能源转型：打响脱碳持久战、走向净零碳排放

本文首发于微信公众号“海国图智研究院

　　本文作者：黄思凯

　　本文审校：李帆

　　本文首发于2022年12月1日。

　　引言

　　人类活动持续排放的温室气体是加剧气候变化的主要原因，三分之二的温室气体来源于因能源使用产生的碳排放，因此能源部门成为应对气候变化的关键。自《京都议定书》与《巴黎协定》生效以来，许多国家和地区已走向能源转型路径，相继宣布减排、脱碳、净零的目标承诺。考虑到气候变化所造成的健康威胁，国际能源署也设计了到2050年实现全球净零碳排放的关键路径，提倡用风能或太阳能等可再生能源取代污染严重的煤炭、石油和天然气发电。本文阐述了能源转型的发展历史并就净零路径下能源体系的未来发展展开讨论。

　　一、从化石燃料走向绿色发展

　　过去五十年间，国际能源结构的重心经历了从依赖化石燃料到开发利用可清洁能源的过程。以G20（20国集团）国家为例，超七成国家在20世纪60年代到80年代间的能源消费几乎完全依赖于石油和煤炭，而墨西哥、俄罗斯、美国等国已在开发利用天然气。自80年代起，石油价格的飙升迫使许多公用事业公司转向更为便宜的煤炭和天然气，而法国、日本和美国等国则转向开发高效的核能资源。

　　20世纪60年代到80年代间G20国家的能源结构占比

　　图源：Visual Capitalist

　　https://www.visualcapitalist.com/visualizing-50-years-of-the-g20s-energy-mix/

　　经通货膨胀调整后的原油价格历史趋势图

　　图源：Macrotrends

　　https://www.macrotrends.net/1369/crude-oil-price-history-chart

　　21世纪之前，各国对能源的关注取决于效率和成本，然而《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》签署后，能源使用产生的碳排放与气候变化议题挂钩。各国开始建立适应可持续发展的能源结构，采取快速减少石油和煤炭消费量、转向利用天然气并开发可再生能源的策略。在可再生能源中，建立水力发电所需的拦河坝工程对海河环境的影响限制了发展前景，日本福岛核灾难也使诸多有意转向核能的国家望而却步。因此，更多国家开始投资开发以风力发电为主的可再生能源结构。到2019年，巴西（16%）、德国（16%）和英国（14%）成为最依赖可再生能源的G20成员国。

　　20世纪80年代至2019年G20国家的能源结构占比

　　图源：Visual Capitalist

　　https://www.visualcapitalist.com/visualizing-50-years-of-the-g20s-energy-mix/

　　2020年以来，以新冠疫情为代表的全球公共卫生事件已严重影响了全球政治和经济混乱。其中，早期严格的封锁性措施引起了全球性、系统的、快速的能源市场需求变化。2020年初，人口流动率和经济生产活动的减少致使运输燃料等能源需求急剧下降，直接导致了全球原油成交价的空前下跌，油价一度趋零。此外，因新冠疫情而流行的远程办公和线上教育等数字化传染病应对方案引发了新的建筑物内能源消耗模式：电力需求相较于热能需求快速攀升。不限于能源供需变化，因新冠疫情导致企业生产效率和销售收入的下降以及能源技术（如光伏板）的进口供应链中断，削弱了企业和政府对能源项目投资的能力。然而，次年，能源需求随着各国疫情防控政策的放松逐渐上升，石油、电气、天然气等主要一次能源的价格飙升。根据英国石油公司（BP）统计年报，一次能源和矿产资源的2021年市场价格较上年均实现不同程度上涨，其中的天然气价格上涨更是超400%。BP基于2022年数据还预测，石油、煤炭等一次能源价格仍将持续上涨。另外，作为光伏和新能源电池原料的碳酸锂，其价格在2022年前五个月已经飙升超过400% ，达到了54,000美元/吨的历史记录水平。

　　能源和矿物价格同期增长比（截至2022年6月）

　　图源：BP Statistical Review of World Energy 2022

　　https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/

　　全球能源经济还未从新冠疫情中复苏，而能源供应市场却再遭俄乌冲突的重创，最明显的变化是天然气和石油价格的双双上涨。俄乌冲突代表下的地缘政治事件波及全球，欧洲各国对俄罗斯实施的制裁和俄罗斯采取的回应措施相互作用，影响了全球能源市场的上游供应链。俄罗斯是欧盟长期以来最大的天然气供应商，通过管道和液化天然气进口至欧洲的天然气占欧盟天然气2021年消费总量的近40%上。然而，随着战争局势升级，俄罗斯逐渐切断流向欧洲的天然气供应，供不应求的天然气国际价格在漫长的冬季推至新高，加剧了欧洲和其他以天然气发电为主的发展中国家的能源紧张。因此，欧洲地区不得不通过寻找其他进口天然气来源、增加管道供应、实施节能政策以及转向煤炭和石油发电等措施以缓解能源短缺，这导致需求上涨的石油的价格在新冠恢复期基础上再度上涨。国际能源署表示，能源市场的紧张供应情况将持续到2023年。

