張銳

[摘? ? 要] 實(shí)現(xiàn)國(guó)際市場(chǎng)共同追求的二氧化碳“零排放”與“碳中和”，除了限制石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源的使用這一抑制性路徑外，更應(yīng)尋找與開拓有利于實(shí)現(xiàn)減排與生產(chǎn)平衡的非抑制性措施，這些措施包括擴(kuò)大資源分布性最廣的氫能源使用、通過技術(shù)創(chuàng)新有效進(jìn)行碳捕捉并拓展更加廣泛的商業(yè)化用途、加強(qiáng)儲(chǔ)能步伐以消除風(fēng)光等新型能源替代傳統(tǒng)石化能源過程的不穩(wěn)定性，以及推進(jìn)碳市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)而通過市場(chǎng)機(jī)制的靈敏調(diào)節(jié)達(dá)到對(duì)排放的總量控制。

[關(guān)鍵詞] 零排放;碳中和;氫能源;碳捕捉;風(fēng)光儲(chǔ)能;碳交易市場(chǎng)

[中圖分類號(hào)] F43/47;X24? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? [文章編號(hào)] 1002-8129（2021）07-0055-08

一、引言

人類生存的周邊為氫、氧、氦等主要空氣成分所包圍，但同時(shí)也縈繞著二氧化碳（CO2）。行駛在城市中的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)每燃燒1升燃料便釋放2.5公斤二氧化碳，空中飛行的運(yùn)輸機(jī)每飛行1萬公里可排放二氧化碳3.2噸，家中與辦公室的電腦每年可間接產(chǎn)生10.5公斤二氧化碳，洗衣機(jī)的年均二氧化碳排放量為7.75公斤，冰箱同樣每年可以排放6.3公斤的二氧化碳，甚至人體每人每天還會(huì)呼出約1140克的二氧化碳。當(dāng)然，在所有的排放源中，發(fā)電、石化以及鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域的碳排放成為了最主要的管道。按照國(guó)際能源署（以下簡(jiǎn)稱“IEA”）的預(yù)測(cè)，未來5年全球現(xiàn)有的燃煤電廠和工業(yè)工廠將排放約6000億噸二氧化碳。

與氫、氧等氣體總是處于非?；钴S的狀態(tài)完全不同，二氧化碳往往會(huì)在大氣中停留很長(zhǎng)時(shí)間，因此，每年的排放量都會(huì)增加前幾年的排放體量，大氣中的二氧化碳數(shù)量于是不斷增加。按照英國(guó)國(guó)家氣象局在夏威夷莫納羅亞天文臺(tái)收集的最新數(shù)據(jù)，自18世紀(jì)廣泛的工業(yè)活動(dòng)開始以來，空氣中的二氧化碳濃度增長(zhǎng)了50%，盡管2020年新冠肺炎疫情大流行導(dǎo)致了全球二氧化碳排放總量比前幾年下降了7%，但2021年排放量很快回到了大流行前的水平，預(yù)測(cè)至2021年底空氣中的二氧化碳濃度將超過417ppm（百萬分之417），為1400萬年以來的最大值。

巨大的二氧化碳存量以及不斷疊加的碳增量加劇著地球與人類的生存危機(jī)，減少碳排量和實(shí)現(xiàn)“零排放”成為了國(guó)際社會(huì)的一致性訴求。作為減排的主要路徑，除了降低或者禁止石油、煤炭等化石燃料的使用比重外，還可啟用與擴(kuò)展非抑制性手段，包括增加非化石能源使用占比，尤其是尋找分布更為廣泛、成本更低的氫能源，加強(qiáng)風(fēng)、光等新能源的儲(chǔ)藏，加大碳捕捉的技術(shù)應(yīng)用以及推進(jìn)碳交易市場(chǎng)建設(shè)等。鑒于人類短期內(nèi)不可能擺脫對(duì)化石能源的依賴，相比于抑制性做法可能會(huì)立竿見影但同時(shí)會(huì)提高企業(yè)的機(jī)會(huì)成本甚至影響正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)時(shí)序，非抑制性路徑衍生出的風(fēng)險(xiǎn)也許更小，所彰顯出的積極效果更為長(zhǎng)遠(yuǎn)。

