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朱四海:碳达峰碳中和的制度保障与技术支撑研究

来源:能源研究俱乐部 作者:朱四海日期:2021-12-02 09:17:07

中国向国际社会承诺力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,控碳工作必须有效解决国际遵约与国内履约问题。一方面,通过制度创新,把握国际控碳规则设计的剩余权力,创新国内控碳管理体制和运行机制,打造中国版透明度框架和符合国土空间主体功能要求的控碳执行体系;另一方面,通过技术创新,按照高水平科技自立自强要求适度超前布局建设国家控碳战略科技力量,推进控碳系统的数字化转型和能源系统的数字化发展,推进碳足迹治理现代化,构建控碳执行的国际与国内行动互信体系。控碳工作的重心要适时从总量与强度的“能源双控”向“碳排放双控”转变,实现由“控能”向“控碳”的政策工具转换。


一、问题架构


中国控碳工作须紧扣国际、国内两个大局,紧紧抓住决定国家自主贡献的主要矛盾和矛盾主要方面,坚持问题导向,有效解决控碳承诺的国际遵约与国内履约问题。


01国际信任问题


中国作为《巴黎协定》签署国,控碳工作受缔约方遵约程序的约束。《巴黎协定》确立了“国家自主贡献”减排新模式的法律地位,并将发展中国家的减排纳入遵约机制。作为气候政治大国和负责任大国,中国已走入国际气候治理舞台中心,诚信遵约必须有效解决国家自主贡献的国际信任问题。


国家自主贡献的可信问题。中国是全球少数以煤炭为主体能源的国家之一。2020年,全国能源消费总量49.8亿吨标准煤、煤炭占56.8%,全国一次能源生产总量40.8亿吨标准煤、原煤占68.3%,煤炭依然是主体能源;“富煤贫油少气”的资源禀赋决定了煤炭资源的比较优势地位,煤炭作为中国能源的基础资源,短期内还难以实现根本性改变。煤炭属于高碳能源,以煤为主的能源结构,如何保障国家碳排放实现10年达峰?这是中国国家自主贡献需要着力解决的第一个国际信任问题。


国家自主贡献的能信问题。2020年,中国人口总量达到14.1亿,正从全面建成小康社会阶段进入全面建设社会主义现代化国家新时代;按照规划,2035年中国经济总量与人均收入将比2020年翻一番,由于短期内经济增长与能源消费增长还难以“脱钩”,经济总量的上升、人民生活水平的提升必然带来能源消费总量的攀升。更为重要的是,中国是全球唯一拥有联合国产业分类中所列全部工业门类的国家,220多种工业品产量连续多年居全球首位,连续多年保持世界第一制造大国、世界第一货物贸易大国地位;为保障产业链、供应链安全,中国将深入实施制造强国战略,保持制造业比重基本稳定。制造业属于高载能行业,能源强度远高于服务业,稳定制造业比重意味着能源消费总量攀升具有内生性。以制造业为主的产业结构,如何保障国家碳排放10年达峰?这是中国国家自主贡献需要着力解决的第二个国际信任问题。


国家自主贡献的可持续问题。中国的碳达峰只有10年时间,从碳达峰到碳中和也只有30年时间,远低于发达国家50~70年的过渡期。作为全球最大的发展中国家,中国不仅要控制碳达峰峰值、避免高位达峰,还要控制碳中和、在短时间内完成全球最大的碳排放降幅。根据KAYA恒等式(图1),碳排放量由人口总量、人均GDP、GDP能源强度、能源碳强度共同决定,2030年前中国的人口、人均GDP还将持续增长,控制碳排放达峰的可行途径只能期待GDP能源强度、能源碳强度的持续大幅度下降,并进一步收敛到控制GDP碳强度,也就是由控能为主向控碳为主转变。根据国际承诺,中国碳达峰时期的控碳目标是2030年GDP碳强度比2005年下降65%以上。控碳成本高昂,如何保障10年碳达峰控碳成本的可持续有效传导?这是中国国家自主贡献需要着力解决的第三个国际信任问题。


中国控碳问题是结构性的,调整能源结构、优化产业结构是解决中国控碳问题的根本出路,解决国家自主贡献的可信问题、能信问题、可持续问题,必须从结构入手,构建国际遵约的信任体系。


02国内履约问题


控碳工作的国际承诺是建立在国内执行基础之上的。中国国土幅员辽阔,区域间的发展条件、发展环境、发展阶段千差万别,由此决定了千差万别的控碳执行力。共同的目标、不同的执行力是中国控碳工作的基本面,国际遵约必须有效解决国内履约问题。


