中國過去30年的高速發(fā)展使得數(shù)億人口擺脫了貧困,并使這個國家也迅速躋身于大經(jīng)濟體之列。在未來數(shù)十年中,如果中國要保持經(jīng)濟持續(xù)增長,并加快城市化步伐,她不僅必須確保自己擁有充足和安全的能源,還要努力減輕這種增長對環(huán)境造成的影響。
中國必須在不降低增長速度、并不斷提高人民生活標準的條件下解決這些問題。但是,龐大的人口數(shù)量和經(jīng)濟規(guī)模帶來了獨一無二的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),中國的決策者必須制定范圍廣泛、數(shù)量龐大的法規(guī)和政策,以提高諸多行業(yè)的能效,并減輕增長對環(huán)境造成的影響,其中就包括碳排放。
為了幫助中國的決策者和企業(yè)領(lǐng)導人發(fā)現(xiàn)更多提高能效的機遇,對這些機遇的優(yōu)劣進行排序,并使增長更具有可持續(xù)性,我們對一些技術(shù)進行了研究,衡量了它們對溫室氣體排放所產(chǎn)生的影響。我們只對那些技術(shù)上可行且在2030年前有可能實現(xiàn)商業(yè)化的方法進行了研究。
我們的研究結(jié)果指出,到2030年,積極部署一系列新技術(shù)——諸如電動汽車和新的廢物管理辦法——將使中國進口石油的需求在已經(jīng)確認的能效目標基礎(chǔ)上,再降低30%~40%。中國還可以將煤炭需求穩(wěn)定在目前的水平上。這種方法將極大地改進中國業(yè)已出臺的增強能源安全性、降低碳排放的重大計劃。但是,實現(xiàn)這些目標將需要相當大的資本投資。在未來20年中,中國需要在現(xiàn)有提高能效的支出計劃的基礎(chǔ)上,每年再新增支出1500億歐元~2000億歐元,以充分發(fā)揮這些技術(shù)的潛力。此外,在實現(xiàn)這些目標的道路上還存在著一些障礙,其中包括下崗等社會成本和再培訓等問題。可以用來實現(xiàn)這些優(yōu)勢的機遇期是短暫的:每座沒有采用這些技術(shù)的建筑物或發(fā)電廠都會降低這些技術(shù)提高能效的收益。
采用這些技術(shù)不啻于要在發(fā)電、汽車燃料、廢物管理、建筑物和城市設(shè)計、植樹造林和農(nóng)業(yè)方面進行一場“綠色革命”。決策者需要做出決策,理性的、基于對技術(shù)的經(jīng)濟性和可行性透徹理解的決策。
可持續(xù)性所面臨的日益加劇的挑戰(zhàn)
中國養(yǎng)育著全1/5的人口。據(jù)估計,在2007年,中國消耗了27億噸1標準煤當量2的能源,排放了75億噸的溫室氣體。它很可能已經(jīng)取代美國,成為上排放大國。中國對于能源的需求以及將能源用于工業(yè)、發(fā)電、交通和廢物填埋所產(chǎn)生的排放和污染,也導致了其他環(huán)境問題的產(chǎn)生。在中國北方,荒漠化威脅著耕地和草原。水資源短缺的問題在全國日益嚴重。
中國工業(yè)部門排放的溫室氣體所占的比例高于包括發(fā)達國家和發(fā)展中國家在內(nèi)的大多數(shù)國家所釋放的比例。這種高水平反映了中國正在經(jīng)歷大規(guī)模的工業(yè)化。為商用和住宅建筑提供電力和熱能所產(chǎn)生的排放是中國飛速發(fā)展的城市化和人民生活水平不斷提高所導致的結(jié)果。中國的交通所產(chǎn)生的中等排放量則反映了其機動車的普及率目前較低的現(xiàn)狀——2008年,在中國,每100人擁有4輛汽車,而在日本和美國,每100人分別擁有60輛和80輛汽車。
隨著中國GDP的不斷增長以及接踵而至的城市化浪潮,中國的排放模式將發(fā)生變化。我們根據(jù)中國主要經(jīng)濟學家普遍認可的7%~8%的GDP增長率3進行了長期預測。到2030年,中國15億人口中有約2/3的人將生活在城市(參見附文“綠色思維”)。為了應(yīng)對這種增長,中國計劃興建5萬座高層住宅建筑和170條公共軌道交通線和地鐵系統(tǒng)。(與之形成對照的是,歐洲僅有70條此類系統(tǒng))。隨著經(jīng)濟和城市的發(fā)展以及家庭收入的提高,包括汽車在內(nèi)的消費量也會進一步提高,進而將導致碳排放的上升。