按照科學(xué)家的預(yù)測(cè)，如果不能大幅度減少排放到大氣中的二氧化碳及其他溫室氣體，地球的溫度將持續(xù)上升，溫度的上升將會(huì)導(dǎo)致氣候發(fā)生變化與海平面上升，海洋和陸地將不同程度地受到影響。美國(guó)“氣候中心”組織宣稱，最快在未來200年內(nèi)，全球氣溫將上升2攝氏度，海平面將上升4.7米，而如果氣溫上升4攝氏度，包括上海、香港在內(nèi)的中國(guó)及全球主要沿海城市將成為“水下城市”，面臨滅頂之災(zāi)。為此，聯(lián)合國(guó)在推出了《氣候變化框架公約》和《京都議定書》之后，又組織197個(gè)國(guó)家簽署了《巴黎協(xié)定》，三個(gè)里程碑式的國(guó)際法律文件所導(dǎo)引的是從2021年開始，全球至2050年實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”的共同目標(biāo)，到本世紀(jì)末將全球氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平2℃以內(nèi)，并努力將氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平1.5℃以內(nèi)。

落實(shí)《巴黎協(xié)定》，全球各主要經(jīng)濟(jì)體紛紛加快了減排與控碳的步伐。美國(guó)總統(tǒng)拜登在國(guó)內(nèi)推行“綠色新政”，并計(jì)劃在2050年之前達(dá)到零排放，歐盟做出最新承諾稱將在2030年之前將溫室氣體排放量較上世紀(jì)90年代的水平降低至少55%，高于之前制定的減排40%的目標(biāo)，同時(shí)提出2050年實(shí)現(xiàn)碳中和;作為全球碳排放量最大的國(guó)家，中國(guó)提出了2030碳達(dá)峰與2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，同時(shí)日本、韓國(guó)、澳大利亞等均提出了2050年實(shí)現(xiàn)零排放的基本目標(biāo)[1]。

二、路徑一：擴(kuò)大氫能的開發(fā)與使用

在全球碳排放源中，電力端的排放占到了60%，而電力動(dòng)能除了占比較小的水能、太陽(yáng)能和風(fēng)能外，主要來自于煤炭等傳統(tǒng)化石能源。因此，降低碳排放的重點(diǎn)就要減少電力端的碳排放，背后則是大規(guī)模削減傳統(tǒng)化石能源的抑制性管制路徑。按照IEA的統(tǒng)計(jì)，目前傳統(tǒng)化石能源在全球一次能源消費(fèi)中的占比仍高達(dá)85%，可再生能源的占比僅為10%。因此，若想在2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，可再生能源的消費(fèi)占比須提升至30%左右，也就是在電力端大規(guī)模增加水能、太陽(yáng)能以及風(fēng)能的供給。但隨之碰到的問題是，這些新型能源不僅稟賦有限，而且還不穩(wěn)定，于是，作為一種能源品種，氫能引起了國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。

作為重量最輕的化學(xué)元素，氫氣是除核燃料外所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中能量密度最高的一種能源，分別是木材的1000倍、煤的6.8倍、天然氣的3.4倍和石油的3.3倍。正是如此，氫的導(dǎo)熱系數(shù)是絕大多數(shù)氣體的10倍以上，說得通俗點(diǎn)就是，氫氣不僅容易點(diǎn)著，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，轉(zhuǎn)化為電動(dòng)能可以讓汽車、火箭等運(yùn)載工具的發(fā)動(dòng)機(jī)快速點(diǎn)火啟動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)性方面，由于受到制取成本的制約，雖然很難說氫氣在所有方面都具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，但在許多領(lǐng)域卻有著足夠的吸引力。以氫燃料電池為例，汽車充滿5公斤的氫氣可以續(xù)航650公里，總價(jià)格大約是175元人民幣，而改用汽油同樣行駛650公里，車輛燒油費(fèi)用約為350元人民幣，前者成本只有后者的一半。再看安全性，氫燃燒的產(chǎn)物是水，絲毫不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔镆约胺蹓m顆粒等危害環(huán)境的負(fù)外部性產(chǎn)品，因此，可以說氫是世界上最干凈的能源，也是幫助未來人類脫碳最有前途的打開方式[2]。

鑒于氫的高效性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性等多功能特征，氫的使用場(chǎng)景自然就特別廣泛。汽車以及輪船中所使用的氫燃料電池已為許多人所熟知，而在城市軌道交通、礦山與礦山機(jī)械以及航空飛行器等產(chǎn)業(yè)地帶，氫照樣可以長(zhǎng)袖善舞，甚至可以說凡是傳統(tǒng)能源能夠發(fā)揮作用的領(lǐng)域，氫都有更精彩的競(jìng)技做功;另外，氫還可以作為一種備用電源為企業(yè)與家庭使用，氫由此被視為21世紀(jì)最具潛力的替代能源。據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)測(cè)，到2050年全球氫能占能源比重約為18%，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過2.5萬億美元，且隨著技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)資本的持續(xù)投入，未來10～20年全球氫能產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展的重大機(jī)遇期。

