节能减排的坚实第一步
——浅析中国“十一五”节能减排目标
中国通过清洁技术的应用和结构调整,在“十一五”期间的节能进展明显:能于2010年达到单位GDP能耗较2005年减少18%~20%的目标;同期,中国的减排成效卓著:2010年的节能绝对值将分别是美国的2.5倍、经济合作发展组织成员国的3.4倍和日本的9倍。
2009年11月 • 华强森 尤茂庭 张海�
来源:气候变化特别倡议
中国出于能源安全和可持续发展的考虑,早在IPCC1 发表气候变化研究报告之前,就已经在2005年的“国民经济第十一个五年计划”中提出了明确的节能减排目标:在“十一五”(2006年~2010年)期间,单位GDP的一次能源消耗比2005年的水平降低20%,主要污染物(化学需氧量、二氧化硫)单位GDP排放降低10%。这一政策目标已成为过去三年许多相关政策的出发点和考核中央、地方官员和主要国营企业领导者的政绩业绩的一个重要指标,堪称中国在减缓气候变化方面投入资源最多、量化考核最严格的核心举措。
因此,回顾分析“十一五”节能减排方案的成效不但有助于政策制定者理性设定“十二五”及以后中国的节能减排、低碳经济相关政策目标和政策组合,也有利于企业界了解中国政策的延续性及其发展趋势。
本研究侧重于节能和降低温室气体排放的政策效果,未纳入对本地污染物减排的考察。
“十一五”期间的节能进展
2005年,中国的单位GDP能耗(以每万元GDP消耗的标准煤当量吨数(Tce)计算)高达1.23。但到2008年,中国的单位GDP能耗已较2005年的比较基准大幅降低了10.08%。中国如果在“十一五”余下的时间里继续维持同样的节能速度,将能顺利按照进度于2010年达到单位GDP能耗较2005年减少18%~20%的目标。这意味着整个“十一五”期间相比基准情境可累积节省1750 百万吨标煤当量(Mtce)的能源,相当于日本每年能耗的2倍。
如此节能规模来自于两个主要因素:清洁技术的应用和经济结构的调整。清洁技术除了节能技术的运用之外还包含:1)以大规模高能效工厂取代小规模低能效工厂;2)管理流程的改善;3)可再生能源替代火电。结构性调整则包含:1)能耗和排放较低的第三产业占GDP比重上升;2)第二产业中能源密集的重工业比重下降;3)重工业的产品附加值提高,导致产值增长快于产量增长,从而使单位产值能耗下降。
2008年,中国80%以上的节能是通过采用清洁技术来实现的,其余的20%则是经济结构调整的结果所致。其间,结构性节能的效果有限,因为中国的重工业在2006年~2008年间快速增长。2009上半年以来,随着金融危机的爆发,钢铁、水泥、化工、电力等重工业增长趋缓,结构节能效应初显。未来,如果重工业的缓步增长持续至2010年底,在“十一五”结束时,经济结构的变化将可贡献7%的单位能耗减少。相应地,同期技术节能将贡献12%的单位GDP能耗降低,中国将实现“十一五”所制定的单位GDP能耗下降约20%的目标(图表1)。
“十一五”期间的减排成效
除了节能量之外,中国在“十一五”期间所减少的温室气体排放量也反映了她在转型乃至绿色经济方面的发展节奏。为达到减排的目的,中国所采用的清洁技术大多注重减少能源消耗。但有部分技术、主要是保护性耕作与造林这类农林业技术、则是通过增加土地与林地的碳吸存,而不是减少能源消耗,来直接实现减排。此外,在“十一五”期间,风能、核能等清洁发电能源的应用也快速增长。我们认为,如果将上述所有技术加起来,清洁技术的采用有助于2010年减少约10亿吨(Gt)的温室气体排放(图表2)。
注释:
1IPCC是世界气象组织(WMO)和联合国环境规划署(UNEP)于1988年建立的一个政府间气候变化专门委员会。它对联合国和世界气象组织的全体成员开放。
中外对比分析
把中国在节能减排上的成就与其它发达国家的情况进行对标,有助于我们深化对这一问题的理解。
