关于碳中和的六大误区
據統計,2020年,中國二氧化碳排放大約103億噸(大約是102億噸到108億噸,我選了103這個中間的數字),其中,煤炭、石油、天然氣排放達到95億噸,另外一部分是各種小的,比如沼氣、生物質,還有一些其他的排放。所以,約92%的排放是以上這三個產生的。衡量任何一家公司、任何一家單位、任何一個系統,把這三個算準就可以了。其中煤炭一年大約排放73.5億噸二氧化碳、石油排放二氧化碳15.4億噸、天然氣排放二氧化碳6億噸;三者加起來是95億噸。
大家都說碳中和容易,比如每天用空調、開車等等都與碳有關系,每一個人、每一小步都是可以為碳中和做出貢獻的,但完成碳中和這個任務還是非常艱巨的,而且是一個漫長的過程。因為可見的未來,我們缺不了這三種化石能源。盡管風能、太陽能,二氧化碳轉化為化學品,CCS(carbon capture and storage,碳捕獲與封存)、CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕獲、利用與封存),提高能效都會或多或少地對減碳有些貢獻,都值得去鼓勵探索和實施,但對排放的二氧化碳減低的比例是相當有限的。
關于碳中和的誤區
第一個誤區,認為風能和太陽能比火電都便宜了,因此太陽能和風能完全可以取代火電實現碳中和。這句話只對了1/5到1/6。因為一年有8760小時,而中國的太陽能每年發電小時數因地而異,在1300小時到2000小時之間不等,很少有超過2000小時的區域,平均在1700小時左右;也就是說太陽能大約在1/5–1/6的時間段比火電便宜;而在其他4/5-5/6的時間段,如果要儲電,其成本會遠遠高于火電。風能每年發電的時間比太陽能略微長一點,是2000小時左右,但電是需要24小時供的,不能說一個電廠一年只供一兩千小時,因為我們用電不能說有太陽有風的時候用電,沒太陽、沒風的時候就停電。太陽能和風能是便宜了,但最大的問題是非穩定供電。
直到今天,風能、太陽能與煤電相比仍然是杯水車薪。以2019年為例,全國的風能和太陽能加起來發電總量相當于1.92億噸標準煤的發電量,而中國年發電耗煤大約是22億噸煤,相當于18-19億噸標準煤,也就是說,風能和太陽能只能占煤電的10%左右。
而且,電網靠電池儲電的概念是非常危險的。據估算,目前全世界5年的電池產能僅能滿足東京全市停電3天的電能。如果說我們有4/5的時間或者5/6的時間要靠電池儲電,這是不可想象的。況且,這個世界也沒有那么多的鈷和鋰,沒法讓我們造那么多的電池。在這種情況下,棄光棄風的問題非常嚴重,因為電網只能容納15%的非穩定電源。風能、太陽能發出來的電,電網沒法全部承受。如果繼續增加風能、太陽能,同時大規模儲能問題解決不了,只能廢棄更多。
棄光棄風在中國有兩方面的原因,一是技術因素,就是因為太陽能、風能是沒辦法預測的,電網小于15%可以容納,多于15%容納不了,這是一個很大的技術難題,到現在還不好解決;二是機制因素,地方保護主義的存在可能會讓地方出于各種原因不用風電、光電、水電。機制問題在中央大力推動“碳中和”的背景下是可以解決的,但技術問題,不容易解決。
因此,太陽能和風能需要大力發展,但在儲電成本仍然很高的當前,在可見的未來仍然無法全部取代化石能源發電。
第二個誤區,人們以為有個魔術般的大規模儲電技術,認為如果儲能技術進步,風能和太陽能就能徹底取代火電。這個假設太大了,因為自鉛酸電池發明至今一百多年來,人類花了數千億美元的研發經費研究儲能,可從鉛酸電池的90千瓦時/立方米增加到今天特斯拉的260千瓦時/立方米,電池的能量密度并沒有得到革命性的根本改變。要知道,汽油是8600千瓦時/立方米。同時,迄今大規模GW(十億瓦特發電裝機容量)級的儲電最便宜的還是100多年前就被發明的抽水蓄能技術。
科學技術的突破不是沒有可能,但是只有發現了才能知道發現了。今天無法預測明天的發現。我經常舉一個例子,火藥發明之后近一千年才有槍的發明。槍的機械原理其實很簡單,但是你要說火藥發明后就可以預測肯定會發明槍,那就錯得離譜了。這就提醒我們,在制定任何戰略時,都千萬不要假設未來這塊有突破就可以做什么事。我們制定戰略一定是以已有的、證明的、現實的技術路線為基礎。
不同行業的進步不一樣,計算機行業有摩爾定律,這么多年確實發展得很快,但是能源行業目前還沒找到類似摩爾定律一樣的規律,“碳中和”必須選擇現實可行的路線來推進。
