
摘要:聯合國2030年可持續發展目標為全球各國經濟社會和生態環境協調發展提供了評價標準和行動綱領。在時間進程過半的中期節點,評估顯示當前可持續發展目標進展不甚理想。考慮到17項目標間相互作用機制的復雜性,在有限的時間和資源條件下難以同時同步推進各項目標。結合全球可持續發展報告提出的面向深度變革的切入點組織框架,首先梳理實現能源脫碳目標的動力機制。其次剖析實現能源深度脫碳面臨的現實挑戰,包括可再生能源發展和消納能力有所滯后,發展中國家能源脫碳面臨巨大資金缺口,化石能源消費反彈牽制零碳能源轉型,能源深度脫碳所需關鍵技術尚不成熟。最后建議應該加大可再生能源發展力度,提高零碳電力消納水平;加速新型能源體系建設,促進資金導向性轉換;化石能源短期提質增效,長期有序減退;攻關核心技術研發創新,為能源深度脫碳奠定基礎;建立零碳微單元能源綜合解決方案,助力能源脫碳和可持續發展目標協同實現。
關鍵詞:可持續發展;能源脫碳;氣候融資;可再生能源;零碳微單元
中圖分類號:F416.2" " 文獻標志碼:A" " 文章編號:1001-862X(2024)01-0076-010
隨著人類對自然資源的過度消耗、環境問題日益加重、生物多樣性逐漸喪失以及氣候持續變暖,可持續發展已經成為全球議程的核心主題。可持續發展的本質是在經濟發展、環境保護和社會福祉多維融合中形成一個復雜平衡,最終期望是實現一個生活條件和資源滿足人類需要而又不破壞地球完整性和自然系統穩定性的社會。1987年《布倫特蘭報告》(又稱《我們共同的未來》)將可持續發展定義為“既滿足當代人的需要,又不損害后代人滿足其需要能力的發展”。2000年9月,聯合國千年首腦會議通過《聯合國千年宣言》,提出千年發展目標,可持續發展逐步實現了由理念設想到全球議程的演進。2015年9月,在聯合國可持續發展峰會上,成員國一致通過了《2030年可持續發展議程》,提出17項可持續發展目標(SDG)和169個子目標,為未來15年全球可持續發展提供了明確方向和行動指南。同年,為了積極應對全球氣候變化,在《聯合國氣候變化框架公約》指導下,全球近200個締約方在巴黎氣候大會上正式通過《巴黎協定》,明確提出到本世紀末,將全球平均溫升幅度控制在2℃以內,并為控制在1.5℃以內而努力。[1]
在地緣政治沖突和氣候變化等多重外部沖擊影響下,可持續發展目標進展情況不容樂觀。外部沖擊削弱了實現可持續發展目標的物質能力提升、制度動力和理念革新的三元動力機制,并且這種影響具有高度復雜性和非線性。[2]根據《全球可持續發展報告2023:危機時代,變革時刻》顯示,世界并沒有走在2030年實現可持續發展目標的軌道上,當前比以往任何時候都更加偏離目標。[3]具體來說,在17項可持續發展目標中,僅有個別目標取得實質進展,大多數目標需要加快步伐,部分目標甚至存在倒退現象,亟須變革性突破以確保2030年可持續發展目標如期實現。此外,考慮到可持續發展目標涉及經濟社會能源環境多重維度,各目標存在協同作用和權衡取舍。[4]因此,需要找準切入點來推動和加速可持續發展轉型。
當前學者們從不同主體、領域和地區層面針對可持續發展目標開展深入分析,為推進和落實可持續發展目標提供有益參考。一是剖析城市和國家層面落實可持續發展目標的問題和對策,提出城市示范區建設要注重地區類型多樣化以及聚焦可持續發展瓶頸問題[5],國家層面則是建立完善的可持續發展指標數據監測和評估體系。[6]二是對標2030年聯合國可持續發展目標,探討我國生態、海洋和文化等不同領域推進可持續發展目標的路徑和舉措。[7-8]三是立足地方實踐評估可持續發展目標的進展與成效,指出廣州和吉林在可持續發展目標的國際性和地方特色融合方面取得的良好探索,但也存在國內外政策體系不協同以及宣傳推廣力度不足等問題,亟須解決完善,從而推動城市實現可持續、高質量發展。[9-10]能源脫碳是全球面臨的共同挑戰,也是實現可持續發展的關鍵。部分學者探討了雙碳戰略助推可持續發展目標實現的作用機理以及縮小貧富差距的政策路徑[11-12],但是針對能源脫碳目標的分析仍然欠缺。發展可再生能源、優化能源結構是推進可持續發展、應對氣候變化的關鍵路徑,而系統梳理能源脫碳目標面臨的現實挑戰和應對策略有助于破解發展困局,加速能源系統綠色零碳轉型。2023年12月,《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會達成《阿聯酋共識》,也明確規定轉軌別離化石燃料,啟動了終結化石燃料的進程。