基于氫能的巨大使用場(chǎng)景以及龐大的產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值，截至目前占世界GDP總量70%的18個(gè)國(guó)家均制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，全球直接支持氫能源部署的政策總計(jì)約50項(xiàng)。其中歐盟發(fā)布的《歐洲氫能路線圖》研究報(bào)告提出了歐盟面向2030年、2050年的氫能發(fā)展路線圖，日本先后制定了《氫能基本戰(zhàn)略》《氫能與燃料電池路線圖》，計(jì)劃到2025年燃料電池汽車數(shù)量達(dá)到20萬輛，到2030年達(dá)到80萬輛，燃料補(bǔ)給網(wǎng)絡(luò)包括900個(gè)加氫站;而俄羅斯聯(lián)邦能源部公布了本國(guó)第一份氫能戰(zhàn)略發(fā)展路線圖，計(jì)劃2024年前在俄羅斯境內(nèi)建立一個(gè)全面涉及上下游的氫能產(chǎn)業(yè)鏈[3]。

當(dāng)然，更多的國(guó)家并沒有停留在務(wù)虛層面，美國(guó)近10年對(duì)氫能和燃料電池的資助每年保持在1億～2.8億美元之間，歐盟在境內(nèi)鋪設(shè)的輸氫管道已長(zhǎng)達(dá)1598公里，日本政府已決定撥款3700億日元（超過34億美元）用于建設(shè)氫能源基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。全球正在推進(jìn)中的可再生能源制氫項(xiàng)目規(guī)模從一年前的每月320萬千瓦提高到目前的每月820萬千瓦，主要分布在澳大利亞、法國(guó)、德國(guó)、葡萄牙、英國(guó)、美國(guó)、荷蘭和巴拉圭;而就在不久前，歐洲氫能組織、沙漠計(jì)劃、非洲氫能伙伴計(jì)劃、烏克蘭氫能委員會(huì)等機(jī)構(gòu)聯(lián)手準(zhǔn)備在北非和歐洲地區(qū)分別建設(shè)4000萬千瓦清潔光伏/風(fēng)電電解制氫設(shè)備和互聯(lián)互通管道設(shè)施。

作為世界最大的化石能源消費(fèi)國(guó)與進(jìn)口國(guó)，中國(guó)開發(fā)與利用氫能的意義不言而喻。氫能除了寫入了《能源法》之外，也被最近兩年的國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告連續(xù)提及，同時(shí)氫能被列入了可再生能源發(fā)展十四五規(guī)劃編制的重點(diǎn)。資料顯示，到2021年年底，中國(guó)年產(chǎn)氫氣將達(dá)到1億噸，為全球第一大氫氣生產(chǎn)國(guó)，到2050年，國(guó)內(nèi)氫氣產(chǎn)量將增長(zhǎng)到5億噸左右，氫能在我國(guó)終端能源消費(fèi)占比上升至10%。需求方面，到2050年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)氫氣需求量至少達(dá)到6000萬噸，中國(guó)作為全球氫能最大消費(fèi)國(guó)的地位將得到進(jìn)一步鞏固。

三、路徑二：充分釋放碳捕捉的輻射能量

實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，除了限制傳統(tǒng)石化能源的使用同時(shí)擴(kuò)大太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能等可再生能源的比重外，還有就是增加植被與還養(yǎng)水土，提升自然界吸收二氧化碳的強(qiáng)度。不過，全球的陸地植物只能吸收33%的二氧化碳，海洋的吸收量為24%，另外的43%都排放到大氣中去了，同時(shí)可再生能源在存量供給不足的情況下也很難實(shí)現(xiàn)對(duì)石化能源的快速與有效替代，專家甚至預(yù)測(cè)到2040年化石燃料仍會(huì)是全球能源使用的最主要組成部分。基于此，IEA指出增強(qiáng)碳捕捉（Carbon Capture，簡(jiǎn)稱CC）是一條有效的路徑。

對(duì)于發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放出來的二氧化碳，碳捕捉不僅可以運(yùn)用物理和化學(xué)技術(shù)在化石燃料燃燒前與燃燒后進(jìn)行清晰分離，而且還可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)抓獲，以阻斷其進(jìn)入大氣。同樣，空氣中的二氧化碳也能夠被碳捕捉技術(shù)收入囊中。當(dāng)然，碳捕捉并不是碳控制與碳減排的終極腳步，緊跟碳捕捉之后的還有碳封存（Carbon? Store，簡(jiǎn)稱CS），二者的連貫性組成了CCS（碳捕捉與封存）概念。照目前的技術(shù)，被捕捉的二氧化碳被加工處理成液體之后再通過管道輸送并被存儲(chǔ)到陸地2000米以下的巖層之中，或者深埋于3000米以下的海底層。按照能源專家的測(cè)算，大型的發(fā)電廠運(yùn)用CCS后，單位發(fā)電碳排放可減少85%-90%，同時(shí)國(guó)際能源署的分析報(bào)告也指出，如果全面應(yīng)用，CCS可總體削減14%的碳排放量，同時(shí)使人類減排成本降低30%。

