关于碳中和的六大误区

看到一篇澳大利亚国家工程院外籍院士刘科讲碳中和的文章,作者本人是研究能源方面的专家,感觉收获很大,分享一下。

(PS:和看券商研报是不一样的感觉,虽然内容有些一样,但是思路、看问题视角不太一样)

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;三个加起来是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,但对天量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,我回国前在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。

全文完$三峡能源(SH600905)$ $太阳能(SZ000591)$ $节能风电(SH601016)$ #股民的日常#

Android转发:208回复:392喜欢:496

精彩评论

休闲一族yjh10-02 19:49

客观真实。

博览群输10-03 21:17

为什么会有人说这文章写的没逻辑,什么也没讲清楚?因为脑子是个好东西,可惜这些人没有,什么都不动脑子去悟,就等别人把东西嚼的稀碎塞你嘴里,你才知道吃,这样的人还炒个鸡毛股,炒股也是亏,劝你早点进厂拧螺丝干饭不香吗?聪明人看完发现的是方向和机会,二愣子看完才会说写的什么牛马。

道法自然走天下810-03 07:57

这个是没有向前看的,一点前瞻性部没有!

长而不宰10-03 00:43

报告旧了。数据老了。由于近期煤炭暴涨,电价会被迫上调。如果调到0.6元每度的上网电价,新建陆风,海风,光伏成本都会低于燃煤发电。新建化学能储能调幅也会有经济性。

tacle10-02 19:45

未来可能要大力发展第四代核电

全部评论

小火箭牛牛12-05 09:23

逗,等到不是以煤电为主的时候,你再发展电动车?那时候技术不是都让外国垄断了?
还有,这篇文章有很多逻辑自相矛盾的地方,他说我国煤电有浪费,那发展电动车正好把浪费的那部分利用起来,怎么会增加煤炭的用量?

小火箭牛牛12-05 09:18

全文放了一通屁,那就什么不用做了,坐以待毙好了,还他么博士呢,狗屎

大罗的江湖12-01 21:56

便捷性

一飞冲天simida12-01 21:28

为何储能非得用电池呢。压缩空气。提高水位都可以的呀

静默如初jfk11-20 22:26

电动车的使命是减少汽油使用量,我国贫油,没办法。