本文立足能源脫碳目標,首先回顧了當前中期節點上2030年可持續發展目標的進展成效,其次剖析實現能源脫碳目標的動力機制,進而考察能源深度脫碳面臨的現實挑戰,最后提出加快能源脫碳,助力可持續發展的對策建議。
一、當前中期節點上2030年可持續發展目標
整體進展滯后
《2030年可持續發展議程》制定的17項可持續發展目標,為保護人類和環境、促進經濟繁榮和福祉提升繪制了發展藍圖。在2030年實現可持續發展目標的中期節點上,聯合國最新發布的《全球可持續發展報告2023:危機時代,變革時刻》系統評估了當前各項目標進展狀況,結果顯示整體上可持續發展目標進展緩慢,部分目標甚至出現倒退。具體來說,在17項目標及其36個代表性子目標中,僅有2個子目標存在實質性進展,大多數子目標進展緩慢,并且有8個子目標存在倒退趨勢(表1)。其中,目標9和目標17的部分指標取得良好進展,與2030年實現既定目標路徑基本保持一致。例如,關于子目標增加移動網絡接入(9.c.1),2022年全球95%的人口可以接入移動寬帶網絡(3G或以上)。2015—2021年,4G網絡覆蓋范圍擴大一倍,占比全球總人口的88%。關于子目標增加互聯網使用(17.8.1),相比于2015年全球僅有41%(30億)的人口使用互聯網,2022年互聯網接入率達到66%(52億)。然而,由于新冠肺炎疫情、俄烏沖突等外部影響沖擊,各子目標進展情況相比2020年有所放緩。
此外,部分目標存在倒退現象,其進展與2030年目標相差甚遠。其中目標7(經濟適用的清潔能源)提出到2030年確保人人享有負擔得起的現代能源服務,然而2021年仍有6.75億人(主要位于最不發達國家和撒哈拉以南非洲)尚未接入電網,23億人仍在使用不安全和具有污染屬性的烹飪燃料。全球71%的人口可以獲得清潔烹飪燃料和技術,但是在獲取率最低的20個國家中,有7個國家(全部位于撒哈拉以南非洲)只有不到10%的人口能夠獲得清潔烹飪燃料和技術。如果撒哈拉以南非洲地區日益嚴重的獲取率低下狀況得不到扭轉,將可能會損害全球日益增長的可持續發展趨勢。因此,為了確保到2030年實現普遍可及的能源服務,當前亟須加快電氣化轉型,提高可再生能源的投資和應用。
加速清潔能源發展是應對氣候變化的關鍵舉措,而能源脫碳目標進展滯后也嚴重影響目標13(氣候行動)的推進。如果不采取強有力減排舉措,可能危及全球溫控目標的實現。根據世界氣象組織數據顯示,2023年全球地表平均溫度比工業化前期水平提高1.45℃,已經逼近《巴黎協定》設立的1.5℃溫控目標。全球升溫超過1.5℃極有可能引發氣候系統的多個臨界點,造成氣候損失呈現非線性遞增。2023年《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會重申將全球升溫限制在1.5℃以內,需要到2030年將全球溫室氣體排放量相對于2019年水平減少43%。然而,當前世界各國并沒有按照既定目標推進減排,全球碳排放仍在不斷增長。2020—2021年,二氧化碳排放增長速度高于過去十年的年平均增長率,比工業化前水平高出149%。積極應對氣候變化,減少全球變暖給人類帶來的不利影響,確保可持續發展目標重歸正軌,需要持續推進廣泛而深刻的能源和經濟社會系統性變革。
二、實現能源脫碳目標的動力機制
面向2030年,在時間進程過半的中期節點上,需要各方團結合作、變革突破,共同推動可持續發展目標重回正軌。考慮到可持續發展目標涉及17個維度,由于資源和技術條件限制,無法同時全力推進各個目標,需要找準切入口,聚焦關鍵目標,集中資源重點推進。能源脫碳目標對于協同推動可持續發展和應對氣候變化至關重要。能源脫碳目標是實現其他可持續發展目標的基礎,也是應對氣候變化的重要抓手,并且近年來可再生能源成本大幅下降也為能源脫碳提供根本保障,為推進能源深度脫碳奠定堅實基礎。
(一)能源脫碳是實現可持續發展目標的基礎支撐
