國(guó)外減污降碳經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)的啟示

朱瑞娟, 吳媛媛

(北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)研究院,北京100011)

1 概述

減污降碳是一個(gè)復(fù)雜且受眾多因素影響的體系,特別是在不同歷史時(shí)期、不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平條件下,影響因素極其復(fù)雜,包括能源結(jié)構(gòu)變化、環(huán)保政策趨嚴(yán)、植樹造林等[1]。二氧化碳和污染物大多來(lái)自化石能源的燃燒,因此本文重點(diǎn)從各國(guó)能源結(jié)構(gòu)的變遷對(duì)減污降碳的貢獻(xiàn)角度進(jìn)行研究。

本文數(shù)據(jù)主要來(lái)自BP世界能源統(tǒng)計(jì)、中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)等公開發(fā)布渠道[2-3]。

2 發(fā)達(dá)國(guó)家減污降碳的經(jīng)驗(yàn)分析

發(fā)達(dá)國(guó)家污染物和碳排放在國(guó)家發(fā)展初期都經(jīng)歷過排放較多的階段,但是經(jīng)歷多年治理及能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,污染物和碳排放基本處于下降階段。本文研究發(fā)達(dá)國(guó)家減污降碳的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)對(duì)我國(guó)減污降碳具有參考價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)啟示。本文中,將質(zhì)量濃度年均值簡(jiǎn)稱均值。

2.1 美國(guó)減污降碳經(jīng)驗(yàn)

美國(guó)減污降碳經(jīng)驗(yàn)是減煤、穩(wěn)油、增氣,提高可再生能源結(jié)構(gòu)占比。1980—2020年美國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比見表1。2010—2019年美國(guó)PM2.5均值見表2。

表1 1980—2020年美國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比

表2 2010—2019年美國(guó)PM2.5均值

由表1、2可知,1980—2020年,美國(guó)能源結(jié)構(gòu)大調(diào)整,總體趨勢(shì)為:煤炭結(jié)構(gòu)占比大幅下降,煤炭產(chǎn)生的二氧化碳占比也大幅下降,煤炭消耗量降低對(duì)減碳作用貢獻(xiàn)度最大;美國(guó)石油結(jié)構(gòu)占比比較穩(wěn)定,減碳作用較小;天然氣結(jié)構(gòu)占比逐漸升高,雖然天然氣產(chǎn)生的二氧化碳占比有所上升,但是在美國(guó)能源消費(fèi)總量增加的情況下,二氧化碳排放總體趨勢(shì)下降,證明了天然氣的清潔性;可再生能源結(jié)構(gòu)占比也大幅提升。2010—2019年隨著美國(guó)能源結(jié)構(gòu)的變化,美國(guó)PM2.5均值降幅也非常明顯,由此可以看出,天然氣及可再生能源的大量使用促使美國(guó)二氧化碳排放量及空氣污染物質(zhì)量濃度下降。

2.2 英國(guó)減污降碳經(jīng)驗(yàn)

英國(guó)減污降碳的經(jīng)驗(yàn)是穩(wěn)油、減煤,大幅提升天然氣和可再生能源結(jié)構(gòu)占比。1980—2020年英國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比見表3,2010—2019年英國(guó)PM2.5均值見表4。

表3 1980—2020年英國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比

表4 2010—2019年英國(guó)PM2.5均值

由表3、4可知,1980—2020年,英國(guó)能源結(jié)構(gòu)大調(diào)整,總體趨勢(shì)為:煤炭結(jié)構(gòu)占比大幅下降,下降幅度達(dá)92.06%,煤炭基本退出英國(guó)的能源市場(chǎng),煤炭產(chǎn)生的二氧化碳占比降幅高達(dá)88.05%,減碳作用最大;石油結(jié)構(gòu)占比比較穩(wěn)定,變化較小;天然氣結(jié)構(gòu)占比大幅提升,從1980年的19.71%提升到2020年的37.85%,天然氣產(chǎn)生的二氧化碳占比有所提升;在英國(guó)能源消費(fèi)總量增加的情況下,二氧化碳排放量總體趨勢(shì)下降,證明了天然氣的清潔性;可再生能源結(jié)構(gòu)占比也大幅提升。英國(guó)能源結(jié)構(gòu)的巨變促使二氧化碳排放量穩(wěn)步大幅降低。2010—2019年英國(guó)PM2.5均值降幅非常明顯,從12.39 μg/m3降低到10.02 μg/m3,由此可以看出,天然氣及可再生能源的大量使用促使英國(guó)二氧化碳排放量及空氣污染物質(zhì)量濃度下降。

2.3 德國(guó)減污降碳經(jīng)驗(yàn)