如果中國在提高能效和實現(xiàn)燃料供應(yīng)多樣化方面不做出進一步的努力,那么,在技術(shù)方面就不會得到進一步提高。我們將這種顯然不符合實際的假設(shè)稱為技術(shù)凍結(jié)情境。根據(jù)這樣的假設(shè),中國的溫室氣體排放將從2005年的68億噸上升到2030年的229億噸。在這種情況下,到2030年,中國對石油的需求將增加4倍,每年需進口10億噸石油。對于煤炭的需求將增加3倍多,每年需進口37億噸~42億噸。
我們提出的這種技術(shù)凍結(jié)情境是為了提供一個假定的基準線。當然,因為中國正在提高能效并降低碳密集型能源的消耗和排放,因此,實際排放將可能低很多。過去的20年中,中國的碳效率每年提高4.9%,主要是通過提高工業(yè)的能源效率來實現(xiàn)4。政府制定了在目前正在實施的十一五計劃中,將能源強度降低20%的目標5。現(xiàn)在所設(shè)想的措施包括采用更加嚴格的建筑規(guī)范,提高機動車燃油效率標準,關(guān)閉能源密集型行業(yè)的小廠,以及增加對可再生能源的投資。
我們預計,中國目前所做的努力以及近出臺的政策,將在2005年~2030年內(nèi),每5年將其能源強度降低17%。根據(jù)我們所稱的政策情境,到2030年,中國每年的碳排放量為145億噸。能源效率的提高將主要來自工業(yè)行業(yè)(通過降低能源強度和改進廢物的回收利用)和電力行業(yè)(通過核能和可再生能源的使用,以及提高煤炭發(fā)電的效率)。能效更高的新建筑和汽車燃油效率的提高也會有所幫助。這些改進還可降低進口能源的需求——將石油進口需求降低30%,煤炭進口需求降低85%。
為了獲得這些收益,政府將做出巨大努力,嚴格地強化政策實施,并為各行各業(yè)提高能效的投資提供獎勵。
一場綠色革命
如上所述,中國已經(jīng)為提高能源效率制定了雄心勃勃的目標。但是,我們還是發(fā)現(xiàn)了更多的機遇(圖表1),其中包括在中國已經(jīng)承諾進行努力(比如興建更多核能發(fā)電廠,更多地植樹造林)的基礎(chǔ)上,加大技術(shù)應(yīng)用或政策實施。其他機遇還涉及利用現(xiàn)有的和新興的技術(shù),比如電動汽車、有利于氟碳化合物減排的新型半導體制造設(shè)備,以及在水泥窯中使用農(nóng)業(yè)廢料與煤炭一起作為燃料(以降低煤消耗)。
在提高能效和溫室氣體減排方面,我們發(fā)現(xiàn)了中國可以從現(xiàn)在到2030年間利用的5大類機遇。如果中國能夠成功地抓住它們,那么,中國可以在目前希望實現(xiàn)的對進口石油的依賴降低30%的基礎(chǔ)上,再降低30%。到2030年,中國還可以將煤炭需求穩(wěn)定在目前的水平上,將煤炭發(fā)電占總發(fā)電量的比例從目前的80%大幅度降低到占34%。
對中國而言,這不亞于一場綠色革命。讓我們詳細談?wù)勥@5大類機遇。
綠色發(fā)電
隨著制造商不斷提高太陽能和風力發(fā)電設(shè)備的產(chǎn)量,實施這些技術(shù)的成本將會下降。到2030年,在中國的能源中,太陽能將占到8%的比例,而風能將占到12%(而目前這兩種能源所占比例微乎其微),核電在電力所占比例將從2%提高到16%,水力發(fā)電將從16%提高到19%,而天然氣發(fā)電也將從1%提高到8%(圖表2)。
中國是上大的太陽能光伏設(shè)備出口國,我們認為,她在相當長的時期內(nèi)將保持這一地位。根據(jù)中國(以及)預計的太陽能光伏設(shè)備生產(chǎn)能力以及該行業(yè)的歷史學習率(通過產(chǎn)量提高獲得經(jīng)驗進而降低成本),到2030年,中國太陽能光伏設(shè)備設(shè)備的安裝成本將降低近80%。隨著該技術(shù)的進一步改進,到2030年,太陽能發(fā)電成本將降低到每千瓦小時0.045歐元。
與此類似,到2030年,中國會將核電發(fā)電能力提高到1820億瓦,比政策情境目標提高740億瓦。中國可以制造核電廠所需設(shè)備的70%,而這些設(shè)備的成本也在不斷下降。如果中國大限度地發(fā)展核能,到2030年,碳排放將下降4.7億噸,而每噸的減排成本只有3歐元。
