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李俊峰:碳达峰碳中和目标下的云南能源转型思考
实现碳达峰、碳中和,是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。为科学、全面、准确理解我国碳达峰碳中和的目标和政策要求,探寻碳达峰碳中和目标下云南高质量发展的路径,2021年12月11日,由云南远景规划研究院和远景生态环境研究院主办,云南省环境科学学会、云南工业园区协会、云南绿色能源行业协会、云南钢铁行业协会和云南化工行业协会协办的“碳达峰碳中和与云南高质量发展研讨会”以“线上+线下”方式在昆明举办。国家应对气候变化战略研究和国际合作中心首任主任、学术委员会主任,国家循环经济协会可再生能源专业委员会和中国能源研究会可再生能源专业委员会主任委员李俊峰在会议上发表主旨演讲,以下为发言全文。李俊峰国家应对气候变化战略研究和国际合作中心首任主任、学术委员会主任,国家循环经济协会可再生能源专业委员会和中国能源研究会可再生能源专业委员会主任委员。各位朋友上午好!非常高兴参加云南省碳达峰碳中和高质量发展论坛,今天和大家分享碳达峰碳中和与能源转型问题,以及云南省在此方面的一些思考。一、碳达峰碳中和目标与能源转型结合问题联合国气候变化框架公约和巴黎协定的目标都是一致的。早在1992年全球达成联合国气候变化框架公约之时,实际上已经提出了本世纪末实现碳中和的远景目标,当时不叫碳中和,叫做把温室气体的浓度控制在450ppm,即温室气体不再增加也不再减少。它背后的逻辑就是到2100年左右,人类要实现温室气体的排放与大自然吸收的温室气体相平衡,为了实现这一目标,联合国气候变化框架确定了共同但有区别的责任原则和各自能力的原则后,在1997年达成了京都议定书,要求发达国家率先减排,并且要研发可持续的减排技术,帮助发展中国家实现减排。发展中国家在得到发达国家切实的额外资金援助后,在不影响自身可持续发展的前提下自愿加入,这就是著名的共同但有区别责任原则和各自能力原则。制定这一原则的基本背景是发达国家在过去200多年的工业化过程中间,排放了大量的温室气体,或者说他们消耗了大量的化石能源,从而排放以二氧化碳为主的大量的温室气体,对人类赖以生存的地球家园造成了严重的损害,理应承担主要责任,但仅仅是确定其责任还不够。因为发达国家在工业化过程中间积累了大量的财富,掌握了大量的科学技术,有能力研究和开发可持续的低排放的技术,可以推动全球的低排放发展。因此发达国家不仅有责任,同时也有能力来推动全球的低排放发展。因此,给发达国家制定了量化的减排目标,这就是著名的京都议定书,全球减排的三机制,即发达国家自身减排,发达国家之间合作减排,和发展中国家帮助发达国家减排。但是由于美国拒绝签署京都议定书,导致了人类在减排温室气体上,止步不前到2009年的时候,全球的温室气体不仅没有下降,反而大幅度攀升。温室气体的浓度也从工业化初期不到300ppm到2010年已经超过了400ppm,到目前已经超过了410ppm,因此人类面临的减排的形势更加严峻。在此基础上,2015年全球达成了巴黎协定,巴黎协定明确提出在本世纪末把全球温升控制在2摄氏度以内,并为控制在1.5摄氏度以内而努力,即到本世纪中叶或者以本世纪下半叶实现人为排放的温室气体与大自然吸收的温室气体相平衡,即碳中和,这是愿景的目标。本世纪下半叶实现碳中和,不论2度还是1.5度的目标,都要求人类要告别化石能源,走向可再生能源或者是非化石能源为主体的这种能源结构,不能完成能源的转型,就无法实现人类减排的目标。因此在2015年达成巴黎协定之前G7领袖们曾经召开了一次会议,希望到本世纪末能够实现用可再生能源取代化石能源,这就是巴黎协定的一个重要的基础。因此巴黎协定的本质就是推动发展转型,特别是能源系统的转型,并且对能源系统的转型提出了一个明确的目标。这种目标后来被各种研究机构所强化,例如,今年3月份国际可再生能源所发布的一个研究报告指出,如果在2050年实现碳中和,大约90%以上的电力要来自于可再生能源,其中风光的占比要达到65%左右。同年的5月份,国际能源署也发布了一个名为碳中和背景下的能源转型路径,也提出了到2050年如果实现碳中和,必须有90%以上的电力来自于可再生能源,其中风光的比例占70%左右。