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2050,全球净零排放有多大的可能?
发布时间: 2021-05-20

来源:国际能源署《2050年净零排放:全球能源系统路线图》

国际能源署认为,基于目前的技术及其未来可能的应用前景,只有50%可能实现2050年净零排放,需要国际社会共同努力加速能源的转型。

碳中和,是当下世界政治、经济和能源等各领域的热点话题,各种机构和组织的报告层出不穷、数不胜数,有关会议如不谈碳中和似乎都不好意思开会。目前,机构、尤其是国内有关机构和专家们,谈碳中和重大意义的,远远多于技术方案和实施路线,似乎实现碳中和不需讨论技术问题并已是指日可待。不过,从国际上来看,对于2050年能否实现净零排放并将全球气温控制在1.5度,持怀疑态度的似乎为数不少,因为从技术角度来看,目前尚没有很大的把握,能将未来全球能源消费及其产生的二氧化碳,控制在期望的范围之内。

2021年5月11日,国际能源署官网刊发了国际能源署首席能源模型官劳拉·科齐(Laura Cozzi)、能源技术政策部门负责人帖木尔·居尔(Timur Gül)的文章--“近距离观察我们2050年净零排放全球路线图背后的模型”,介绍了国际能源署将于2021年5月18日发布的《2050年净零排放:全球能源系统路线图》特别报告,文章重点就报告中的有关情景,与政府间气候变化专门委员会的《全球变暖1.5度》特别报告进行了对比,强调了国际能源署模型的特点和优势。本文将重点介绍这篇文章,看一看作为知名的国际组织,国际能源署及其专家们,如何从技术和模型分析的角度,来评估2050年全球实现净零排放的可能性。虽然今天我们还不能看到国际能源署的特别报告,但从这篇文章中,我们看到了国际能源署及其专家们的专业和谨慎,这在当下热火朝天的碳中和舆论形势下,是非常难得的可贵!

从科齐和居尔文章中我们读出更多的是不确定性

在“近距离观察我们2050年净零排放全球路线图背后的模型”一文中,科齐和居尔从五个方面,介绍了国际能源署将于巴黎时间2021年5月18日上午10时至11时发布的《2050年净零排放:全球能源系统路线图》特别报告。读完这篇文章,我们得到更多的是,2050全球净零排放高度的不确定性。以下,我们基本上是原文照译了这篇文章的内容,仅略去了文中国际能源署模型与政府间气候变化专门委员会情景对比图和两个注释。

2050年,全球能源部门要达到净零排放需要什么条件?

过去两年来,国际能源署一直在从不同的角度,研究2050年净零排放这一关键话题。在《2019年世界能源展望》(WEO)中,对这一挑战的规模进行了初步评估。去年夏天,在改进后的能源技术展望(ETP)系列中,评估了到2050年实现净零排放所需的加速技术创新水平。在2020年10月发布的《2020年世界能源展望》中,列出了到2030年需要采取的主要步骤,包括改变消费者的行为。

2021年5月18日,将发布特别报告--《2050年净零排放:全球能源系统路线图》,这将是国际能源署迄今为止最深入的研究。

2050年的净零排放情景是如何设计的?

报告将提出一个被称为2050年净零排放(the Net-Zero Emissions by 2050 Scenario,NZE)方案,在全球范围内实现这一目标,该方案将有50%的可能性,将全球平均气温上升限制在1.5摄氏度。

2050年净零排放方案,是建立在对技术的可用性和前景、行为改变的可能性,以及对每个国家自身情况的公平和平衡的了解之上,这对许多发展中经济体来说,是一个特别重要的问题,它们被要求帮助解决气候变化问题,尽管它们对造成气候变化的累积温室气体排放的贡献微乎其微。方案还详细考虑了现有的能源基础设施,包括不同类型的燃料供应、发电和最终用途,如工业、运输和建筑等。

