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2050年净零排放情景下,全球减排如何实现?(上)
REEI 2021/06/07

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报告原文:Net Zero by 2050

Net Zero by 2050 - A Road map for the Global Energy Sector  IEA.pdf


赵昂:
博采海外智库思想,探究公共政策逻辑。大家好,欢迎收听磐之石海外智库能源与气候报告解读栏目,我是磐之石的赵昂。


林佳乔:
大家好,我是磐之石的林佳乔。我们的栏目主要聚焦于海外智库对于能源与气候变化政策的分析与看法,欢迎大家订阅并转发。上期节目我们解读的报告是来自于CCS Institute,也就是CCS研究院的一份报告,主要是通过报告了解了一下目前全球CCS发展的状况以及挑战。本期我们要解读一下国际能源署,也就是IEA最近发布的一份重磅报告,这个报告在国内外引起了很大的反响,它是关于全球能源2050净零排放路径的研究,IEA的官员称此报告是他们50年来最重要的报告之一。报告的作者其实有很多,最主要的报告,所谓的lead author有5位,然后各个章节都是由IEA各个部门的同事参与,所以它其实总的作者列表是非常长的,比如说电力、建筑、交通、工业以及行为改变等等加起来有将近30位作者共同参与。


赵昂:
那么我们也按例来讲一下IEA的机构,IEA是国际能源署,是由经济合作发展组织OECD为了在应对就是1970年代的石油危机成立的一个政府间机构,他总部授予法国巴黎。那么之前我们解读过他们发布的中国碳市场的影响,对于中国电力市场减排的一个报告。那IEA话目前有30个成员国,中国是在2015年加入成为他的联盟国,但不是成员国。IEA当前的工作主要有三个方面,加强和扩大IEA对除石油天然气和电力以外的能源安全的承诺;第二个是加强IEA与主要新兴经济体的互动,刚才提到中国在2015年加入就是这样一个目标;第三也就是更加关注清洁能源技术,包括能源效率。那么这个报告作为一个重要的产出,也正是在第三个目标的指导下来进行的。


林佳乔:
这个报告其实它非常长,大概有200多页,读起来的话也比较花费时间,我们一口气解读下来,听起来也会很累,所以我们采取了这种方式,就是分两期解读。这一期解读,我们主要是关注就是如何加大投资,加速低碳技术的规模化利用。这样的一个话题,围绕这个话题来展开本期的解读。那下一期解读我们主要就是聚焦于2021年底停止化石能源投资,就这种行动是不是必须的围绕这样的一个题目来去解读报告的另外一部分。

下面我就介绍一下报告主要的组成,这个报告其实是分了四大部分,不是非常多的部分,就4个,但是每一部分的内容都非常的充实。第一部分其实就是在去总结一下目前的净零排放的情况是什么样的,比如说有多少国家他宣布了自己的净零排放或者是碳中和的目标。第二部分的话主要是就2050年之前能源部门达到净零排放这个路径到底是什么样的。第三部分就顺理成章的,它就分部门,比如说啊工业、交通、建筑这些分部门它们想要达到2050净零排放,具体的路径是什么样的,采用的技术是什么样的,瓶颈是什么样的。最后一部分在探讨就是实现净零排放路径的更广泛的一个意义。比如说从经济的层面、能源的层面、还有大众行为的层面以及政府的这个层面,这主要4个层面来去说,实现净零排放的更大的一个途径方面的一个讨论。

在具体介绍内容之前,我其实是想给大家简要的说一下,这个报告他提出的新的一个情景分析,他命名是叫Net Zero Emission2050,也就是2050年净零排放这样的一个情景。这个是IEA他的模型分析师最新提出的,然后并模拟出来的这样的一个情景,大家记住这个情景叫NZE2050。在这个情景之下,他其实是说要到2030年之前,全球的煤电发电的占比要比2019年要下降75~80%,就下降将近8成左右。我再说一下为什么是2050,其实要追溯到ipcc在2018年的一份报告,这个报告里边提出的是什么?提出的如果在2050年能源系统达到100%的净零排放,其实是有一半的可能性把全球的温升在本世纪末控制在1.5度之内,所以我们在过去几年看到的净零排放、碳中和的目标都是在2050年左右,其实是跟ipcc2018年的报告是有关系的。


