仇保興：當前“雙碳”戰(zhàn)略設(shè)計存在六大誤區(qū)

2023年1月中旬，經(jīng)濟觀察報主辦的“第十二屆企業(yè)社會責任年度峰會”在線召開，國際歐亞科學院院士、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部原副部長、中國城市科學研究會理事長仇保興做了主題演講，提出當前“雙碳”戰(zhàn)略設(shè)計需要避免六大誤區(qū)。針對這些誤區(qū)，仇保興提出了倡議。以下根據(jù)仇保興演講整理：

雙碳戰(zhàn)略能不能順利實施，這不僅是各級政府的責任，也是企業(yè)長遠的責任。今天談?wù)勲p碳戰(zhàn)略設(shè)計的若干誤區(qū)及其糾正措施。

第一個誤區(qū)，妄圖通過購買綠電、CCER來代替減碳。

當前部分企業(yè)甚至地方政府認為，只要購買足夠的綠電，或者用CCER來代替減碳就能實現(xiàn)該單位、地區(qū)的碳中和，但這實際是短視的行為。如果只是針對一個展會，或者舉行的某一個短期研究項目，其過程碳排放是可以通過CCER這種碳交易來完成減碳的，但這也是將減碳責任臨時轉(zhuǎn)嫁給其他降碳企業(yè)。從長遠角度看，這是減碳的外包，把社會責任和生態(tài)責任推卸給其它社會主體了。低碳是一種長期生活和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，而這種“外包”模式顯然是不能被大規(guī)模推廣的。

此外，對目前社會上大量出現(xiàn)的這些“CCER碳中和證書”其實是有一定誤區(qū)的?！半p碳戰(zhàn)略”的實踐，始終是需要企業(yè)和地方政府實踐生產(chǎn)活動、生產(chǎn)方式的低碳化轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)碳中和必然需要通過社會主體自身進行節(jié)能減排，或者發(fā)展可再生能源來使自身的碳排放得到中和，這才是可持續(xù)的方式。這就需要做出很大的非常復雜且艱巨的努力，因此“雙碳戰(zhàn)略”也是長期且艱巨的創(chuàng)新過程。

現(xiàn)代城市是非常復雜的社會經(jīng)濟和自然的復合結(jié)構(gòu)，但也可以被簡化為這么幾種模塊——建筑、交通、廢棄物處理、工業(yè)、碳匯農(nóng)業(yè)農(nóng)村。只要在某一個方面獲得技術(shù)創(chuàng)新，就能獲得碳減排。例如中國城市科學研究會已經(jīng)發(fā)布的《碳中和建筑評價導則》，《導則》首先就要求了建筑本身要通過節(jié)能減排或自身創(chuàng)造的可再生能源作為一種基礎(chǔ)的碳減排方式，在這基礎(chǔ)上，我們再要求增設(shè)一些對社會生態(tài)有影響的要素，例如提高了綠電比例、對電網(wǎng)能夠主動地相應(yīng)調(diào)節(jié)等等。

第二個誤區(qū)，栽培“超級生物”利用生物質(zhì)能源實現(xiàn)碳中和。

有許多地方政府甚至一些植物學專家認為，可以通過一種以我國本土野生蘆竹為母體，采用現(xiàn)代生物育種技術(shù)進行科學誘導馴化、組培繁育出的新型高產(chǎn)能源作物“超級蘆竹”來獲得大規(guī)模的可再生能源，他們認為如果這種生物質(zhì)能源能夠大面積種植，就可以使碳中和順利實現(xiàn)。據(jù)介紹，“超級蘆竹”可在荒地、灘涂地、沼澤地、鹽堿地等PH3.5-PH9 的土壤環(huán)境生長。一次種植可連續(xù)收割15-20年，干生物量達5-10 噸/畝/年，約為玉米秸桿的7倍、水稻秸桿的15倍以上。不少植物學家認為這種超級蘆竹還具有超強的碳匯能力，是森林的25-40倍。

因此很多權(quán)威專家宣稱：我國只要拿出約11億畝左右土地種上蘆竹，就可以滿足全國50%以上的可再生能源的需求。照此說法，豈不是只要在足夠多的土地上種上這種植物就能一勞永逸解決我國碳中和難題了？但事實上在年降雨量小于1000mm的地方是不可能種植存活這類高耗水作物的。按照植物固碳所需水量比例計算，每公斤生物量固碳需要100-300公斤水，植物吸收的99.5%的水份都會自然蒸發(fā)“浪費”，只有0.1-1%左右的水量是能被植物吸收轉(zhuǎn)化為固碳植物纖維素。事實上，植物固碳用水的效率都明顯低于1%，不同種類植物都差別不大，包括超級蘆竹。