有很多途径可以在2050年实现零排放,这取决于新技术和新兴技术的创新速度,社会大众能够或愿意改变其行为的程度,可持续生物质能源的可用性,国际合作的范围和有效性,以及其他重要的变量。路线图将详细描述其中每一条路径,但重点将解决关键的不确定性,并讨论其他的路径。

2050年净零排放,基于三个关键原则:

所有技术和减排方案的采纳,取决于成本、技术成熟度、政策偏好,以及与更广泛的社会目标及其市场和国家条件的潜在权衡;

所有国家合作实现全球净零排放,这要求所有国家都要参与实现净零目标的努力,以有效和互利的方式共同努力,认识到各国和地区经济发展的不同阶段,以及确保公平过渡的重要性;

能源行业的有序转型,包括始终确保燃料和电力供应的安全,在有经济意义的情况下尽量减少搁置资产,并旨在避免能源市场的波动。

不可避免的是,2050年净零排放方案的设计,意味着必须做出选择。例如,选择考虑目前市场上可用的或正在开发中的所有技术。当然,并不是所有的技术,都会在每个国家得到应用,但2050年净零排放方案考虑了每个国家的特殊情况,拥有一个广泛的技术篮子,有助于2050年净零排放方案在短短的30年内,以具有成本效益的方式,完成改变整个能源部门的艰巨任务,并使世界经济规模翻一倍多,全球人口增加20个亿。

强调2050年净零排放情景背后的一些假设

当然,这些选择会影响2050年净零排放方案中的能源趋势。与政府间气候变化专门委员会(the Intergovernmental Panel on Climate Change is instructive,IPCC)关于1.5摄氏度特别报告,进行对比有指导意义。政府间气候变化专门委员会的特别报告,包括了90种单独的情景,这些情景至少有50%的可能性将2100年全球的升温限制在1.5摄氏度。在这些方案中,只有18个方案,在2050年实现能源部门和工业过程的二氧化碳净零排放,这是2050年净零排放方案的目标。换句话说,在政府间气候变化专门委员会评估的1.5摄氏度情景中,只有五分之一的减排目标,与2050年净零排放方案相同。例如,“低能源需求情景”,这是政府间气候变化专门委员会特别报告的政策制定者摘要中,被用作最具雄心的“说明性模型路径”,2050年能源部门和工业过程的排放,比2050年净零排放方案高出45亿吨二氧化碳。此外,2050年净零排放方案设想在2030年,实现能源普遍可及,这一目标没有纳入政府间气候变化专门委员会方案。

对比18个政府间气候变化专门委员会设想的情景和2050年净零排放方案中的能源部门转型,可以发现:

碳捕获、利用和储存(CCUS)的使用:政府间气候变化专门委员会评估的情景中,2050年使用碳捕获、利用和储存技术捕获的二氧化碳中位数,约为150亿吨,是2050年净零排放方案的两倍。

二氧化碳去除技术的使用:在政府间气候变化专门委员会评估的情景中,利用生物质能源与碳捕获、储存技术(BECCS)和直接空气捕获,从生物质能源中捕获和储存的二氧化碳排放量,2050年从35亿吨到160亿吨不等,而2050年净零排放方案中为19亿吨。

生物质能源:政府间气候变化专门委员会评估的情景中,2050年一次能源中生物质能源的中位数,为200埃焦耳(exajoules,EJ)(相比之下,目前为65埃焦耳),其中一些情景中的生物质能源超过300埃焦耳。2050年净零排放方案中,生物质能源为100埃焦耳,而且用于生物质能源生产的耕地,总体上没有增加,林地也没有被用于开发生物质能源作物。

能源效率:在政府间气候变化专门委员会评估的情景中,2050年最终的能源消费总量从300 埃焦耳到550 埃焦耳不等(相比之下,2020年约为410 埃焦耳)。2050年净零排放方案中,2050年最终的能源消耗总量为340埃焦耳。

氢能:根据政府间气候变化专门委员会的预测,2050年氢能在最终能源消费总量中的中位数,为18埃焦耳。2050年净零排放方案中,2050年最终能源消耗总量中,氢能的使用量为33埃焦耳。

发电量:在政府间气候变化专门委员会评估的情景中,2050年风能和太阳能在总发电量中,所占的份额在15%到80%之间,中位值为50%。2050年净零排放方案中,2050年风能和太阳能提供了总发电量的70%。

化石燃料的使用:政府间气候变化专门委员会评估的情景中,2050年化石燃料消耗的中位数为155埃焦耳,而2050年净零排放方案中的假设为120埃焦耳。

路线图将展现什么?不展现什么?