碳足迹的环境承载问题。中国的城乡、区域发展不平衡,人口、经济规模悬殊,化石能源的生产、流通、分配、消费形成的碳足迹迥异,总体上呈现碳足迹不断增大、北方大于南方、东部大于西部的发展格局;同时,中国南北纬度跨度大,自然环境植被光合作用固碳形成的碳承载力差异明显,存在显著的碳赤字,总体上呈现碳承载力不断增强、碳承载力难以抵消碳足迹、南方碳承载力高于北方的发展格局〔1〕。碳足迹、碳承载力的空间差异决定了控碳能力的行动差异,如何科学评价国土空间开发适宜性和资源环境承载力、提升控碳工作的空间适配性,成为国内履约需要着力解决的第一个问题。


控碳目标的任务分解问题。中国控碳工作是以国家为单位的对外承诺,碳达峰碳中和是一个在全国范围内实现的整体目标,我们需要的是国家碳达峰,区域碳达峰服从服务于现代化目标,对于以发展为核心功能的区域,应允许不同步达峰、错位达峰、甚至不达峰,实现控碳目标与现代化目标的有机统一。考虑到能源系统是碳排放主体,能源系统又以国有企业特别是中央企业为主体,出于制度便利性,能源国有企业很容易成为国家控碳工作的平台载体,成为碳达峰的调控工具。因此,以省域为主体的“块”和以能源国有企业为主体的“条”共同组成了国家控碳工作的调控主体,如何紧扣国家控碳目标在“条块”之间科学分解任务,成为国内履约需要着力解决的第二个问题。


控碳攻坚的激励相容问题。控碳工作本质上属于技术经济问题,但很容易演化为行政问题,如以行政工作的“短周期”模式治理“长周期”的控碳攻坚工作。此外,控碳工作本质上还属于现代化的约束条件,控碳过程是需要做出成本支付的,由于碳足迹碳承载力的空间差异以及控碳任务的非均衡分解,客观上造成了控碳成本的地区级差与企业级差。因此,如何处理好政府与市场关系、推进国家控碳目标与控碳行为主体的目标一致化、避免“鞭打快牛”,成为国内履约需要着力解决的第三个问题。


碳足迹环境承载的空间差异决定了控碳目标任务分解的区域差异,从而决定了控碳工作的有效激励必须建立在差异化制度安排基础之上,由此形成解决国内履约问题的基本思路。


03碳排放核算问题


国际遵约与国内履约,构成了中国控碳的制度基础。困难来自于碳排放的普遍性,几乎涵盖人类生产、生活的全领域、全过程、全生命周期;碳排放空间又属于公共产品,“搭便车”问题严峻,很容易引发公共地悲剧。面对量多面广的碳排放行为,实施机制必须更多依托数字技术,推进控碳系统的数字化转型与数字化发展,动态跟踪碳排放行为形成的碳足迹,有效解决碳排放的核算问题〔2〕。


能源系统的数字化问题。能源系统是国家大系统的要素子系统,为国民经济和社会发展提供基础设施和动力服务。国家大系统的数字化转型需要一个与之相匹配的数字能源系统,建设能源互联网和能源物联网,建设能源大数据中心和计算中心,发展区块链和数字孪生技术、发展人工智能和量子信息技术,将能源的生产、流通、分配、消费过程数字化,构建能源系统的数字孪生系统及能源系统碳排放的数字孪生系统。数字化是信息化的新气象,如何构建记录碳足迹的数字能源系统,成为碳排放核算需要着力解决的第一个问题。


能源数据的资源化问题。数据是数字能源系统的核心产品。数据成为驱动经济社会发展的主导要素,数据要素在网络空间的海量集聚,藉由基于算据、算力、算法的数字技术服务,形成新产业新业态新模式,并赋能非数据要素、提升市场效率,赋能治理体系、提升治理效率。碳排放数据是能源系统的新资源,如何科学有效配置碳排放数据资源,成为碳排放核算需要着力解决的第二个问题。


数据要素的资本化问题。能源系统及其数字孪生系统形成的能量流、数据流“双料”产出,决定了新能源系统具有能源驱动与数据驱动“双轮”驱动能力,二者都是投资的产物,当前的短板在数据驱动的资本形成。数字能源系统记录碳足迹形成的碳排放数据,属于要素资源,资源发挥作用的程度取决于资源的资产化与资本化的深度,既要构建能源数据特别是碳排放数据产权制度、加强数权保护、完善碳资产的会计确认与计量、推进碳数据资源资产化,又要发挥现代金融在数据资源开发、数据资产转化过程中的关键作用,加快碳资本形成,推进碳数据资产资本化。资本是认资产的,如何利用现代金融工具推进金融资本向碳数据资产转化,成为碳排放核算需要着力解决的第三个问题。


