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优也对话北大能源研究院:碳中和就是最大的政策方向
作者:甲子光年 2022-06-23

自2020年国家“3060”双碳目标颁布以来,全国能源转型、节能降碳的发展步调越走越快,诸多顶层设计接连落地。


2021年2月22日,国务院发布《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》,标志我国深层次、全方位的绿色转型正式开启。紧接着,5月18日,发改委发文称将发布碳达峰具体工作计划;7月20日,工信部通过电话会议部署双碳政策落实方案;7月30日,人民银行召开工作会议推动绿色金融落地生效....


截止至2021年8月,自国务院发布指导意见起,短短数月之间,发改委、工信部等12部委就接连发布重要指示愈30次,包含绿色金融、碳关税、新能源建设、源网荷储等诸多方面,其发展速度、重视程度、涉及广度由此可见一斑。


中国“双碳”领域发展变化迅猛,顶层设计不断更迭,在变化中,向什么方向努力最为重要?对此,北京大学能源研究院副院长杨雷教授更看重降本增效,他提出,“能效是碳中和过程中最重要的领域,是第一能源,其对减排的贡献超过可再生能源全部之和。”


从碳市场到ESG,从数字化到源网荷储,中国能源转型工作千头万绪,各种实践路径层出不穷。用杨雷教授的话说,“碳中和就是最大的政策方向”,不管具体路子怎么走,碳中和的发展趋势已确定无疑。


所以,为了对顶层设计有更全息、更深刻的理解,为了能打破局限,把握未来能源转型发展方向,前不久,优也董事长&创始人傅源与北京大学能源研究院副院长杨雷以直播的方式,就《顶层设计,全息解读》这一主题展开对话,深入探讨了“碳中和是最大的政策方向”这一话题。

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1.碳中和,一场深层次的时代革命


优也董事长&创始人傅源:中国是如何将双碳政策上升为国策的?能从国家政策与技术发展两层面解读一下吗?


北京大学能源研究院副院长杨雷:在第二次工业革命中,汽车刚刚出现,那时大家对汽车的看法是“不方便”。加油难、修车难。可是仅仅13年以后,汽车普及,从前大家习惯的马车反而成了“不方便”的东西。


大家联想电动汽车,联想碳中和,同样如此。我国碳中和政策的提出是深思熟虑的。2014年我国提出四个革命,能源消费革命、供应革命,基础革命、体制革命。


我们正处在一个革命性的时代,它不光是技术的革命、产业的革命,其实是整个社会深层次的革命。在这个时候,我们会发现很多新情况或者新挑战。由此提出碳中和,实际上是与2014年的能源革命一脉相承。


碳中和的范畴更大,它不仅仅是能源,还涉及到产业、社会乃至于方方面面的生活方式。未来碳中和是我们发展的总纲,这个说法是非常贴切的。


傅源:革命,往往是一种剧烈的变化。这种变革的推手是什么?科技、地缘政治、贸易政策,还是什么?


杨雷:碳中和的一个重要的外部约束是全球气候变化,它的内核则是技术进步的推动。比如美国的页岩油革命获得了成功,改变了全球的能源格局,甚至是地缘政治格局。在过去的十年里,美国页岩油发展突飞猛进,在高峰时期,美国每年页岩油增产产量几乎相当于中国大庆油田的年产量,高达5000万吨,而且是持续增产,每年涨5000万吨。


美国原来是最大的石油进口国,在10年前乃至5年前都难以想象美国会成为石油的出口国,但现在确实如此。30多年前,沙特阿拉伯石油大臣亚马尼的一句话很有深意,他说石油时代的结束不一定是因为没有石油了,就像石器时代的结束不是因为没有石头了,其根本原因是技术的更新与迭代,所以,技术是最重要的资源。


联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)在4月份发布了报告,列举了一系列新能源技术,比如光伏。在过去十年里,它的成本降低90%,电动汽车的动力电池成本降低速率也是如此,比如风电、数字化,它们降低的成本是两个数量级。正是因为这些技术突飞猛进的进展,我们新一代的能源革命才有了更强劲的动力。


欧盟理事会曾发布欧盟气候中和路线图,在过去的一二十年里,欧盟的GDP在持续增长,但是它的二氧化碳和能源消费却在降低。奥巴马总统在2017年即将卸任之际,曾在《Science》杂志上发表了一篇学术文章,题目大意就是“清洁能源发展的势头不可阻挡”。里面有很详实的数据,说明经济发展能够与能源消费和碳排放实现脱钩,其背后也是技术的进步。

