2021年中國碳中和行業(yè)研究報告前言：復活節(jié)島位于南太平洋東部，向東距離智利大陸本土約3600公里，荷蘭航海家羅赫芬于1722年4月5日復活節(jié)發(fā)現(xiàn)并登上該島，該島因此而得名。復活節(jié)島因巨大的石雕像和大石城遺跡馳名于世，也為人類文明留下了一個疑團，即：如此恢弘的文明，為何今天如此凋零?隨著研究的逐步深入，這個謎團也逐步解開。世紀時，復活節(jié)島上的森林已經(jīng)消失，絕大部分樹木滅絕，動物隨之滅絕。由于森林消失，人們找不到木材建造船只，也就再也無法出海捕捉海豚。他們只能在淺海捕魚，使得淺海的生態(tài)也遭到了嚴重的破壞，甚至連海貝也基本被吃光。隨后復活節(jié)島民由捕獵者轉為農(nóng)民，開始耕作。但森林消失帶來的水土流失，讓土壤變得越來越貧瘠。最終，當時具有世界上最為發(fā)達社會組織形式的復活節(jié)島，只剩下孤獨的石像能證明曾經(jīng)的燦爛……復活節(jié)島的教訓是工業(yè)時代人類以消耗能源為代價取得經(jīng)濟發(fā)展的一個古老縮影，這個縮影以碳循環(huán)的形式，變成了盤旋于人類文明頭上的一朵陰云。然而當下所有有關碳中和的行動，都尚不能真正使碳循環(huán)恢復健康狀態(tài)。所以，作為一種理念與行動兼具的碳中和，必然將矛盾的焦點轉移向能源最終消耗載體，也就是城市，以及直接消耗能源的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在完美碳中和狀態(tài)下，人類的社會組織形式、城市環(huán)境、居住狀態(tài)和生產(chǎn)能耗率都將得到顛覆性優(yōu)化。1碳中和的起源與重要性一個老詞的新生命地球上的碳中和，可以追溯到35億年前就目前的研究來看，被科學界普遍認可的是地球形成于46億年前。在形成之初，地球的地質活動十分劇烈，所以產(chǎn)生了超大量的二氧化碳。以現(xiàn)在我們的認知，二氧化碳是破壞環(huán)境的有害氣體，但在當時，這些超量的二氧化碳很好的保護了地球，溫室效應使地球得以留住來自太陽的能量。而到了35億年前，地球孕育出了第一種生命——藍藻。這種最初的原核生物，歷經(jīng)20多億年的時間，將地球上超量的二氧化碳，通過光合作用轉化為氧氣，并將大量的碳固化下來，這才逐步形成了今天我們適宜地球生命生存的自然環(huán)境。在這第一輪的碳中和過程中，藍藻和后續(xù)其他動植物的作用下，原始地球中那些超大量的碳，都以煤、石油、天然氣以及最重要、儲量最大的頁巖氣、頁巖油的形式，儲藏在地殼里。隨著科技的發(fā)展，文明的進步，人類進入工業(yè)時代，對化石能源的依賴與日俱增。當今維持世界能源正常運轉的代價，就是將過去首輪碳中和所固化下來的碳，挖掘出來重新釋放它們的化學能，進而將二氧化碳再度排放到大氣中。所以這就給地球環(huán)境帶來了“倒退”的風險，也是基于這種認識，新一輪碳中和在環(huán)保、政治和經(jīng)濟的博弈下徐徐展開。嚴峻的碳排放形勢想讓國際社會客觀看待中國排碳量是不可能的目前碳中和集中于二氧化碳方面的討論，但實際上，高壓電力設備絕緣使用的六氟化硫;半導體生產(chǎn)中作為氯氟碳的替代物的全氟化碳;一氧化氮、甲烷等氣體，都是碳中和的目標。而在國際上，這些氣體也是折合成二氧化碳當量，作為目標予以管控的。在聯(lián)合國常任理事國中，中國的二氧化碳排放量在2000年以后加速上升，截至2019年，中國全年二氧化碳排放量高達106億噸，已經(jīng)遙遙領先全球。造成這種現(xiàn)狀的原因是多方面的，而也正是因為原因過于復雜，中國的碳中和問題才更難得到國際社會的客觀對待。所以于中國來說，碳中和是勢在必行的國策，它將對未來中國社會和商業(yè)模式產(chǎn)生巨大影響。