碳達峰碳中和目標是統籌國內國際兩個大局的重大戰略決策
應對氣候變化是人類社會面臨的共同挑戰。2020年9月22日,習近平主席在第75屆聯大一般性辯論大會上宣布了力度空前且具有雄心的氣候目標:中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。習主席這一莊嚴承諾改變了全球和中國應對氣候變化進程的格局,碳達峰碳中和走到了舞臺的中央,成為中國現代化建設的核心議題。同年12月,習近平總書記在中央經濟工作會議上發表重要講話,明確提出了“我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現碳中和”的目標任務,確定“做好碳達峰、碳中和工作”為2021年八項重點任務之一。
當前,盡管因新冠疫情,國內經濟受到嚴重影響,國際氣候談判進程也被延緩,但要求提高減排力度的國際聲勢和各國積極實現碳中和的愿望依然強烈。展望未來,在全球氣候治理進程和國內現代化高質量發展目標的共同影響下,在實現生態文明理念、美麗中國目標的引領下,實現碳中和碳達峰這一愿景,將在中國國內建設和國際交往方面發揮重要引領作用。
中國做好碳達峰碳中和工作,對全球實現1.5度目標至關重要。《巴黎協定》的主要目標之一是“把全球平均氣溫升幅控制在工業化前水平以上低于2℃之內,并努力將氣溫升幅限制在工業化前水平以上1.5℃之內”。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的研究結果表明,如果想要在本世紀末(2100年左右)將全球升溫幅度控制在1.5℃之內,就必須在本世紀中葉(2050年左右)將溫室氣體排放量減少到凈零。作為世界上最大的能源消費國和碳排放國,中國越早實現碳中和,將升溫限制在1.5度的機會就越大。從這個角度來看,中國的碳達峰碳中和目標,將對實現全球升溫幅度控制在1.5℃之內的目標做出重大貢獻。
實現碳達峰碳中和是實現社會經濟高質量發展的重要推手。全球環境瞬息萬變,中國發展日新月異。自1978年改革開放以來,中國的GDP每年以近10%的速度增長。然而,中國在高能源消耗、高污染排放和廉價勞動力驅動下的經濟高增長模式是不可持續的。國際形勢和國內需求都要求中國尋求新的經濟增長模式和踐行新的發展理念。碳達峰碳中和目標將全面推動中國實現社會經濟高質量發展。首先,倒逼產業轉型升級,提升國際經濟競爭力。在碳達峰碳中和目標的影響下,高耗能、高排放、低附加值的傳統產業正在努力通過技術創新和管理創新“破局”,謀求綠色可持續發展。同時,中國已逐漸成為全球新興綠色技術的引領者,尤其是在人工智能和5G領域。這些新興技術的發展在很大程度上也促進傳統產業轉型。傳統產業的低碳轉型和新興產業的創新發展,都有助于推動國內產業轉型并提高長期持續的經濟競爭力。其次,促進就業和經濟繁榮。中國在實現碳達峰碳中和目標的過程中,產業和經濟轉型會進一步擴大綠色經濟領域的就業機會。中國在綠色能源經濟領域的紅利已經逐步顯現。據測算,全球綠色經濟規模與傳統能源(石油、天然氣)領域相差無幾。而中國在這些關鍵綠色技術領域中的領導地位也將拉動強勁的就業增長。再次,改善空氣質量,提高健康水平。溫室氣體和污染物的減排甚至凈零排放,有助于減少空氣污染、改善自然環境和室內空氣質量,提高健康水平。最后,優化能源結構,強化能源安全。很長時期內,中國碳達峰碳中和目標的實現,主要依賴于通過提高能源利用效率和可再生能源綠色能源的占比來降低化石能源的消耗,進而減少對進口化石能源的依賴,從而提升國家能源安全水平。