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大家总觉得欧洲实现碳达峰很突然,但其实这也经历了漫长的发展过程。比如英国告别煤炭时代,背后是十几年的持续发展,十几年中,英国每年的碳排放都会下降10%以上。积累之下,自然就能实现碳达峰甚至是碳中和。这背后不仅是政府的号召,还有更加清洁、更加便宜的新能源发展,这是其根本动力。


傅源:GDP发展能与碳排放脱钩是一个很重要的判断。脱钩之后,碳价就会产生。欧盟已经宣布将对全球出口到欧洲的商品征收碳税,这会对整个贸易体系,尤其是对中欧贸易产生什么影响?


杨雷:欧盟是一个先锋,率先推出碳关税,其实美国、日本也都在研究自己的碳关税,这将重新塑造全球贸易投资的格局。如果说WTO是过去20多年全球经济社会发展的引擎,那么未来,随着碳关税逐步成型,全球经济发展引擎将会改变,有碳价优势的国家会在贸易格局中更具主动性。


中国也建立了自己的全国碳市场,但我们的碳价还比较低,所以我们的挑战就是如何降低碳排量,避免因碳价差距而形成贸易壁垒。官方对此有很多沟通,包括外交上的关切,包括对碳关税的合理性、合法性以及可操作性的探讨。外部环境的改变一定会对我们产生非常深远的影响。


傅源:中国的新能源体系构建与电气化发展政策是怎样的?


杨雷:电动汽车现在已经不需要补贴了,它的市场需求已经被激活。尽管现在的电车在经济性与性能上还可以再提升,但是整体发展速度是突飞猛进的。它背后反映的是电能转型,是新能源逐步替代传统煤电。因为如果还要烧煤发电,那用电本身也并不清洁。


去年国际能源署发布的报告与党中央文件高度吻合,报告指出,过去20年,能源消耗是快速增长的,而化石能源占了84%,新能源只占16%。未来到2060年,碳中和达成,化石能源使用占比将降到20%以下,和此前新能源占比恰好反过来,这是一个明确的变化方向。


在3月份的时候,国家发改委和能源局出台了《“十四五”现代能源体系规划》,其背后意义非常深刻。规划发布同一天,能源局也发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,这都是经过深度规划才形成的组合拳。两年前,欧盟发布能源战略,也是在同一天发布氢能战略,所以,对于构建一个什么样的现代能源体系,大家实际都在探索。此外,能源的消费形式也在发生变化,过去是金字塔式的能源共用体系,未来会更加以消费端为主导。


观察欧洲的能源地图就会发现,欧洲能源分布是越来越分散的,因为欧洲的屋顶光伏其实和一个个小型电厂一样,此外还有生物、地热能等综合能源,未来能源供应和消费的界限会越来越模糊,不再是简单的单向流动。在数字化驱动下,能源供需将会变成双向的,形成一个新的体系。

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我们不可能仅靠可再生能源就实现碳中和,国际能源署在2019年曾做过一个展望,如果按照巴黎协定的目标把二氧化碳排放降下来,那可再生能源的贡献占比约为32%,占比最高的是能效,可达37%。所以说,能效是第一能源,省下来的能源是最清洁的,而且是落袋的真金白银。

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2.两轮驱动、三端发力


傅源:我们经常说要构建电力的市场化机制,这背后需要怎样的推手?


杨雷:我们从学术的感受上来讲,数字化运营、提升能效与新能源体系建设应当相互结合。理解双碳政策体系,还是要从去年10月份发布的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》一文出发,这就是我们的顶层设计。


碳达峰碳中和的真正指向就是要贯彻新的发展理念,这对内来讲是纲举目张,在《意见》发布同期,国务院发布了碳达峰行动方案,随后一系列政策开始不断涌现。简单来说,其中融合的顶层设计思路就是两轮驱动、三端发力。


其实两轮驱动意义非常明确,一个轮子是政府的导向作用,要设置明确的目标和评价体系去管理相关产业,包括金融政策和碳市场建设等等。另一个轮子就是市场,市场一定要发挥好基础性作用,这样才能真正做到可持续发展。否则,一刀切也好,运动式减碳也罢,都无法长期发挥作用。


从产业政策上讲,中科院做了很好的基础研究,基于此才有三端发力。从供应端看,要构建以可再生能源为主的新型能源系统,从消费端看,要涉及工业、建筑、交通、居民生活等各个方面,能实现高效循环和低碳生活并举。此外,还需要自然碳汇和碳封存。谢振华特使就曾宣布,我们要再种700亿棵树,自然碳汇其实也能够起到减碳固碳的作用。