不出大氣層的新航天能源關乎國際競爭格局，也關乎一個國家的科技走向蒸汽機的發(fā)明對于人類科技的走向起了決定性的作用，工業(yè)革命以后，人類對能源的需求量大幅增加，為了滿足蒸汽動力對能源的需求，燃燒產(chǎn)生提供能量的資源，就成為幾乎唯一的手段，這種能源利用模式至今都在社會和科技領域發(fā)揮著統(tǒng)治性的作用。中國近代在自然科學領域上處于不利地位，所以中國國家的工業(yè)化起步比較晚，在成為世界工廠以后，中國對間接太陽能的需求呈指數(shù)型暴增，所以其燃燒化石資源獲取能源的百分比陡增。法國由于政治原因和地緣方面的原因，國家整體放棄了化石能源，轉而使用核能。所以其通過化石燃料獲得能源的占比在全球發(fā)達國家中最低。其余工業(yè)化國家其能源需求對化石燃料的消耗基本維持在正常水平。而碳中和目標的提出，實際上是需要讓人類對能源的供需恢復到“自產(chǎn)自銷”的階段，而不是一直向化石能源索取。由此引發(fā)的關于能源生產(chǎn)的技術革新，與工業(yè)制造低能耗化的技術革新，都將對未來產(chǎn)生深遠影響，如果說蒸汽機改變了人類能源的歷史走向，那本輪碳中和極大可能會使人類的科技線再度轉折。從某種程度上說，就是讓人類在面對地球時以“孤立無援”的拜訪外星的情況作為思考基點，是不出大氣層的新航天產(chǎn)業(yè)。以碳中和為名義的產(chǎn)業(yè)升級中國若實現(xiàn)碳中和，對國內(nèi)能源和制造業(yè)會產(chǎn)生顛覆性影響2碳中和對中國的顛覆性影響碳中和導致的中國能源革命短期會針對火電進行改造，中長期布局清潔能源如前文所述，本輪碳中和會從能源結構上和制造工藝能耗上兩個方面徹底改變中國。所以從能源角度看，由于中國在煤炭資源上的優(yōu)勢，中國火力發(fā)電從操作上和經(jīng)濟成本上是最好的選擇。因此目前中國火力發(fā)電裝機量占全國的56.8%，所以中國的能源結構勢必發(fā)生深遠的轉變，這會從原材料生產(chǎn)、到發(fā)電設備制造、再到到居民用電習慣等全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生影響。就目前的規(guī)劃看來，未來30年火力發(fā)電機組將不會有明顯的增量，多半是以調(diào)峰用電、或老舊改造、或碳中和化改造為主。水電受制于自然資源的限制也難有大幅增長。核能受制于技術和安全因素，雖然有明顯的增量，但整體裝機量并不多。所以風電和光電作為匹配中國遼闊國土的最優(yōu)選擇，在規(guī)劃上就會得到最優(yōu)先考量。未來30年如果沒有新的能源技術革命爆發(fā)，中國風光電的裝機量將分別增長599%和831%。風和光作為自然資源是星球依靠自然規(guī)律產(chǎn)生的能源，對這些能源的應用，是任何航天探索得以為繼的基礎，所以中國的能源革命就是要在這個基礎上有所改善。清潔能源在裝機量之外的問題由于自然資源的不穩(wěn)定性，電調(diào)峰解決方案將成為發(fā)展關鍵以目前的氣象手段來說，對風的預測準確率很低。光伏在夜間則絲毫不起作用，并且白天不是用電高峰。所以中國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須解決電調(diào)峰問題。目前有多種技術輔助實現(xiàn)電調(diào)峰，電池技術、抽水蓄能電站、水庫庫容比較大的電站、氫能源，還有傳統(tǒng)火電站的碳中和改造，生物能源發(fā)電等。由于這些技術的適用時間不同，所以在建設中需要綜合使用。不久前，國家能源局、國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布了《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見(征求意見稿)》，文件指出新型儲能裝機規(guī)模達3000萬千瓦以上。