其實(shí)，CCS也不能代表碳捕捉技術(shù)的全部。對(duì)于捕捉到的二氧化碳，還可以進(jìn)行商業(yè)化開發(fā)，由此延伸出了CCUS的概念，即二氧化碳的捕捉、封存與利用，而且通過CCUS也可以大大分解二氧化碳封存之后可能泄漏出來的焦慮與擔(dān)憂。按照IEA的權(quán)威研究報(bào)告，使用CCUS技術(shù)可以從化石燃料中生產(chǎn)低碳?xì)?，預(yù)測(cè)到2070年該方式所產(chǎn)生的低碳?xì)湔既驓洚a(chǎn)量的40%。而如前所述，氫既可充當(dāng)熱能燃燒工具在機(jī)械、軌道交通、船舶潛艇和航天等發(fā)動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)揮引擎作用，也可作為能源材料制作燃料電池等，并且一律是零污染。

還有一個(gè)商業(yè)化用途是，被捕獲的二氧化碳改造成液體后可以定向輸送到石油、天然氣以及煤炭開發(fā)的地質(zhì)層之中，通過由此產(chǎn)生的巨大壓力更快更多地“擠出”煤氣油，提高石油采收率（EOR）和煤層氣采收率（ECBM），也正是如此，美國(guó)、瑞士、加拿大等國(guó)出現(xiàn)了許多的碳捕捉工廠，它們將捕捉到的二氧化碳賣給一些能源公司，從中獲取不菲的碳價(jià)值（C2V）。國(guó)際市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Markets and Markets的研究稱，2020年全球CCSU市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了16億美元，2025年將達(dá)到35億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到17%[4]。

自1972年第一個(gè)大型碳捕捉項(xiàng)目在得克薩斯州Sharon Ridge油田開始運(yùn)營(yíng)以來，全球CCS技術(shù)的發(fā)展已有49年之久。排除少數(shù)的商業(yè)化項(xiàng)目，目前覆蓋全球的CCS項(xiàng)目共有51個(gè)，其中運(yùn)營(yíng)中的設(shè)施有19個(gè)，在建設(shè)施4個(gè)，其他處于不同發(fā)展階段的共28個(gè)。比較樂觀的是，IEA的報(bào)告顯示，最近幾年CCS的投資呈現(xiàn)出明顯的加速狀態(tài)，而且該行業(yè)已經(jīng)連續(xù)3年增長(zhǎng)，全球范圍內(nèi)處于規(guī)劃后期階段的項(xiàng)目總投資超過300億美元，幾乎是過去10年來投入資金的兩倍之多，同時(shí)全球部署了30多個(gè)新的CCUS綜合設(shè)施。碳捕捉之所以能夠得以快速發(fā)展首先應(yīng)當(dāng)歸功于主要經(jīng)濟(jì)體的政策激勵(lì)與驅(qū)動(dòng)。

就全球范圍看，英國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、挪威、日本和中國(guó)都是在碳捕捉的政策與立法方面得分較高的國(guó)家。在英國(guó)，除了創(chuàng)建CCUS委員會(huì)和建立CCUS成本挑戰(zhàn)工作組之外，能源和氣候變化新計(jì)劃要求新建煤電廠至少須有25%的產(chǎn)能安裝CC設(shè)施，凡不具備碳捕獲能力的煤電廠一律關(guān)閉，同時(shí)英國(guó)計(jì)劃到2030年大規(guī)模應(yīng)用CCUS技術(shù)。在美國(guó)，45Q（稅額減免）法規(guī)為碳捕捉保駕護(hù)航，該法規(guī)為地質(zhì)封存的二氧化碳提供每噸最高50美元的稅額抵免，為EOR或其他二氧化碳利用過程提供每噸最高35美元的稅額抵免。澳大利亞政府更是出臺(tái)了《二氧化碳捕集與封存指南》，同時(shí)發(fā)布了《近海碳注入與封存條例》，使近海封存二氧化碳合法性。同樣，日本《海洋污染防治法》也將二氧化碳注入地下咸水含水層合法化，同時(shí)日本內(nèi)閣頒布了《戰(zhàn)略能源計(jì)劃》，該計(jì)劃要求加速CCUS技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程。中國(guó)政府除了制定出《煙氣二氧化碳捕集純化工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》外，還發(fā)布了《中國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖》，并且政府對(duì)CCUS進(jìn)行資金撥付。

