會把不斷更新中的電價做比較——而且盡可能是自動的。


這樣的一個未來能源系統,我們可以用一句話來描述:風光氫儲充一體化。靈活性、移動性、分散性成為基礎,能源安全不被認為再是重要的外交措辭,因為這一切必然是跨國界超主權的,就如同比特幣會在后面幾十年對金融界做的改造一樣。難道數字化只能為中心化服務嗎?


未來的能源系統是由風光氫能構成的零碳能源生產體系和綠氫綠氨用電戶構成的儲充用一體數字化控制的消費體系。

來源:BEDW2021年會Enertrag公司年報


因此我們可以清晰地判定,美國的碳中和路徑更多地需要放在用能這一側,而中國似乎需要更加艱巨的面對能源供給側帶來的挑戰,德國則不得不在保證強大的制造力的同時,以忽略核電、水電的方式為需求側的能效管理帶來強大的互動性。


毫無疑問,碳中和這樣的政策會給全行業帶來巨大的變化和挑戰。一些美國、德國、日本的公司正在樹立實現碳中和的信念。


來源:蘋果公司網站


2020年7月,蘋果公司宣布他們已經在全球的運營中取得碳中和。同時公司計劃到 2030 年,為整個業務、生產供應鏈和產品生命周期實現碳中和。Apple 目前在全球公司運營方面已經實現了碳中和。新承諾意味著到 2030 年,每一部售出的 Apple 設備都不會造成任何氣候影響。


很顯然,因為碳中和,蘋果將來會為了它的數據中心和工廠而成為全球最大的新能源投資運營商。而蘋果的客戶和供應商們也會因此而成為零碳計劃的追隨者,這個時候只要蘋果宣布提供某一個區塊鏈碳足跡服務,這些人的所有生存環節都將被數字化記錄和監測。


蘋果不會把自己變成一個種樹的公司,但它一定會用它的系統讓這件事被它的客戶們做掉——比如通過蘋果上周發布的47 億美元綠色債券項目。


在這件事上,蘋果的確是美國公司的表率,但是很顯然還不夠直接。


更直接的是一家德國公司,也是德國首富旗下的企業——德國最大的連鎖超市ALDI阿迪超市。這家擁有2000家分店的德國企業用最簡單的方式實現碳中和:在自己的超市屋頂安裝光伏,停車場里安裝充電樁,采取虛擬電廠運營自己的儲能和冰柜,讓物流車被氫能和電動卡車取代。


來源:德國Aldi公司網站


在不開門的周日,阿迪超市就是附近村落的發電廠和充電站。


來源:德國Aldi公司網站


阿迪超市為這種商業模式買單的理由只有一個:因為這樣其實降低了它的能源費用,提升了公司管理效率。當然,這是在運營能力和碳中和的執行力到達了一定水平之后才能實現的。


像這樣的德國公司還有很多,但是從示范效果來講,還是一家日本公司更值得鑒賞。


來源:日本武田株式會社網站


武田藥品工業株式會社2019財年在價值鏈上實現了碳中和。為達成此重要成就,武田采取了多種行動:在公司內部持續推行能源節約措施;倡導綠色能源采購;投資可再生能源認證;積極參與高質量碳補償項目并通過驗證。


武田能實現上述目標,一個重要原因是:該公司在12個國家資助了超過30個可再生能源和碳補償項目。這些項目的目標包括鼓勵利用風能和太陽能、確保清潔水供應、保護森林和生物多樣性等。在聯合國的17個可持續發展目標中,上述項目共覆蓋了15個。這些項目不僅讓當地社區受益,同時將協助打造一個更加可持續化的未來。所有碳補償項目都需要滿足嚴格的評估標準,包括附加性、可衡量性、透明度、注冊和第三方驗證等。


武田資助的項目包括:



馬拉維清潔飲水項目——通過鉆探新水井及修補破損的舊水井,為社區提供安全飲用水,減少用于燒水和凈化水的木柴用量。



美國工作林地計劃(Working Woodlands Program)——保護位于美國田納西州東北角的8600多英畝林地,改造為私人公園,吸引人們前來美國的這一低收入地區開展休閑旅游。



日本森林管理項目——在日本通過可持續林業管理實踐,支持自然碳匯并提升本地空氣質量。



中國太陽能灶項目——資助偏遠地區農戶安裝太陽能灶,替代用于做飯和燒水的煤燃料,幫助改善室內空氣質量。



印度太陽能項目——支持發展太陽能照明和熱水采暖,替代印度各邦普遍使用的化石燃料。


與很多喜歡回購股份、投資地產、并購整合的會賺錢的公司不同,武田這家生物制藥公司最讓人佩服的其實是:它已經240歲,但是依然沒有以傳統公司自居,在環保領域的創新令人嘆為觀止。


碳中和真正的發力之處,是在用戶消費側,在于對話語體系的堆砌,在于數字化模型的構建。


在2020年到2050年間,將有70萬億元左右的基礎設施投資被直接或間接地撬動,包括發電側大量的光伏和風電裝機、容量持續增長的跨區輸電通道、數量在千萬量級的5G基站建設、物聯網相關基礎設施、交通領域加氫站和電動車充電站的加速布局,以及高鐵、城際鐵路的大規模擴展等。


這一切真正的改變,從某個能耗企業愿意拿1000萬出來投光伏儲能能效平臺,愿意在網站上每年更新環境責任報告,愿意設置首席能源官,愿意給每個員工配電動車充電樁開始。


邁向2030,中國的改變必然讓世界矚目。

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