未來再建的新能源電廠，則必須配備儲能發(fā)電機組，裝機比例為10%，即電廠發(fā)電機組裝機量的10%，是儲能發(fā)電機組的最低裝機量。這就意味著，如果實現(xiàn)2050年的能源結構改革，那么至少需要4.3億千萬的儲能發(fā)電機組。從目前國家電網(wǎng)披露的信息來看抽水蓄能電站在建裝機量為4160萬千瓦，加上已經(jīng)在運行的2073千瓦，距離目標還不足25%。并且抽水蓄能電站也不能解決全部問題，在西部一些缺水地區(qū)，抽水蓄能不可能實現(xiàn)，所以未來多種儲能技術將得到均衡發(fā)展。其中氫能源由于其泛用性比較廣，所以前景較大，但氫能源的運輸網(wǎng)絡是否會得到國家的政策和資源傾斜，是需要再觀察的事情。特高壓的網(wǎng)絡打造與天然氣管道的共用問題中國的幅員遼闊既為清潔能源的獲取創(chuàng)造了條件，也為能源運輸帶來了問題。中國對能源需求量大的地區(qū)集中在東部沿海地區(qū)，而清潔能源的生產(chǎn)則大多集中在西北和西南地區(qū)，雖然核能因安全問題主要集中在東部沿海地區(qū)，但其總量不足以支撐龐大的電能消耗。所以電能傳輸?shù)奶馗邏壕W(wǎng)絡對于中國清潔能源的使用來說是至關重要的問題，目前特高壓已被列為中國新基建七大項目之一，在國家大力扶植的環(huán)境下，未來將得到妥善解決。但是另外一個問題則更需要注意，即氫能作為解決電調(diào)峰問題的備選方案之一，其運輸問題在當前中國的體制框架下，可能會遇到阻礙。氫是可通過電解水的方式利用多余的可再生能源制成，也可通過甲烷水蒸汽重組轉化法制成。它可以按照最高10%的體積比例在天然氣管網(wǎng)中與天然氣混合，無需進行系統(tǒng)改進即可用于供熱或發(fā)電。但天然氣的運輸網(wǎng)絡與國家電網(wǎng)從屬于不同機構，其協(xié)調(diào)涉及利益分配與未來能源主導權等諸多大問題。這在中國非常難辦，如果氫能源想要得到更多資源傾斜，那氫能源汽車體系的打造將是很好的助力。智能電網(wǎng)是輸配電的核心工程，它將影響中國未來城市狀態(tài)目前關于智能電網(wǎng)，普遍著眼點在于優(yōu)化能源分配與傳輸。這一方面源于城市的確是耗能大戶，另一方面也源于現(xiàn)在技術運營顆粒度比較粗。但是當下，無論是技術領域的精細化趨勢，還是碳中和不出大氣層的新航天化發(fā)展，都倒逼著城市反思自身能源的可循環(huán)利用上。所以分布式發(fā)電與新能源微電網(wǎng)就變成了未來城市自身可生產(chǎn)能源，實現(xiàn)能源自產(chǎn)自銷的基礎設施。目前，能夠轉化二氧化碳等溫室氣體的所有手段，都無法逆轉這個過程。所謂的碳捕捉和碳封存，僅是把二氧化碳收集起來，不排到大氣中而已。所以未來的城市本身就是能產(chǎn)生能源的電廠，各類民用發(fā)電設備、城市節(jié)能改造、綠色建筑的設計理念會改變城市的狀態(tài)。在這之前，智能電網(wǎng)的打造，民用發(fā)電設備并入國家電網(wǎng)的便捷性將是促進這個進程的關鍵一步。目前國家個人能源的生產(chǎn)入網(wǎng)工作已經(jīng)開始，由于電價由國家制定，所以不涉及經(jīng)濟性測算的問題。具備發(fā)電能力的建筑和機構只需要填寫相關的申請表，就可以完成入網(wǎng)工作。不過由于現(xiàn)階段發(fā)電設備的效能問題，城市自生的電能對空間的要求比較大，主要依靠大型倉庫的房頂鋪展太陽能電池板。迫在眉睫的碳捕捉與碳封存碳捕捉與碳封存技術并不治本，但勢在必行碳捕捉與碳封存技術，是目前工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，最直接針對碳排放進行控制的手段，對碳中和之前的碳達峰目標有立竿見影的效果。由于其對傳統(tǒng)能源企業(yè)來說，改造起來最容易落地，所以碳封存和碳捕捉技術最核心服務的是為電調(diào)峰預備的火力發(fā)電站，這樣中國龐大的火力電站就不至于全部作廢，從宏觀視角上看，屬于資源利用的最大化策略。