可持續發展各個目標相互交織、不可分割,實現特定目標的行動將與其他多個目標產生交互影響。現有研究系統梳理了可持續發展169個子目標間的作用機制[13],以及特定可持續發展目標與其他目標的相互影響,包括能源目標[14]、海洋目標[15]、衛生目標。[16]在17項目標中,能源是實現可持續發展目標的基礎。[17]一方面,普遍可獲的能源服務是經濟社會發展的基石。如果沒有經濟、安全且清潔的能源,就無法滿足人們對尊嚴、安全和繁榮生活的期望。另一方面,全球約四分之三的溫室氣體排放來自能源部門,要在本世紀末實現全球溫控目標,促進經濟蓬勃發展,其中最重要的戰略之一就是轉向清潔能源發電,包括太陽能光伏發電、風電和水力發電等。
考慮到能源系統與可持續發展目標之間的關聯,Nerini等系統梳理了能源系統與2030年可持續發展議程中169項子目標之間的協同作用和權衡取舍。[18]結果顯示大約113個子目標(約占總體子目標的67%)的實現需要采取與能源系統有關的行動,例如,應對氣候變化(子目標13.2),減少污染造成的死亡(子目標3.9),停止某些侵犯人權的行為(子目標8.7)。這說明為了實現可持續發展目標,需要能源系統進行廣泛而深刻的重大變革。此外,研究還指出至少有143項子目標(占總體子目標的85%,涵蓋所有SDG目標),與實現目標7(經濟適用的清潔能源)的行動之間存在協同作用或權衡取舍,其中協同是權衡的兩倍多。例如,以目標1(無貧窮)為例,消除貧困需要通過為所有人提供現代能源服務來實現,并且可再生能源和高效電器可以創造新的就業機會。再者,對于目標14(水下生物)而言,能源基礎設施建設是海洋和陸地環境的主要污染來源,并且能源系統排放的溫室氣體也加速了海洋酸化,因此根據所處環境不同,目標14可能與實現目標7產生協同作用,同時也需要考慮二者間的權衡取舍。[19]
(二)能源脫碳是應對氣候變化的重要抓手
化石能源燃燒是全球二氧化碳排放的主要來源,有效應對氣候變化的重點在于實現能源深度脫碳。《2023年全球碳預算》報告顯示,2023年全球二氧化碳排放量(包括化石燃料和土地利用變化)達到409億噸,其中化石燃料相關的碳排放占二氧化碳排放總量的90%左右,約為368億噸。《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會就《巴黎協定》首次全球盤點達成共識,明確提出“轉軌別離化石燃料”,開啟終結化石燃料的進程。另外,由化石能源燃燒所排放的二氧化碳引起的全球氣候變化問題是當前人類面臨的嚴峻挑戰。根據世界經濟論壇發布的《2023年全球風險報告》顯示,短期內,生活成本危機、自然災害和極端天氣、地緣經濟沖突是全球所面臨的最嚴重風險。長期看,氣候變化及其帶來的極端影響則成為人類所面臨的重大風險問題。因此,需要持續推進能源脫碳,加速發展可再生能源,為社會和民眾提供可負擔能源、體面就業和經濟增長。
考慮到可持續發展目標和具體子目標的多樣性,全面有效實現既定目標需要采取綜合一致的執行辦法。聯合國《全球可持續發展報告2019》提出了六個轉型切入點,包括:人類福祉和能力、可持續且公正的經濟、可持續的食品系統與健康營養、普遍可及的能源脫碳、城市和城郊地區發展以及全球環境公域。[20]并且,為了更好發揮六個切入點的廣泛變革效應,進而提出撬動變革的四個“杠桿”,包括治理、經濟和金融、科學和技術以及個人和集體行動。《全球可持續發展報告2023》在此基礎上增加了第五個杠桿,即能力建設。六個切入點和五個杠桿為實現可持續發展目標的具體行動提供了系統性框架。其中,切入點“普遍可及的能源脫碳”涉及大規模部署可再生能源,迅速擴大基礎設施投資,逐步減少化石燃料,以及提高終端電氣化水平等。
(三)可再生能源成本下降為能源脫碳提供根本保障