中国2010年的节能绝对值(相较于2005年的单位GDP能耗基准)将分别是美国的2.5倍、经济合作发展组织(OECD)成员国的3.4倍和日本的9倍。如果考虑到各国不同的GDP增长率,中国的能耗减量曲线甚至更为陡峭:2005年~2010年的降幅将约为20%,而经济合作发展组织国家为6.7%、美国为7.3%、日本则为9%。
中国在特定行业部门的节能减排成就更为惊人。例如,中国火力发电厂的煤炭消耗量从2000年的392克标准煤当量(Gce)/度大幅降至2008年的349克标准煤当量/度,比美国发电厂的375克标准煤当量/度还低了7%。在建筑行业,中国的单位能耗水平也因为消费行为的不同而低于美国的水平。中国城市家庭的每单位空间能耗平均是22吨标准煤当量 (Tsce)/平方米,较美国家庭平均的50吨标准煤当量/平方米还低了57%。同样,中国每单位空间的空调能耗为2 吨标准煤当量/平方米,比美国的数字低82%。
在经济快速发展的最近这几年,中国能耗增长已开始与GDP增长脱钩。自2005年以来,中国的能耗增长已出现持平的趋势,但其经济却仍继续呈双位数增长。发达国家是在工业化快速发展之后、GDP增长稳定维持在每年2%~5%时,能耗增长才开始与GDP增长脱钩,而中国却能在工业化尚在进行的过程中做到这一点,说明其在节能方面所付出的努力确实令人刮目相看(图表3)。
资本性支出重投资回报,政策向经济效益倾斜
与如此的成效相对应的是相当规模的投入。大部分清洁技术的应用比能效低的技术需要更多的初始投资。采用成本曲线中的清洁技术意味着2006年~2008年的资本支出增加1,000亿美元。这些技术的渗透率如要在2009年和2010年进一步提高,则还需要新增1,000亿美元的投资,这几乎等于每年GDP的1%(图表4)。
在成本曲线中所实现的总减排量里,72%来自于负成本的技术。换句话说,投资于这些技术的实施可以产生正的投资回报。从静态的角度看,中国在“十一五”期间把节能和低碳的政策重心更多地放在经济效益较好的技术上。
但是,我们更应该从动态的角度分析。很多负成本的技术在应用初期的成本很高,都经历了一个成本大幅下降的过程。中国“十一五”政策的一个重要方向就是将造价昂贵的技术本土化,例如,电力部门的超临界发电厂以及水泥部门的新式悬浮预热窑(NSP)。政府在电力部门实施以“市场换技术”的战略,向外资技术拥有方提供进入市场的管道与高额补助,以换取他们的超临界技术与专业知识。同时,政府也主导协调开发超临界与超超临界技术的研究方针。在这些政策的推动下,超临界发电厂的设备本土化比率在2000年还几乎为0,2008年已升高至90%左右。因此,有了中国本土的低成本设备、工程、设计与兴建,超临界电厂的发电成本从2000年的6,000元/千瓦大幅降至2008年的3,800元/千瓦(图表5)。
除了重点支持技术本土化之外,“十一五”期间节能减排政策还体现了种类多样的特点。比较主要的有鼓励超临界高效火力发电机组替代亚临界小型发电机组、锅炉节能改造等技术的“十大节能工程”,“千家大型国有工业企业节能计划”,“民用建筑节能标准”,以及“家电能耗标识”等等。
不过,中国也面临一些挑战。最主要的是如何应对需要部署的清洁能源技术的成本日益攀升的问题;虽然本土化已证实提高清洁技术的经济效益能有效压低成本,但少数部门的成功经验如何能有效地复制到其它部门;如何在“市场换技术”的基础上,引入新的机制,加快国外技术对中国企业的转让;此外,在某些部门和某些情况下,减排节能机会相对比较分散的特点也增加了工作的难度。
对“十二五”节能和减排的展望
“十二五“的五年(2011年~2015年)将是中国低碳发展的重要时期。中国为了经济发展,一方面势必需要消耗更多能源,另一方面又需要采用清洁科技,大幅减少能源消耗与温室气体排放,以确保长期能源安全与科技领导地位。
取决于中国各个方面的政策目标,政府可以持续“十一五“计划的做法,设立全国单位GDP能耗降低的目标。可能的目标值分别为15%、20%或25%。如果加上新能源和碳汇管理的温室气体减排效应,这三个目标分别对应于22%、28%和35%的单位GDP碳排放降低。要实现这三个不同程度的节能目标,需要什么样的条件和增量资本投资水平呢?