此外,大家要明白,政策即使支持,技术发展也需要时间,但政策的导向作用依旧重要。未来的变动性越来越多,能源体系也就越来越需要一个真正市场化的支持方式,这样用电方式才灵活,才能满足供需变化的需要。离开了市场机制,大数据技术再好,中央计划再完善,能源转型也没法实现。


所以,让能源回归商品属性,让市场起决定性的作用,这仍然是一个非常重要的主题。在中央文件中,对于机制体制的改革,一个特别明确的指向就是建成完善的市场机制和价格信号机制,中央将此视作是构建新能源系统的保障和基础。这一点在系列文件里也有体现。


国家在今年初的时候发布了新型储能发展实施方案,其实去年就已经有了这个规划,后来又专门追加了实施方案。包括新能源汽车,这方面,中国是世界的引领者。去年中国的电动汽车产量提高了160%多。预计到2030年,我们的电动汽车保有量能达到1亿辆。还有与电能相关的设施,其发展建设都提上了日程。以及储能,电化学储能等都在快速地发展,去年已经达到了4000多万千瓦。


电动汽车的发展一定会带动整个市场的电力装机量,这也会给电网带来很大负荷。所以通过电动汽车车网融合,电车就能解决负荷太大的问题,甚至还能够为电网提供调峰或者调频的服务。新型商业模式的建立,需要有非常好的政策基础,比如价格信号,这样才能够找到合适的盈利模式。


氢能实际上也是一个新的热点,国家明确地把氢能作为现代能源体系的有机组成部分,其中一个重要原因就是其在长时段的储能上有不可替代的作用。它的应用场景远不止是燃料电池、汽车或者是重卡,包括将来的分布式发电以及许多生活场景。氢能是一个能够使能源体系更加灵活的重要抓手。


再强调能效,我们在做十四五能源发展规划支撑的时候,对能源转型做了一个系统的梳理。梳理发现,在过去几十年,能源的消费一直在增长,同时单位能耗所产生的GDP也在大幅度的增长,也就是说,我们能够用越来越少的能源创造出越来越多的产出,这是一个特别重要信号。如果没有能效的提升,那我们要维持现有的产量,消耗的能源至少要翻上一翻都不止。随着时代发展,各个方面提高能效的产业知识、政策会越来越多。


傅源:碳价是如何制定的?要考虑哪些因素?


杨雷:价格是一个核心的重要问题,它是一个看不见的手。可再生能源具有波动性,这就要求消费端要灵活调整用电,那么,谁来制定削峰填谷的调节机制?如何能够回收投资成本?这都要依靠定价体系来调节。以美国加州为例,其功能主要是天然气发电和外购电,包括储能,如何为这些服务定价呢?这是政府所力不能及的。


未来,需求侧的变动越来越大,电动汽车越来越多,这不像是有计划的工业生产,包括供应侧变动,也越来越大,风电光伏可以说随时都在变。这种情况下,没有一个明确的价格信号机制,就会让行业陷入混乱,也没有办法驱动新的商业模式和技术发展。


在过去的这些年里,甚至是在过去的20年里,电力改革一直在深化。首先我们需要有一个明确的现货市场,欧美国家现在基本上5分钟就会出一个电价,15分钟供需可能就会有改变。中国现货市场仍然以长期合同为主,缺乏一个真正活跃的现货市场。


为此,我们做了很多试点,改革已经进入了深水区,决心是很明确的。上一周,内蒙的电力交易大会将再次启动,就是在这种试点中,我们才能建立起真正的市场化价格机制,既不在改革过程中引起太大混乱,保证电力的安全供应,还要成功改革。


而随着国家管网公司的成立,天然气市场化改革深化,其行动也是深刻而坚决的,就是把行业所有垄断性环节全部剥离出来,成立国家管网公司,放开两头管住中间,构建一个多对多的市场化交易体系。电力也好,天然气也好,价格之所以能够发挥作用,就是因为构建了一个竞争性的市场环境。按照这样的步骤,我们很有可能会在十四五期间产生初步的成果。


聚焦天然气和电力改革,实际就是在拆分我国能源改革从总体设计到实际实施的步骤,挑战很大,但推进稳定。如果不把能源的市场化做到位,新的生产力就没有办法释放,碳中和就难以实现,这是一个特别明确的局面。对此,很多部门领导的认识是高度统一的。

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3.改革行至深水区:源网荷储深层变革


傅源:国家管网集团的分工责任是什么?这种变化会产生什么利好?对不同参与方来说意味着什么?