近年來,可再生能源成本大幅下降為深入推進普遍可及的能源脫碳這一切入點提供根本保障。太陽能光伏發電、風力發電相較于化石能源電力逐步體現出競爭力。根據國際可再生能源署《2022年全球可再生能源發電成本》數據顯示,2010—2022年的十余年間,太陽能光伏發電成本下降了89%,2022年平準化度電成本(LCOE)為0.049美元/千瓦時(約0.343元/千瓦時);陸上風電成本同期下降69%,2022年LCOE為0.033美元/千瓦時(約0.231元/千瓦時)。此外,太陽能光伏發電在2010年的全球加權平均LCOE為0.445美元/千瓦時,比最便宜的化石燃料發電價格高710%。然而,到2022年太陽能光伏發電的全球加權平均LCOE比最便宜的化石燃料發電還低29%。因此,相比于化石能源發電,可再生能源發電已經具備經濟性和競爭力,為推進能源系統深度脫碳奠定堅實基礎。并且,通過全球技術創新和擴散可以帶來積極的溢出效應。數十年來對可再生技術創新和市場激勵的投資為低收入國家普遍獲得能源帶來了具有成本效益的機會,有助于加速全球范圍內的能源轉型。
三、實現能源脫碳目標面臨的現實挑戰
應對全球氣候變化、實現可持續發展目標,能源脫碳是關鍵路徑和根本保障。面對不斷加劇的氣候風險和能源安全問題,各國陸續提出碳中和目標,也明確了加速可再生能源發展的能源脫碳戰略。但相比于長遠目標,當前實際脫碳進程中仍然面臨多重嚴峻挑戰。
(一)可再生能源發展和消納能力有所滯后
加快能源脫碳進程需要大規模部署可再生能源。雖然當前可再生能源裝機取得突破性發展,過去十年間全球可再生能源裝機規模增加約兩倍,從2013年的1567 GW提高到2022年的3382 GW,年均裝機達到200 GW。然而按照既有可再生能源裝機增幅,未來與全球溫升控制目標約束下的裝機需求仍然存在較大差距。根據《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會(COP28)主席國、國際可再生能源署(IRENA)、全球可再生能源聯盟(GRA)聯合發布的《邁向1.5℃的可再生能源與能效關鍵路徑》報告顯示,在全球1.5℃溫升目標約束下,到2030年全球可再生能源裝機容量需要從2022年的3382 GW增加到11174 GW,提升兩倍。這意味著在未來七年內,平均每年可再生能源裝機約1000 GW,大約是2022年新增可再生能源裝機容量(292 GW)的三倍。
此外,相比于日益增長的裝機容量,可再生能源消納能力仍然存在滯后,電網基礎設施建設差距明顯。實現1.5℃溫升控制目標,可再生能源占總發電量的比例預計達到77%,而2020年占比僅為16%。[21]我國可再生能源利用水平差距更大。《2022年度全國可再生能源電力發展監測評價報告》指出,截至2022年底,我國可再生能源發電累計裝機容量12.13億千瓦,占全部電力裝機的47.3%。其中風電裝機3.65億千瓦,太陽能發電裝機3.93億千瓦,分別占總裝機的14.2%和15.3%。但是從發電量看,2022年,風電和光伏發電量分別為7627億千瓦時和4273億千瓦時,僅占全部發電量的8.6%和4.8%。一方面是因為我國西部地區風光資源豐富集中,發電量大。但經濟相對落后,本地消納能力弱。另一方面,從區域合作角度看,可再生能源西電東輸理論上可行,但是由于輸電距離較遠,再加上輸電基礎設施有待完善,目前輸電成本仍較高,阻礙了可再生能源電力大規模跨區調度。此外,發達國家也存在可再生能源電力消納滯后問題。根據美國能源信息署數據顯示,在風能和太陽能快速增長過程中,加州獨立系統運營商(CAISO)棄光、棄風現象日益嚴重。2019年以來由于太陽能新增發電容量速度超過了CAISO輸電能力的升級速度,由輸電線路擁堵造成的棄光、棄風大幅增加。消納能力滯后在一定程度上限制了可再生能源發展進程,阻礙普遍可及的能源脫碳目標實現。
(二)發展中國家能源脫碳面臨巨大資金缺口
促進可再生能源發展以有效應對氣候變化需要全球共同努力。得益于先進技術和充裕資金的支撐,發達經濟體和新興經濟體的可再生能源發展速度較快,但是欠發達地區進程有所滯后。根據《2023年世界能源轉型展望:1.5℃之路》報告顯示,實現1.5℃目標下的全球太陽能光伏市場將由二十國集團(G20)主導,其2030年累計容量將達到4530 GW,而余下國家的累計容量僅為900 GW。發展中國家由于經濟落后、資本市場不完善,可再生能源發展需要發達國家的資金和技術支持。并且,發達國家在氣候變化問題上也負有歷史責任,發展中國家是氣候變化問題的最大受害者。[22]現有研究表明,全球約90%的過量碳排放源自美國等發達國家,因此,這些國家需要向其他低碳排放國家支付大約170萬億美元的補償金,從而以有效應對氣候變化。[23]