路线图将描述实现2050年净零排放场景所需的全球步骤及其含义,特别是它将包括技术部署、行业趋势和在不同时间点必须做出的选择,以及每个行业脱碳的具体里程碑。

这些里程碑将需要大规模的雄心壮志,以及政府坚定不移的关注,特别是在未来10年。目前,在应对气候变化的努力背后,看到了前所未有的势头所提供的机会,在一定程度上推动了这种短期关注。但由于剩余的全球碳排放预算极度紧张,以及锁定高排放基础设施的风险,到2030年还需要进行深刻的改革。实践中,这些里程碑中的一些将会实现,另一些将不会,一些技术将无法交付,而另一些的进展将会让人惊讶,因为技术的进步很少会遵循理想化的轨迹。

实现2050年净零方案,不应被误认为是到2050年实现净零排放的路径。相反,这些方案旨在明确,实现2050年净零排放的雄心在实践中可能意味着什么。因此,除了主要的情景本身,报告将探讨加速能源部门转型,对经济、工业、公民和政府的影响。在2050年实现净零排放的任何路径上,这些影响中的许多都将继续发挥作用,报告将列出各国政府为应对这些挑战,需要采取的优先行动。

国际能源署能源模型的独特优势

2020年9月,国际能源署执行主任法蒂赫·比罗尔启动了这一雄心勃勃的项目,目的是利用国际能源署专业的知识和工具,实现尽可能最佳的建模评估。世界能源展望和能源技术展望模型的结果,已与国际应用系统分析研究所(IIASA)的结果相结合,特别是温室气体-空气污染相互作用和协同效应(GAINS)模型,以评估空气污染物排放和由此产生的健康影响。而且,我们的研究结果,首次与国际应用系统分析研究所的全球生物圈管理模型(GLOBIOM)相结合,提供了有关土地利用和生物质能源需求净排放影响的数据。

世界能源展望和能源技术展望模型,还与国际货币基金组织(IMF)的全球货币和财政一体化(GIMF)模型联系起来,以评估投资和支出变化对全球GDP的影响。最后,分析是通过与来自世界各地的建模团队讨论而得到的,这些团队包括来自中国、美国、日本、欧盟和政府间气候变化专门委员会。

这一个重大项目,带来了来自政府和非政府组织、公司、学术界和其他方面的重大期望。尤其重要的是,这份报告是应英国政府作为第26届联合国气候变化大会轮值主席要求提交的,作为11月份格拉斯哥气候谈判的一份重要材料。国际能源署高度重视这些期望,为此做了详细的建模工作以及广泛的外部磋商。特别感谢,来自政府、工业界、政府间气候变化专门委员会、学术界和非政府组织的近100名专家,所提供的宝贵见解,他们参加了报告的同行审议。

国际能源署希望,报告将为在实践中如何实现我们的集体气候目标,提供信息并激发辩论,不论有什么样的不同意见和认识。

比情怀和热情更可贵的是冷静和科学

截止本文正式刊发,我们还无法得到国际能源署的《2050年净零排放:全球能源系统路线图》报告,不能仔细研究报告的内容,但从上面“近距离观察我们2050年净零排放全球路线图背后的模型”一文中,我们可以看到国际能源署对2050年全球净零排放的主要观点及其背后的支撑,与我们看到的眼下某些讨论碳中和的报告相比,带给我们更多思考的是,从技术角度分析2050全球净零排放的前提、难度和政策需求,而不是一味强调重大的意义。