碳達峰碳中和愿景是推動國際合作、提升中國國際影響力的重要議題。目前,實現碳中和已成為全球關注度最高的共同議題。世界上很多國家都提出了碳中和的目標和要求,尤其是歐洲國家。歐盟高度重視應對氣候變化,將氣候變化列為其政治議程的首要議題,并提出2050年實現碳中和的目標。在如今中美雙邊關系未卜、競爭加劇的背景下,在全球氣候治理領域跟歐盟等國際達成共識,取得合作共贏先機,并帶動和促進其他方面的國際合作,對于改善中國的國際交往環境和維護負責任的大國形象顯得尤為重要。
碳達峰碳中和目標將再一次考驗“中國速度”,工業部門是重中之重,工業園區必須有所行動
盡管碳達峰碳中和對于中國的綠色發展、科技創新以及大國責任提出了新的時代要求,也提供了新的發展機遇,但我們也看到在這條發展之路上中國不可避免地仍然面臨了諸多不小的挑戰和困難。中國當前在全球經濟中所處的地位、自身經濟社會所處的發展階段、現有的產業結構和能源結構共同決定了我國實現碳達峰碳中和的進程中挑戰巨大、任務艱巨。
碳達峰碳中和的目標再一次考驗“中國速度”。歐美一些發達國家早已完成了產業轉型升級和城鎮化進程,實現了碳達峰。再經歷五六十年的時間從碳達峰向碳中和過渡。而中國要用不到10年的時間實現碳達峰,用不到40年時間完成從碳達峰向碳中和過渡。這要求我國碳達峰碳中和的速度要更快、力度要更大,這也意味著任務更加艱巨。
工業部門是我國實現碳達峰碳中和的重中之重。自19世紀末工業化進程飛速推進至今,工業部門始終是經濟社會發展的重要支柱,也是中國作為“世界工廠”的源動力。全球經濟地位和自身發展階段決定中國仍然有巨大的能源需求,工業部門仍是當前實現碳達峰的重中之重。2008年至今,中國逐漸成為世界生產的中心,在全球產業鏈中不斷升級,世界銀行已將中國定位為全球價值鏈中的先進制造業和服務業提供者。中國正在由“制造大國”向“制造強國”轉變,由“世界工廠”向“全球產業鏈的樞紐”轉變。這決定了很長一段時間里,中國的工業以及高端制造業對中國經濟發展至關重要。然而工業的發展必然伴隨著對能源的持續消耗和碳排放的增加。除了受新冠疫情影響的2020年,中國能源消費量一直保持著超過3%的年增長率。另一方面,隨著中國城鎮化進程的發展,越來越多的人口進入城市生活,必然帶來人均能源需求的增加,建筑部門和交通部門不可避免的面臨著能源需求持續增長的壓力。工業部門要壓縮能源消耗和碳排放,為建筑部門和交通部門“騰空間”。十四五規劃明確提出單位GDP能耗下降13.5%和二氧化碳排放下降18%的目標。如果如期在2030年之前順利實現碳達峰,“十四五”就是關鍵的決戰時刻,就必須向工業部門要“額度”。
工業園區是工業部門實現碳達峰碳中和必須要牽住的“牛鼻子”。深入挖掘園區綠色建設和發展的系統作用和集成效應,對實現整體碳達峰碳中和目標貢獻巨大。工業園區是全球工業發展的普遍特征。在我國,經歷了40年的建設發展,工業園區已成為重要的工業生產空間和主要布局方式,也是工業化和城市化發展的重要載體。伴隨著“企業入園”的趨勢,國內大部分企業,尤其是生產制造企業大多都落戶于各類工業園區和開發區。以前推進節能減排和綠色發展方面,我們更多關注企業和產品本身,而對作為生產企業集合體-園區的綠色發展和建設關注不足。在持續推動企業綠色發展和產品綠色制造的同時,如何能系統、科學地對企業碳排放和綠色科技發展進行管控和引導,園區扮演著非常重要的角色和職能。 中國工業園區數量多、種類廣、發展階段各異。我國各類園區達15000家之多,對整個中國的經濟貢獻達30%以上。其中相對管理水平和科技水平較高的各類國家級園區也只有數百家,絕大部分的園區在科技創新和科學管理等方面仍然存在差距。為落實國家自主貢獻和全球溫升控制的雙重目標,一方面,園區面臨著迅速推進能源低碳化轉型和工業綠色發展的雙重壓力,另一方面,園區具有企業集聚性、規模性優勢和創新轉型動力,產業共生效益的潛力顯著,基礎設施集約化程度高,行政管理體系相對獨立高效,低碳經濟勢必為園區高質量發展注入新的活力,成為全國乃至全球工業部門低碳發展的領頭羊和示范區。工業園區是我國建設綠色制造體系、實施制造業強國戰略最重要、最廣泛的載體,承擔了密集的工業生產活動,也將成為落實我國自主貢獻目標和實現精準減排的關鍵落腳點。工業園區綠色發展是實現美麗中國和碳達峰碳中和目標的內在要求和重要途徑。