国际遵约与国内履约总体上要用“数据说话”,碳排放核算问题是取得国际、国内行动互信的会计基础。从能源系统入手,推进碳排放行为形成的碳足迹数字化,推进碳足迹数据资源化、推进碳数据资源资本化,成为解决碳排放核算问题的基本思路。


二、透明度框架


《巴黎协定》确立了以“国家自主贡献”为基础的“自下而上”自愿减排新模式,缔约方根据本国国情与发展程度自主决定在应对全球气候变化时应承担的贡献量。为了保障国家自主贡献的全球绩效与2℃/1.5℃的温控目标在时序上的一致性,《巴黎协定》创设了“透明度框架+全球盘点”的管理路径。


透明度框架与2℃/1.5℃温控目标被认为是《巴黎协定》气候雄心的核心组成部分。透明度框架的具体模式、程序和指南目前还未完全建立起来,制度设计还存在“剩余权力”〔3〕。考虑到中国气候治理的实际,可以从能源系统碳排放的可观测性(Observability)、经济社会系统碳排放的可控性(Controlability)、控碳系统的鲁棒性(Robustness)三方面入手,把握国际控碳规则设计的剩余权力,构建基于OCR的透明度框架,保障控碳履约的战略主动权。


能源系统碳排放的可观测性。真实反映能源系统的碳排放,解决国家自主贡献的可信问题。煤炭方面,以煤电低碳化率为核心观测指标,建立健全煤电全生命周期管理体制和煤炭系统性退坡机制,加快推进煤炭清洁化进程;非化石能源方面,以新能源渗透率为核心观测指标,建立健全供给侧的化石能源发电替代和需求侧的化石能源消费替代,加快构建以新能源为主体的新型电力系统和以新能源为主导的现代能源体系;终端电气化方面,以电能消费渗透率为核心观测指标,推进电网拓扑结构与电力市场系统性变革,加快构建高新能源渗透率、高电能消费渗透率的“双高”电力系统。


经济社会系统碳排放的可控性。真实反映经济社会系统的碳排放,解决国家自主贡献的能信问题。指标方面,以总量和强度双控为核心,工业领域以强度控制为主、总量保持适度弹性,建筑交通领域重点控制化石能源消费;标准方面,以能耗和能效双控为核心,有效降低工业品生产、建筑使用的能耗限额,有效提升电机、电器、锅炉、内燃机等终端用能产品的能效水平;技术方面,以近零能耗技术和近零碳排放技术为核心,发展循环经济和绿色经济,推进能量系统优化,培育壮大近零能耗、近零碳排放的建筑、企业、园区和城市。


控碳系统的鲁棒性。提升减缓与适应能力,解决国家自主贡献的可持续问题。减缓方面,以CCER和绿证为核心,全面提升以新能源为主体的新型电力系统的经济性和可持续性;适应方面,以资金技术支助和能力建设为核心,全面提升城市建设、农业生产、基础设施适应气候变化能力,建设性引领燃煤电厂开展适应控碳工作能力建设;碳排放监管方面,发挥国有企业的引领作用,发挥中心城市和城市群的主导作用,推进固定资产投资项目节能审查、节能监察、重点用能单位管理制度改革,推进能源监管向碳排放监管有序延伸。


透明度框架本质上属于国家自主贡献的管理规则。《巴黎协定》要求所有缔约方履行国家自主贡献的信息通报、履约报告和技术专家评审等强制性义务,但通报什么、怎么报告、如何评审,既是技术经济问题、又是规则制度问题、还是话语权问题,作为气候政治大国,中国必须积极投入到透明度框架机制建设中,释放中国话语权,构建中国特色的国家自主贡献管理路径〔4,5〕。


三、空间适配性


解决国家自主贡献的环境承载问题、目标分解问题、激励相容问题,需要立足国土空间主体功能,因地制宜、分类施策,构建基于国土空间特性的差异化控碳执行体系。


01控碳压力


根据中国碳排放数据库(CEADs)2018年数据,全国各省(市、自治区)具有差异显著的碳排放空间分布:一是总量差异,河北、山东、江苏、内蒙古、广东排名前五,排放总量全部超过5亿吨,产业结构偏重、能源结构偏煤,为域外提供大量高载能产品。二是强度差异,全国碳排放强度为1152千克/万元GDP,宁夏、内蒙古、山西、新疆、河北排名居前五,北京、上海、广东、浙江、福建居后五。三是压力差异,河北、内蒙古、山东等总量、强度双高的省份,控碳工作压力大;北京、上海、福建等总量、强度双低的省份,控碳工作压力较小;江苏、广东、浙江等总量高、强度低的省份,由于排放体量大,控碳工作同样面临挑战。