一是国际能源署对2050年实现全球净零排放不乐观,报告认为只存在5%的可能性,全球气温上升可以控制在1.5摄氏度。

作为一个国际组织,国际能源署的这一份报告保持了如同以往所有预测报告一样的谨慎,并以谨慎的结论,来强调世界各国协同并强化变革等政策选择的重要性。不过,我们认为,在当前的形势下,作为未来30年全球共同努力追求实现净零排放目标的起始元年,谨慎,特别是重点分析碳中和过程中存在的问题及困难,提供多种政策选择,对于提请世界各国政府采取更加有力的政策,可能远比乐观要更有价值,也更具有重要的意义。

二是国际能源署这份报告设置的保证实现目标及其三个关键原则,对于世界所有国家制订碳中和政策,尤其是我们分析和研究碳中和问题,非常具有参考价值。

国际能源署认为,可适用的技术、保证国家和地区间的公平、能源行业的有序转行,是2050年实现全球净零排放的三个关键原则,并且要在这三个关键原则之下,确保未来世界经济规模要翻一倍多,全球人口还要增加20个亿。

从这三个关键原则和保证目标中,我们看到的是,国际能源署对于实现2050年全球净零排放目标的前置条件,也就是说,要实现2050年全球净零排放,不能影响了世界经济增长,不能影响了人类社会的生存和发展。因此,国际能源署的这一做法提醒我们,在分析、研究碳达峰和碳中和过程中,尤其是政策制订过程中,不要忘了减排工作的根本目的,不能为了实现碳中和而实现碳中和,不能本末倒置。

我们很高兴地看到,2021年5月17日,国家统计局新闻发言人在接受媒体采访时表示,中国仍然是世界上最大的发展中国家,实现碳达峰、碳中和从目前来讲压力比较大,对经济增速的影响,还需要观察。我们认为,这一表态,是冷静的和理性的。

三是当前不同机构对部分实现净零排放技术的认识,存在非常大的差异,提醒我们2050全球净零排放目标的实现存在技术困难。

文章的重点,是对比政府间气候变化专门委员会与国际能源署,对2050实现净零排放目标而应用技术的评估,其中特别对比了眼下大热的所谓碳捕获、利用和储存技术。从具体数据中,我们可以看出,政府间气候变化专门委员会对碳捕获、利用和储存等技术,比较乐观,认为其产生的效果和作用非常大,而国际能源署相对悲观一些。

这里,我们无法也不去评判两个机构谁对谁错,但文章中的对比在于提醒我们,对于未来宏大目标的实现,不能基于目前认识不足或存在较大分歧的技术,否则宏大的目标可能会变成空中楼阁。

无独有偶的是,据有关媒体报道,美国气候特使约翰·克里在接受英国广播公司采访时称:“到2050年或2045年,我们必须削减的排放量(接近零排放量)中,有50%将来自还有待发明的技术”。

正如文章所指出的那样,作为今年11月份在英国格拉斯哥举行的第26届联合国气候变化大会主要参考材料,报告涉及到世界主要国家的减排现状、气候和能源政策。因此,无论如何看待国际能源署的这份即将发布的报告,在期待报告发布的同时,我们未来更应认真去研究、分析并学习这份报告。

理性地说,当下的2021年,仅是全球共同行动实现2050年净零排放目标的元年,4月22-23日举行的气候峰会及其各国承诺的目标,反映的也就是这一初始时间点上,世界各国对气候问题的认识和采取的初步行动,未来近30年的时间里,随着时间的流逝和技术的进步,人类社会对气候问题的认识肯定会进一步深入,采取的政策肯定会更有针对性并产生更好的结果。因而,我们认为,当下的时间点上,无论是国际能源署还是政府间气候变化专门委员会等机构发布的报告,都应该基于谨慎而非乐观的原则,更多的应该是讨论困难、问题及其解决方案,这既是我们对当下全球气候问题的基本认识,也是我们对国际能源署等机构有关气候问题报告的最大期待,同时也应成为我们研究和分析碳中和问题应坚持的基调和基本原则!

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