煤炭是中國大的溫室氣體排放燃料,到2030年,碳捕獲和碳存儲技術(shù)會將煤炭產(chǎn)生的溫室氣體減排7.3億噸,成本為每噸60多歐元。這項技術(shù)目前十分昂貴,但到2030年,中國將有過25%的煤電廠——包括新建廠和經(jīng)過技術(shù)改造的老廠——配備該技術(shù)。
綠色交通
汽車和卡車在中國溫室氣體排放中目前所占的比例較小,但這一情況將會發(fā)生變化。到2030年,中國將取代美國成為擁有汽車數(shù)量多的國家,擁有量將過3.3億輛。我們假設(shè),屆時內(nèi)燃發(fā)動機的燃油效率將以合理的價格得到極大的提高。即便如此,中國依然會有75%的石油要依靠進口。
我們的政策情境預計的采用電動汽車所提高的能源效率是比較保守的。但是,如果假設(shè)中國從2015年開始廣泛采用電動汽車技術(shù),并且到2020年,新車的采用率達到,我們的分析顯示,對于進口石油的需求將會降低30%~40%。通過利用中國的低成本勞動力、快速發(fā)展的汽車市場、它在充電電池方面取得的成功以及在電動交通方面的巨大投資(包括已經(jīng)投入和承諾的),中國將成為該行業(yè)的全球領(lǐng)袖。
從2016年到2030年,為了廣泛推廣電動汽車并興建所需的充電基礎(chǔ)設(shè)施,中國每年需要資本投資過700億歐元。
綠色工業(yè)
鋼鐵、化工、水泥、煤炭開采和廢物處理行業(yè)在中國的經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。這些行業(yè)也大量消耗能源:2005年,它們占到了能源總消耗量的1/3,以及碳排放的44%,同時,還是空氣和水污染大戶。中國正在“關(guān)停并轉(zhuǎn)”這些行業(yè)中的小廠和低效設(shè)施,并為大型企業(yè)確定了節(jié)能目標,而且還在生產(chǎn)中采用全球佳實踐。這些以及政府在工業(yè)部門中的其他節(jié)能努力,到2030年可節(jié)能4.5億噸標準煤當量。
中國在2008年實施了水泥的新質(zhì)量標準,提高了熟料(水泥的主要材料)的規(guī)格,并為熟料替代品制定了更加嚴格的定義。我們預計,這些措施會將混凝土中水泥的用量減少10%,并相應(yīng)地減少水泥行業(yè)的排放量。與此類似,中國正在為降低廢物燃燒所用能源以及煤層氣的回收和重新利用制定標準,這些標準將降低這些行業(yè)的排放量。政策方面的這些努力到2030年將使中國在這些行業(yè)中減排48億噸。
在政策情境所設(shè)想的基礎(chǔ)上進一步降低每個行業(yè)的排放方面,中國擁有巨大的機遇:新技術(shù)和流程改進可將溫室氣體排放再降低16億噸。比如,在水泥行業(yè),可以使用農(nóng)業(yè)廢料與煤炭一起作為窯中的替代燃料。在煉鋼業(yè),薄帶連鑄(澆鑄和軋鋼一步完成)可大幅度降低能耗和排放。
實施這些新技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)包括缺乏人才和資金有限。在中國,由于大學并不教授一些所需技能(比如的生產(chǎn)制造系統(tǒng)設(shè)計等),因此熟練的技術(shù)人員和工程師非常匱乏,而這種匱乏將長期存在。在某些行業(yè),能效方面的投資的機會成本非常高,而在另一些行業(yè),總回報又似乎過低。高管們不喜歡關(guān)閉工廠對其進行改造的辦法,也不接受引進創(chuàng)新技術(shù)或流程所帶來的相關(guān)損失。為了抓住進一步提高能效和減排的機遇,政府必須協(xié)助克服這些障礙。
綠色建筑
中國的快速城市化將持續(xù)數(shù)十年。公寓樓、辦公樓和商務(wù)中心將快速增長以適應(yīng)大規(guī)模的移民和經(jīng)濟發(fā)展。在技術(shù)凍結(jié)的情境中,建筑行業(yè)能源消耗所產(chǎn)生的溫室氣體總排放,將從2005年的11億噸增長到2030年的51億噸。然而,如果采用政策情境應(yīng)對該行業(yè)能源使用的發(fā)展和排放問題,到2030年,排放可降低至32億噸。我們預計,運用各種可行的技術(shù)每年可減排16億噸。
