姜绍俊:中国进入碳减排时代

来源:姜绍俊  2015/1/22

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    2014年11月12日中美气候变化联合声明在北京发布,声明表示,中美两国政府共同努力带动其他国家落实碳减排行动,中国国家主席习近平宣布了中国2020年后应对气候变化的行动。中国将在2030年左右达到碳排放峰值,到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。

    已经有大量的研究报告证实,目前的气候变暖与温室气体的排放有关,而二氧化碳是构成温室气体的主要部分。二氧化碳是碳原子在氧化过程中与氧结成CO2分子,而化石能源或者是由碳构成的(例如煤炭)或由碳氧化合物构成(如石油、天然气等),因此降低碳排放可以说主要是降低二氧化碳的排放,也就是减少化石能源的用量。要降低化石能源的用量就必须用非化石能源来替代,非化石能源使用是不会排出二氧化碳的,在当下非化石能源最重要的是风能和太阳能,中国政府的承诺意味着2030年后中国不再增加二氧化碳排放,经济和社会所需要的能源的边际投入完全由非化石能源来充任,这意味着中国从现在开始就走上了碳排放限制降低的时代。那么我们目前碳排放的现状如何呢?

    由于我国统计部门此前尚没有二氧化碳排放的计量统计体系,一段时间以来我国也不发布碳排放的实绩。又由于化石燃料在燃烧成其他氧化反应,本质上可以用以下几个化学反应式表达:



    石油无法以用单体的烃组(碳氧化合物)来表征其构成通常是用族组来表示,主要是烃族组成。

    因此实用上采用计算的办法来求取二氧化碳的排放量。为简化计只计算煤炭、石油、天然气燃烧(或氧化)产生的二氧化碳。引入排放系数的概念,排放系数即燃烧单位质量的燃料,相应的碳排放质量。该系数可通过大量的实验所得数据进行必要的整理,求出一个平均的数值来,在多数情况下该系数是稳定的。不同机构由于条件差异,所取的样本质量也不一样,所得出的排放分数大体一致,但相互间有细微的差别。下表示出一些机构测取的煤炭、石油、燃气的排放系数。



    利用上述排放系数可通过简单计算得出碳排放量,见下式:

    C=∑mi×δi

    式中C为碳排放量  单位 吨

    mi中国一次能源消费标准量

    δi第i类能源的碳排放数

    另外查询中国能源统计年鉴可得出各类能源消费量(和折标量)可以求出年度碳排放量。

    以2012年的数据为例,能源消费量361732万吨标准煤,其中煤炭占66.6%,为240913万吨标准煤,石油66559万吨标准煤、天然气20980万吨标准煤,则2012年的碳排放量C=240913×0.7329+66559×0.5574+20980×0.4426=222951万吨。

    炭的原子量12,氧的原子量16,CO2的分子量为44。

    故1吨标准煤可产3.67吨二氧化碳,2012年排放的二氧化碳为817487万吨。所以常常会有两个概念表征碳排放,一是碳标准煤量,另一是二氧化碳。

    尽管碳排放缺乏国家统计机构发布的数据,但国内若干机构还是公布了其计算结果,下表示出1980-2008年历年二氧化碳的排放总量。



    查中国统计摘要,历年能源中化石能源消费折标量见下表:



    将二氧化碳排放量除以化石能源消费量,可得出化石能源总体的单位排放系数,在2.1~2.6间波动,平均值在2.41,波动幅度0.2。



    现在来看炭排放强度,炭排放强度及单位GDP的炭排放量,以某年的炭排放量除以当年GDP得出。2005年我国二氧化碳的排放强度为55.13亿吨/181937.4亿元=2.98吨/万元。

    2010年我国二氧化碳排放80亿吨,2005年的国内生产总值314595亿元(2005年价),碳排放强度2.54吨/万元,这五年碳排放强度降低了14.77%,平均每年降低3.15%,依照这样的速率到2020年碳排放强度只能降低38.13%,这同当年我国政府承诺到2020年碳排放强度比2005年降低40-45%还有相当的差距,所以从现在起必须加大碳减排的力度。

    根据中国社会科学院有关部门研究的成果,2020年预计GDP达到82.9万亿元(2010年价),折算至2050年价格649541亿元,按我国确定的碳排放强度减排目标计2020年二氧化碳的排放总量应限定在106.46~116.14亿吨。2030年我国GDP有望达到116亿元(2005年价),2020-2030年间碳排放强度继续按3%/年的速率降低,2030年碳放强度在2020年的基础上再降低26.3%。届时我国二氧化碳排放总量的限额为139.2~152.9亿吨 。此为我国二氧化碳排放的峰值,这意味着2030年前后开始,我国不再新增二氧化碳的排放。
                     
    能源的使用涉及全社会各行各业,减少碳排放也是各行各业的神圣义务,但也应看到我国能源消费主要集中在12个行业,因而这个十二个行业应当成为碳减排的重点行业。下表示出十二个行业2012年消费化石能源的品种与数量。



    二氧化碳排放不再增加也就意味着化石能源的消耗不再增加,据此可以推算出当二氧化碳排放达到峰值时电力的情景。

    2012年,我国电力和热生产供应业消耗了49.42%的煤炭15.38%的天然气和约0.40%的汽柴油,计算得出的二氧化碳排放量为34.66亿吨,约占全国总排放量的42.4%,是二氧化碳排放比例最高的行业,在未来减排中承担的责任更大。排放绩效为9.07吨/万千瓦时,全行业排放绩效6.95吨/千瓦时。