可以想象，如按照每畝超級蘆竹能生產(chǎn)5噸干物質(zhì)計算，則每年需要用水量500噸，如蒸發(fā)悉數(shù)為2.5則每畝種植的超級蘆竹至需要1250噸水。由此可見，在我國大面積地推行超級蘆竹的種植，不長途調(diào)水灌溉是不可能實現(xiàn)的。年降水量滿足1000mm以上只有少數(shù)地方能滿足而且用地與傳統(tǒng)糧食作物高度重疊，如采用長途輸調(diào)水需要大量的能源和占用耕地。我國能夠滿足超級蘆筍種植，而且不用長距離調(diào)水的地方僅有江南的小部分區(qū)域滿足，但這些地方也基本是高產(chǎn)糧田。碳中和沒有捷徑可走，試圖通過種植某種人工改良的超級植物來低成本地實現(xiàn)某省或全國性減碳顯然是不可能的事情。從可再生能源可開發(fā)總量來看，我國陸上風能可開發(fā)量理論值為3000億吉焦以上，陸上光伏發(fā)電理論值更高達百萬億吉焦（比2060年我國預(yù)計用電量1000億吉焦還要多出上千倍）。由此可見，以城市為主體大力發(fā)展太陽能光伏、陸上或海上風電，再結(jié)合有效的儲能才能替代傳統(tǒng)化石能源，形成可行的碳中和路線圖，而生物質(zhì)能源只能是一種區(qū)域性補充性可再生能源。

第三個誤區(qū)是林木碳匯的提升占比過大。

從各個城市的雙碳方案路線圖、未來規(guī)劃藍圖來研判，許多城市錯誤地認為，碳匯的提升能夠?qū)Α疤贾泻汀必暙I20%，甚至30%的份額，這顯然是錯誤的。根據(jù)經(jīng)驗判斷，一個縣甚至一個省，一個城市的林木碳匯再提高，也僅能貢獻3%-5%的減碳份額。

為什么會產(chǎn)生這么巨大的誤區(qū)？因為是受到了一些錯誤的文章的引導，例如，國際知名學術(shù)期刊《自然》曾發(fā)表所謂的多國科學家最新研究成果顯示，2010-2016年中國陸地生態(tài)系統(tǒng)年均吸收約 11.1 億噸碳，吸收了同時期人為碳排放的45%。文章指出：該研究成果表明，此前中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力被嚴重低估。

這個結(jié)論有兩個錯誤，一是我國的陸地系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)在所作的模型，也沒有那么高的碳可以吸收。如果吸收了，到了年終即冬季大部分植物自然枯萎，原來固碳量肯定是又要排回去了。二是我國2010年-2016年，每年的碳排放已經(jīng)接近100億噸，就是吸收了11億噸的碳排放，怎么可能達到45%？最多是11%，所以這種算法明顯存在錯誤。

而根據(jù)中共中央、國務(wù)院文件，我國近些年碳匯任務(wù)是“森林蓄積量從2025年180億立方米增加到2030年190億立方米。（相當于每年可增碳匯3.6億噸）”。這與國際知名學術(shù)期刊《自然》的數(shù)據(jù)是明顯矛盾的。實際上，我國近些年每年排放的二氧化碳超過了100億噸，如果真如同《自然》所說的“吸收了同時期人為碳排放的45%”，那么我國每年林木碳匯的量應(yīng)該在50億噸左右。這些具有明顯錯誤的文章被大量引用，才會導致產(chǎn)生這些誤區(qū)。

但是，我們不能忽略自然界具有巨大的潛在的碳調(diào)節(jié)能力，碳調(diào)節(jié)能力最大的還是海洋，從單位面積來看，每一平方公里的碳吸收能力，海洋是森林的10-20倍，而森林是草原的10-20倍。完成減碳社會責任是一個偉大的事業(yè)，但要在科學研究上下工夫。

第四個誤區(qū)是過分的依賴碳封存，即CCUS。

根據(jù)研究測算，國際國內(nèi)一致的意見是不包括運輸和封存成本，國外捕集CO2的成本約為11-57美元/噸，而我國煤發(fā)電廠工藝流程中的低濃度CO2捕集成本為300-900元/噸。煤化工工藝流程中的高濃度的二氧化碳捕獲比較容易，但成本仍達200-600人民幣一噸，而且這還不包括運輸與封存過程發(fā)生的成本。

在2020年，據(jù)E&ENews網(wǎng)站報道，由于油價偏低，由美國NRG能源公司（NRGEnergy Inc.）支持的Petra Nova碳捕集設(shè)施已經(jīng)停止捕集二氧化碳。也就是說，曾被視為碳捕捉的一盞明燈，也是美國唯一的一家大型商業(yè)碳捕集發(fā)電廠自2017年1月投入運行以來首次停運。