结构性节能减排更显重要
与“十一五”计划相比,结构性节能在“十二五”期间更显重要。我们相信,随着中国工业重型化的阶段逐步结束,结构性节能最有可能降低单位GDP能耗,达8%左右,能减少温室气体排放达15%。
我们认为,提高结构性节能的主要驱动因素有三。首先,鉴于中国经济目前所处的发展阶段,服务业的成长将超越第一产业和第二产业。其次,在工业范畴内,由于新增建筑总量放缓,能源密集行业(如水泥、化工、钢铁)的成长速度可能会比其它工业行业来得缓慢。最后,在能源密集行业中,随着中国致力升级产品组合,高附加价值货物的比例将会提高。这三大因素都会促使单位GDP能耗降低。
不过,这样的预测并不是必然的结果。实现预测目标需要在政策上顺利实现经济结构的调整和增长方式的成功转型。而这本身就是一个艰巨的挑战(图表6展示了达到8%结构性节能的一个可能情境,它假设平均GDP增长率为8%且能源密集行业的年均产量增长率为3.2%)。
技术节能减排的作用依旧,但成本将会上升
如果设立最激进的节能目标:单位GDP能耗降低25%,“十二五”期间各项清洁技术的应用将比“十一五”大幅提升(图表7)。
尽管大部分的清洁技术为“十一五”期间已经推行的技术,“十二五”期间的平均减排成本会比较高,原因是与“十一五”相比,正成本技术所占的比例在“十二五”期间高很多。“十一五”计划中,正成本技术占所有减排潜力的18%,但在“十二五”计划中则将占40%。这种差异在电力业最为明显,主要是由于核能和陆上风电技术的比例偏高。
不同行业能提供的减排潜力有很大差别。工业仍是最大的减排潜力来源,电力居次,而车辆运输仍为减排潜力最低的行业(图表8)。
技术节能的三种可能的目标水平
依据技术的减排成本、实施障碍和战略重要性,我们把技术分为三类,分别称为“无悔举措”、“战略举措”和“延展举措”。
- “无悔举措”技术为负成本、实施障碍中等的技术2,例如,车辆运输行业内燃机燃油经济性改进、火力发电的超临界和超超临界技术、重化工业的大多数节能和废弃物回收技术。
- “战略举措”技术为正成本或实施障碍高,但衍生效益高的技术3,例如,发电行业的核能技术、建筑行业的热电联营、农林业的大多数技术。
- “延展举措”技术为正成本或实施障碍高、衍生效益有限的技术,例如,现有建筑的节能改造、工业的薄带连铸、发电行业的海上风电、发电行业的碳捕捉和封存等。
假设这三类技术在不同的政策目标水平下有不同的渗透率。如此一来,相应于中国技术性节能的三个目标水平,三组技术便各有不同的渗透率和投资要求。
目标水平一 ——技术节能7%(整体GDP能耗下降15%)。为达此目标水平,中国需要中度采用“无悔举措”技术,初步推广“战略举措”技术,并实验“延展举措”技术。所需资本支出为1.9万亿人民币。
目标水平二 ——技术节能12%(整体GDP能耗下降20%)。为达此目标水平,中国需要近乎完全掌握所有“无悔举措”技术,中度采用“战略举措”技术,并初步推广“延展举措”技术。要达到12%的技术性节能,所需资本支出为3.4万亿人民币。
目标水平三 ——技术节能17%(整体GDP能耗下降25%)。为达此目标水平,中国需要完全掌握所有的“无悔举措”技术,近乎完全掌握“战略举措”与“延展举措”技术。为此,需要资本支出5.2万亿人民币(图表9)。
不管中国在“十二五”期间设立哪一种目标,节能和温室气体减排都将是国民经济可持续发展的关键国策。对“十一五”的分析研究表明,延续“十一五”的政策思路,电力、重工业领域的节能仍将是主要的抓手,而建筑和交通领域的节能以及新能源也将扮演更加重要的角色。政策手段会在行政干预的基础上,补充完善行业法规和标准、理顺利益机制、提供透明化的公众信息等市场化措施。我们相信,如果再辅以发达国家的资金和技术支持,中国低碳发展的道路必将越走越宽广。
作者简介:
华强森(Jonathan Woetzel)是麦肯锡上海分公司资深董事;尤茂庭(Martin Joerss)是麦肯锡北京分公司董事;张海�是麦肯锡上海分公司副董事。
作者谨向对本文之基础研究做出贡献的孙健、吴震皓、王晓玲、顾铭、李春翔和关雪致谢。
注释:
2非经济成本性的实施障碍包括:行业结构调整导致的事业等社会成本,投资人和获益人不统一的“利益错位”问题,人员技能、意识不到位导致的实施困难,与其他政策目标相冲突(如:鼓励出口,保证中国某些行业的国际竞争力等)。
3衡量方式是该技术是否有助于中国避免低能效、高排放替代方案的“锁定”(lock-in)效应,让中国得以取得技术领导地位或确保能源安全。
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