單就碳捕捉技術來看，主要分為三段：燃燒前、燃燒中和燃燒后，其技術實現(xiàn)原理各異，但當前均沒有大規(guī)模應用。當捕捉以后，就需要進行碳封存。碳捕捉與碳封存全部完成后，將會給現(xiàn)在的能源企業(yè)增加巨大的財務負擔。目前碳封存的技術非常原始，僅僅是將捕捉到的碳進行填埋，這設計運輸和封存的雙重成本支出。解決中國排碳問題不能僅靠能源產(chǎn)業(yè)中國綠色產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟增長的協(xié)調(diào)性將得到加強1990年以來，全球森林面積最多的六個國家和地區(qū)，除巴西和加拿大以外，都處于增長態(tài)勢。而且從增速上看，中國增長接近40%，數(shù)據(jù)上遙遙領先于其他國家。這得益于中國近年來對環(huán)境的重視。歐洲等海外地區(qū)也借助中國的綠化行動獲取了大量碳匯。綠色產(chǎn)業(yè)和中國追求經(jīng)濟增長的需求之間存在一些斷層，這一方面源于綠色產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟性在過去沒有得到重視，也沒有充分開發(fā)，另一方面也源于科學技術和綠色理念長期游離于經(jīng)濟最繁榮的場景。這兩方面原因都會在本輪碳中和浪潮下得到改善，使綠色產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展之間互助發(fā)展。自然資源稀缺引導綠色產(chǎn)業(yè)變革森林的極限也無法中和碳總量，導致產(chǎn)業(yè)向非傳統(tǒng)領域滲透從國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)看，中國最后一次林業(yè)普查中森林面積22044.6萬公頃，森林覆蓋率為23%。雖然植樹造林是國家大力提倡的事，但并非所有土地都可以種植林木。在林業(yè)體系中有宜林地的概念，全中國所有可種植森林的面積加在一起，也只有32591.1萬公頃。這些宜林地全部轉換為森林后，中國的森林覆蓋率也不過33.95%，更不用說森林質量本身也不高的問題了。所以，由中國碳中和引發(fā)的關于綠色產(chǎn)業(yè)革命的問題，勢必會從傳統(tǒng)的林業(yè)本身，向其他關注碳中和的非林業(yè)傳統(tǒng)領域去滲透，以求更好的解決問題。新林生長最快，所以活立木蓄積量增速最快按照樹齡劃分，森林可分為：幼熟林、中熟林、近熟林、成熟林及過熟林五個級別。但林木最為茂盛的成熟林雖然光合作用強度最高，但固碳效果并不是最好的。幼熟林，中熟林和近熟林中，樹木木質部的增多主要依靠吸收二氧化碳完成，所以越是年輕的森林，碳中和能力反而更強。而林木木質部的增加，也就是森林蓄積量的概念，是評估和衡量碳中和的核心指標。按照不同的樹種和森林質量，每生長1立方米林木，可吸收1.3至1.83噸二氧化碳。附錄3當前體系下控碳的可行模式碳達峰是碳中和的權宜之策指標+碳匯的管理方式目的是控制總量，為改造爭取時間從前文結論看，能源和綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)均無法只通過自身的改善就解決碳中和問題，它涉及全社會各產(chǎn)業(yè)的合力，但這需要時間。所以在達成完美碳中和的狀態(tài)之前，需要通過碳達峰來進行階段性的管理。一方面限制各行各業(yè)粗獷式使用能源的習慣，另一方面也完善機制為未來做鋪墊。目前，中國采用指標+碳匯的方式進行管理。從社會整體來看，一共九方勢力參與全部指標與碳匯方面的工作。以現(xiàn)在的情況看，這九方勢力將成為未來中國碳交易領域的核心參與方，并且現(xiàn)有的機制和流程亦將成為未來的標準操作。