德國(guó)減污降碳的經(jīng)驗(yàn)是減煤、減油,大幅提升天然氣和可再生能源結(jié)構(gòu)占比。1980—2020年德國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比見表5,2010—2019年德國(guó)PM2.5均值見表6。

表5 1980—2020年德國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比

表6 2010—2019年德國(guó)PM2.5均值

由表5、6可知,1980—2020年,德國(guó)能源結(jié)構(gòu)大調(diào)整,整體趨勢(shì)為:煤炭結(jié)構(gòu)占比大幅下降,降幅為60.91%,煤炭產(chǎn)生的二氧化碳占比也從49.14%下降到26.77%,降幅高達(dá)45.52%;天然氣結(jié)構(gòu)占比大幅提升,天然氣產(chǎn)生的二氧化碳占比從10.70%提升到26.57%,雖然天然氣產(chǎn)生的二氧化碳占比有所提升,但是在德國(guó)能源消費(fèi)總量增加的情況下,二氧化碳排放量總體趨勢(shì)下降,證明了天然氣的清潔性。可再生能源結(jié)構(gòu)占比提升幅度最大,提升了139.31倍,減碳作用也非常明顯。德國(guó)能源結(jié)構(gòu)的巨變促使二氧化碳排放量大幅降低。2010—2019年隨著德國(guó)能源結(jié)構(gòu)變化,德國(guó)PM2.5均值降幅非常明顯,從16.25 μg/m3降低到11.93 μg/m3,由此可以看出,天然氣及可再生能源的大量使用促使德國(guó)二氧化碳排放量及空氣污染物質(zhì)量濃度下降。

2.4 日本減污降碳經(jīng)驗(yàn)

日本減污降碳的經(jīng)驗(yàn)是穩(wěn)煤、減油、增氣,提高可再生能源結(jié)構(gòu)占比。1980—2020年日本二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比見表7,2010—2019年日本PM2.5均值見表8。

表7 1980—2020年日本二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比

表8 2010—2019年日本PM2.5均值

由表7、8可知,1980—2020年,日本能源結(jié)構(gòu)大調(diào)整,石油結(jié)構(gòu)占比大幅下降,降幅高達(dá)42.93%,石油產(chǎn)生的二氧化碳占比從72.38%下降到42.20%,對(duì)減碳貢獻(xiàn)度最大;煤炭結(jié)構(gòu)占比比較穩(wěn)定,減碳作用較小;天然氣結(jié)構(gòu)占比大幅提升;可再生能源結(jié)構(gòu)占比從1980年的0.07%提升到2020年的6.64%。日本能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)促使二氧化碳排放量在1980—2012年總體上在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì),2013—2020年逐步降低。隨著日本能源結(jié)構(gòu)變化,日本PM2.5均值也從2014年穩(wěn)步下降。由此可以看出,減油、增氣且提升可再生能源結(jié)構(gòu)占比促使日本減污降碳。

2.5 小結(jié)

從美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本能源品種減碳效果分析可知,減煤、減油、增氣且提高可再生能源結(jié)構(gòu)占比的先清潔再低碳最后無(wú)碳化路徑是發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)證實(shí)的能源轉(zhuǎn)型路線。

3 中國(guó)面臨減污降碳雙重任務(wù)

3.1 中國(guó)空氣污染比發(fā)達(dá)國(guó)家嚴(yán)重

3.1.1中國(guó)空氣污染標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際相比過于寬松

常規(guī)污染物的標(biāo)準(zhǔn)限制,反映當(dāng)?shù)匚廴疚锟刂频乃胶鸵蟆１疚倪x取世界衛(wèi)生組織(WHO)、發(fā)達(dá)國(guó)家的常規(guī)污染物標(biāo)準(zhǔn)限值和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)限值(GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定值)進(jìn)行對(duì)比,找出差距,尋找中國(guó)空氣質(zhì)量繼續(xù)提升的方向。

① 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)限值僅與WHO過渡時(shí)期第1階段標(biāo)準(zhǔn)限值基本齊平

WHO發(fā)布的AQG—2005《全球空氣質(zhì)量指導(dǎo)值(2005)》中過渡時(shí)期各階段污染物標(biāo)準(zhǔn)限值、WHO發(fā)布的AQG—2021《全球空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)限值對(duì)比見表9。其中—表示未作規(guī)定。

表9 WHO發(fā)布的污染物標(biāo)準(zhǔn)限值與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)限值對(duì)比