不同研究机构的结论都是一致的,也就是到实现碳中和之时,必须形成以非化石能源或者以可再生能源为主体的新型的能源系统。2021年11月,第26届联合国气候变化大会在英国的苏格兰格拉斯哥召开。确立了全球碳中和共识,在此次会议上中国、美国、欧盟、日本、印度、俄罗斯等重要经济大国向联合国提交了自己本世纪中叶或者面向本世纪中叶的国家低排放发展战略,例如,印度提出到2070年碳中和、俄罗斯提出了2060年碳中和,美国、欧盟、日本等则是2050年碳中和,中国不仅提出了2060年碳中和的目标,同时也提出了到2060年非化石能源占比提高到80%以上的技术支撑。因此碳中和的重要发展方向是推动能源的转型,需正确认识碳达峰碳中和的目标与能源转型的关系。换句话说,能源转型是靠应对气候变化的碳中和的目标所推动的。二、碳中和的目标是一个全球共识推动能源转型是一个复杂的技术过程。从碳中和的目标来看,印度的2070年,美国的2050年以及中国的2060年之间有时间差距。但是从能源转型的角度来说,10年弹指一挥间,一个能源系统的改变没有30年到50年的时间发生根本性得改变是非常困难的。因此碳中和的正确路径必须转成能源转型的实践。中国在这些问题上不仅做了深入的研究,同时有许多务实的基础。如中国政府提出2060年碳中和,随即也提出2060年非化石占比提高到80%以上这样一个目标,或者技术愿景。同时中国还提出到2025年非化石能源消费比重要达到20%左右,到2030年达到25%左右。2030年风光的装机要超过12亿千瓦,今年同时要开工不少于1亿千瓦的大型风光基地的建设,这就是所谓的技术实践。全球范围内还没有形成这样的共识,这种共识非常难以达成,首先是用非化石能源还是可再生能源取代化石能源全球是有争议的,中国、日本、美国、英国、俄罗斯等大国希望以非化石能源取代化石能源,也就是说除了可再生能源之外,还要有重要的核能的支撑。但是从联合国的角度而言,全球200多个国家中间只有30多位国家有核能,那么85%的国家没有核能,同时并非是每一个国家都有公平获得核能开发的权利,比方说伊拉克曾经在80年代新建一个核电站,以色列派飞机把它炸掉。现在的朝鲜、伊朗建核电站受到各个方面的限制,因为全球从核安全的角度,按照国际原子能机构的规约和不扩散条约的限制,并不是每一个国家都可以轻松的获得核电技术。因此在联合国的语境下,大家提的目标是用可再生能源取代化石能源,虽然是一字之差,但是从技术实践上会变得非常困难。因为以风光为主体的可再生能源,带有先天性的许多问题,即能源供应安全问题,它的共同特性是靠天吃饭,但是按照世界气象组织的研究,全球范围内每年都会有十几天的时间,既没有光也没有风,这种现象一旦发生,它必然危及到能源的安全。所以说构建新型的电力系统也好,新型的能源系统也好,必须解决好像化石能源、传统的能源系统那样有较强的或者强有力的安全支撑问题。发达国家将化石能源安全提到非常高的位置,他们要求石油的供应要有6个月的储备期,如果全球发生石油中断,6个月之内不能影响经济的发展;天然气要有90天或者三个月的储备期。我国作为发展中国家,虽然还没有这么强大的储备,但是也建立起相应的石油储备,同时天然气要求每一个城市至少有7天的储备,燃煤电厂有两周或者15天的存煤。这些都是为了应对特殊的状况或者特殊的状态,也就是以备不时之需。如果中国到2060年有80%的能源是以非化石能源为主体的话,则需要有90%以上的电力来自于非化石能源,其中有70%左右是风光能源为主之时,假设到2060年是16万亿千瓦时的发电量,那就要大于10万亿千瓦时来自于风光,这时风光能源即占70%左右,但如果既没风又没光,这时候如何解决?这需要在系统上做一个完美的设计。因此我虽然经常鼓吹可再生的发展,但是在推煤这个问题上也要注重审慎的态度,建成的新型电力系统,要以坚强的化石能源的支持为基础,或者坚强的化石能源支撑为基础,因此在能源转型的过程中,煤电要慢慢过渡,从增容增量向增容不增量、增容减量转变,最终达到减量不减容,这个过程要保持一定的火力发电规模。什么叫一定的规模?比方说如果到2060年用16万亿千瓦时的发电量时,20%左右的火电是可以作为坚强的、稳定的、可靠的电源支撑,也就3万亿千瓦时左右的发电量,要有稳定的、可靠的电源来支撑。假设这中间有10000亿千瓦时由核能来承担,那么其他的20000亿可能是由火电、天然气、燃煤或者氢气发电来支撑。假设按照目前云南的火力发电运行小时数不到2000小时左右,大体上需要10亿千瓦的火力发电。