碳指標的操作全流程碳匯服務商與項目開發(fā)商的作用非常重要現(xiàn)行框架下的注意事項并非所有的項目都可以成為交易所認可的碳匯項目未來保障指標+碳匯體系能夠有效的控制中國排碳總量，在制度設計和項目審核過程中，有一系列嚴格的限制條件。自碳中和一事進入國際視野尚未發(fā)酵之時，中國就已經(jīng)在全國范圍內(nèi)做了相關的部署。全國范圍內(nèi)共簽發(fā)了6000萬噸左右的碳匯指標，目前已經(jīng)消耗約2000萬噸，但此事在2017年后所有提交的碳匯項目審批已被暫停。原因有二：一方面碳中和現(xiàn)由生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)一管理，但要處理的問題太多，尚無余力著手進行于碳資產(chǎn)相關的評估工作，這件事在未來會下放到各地環(huán)境交易所進行審批;另一方面，目前申請審批的項目過多，所以在交易還不活躍的情況下，新進入的碳匯指標會對之前試點地區(qū)的碳匯價格造成沖擊。不過即便未來碳匯項目審批再啟動，也會在項目申報、項目內(nèi)涵和項目交易，這三個環(huán)節(jié)存在很多注意事項。現(xiàn)行框架下的短期問題體系龐大導致推進緩慢，基礎參差不齊導致標準制定較慢從指標+碳匯現(xiàn)行體系的九大參與方來看，核心參與者排碳企業(yè)大多是能源和制造業(yè)大戶，它們普遍體系龐大并且使它們內(nèi)部順利運轉的機制也非常固定，雖尚待驗證，但業(yè)內(nèi)普遍認為如果隨意變動這些規(guī)則機制，會嚴重影響運轉效率;產(chǎn)生碳匯指標所涉獵的林業(yè)、新能源等行業(yè)亦擁有龐大的體系，面臨的問題與排碳企業(yè)類似;監(jiān)管機構、金融機構等，一來并非最直接參與碳中和實際運維的勢力，二來本身也有更為重要的目標要完成，心思不會全在碳中和上面;至于那些碳匯項目的開發(fā)商和服務商，很多也是各地方大型企業(yè)孵化出的子公司，所以碳中和一事統(tǒng)合能力非常弱，推進相對緩慢。另一個問題在于排碳企業(yè)本身，雖然在碳中和項目上有明確的條款規(guī)定項目資質。但是對于全中國企業(yè)的真實排碳情況，卻沒有統(tǒng)一的、科學的和可量化的基礎設施。這一方面源自排碳企業(yè)節(jié)約成本的考量，不愿意多負擔監(jiān)測和控碳設備。另一方面也源自過去技術型企業(yè)不愿意在一個沒有經(jīng)濟前景的行業(yè)上加大投入。這也使得與碳中和息息相關的全產(chǎn)業(yè)鏈，失去了解決問題的共同數(shù)據(jù)庫，即便有數(shù)據(jù)庫也是指標和方法各自為戰(zhàn)，難以達成一致。基于這兩點突出的問題，中國碳中和全產(chǎn)業(yè)鏈條中的參與企業(yè)，都有“隔靴搔癢”之勢。所以我們認為，當下能夠打破這一局面可以有“由上而下”和“由下而上”兩種突破方式。4完美碳中和下的社會改造城市生存空間產(chǎn)生的劇變城市碳中和產(chǎn)業(yè)的興起，樓宇升級與智慧建筑如前文所述，中國作為新興的工業(yè)大國排碳量巨大，所以單靠能源業(yè)、制造業(yè)，甚至依托林業(yè)等綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)，都不可能解決中國的碳中和問題。所以碳中和問題的解決必然向這兩個行業(yè)外尋找出路，城市作為能源和制造產(chǎn)業(yè)的最終需求方，便成了一個重要的突破方向，也是更為治本的一個方向。其目的有二，第一是減少城市對能源的浪費;第二是讓城市本身也變成能源的提供方。這項改造涉及社會生存理念本身，要以移民陌生行星的思路進行城市整體規(guī)劃，所以在城市規(guī)劃之初，就不能過度依賴已有的能源體系供應。這樣一來，城市個體建筑單元的能源自循環(huán)能力就必然需要加強，“以樹為