當然，目前也有人提出，能不能把這個二氧化碳運到油田，替換水，把其作為增加開采石油的填料，可“一舉多得”進行碳封存。但事實是，從生產(chǎn)總量上看我國2020年產(chǎn)油量僅為2億噸，全部等量注入二氧化碳也僅為我國每年碳排放量的零頭。從單位成本看，通過注水增加石油開采量與注二氧化碳成本相差百倍，而且通過收集、濃縮、運輸和注入封存二氧化碳也需要很高的能源消耗。從全球范圍來看，通過傳統(tǒng)的碳封存技術(shù)（CCUS或CCS）幾乎沒有成功的商業(yè)案例。但大自然早就存在許多“低成本”的碳封存模式值得人類去借鑒：例如海洋中的貝類與珊瑚蟲等生物能將水中的二氧化碳與鈣相結(jié)合形成碳酸鈣類物質(zhì)，后者作為碳封存的中介質(zhì)至少能將碳封存千年以上，而且在這一過程中幾乎不消耗能源，這非常值得科學家們進行探索。

第五個誤區(qū)是沒有區(qū)分灰氫和綠氫。

許多企業(yè)家、許多地方政府都把發(fā)展氫能源作為自己減碳的主要手段，但他們不知道我們現(xiàn)在的氫能源方案走的是純氫的方案，實際上是充滿著陷阱的。

第一個陷阱，例如我們推行的氫能源汽車，作為燃料的氫如果來自于化工燃料，當前我國97%純氫來自于天然氣或煤炭，如果純氫是天然氣轉(zhuǎn)化過來的，成本最低，但這樣的氫氣是“灰氫”，將這類“灰氫”作為燃料汽車的燃料的話，從全生命周期算，它產(chǎn)生的碳排放比直接燒柴油汽油還要高20%以上。如果氫氣是來自于生物質(zhì)，或通過太陽能和風能轉(zhuǎn)化的氫氣，就被稱之為“綠氫”，碳排放就降低了20倍。

由此可見，同樣是氫，綠氫與灰氫是明顯不同的。我們需要意識到，人類能源利用進入了這么一個新歷史階段，針對同樣種類的交通燃料而言，其來源是非常重要的一個減碳大問題。

第二，氫能源最大的危險在于它極易爆炸的特性，即在密度4%-70%之間都是非常容易點燃爆炸的。為什么也有很多專家說氫能源、氫氣泄露不容易爆炸，那是因為由于氫氣比較輕，所以在空曠的原野中逃逸快，但我國各個城市都是密集型住宅區(qū)，80%的汽車如果都要停在大樓的地下庫，地下車庫是密封的空間，一旦發(fā)生氫氣泄露，就會引起連鎖爆炸，這是非常危險的。所以許多方案在國外人口密度稀少的郊區(qū)行得通，在我國密集的大城區(qū)則行不通。

第三，因為氫氣逃逸量非常大，運輸成本非常高。所有的純氫如果運輸?shù)木嚯x超過200公里，運輸費比運輸氫的價值還要高，所以不適宜長途運輸；加上氫氣可以與鋼鐵相互作用產(chǎn)生“氫脆”，使鋼鐵的結(jié)構(gòu)遭到破壞，必須要用昂貴的特殊材料，因此長距離運輸氫很難得到解決。

第四個問題是加氫站投資太大，往往是一般加油站的50倍以上，這些問題都是目前沒法得到解決的。

正是由于以上諸多問題，我們需要換個思路來完成氫能源的發(fā)展，即人類要學習大自然把氫轉(zhuǎn)化成綠色甲醇或者綠氨等穩(wěn)定的氫化合物載體。只要將氫轉(zhuǎn)化成綠色甲醇和綠氨就能輕易的儲存、運輸，同時也能低成本與煤摻雜進行混燒來大幅降低煤發(fā)電的碳排放。

第六個誤區(qū)，過去數(shù)百年工業(yè)文明的成就，使得我們推崇建造大而集中的化學儲能。

眾所周知，可再生能源有波動性，需要進行調(diào)峰儲存進行平衡，這是一個基本常理——發(fā)展100萬千瓦的可再生能源，至少需要30千瓦，就是三分之一的容量用來儲能。但如果我們延用工業(yè)文明，建設(shè)大型的、集中的、中心控制式的儲能站則肯定是錯誤的。

有一個非常慘痛的教訓，在去年4月16日，北京市豐臺區(qū)一個25MWh直流光儲充一體化電站發(fā)生起火，在對電站南區(qū)進行處置過程中，電站北區(qū)在毫無征兆的情況下突發(fā)爆炸，導致2名消防員犧牲。從此北京市下了一個命令，所有大型化學儲電站一律停止投資建設(shè)，這是血的教訓。因為越大型、越集中的化學儲能越具爆炸性危險，有專家認為這與將大規(guī)模殺傷性武器安置在城區(qū)無本質(zhì)差別。