杨雷:国家管网成立以前,天然气的市场结构实际上是上下游一体化的,用户没有什么选择。在发展早期阶段,这样模式更省事。但在一个真正市场主导的体系中,消费者应该是有选择的,我可以选择便宜的,也可以选择服务更优化的。


现在国家管网的剥离,实际明确管网不能参与天然气的买卖,成了单纯的基础设施服务提供商。这样就会产生越来越多的上游供应商,竞争自然产生,多对多的市场格局会初步形成。对于下游来讲,总体选择增加了,市场会更加繁荣。当然,这一切都需要时间,对市场的培育以及政策规制的完善也要持续推进。


傅源:国家电网未来会是什么走向?


杨雷:上一轮电改实现厂网分开,其改革并不像天然气这样彻底,这样的话,在相当的时间里,国家电网是唯一的电力买家,不存在多方竞争。这些年,不管是大用户直购也好,还是新增配电主体也好,都在试图打破这样的格局,但没有取得根本性的成效。


这里面有很多历史问题,在新的形势下,电网面临的压力越来越大,对变化越来越难以抗拒。为什么呢?如果可再生能源占比只有5%,其消纳调度尚且容易,可是随着可再生能源比重加大,既有的系统难以消纳,新的改革契机便产生了。


实际上,源网荷储深层变革在哪最有条件?配电网最有条件,原地消纳是最好的,这也是改革的新动向。许多文件里面提到建立分布式能源,这是未来的方向。所以,传统的电网模式会改变,甚至改变已经发生,只是还需要达到一定规模才能够真正感受到改革的红利。


傅源:在能源的生产与运营方面,中国面临什么具体挑战?


杨雷:首先,我们的产业结构偏重、能源结构偏煤、综合效率偏低。煤炭作为中国第一大能源所占比重过高,即使现在在快速减少,其依然占到我们产电总比重的2/3,能源成本是一个非常现实的问题,可再生能源短时间内很难完全替代。


德国可再生能源发达,在今年初和去年夏天的时候,其80%的电量都来自于风光电等可再生资源,但到了冬天,风力变小,太阳能不足,其缺电情况也很严重,可再生能源波动性是很强的,这对我们的系统而言要求很高。


我国风电光伏的发展,目前已经超过了规划的60%-70%,但同时,气电、煤电的灵活性改造只完成了一半,一个重要的原因就是缺乏经济支撑,如何疏导成本很重要。在改革初期,我国可见生成源占比很低,只有5%,它是不可控制、不可调度的,此前我们并没有大力的去发展。可是从十三五开始,这种波动型能源占比越来越高,达到了13%,这样的话,提高备用容量与灵活性用电就很重要。


大家能够感受到,随着可再生能源占比提高,到需要并网的时候,电网系统付出的成本甚至会高于可再生电的价值。这个时候就涉及到生产关系和生产力的根本变革,我们需要对能源系统整体进行优化,提高整个源网荷储的灵活性。


为什么我国的电网负荷一直不变呢?实际上负荷也是可以变的,比如有人夜间充电,因为电价夜间更便宜,有些工业也可以调整生产,在电价低的时候工作。这就需要一个市场化的机制来驱动。包括储能,这样需要一个整体系统的升级。


这个阶段德国正在进行,我们也已经进入这个阶段,在未来可能就是需要更多的先进技术,包括氢能,使之更好的发挥作用。除了体制机制,技术也需要再有一轮新的更新。


傅源:现代能源系统包括核电吗?


杨雷:不论是在国际还是国内,核电都充满争论,但是就目前国家的政策来讲,核电属于现代能源体系中非常重要的一个部分,因为它是零碳能源,国际能源署也提倡积极发展核电。但同时,对公众关切问题也必须要回应,它的安全问题,在什么框架下运行,都需要完善。但其发展目前在产业政策上是很明确的,对中国来讲,核电装机规模应该是最大的,我们也具备整个产业链上的优势,这是未来一个很重要的发展点。


4.互动问答


问题1:如何去看待储能现状和发展?