此外,全球能源轉型需要巨額資金投入。國際可再生能源署數據顯示,為實現《巴黎協定》關于全球升溫低于2℃的目標,可再生能源的年均投資需要從現在的3000億美元增加到約8000億美元。發展中國家推進能源脫碳,發展可再生能源,有效應對氣候變化,需要發達國家提供必要的資金和技術支持。歷屆聯合國氣候大會談判,氣候資金問題都是重要議題,但是進展甚微。2009年哥本哈根氣候大會上,發達國家承諾到2020年將向發展中國家提供每年1000億美元的氣候援助,以幫助發展中國家減少碳排放并應對氣候變化的影響。《巴黎協定》也重申發達國家要在氣候領域向發展中國家提供資金和技術援助,但迄今為止發達國家尚未兌現。據估計發達國家每年出資規模在340億美元左右,預計2025年出資規模低于800億美元,遠不能滿足每年1000億美元的資金承諾,這無疑將阻礙發展中國家開展氣候行動。實際上,支持發展中國家清潔能源的國際公共資金流動在2019年新冠肺炎疫情之前就開始呈下降趨勢。2021年下降到108億美元,比2010年至2019年的十年平均水平低35%,不到2017年峰值264億美元的一半。因此,氣候資金問題是制約發展中國家持續推進能源深度脫碳、落實碳中和行動的重要障礙。全球各國需要加強協調行動,尤其是發達國家應該以實際行動彌補資金缺口,支持發展中國家應對氣候變化和實現可持續發展目標。
(三)化石能源消費反彈牽制零碳能源轉型
在能源脫碳進程中,提高可再生能源裝機是關鍵,但同時也需要逐步降低并退出煤炭等化石能源投資建設。近年來隨著多重危機疊加,煤炭等化石能源消費出現反彈,雖然是暫時性的,但無疑會對應對氣候變化進程產生不利影響。全球能源監測機構發布的《繁榮與衰落2023:跟蹤全球燃煤電廠發展》報告顯示,2022年全球新投產的煤電裝機容量達到45.5 GW,退役煤電裝機容量為26 GW,使得全球煤電裝機容量凈增長19.5 GW。在新投產的煤電裝機中,59%在中國,裝機容量達到26.8 GW。剩余16%在南亞(印度、巴基斯坦、孟加拉)、11%在東南亞(越南、菲律賓、印度尼西亞和柬埔寨),東亞(日本和韓國)為9%,其他地區為5%。新建燃煤電廠擴張的原因在于,第一,2022年我國經歷了創紀錄的熱浪和干旱,用電需求增加,引發電荒。可再生能源供電不足導致政府增加燃煤電廠開發和建設力度。第二,俄烏戰爭導致進口天然氣價格飆升,使得依賴燃氣發電的國家和地區逐步通過建設燃煤電廠來替代天然氣發電。例如,2022年德國煤炭發電量大幅增加,褐煤發電廠發電量相比2021年增加7%,硬煤發電廠發電量增加20%。相比之下,天然氣發電廠的發電量則降低16%。[24]第三,雖然可再生能源裝機顯著增加,但發電量仍然難以滿足電力需求,煤電需求仍在持續增長。同時現有風電和太陽能發電也需要火電來調節電網的電壓和頻率,間接增加了煤電需求。不管如何,燃煤電廠的擴張將在一定程度上牽制或延緩全球應對氣候變化進程。《全球可持續發展報告2023》分析指出,全球每年對可能破壞環境的政府投資超過6800億美元,包括對化石燃料生產和消費的補貼以及對環境有害的農業支持。這類對環境有害的政府投資將會抵消數年來大約1.09萬億美元的綠色支出。并且化石燃料基礎設施的數十年投資使得既得利益者反對變革,形成對舊技術和慣例的鎖定,從而可能導致轉型失敗。
實際上,碳中和背景下繼續投資建設煤電將面臨巨大的三重風險。一是高碳鎖定風險。煤電投資屬于高資本密集,投資回報收益歸資本,資本并不用于消費而是賺取更大利益,因而對于拉動經濟的作用有限。此外,煤電電廠投資回報周期長,一般大約30年,多則40年。如果2025年建成,到2060年只有35年時間,如果不能有序退出,將存在高碳鎖定風險。二是金融風險。煤電建設需要巨額資金投入,我國承諾2060年前實現碳中和目標,屆時非化石能源占比80%以上,化石能源占比在20%以內。2060年為了實現碳中和目標,需要強制煤電退出,導致資產閑置,資金難以回收,將會面臨巨大金融風險。三是市場風險。煤電在不考慮碳捕集與埋存情況下,上網電價為0.38~0.45元/千瓦時。而陸上風電成本在0.23元左右,已然具備競爭力,因而投資煤電項目將面臨巨大的市場擠出風險。因此,在綠色經濟復蘇背景下,需要逐步削減和退出化石能源消費,穩步推進清潔能源轉型。
