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低碳经济:未来四十年的发展方向

数读市场中国仪表网2009年12月07日 10:33人气:4298

  随着来自化石燃料的碳排放量的不断增多,全球气温变暖、海平面上升、自然灾害频率大幅增加等问题已经严重威胁到人类的生存环境。目前已经探明的原油储量仅够使用50年,天然气储量仅够使用58年,气候和能源危机日益临近,低碳经济发展箭在弦上。此时全球采取了一致的行动目标:联合国气候变化框架公约规定,2050年全球温室气体排放减少50%;京都议定书规定,2008-2012年主要工业发达国家比1990年减少二氧化碳排放5.2%,欧盟削减8%,美国削减7%,日本和加拿大削减6%;哥本哈根会议规定2020年在1990年的基础上再减少30%;中国发展低碳经济决心巨大,政府提出到2020年,单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%-50%,到2020年中国非化石能源占一次能源比重达到15%,在哥本哈根气候会议临近之际,此举表明减排决心,将在全球低碳经济发展中占据先机。

  一、低碳经济

  低碳经济是以减少温室气体排放为目标,构建的一个低能耗低污染为基础的经济发展体系。包含低碳能源系统、低碳技术、低碳产业体系。

  低碳经济体系是通过对高排放的高碳经济(煤炭、钢铁、有色金属等)征收碳税和排放许可权交易(CER),补贴低碳或零排放经济(主要是清洁能源),达到减少二氧化碳排放和解决气候问题的目的。

  低碳经济产业链包括能源供应、能源存储和运输、能源消费三个方面。在能源供应方面,主要的替代能源有风能、太阳能、核能、水能、生物质能,除了寻找替代能源外,火电节能减排也非常重要,主要应用的技术包括IGCC和CCS等。能源存储和运输方面主要包括电池技术和智能电网。能源消费包括工业节能、建筑节能、交通节能、生活节能等。

  二、低碳经济产业链上的能源供应

  1、三种重要的新能源

  风能、太阳能、核能是新能源的三种重要形式。经过近几年发展,风电和太阳能光伏产业取得了长足进步,但近期面临产能过剩的问题,不过产能过剩是相对概念,关键零部件的创新和制造仍亟待发展。

  受多晶硅价格大幅下跌拖累,光伏产业发展处于低谷,期待复苏。未来20年中在增长速度和总容量方面前途最大的是光伏建筑并网发电,占国内市场光伏累计装机份额由目前的不到10%上升到2020年的60%以上,增长空间巨大。2009年对太阳能光电建筑应用示范的补助标准确定为20元/瓦,占目前系统成本近50%。

  风能是最有可能率先大规模应用的新能源,风电上网是瓶颈。中国发电装机容量8亿千瓦;风能可开发量为2.97亿千瓦;目前风电每度成本为0.4-0.6元。

  核电由于其运行稳定、运营成本低、碳减排效果显著等特点越来越受到全球关注。根据国际能源组织统计,2005年世界核电装机3.74亿千瓦;2007年世界核电消费2.73万亿千瓦时,占全球一次能源消费总量的5.61%;而中国大陆核电消费626亿千瓦时,占一次能源消费量仅为0.77%。中国核能发电占比2.2%,与全球14.7%的平均水平有较大差距,中国核电发展潜力巨大。

  2、火电减排

  目前全球二氧化碳排放总量的41%来自电力行业,而在全世界所有的火电厂中,煤电就占了72%,因此火电节能减排非常重要,其主要应用的技术包括IGCC和CCS等。

  IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)即整体煤气化(000968,股吧)联合循环发电系统,先把煤炭进行煤气化,再通过煤气化过程中所获得的燃气在燃气轮机中燃烧,然后用其所产生的废热来生成蒸汽,并用蒸汽驱动蒸汽轮机。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10,脱硫效率可达99%,二氧化硫排放在25mg/Nm3左右(目前国家二氧化硫为1200mg/Nm3),耗水只有常规电站的1/2-1/3,利于环境保护。

  CCS(Carbon Capture and Storage)碳捕捉及储存技术,是把化石能源燃烧后产生的二氧化碳收集起来,集中存放,不让它散布到大气中。最适合做CCS的地方就是火力发电厂,因为二氧化碳的排放相对集中,容易捕捉。CCS理论上可以将火电厂产生的90%以上的二氧化碳捕捉起来,因此2050年全球可实现的减排量将有20%-28%来自CCS,总量可达100亿吨。如果不用CCS,而是依靠可再生能源来实现这一减排目标,则需要多花费70%的经费。

  三、低碳经济产业链上的能源存储和运输

  1、新能源电池

  电池技术的突破是新能源产业链的核心。风电、核电、太阳能、电网调峰、新能源汽车都离不开电池。电池是各种新能源和电网的储能工具,是给传统的汽车换心脏的过程,电池取代燃油发动机被称为第五次工业革命。

  电池革命是比信息革命更大的产业革命升级的过程,他对汽车业是换心脏(发动机用电池),对工业是换血(石油是工业的血液),对人类来说就是拯救地球和我们的生存环境。

  2、储能电站

  风电和光伏电都是不连续的电源,储能电站能把分布不均或断断续续的太阳电和风电储存下来,让清洁的绿电随着城市用电实际需求的变化适时、适量地输出。

  储能电站大到可为发电厂、变电站联网储能,小到可供企业、家庭独立使用。将夜间的“谷电”存起来白天用,或是将平日富余的电能存起来,到电力紧张甚至供电中断时拿出来一解燃眉之急。

