策划人:李仲轲

你好,这里是《邵恒头条》,我是邵恒。

今天咱们继续来聊碳中和这个话题,在星期二的节目中我和你讲过,中国想要达成2060年“碳中和”的目标,不仅仅是要实现能源变革。在生活方式、工业生产的技术上,我们也需要变革。

不过咱们不得不承认一点,那就是能源变革仍然是实现碳中和这个大计划里最关键的一个环节。相信你也知道,如果咱们在供能方面没有实现碳中和,那在生产、生活环节实现碳中和也不能完全解决问题。就比如说,咱们在未来都开上了电动汽车,但是电动汽车充的电是来自煤电厂,那只能说是缘木求鱼,没有解决根本问题。

不过,能源变革这件事,想想就很难。

我在高瓴的报告中看到一个数字,中国有41.6%的碳排放都是来自发电和供热部门。为什么发电和供热部门的碳排放这么高呢?咱们就拿发电来说吧,在中国的总发电量中,70%都来自于火力发电;火力发电主要是烧煤。中国的煤电总装机容量约为1050GW,比其他所有国家的总和还要大。如果想要实现能源变革,对于煤电厂的改革肯定是一个关键环节。

清华大学的研究机构就做过一个测算,说在碳中和的目标下,2050年中国非化石发电量占总电量的比例将超过90%,而靠煤炭比例将降至5%以下。可见中国电力结构的低碳转型,乃至最终实现净零所面临的任务十分艰巨。火力发电在电力结构低碳转型中,会面临“转型”“技术升级”“逐步退役”的可能性,极端一点,会有一些电厂被关停。

咱们现在讲的还是宏观层面上的难度,那微观层面有多难呢?

我最近,在世界顶级期刊《自然·通讯》杂志上看到了一篇论文。论文标题叫做《一厂一策:中国煤电厂逐个退役的策略》。这篇论文的作者都是长时间研究煤炭转型的专家,包括美国马里兰州大学的崔宜筠博士团队和华北电力大学的袁家海教授团队。

这篇论文对于能源行业低碳转型这个艰巨任务,进行了一个非常极端的推演。这个极端的推演描述的是这样一种情形,那就是不考虑未来出现技术升级的情况下,咱们只采取退役煤电厂这一个措施来实现碳中和。在这种情况下,我们会经历什么样的流程,面对什么样的问题呢?

虽然这只是一个面对极端情况的学术推演,但我觉得咱们也可以从中看看中国实现碳中和目标的艰巨性、复杂程度有多高,以及实现它需要多么巨大的决心。

今天的《邵恒头条》,我就来和你分享一下这几位专家和他们团队的推演。

如果我们完全不考虑技术革新和突破,按照崔宜筠博士和袁家海教授团队的测算,中国想顺利实现“碳中和”的目标,我们从现在开始,就绝对不能增加任何一家新的煤电厂,而且中国现有的煤电厂,可能全部需要退役。

如果你听了我们周二的节目,你肯定知道这件事难度极大。因为就像我在节目中和你分享的,中国还没有实现“碳达峰”,也就是中国的碳排放量还没有达到顶峰,能源的需求也没有达到顶峰,贸然退役煤电厂可能会产生不好的经济影响。就有点像一锅水还没烧,你就把柴火给撤了。

怎么能既让煤电厂“后退”,又满足持续增长的能源需求呢?一方面,这当然需要加速对新能源的部署,但是另一方面,我们也不能跟壮士断腕似的,把煤电厂一股脑儿关停。

《自然·通讯》期刊的这篇论文认为,咱们应该给煤电厂排一排序,优先退役那些“低垂的果实”。之所以它们被称为“低垂果实”的原因,是因为它们在三个维度的评分中都得分较低。它们往往同时具备了三个特点,比如已经运行了10年以上,机组的规模在600MW以下,使用的发电技术效率较低的。你可以把它们简单理解为使用年限长、发电量低、发电效率差。

如果退役的话,这些电厂能够为中国煤电减少11%的碳排放。

那这些“低垂的果实”,又分布在中国的哪些地区呢?

论文通过计算发现,“低垂的果实”主要集中在中国的东北部和中东部地区。比如其中的60%分布在山东、内蒙古、河南、河北、江苏、山西6个省份。

而且按照计算,这些地区的电厂得分普遍不高。如果纯粹按照得分高低来决定顺序,那么这些地区可能会需要在短时间内,集中、大批量地让当地电厂退役。

那么问题就来了:咱们在周二的节目里就说了,能源改革,必须得考虑经济效益和地方财政的问题。前面咱们说的好几个地区,都是经济发展和地方财政较弱的地区,比如内蒙古、山西、黑龙江。集中退役这些地区的电厂,短期内肯定会给当地的经济和财政带来不小的压力。

论文的作者也意识到了这个问题。他们在文章中指出,咱们可能有两个思路。一个是严格遵照算法,将电厂按照得分从低到高进行退役。而另外一种更加有弹性,就是在保证“低垂的果实”快速退役的前提下,让其他的电厂能够运行到最短的设计寿命。

这种“保证使用寿命”的思路充分考虑到了地区差异。

论文指出,在这个思路之下,新疆、山西、山东、甘肃在内的几个省份,电厂退役时间都会延长10年以上。当地的电厂虽然在算法中评分不高,但是它们对于当地经济发展和社会生活还是很重要的。

还有,有一些在北方的煤电厂,除了发电之外,还会被用作居民供暖。它们在居民的生活中非常重要,在短时间内没办法被替代。

如果是采用咱们刚刚说到的第二种思路,那么这些北方的煤电厂,也有可能获得更长的使用寿命。总体来说,用“保证寿命”的思路对煤电厂进行退役,退役的曲线就会变得更加平滑,减少退役这件事给经济和生活带来的冲击。

不过,按照论文团队的推演,这样的做法,可能需要在完成目标的年限上做一些让步。

但论文指出,就算电厂的运行时间延长了,我们也可以采取别的方法来弥补多出来的碳排放,那就是让煤电厂逐渐减少运行的时间。按照论文中的计算模型,目前中国煤电厂的平均运行时长是每年4350小时,但是咱们应该制定一个目标,到了2040年,这个数字将需要缩减到2500小时,而到了2050年,这个数字需要缩短到1000小时以内。

而且文章还给未来的中国提出了一个很有野心的设想,如果咱们是依照这样的测算来执行退役的方案,那么到了2040年左右,中国的很大一部分煤电厂应该就不再是发电主力,它们只负责维护整体电网平稳运行,比如在电力短缺的时候紧急发电。

好,《自然·通讯》的论文我就为你介绍到这里了。

当然,我觉得这篇论文本质上只是一个科学假设,并不代表一个确定的未来。我相信从今天到2050、2060这么长的时间之内,中国在能源改革上也一定会有很大的发展、突破、诞生新的技术手段。我刚才分享的只是基于现有条件下的极端假设。我也希望在未来有更多科学家能提出别的科学解决方案。

虽然论文只是个假设,但是我觉得这个假设它体现了一种值得我们学习的工程学思维。那就是一个目标无论多宏大,咱们都可以把它拆成一个个可以执行的小目标,通过这种方式让大目标得以实现。

好了,这就是今天的《邵恒头条》。我是邵恒,我们明天见。

碳中和