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环境保护与碳中和(在扩大能力圈的边缘不断试探——读懂碳中和)

平时只看消费股和医药股,其他板块基本0关注。

这是收到机械工业出版社寄来的《一本书读懂碳中和》这本书后,翻了几页就束之高阁的主要原因。但是后来发生的一些事情让我发现,碳中和它不是某个特定的股票板块,它关系到我们生存的环境。

一是疫情提醒我们要关注大环境。

关于未来我们会有很多规划,明天要攒下多少钱买房换车换老婆,但是一旦不幸染上新冠病毒,原来所有的期许都将落空。只有疫情退去,我们这个大环境安稳了国泰民安了,我们个体才能有施展抱负的大环境,才能没有后顾之忧。

二是《人类简史》这本书提醒我们要关注其他生物的生存。

智人统治地球同时伴随着对其他物种的冷酷。难道人类就真的比其他物种高尚吗?我们为了满足自身的私欲肆意破坏自然环境,这样做是否欠妥?而碳中和可以保护我们的生态环境,保护人类和其他物种共同的家园。

三是因为碳中和跟我们生活息息相关。

牛奶几乎是我们的生活必需品,但是奶牛的吃喝拉撒都会产生碳排放。一头成年奶牛一天约排尿20公斤、牛粪25公斤,相当于20个人一天的碳排放。因此,很多乳企已经在落实低碳环保的举措,比如风行乳业会给风行鲜牛奶贴上碳足迹标签。

因此,碳中和不只是一门专业知识,它更是我们每个人需要了解的基础常识。


一、什么是碳中和

我们先了解下全球气候变暖将会带来的影响。

全球平均气温每升高1℃,海平面可能会上升超过2米,这会导致像巴厘岛马尔代夫这样海拔较低的沿海地区的面积逐渐缩小甚至消失,那么,岛上的居民该何以为家?

全球平均气温上升2℃,全球99%的珊瑚礁都将消失,接近墨西哥国土面积的冻土将会永久解冻,水资源会变得极度紧张。珊瑚礁并没有做错什么,为什么要遭此横祸?

全球平均气温上升5℃,地球的整体环境将被完全破坏,甚至有可能引发生物大灭绝,后果不堪设想。

为了应对气候变化低碳绿色发展,我国提出了“碳达峰”和“碳中和”。

二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

碳达峰,指的是碳排放量达到峰值后不再增长并逐渐下降的过程;

碳中和,是指在特定时间内,每一个对象(可以是全球、国家、企业甚至某个产品等)未来“排放的碳”和“吸收的碳”相等。

二、实现碳中和的四个要素

⒈技术可行

大力发展可复制、可推广的低碳技术,是实现碳中和目标的根本路径。

当前的问题是,我国碳减排技术起步较晚,相关技术的深入研究与大规模应用还没有进入快车道。现阶段大部分技术仍处于前期研究阶段,对碳减排、碳替代的贡献还相对较小,未来能否大规模推广应用还是未知数。

⒉成本可控

对钢铁行业来说,燃料成本是与碳减排关联度最大的生产成本之一,因此,降低燃料成本应成为整个钢铁行业实现碳减排的重点举措。但是,减少碳排放的举措将会增加企业的成本。

假设你是一个地产开发商,未来在建筑材料采购、建筑施工、建筑运行环节可能面临两个选择:

一是使用低碳环保工艺生产的绿色水泥和绿色钢筋,采用电动热泵供暖;

二是购买普通水泥和普通钢筋,采用传统燃煤供暖。

如果采用低碳环保工艺,企业需要为这些绿色材料额外支付约20%的“绿色成本”,然而市场上商品房的价格区间是一定的,精明的消费者很可能并不会为这些绿色材料买单,因为他们不可能直观地享受这些绿色材料带来的直接收益。


⒊政策引导

对企业来说,实现碳中和意味着越来越严格的碳排放标准和越来越高的碳排放成本,因此企业很难主动参与到实现碳中和的行动中来;同时,低碳技术项目存在初期投入大、投资建设周期长、经济效益不确定等问题,难以得到银行、民间私募机构的青睐。

因此,政策需要完善行业排放标准、建立碳税征收机制、建立健全碳排放权交易市场以及构建绿色金融体系等,帮助企业降低转型成本和融资难度,从而让企业以最低的成本和风险实现低碳转型。

多边共赢

要实现碳中和的目标,一方面需要国际间的交流与合作,另一方面还需要产业链上下游利益共同体的协同努力,从而实现互惠互利、合作共赢。

三、实现碳中和:各行业转变路径图

各行业的脱碳路径图可以从能源供给侧和能源需求侧来考虑。详情如下图所示。


四、能源供给侧——电力碳中和

2019年我国煤电发电量占总发电量的比重为63.9%,这是由我国的资源禀赋决定的。我国煤炭资源丰富、价格低,发电稳定且前提投入少,对地理环境的要求也不高。但是煤电污染严重,二氧化碳排放量大,如果继续保持煤电的主导地位,将极大阻碍我国碳中和愿景的实现。

那么,发电行业该如何实现碳中和呢?

