关于碳中和的六大误区

日期:02-15-2022

先看一些数据和事实

据统计，2020年，中国二氧化碳排放大约103亿吨（大约是102亿吨到108亿吨，我选了103这个中间的数字），其中，煤炭、石油、天然气排放达到95亿吨，另外一部分是各种小的，比如沼气、生物质，还有一些其他的排放。所以，约92%的排放是以上这三个产生的。衡量任何一家公司、任何一家单位、任何一个系统，把这三个算准就可以了。其中煤炭一年大约排放73.5亿吨二氧化碳、石油排放二氧化碳15.4亿吨、天然气排放二氧化碳6亿吨；三者加起来是95亿吨。

大家都说碳中和容易，比如每天用空调、开车等等都与碳有关系，每一个人、每一小步都是可以为碳中和做出贡献的，但完成碳中和这个任务还是非常艰巨的，而且是一个漫长的过程。因为可见的未来，我们缺不了这三种化石能源。尽管风能、太阳能，二氧化碳转化为化学品，CCS（carbon capture and storage，碳捕获与封存）、CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage，碳捕获、利用与封存），提高能效都会或多或少地对减碳有些贡献，都值得去鼓励探索和实施，但对排放的二氧化碳减低的比例是相当有限的。

关于碳中和的误区

第一个误区，认为风能和太阳能比火电都便宜了，因此太阳能和风能完全可以取代火电实现碳中和。这句话只对了1/5到1/6。因为一年有8760小时，而中国的太阳能每年发电小时数因地而异，在1300小时到2000小时之间不等，很少有超过2000小时的区域，平均在1700小时左右；也就是说太阳能大约在1/5–1/6的时间段比火电便宜；而在其他4/5-5/6的时间段，如果要储电，其成本会远远高于火电。风能每年发电的时间比太阳能略微长一点，是2000小时左右，但电是需要24小时供的，不能说一个电厂一年只供一两千小时，因为我们用电不能说有太阳有风的时候用电，没太阳、没风的时候就停电。太阳能和风能是便宜了，但最大的问题是非稳定供电。

直到今天，风能、太阳能与煤电相比仍然是杯水车薪。以2019年为例，全国的风能和太阳能加起来发电总量相当于1.92亿吨标准煤的发电量，而中国年发电耗煤大约是22亿吨煤，相当于18-19亿吨标准煤，也就是说，风能和太阳能只能占煤电的10%左右。

而且，电网靠电池储电的概念是非常危险的。据估算，目前全世界5年的电池产能仅能满足东京全市停电3天的电能。如果说我们有4/5的时间或者5/6的时间要靠电池储电，这是不可想象的。况且，这个世界也没有那么多的钴和锂，没法让我们造那么多的电池。在这种情况下，弃光弃风的问题非常严重，因为电网只能容纳15%的非稳定电源。风能、太阳能发出来的电，电网没法全部承受。如果继续增加风能、太阳能，同时大规模储能问题解决不了，只能废弃更多。

弃光弃风在中国有两方面的原因，一是技术因素，就是因为太阳能、风能是没办法预测的，电网小于15%可以容纳，多于15%容纳不了，这是一个很大的技术难题，到现在还不好解决；二是机制因素，地方保护主义的存在可能会让地方出于各种原因不用风电、光电、水电。机制问题在中央大力推动“碳中和”的背景下是可以解决的，但技术问题，不容易解决。

因此，太阳能和风能需要大力发展，但在储电成本仍然很高的当前，在可见的未来仍然无法全部取代化石能源发电。

　　

第二个误区，人们以为有个魔术般的大规模储电技术，认为如果储能技术进步，风能和太阳能就能彻底取代火电。这个假设太大了，因为自铅酸电池发明至今一百多年来，人类花了数千亿美元的研发经费研究储能，可从铅酸电池的90千瓦时/立方米增加到今天特斯拉的260千瓦时/立方米，电池的能量密度并没有得到革命性的根本改变。要知道，汽油是8600千瓦时/立方米。同时，迄今大规模GW（十亿瓦特发电装机容量）级的储电最便宜的还是100多年前就被发明的抽水蓄能技术。

科学技术的突破不是没有可能，但是只有发现了才能知道发现了。今天无法预测明天的发现。我经常举一个例子，火药发明之后近一千年才有枪的发明。枪的机械原理其实很简单，但是你要说火药发明后就可以预测肯定会发明枪，那就错得离谱了。这就提醒我们，在制定任何战略时，都千万不要假设未来这块有突破就可以做什么事。我们制定战略一定是以已有的、证明的、现实的技术路线为基础。