黨中央國務院高度重視園區的綠色發展。“水十條”、“氣十條”、“土十條”、《中共中央 國務院 關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》、《十三五生態環境保護規劃》、《工業綠色發展規劃(2016-2020)》、《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》等國家層面重要文件中,提出了許多與園區生態化/綠色發展相關的內容;《國務院關于促進國家高新技術產業開發區高質量發展的若干意見 》、《國務院關于推進國家級經濟技術開發區創新提升打造改革開放新高地的意見》、《國務院辦公廳關于促進開發區改革和創新發展的若干意見》、《國務院辦公廳關于促進開發區改革和創新發展的若干意見》、《科技部關于印發國家高新區綠色發展專項行動實施方案的通知》等系列文件更是針對園區提出了更加明確的綠色低碳循環發展要求。
中國自1999年開始試點生態工業園區建設,生態環境部、科技部、發改委、工信部、國土資源部等多個部門先后開展了ISO14000國家示范區、國家生態工業示范園區、可持續發展實驗區、園區循環化改造、低碳工業園區、園區土地集約利用評價、綠色園區等一系列綠色發展試點項目。截止2019年7月,已有305家工業園區至少入選了其中一類試點項目,占國家級和省級園區總數的12%:93個園區開展了國家生態工業示范園區創建工作,其中55個園區通過了國家生態工業示范園區考核;121家園區被列為國家循環化改造示范試點園區;67家園區入選低碳工業園區試點名單;111家園區入選綠色園區試點名單。這些試點示范為全面推進工業園區做好碳達峰碳中和工作奠定了良好的基礎。
園區生態化發展取得了明顯的成效。比較國家生態工業示范園區驗收基準年與規劃基準年的經濟發展,資源能源、污染物的總量與強度變化發現,國家生態工業示范園區建設前后其COD和SO2排放總量分別下降25%和51%,排放強度下降52%和69% ;能耗、新鮮水耗、廢水排放量、固廢產生量分別增加了20%、18%、12%和6% ,但其強度下降22%、25%、28%和32%。從業人數和工業用地面積分別增加了23%和30%,人均工業增加值和單位土地面積工業增加值產出分別增加27%和20%。國家生態工業示范園區以較小的土地占有和人力投入,對所在地區的經濟發展產生了巨大的貢獻,以較小的環境負荷產生了顯著的經濟貢獻,可有效緩解區域經濟發展面臨的資源環境壓力。這些績效對碳達峰碳中和同樣有效,完全可以借鑒。
工業園區應成為做好碳達峰碳中和工作的“領頭羊”
科學認識工業園區能源消費結構和碳排放特征。我們分析了210多家國家級經開區的分品種能源消費,限于數據可得性,基于2015年的數據分析這些園區的總體情況:燃煤在園區能源消費總量中占74%,這個值高于同年中國工業部門的燃煤消費比例(56%),其后是原油和天然氣,分別為36%和8%。我們觀察到園區能源消費品種多樣化特征很明顯,非常規能源如余熱、生物質、生活垃圾、工業固廢等得到了積極應用。這些非常規能源的占比2015年雖只有2%,但有很大提升空間。許多園區還建設了太陽能光伏屋頂,這也是園區能源結構優化中一個亮點。