四、路徑三：強(qiáng)化儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)機(jī)制功用

如前所述，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)石化能源作為電力動(dòng)能的替代，水能、太陽(yáng)能光伏與風(fēng)能無疑是最主要的角色。但問題是，水資源存在著總量瓶頸制約，風(fēng)、光又是“靠天吃飯”項(xiàng)目，不穩(wěn)定程度很高，在這種情況下，如果能夠在風(fēng)能、光能十分充足時(shí)候?qū)⑵鋬?chǔ)存起來，就可大大減少后續(xù)天氣因素的意外干擾;從實(shí)踐層面看，如同火電一樣，風(fēng)電、光電都需經(jīng)過電網(wǎng)即所謂的并網(wǎng)后才能發(fā)送到配電側(cè)和用電側(cè)，但風(fēng)能與光能的波動(dòng)性和間歇性又必然令電網(wǎng)企業(yè)可以接收到的電力穩(wěn)定性受到?jīng)_擊，最終可能連帶引起電網(wǎng)側(cè)、配電側(cè)與用電側(cè)資源的錯(cuò)配，在這種情況下，儲(chǔ)能就變得非常關(guān)鍵與必要。借助于儲(chǔ)能，電網(wǎng)企業(yè)既可以獲得消納風(fēng)電光電的效果，也能夠得心應(yīng)手地進(jìn)行削峰填谷，即在供電側(cè)旺盛時(shí)低價(jià)購(gòu)進(jìn)電力，用電側(cè)需求旺盛時(shí)高價(jià)售出電力，同時(shí)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性、靈活性和可調(diào)性也顯著增強(qiáng)。風(fēng)、光作為主要電力動(dòng)能，對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)備已是必然趨勢(shì)。

按照儲(chǔ)能的技術(shù)路線，儲(chǔ)能主要分為電化學(xué)儲(chǔ)能和機(jī)械儲(chǔ)能兩種類型，電化學(xué)儲(chǔ)能包括鋰離子電池、鉛蓄電池等，機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等。從應(yīng)用主體看，儲(chǔ)能包括生產(chǎn)風(fēng)光電力企業(yè)為主的發(fā)電側(cè)、輸配電企業(yè)為主的電網(wǎng)側(cè)和家庭、工業(yè)、商業(yè)組成的用戶側(cè)三大類，且以上三大類按照儲(chǔ)能方式又可區(qū)分為集中式儲(chǔ)能與分布式儲(chǔ)能兩種，前者包括發(fā)電側(cè)與電網(wǎng)側(cè)企業(yè)，后者除了家庭、工業(yè)、商業(yè)等用戶外，還包括5G基站與數(shù)據(jù)中心等。此外，儲(chǔ)能還組成了一個(gè)緊密關(guān)聯(lián)的產(chǎn)業(yè)鏈，上游有電池原材料和生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商;中游有電池組、電池管理系統(tǒng)（主管電池狀態(tài)）、能量管理系統(tǒng)（主管能量調(diào)度）以及儲(chǔ)能變流器（主管電流轉(zhuǎn)換）等設(shè)備供應(yīng)商;下游有儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商、安裝商以及終端用戶等。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到191.1GW，其中抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，占比為90.3%;電化學(xué)儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模緊隨其后，占比為7.5%。目前來看，雖然電化學(xué)儲(chǔ)能占比并不大，但其與抽水儲(chǔ)能相比卻具備不受地域條件限制、成本低與壽命長(zhǎng)等商業(yè)性優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，時(shí)下全球已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目中鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，但由于電池占儲(chǔ)能系統(tǒng)50%以上的成本，且全球鋰離子電池的成本最近幾年快速下降（彭博資訊的統(tǒng)計(jì)結(jié)果是2020年全球鋰離子電池平均價(jià)格已降至137美元/千瓦時(shí)，較2013年下降近80%），而伴隨著成本的不斷下降，鋰電池儲(chǔ)能的應(yīng)用空間已經(jīng)打開。數(shù)據(jù)表明，從新增裝機(jī)情況來看， 2012 年至 2020 年全球電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)由不到 1GW 提升至超過 13GW，貢獻(xiàn)了全球電力儲(chǔ)能裝機(jī)的主要增量，未來電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用規(guī)模將繼續(xù)呈逐年擴(kuò)大趨勢(shì)并勢(shì)必成為儲(chǔ)能的主流方向。