　　2021年俄罗斯在欧盟27国天然气、煤炭消费以及石油进口中的份额

　　图源：BP Statistical Review of World Energy 2022

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　　新冠疫情和俄乌冲突已让各国认识到维持能源市场稳定的艰难，而在一段段危机中建立起减少化石燃料使用的能源体系则更为困难。汲取俄乌冲突下的教训，欧洲已在加大包括化石燃料在内的能源储备量，并开展天然气管道开发、石油钻探等新投资，如从地中海开采天然气和连通管道基础设施到欧洲。新冠疫情恢复期起石油价格的飙升对发展中国家也造成了巨大的能源经济压力。例如，在电力来源仍以柴油发电机为主的西非，因受限于清洁能源转型所需的前期经济投入和技术支持，而不得不继续大量开采和持续进口价格相对便宜的化石燃料。2021年各国能源消费体系中，西非和亚太地区以石油、煤炭为主，北美、欧洲、独立国家联合体以石油、天然气为主，各国对可再生能源的利用度仍处低位。

　　2021年区域间能源消费体系对比

　　图源：BP Statistical Review of World Energy 2022

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　　另一方面，不论是发展中国家还是发达国家、是否作出净零排放承诺，各国降低化石燃料的投资趋势均无明显差距，反而在新冠疫情恢复期大幅增加了化石燃料投资。相对地，各国增加化石燃料项目投资，那么用于可再生能源或自然保护上的投资必将减少。此外，在《联合国气候变化框架公约》缔约方会议第二十六届会议（COP26）上，“煤炭”一词首次出现在谈判议题中，其描述从“逐步淘汰（phase out）”也被减弱为“逐步减少（phase down）”， 这说明了多国能源部门无法作出承诺摆脱长久以来依赖化石燃料的局面。新冠疫情和俄乌冲突不会是全球性紧急事件的终点线，当前与传统的、低效的、价格经济的化石燃料告别仍为时尚早。

　　2015-2022年作出净零承诺与未作出承诺国家对化石燃料的投资

　　图源：国际能源署

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　　二、立足当下面向零碳未来

　　按照《巴黎协定》的要求将全球变暖控制在不超过1.5°C，排放量需要在2030年前减少45% ，到2050年实现净零。净零意味着将温室气体排放量尽可能减少到接近零。然而，按照各国迄今为止作出的承诺和实际行动发展，到2050年无望实现净零排放承诺。因此，《格拉斯哥气候公约》呼吁所有国家在2022年底前重新审议并改进各自国家发展目标。联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯就此表示，各国必须将所有净零排放承诺转变为一场势不可挡的全球运动。那么，作为缓解全球变暖的关键的能源部门何去何从？国际能源署（International Energy Agency）发布了《到2050年实现净零排放》报告，概述了在30年内实现能源体系内主要行业净零排放所需的政策调整、技术变革和行为转变。

　　净零路径2050上的关键里程碑

　　图源：国际能源署

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　　首先，以提高能源效率为关键措施来进行能源转型。近期的能源危机清楚地揭示了能源效率对于保证供需平衡和解决消费者能源可负担性的关键作用。能源性能标准和能源消耗标签已广泛应用于商业、工业和住宅领域的多种电器和设备。高能效的家用设备不仅能帮助消费者节省家庭账单，还能缓解碳排放和能源消耗。但是，在新兴市场和发展中经济体中，家用电器和工业产品的能源性能标准仍较为模糊，推广低碳能耗标准仍大有可为。如若到2035年实现销售的家电和制冷系统大多数为最先进品类以及全部工业电机为最先进品类，那么提高能源效率将又实现一大突破。除改善设备的能源性能外，能源转型还可以从减少能源需求和提高能源强度出发，包括从内燃机到电动汽车的燃料转换，在建筑中从燃气加热到电热泵和工业中的低温加热，提高钢铁和塑料部门的废物回收率，以及用更现代的烹饪和加热方式取代木炭等传统生物质的使用。然而，需要注意的是，净零路径2050中对建筑物“零碳就绪”的改造充满挑战。在2050年将被使用的建筑物中已有超过一半建造完成，这强调了获得政府战略指导、支持生产者生产绿色节能产品和鼓励消费者购买低能耗产品的必要性。