工業園區貢獻了全國二氧化碳排放的31%。園區實現碳達峰,首先要摸清碳排放家底。為此,我們要貫徹2018年全國生態環境保護大會上習近平總書記講話精神,“要從系統工程和全局角度尋求新的治理之道”。對園區溫室氣體排放的核算,要堅持系統觀,從生命周期視角,既要看直接排放(園區邊界內燃料燃燒產生的排放),也要重視間接排放(園區所用燃料的上游生產運輸過程排放和外購二次能源的生產運輸過程排放)。我們對上面提到的210多家國家級經開區的溫室氣體直接排放和間接排放做了研究,發現其分別為10.4億噸和1.8億噸CO2當量,各占總排放的85%和15%。間接排放占比不能被忽略,園區碳達峰、低碳化發展中對間接排放的責任和減排義務同樣需要加以關注。
我們用這些國家級經開區單位工業增加值二氧化碳排放量(也稱為排放強度,平均值為2.4噸/萬元)為參考,對全國工業園區的碳排放強度做了同質化假設,并參考工信部《工業轉型升級規劃(2011-2015年)》關于“十一五”期間“中國工業園區貢獻了全國工業產出的50%以上”這一判斷,估算出2015年全國工業園區的二氧化碳排放量約為28.2億噸。再參考國際能源署數據,中國2015年能源相關二氧化碳排放量為91.4億噸,由此初步判斷工業園區貢獻了全國二氧化碳排放的31%,這個比例相當巨大。隨著近10余年來工業企業入園率逐步提升,工業園區的碳排放在全國的貢獻率將持續攀升,因此明確園區碳減排路徑并推廣行之有效的碳減排措施已刻不容緩。
基礎設施溫室氣體排放在園區直接排放中具有鎖定效應。我們歷時5年多,在國際上首次建立了涵蓋1600多家國家級和省級工業園區的大樣本、高分辨基礎數據庫。我們發現,這1600多家園區在役能源基礎設施總裝機容量為515 GW,占2014年全國總發電裝機容量的38%;這些基礎設施的溫室氣體排放量占全國的21%,二氧化硫排放占12%,氮氧化物排放占15%,淡水消耗占全國工業用水量的5%。我們發現園區能源基礎設施患了“三高”癥,就是燃煤機組多(裝機容量占87%)、小機組多(50MW以下數量占62%)、溫室氣體排放量在園區占比高(平均在75%)。
基礎設施因為服役時間長,排放占比高,排放有鎖定效應,同時基礎設施也是金屬材料、水資源使用的重要節點。僅從園區的能源基礎設施著手,我們把能源-水-材料進行耦合,從全生命周期的角度,開發了溫室氣體減排的“年份-存量(Vintage-Stock)”模型,仔細核算了園區溫室氣體和其他污染物協同減排的途徑、潛力和成本。我們提出了基礎設施的5種主要減排技術,燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐;垃圾焚燒爐替代燃煤鍋爐;抽凝/純凝汽輪機升級為背壓汽輪機;大容量燃煤機組替代小容量燃煤機組;天然氣聯合循環機組替代小容量燃煤機組。這五種技術綜合作用,能實現溫室氣體減排8~16%,并協同減排二氧化硫 24~31%、減排氮氧化物10~14%,節水34~39%。同時,減排具有一定經濟效益,綜合情景下單位減排成本為-519元/噸CO2 當量(2015年可比價)。
四大戰略路徑推動園區實現2050年碳減排51%
產業結構調整、能效提升、能源結構優化、碳捕集,推動中國工業園區深度碳減排。我們研究了兩種經濟增速下,中國工業園區2035年和2050年的排放量,提出了四種碳減排途徑及其各自的減排潛力。總體來看,未來園區經濟增長帶來的碳排放新增量仍將十分顯著,但通過四種減排途徑有望將其抵消并實現凈減排,即實現2015-2035年和2035-2050年分別減排28%和51%的目標。
具體來看,2015-2035年期間,產業結構調整與能效提升(即單位工業增加值產出的能耗下降)的碳減排潛力尤為顯著,提高非化石能源占比和增加CCUS應用也可帶來可觀的碳減排潛力。電網碳強度下降也可帶來一定的減排效果。從時間跨度來看,產業結構優化、能效提升、能源結構優化在2035-2050年期間的減排潛力將明顯減小,表明至2035年此三方面的碳減排潛力基本能充分釋放,遠期的深度減排需主要依靠持續推進工業生產活動中的系統優化、區域層面的產業布局優化和末端針對性的CCUS來進一步完成總體碳減排目標。
