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美国、德国的碳中和与中国有什么不同

2021-4-5 11:30

来源:

廖宇


突然一下火起来的碳中和,点亮了中国的股市。上一次能源电力板块这么兴奋的时候,还是2015年3月电改9号文发布,带出的“能源互联网”概念。


碳中和不是某个行业的改革,也不是一个国家的顶层设计,而是全世界当下重金构建的话语体系。


目前各国都在积极展开“宣告”,美国、德国和日本宣告的都是2050脱碳。


那么他们的碳中和计划和中国有什么不同呢?


我们先来看看各自的表述:


美国:到2035年,通过向可再生能源过渡实现无碳发电;到2050年,让美国实现碳中和。为此投入2万亿美元。


德国:到2038年,德国不再拥有火电。到2050年,德国实现温室气体零排放。


中国: 2030年碳达峰,2060年碳中和。


让我们先把几个不同的概念捋一捋。


碳达峰

二氧化碳排放不再增长,达到峰值之后再慢慢消减


碳中和

二氧化碳排放通过二氧化碳去除技术应用达到平衡


净零排放

所有温室气体排放量与温室气体清除量达到平衡


气候中性

一个组织的活动对周围气候系统没有产生净影响


这里,我们还要追加一个概念,什么是温室气体?


温室气体

大气中吸收和重新放出红外辐射的自然和人为的气态成分,包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮(NF3)。


平心而论,气候中性是最顶级、最严苛的概念,近似于天空中飞过的一只鸟,不呼吸、不排泄,还不带来一丝风。


仅从字面上看,似乎很难发觉德国、美国与中国碳中和的差别,但是最近玩命涨停的股市却让这个问题变得非常妖娆:为什么涨停的都是高排放企业?


难道这些企业不是即将被“摁死”在2030年前吗?参股碳交易中心,设立碳管理公司,购买了碳排放配额,他们就可以拿到“免死金牌”?


同样是排碳大国,世界公认的资源浪费大国美国,其实与中国的碳中和最大的不同就在于:他们回避了碳高峰这个问题。


美国的能源结构里,煤电大概只有不到四分之一,所以要达到宣布的2035年全部使用新能源发电的目标,其实并没有那么艰难。即使是新能源已经超过50%的德国,因为和中国同样拥有很多煤电,也不得不把火电完全退出设置在2038年。从理论上来讲,碳达峰实际上代表的是和碳中和完全不一样的逻辑路径。


 

碳达峰的意思是,如果只设置时间点但不设置峰值,那么这个“到达”其实是一种延迟,但是如果设置了峰值却没有时间点,那么这个到达就是一种缓冲。换句话说,在时间点和峰值这两个维度取得的最优设置,会让整个系统的变化更加凸显必然性而回避突然性。


在2030年碳达峰以前,其实人们要做的就是不断地安装新能源,甚至是不计代价地完成增长。这就如同当年使用计划生育基本国策来控制人口高峰类似,虽然准备时间仓促,对复杂性缺乏耐心,中国的碳达峰计划还来不及制定明确的排放系数,甚至无法在总量上分门别类地设定边界,但至少给一个板块带来了前所未有的机遇:数字化。数字化可以帮助建立碳达峰模型,对如何描述、控制碳排放建立起可量化的模型描述,在提前时间达峰和消减峰值总量两个维度进行优化决策,智能化实现能源生产系统的交互。


实现碳达峰的途径主要包括电力生产清洁化,发展智慧城市提高能源利用率,交通和工业的电动化、氢能化等综合能源利用,以及碳捕捉等。从电源侧来看,新能源主要转化为电能使用,要实现碳达峰,就要大力发展清洁能源的高效利用。从用能侧来看,随着分布式能源系统、电动汽车等交互式能源设施广泛接入,各种新型能源需求不断涌现。此外,储能技术发展迅速,未来也将从源网荷各个环节,深刻影响电力系统运行。而数字化是由数字化模型、方法和工具构成的综合系统,包含仿真和3D虚拟现实可视化,通过连续、不中断的大数据管理集成系统。智能生产是在数字化的基础上,利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务,提高生产过程可控性、减少生产线人工干预、优化生产决策。通过人与智能机器的合作,去扩大、延伸和人机智能一体化。数字化和电气化基本上是碳达峰前最重要的实践逻辑。


这就让我们能更好地理解能源企业近期为何要倾尽所有投资新建云平台、数字电厂、AI区块链数据中台——借助碳达峰来促进中国的制造业完成一场不啻于辛亥革命的信息化改造。


但到了2030年之后,人们的逻辑就要发生很大的一个变化。



走向碳中和的后30年,人们不再考虑如何处理二氧化碳及其他废弃物,而是将其所有产物均视为可交易的用于创造经济价值的资源,去形成新的合作伙伴关系和市场。由此,用数字化的方式去形成一个更加清洁、循环的全新数字经济模式。从这里引申开来,碳中和不仅仅是中和碳,数字电网因此也不仅仅是电网的数字化,而是借用碳和数字化来构造一个全新的物联网系统。


所以在未来的数字化电网中电脑、机器和电器之间可以互相交流。他们每一个都可以通过建立的网址被单独控制。这里所有基本的电器和机器,从光伏设备到电动汽车,都必须使用共同的语言。数字电网是以云技术等新一代数字技术为核心驱动力,以数据为关键生产要素,以现代电力能源网络与新一代物联网、信息网络为基础,通过数字技术与能源企业业务、管理深度融合,不断提高数字化、网络化、智能化水平而形成的新型能源生态系统。数字技术的深入应用,可实现对可再生能源出力及供电负荷精准预测,实现分布式能源供需就地平衡,提高可再生能源消纳能力。数字电网与智慧城市对接,还可发挥电力数据在城市治理、政策制定、宏观经济等方面的作用。同时,储能产业的应用也将提升电网对新能源的消纳能力,并降低电力传输损耗。


之后在一个智能的能源系统中,参与者测量自己的电力需求并传达给系统,他们了解自己目前和预计使用的电力产品,还会把不断更新中的电价做比较——而且尽可能是自动的。


这样的一个未来能源系统,我们可以用一句话来描述:风光氢储充一体化。灵活性、移动性、分散性成为基础,能源安全不被认为再是重要的外交措辞,因为这一切必然是跨国界超主权的,就如同比特币会在后面几十年对金融界做的改造一样。难道数字化只能为中心化服务吗?