　　其次，将减少化石燃料新的投资与扩大清洁能源技术投资同步进行。净零路径2050提出，保持对现有化学燃料生产资产的持续投资来满足能源转型过渡期的化石燃料需求，但除了2021年及之前已经承诺的项目外，不再批准油气田新开发项目，也不再新建煤矿或扩建矿井；到2030年发达经济体淘汰无减排措施的煤炭；到2040年无减排措施的燃煤和燃油电厂全部淘汰。净零路径2050还要求迅速实现可再生能源供应的交通、供暖、制冷和工业生产的电气化，到2050年超90%的重工业生产为低排放生产并且全球发电总量的70%来自太阳光伏和风能。尽管许多公司和金融组织已制定减少化石燃料投资的目标和计划，但是新引入的清洁能源投资的速度仍无法达到要求，同时，政府也未较好地发挥引领市场导向的独特作用，这意味着未来不断增加的全球能源需求将无法以可持续的方式得到满足。能源融资短缺的困境在发展中经济体中更为突出，其电力部门投资在近10年内需以超过25%的速度增长才能走上2050年净零排放的道路，而过去几年的年平均增长率仅为3%，再度强调了国际金融机构和多边开发银行等组织在扩大清洁能源技术投资方面的重要角色。

　　然后，在规划现有基础设施的利用和淘汰时保持对能源安全的关注。国际能源署将能源安全定义为以可承受的价格不间断地提供可靠的能源，其中，长期能源安全主要涉及及时投资，根据经济发展和环境需求供应能源，短期能源安全主要是指能源系统对供需平衡的突然变化作出迅速反应的能力，二者皆指向到2030年实现能源普及。当前，现有化石燃料基础设施的某些部分所发挥的功能（如管理炼油厂生产运输用油的产能、天然气发电）在能源普及层面仍至关重要，况且多数西非、南非国家仍依赖不可再生能源，因此无计划或过早淘汰现有基础设施将对能源安全和就业产生负面影响。另外，能源安全的覆盖范围也因能源转型和上升的网络犯罪率而扩大。过去十年间，在低碳、低能耗、可持续发展的政策推动下，煤炭发电、核电和水电在全球电力结构占比下降，而由可再生能源供应发电的比例攀升，该变化趋势在执行净零排放路径上将更为显著。但是，可再生能源发电仍须考虑能源安全：其一，可再生能源发电（如太阳能光伏发电）现多采用集成网络监控平台进行管理，应防范管理网络化下上升的网络攻击风险；其二，诸如光伏板的清洁能源硬件制造多源于金属和矿物，而该矿产资源供应紧张、供应链脆弱或由少数国家主导生产，应鼓励自主研发和支持战略合作。

　　2015-2024年可再生能源在全球电力结构中的份额

　　图源：国际能源署

　　https://www.iea.org/topics/energy-security

　　最后，促进国家交流对话机制和提供能源发展援助以加速全球能源转型。目前全球清洁能源的投资增长集中在发达经济体和中国，而在新兴和发展中经济体（不包括中国）中仍处在增长缓慢的阶段。2000年至2017年期间，发展中国家的清洁和可再生能源投资从100亿美元增至214亿美元，总额累计达到1389亿美元。然而，根据国际能源署数据预测，按目前发展中国家每年用于清洁能源投资的支出发展，来自各种渠道的资金需增加7倍以上（从不到1500亿美元到2030年超过1万亿美元），才有望实现2050年净零排放。因此，给予发展中国家提供额外的公共财政和技术支持，为其筹集清洁能源的公共基金和私募融资，并停止对发展中国家化石燃料的援助补贴都将是至关重要的。事实上，在2009年举办的COP15会议上，发达国家承诺了一个集体目标，即到2020年起实现每年为发展中国家的气候行动筹集1000亿美元，该目标在COP21会议上被重申并延长至2025年。2021年初，经济合作与发展组织（Organisation for Economic Co-operation and Development, OECD）发布报告称，发达国家有望在2023年前实现其每年为发展中国家提供或筹集1000亿美元的承诺。然而，最新统计数据显示，发达国家提供的气候援助自2018年以来进展缓慢，近期因公共卫生事件和地缘政治冲突引发的经济危机和能源危机更是加大了它们兑现承诺的难度。就能源部门议题，COP27会议后各国如何作下一步规划调整、怎样提供气候援助以及是否能达成共识都值得关注。

　　2015-2020年发达国家提供和调动的气候资金

　　图源：经济合作与发展组织

　　https://www.oecd.org/climate-change/finance-usd-100-billion-goal/

　　三、总结

　　过去二十年间，随着全球对能源部门之于气候变化的影响的认识逐渐加深，各国开始探寻可持续、可再生能源转型之路，争取摆脱对化石燃料的依赖，以建立起全面利用可再生能源的能源体系。然而，在这场脱碳持久战中，疫情、战争等全球性事件接踵而至，加剧了能源生产、供应和贸易的不确定性，再次凸显了以煤炭、石油为主的化石燃料的相对稳定性，使得化石燃料再度登上一次能源主要投资和消费的历史舞台，滞缓了各国能源转型之路。全球性紧急事件不会就此终结，而全球升温威胁仍在持续加剧，任何危机都不能成为再度拥护化石燃料的借口。相反地，各国应积极地响应国际能源署所提出的2050年净零排放目标。实现该目标不仅对控制全球升温至关重要，还有助于构建具备应急能力的能源体系。各国需付出变革性的的努力，将能源转型中关键的能源效率、能源投资、能源安全和能源合作落实到具体行动中来，到2050年实现净零排放。