(四)能源深度脫碳所需關鍵技術尚不成熟
創新是開發清潔能源技術和推進現有技術的關鍵,包括電氣化、碳捕集利用與封存(CCUS)等。實現凈零排放需要在清潔能源創新方面取得巨大飛躍。國際能源署發布的《2050年凈零排放:全球能源行業路線圖》報告顯示,到2050年全球實現凈零碳所需的近50%的減排量依賴于目前仍處于原型或示范階段的技術,即市場上尚未可獲的技術。到2070年,大約有35%的減排量依賴于目前仍處于原型或示范階段的技術,但有40%的技術尚未被開發出來,其中汽車運輸、海洋和航空運輸、冶金、水泥生產和其他能源密集型產業所需要的突破性減排技術均不成熟。在電氣化方面,凈零碳需要低排放電力累計減排170億噸二氧化碳排放,其中近30%來自目前處于原型或示范階段的技術,例如基于電力的初級鋼鐵生產或電動卡車。關于CCUS技術,大約55%的減排需求來自目前處于示范或原型階段的技術。雖然二氧化碳捕獲已經在某些工業和燃料轉化過程中使用了幾十年,例如氨生產和天然氣加工,但目前的規模仍然很小,成本居高不下,尚存很大改善空間。
四、加速能源脫碳目標實現的關鍵策略
(一)加大可再生能源發展力度,提高零碳電力消納水平
大力促進可再生能源投資建設,提高消納占比是促進能源系統深度脫碳,實現可持續發展目標的關鍵路徑。這需要在可再生能源技術、政策、資金、基礎設施等多方面協同推進。當前發達國家提出了明確且富有雄心的可再生能源目標。歐盟計劃到2030年可再生能源消費占比從當前的32%提高到42.5%,并力爭達到45%。[25]美國目前可再生能源電力占總發電量的20%,目標是在2035年實現100%無碳發電,2050年實現凈零排放。[26]然而,在風電和太陽能光伏發電快速發展的同時,由于電力基礎設施建設落后、輸電線路擁堵等原因,可再生能源增速超過輸電能力,存在日益嚴重的棄光、棄風問題。因此,發達經濟體需要在保障可再生能源“量”的發展基礎上,加強“質”的能力建設,通過強化電力基礎設施改善,擴大可再生能源電力消納能力。
對于發展中國家,在前期可再生能源發展不充分的情況下,應該加大可再生能源投資建設力度。一是促進經濟社會轉軌發展,以可再生能源電力滿足終端消費需求,避免走化石能源為基礎的能源發展之路。目前,全球75%的陸上風能和40%的公用事業規模光伏發電比化石能源更具經濟性。因此,可再生能源成為發電的首選途徑,太陽能、風能和水電應成為未來電力供應的支柱。據估計,到2050年可再生能源有望滿足中國90%以上的電力需求,其中太陽能和風能的占比將超過60%。二是發達國家應該履行資金支持承諾。實現以傳統化石能源為基礎的電力向零碳電力轉型需要大量投資。然而對于欠發達地區來說,大約一半的低收入或中低收入國家無法獲得足夠的長期低息融資。中高收入國家和高收入國家在其國家體系內擁有多樣化融資方式,可以為零碳電力提供充足的現金流。世界上真正缺乏資金的是貧困地區。在82個中低收入國家中,只有3個國家擁有投資級的國際信用評級,其他79個國家屬于次級投資等級。因此,私人資本無法流向貧困地區,這就需要政府公共資金來實現脫碳。此外,正如《全球可持續發展報告2023》所言,雖然全球北方國家在技術創新和研究方面占據主導地位,但是全球南方國家在應用這些技術方面處于領先地位,例如可再生能源技術、電池生產和電動汽車。通過南北知識共享以及基于公平和相互尊重的南南合作,全球南方國家能力建設將有利于在世界各地實施可持續發展目標。
在發展可再生能源過程中要充分認識到儲能的獨特作用。儲能技術成本的降低和規模的擴大,使得風、光等可再生能源轉換為平衡穩定電力成為可能。為了支持儲能技術的進一步發展與應用,新型電力系統構建過程中需要考慮儲能的特殊作用和技術優勢。[27]儲能具有源與荷的二重性。當電力過剩時,儲能系統是載體,用于存儲能源電力。當電力不足時,儲能可以提供電力,作為發電來源。源與荷的雙重功能使得儲能可以在更廣泛的時間尺度上增強可再生能源電力系統的靈活性,助力能源深度脫碳。
(二)加速新型能源體系建設,促進資金導向性轉換