如果是像北京目前在特殊管控的条件下,火力发电大概只有80天左右,也就是1500小时左右,那么可能需要15亿千瓦左右的火力发电。因此在能源转型的过程中,应该认真的研究和考虑,不仅仅是推动转型,同时要确保能源安全。在推动整个能源系统向非化石能源过渡的过程中间,还应该考虑化石能源的托底作用。能源转型需要安全托底。可再生能源为主或者非化石能源为主,化石能源的这种托底作用是不容忽视的,除非那时可以大规模的利用氢能且能大规模储备。不仅要解决月调节、季调节,甚至更长时间的储能方法解决问题时才能考虑这些问题,才能真正建立起一个安全的系统支持。现在我国的火力发电大约是13亿千瓦,中央提出“十四五”期间严控煤电,但是煤电装机容量仍需增加。切忌淘汰煤电,一炸了之。三、能源转型一些问题的思考因考虑到2060年非化石能源占比达到80%以上,原来所思考的东西就发生了一些根本性的变化。首先是非化石能源的形态主要是以电力呈现,因此在未来的能源消费方面,就必须扩大终端能源消费的比例。换句话说,能用电的地方尽可能用电,不能用在地方想办法来解决。二是过去所思考的工业供热,电厂供热等,都是通过化石能源燃烧来提供,不论是锅炉还是窑炉,都有余热可以利用。由于可再生能源发电取消了锅炉这一过程,未来的余热非常少,或者说热力供应非常少,那么一些工业过程的特殊供热如何解决?还有像钢铁、冶金工业的氧化还原反应的化石能源的替代需要专门的技术来解决。三是也要考虑一种价格的变动,因为过去的电力系统是发供用同时完成,未来的新兴电力系统,它不仅要发供用,同时要有储能,储能就变成特殊的服务。在过去的能源系统中,特别是电力系统中,储能的成本没有体现出来。但是未来它将变成一个非常重要的服务系统,这种系统它的成本如何计算?如何建设?如何运行?这都需要在不断的实践过程中进行探索,找出经验来参考。当然现在也有比较成功的转型经验,比方说欧盟的非化石能源发展占比已经达到64%,我国南方电网的非化石能源发电占比也达到55%,而全国的非化石能源发电占比只有34%,学习南方电网的经验、学习欧盟的经验,逐步提高非化石能源发电的比例,从而逐步提高非化石能源发电在系统中的占比,以及在终端能源不断提高用电比例的实践和探索,所以说在这些问题上云南起着非常重要的作用。云南省是南方电网覆盖下的一个庞大的经济区,能源转型已经取得了非常成功的经验,非化石能源占比已经接近60%,达到了发达国家的水平,非化石发电已经超过了70%甚至更高,完全有可能探索未来高比例的可再生能源或者高比例的非化石能源。在云南建立核电的可能性非常小,发展高比例的可再生能源可能性很大。云南在现在基础上再增加20%,就超过了80%;发电占比再增加20%,就达到了90%,云南的能源转型可以对全国的能源转型提供丰富的经验,特别是非化石能的发展,或者说可再生能源的发展与常规能源的发展,如果云南整个电力系统已经以非化石能源、可再生能源为主的发电系统,火力发电已经作为一个补充和托底的作用,这种经验值得认真总结,并且向全国推广。2020年全国的火力发电平均利用小时数为4300小时,在云南不到2000小时,估计到2060年实现碳中和时,火力发电的利用小时数可能低于2000小时甚至1500小时,建议云南省应该申请国家碳中和的试点,在中国全面实现碳中和之前,云南应该提前15年甚至20年的时间实现碳中和,因为云南有这种资源优势,非化石能源占比非常之低,同时通过大力发展可再生能源建立起技术的、经济的变革,支持云南先走一步,因为碳中和本身就是一种创新的竞赛,也是一种高质量发展的竞赛,谁先实现碳中和,谁就在未来取得先机。因此云南可以利用自身的良好的可再生能源的优势,大胆地探索走出一条快速的、高比例的发展可再生能源,或者说主要以可再生能源解决能源供应,解决能源转型问题的这种实践经验。如此云南就有了成功的典型,为全国的碳中和探索出一条路子来。希望云南能够大胆的探索、大胆的实践、大胆的改革,通过技术创新、体制和机制的创新,为中国碳中和走出一条成功的路子,为中国未来的碳中和目标做出更多的贡献。希望大家在这一问题上不断的研究、不断的探索,立足云南,放眼全国乃至放眼全球,在这个伟大的变革中或者这个伟大的时代里,有勇气有决心走在时代的前面,为中国的碳达峰、为全球的碳中和做出云南贡献。希望同志们不断的研究和探索,在未来创新之路上,不断切磋交流、分享经验和教训,在碳达峰碳中和探索的路子上行稳而致远!谢谢各位!
2022年1月7日