從2005年到2030年,中國的總樓面面積(包括住宅和商用)將翻番,從420億平米增加到910億平米。不斷提高的收入水平將推動家庭購買更多的電器和空調(diào),進而推高能源的使用。為了解決這些問題,政府正在制定目標,使得建筑供熱更多地采用天然氣和混合熱電廠等相對的能源,而不是煤炭和柴油。隨著時間的推移,在許多地區(qū)天然氣將取代煤炭(或煤氣)用于做飯或燒熱水。政府還在建筑規(guī)范中增加了更加嚴格的提高能效的新規(guī)定,對家電強制進行能效評級,并提供補貼,鼓勵改用更的照明燈具。
除了這些政府主導的努力外,這些機遇還包括在中國北方采用區(qū)域供暖系統(tǒng)6,取代低效的社區(qū)鍋爐系統(tǒng),改造沒有自動化系統(tǒng)和熱力泵的商用建筑,以提高供暖、通風和空調(diào)系統(tǒng)的效率。中國還可以對新建筑應(yīng)用“被動設(shè)計”原則:在保溫、通風系統(tǒng)的設(shè)計中使用自然光線和遮光,以減少用于供熱和制冷的能耗。對老建筑也可以進行保溫和門窗等用材的節(jié)能改造。
這些舉措都需要付出社會成本。對于供暖控制系統(tǒng)和泵采取更高的能效標準,將把低效的當?shù)貜臉I(yè)者趕出市場。更昂貴的供暖系統(tǒng)和市場化的供暖費用,會使得中國的低收入家庭在沒有補貼的情況下無法承受。強制實施更高的建筑標準將推高行政管理的成本。迄今為止,政府所做的許多努力都收效不大。盡管進行了宣傳教育活動并提供了補貼,節(jié)能熒光燈(CFL)在推出10年后的普及率僅達到了10%。政府并沒有(像澳大利亞已經(jīng)做的那樣)強行禁止白熾燈上市。要說服消費者,節(jié)能熒光燈雖然更昂貴,但能效更高,因此從長期看更劃算。這項說服工作也是一項艱巨的任務(wù)。
綠色生態(tài)系統(tǒng)
農(nóng)田和森林都是碳匯(可吸收碳)。盡管中國已經(jīng)停止了大多數(shù)森林采伐活動,但原始森林在中國的覆蓋率只占國土總面積的11%。據(jù)我們估計,到2010年,政府的植樹造林和森林再造計劃將使森林覆蓋率提高到占國土總面積的20%。中國還努力限制在草場放牧(中國4億公頃草原中有90%正在退化或存在退化風險),引入可持續(xù)農(nóng)業(yè),在農(nóng)村地區(qū)推廣使用由動物肥料產(chǎn)生的沼氣取暖和做飯。(目前,已有2300萬戶農(nóng)村家庭使用沼氣取暖和做飯)。到2030年,這些政策可每年減排2.9億噸。
到2030年,其他類似的減排機遇還可能減排6.4億噸,其中包括將森林覆蓋率提高到25%而不是20%,提高牲畜的圈養(yǎng)率而不是在草原上放養(yǎng),進一步實施保護可耕地和使用新化肥等農(nóng)業(yè)措施。這些機遇還可能產(chǎn)生連鎖撞擊效應(yīng):比如改進土地管理,可以控制荒漠化,并提高水源的利用效率。
為了充分實現(xiàn)這些技術(shù)的潛力,中國需要從現(xiàn)在就開始行動。等待數(shù)年,就可能降低提高能效和減排的可能性。比如,為了充分發(fā)揮電力行業(yè)的減排潛力,中國必須在2010年前實施我們所建議的大部分措施。中國正在不斷建設(shè)新的火力發(fā)電廠,如果不對這些電廠采用昂貴的碳捕獲技術(shù)進行改造,它們將在未來30年~40年間不斷排放溫室氣體。一項簡單的靈敏度分析顯示,更清潔的發(fā)電技術(shù)的實施如果推遲5年,累計效應(yīng)到2030年,溫室氣體的減排潛力就可能降低達15億噸——出了該技術(shù)可能減排能力的50%(圖表3)。如果推遲10年,則可能使減排潛力喪失80%。
從現(xiàn)在做起,擁抱綠色革命技術(shù),中國可以創(chuàng)造能源更加安全、能源排放更低的未來,同時無需犧牲經(jīng)濟增長和人民生活水平的提高。
作者簡介:
尤茂庭(Martin Joerss)是麥肯錫北京分公司董事;華強森(Jonathan Woetzel)是上海分公司資深董事,張海濛是上海分公司副董事。
注釋:
1公噸:1公噸=2,205磅。
21千克標準煤當量=7,000千卡。
3在本報告中,我們使用7.8%作為中國GDP的長期增長率。
4碳效率衡量每單位溫室氣體排放所產(chǎn)生的GDP值。
5能源強度衡量一個國家經(jīng)濟的能源效率,定義為單位GDP的能耗值。
6供應(yīng)熱水并將其輸送到建筑物的煤廠。