減少化石燃料發電使用對于實現能源深度脫碳必不可少。2022年全球能源行業的動蕩引發煤電暫時性反彈,但是這難以阻擋長期煤炭等化石能源的退出趨勢。為了退出煤電,有效應對氣候變化,各國必須采取緊急行動,并且需要將宏觀承諾轉化為精確到各個電廠以及各個機組的退役計劃,更新承諾擴大淘汰煤電的規模。盡管作為煤電融資龍頭的國際公共融資渠道基本上已被切斷,但煤電仍然可以通過各種金融渠道獲得支持。為了結束煤電時代,各國必須致力于關閉所有這類渠道,并且高收入國家應該更加積極推動全球合作,包括逐步取消化石燃料補貼、提升碳定價以及限制化石能源儲量的勘探開發。此外,化石能源退出節省的巨大資金可以用于可再生能源投資。國際能源署發布的《世界能源投資2023》報告顯示,2023年全球能源投資達到2.8萬億美元,其中大約1.1萬億美元用于煤炭、天然氣和石油等化石能源投資,剩余1.7萬億美元用于清潔能源技術投資。隨著能源轉型的逐步推進,化石能源相關投資需要逐步轉向可再生能源、電動汽車和儲能等清潔技術。《世界能源統計年鑒2023》表明,2022年全球化石燃料占比一次能源消費總量的82%,這意味著可再生能源快速增長并沒有改變化石燃料的主導地位,促進資金導向性轉換仍然存在巨大潛力。
我國每年大約花費國內生產總值的2%(約3萬億元)用于石油進口。倘若這部分資金用于投資風電、光伏發電等可再生能源,將可以帶來巨大的就業、增長和居民福利提升潛力。而且,每年我國花費大量財政資金用于節能環保支出。據估計,2021年我國公共財政節能環保支出達到6784億元,占GDP比重超過0.59%。這些節省資金均可以投資可再生能源。并且發展可再生能源可以有效避免高碳鎖定。雖然短期內會出現可再生能源無法廉價滿足某些地區的能源需求,導致部分地區轉向煤炭和天然氣等化石能源,但是這種臨時性決策會導致高碳鎖定,造成額外的轉型風險。因此,需要提前布局可再生能源,逐步退出化石能源,解鎖高碳鎖定風險。
從長期看,清潔能源系統也遠比繼續使用基于化石燃料的能源系統更具經濟性。近十年隨著可再生能源和儲能技術的不斷發展,其成本大幅下降。相比之下,在過去的五十年,化石能源技術成本并未出現顯著降低,煤炭和天然氣發電成本基本保持穩定,同期核電平均成本甚至有所提高。牛津大學發布的《全球能源系統脫碳的新視角》指出,與繼續使用基于化石燃料的系統相比,清潔能源系統的工程成本可能要低數萬億美元,這還尚未納入全球變暖加劇可能造成的大量額外的物理氣候成本。[28]并且,發展可再生能源比投資其他能源可以提供更多的就業崗位,有助于解決化石燃料行業的失業問題。
(三)化石能源短期提質增效,長期有序減退
化石能源在我國能源結構中仍然占據主體地位,針對化石能源的清潔利用,短期內應該是提質增效,長期則應該有序減退。首先,當前化石能源仍然是我國的主體能源,煤炭在能源消費結構中占比達到56%,加上石油和天然氣,化石能源占比仍在80%以上。近年來可再生能源實現巨大飛躍,2023年太陽能發電和風電裝機達到10.5億千瓦,非化石能源發電裝機占總裝機容量的50%。在能源轉型過渡期間,化石能源和非化石能源應協調互補,先立后破。一方面注重煤炭等化石能源的提質增效,另一方面也應警惕煤炭的大規模發展帶來的碳鎖定和資產擱淺風險。其次,長期來看,發達國家的減排路徑表明化石能源的能效提升可以低碳,但無法實現凈零碳。英國是1973年實現碳達峰,歐盟是1979年,美國則是2000年,然而時至今日也未能實現碳中和,歸根結底在于煤炭可以高效清潔利用但難以零碳。最后,在涵蓋儲能的風電光伏電價逐漸低于煤電的情況下,煤炭的市場擠出風險不斷凸顯。因此,在2060年前碳中和的目標剛性約束下,化石能源需要有序減退。《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會展開的第一次全球盤點,明確提出轉軌別離化石燃料,啟動終結化石燃料進程。因此,國家和地方主體需要提前做好化石能源減退規劃,優先退出技術落后和效率低下相關產能,制定退出標準和階段性計劃,確保減排與發展協同推進。
(四)攻關核心技術研發創新,為能源深度脫碳提供技術支撐