赵昂:
我想在情景的分析当中,报告在它的图2.12里面是比较清楚的给出了一个未来的一个发展。它分前10年和后20年,就是2020年到2030年这10年,2013年到2050年是20年。那么前10年的话,其实全球碳排放还会有增加,大概增加24%,但同时在增加的值的基础上,在未来10年还要减少50%。后20年的话,碳排放增加的来源主要来自于像印度还有更不发达的国家,他经济增长所带来的排放的量。在2030年到2050年还会增加51%,但同时的话这20年会让全球能源碳排放的减少100%,达到净零的这样的一个目标。在两个阶段当中,报告也非常清楚的陈述了,就是说首先10年是太阳能、风能和能效这三大支柱来去解决50%的减少。那么后面的20年的话又会结合各个部门的电气化、建筑和交通和一些新的技术来去解决后面减排的这种需求。所以总体来讲的话,我们可以看到它是分阶段,而且也给欠发达国家或最不发达国家留有经济增长所需要的排放的空间。因为在整个排放的先后优先续上来讲的话,全球是在2050年达到净零,我相信那些发达国家,特别是G7这些大的经济体也是在可能2045年,甚至更早到2040年,就要达到本国经济的净零排放。我想这个图会比较清楚的为大家能阐述未来两个阶段,全球排放在能源行业它是怎样的一个趋势。


林佳乔:
这份报告主要的政策建议其实是有三点。第一点就是要充分的利用市场上已经存在并且成熟的新能源技术,比如说电动汽车、太阳能、风电,还有就是核能。2035年之后,新车只是销售电动汽车。第二点的政策建议就是要把投资专注于需要更大技术进步的行业,比如说储能技术,还有这种氢能技术。然后在2040年的时候,全球发电的碳排放要降到0,就是电力行业的排放降到0,同时也强调了CCS也就是碳捕获利用与封存的作用。最后一点政策建议,大幅度的要削减煤炭跟石油的使用,并且呼吁从2021年开始,不要再对煤炭以及石油进行任何新的投资,正在使用的煤矿的这种采矿设施也要逐步的去关闭。其实这也呼应了就是我们为什么要分两期解读对吧?


赵昂:
对,因为刚才提到这三个政策建议,对于全球来讲,我觉得前两点是比较相关的。在技术方面,一个是对于充分成熟的技术要把它发挥到极致。另外一个对于减排非常重要的一些技术,要加大它的投资,让它尽快市场化规模化推进。这两点的话我觉得其实第一点是比较简单了,因为我们已经看到了太阳能、风能和电动汽车的发展的势头已经非常强劲,我们今天主要想讨论一些待开发的技术,它的投资的问题和它减排的贡献。当然报告最争议的地方就是它对于化石能源减少投资的一个时间点的安排,就到今年年底,署长法提赫·比罗尔就说,大家都不要再投资这个了。对于很多在这些领域有很多资产的国家都是一个巨大的挑战,所以我们想把关于停止对化石能源投资这样的一个政策建议放在下一期解读。另外归根结底IEA发出的信息还是他的投资的有效性。那么我想从他对于投资的规划来讲,就是说目前从过去两三年的全球能源投资的水平大概在2万亿出头,2万亿美元出头。那么为了实现他所设定的一个全球2050年净零排放的这样的目标,报告认为在2030年,那么全球能源投资应该达到5万亿美元一年的水平,那么这样的投资的水平会在2040年2030年略略往下降一点,但是仍然是在到2050年的时候,4.5万亿美元一年的这样的一个水平。

我们下面的话就想来看一下,投资分不同部门和技术的分布,投资在能源占GDP的比例,要从现在的大概全球GDP2.5的水平增加到2030年全球GDP4.5的水平。那么目前来讲的话,主要的投资的去向是用在电力生产、用在电网建设和用在终端的电器设备方面,终端电器设备的话提高能效非常重要的。而对于电力生产来讲,主要是太阳能和风能去加大它的渗透率,能够让电力系统的碳强度来降低。那么随着电气化的普及,更多的部门它的用能都转向电的话,那么电网的这个基础架构也需要有很大的改进,也需要更多的建设电网设施,这样的话才能满足将来很多部门的用能需求,都需要用电来解决的问题。那么从技术的领域来看的话,目前来看投资最多的去向仍然是电力系统,这是从2030年到2050年都是占比最高的。其次的话还会有能效,能效一直是一个持续相对绝对量相对比较处于大概8000亿美元一年的这样的水平。那么还有其他的部分,比如说CCUS、比如说氢能,随着时间的推移,它们在整个投资当中所占的比例也有所提升。