未来的能源系统是由风光氢能构成的零碳能源生产体系和绿氢绿氨用电户构成的储充用一体数字化控制的消费体系。

来源:BEDW2021年会Enertrag公司年报


因此我们可以清晰地判定,美国的碳中和路径更多地需要放在用能这一侧,而中国似乎需要更加艰巨的面对能源供给侧带来的挑战,德国则不得不在保证强大的制造力的同时,以忽略核电、水电的方式为需求侧的能效管理带来强大的互动性。


毫无疑问,碳中和这样的政策会给全行业带来巨大的变化和挑战。一些美国、德国、日本的公司正在树立实现碳中和的信念。


来源:苹果公司网站


2020年7月,苹果公司宣布他们已经在全球的运营中取得碳中和。同时公司计划到 2030 年,为整个业务、生产供应链和产品生命周期实现碳中和。Apple 目前在全球公司运营方面已经实现了碳中和。新承诺意味着到 2030 年,每一部售出的 Apple 设备都不会造成任何气候影响。


很显然,因为碳中和,苹果将来会为了它的数据中心和工厂而成为全球最大的新能源投资运营商。而苹果的客户和供应商们也会因此而成为零碳计划的追随者,这个时候只要苹果宣布提供某一个区块链碳足迹服务,这些人的所有生存环节都将被数字化记录和监测。


苹果不会把自己变成一个种树的公司,但它一定会用它的系统让这件事被它的客户们做掉——比如通过苹果上周发布的47 亿美元绿色债券项目。


在这件事上,苹果的确是美国公司的表率,但是很显然还不够直接。


更直接的是一家德国公司,也是德国首富旗下的企业——德国最大的连锁超市ALDI阿迪超市。这家拥有2000家分店的德国企业用最简单的方式实现碳中和:在自己的超市屋顶安装光伏,停车场里安装充电桩,采取虚拟电厂运营自己的储能和冰柜,让物流车被氢能和电动卡车取代。


来源:德国Aldi公司网站


在不开门的周日,阿迪超市就是附近村落的发电厂和充电站。


来源:德国Aldi公司网站


阿迪超市为这种商业模式买单的理由只有一个:因为这样其实降低了它的能源费用,提升了公司管理效率。当然,这是在运营能力和碳中和的执行力到达了一定水平之后才能实现的。


像这样的德国公司还有很多,但是从示范效果来讲,还是一家日本公司更值得鉴赏。


来源:日本武田株式会社网站


武田药品工业株式会社2019财年在价值链上实现了碳中和。为达成此重要成就,武田采取了多种行动:在公司内部持续推行能源节约措施;倡导绿色能源采购;投资可再生能源认证;积极参与高质量碳补偿项目并通过验证。


武田能实现上述目标,一个重要原因是:该公司在12个国家资助了超过30个可再生能源和碳补偿项目。这些项目的目标包括鼓励利用风能和太阳能、确保清洁水供应、保护森林和生物多样性等。在联合国的17个可持续发展目标中,上述项目共覆盖了15个。这些项目不仅让当地社区受益,同时将协助打造一个更加可持续化的未来。所有碳补偿项目都需要满足严格的评估标准,包括附加性、可衡量性、透明度、注册和第三方验证等。


武田资助的项目包括:



马拉维清洁饮水项目——通过钻探新水井及修补破损的旧水井,为社区提供安全饮用水,减少用于烧水和净化水的木柴用量。



美国工作林地计划(Working Woodlands Program)——保护位于美国田纳西州东北角的8600多英亩林地,改造为私人公园,吸引人们前来美国的这一低收入地区开展休闲旅游。



日本森林管理项目——在日本通过可持续林业管理实践,支持自然碳汇并提升本地空气质量。



中国太阳能灶项目——资助偏远地区农户安装太阳能灶,替代用于做饭和烧水的煤燃料,帮助改善室内空气质量。



印度太阳能项目——支持发展太阳能照明和热水采暖,替代印度各邦普遍使用的化石燃料。


与很多喜欢回购股份、投资地产、并购整合的会赚钱的公司不同,武田这家生物制药公司最让人佩服的其实是:它已经240岁,但是依然没有以传统公司自居,在环保领域的创新令人叹为观止。


碳中和真正的发力之处,是在用户消费侧,在于对话语体系的堆砌,在于数字化模型的构建。


在2020年到2050年间,将有70万亿元左右的基础设施投资被直接或间接地撬动,包括发电侧大量的光伏和风电装机、容量持续增长的跨区输电通道、数量在千万量级的5G基站建设、物联网相关基础设施、交通领域加氢站和电动车充电站的加速布局,以及高铁、城际铁路的大规模扩展等。


这一切真正的改变,从某个能耗企业愿意拿1000万出来投光伏储能能效平台,愿意在网站上每年更新环境责任报告,愿意设置首席能源官,愿意给每个员工配电动车充电桩开始。


迈向2030,中国的改变必然让世界瞩目。

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