技術創新對于實現能源深度脫碳、提升凈零碳進程、邁向可持續發展至關重要。要想實現這些目標,需要立即大規模部署所有可用的清潔高效能源技術。越來越便宜的可再生能源技術使得電力在零碳路徑中占據主導地位。國際能源署《邁向凈零2050》報告指出,到2030年實現全球碳排放大幅減少所需的技術均已存在,但是到2050年實現凈零碳排放需要在清潔能源創新方面取得巨大飛躍,幾乎一半的減排需要來自目前處于示范或原型階段的技術。這意味著未來十年重點核心技術突破仍是實現碳中和的關鍵,同時也需要布局核心技術所需基礎設施的大規模建設。
一是加強核心技術研發創新。清潔能源技術創新尤為重要,各國政府需要將可再生能源技術的研發、示范和部署置于能源和氣候政策的核心。新能源技術推向市場可能需要20~70年的時間,而推動新興產業的成熟和成本下降則需要10年或更長時間。因此,近十年需要積極開展諸如可再生能源電力、儲能、CCUS技術的研發和創新工作,加速綠色能源技術規模化應用。二是集中資源聚焦關鍵零碳技術規模化應用。政府和私人科研資源有限,需要聚焦關鍵技術的科研攻關,謹防攤大餅式創新格局。國際可再生能源署發布的《中國碳中和之路:可再生能源的前景和作用》報告指出,2013年以來我國增加對清潔能源研究、開發和部署投資,成為僅次于美國的全球第二大清潔能源公共投入國,但我國能源研發預算近一半用于不符合碳中和目標的投資。[29]例如,2019年我國在能源研發上花費79億美元,但只有53%(42億美元)用于清潔能源。因此,如果我國希望實現碳中和目標并在清潔能源技術領域發揮主導作用,應該集中資源聚焦零碳技術研發的創新應用。需要將技術研發和更廣泛的系統性創新結合起來,包括商業模式、市場設計和系統運作,從而實現能源深度脫碳。
(五)建立零碳微單元能源綜合解決方案,助力能源脫碳和可持續發展目標協同實現
當前可再生能源發電面臨電網消納難和居民用電難兩難困境。提高可再生能源消納能力,一方面是擴大電力基礎設施建設,提高新能源電力上網和跨區傳輸能力。我國特高壓輸電技術全球領先,基礎設施相對完善,為可再生能源跨區域消納提供根本保障。但也面臨著風電和光伏發電的隨機性、波動性和間歇性問題,大規模高比例消納可再生能源使得電網面臨安全穩定運行難題。因此,提高可再生能源消納水平,另一方面也需要從微觀層面出發,建立可再生能源產用儲融合的零碳微單元系統。[30]以太陽能光伏發電為例,農村家庭屋頂八個平方米可以裝機一千瓦的太陽能光伏組件。根據調研估算,農村屋頂平均有80平方米,可裝機10千瓦。按每年光伏有效利用小時數1200小時計,可以發電12000千瓦時,足以保障居民的日常用電需求。同時配置儲能裝置,居民可以實現跨時段靈活使用電力。[31]據估計我國目前擁有大約4億個屋頂單元,每年可以發電4.8萬億千瓦時。2023年全社會用電量為9.2萬億千瓦時,可見零碳微單元系統的巨大潛力可以滿足全國約一半的電力需求。居民通過將富余電力出售給電網,獲取額外收益,亦可為共同富裕提供動力源泉。
關于零碳微單元的形態特征,可以劃分為三種類別。其一是單體獨立形態,可再生能源的生產、儲存和消費,是單一經濟主體,獨立核算的單元,例如可以是單體住宅,也可以是單一獨立法人的學校、醫院、獨立工廠單元等。通過安裝太陽能光伏組件,加裝儲能裝置,用戶可以實現零碳能源自給自足,同時也可以與電網交互,實現余電上網或者從電網購電,雙向循環。其二是合作社共享形態,即由多個單獨經濟主體以合作社方式,形成一個多元一體的合作共享單元形態,可以是一個社區或村莊。各個主體安裝光伏組件,合作社共享統一的儲能裝置以解決儲能成本高企問題。其三為共同體形態,空間相鄰的多個單體獨立形態、合作社形態,相互連接形成一個小型局域網,在減輕電網消納壓力的同時提高電力供應的穩定性。各個主體共同參與,扁平化合作,收益共享,避免自上而下的壟斷格局。通過建立可再生能源產用儲的零碳微單元系統,將風電光伏、儲能、智能電網以及優化控制技術相結合,可為解決能源三難困境(清潔、穩定和廉價)提供一個綜合解決方案,實現可負擔、安全、清潔的新型能源電力系統。因此,打造以零碳微單元為主體的能源綜合解決方案,不僅可以化解可再生能源電力發展和消納問題,同時也有助于居民創造就業、提高收入和保護生態,助力可持續發展目標協同實現。
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(責任編輯 吳曉妹)