杨雷:储能是一个风口,宁德时代的营业额比中石化少一个数量级,可是它的市值比中石化还要大,这就是资本市场做出的选择,认可其作为未来的发展方向。在大规模的风电光伏上来以后,有一些硬性的要求开始出现,比如说配备15%储能,这些逐渐变成刚需。


但是实现成本依旧很高要如何优化?实际上,除了传统的抽水蓄能与电池蓄能,如压缩空气、飞轮储能等也都会有颠覆性的技术出现,会对整个能源系统产生巨大改变。


目前能够确定,电动汽车会是一个巨大的增量,如果中国一辆电动汽车大概能充50度电的话,那未来就会有50亿度电的装机量,这个数量级的能源体量能够灵活地从智能充电发展到反向为电网供电,非常可观。


储能这一块,氢能未来的发展前景也很可观。欧洲已经把管网输氢作为一种未来的规划,它可能会像现在的天然气一样,储上几百亿方,可以连续用几个月。


问题2:氢能的未来产业发展如何?未来燃气和电网会怎么结合?


杨雷:氢确实是新的风口,目前,其产业模式比较单一,而且氢本身作为一种气体,能源密度很低,储存运输都不方便。而且绿氢的制备成本也很高,如电解水,这些都制约了氢的发展规模。许多研究机构认为,只有到2030年,我国氢能才能够真正跨越经济性的门槛,实现规模化的发展。为此,产业要提前占据制高点。


而且氢的发展在不同领域并非齐头并进,在特殊的应用场景中,利用氢能反而更具优势,这些产业对氢能的利用一定更加成熟,能率先取得突破。国际燃气联盟已经把氢作为重要的发展方向。


电和气两张皮,发电和供气隔行如隔山。但当可再生能源面临调峰难题,天然气就成了很重要的替补选项。美国现在减排量很大,减了30%。其中贡献最大的不是可再生能源,而是天然气。因为它用天然气替代煤炭以后,碳排放很快就降下来了。


此外,天然气作为一种爬坡能力很强的电源,对光伏的支撑也特别重要。其中有一个很重要的因素,就是便利性与经济收益。在目前的电价下,气价显然是太贵了。所以天然气的改革和电力的改革,实际上是交错进行的,彼此高度关联。


问题3:氢氧燃料电池、核能制氢、氢转化成氨,这几个技术的发展前景如何?


杨雷:氢作为一种气体,其储存运输是很难的。一个5吨的车其实只能装大概500公斤不到的氢,200公里的运费比氢还贵,所以没法规模地发展。一个解决办法就是把氢转化成氨,合成氨本来就是氢规模最大的用途,全世界有8000万吨的氢还是以化工为主,除了合成氨,还有就是炼油化工。氨化的氢能变成变成液体,储存运输都会变得方便。


问题4:我国在能源上的生产力、生产关系升级大概还要多久?


杨雷:对政策进行预测是很难的,就像预测油价一样难,但方向是很清楚的。国际上的经验表明,变动性的可在生能源占比如果超过10%,对新型电力系统的要求就越来越迫切了。我们现在正在经历能源爬坡,今年还要再进一步,未来的方向会注重在电网改革与天然气改革。


实际上,我们一旦在某个区域形成了真正竞争性市场,它的连带效应很快就会显现出来。如果到十四五后期,也就是2025年前,相应体系应该逐步到位,否则碳达峰实现起来就会有挑战。


问题5:眼前的能源危机对于政策会有什么影响?


杨雷:在诸多的不确定性当中,碳中和是一个较大的确定性。无论是从外部关系的变化出发,还是立足自身高质量发展,碳中和都是一个较大的确定性。所以说未来,碳中和作为政策总纲的意义会更加凸显。俄乌冲突确实带来了很多的担忧,但高度重视能源安全,加快能源转型,这是永远的主基调。这样的话,尽早地摆脱对外来石油和天然气的依赖,有利于保证能源安全。


我们一方面确实对煤炭使用很多,可是同时,我们的风电光伏也在经历爆发式的增长,它的增量远超过其他品类。在4月份,中国光伏的电量增长了20%多,风电也是如此。清洁低碳转型的势头是不能逆转的,我们不可能走回头路,回过头来也不会更安全。


问题6:为什么说建立全国的碳排放交易体系是第一要务?


杨雷:我没有说是第一要务,但确实非常重要。我们两轮驱动,一个是靠政府,一个是靠市场的,政府通过碳排放市场来施展政策,这也是欧盟的成功经验,我们可以很好地控制总量。如果排放超标,碳的价格就会上来欧洲的碳价是10欧元,我们这是40-50元人民币。在市场引导下,节能就有迹可循电力和天然气的融合也会更快。


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