不同行业的进步不一样，计算机行业有摩尔定律，这么多年确实发展得很快，但是能源行业目前还没找到类似摩尔定律一样的规律，“碳中和”必须选择现实可行的路线来推进。

有一个笑话是，比尔·盖茨跟波音公司总裁讲，假如飞机行业的技术进步跟计算机一样快，那现在人人都可以不用开车，可以改为开飞机了。波音公司的总裁说，假如我的技术跟你一样的话，这个世界就没人敢坐飞机了，因为那个年代计算机动不动就死机。所以说，大家不要认为某一个行业发展很快，其他的行业就都一样。能源行业就是一个不断地砸钱但技术进步缓慢的行业。未来储能技术肯定会有新发明，我们鼓励储能技术的创新与发展，但是在制定战略目标的时候一定要谨慎，没发明的时候就不要先假设这个事情存在。

第三个误区，有些人认为我们可以把二氧化碳转化成各种各样的化学品，比如保鲜膜、化妆品等等。这些要能转化、能赚钱，可以去干，但是这些解决不了二氧化碳的问题。粗略估算，一个三口之家一年平均排放碳22吨，但什么产品一个家庭一年也消耗不了20多吨。

全世界只有大约13%的石油就生产了我们所有的石化产品，剩下的大约87%的石油都是被烧掉的。如果把全世界的化学品都用二氧化碳来造，也只是解决13%的碳中和问题。所以说，从规模上二氧化碳制成化学品并不具备减碳价值。二氧化碳转化为其他化学品对减碳的贡献是相当有限的。

第四个误区，是说可以大量地捕集和利用二氧化碳。利用CCUS技术，把生产过程排放的二氧化碳进行捕获提纯，再投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。理论上能够实现二氧化碳的大规模捕集。现在大家说在电厂把二氧化碳分离，分离完以后打到地下可以做驱油和埋藏等等其他的作用。那么我们看看，未来十年，中国整个二氧化碳驱油消耗量大概是600多万吨，我们一年的排放是103亿吨。而且驱油这个阶段是一部分二氧化碳进到地里，还有一部分会跟着油出来，它不是一个完全的埋藏。

把碳打到地下埋藏，我在GE曾经做过这个事情。把煤和水、氧转成氢气和二氧化碳，氢气燃烧发电产生水蒸气，二氧化碳就打到地底下。我们做了示范工程，前后花了28亿美元，有上百名博士参与，用了7年的时间，这个示范具有环境方面的意义，并且工厂在美国运行至今，但是不具备经济性。真正要去做还不如干核能，核能比零污染火电厂便宜多了。但是福岛核电站泄漏事故之后，全世界都在提高核能的安全系数，这个安全系数到后期每提高一点，成本就增加很多。

碳中和不光是一个技术问题，更是经济和社会平衡发展的综合性问题。

第五个误区，认为通过提高能效可以显著降低工业流程、产品使用中的碳排放，就可以实现碳中和。能效永远要提高，提高能效也很对，也是世界上成本最低的减碳路线。但是我经常问一句话，加入WTO这二十年来，我们国家的能效提高了还是降低了？我们能效提高了很多，但是碳排放的总量是增加了还是减少了？增加得更多。我记得2000年中国的石油消耗大概是2点几亿吨，2010年大概是4亿吨，到去年是7.5亿吨。

我是做能源的，从能源的数据变化可以看到整个社会的变化。我们加入WTO之前有一个很重要的数字，中国的煤产量大概是12亿吨，基本上自产自销，出口有一点，但很少。结果到2012年短短12年的时间，从12亿吨飙升到36亿吨，这是一个天量，当然也伴随着碳排放。这该怎么解读？唯一的解读是加入WTO，世界的市场向中国开放了。当然，这一期间我们大量的房地产建设也是一个因素。煤的耗量表示电的耗量，电的耗量表示工业化的程度。这期间能效肯定提高了很多，但是单凭能效也难以解决碳中和的问题。因此，提高能效是减碳的重要手段，但只要仍然在使用化石能源，提高能效对碳中和的贡献也是非常有限的，提高能效确实是成本最低的减低碳排放的方式，也是最应该优先做的，但是有一个现实的考量就是不能光靠能效提高就能够达到碳中和。

第六个误区，认为电动车可以降低碳排放。为什么我们要发展电动车？很简单，主要是因为中国的石油不够，我们石油73%靠进口；还有就是雾霾的问题。

我们石油不够，寄望于我们的多余的发电能力，这样发展电动车是有好处的。因为电厂正常一年8760小时，但我们实际使用不到4千小时，这是资产的巨大浪费。而且毕竟电动车可以让局部的污染降下来，比如东部地区的用电很多是在西部新疆等地发的，污染在西部新疆等地排放，不在东部地区排放。但是，在全生命周期的碳排放分析看来，对全球气候变化并没有什么影响。

为什么靠电动车不能完全解决碳中和的问题？只有中国的能源结构彻底改变以后，电动车才能算得上清洁能源，也才有可能做到碳中和。如果能源结构不改变，电网67%的还是煤电，那电动车的盲目扩张是在增加碳排放，而不是减少碳排放，这个你们去算一下就知道了。只有能源结构和电网里大部分是可再生能源构成的时候，电动车才能算得上清洁能源。

作者：雪球