為了搶占全球更大的儲(chǔ)能市場(chǎng)以及增強(qiáng)本國(guó)的新能源供應(yīng)，確保從發(fā)電側(cè)到電網(wǎng)側(cè)以及用電側(cè)的穩(wěn)定運(yùn)行，各國(guó)紛紛加大了儲(chǔ)能的政策支持力度，在拜登提出的美國(guó)2022財(cái)年1.52萬億美元的預(yù)算方案中，包括了制定符合美國(guó)聯(lián)邦投資稅收抵免（ITC）條件的獨(dú)立部署儲(chǔ)能項(xiàng)目的政策。數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)在2020年總共部署了1464MW/3487MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，按裝機(jī)容量計(jì)算，比2019年增長(zhǎng)了179%，超過了2013年至2019年累計(jì)部署的3115MWh，預(yù)測(cè)到2025年美國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量將會(huì)增長(zhǎng)5倍，其中電源及電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能將在2025年占到新增儲(chǔ)能裝機(jī)的75%到85%。

與美國(guó)一樣，基于計(jì)劃到2030年將可再生能源比率從目前的16%提高到22%-24%的設(shè)想，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省特地劃出約9830萬美元的預(yù)算，為裝設(shè)鋰離子電池的家庭和商戶提供66%的費(fèi)用補(bǔ)貼;不僅如此，作為日本迄今為止最大規(guī)模的太陽(yáng)能配儲(chǔ)能項(xiàng)目——日本軟銀旗下可再生能源公司SB Energy與三菱在日本北海道建造102.3MW光伏項(xiàng)目并搭配27MW時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，開始運(yùn)行后可滿足近3萬戶居民的用電需求。有權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2022年在儲(chǔ)能電池部署方面日本將超越澳大利亞和德國(guó)位列第三。

除了可以通過峰谷套利、輔助服務(wù)、輸配電價(jià)、備用電源等手段讓供電側(cè)各類主體獲取不菲的儲(chǔ)能收益從而積極儲(chǔ)能外，歐洲與澳洲等國(guó)家和地區(qū)的儲(chǔ)能主要是以用戶側(cè)儲(chǔ)能而見長(zhǎng)，原因是這些地區(qū)可再生能源占比較大，用戶側(cè)電價(jià)較高，且分布式光伏裝機(jī)量較多，同時(shí)戶用儲(chǔ)能技術(shù)較為成熟。以歐洲為例，2020年歐洲居民側(cè)儲(chǔ)能新增裝機(jī)超過了800KWh（同比增長(zhǎng)57.2%），截至2020年底累計(jì)居民側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)突破 2GWh。

中國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能在全球居第二位，2020年年度新增投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目達(dá)到1.56GW，首次突破10億瓦大關(guān)，同比增長(zhǎng)250%。以2020年國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的35.6GW儲(chǔ)能項(xiàng)目為基礎(chǔ)，按照國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，到2025年我國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)3000萬KW以上，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能累積裝機(jī)容量可突破60GW，到2030年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。

五、路徑四：搭建靈敏的碳交易市場(chǎng)

由于不同國(guó)家、不同地區(qū)的碳減排能力并不一樣，而且企業(yè)為了擴(kuò)大再生產(chǎn)有時(shí)也不得不增大碳排放，這樣，碳減排在不同國(guó)家和地區(qū)以及企業(yè)之間實(shí)際存在著非均衡性。為了讓減排成效好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)主體能夠通過市場(chǎng)機(jī)制獲利、同時(shí)也讓碳排放大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)組織付出更大的機(jī)會(huì)成本，許多國(guó)家創(chuàng)建了碳交易市場(chǎng)。碳交易市場(chǎng)的交易內(nèi)容就是碳排放權(quán)，也就是政府通過設(shè)置一個(gè)社會(huì)碳排放總量，向社會(huì)與經(jīng)濟(jì)主體分配碳排放配額，這些配額就是其可向環(huán)境排放的碳限額，也就是碳排放權(quán)。社會(huì)與經(jīng)濟(jì)組織可將這種資源權(quán)拿到市場(chǎng)上進(jìn)行交易，從而可以實(shí)現(xiàn)整體上的低碳減排，基本做法是：那些控排較好且沒有用完自己手上碳配額的企業(yè)可以將碳配額拿到碳市場(chǎng)出售并因此獲利，而那些碳排超標(biāo)的企業(yè)為了免遭處罰必須從市場(chǎng)上購(gòu)買更多的碳配額指標(biāo)，由此實(shí)現(xiàn)政府的“零排放”或者“碳中和”目標(biāo)。