  3、智能电网和特高压

  国家电网将分三个阶段建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。在智能电网的发电、变电、输电、配电和用电环节需要关注特高压、柔性输变电系统、数字化变电站、配网自动化产品以及智能电表和用电管理与采集系统。

  四、低碳经济产业链上的能源消费

  1、工业节能

  美国的工业能耗占全国总能耗的比重不到20%,日本不到30%。而我国工业能耗占比70%,高能耗增长困局亟需打破。美国新方案的目标是2002至2012年间总共削减1亿吨工业碳排放,其中2012年削减200万吨。

  节能设备方面:1)垃圾发电,将垃圾综合利用能创造2500亿元的效益。其中垃圾发电的市场每年约400亿。2)余热发电,我国目前从事的钢铁工业领域低温余热发电的市场约合150亿元,如果再加上水泥、冶金、石化等其它行业的余热发电市场,则能达到400亿左右。3)瓦斯发电,1立方米的瓦斯可以发出3.2-3.3度电。如果我国瓦斯抽放量达到42亿立方米并被全部利用,可以发126亿度电,相当于增加570亿吨标准煤,可缓解能源紧张局势;同时,还可减排6750万吨二氧化碳。

  2、建筑节能

  建筑行业每年平均以20亿㎡左右的速度发展,既有的400多亿㎡的建筑当中,真正达到节能标准的却不到10%,仅建筑业的耗能量,已经占到全社会终端耗能量的27%。;建设部目标在十一五期末,建筑节能减排实现节约1.1亿吨标准煤。中国城镇现有房屋建筑面积150多亿平方米,按旧建筑中的四分之一进行节能改造,改造量达38亿平方米。这部分建筑节能改造工程意味着两万亿人民币的投资市场。

  3、交通节能

  全球40%的石油、中国30%的石油被汽车消耗,2050年石油资源将枯竭,25%的二氧化碳排放来自汽车。据预计2012年中国100万部,美国500万部车由电能驱动,2015年可令石油消耗从1000万桶降至300万桶,电网用电量增加40%,碳排放减少50%。美国汽车能耗标准:到2020年,美国汽车工业须使汽车油耗比目前降低40%,达到平均行驶100公里油耗约6.7升的水平。

  2011年中国新能源汽车达到50万辆,美国2015年达到100万辆。我国财政补助:财政部、科技部、国家发改委、工信部四部委决定在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作,鼓励试点城市在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域推广使用节能与新能源汽车,最高每辆可获60万元的财政补助。

  五、哥本哈根猜想

  1、清洁发展机制

  清洁发展机制即CDM (Clean Development Mechanism),允许发达国家购买发展中国家的经核证的减排量,用于完成其承诺的减排指标。京都议定书规定发达国家需要在2008至2012年通过CDM购买2-4亿吨CO2。CDM规则当中包含的温室气体有:二氧化碳CO2、甲烷CH4、氧化亚氮N2O、氢氟碳化物HFCs、PFCs全氟化碳、六氟化硫SF6。其核心内涵是,由工业化发达国家提供资金和技术,在发展中国家实施具有温室气体减排效果的项目,而项目所产生的温室气体减排量则列入发达国家履行《京都议定书》的承诺。京都议定书规定2012年减少50亿吨二氧化碳排放量,预计2020年分配给发达国家440亿吨,市场价值4440亿美。2010年美国进入国际碳交易市场后,每年碳交易额将达到1000亿~30000亿美元的规模。

  2、哥本哈根会议猜想

  虽然,《京都议定书》规定到2012年,所有发达国家二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫这6种温室气体的排放量,要比1990年减少5%。不过实际减排效果并不理想,虽然41个缔约国2006 年温室气体排放量下降了4.7%,但这主要是东欧经济转型国家贡献的结果,东欧经济转型国家的温室气体排放量下降37%,而非经济转型的发达国家温室气体排放量却增加了9.9%。由于经济下滑,转型国家2000 年以前碳排放量减少,但2000年以后随着经济逐渐复苏,转型国家的碳排放量呈现逐年上升的态势。从主要发达国家的减排量来看,美国14.4%、澳大利亚28.8%、西班牙50.6%、意大利9.9%、日本5.3%、欧盟-2.2%,这些国家和地区离减排目标仍有很大差距。

  克林顿政府时期,美国曾于1998 年11月签署了《京都议定书》。然而考虑到减碳承诺可能会带来国内经济衰退,通货膨胀、生产成本上升、出口减少、资本外流等一系列问题,2001 年3 月,布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”为借口,宣布拒绝执行《京都议定书》。2009 年6 月26 日,美国众议院投票通过了《美国清洁能源和安全法案》。该法案是奥巴马政府颁布的首个以限制污染与全球气候变暖为目标的立法,它规定了美国在未来的碳排放量控制指标;并且这份法案当中,第一次引入了温室气体排放权交易机制案。奥巴马认为这项法案将转变美国生产和利用能源的方式,而在创造清洁能源经济方面领先的国家也必将领导21 世纪的全球经济。法案中的一些措施将促进清洁能源技术的发展,创造数百万个就业岗位,有助于美国领跑世界经济。美国政府的减排目标与京都议定书中2012 年减排7%的目标相比,差距并不大,美国政府很有可能会接受一个适中的减排指标,如到2030年相比2012年减排25%。

  即将在12月举办的哥本哈根会议成为全球关注的焦点。预计哥本哈根会议将会有三种结果:一、不达成任何协议;二、达成全球减排的框架性协议;三、各国就具体减排指标达成共识。预计此次会议达成全球减排的框架性协议可能性较大,短期来看现有的CDM 机制仍将得到维持。
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