林佳乔:
对,其实大家也能看出来就是不同的时间点,不一样的技术,它有不一样的这种优先的投资的顺序,比如说在新能源,尤其是风电太阳能,可能投资在过去的十年左右已经非常多了,其实你就能看到在2030、40、50在除了生物质能源之外的新能源的投资方面其实是比较少的。从30年能看到说在生物能源,包括生物质、生物燃料这样的能源,它的占比在30年的时候其实是比较大的一个这样的份额,然后在40、50年之后其实慢慢减少,也能看出来市场的投资对一个技术的这种孵化到成熟,然后再到慢慢的投资减少,然后让它能自己独立于比如政府的补贴之外,然后完全凭市场去发挥自己的作用,其实从IEA的这张图中我们能看到未来的投资趋势。

我下边再从技术的成熟度来看一下投资的主要方向是怎样的,以及每种技术它的未来的减排的潜力到底是什么样的。我首先从不同的技术的部门说起,跟刚才赵昂提到的其实对应的,电力方面的技术,碳捕获封存方面的技术,另外的话就是氢能方面的技术,还有就是生物质能相关的技术。成熟度最高的话,在目前来看还是在电力领域中的太阳能的技术跟风电的技术,另外的话电动汽车的技术成熟度也是非常高的。其他的几个领域,除了氢能在交通领域的使用之外,其他的都是处于示范或者是在前期开发的这样的一个阶段,尤其是在生物能的这一块,你能看到很多技术,尤其是 bioenergy plus CCUS也就是生物能加CCUS,它还是处于一个原型的阶段。在CCUS的技术层面其实能看到,他是把DACS也就是Direct ir Capture,直接空气捕获也放到了CCUS里边,认为它是一种目前正在开发,不是处于示范阶段这样的一种。在水泥行业,比如说煤电、石油发电、然后天然气发电加CCUS这样的一种,还有钢铁,这样的几个行业来看的话,CCUS其实还是在示范的这样的一个阶段。


赵昂:
对的,我想这些技术非常清楚的划分了它的三个阶段,起初的研发,第二个就是示范,第三个是市场化大规模的拓展。其实在部门来看的话,我们也看到有一张图是把CCUS分部门和它排放的来源来给划分,那么从电力来看的话, CCUS在未来的发展当中所占的比例是相当高的,特别是到2040年CCUS在化石能源脱碳这个领域,要贡献超过10亿吨的碳减排。那么在工业领域的话更是这样,工业领域的话包括工业过程和化石能源使用,CCS能够在这个领域其实大有作为,到2040年能贡献将近20亿吨,到2050年的贡献将近30亿吨的减排量。那么从燃料替换的话,因为绿氢也好,或者是CCUS加化石能源的这种蓝氢(Blue hydrogen),它在燃料替换方面也有非常强的作用,那么在2050年它也可以贡献大概25亿吨的碳减排量。最后是空气捕获,从商业化运转来讲目前到2040年才会有一个大的规模的铺开。再到2050年的话,它的减排量的贡献是大概10亿吨,所以我想这样的话可以看出来CCUS在电力工业和燃料替换,在直接供给捕获方面它带来的贡献量。

我想这边再加一点,这报告为了说明CCUS在未来减排当中,特别是后20年的作用的时候,也特别给了一个另外的分析,就是说如果这些CCUS的发展不如我们所预期的,不如报告所预期的这么理想,那么它特别是在化石能源领域,如果不能够到2050年能够实现大概六七十亿吨一年的捕获量的话,那这个报告会认为它给其它的这种电力供应和能源生产带来巨大的压力。有一张图非常清楚的指出,就是说它会给太阳能、风能和电解水制氢能够带来非常大的需求。那当然这是一个报告所认为,可能是一个成本更高的一种方式。所以归根结底 IEA的报告还是认为我们对CCUS的投资、对CCUS的利用还是要有非常强的预期。因为CCUS是将来在减排方面,它的贡献跟目前的全球能源体系以化石能源为主,和在短期内至少在未来30年工业生产当中很强的这种高温高热的需求,借助化石能源的支持,加上CCUS才能解决的一个重要的方向。