1997年《京都議定書》首次提出把市場(chǎng)機(jī)制作為解決溫室氣體減排問題的新路徑。近些年來，全球碳市場(chǎng)建設(shè)不斷加快，從配額限制到配額出售的市場(chǎng)運(yùn)作，從出臺(tái)法規(guī)到執(zhí)法檢查的監(jiān)督管理，市場(chǎng)交易機(jī)制日漸完善。國(guó)際碳行動(dòng)伙伴組織最新發(fā)布的《2021年度全球碳市場(chǎng)進(jìn)展報(bào)告》顯示，目前，全球已建成的碳交易系統(tǒng)達(dá)24個(gè)，總共覆蓋全球16%的排放量、近1/3的人口和54%的全球國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，另還有22個(gè)國(guó)家和地區(qū)正在考慮或積極開發(fā)碳交易系統(tǒng)[5]。但必須指出的是，全球碳交易市場(chǎng)中做得非常成功的還是歐盟碳市場(chǎng)，啟動(dòng)至今已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)16個(gè)年頭，覆蓋30個(gè)國(guó)家（包括27個(gè)歐盟成員國(guó)，以及冰島、挪威和列支敦士登）并在去年和瑞士鏈接，納入的企業(yè)與航空運(yùn)營(yíng)商共計(jì)1.1萬家，控排量約占?xì)W盟45%的溫室氣體排放總量。從截至目前已經(jīng)履約三個(gè)周期（以2～7年分別為一個(gè)履約周期，控排企業(yè)須在該時(shí)間窗口完成減排目標(biāo)）的歐洲碳市場(chǎng)情況看，歐盟所能收獲到的碳減排績(jī)效也算是可圈可點(diǎn)。一方面，碳市場(chǎng)使歐盟國(guó)家的碳排放量呈現(xiàn)逐年顯著下降趨勢(shì)，包括電力、工業(yè)部門以及航空業(yè)等在內(nèi)，前三個(gè)履約周期歐盟碳市場(chǎng)牽引著碳排放量以年均1.4%的速度下降，至2020年溫室氣體排放比碳市場(chǎng)啟動(dòng)的當(dāng)年至少低20%。另一方面，碳市場(chǎng)讓歐盟能源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不斷優(yōu)化的格局，過去10年間歐盟煤炭生產(chǎn)量下降了32%，石油生產(chǎn)量下降了29%，與此同時(shí)，風(fēng)能、水能、光能、生物質(zhì)能等可再生能源快速增長(zhǎng)，歐盟的電力供應(yīng)由此迅速地向多樣化清潔能源轉(zhuǎn)變，其中可再生能源發(fā)電比例上升到60%，超過煤炭和核能成為最大的發(fā)電來源。

當(dāng)然，作為區(qū)域性的碳市場(chǎng)，美國(guó)加州的碳市場(chǎng)建設(shè)也有一定代表性。數(shù)據(jù)顯示，自正式推出以來的7年間，加州碳市場(chǎng)已經(jīng)覆蓋本州85%的溫室氣體排放。按照美國(guó)智庫(kù)“氣候交流教育與研究中心”的研究報(bào)告，加州碳排放交易體系帶來諸多好處：減少了溫室氣體排放，改善了當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量，維護(hù)了公眾健康，綜合效益是項(xiàng)目成本的5倍。加州空氣資源委員會(huì)2020年的統(tǒng)計(jì)顯示，碳排放配額拍賣所籌集的資金用于綠色交通、可持續(xù)社區(qū)建設(shè)和清潔能源產(chǎn)業(yè)等，迄今已投資137億美元，創(chuàng)造了大量新就業(yè)崗位。不過，加州的碳市場(chǎng)在體量上根本不可與歐洲碳市場(chǎng)的交易量同日而語(yǔ)，后者的交易規(guī)模目前占到全球成交額的88%，而更重要的是，歐盟碳市場(chǎng)還是世界上唯一一個(gè)跨國(guó)家碳排放交易體系，其成功經(jīng)驗(yàn)無疑值得借鑒。

一方面，保持碳市場(chǎng)運(yùn)維的漸進(jìn)次序是歐盟碳市場(chǎng)穩(wěn)健發(fā)展的重要基礎(chǔ)。從行業(yè)與產(chǎn)品納入程序看，歐盟的電力與能源密集型工業(yè)（石油冶煉業(yè)、鋼鐵行業(yè)、水泥行業(yè)、玻璃行業(yè)等）首先進(jìn)入首個(gè)履約周期，緊接著就是航空行業(yè)，然后就是道路運(yùn)輸和建筑業(yè)以及內(nèi)部海運(yùn)行業(yè)，減排的覆蓋范圍逐步拓展;在配額分配方式上，歐盟最初約 95%的配額為免費(fèi)發(fā)放，后來免費(fèi)發(fā)放配額下降至90%左右，而在供求雙方通過碳市場(chǎng)自動(dòng)成交的同時(shí)，拍賣占比也逐年上升，份額從最初的不到5%升至目前的40%，并成為了最主要的碳配額分配方式。值得注意的是，與配額免費(fèi)發(fā)放遞減以及拍賣占比遞增相同步，歐盟對(duì)于碳排放的違約企業(yè)也就是碳排放超過了碳配額但不如期履約的企業(yè)所作出的處罰不斷加大，罰款額從最初占配額比重的70%升至到目前的150%。