    2012年我国能源消费总量361732万吨标准煤,预计2020年能源消费总量45.6亿吨标准煤,这段时间能源消费的年均增长率为2.94%,2030年能源消费量将达到峰值60亿吨,2020-2030年间能源消费的年均增长率为2.78%。2030年之后煤炭消费将达到峰值,据煤炭协会预测峰值约32.6亿吨标准煤,2030年煤炭在整个能源消费中的比例将降至54%,而电力热力消费煤炭的占比将增高至65%,电力热力消耗的煤炭将达到21.27亿吨标准煤,与2012年相比较增长空间8.57亿吨标准煤,按发电与供热消费煤炭9:1的比例,考虑到,今后煤耗300克/千瓦时的限值及煤机利用小时继续下降的实际情况(按4500小时估计)煤电增长的空间为5.71亿千瓦,在不考虑现有煤电机组退役的情况下,2030年煤电装机的最大限额为13.26亿千瓦。2020年预计我国天然气消费4000亿立方米,电力耗用910亿立方米占比约23%,2030年天然气消费6000亿立方米,电力耗用1500亿立方米,天然发电装机(集中和分散式之和)2.14亿千瓦。由于电力产业使用汽柴油主要是点火用,用量较小在化算中略而不计,2030年电力产业的二氧化碳排放将在60.45亿吨,火电排放绩效约在8.99吨/万千瓦时。全行业排放绩效5.77吨/万千瓦时。

    我们知道一定量的二氧化碳排放与化石能源消耗量有着较为稳定的相关关系,因而某一产业或某一企业不管采取什么措施降低了能源消费量,自然就减少了二氧化碳的排放,因此降低了排放之后形成的空间就变成资源了,近几年我国也仿效国外的做法引进了“碳交易”的概念。

    什么是碳交易?碳交易是为了促进温室气体减排,减少二氧化碳排放所采用的市场机制。即把二氧化碳排放权作为一种可 交换的资源,作为一种商品从而形成了二氧化碳排放权的交易,简称碳交易。

    2011年国家发改委印发《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》,选取了北京、上海、天津、重庆、湖北、广东和深圳等七个省市进行试点,到2014年末,七个试点省市全部启动,交易试点运行平稳,全年交易额1360.5万吨,成交金额44853万元,平均交易价格32.97元/吨,各试点省市的交易量、成交价和成交额见下表:



    七个省市均将电力行业作为首要控制对象,据统计3家电网公司和155家发电企业被包括其中。参与试点的电力企业意在总结与提炼配额分配方法、政策及交易制度规定。

    2014年12月12日国家发改委发布《碳排放权交易管理暂行办法》正式发布国家层面碳市场建设政策,根据国家发改委规划,2014年及之前为试点阶段,2015年为准备阶段,2016年~2020年则将全面启动全国碳市场,电力行业需要加紧准备,笔者认为当前电力行业在准备全面进入碳市场之前应做好以下几项工作。

    第一,鉴于我国目前电力产业的组织形式已经具有多元之格局,而进入碳市场承担减排义务需要加强领导和统筹,解决涉及全行业碳减排的重大问题,为此电力的行业组织——中国电力企业联合会需设立非常设的领导机构,指定相应职能机构承办全行业碳减排的有关事宜,最大限度地调动企业减排的积极性,维护企业的合法权益和合理诉求,协调行业内各企业间关系,代表企业向政府建言献策。

    第二,大力加强碳减排的基础工作。二氧化碳减排是一项崭新的工作,过去没有留下任何文件和数据资料,只有从现在起一方面建立起信息统计系统,对高期的数据信息进行统计分析,并纳入行业总体统计体系,作为统计对象的一个分支纳入统计考核。另一方面对过去若干年的数据根据相关性较强的数据重建二氧化碳排放年度信息数据。对反映二氧化碳及其他温室气体的相关规程、标准、制度、方法、检测手段组织专人撰写形成体系。建立一套可以向行业内、外公布的调查统计体系,按规则要求定期公布数据,组织科研部门对涉及二氧化碳及其他温室气体产生、排放、治理等方面的科研课题、关键技术、研究平台进行行研究、攻关。对国外发布的优秀研究成果组织编译,进行必要的国内国际交流。

    第三,政策研究。二氧化碳和其他温室气体减排是一项政策性很强的工作,需要专门对之进行研究。主要涉及碳排放配额确定及分配方法,能源替代和节能措施的二氧化碳减排效果认定碳交易价格、碳金融、碳排放指标的国际交易等,根据国家有关部门颁发的部门规章制定行业实施办法等。

    第四,二氧化碳减排的主力军是企业。电力行业各大企业集团应迅速行动起来,学习贯彻国务院为国家发改委等部门颁布的法律结合部门规章,制定规划,纳入企业管理轨道,在两个方面采取措施,一方面要在能源替代发展可再生能源发电有所作为。同时对存量资产进行必要的节能技术改造,以节能促减排(二氧化碳),另一方面做为准备进入碳市场,进行碳排放交易。

    到2016年还有一年的准备时间,时不我待,电力行业赶快行动吧!

    (作者为中国电力发展促进会专职顾问  姜绍俊)

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