⒈发展可再生能源发电

2019年的数据显示,1度火电会排放约838g二氧化碳,而1棵普通的树平均每天能吸收5023g二氧化碳。根据2019年我国火电发电量计算,5.22万亿度电将排放约43.74亿吨二氧化碳,也就是需要大约24亿棵树花费1年的时间才能将这些二氧化碳全部吸收完。

因此,植物造林只是杯水车薪,大力发展可再生能源来替代传统火电才是一条标本兼治的可持续之路。


⒉构建新型电力系统

在碳中和背景下,可再生能源是发电的主力军,但是可再生能源发出的电还面临着传输、使用等问题,这需要构建新型电力系统。

新型电力系统首先要能全力支撑新能源规模化发展、并网与消纳;

其次,新型电力系统要具备强大的安全防御体系和灵活柔性的调节能力,防止类似“美国得州大停电”事故的发生,保障电网安全。

最后,新型电力系统要能够真正实现价值创造,实现面向经济社会、人民生活、企业的价值共享。



⒊大力发展储能技术

从整个电力系统出发,储能技术的应用场景可以分为电源侧、电网侧和用户侧。在电源侧,储能技术可以根据电力需求的特点、市场价格等因素调节可再生能源电厂出力,减少“弃风、弃光”现象,同时还可以调节可再生能源发电的波动,改善电能质量;

在电网侧,储能技术可以发挥其削峰填谷、平衡供需的作用,在一定程度上改进电力调度方式,促进可再生能源和电网的协调优;

在用户侧,储能技术有助于降低度电电费和容量电费,提高分布式可再生能源发电就地消纳的比例,同时提高供电可靠性。

电化学储能为例。

当配网出现故障时,电池可以作为备用电源为用户提供电能;

在提升电网调峰能力时,电池可以根据发电和用电情况及时响应调度指令,改变其出力水平;

电池还可以利用峰谷电价的差价为用户节省开支。

电费一般按高峰用电和低谷用电分别计算,高峰时电价较高,低谷时电价较低,利用电池放电可以抵消掉在用电高峰时从电网上取得的一部分功率,因此可以节省电费。

五、能源供给侧——非电碳中和

非电碳中和有两个特征:

发展迅速、前景广阔。

⒈推动氢能产业发展

⒉加快生物质能利用

六、能源需求侧——工业行业脱碳

⒈钢铁行业

钢铁行业的能源消耗占我国能源消耗的比重为11%。我国钢铁行业碳排放量约占全球钢铁碳排放量的50%以上,同时,钢铁行业碳排放量约占我国碳排放总量的15%,在国内所有工业行业中居于首位。

钢铁行业生产工艺包括长流程和短流程两大类。

长流程生产工艺的原材料以铁矿石、焦炭为主,经过高炉熔炼成铁水,再通过氧化反应脱碳、升温、合金化形成钢水,最后进行冷却轧钢;

短流程生产工艺的原材料是通过各种途径回收的废钢,废钢经过电炉熔化为钢水,再经过凝固和轧制加工制成钢材。

长流程生产工艺中的高炉冶炼是钢铁生产过程中碳排放最多的环节,这一环节的碳排放占比约为66%。这是因为高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁,在此过程中焦炭与热空气充分接触,产生大量二氧化碳。由于我国煤炭资源相对丰富,因此选择长流程生产工艺生产钢铁不无道理。短流程生产工艺由于可以利用度钢进行生产,其相较于长流程生产工艺少了炼铁这一碳排放量最多的环节,碳排放量随之大大减少。


⒉水泥行业

水泥行业碳排放量约占全球碳排放量的7%,同时,水泥行业碳排放量约占我国碳排放总量的13%,是仅次于钢铁行业的第二大工业二氧化碳“排气筒”。

水泥的产业链分为上游原料开采、中游生产制造以及下游基建应用。

其中最关键的生产制造过程需经过“两磨一烧”, 即生料研磨、窑内煅烧以及熟料研磨三个阶段。

首先将石灰石、黏土、铁矿石等原材料按照一定比例混合后放入生料磨内磨成粉状,然后将粉磨后的生料送入水泥窑内,在约1450°C高温下煅烧制成熟料,熟料再混合一定的矿渣、粉煤灰、石膏等材料磨成粉状,最终制成水泥。

水泥生料中石灰石的占比达到75%以上,其在水泥窑的高温煅烧过程中生成石灰,并释放大量的二氧化碳。

水泥生产过程中排放的二氧化碳,50%左右是由石灰石的上述化学反应产生的;

40%来自将水泥窑加热到煅烧温度所需的化石燃料燃烧;

最后的10%由设备运行消耗电力以及开采和运输原材料环节产生。

因此,水泥的碳排放量在很大程度上取决于每吨水泥中的熟料比例、生产过程的燃料类型以及设备效率。


七、做个总结

本书还提到了其他行业碳中和的路径图,此处不再摘录读书笔记。

这本书像是一本碳中和的入门书和工具书,能让我们大体知道碳中和是怎么回事,不同的行业应该如何应对。

书里的内容要全都看懂就比较难,根据个人专业特点和需求自行选择查看就可以。比如说,让我一个文科生去研究化工行业如何实现碳中和,这简直就是折磨我。

开卷有益。

希望本书和本文能对大家有所帮助~


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