另一方面，市場(chǎng)機(jī)制的價(jià)格發(fā)現(xiàn)以及資源配置功能是激發(fā)歐盟碳交易展現(xiàn)出活躍姿態(tài)的強(qiáng)大牽引[6]。觀察發(fā)現(xiàn)，受到需求方面的擾動(dòng)，歐盟碳價(jià)格經(jīng)常出現(xiàn)偏離價(jià)值的非正常狀況，其中金融危機(jī)期間歐洲企業(yè)排放量大幅下降，碳配額供給嚴(yán)重過剩，導(dǎo)致碳價(jià)大幅跳水，甚至一度出現(xiàn)價(jià)格近0的情況;新冠肺炎疫情發(fā)生后，歐盟碳價(jià)再次下挫，碳價(jià)跌至15歐元/ 噸以下。對(duì)此，歐盟除了通過削減配額與延遲碳交易等技術(shù)性手段來提振市場(chǎng)信心外，更重要的是創(chuàng)建了市場(chǎng)穩(wěn)定儲(chǔ)備機(jī)制（MSR）。該機(jī)制的主要原理是，歐盟每年發(fā)布截至上一年底碳市場(chǎng)的累積過剩配額總數(shù)，該總數(shù)的24%要轉(zhuǎn)存入MSR，實(shí)際操作則是在年度配額拍賣量中減去相應(yīng)的數(shù)額。如截至2020年底歐盟累積過剩配額總數(shù)14.2億噸，那么下一年度配額拍賣將減少3.4億噸，也就是2021年的拍賣配額比當(dāng)年年度配額拍賣總額少了四成，由此向需求方傳遞出配額遞減與稀缺的信號(hào)，并對(duì)微觀企業(yè)參與碳交易形成倒逼，同時(shí)制造出碳價(jià)上漲的預(yù)期[7]。

我國(guó)過往10年時(shí)間相繼在北京、上海、廣州、深圳等8地開展了碳排放權(quán)交易試點(diǎn)，最終共成交4.55億噸，但成交金額累計(jì)只有105.5億元。2020年年初，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》，首個(gè)履約周期涉及2225家發(fā)電行業(yè)的重點(diǎn)排放單位，同時(shí)，《碳排放權(quán)登記管理規(guī)則（試行）》《碳排放權(quán)交易管理規(guī)則（試行）》和《碳排放權(quán)結(jié)算管理規(guī)則（試行）》等配套文件日前均悉數(shù)落地，至2020年6月底之前全國(guó)運(yùn)行碳市場(chǎng)交易正式啟動(dòng)，運(yùn)行過程中吸收借鑒歐盟碳市場(chǎng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)很有必要。

六、總結(jié)

國(guó)內(nèi)外圍繞著“碳減排”與“零排放”的目標(biāo)，無論是實(shí)踐運(yùn)作層面還是理論研究層面，更多的認(rèn)知與路徑均凝聚在絕對(duì)減少與強(qiáng)力控制傳統(tǒng)石化能源的使用占比上。但不得不正視的是，人類的生產(chǎn)與生活不可能因?yàn)闇p碳與控碳而停止，相反是一個(gè)必須不斷展開的連續(xù)時(shí)序，因此，減少與控制石化能源的最終效果實(shí)際取決于非化石能源的替代效果。質(zhì)言之，人類只有選用非抑制性手段取代抑制性路徑方可真正實(shí)現(xiàn)“碳減排”與“零排放”。

在所有非石化能源中，氫能不僅空間分布廣，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)，而且安全度高，同時(shí)產(chǎn)業(yè)滲透效果顯著，因此可作為非抑制性減排的最優(yōu)選擇，同時(shí)基于開發(fā)新能源必然產(chǎn)生不菲的成本，也需要運(yùn)用碳捕捉技術(shù)進(jìn)行碳能的抓獲，并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)能量;另外，儲(chǔ)能尤其風(fēng)、光儲(chǔ)能是一種對(duì)新能源充分開發(fā)與節(jié)約型利用的有效途徑，更能夠?qū)鹘y(tǒng)石化能源構(gòu)成有序替代，并可確保整個(gè)替代過程的完整性與安全性，值得各國(guó)政策重點(diǎn)配置;不僅如此，碳交易市場(chǎng)機(jī)制雖然時(shí)下并沒有覆蓋所有經(jīng)濟(jì)體，但其因?yàn)榧骖櫳a(chǎn)與消費(fèi)以及減排與控排的平衡，碳市場(chǎng)的未來布局必將越來越廣泛，甚至全球可能形成一個(gè)統(tǒng)一的開放性碳市場(chǎng)。

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[責(zé)任編輯：汪智力]