省域之间碳排放的空间差异具有客观必然性,需要针对高碳能源结构、高碳产业结构引发的控碳压力矛盾特点,构建控碳工作的压力传导机制。


02控碳执行力


控碳压力的空间差异表明,构建符合国土空间主体功能要求的控碳执行体系,需要加强控碳秩序管理,创新控碳管理体制和运行机制,有效提升控碳工作的空间适配性。


碳足迹管理体制。开展碳足迹系统辨识,解决碳足迹的环境承载问题。宏观层面,依据资源环境承载力评价和国土空间开发适宜性评价,科学测定碳达峰与碳中和的国土空间状态分布,以省域为治理主体,按照共同但有区别责任原则,对碳赤字与碳盈余进行跨区域资源优化配置,推进控碳工作的空间优化;中观层面,围绕煤炭、重化工业、交通行业、中心城市和城市群的碳足迹,制定差异化达峰时间表与路线图,提升重点领域、关键环节碳足迹的达峰适配性;微观层面,面向各类市场主体和产业活动单位,面向自然人、法人、个体工商户和家庭承包经营户,面向各种产品和服务,建立健全碳预算与碳核算制度,构建以碳标签为核心表征、数字化的碳足迹社会管理体系。


控碳压力传导机制。构建控碳压力调节阀,解决控碳目标的任务分解问题。碳汇方面,依托规模化建设的清洁能源基地,为河北、内蒙古、山东等碳排放总量、强度双高省份,为江苏、广东、浙江等碳排放总量压力大省份,提供低碳无碳能源,构建“碳汇输出机制”,有效传导受服务地区高碳能源结构引发的控碳工作压力;碳源方面,发挥福建、海南、云南等碳排放总量、强度双低省份的控碳优势,布局建设高载能产业转移园区,构建“碳源承接机制”,有效传导北京、上海、深圳等中心城市高碳产业结构引发的控碳工作压力;对口减排方面,以资金、技术、能力建设为重点,建立健全发达地区与欠发达地区控碳工作对口帮扶机制,有效传导欠发达地区的控碳工作压力。


控碳红利释放机制。建立健全控碳价值实现机制,解决控碳攻坚的激励相容问题。在供给侧,建立健全用能权、碳排放权体制机制,赋予风电、光伏发电、核电等新能源基地所在地区优先发展权,向上游延伸发展能源装备业、工程服务业,向下游延伸发展储能产业、数字能源服务业;在需求侧,以“全社会用能成本较低”作为能源发展的重要目标和衡量标准,引导高载能产业集中区以能源价格优势塑造产业竞争新优势;碳市场方面,建立健全“绿碳、蓝碳、灰碳”生态价值实现机制,建立健全碳资产的会计确认与计量,构建反映碳治理成本的产品和服务价格机制,并以碳标签为基本课税依据面向消费者征收统一碳税。


四、行动互信


基于可观测性、可控性、鲁棒性的中国控碳透明度框架与基于碳足迹管理体制、控碳压力传导机制、控碳红利释放机制的中国控碳执行体系,为中国控碳的国际遵约与国内履约提供了行动指南,却无法保障行动结果与国际承诺的一致性,需要进一步解决控碳执行的国际与国内的行动互信问题。


01控碳系统数字化转型


行动互信是建立在全面、客观、准确、可追溯的碳足迹记录基础之上的,其核心是数据,根本途径是推进控碳系统的数字化转型:一是中国控碳透明度框架的数字化转型。推进煤电低碳化率、新能源渗透率、电能消费渗透率三类能源系统碳排放观测性指标数字化,推进总量与强度双控指标、能耗与能效双控标准、近零能耗技术与近零碳排放技术三类经济社会系统碳排放控制性指标数字化,推进减缓、适应、监管三大领域控碳工作数字化,构建数字化控碳系统。二是中国控碳执行体系数字化。推进宏观、中观、微观碳足迹管理数字化,推进温室气体源的人为排放量与汇的清除量数字化,推进用能权、碳排放权配置与交易数字化,构建“条块结合”的数字化执行体系。


透明度框架与执行体系的数字化转型,是中国控碳行动互信的前置性条件,是解决碳排放核算问题的技术基础。


02控碳系统数字化发展


控碳系统的数字化转型为控碳的行动互信提供了可靠的外部条件,但仅此显然还不足以保障行动结果与控碳目标相一致,还需要进一步推进能源系统的数字化发展,打造控碳系统与能源系统相得益彰的行动互信新气象〔2〕。