我们看到在它的减排量的规模来看的话,它预期的是到2050年,CCUS可以对全球的减排量贡献76亿吨二氧化碳当量。这让我想起来前两天刚刚我们解读过的全球CCS研究院的一个报告,他们也是对2050年全球CCUS减排量的贡献有一个预测,报告里面的预测是大概50多亿吨,所以可以看出来IEA的报告可以说比全球CCS研究院的对CCUS的重视程度更高。所以这也看出来真的是也许从应对化石能源危机、石油危机而建立的IEA仍然对于化石能源未来的发展提供了非常重要的一个支持,因为他认为从现实的角度来看,化石能源可能慢慢的退出也需要更多的时间,这个的话CCS在当中可以帮助这个退出,变得可能平缓一点。当然我们下一期解读的时候也会提到,为什么IEA也会说今年年底应该是大家停止新的化石能源投资的一个节点,所以等于说一方面他用CCS来帮助化石能源能退出的速度慢一点,这是我的理解。另一方面又会说我们不能再建新的化石能源了,所以看出来这个报告里面既体现了IEA当初成立时候对于全球能源危机应对和对化石能源的一个安全供应的重视。同时可能也在全球气候变化政策下,新的发展对推动IEA能够更向未来去看,如何去尽快的用更多的投资和更新的技术去实现净零排放,所以这个还是很有意思的一个点。


林佳乔:
是这样的。IEA的话它的成员国都是OECD国家,都是这种世界上比较发达的国家。发达国家尤其是最近比如说像G7个对电力部门的一些承诺,然后还有对 OECD国家中的日本跟韩国,他们对海外煤电投资暂停这样的一个态度,其实你是能看出来说IEA整体来讲,对全球能源未来走向的把握是更偏向于 OECD国家中的这些发达国家,他们对技术的把握以及对球变化重视程度,当然他也会考虑发展中国家在这方面可能我需要能源,我要留出来未来发展的空间,但是中国其实在中间的作用是非常重要的对吧?虽然中国只是IEA联盟成员国之一,但是整个IEA的报告的情景的模拟设置跟模拟,那中国现在占了全球将近1/3的排放对吧,而且中国的煤电厂的数量级别以及未来发展的趋势,其实是左右着IEA整体的预测,以及未来煤电技术发展的方向,比如说CCS更多的我感觉应该在未来很多是在中国、印度、南非这样的国家去应用的。所以这个也让我联想到了我之前,然后跟雅婷去解读的一篇中国的学者,他做的就是不同的模型模拟,在1.5度温控的情景之下去讨论中国未来的能源发展情景是什么样的,其中其实也提到了CCS。他对CCS的比较结果显示,中国的学者其实普遍认为CCS在未来的占比是在10~20%之间,所以其实是跟IEA的分析,那中间能看到中国学者在这方面可能还没有IEA激进是吧?我也不知道IEA这篇报告发出来之后,会对世界上的关于CCS在未来作用的研究是不是有一定的促进作用,但是我现在感觉他是比较有前瞻性,而且比较激进。在煤炭的末端加CCS方面,它是更有雄心的。


赵昂:
对,我想报告里面也还是有很多篇幅在讨论中国的情况。我认为因为中国在全球煤电当中的份额是举足轻重,所以CCS对于化石能源使用带来的影响,我相信中国的研究人员也是非常关注的,我们以后可以常常的看一下,IEA的报告对中国去设定自己的减排努力,究竟在CCS方面有怎样的影响。