由表9可知,AQG—2005規(guī)定了過渡時(shí)期4個(gè)階段的標(biāo)準(zhǔn)限值,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)限值在PM10、PM2.5、NO2這3種污染物均值方面沿用了過渡時(shí)期第1階段標(biāo)準(zhǔn)限值,但是SO2質(zhì)量濃度年均值,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)限值為60 μg/m3,嚴(yán)于AQG—2005過渡時(shí)期第1階段標(biāo)準(zhǔn)限值125 μg/m3。總體看,中國(guó)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)僅處于AQG—2005過渡時(shí)期第1階段,離世界先進(jìn)水平還有較大差距。2021年9月,WHO發(fā)布了AQG—2021,PM10、PM2.5、NO2均值嚴(yán)格限制為15 μg/m3、5 μg/m3、10 μg/m3,差距進(jìn)一步拉大,說(shuō)明中國(guó)空氣質(zhì)量還有非常大的提升空間。

② 中國(guó)PM2.5標(biāo)準(zhǔn)限值高于歐美等限值

世界各國(guó)或組織PM2.5限值見表10,其中—表示未作規(guī)定。

表10 世界各國(guó)或組織PM2.5限值

由表10可知,中國(guó)PM2.5標(biāo)準(zhǔn)限值明顯高于澳大利亞、美國(guó)、日本、歐盟,說(shuō)明中國(guó)空氣質(zhì)量上升空間依然較大,中國(guó)需要進(jìn)一步采取措施,改善空氣質(zhì)量,進(jìn)而降低污染物質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)限值。

3.1.2中國(guó)空氣污染物實(shí)測(cè)值比發(fā)達(dá)國(guó)家嚴(yán)重

① 中國(guó)PM2.5實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家

各國(guó)PM2.5實(shí)測(cè)均值見表11。可以看出,2019年中國(guó)PM2.5實(shí)測(cè)均值為36.00 μg/m3,而美國(guó)僅為7.68 μg/m3,中國(guó)環(huán)境質(zhì)量與世界發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大,仍有較大的改善空間,空氣治理仍然是中國(guó)未來(lái)關(guān)注的焦點(diǎn)。

表11 各國(guó)PM2.5實(shí)測(cè)均值 μg/m3

② 北京、上海PM2.5實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)高于國(guó)外發(fā)達(dá)城市

國(guó)內(nèi)外發(fā)達(dá)城市PM2.5實(shí)測(cè)均值見表12。

表12 國(guó)內(nèi)外發(fā)達(dá)城市PM2.5實(shí)測(cè)均值 μg/m3

由表12可以看出,北京、上海是中國(guó)近幾年空氣質(zhì)量較好的城市,但北京、上海PM2.5實(shí)測(cè)均值遠(yuǎn)超國(guó)外發(fā)達(dá)城市,說(shuō)明中國(guó)空氣治理仍有較大的改善空間。

③ 中國(guó)中東部人口密集區(qū)域污染高于北京和上海

山東、山西和河北是中國(guó)中東部人口密集區(qū)域,也是中國(guó)污染較嚴(yán)重的區(qū)域,北京、上海與這3個(gè)省份的PM2.5實(shí)測(cè)均值對(duì)比見表13。

表13 北京、上海與中國(guó)污染較嚴(yán)重省份的PM2.5實(shí)測(cè)均值對(duì)比 μg/m3

由表13可以看出,北京2015—2018年P(guān)M2.5實(shí)測(cè)均值高,污染也很嚴(yán)重,但是隨著北京大規(guī)模煤改氣,2019—2020年,PM2.5實(shí)測(cè)均值下降明顯,空氣質(zhì)量明顯變好。同時(shí)可以看出,中國(guó)污染較嚴(yán)重的區(qū)域與北京、上海有較大差距,進(jìn)而與國(guó)外發(fā)達(dá)城市的差距更大,說(shuō)明空氣質(zhì)量改善任重道遠(yuǎn)。

3.2 中國(guó)高碳高污染的癥結(jié)是對(duì)煤炭的高度依賴

中國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比見表14,2013—2020年中國(guó)PM2.5均值見表15。

表14 中國(guó)二氧化碳排放量與能源結(jié)構(gòu)占比

表15 2013—2020年中國(guó)PM2.5均值

由表14、15可以看出,中國(guó)能源結(jié)構(gòu)一直以煤炭為主,高度依賴煤炭,雖然煤炭結(jié)構(gòu)占比從1980年的72.88%降低到2020年的56.56%,但是煤炭結(jié)構(gòu)占比依然是最高的,相比較發(fā)達(dá)國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)占比,可以看出中國(guó)要實(shí)現(xiàn)碳中和,必須剝離對(duì)煤炭的高度依賴。中國(guó)天然氣結(jié)構(gòu)占比從1980年的2.96%提升到2020年的8.18%,和發(fā)達(dá)國(guó)家相比,中國(guó)天然氣結(jié)構(gòu)占比較低,未來(lái)還需提升天然氣的用量。中國(guó)可再生能源結(jié)構(gòu)占比雖然逐年提升,2020年占比5.36%,但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比,差距很大,因此可再生能源結(jié)構(gòu)占比提升也是亟待解決的問題。