有一個笑話是,比爾·蓋茨跟波音公司總裁講,假如飛機行業的技術進步跟計算機一樣快,那現在人人都可以不用開車,可以改為開飛機了。波音公司的總裁說,假如我的技術跟你一樣的話,這個世界就沒人敢坐飛機了,因為那個年代計算機動不動就死機。所以說,大家不要認為某一個行業發展很快,其他的行業就都一樣。能源行業就是一個不斷地砸錢但技術進步緩慢的行業。未來儲能技術肯定會有新發明,我們鼓勵儲能技術的創新與發展,但是在制定戰略目標的時候一定要謹慎,沒發明的時候就不要先假設這個事情存在。
第三個誤區,有些人認為我們可以把二氧化碳轉化成各種各樣的化學品,比如保鮮膜、化妝品等等。這些要能轉化、能賺錢,可以去干,但是這些解決不了二氧化碳的問題。粗略估算,一個三口之家一年平均排放碳22噸,但什么產品一個家庭一年也消耗不了20多噸。
全世界只有大約13%的石油就生產了我們所有的石化產品,剩下的大約87%的石油都是被燒掉的。如果把全世界的化學品都用二氧化碳來造,也只是解決13%的碳中和問題。所以說,從規模上二氧化碳制成化學品并不具備減碳價值。二氧化碳轉化為其他化學品對減碳的貢獻是相當有限的。
第四個誤區,是說可以大量地捕集和利用二氧化碳。利用CCUS技術,把生產過程排放的二氧化碳進行捕獲提純,再投入到新的生產過程中進行循環再利用或封存。理論上能夠實現二氧化碳的大規模捕集。現在大家說在電廠把二氧化碳分離,分離完以后打到地下可以做驅油和埋藏等等其他的作用。那么我們看看,未來十年,中國整個二氧化碳驅油消耗量大概是600多萬噸,我們一年的排放是103億噸。而且驅油這個階段是一部分二氧化碳進到地里,還有一部分會跟著油出來,它不是一個完全的埋藏。
把碳打到地下埋藏,我在GE曾經做過這個事情。把煤和水、氧轉成氫氣和二氧化碳,氫氣燃燒發電產生水蒸氣,二氧化碳就打到地底下。我們做了示范工程,前后花了28億美元,有上百名博士參與,用了7年的時間,這個示范具有環境方面的意義,并且工廠在美國運行至今,但是不具備經濟性。真正要去做還不如干核能,核能比零污染火電廠便宜多了。但是福島核電站泄漏事故之后,全世界都在提高核能的安全系數,這個安全系數到后期每提高一點,成本就增加很多。
碳中和不光是一個技術問題,更是經濟和社會平衡發展的綜合性問題。
第五個誤區,認為通過提高能效可以顯著降低工業流程、產品使用中的碳排放,就可以實現碳中和。能效永遠要提高,提高能效也很對,也是世界上成本最低的減碳路線。但是我經常問一句話,加入WTO這二十年來,我們國家的能效提高了還是降低了?我們能效提高了很多,但是碳排放的總量是增加了還是減少了?增加得更多。我記得2000年中國的石油消耗大概是2點幾億噸,2010年大概是4億噸,到去年是7.5億噸。
我是做能源的,從能源的數據變化可以看到整個社會的變化。我們加入WTO之前有一個很重要的數字,中國的煤產量大概是12億噸,基本上自產自銷,出口有一點,但很少。結果到2012年短短12年的時間,從12億噸飆升到36億噸,這是一個天量,當然也伴隨著碳排放。這該怎么解讀?唯一的解讀是加入WTO,世界的市場向中國開放了。當然,這一期間我們大量的房地產建設也是一個因素。煤的耗量表示電的耗量,電的耗量表示工業化的程度。這期間能效肯定提高了很多,但是單憑能效也難以解決碳中和的問題。因此,提高能效是減碳的重要手段,但只要仍然在使用化石能源,提高能效對碳中和的貢獻也是非常有限的,提高能效確實是成本最低的減低碳排放的方式,也是最應該優先做的,但是有一個現實的考量就是不能光靠能效提高就能夠達到碳中和。
第六個誤區,認為電動車可以降低碳排放。為什么我們要發展電動車?很簡單,主要是因為中國的石油不夠,我們石油73%靠進口;還有就是霧霾的問題。
我們石油不夠,寄望于我們的多余的發電能力,這樣發展電動車是有好處的。因為電廠正常一年8760小時,但我們實際使用不到4千小時,這是資產的巨大浪費。而且畢竟電動車可以讓局部的污染降下來,比如東部地區的用電很多是在西部新疆等地發的,污染在西部新疆等地排放,不在東部地區排放。但是,在全生命周期的碳排放分析看來,對全球氣候變化并沒有什么影響。
為什么靠電動車不能完全解決碳中和的問題?只有中國的能源結構徹底改變以后,電動車才能算得上清潔能源,也才有可能做到碳中和。如果能源結構不改變,電網67%的還是煤電,那電動車的盲目擴張是在增加碳排放,而不是減少碳排放,這個你們去算一下就知道了。只有能源結構和電網里大部分是可再生能源構成的時候,電動車才能算得上清潔能源。