我想接下来的一块时间的话,我们来看一看这个报告里面所设定的 Net Zero 2050年情景当中的一些基本的假设,因为从未来30年的预测能源需求来看,其实影响最主要的几个关键因素是包括经济增长的速度,能源价格和人口变化。最近其实人口变化也是一个热点议题,无论是中国新开放三孩政策,可以一个家庭去生三个孩子,还是美国的人口普查,还是一些发达经济体继续呈现这种人口出生率屡创新低的情况。所以我们想报告也是指出来说他们用的是联合国关于人口预测的一些数据。但是我个人来看的话,也许最近几年以中国为代表的中等收入国家,进入到人均1万美元水平上下的时候,他的人口增长会显著放缓。当然中国有它自己过去几十年计划生育国策的影响,但从经济发展对人口增长的影响来看,这是一个全球现象,就包括在印度的一些城市大的城市,那么一个家庭拥有孩子的数量比历史上要降很多。所以我想这一点来讲,如果把人口变化的一些新的趋势算入到这个情景当中的话,也许可能会有一些不一样的地方。当然特别从我看到的一个文献是去年7月份柳叶刀发布的一篇比较长的一个分析文章,它英文是叫Fertility, mortality, migration, and population scenarios,对于195个国家和地区的预测是从2017年到2100年,是本世纪剩下的80多年的时间,他就会看到整个人口的变化,对于疾病负担也好,对于移民也好,对经济增长,甚至对于地缘政治有这样的影响。所以我想这一点来讲的话,也许以后的分析的时候可能会把人口因素看得更动态一些,这是一块。

从这个报告所给出的图2.1来看的话,他也非常清楚的一个预测,一个是对人口,一个是对GDP增长。我对GDP增长也还是有一点疑问,因为我们看到2000年到2020年全球的GDP增长虽然有一个20年的影响的一个小的波折,2008年经济危机的影响,但20年的经济增幅总体来讲还是一个比较快的。主要的驱动力量我相信是中国和美国,但是从2020年到2050年这30年,IEA的报告里面给出的GDP增长预测甚至快于前20年,我的假设是说也许印度还有很多其他非洲的国家,他经济增长会逐渐跟进,但是我是觉得有可能这样的一个预测有点过于乐观了。因为我很难想象,再有未来20年甚至30年,有像中国这样体量的国家可以支持全球GDP一个快速的增长,包括全球化也面临一个新的情景,因为过去20年时间,经济增长取得的一个重要的动力是因为全球化的深入发展,但至少从目前来看,未来可能不是这样一个更乐观的情景。所以我想对于人口来讲,对于经济增长来讲,我觉得报告的情景的设定也许都相对来讲处于一个比较乐观的状态。我不知道佳乔对于能源价格有怎样的一个观察。


林佳乔:
能源价格的话,其实报告它也在一张表格中总结出来了,比如说它分了三个门类,就是原油,然后天然气,另外的话就是煤炭的一个价格。因为我是能感觉到未来如果在净零排放这样的一个情景之下,化石能源的价格因为需求减少了对吧,所以它的价格其实会逐年降低的,这个报告的话其实就给出了具体的数字。打比方来看的话,拿中国来讲,他其实给了一些具体的数字。中国的天然气价格在2020年的时候是大概5.7美元每mbtu这样的一个级别,在2010年的话那是12.9美元每mbtu这样的一个级别。在2030年的时候就是小幅降低,然后降低的趋势一直持续到2050年在4.6美元每mbtu这样的一个规模。其他国家的话趋势的话大概也比较类似,其实就是稳定在2020年的水平,小幅降低。另外的话呢那是欧盟,欧盟的话现在的天然气的价格其实是比较低的,在两美元每mbtu。他是在增加,在30年、40年、50年在持续的增加,他的增加的背景,我猜测可能是有碳定价的影响,这是我的一个猜测了。这个是我对天然气看到了未来的价格预测之后,这样的一个感受。煤炭的话,这个价格就很有意思了。


赵昂:
对,煤炭价格你会看到在2010年的时候,可能他比较的是中国的沿海地区的进口煤炭的价格。那么中国应该是从过去十几年已经有很大量的能源需求是通过进口煤炭,当然交通就更不用说了,有大量的石油进口,早些年依赖度已经超过60%。在2010年的时候,煤炭的价格已经是中国是属于最高的,在东部沿海进口煤炭,随着煤炭可能需求的减少,它的价格也会逐渐降低。但至少从我们看到价格的比较来看的话,这跟我们之前所预计的说中国的煤炭消耗一个是成本很低的。当然在很大程度上,因为当中国使用自己本国的煤炭的时候,可能这个判断也是有道理,当然是中国也大量的进口别的国家的煤炭,我想由此带来的能源安全,包括这个外汇的消耗,可能对中国都是有影响的。所以这个的话我们可以看到能源价格其实从煤炭来看的话,中国现在在沿海地区所使用的煤炭并不是一个成本较低的能源。