能源結構優化重點可在生活垃圾、生物質和污泥、余熱、風、光、氫等六種能源。我們研究發現預期碳減排貢獻最顯著的依次為氫能、風電、光伏,這三種能源到2050年的減排貢獻率總計可達73%-81%,尤其氫能在2015-2035年可貢獻36%-37%的減排潛力,在2035-2050年可貢獻46%-50%,是深度減排最有潛力的措施。垃圾、生物質和污泥、余熱這三類非常規能源目前在園區能源結構中的占比還較小,而園區則是其最重要的歸宿,需要進一步挖掘其潛力,通過大力提升此三類能源的回收利用率,并改進焚燒爐技術以提升摻燒比,其帶來的碳減排貢獻可望進一步增加。
現階段還應充分利用園區產業集聚優勢,挖掘園區內部和園區間的產業共生潛力,將生產過程中的副產品及廢物等回收利用,從源頭削減資源消耗和碳排放,例如城市生活垃圾、污水廠剩余污泥的焚燒產能,以及化學反應余熱的再利用等。
做好中國工業園區碳達峰碳中和工作的幾點思考
推動工業園區在《2030年前碳排放達峰行動方案》中發揮更大作用。中國省級及以上工業園區有2500余家,其他各級園區更多達上萬家,為落實國家自主貢獻和全球溫升控制的雙重目標,園區要充分發揮產業鏈供應鏈集聚、產業共生潛力大,基礎設施集約、行政管理高效、園區人擔當精神等優勢,成為工業部門乃至全國低碳發展的領頭羊和示范區。
各部門和地方政府在推動園區碳達峰工作中宜科學施策,制定工業園區低碳發展分類指導路線圖。碳達峰碳中和是國家“一盤棋”的總體部署,是一項系統工程。做好碳達峰碳中和工作,工業部門是重中之重,但要避免工業載體一刀切,都追求盡快盡早碳達峰乃至碳中和。因此,要研究制定“中國工業園區溫室氣體及多污染物協同控制行動路線圖”,將園區按照綠色發展水平、經濟規模、主導產業、基礎設施建設狀況等屬性進行分級分類,明確各類各級園區低碳化轉型的行動重點。研判園區未來碳排放演化路徑,結合國家自主減排貢獻和2℃/1.5℃全球碳預算目標,識別園區排放達峰關鍵時間節點,建立深度減排動態優化方案,支撐園區深化打好污染防治攻堅戰和綠色低碳轉型攻堅戰。
科學核算園區碳排放,摸清家底。要充分認識園區的特點,建議基于生命周期方法開發并編制工業園區溫室氣體核算框架與實施細則,開發系統、規范、標準的工業園區溫室氣體排放核算方法與工具包,解決核算方法的可行性、核算范圍的一致性、核算結果的可比性,科學支撐工業園區碳達峰決策,為后續全面深化工業園區溫室氣體減排工作提供基礎和手段。
開展碳達峰示范試點園區建設。結合當前正在開展的國家生態工業示范園區、國家高新區綠色發展示范園區等項目,建議主管部門間深化協作,選擇一批綠色發展基礎好、產業體系優勢足、低碳達峰意愿強、經濟實力有保障的園區,從全生命周期溫室氣體核算、定制化碳達峰路徑規劃等方面開展示范試點,并爭取給與專項預算資金支持,在“十四五”期間形成一批在國內可引領、在國際上有影響的碳達峰示范試點園區。
上下四十年:從“殺出一條血路”到“創出一條綠道”
中國工業園區發展是改革開放的偉大創舉和成功實踐之一。改革開放之初,先建蛇口工業區,進而帶動深圳特區全面發展;1984年沿海城市擴大開放,建立開發區亦為關鍵之行動;園區人“殺出一條血路”,走出了中國園區創新發展之路。過去四十年園區成功地肩負起了快速實現工業化、城鎮化的重要歷史使命,開發區人鑄就了創新和擔當精神;未來四十年,中國工業園區主動擁抱新時代、新使命、新擔當,戮力前行,實現碳達峰碳中和,“創出一條綠道”。
風好正是揚帆時,不待揚鞭自奮蹄。做好碳達峰碳中和工作,中國工業園區必須做出貢獻!
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