從全國來看，如果電力系統(tǒng)整個進行轉(zhuǎn)型，還需要大量的儲能設(shè)備。儲能方面首先要考慮到安全，其次考慮到成本。

未來有兩個方向值得科學家和企業(yè)家作出努力：第一個方向，建筑脫碳和儲能的潛力在于社區(qū)“微能源”。從目前的趨勢來看，在2030年時我國將會有1億輛電動車，目前每輛電動車的儲電能力平均是70度電，按每年每輛電動車充放電100次計算，全年儲能調(diào)節(jié)能力為7000億kwh，相當于將7個三峽電站改為抽水蓄能電站。這樣巨量的儲電能力若合理調(diào)配就能使未來電網(wǎng)得到穩(wěn)定運行。例如通過利用社區(qū)的分布式能源微電網(wǎng)以及電動車儲能組成“微能源系統(tǒng)”，在電網(wǎng)處于用電峰谷的時候，使所有社區(qū)停放的電動汽車進行自動低價充電；當電網(wǎng)處于用電峰頂時，可以借用電動車所儲的電按峰谷差價出售給電網(wǎng)一部分電力，這既能對電網(wǎng)用峰谷能進行調(diào)節(jié)，又能為電動車主帶來利潤。如果外部突發(fā)停電，社區(qū)也可以借助各家各戶的電動車電能作為社區(qū)的臨時能源供應(yīng)。如此一來，這樣的居民小區(qū)實際上就是一個發(fā)電單位，也是一個韌性很強的虛擬電廠。更重要的是，比起傳統(tǒng)的大型化學電池蓄能，這種分布式的社區(qū)微電網(wǎng)在儲能成本、韌性安全保障能力等方面都有顯著的優(yōu)勢。

另外一個方向是利用抽水蓄能進行可再生能源的儲能調(diào)峰。因為抽水蓄能不僅效率很高，可以達到80%，更重要的是一旦建成可以使用百年以上，這個過程中間損耗很小，屬最綠色的儲能模式。但是建設(shè)成本很高，周期長達15年，這就是為什么我國在兩個五年規(guī)劃中都沒有完成任務(wù)的原因。解決之道在于充分利用我國現(xiàn)有的9萬多個已建成的水庫中適合的一部分水庫進行抽水儲能。

按我國《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》，2035年需要達到3億千瓦抽水儲能總?cè)萘?。?jù)國家電網(wǎng)總工程師陳國平介紹：“2030年我國要想實現(xiàn)12億千瓦新能源裝機容量，至少需要匹配2億千瓦的儲能。但我國現(xiàn)有的抽水蓄能裝機僅為4000萬千瓦左右，受制于建設(shè)周期，到2030年我國抽水蓄能裝機最多只能達到1億千瓦?！庇捎谛陆ǔ樗钅茈娬久媾R選址難、征地拆遷難和開山修公路生態(tài)環(huán)保審批難等障礙，已經(jīng)連續(xù)兩個五年計劃未完成預(yù)定建設(shè)任務(wù)。我國實際在建抽水蓄能電站總規(guī)模5513萬千瓦，全部投產(chǎn)也僅滿足需求量的30%左右。從裝機總量來看，我國抽水蓄能占電力裝機總量的1.4%，遠低于日本的8%以及意大利、德國等國家的3%-6%，發(fā)展空間巨大，且需求緊迫。

因此利用現(xiàn)有具備抽水蓄能條件的中小型水庫改裝成多功能抽水儲能電站，可以解決新增可再生能源的儲能比問題，同時也能利用水庫改建機會解決病險水庫維修資金缺口難題，實現(xiàn)對病險水庫進行大規(guī)模加固，而且利用抽水蓄能電站穩(wěn)定的儲能性，也能快速解決我國“棄風、棄光”問題。

總之，首先，雙碳路線圖的設(shè)計和制訂需要科學的態(tài)度，需要跨學科團隊艱苦持續(xù)的創(chuàng)新研究，沒有捷徑可走；第二，“雙創(chuàng)”是唯一引領(lǐng)“雙碳”的途徑，90%以上的“雙碳”科技與政策工具都將在未來涌現(xiàn)；第三，“雙碳”需要對固有的知識更新，把固有的利益格局打破，同時突破傳統(tǒng)的思維框框；第四，雙碳戰(zhàn)略需要更多市場主體和社會主體的參與，參與主體越多，主動性越強，雙碳藍圖實施的成功率越高；第五，城市再次成為雙碳和經(jīng)濟增長競爭的主體和創(chuàng)新的平臺，抓住這一機會，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)城市經(jīng)濟“二次騰飛”，更能使我國雙碳戰(zhàn)略從上而下“構(gòu)成”能與從下而上“生成”相互協(xié)同，形成堅韌靈活的碳中和能源新體系。