3.3 天然氣占比增加對(duì)減污降碳有一定促進(jìn)作用

北京空氣治理是中國(guó)空氣治理的楷模之一,中國(guó)空氣污染較重的地區(qū)可以參考北京的治理經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步改善當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量。

空氣污染主要來(lái)自于能源的使用,因此能源結(jié)構(gòu)的變遷標(biāo)志著空氣質(zhì)量的改變,表16展示出北京能源結(jié)構(gòu)與空氣污染物均值的關(guān)系,其中—表示沒有監(jiān)測(cè)值。

表16 北京能源結(jié)構(gòu)與空氣污染物均值

由表16可以看出,2005—2020年北京市能源結(jié)構(gòu)占比變化最大的是煤炭和天然氣,煤炭結(jié)構(gòu)占比由42.90%大幅下降到1.50%,天然氣結(jié)構(gòu)占比由7.00%提升到37.16%。隨著煤炭結(jié)構(gòu)占比下降和天然氣結(jié)構(gòu)占比大幅提升,污染物均值處于逐年下降的趨勢(shì),從2005年到2020年P(guān)M10均值下降60.56%,NO2均值下降56.06%,SO2均值下降92.00%,從2013年到2020年P(guān)M2.5均值下降57.54%,污染物治理成果顯著。北京空氣質(zhì)量顯著改善是各種因素共同推動(dòng)的結(jié)果,但是北京能源結(jié)構(gòu)的改善是主要貢獻(xiàn)者之一。國(guó)內(nèi)其他污染較重的地區(qū),可以參考北京污染治理模式,提升天然氣的結(jié)構(gòu)占比,降低污染物的排放量。

根據(jù)北京市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),北京二氧化碳排放量在2012年已達(dá)峰,2012以后處于穩(wěn)步下降的趨勢(shì)。北京已經(jīng)進(jìn)入碳中和階段,隨著北京天然氣用量提升,北京天然氣占比基本和發(fā)達(dá)國(guó)家天然氣占比持平,按照發(fā)達(dá)國(guó)家的先清潔再低碳的減排路徑,北京下一步要穩(wěn)氣、減油、發(fā)展可再生能源。中國(guó)其他污染較重的省份,可以參照北京的減污降碳能源結(jié)構(gòu)調(diào)整路徑進(jìn)行。

4 先清潔再低碳最后無(wú)碳化是中國(guó)減污降碳的較好路徑

中國(guó)空氣污染治理任重而道遠(yuǎn),減污降碳要協(xié)同推進(jìn)。中國(guó)2030年碳排放達(dá)峰,意味著中國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整勢(shì)在必行,本文提煉出發(fā)達(dá)國(guó)家減污降碳的經(jīng)驗(yàn):走減煤、減油、增氣、發(fā)展可再生能源的先清潔、再低碳、最后無(wú)碳化的能源轉(zhuǎn)型路線。

① 天然氣是可再生能源的終身伙伴

2020年中國(guó)能源消耗總量(以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))為49.8×108t,中國(guó)一次能源需求在2035年前后達(dá)峰,峰值(以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))約為56×108t。如果用可再生能源來(lái)全部滿足新增一次能源的需求比較困難,現(xiàn)階段可再生能源存在不連續(xù)、不穩(wěn)定、時(shí)空分布不匹配等問題,因此需要靈活、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)手段保障安全穩(wěn)定供應(yīng)。與煤炭和石油等化石能源相比,作為清潔化石能源的天然氣靈活性強(qiáng)、供應(yīng)穩(wěn)定、污染物排放少,對(duì)可再生能源起到有效補(bǔ)充作用,可以成為可再生能源的終身伙伴。

② 天然氣的供應(yīng)安全有保障

我國(guó)天然氣進(jìn)口格局多元化,已形成東西南北四大通道。國(guó)內(nèi)的天然氣資源豐富,開采潛力大,2017—2020年間“十三五”全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)獲得了常規(guī)油氣、致密油氣、頁(yè)巖油氣、煤層氣、油頁(yè)巖油、油砂油、天然氣水合物共10種資源類型、129個(gè)盆地或地區(qū)的最新油氣資源量。儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)日漸加速,“十四五”期間,中國(guó)石油計(jì)劃在全國(guó)逐漸建成東北、華北、西北、西南、中西部和中東部等六大儲(chǔ)氣調(diào)峰中心,規(guī)劃新建設(shè)儲(chǔ)氣庫(kù)23座,總工作氣量達(dá)到270×108m3。天然氣基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善,天然氣管道建設(shè)逐步推進(jìn)。這些方面都表明,我國(guó)天然氣供應(yīng)安全是有保障的,未來(lái)天然氣能夠?yàn)楦弑壤稍偕茉聪到y(tǒng)保持安全性和穩(wěn)定性提供重要支撐。