林佳乔:
是的,但是往未来看的话,中国有很明显的一个趋势,比如说2020年到2030年,其实有一个大幅的降低,其实也是可以理解的。其他的地区的话,比如像欧盟的话,他已经比较稳定在50美元左右这样的一个程度每吨,他会一直持续到2050年。中国为什么在2020到2030年之间有一个大幅的降低,就是从80美元每吨到60美元每吨,究其背后的原因的话,我是觉得需求大幅降低是造成煤炭价格的一个降低,从80降到60。另外一个原因就是供应的增加,因为大家都不用了,供应的话就会多了对吧,这样的话其实也会导致煤炭的价格就对中国来讲,在2020到2030年有一个大幅的降低,之后的话是IEA预计是稳定在50美元每吨,这样的一个水平一直到2050年。


赵昂:
对,我觉得这三个基本的假设能源价格、人口和GDP增长其实也是挺不容易的,因为它在长期范围内都还是有一些不确定性。当然IEA来讲,他也只能采用一些比较确定的一个假设来去模拟它后面减排的路径究竟怎么采取。最后的话我想我们也来谈一谈我们在阅读报告当中的一些我们个人感受比较比较特别的地方说,虽然报告有很多政策建议,是现在大家争论的焦点,当然还有一些报告的新的气象或者新的会让人眼前一亮的地方,我觉得我们也可以分享一下。


林佳乔:
我的一个感受就是IEA能非常确定地说出一些事情,比如说在2030年之前,他就会非常明确地提出,现在减排技术都在这了,超过8成都是已有技术你用不用?所以这个是我得到非常确定的一个概念。然后他基于然后去说投资减排。然后从2030年之后,他又给出了一个时间尺度,关于在这个时间尺度中,什么样的技术,什么样的部门,需要多少投资也是非常清晰的展示在你面前,这个其实是让我看了之后比较受到触动的地方,不光是告诉你该怎么做,其实也给了你怎么去做的一个信心。


赵昂:
我最大的一个感受,从一个经济学的角度来看的话,他会把能源需求放在一个蛮重要的位置,就是说IEA总是要考虑能源供应的安全对吧,但是能源需求将来的发展究竟是怎样的?需求的受影响因素是哪些?他特别把行为改变,人的行为的改变拿出来做专门的论述,穿插在整个报告的4个章节当中,这一点我还是觉得比较有新意的。因为从全球公共政策来看的话,现在行为经济学的研究越来越被重视,那么也渗透到政策落实和政策制定当中,所以IEA有这样的一个视角,把这个人的行为改变也当成去实现净零排放的一个重要的政策工具,这一点还是比较有意思的。我们看到他也提到从评价来看的话,如果我们在人的行为改变来去管理能源需求,降低需求总量,然后讲人的需求满足更多的用低碳的方式、低碳的技术来解决的话,其实它可以帮助减排量大概能实现大概8%左右的份额,这也是非常棒的一个结果了。


林佳乔:
是的,而且这些行为改变,其实你看具体的分析的话,它还是集中在交通部门。关于交通部门的话,我们之后在能源评论的节目中,会有一期专门去讨论交通部门的减排以及行为改变对此的影响,所以也欢迎大家去关注我们能源评论栏目。这就是本期节目的内容,那节目最后感谢各位听众的聆听,如果你喜欢本期解读,千万别忘记点赞或者将本期内容分享给有需要的人。如果你对我们所解决的内容有自己的看法,也欢迎留言,或者与我们取得联系。我们也会定期对读者的反馈在节目中进行回复。


赵昂:
博采海外智库思想,探究公共政策逻辑,这是我们这个节目的一个宗旨,我们希望为大家呈现国外吃苦更精彩的报告,我们下期再见。


林佳乔:
大家再见。