发展数字能源。解决能源系统数字化问题。产能设备方面,推进能源网络与互联网、物联网在数字层面实现互联互通,推进“源网荷储”的智能化调度与交易;用能设备方面,推进用能设备感知网络连接与互联互通、数据采集与存储、超级计算等工作,构建“端网云”全方位的用能设备智能化新生态;基础设施方面,将数字能源基础设施纳入信息基础设施体系,构建基于互联网与物联网、大数据与云计算、区块链与数字孪生、人工智能与量子信息的数字能源基础设施。


培育能源数据市场。解决能源数据资源化问题。市场配置领域,围绕能源生产者、流通者、消费者形成的即时数据、共时数据、历时数据和业务数据、主题数据、基础数据,完善供求、价格、竞争、风险机制,推动数据资源向先进生产力集聚;政府配置领域,围绕政府代表国家和全面拥有的能源数据公共资源,构建以目录管理、统一平台、规范交易、全程监管为主要内容的新型资源配置体系;应用场景方面,创新能源数据的自用、商用、民用、政用场景,构建以应用为导向的能源数据市场体系。


构建数据驱动新发展格局。解决数据要素资本化问题。数据平台方面,布局建设能源数据中心国家枢纽节点和区域能源数据中心集群,推动能源数据、算力、算法集约化和服务化创新,打造“能源数据大脑”;数据产品方面,通过开放数据集、提供数据接口数据沙箱等方式,开发能源原始数据、脱敏数据、模型化数据、智能化数据等产品,培育能源数据新产业新业态新模式;数据赋能方面,发挥能源数据的引流作用,引导土地、资本、领导、技术、管理等生产要素向先进生产力集聚,为政府履行控碳服务职责、开展决策研判和调度调度指挥提供数据支撑。


行动互信一头连着国际遵约、一头连着国内履约,无论是依托中国版透明度框架解决国家自主贡献的国际信任问题,还是依托国土空间主体功能架构解决差异化控碳的国内执行问题,都需要构建基于碳排放数据的核算体系。行动互信成为中国控碳的信用基础。


五、结论与讨论


2021年是控碳工作元年,开启了为期40年的控碳攻坚旅程,需要统筹做好“持久战”的战斗准备:


一是制度体系。围绕国内、国际两个大局设计“战场”,科学建构反映现代化目标和应对气候变化的控碳制度体系。


二是技术体系。围绕碳源、碳汇两大领域创新“战器”,科学建构支撑能源系统绿色低碳发展和控碳系统数字化发展的控碳技术体系。


三是工作体系。围绕市场、政府两种力量培育“战将”,科学建构发挥市场决定性作用和更好发挥政府作用的控碳工作体系。


四是政策体系。围绕激励、约束两种手段优化“战法”,科学建构符合高质量发展要求和构建新发展格局诉求的控碳政策体系。


从控碳工作时序看,当前的重点在碳达峰。“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期。把握碳达峰的关键期,关键是发展控碳生产力、重点在技术;把握碳达峰的窗口期,关键是改革控碳生产关系、重点在制度。有序达峰必须处理好控碳生产力与控碳生产关系的关系,但面临国内、国际的双重挑战。从国内看,主要挑战来自于“绿色监管”,以省为考核对象实施能耗双控目标与项目审批挂钩机制,客观上放大了控能目标对现代化目标的约束条件;从国际看,主要挑战来自于“绿色壁垒”,集中反映在欧盟的“碳边境调节机制”和欧美国家推进的储能产品碳足迹政策形成的贸易壁垒,将加大中国高载能产品的出口成本、降低中国制造业的国际竞争力。因此,有序达峰要创新秩序公共产品供给,培育控碳秩序的设计者、建设者、维护者,发展控碳秩序生产力,把握控碳节奏,推进中国控碳制度体系、技术体系、工作体系、政策体系的形成与发展。


参考文献:


[1]黄雨生,曲建升,刘莉娜.中国各省份碳足迹与碳承载力差异研究.生态经济,2016年第6期:38-43.


[2]朱四海.科学设计能源系统碳中和的中国方案,发展研究,2021年第4期:48-57.


[3]梁晓菲.论《巴黎协定》遵约机制:透明度框架与全球盘点.西安交通大学学报(社会科学版),2018年第3期:109-116.


[4]吴琛.《巴黎协定》的透明度框架与遵约机制研究.北京理工大学,硕士论文,2017年6月.


[5]史学瀛,宋亚容.从波兰气候大会看国际气候变化法新成果.天津法学,2019年第2期:61-66.