经济导刊
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城市绿色低碳转型发展和智慧城市建设

徐林 来源: 2022.02.23 10:33:10


低碳转型发展是中国未来40年绿色发展最核心的内容,也是我们面临的一个最大的挑战。中美绿色基金主要是做绿色低碳投资的,绿色低碳投资的选择标准是投资项目要能够有利于各种污染物和温室气体的减排,有利于提高资源利用效率和资源循环利用的水平,这是确定绿色低碳投资标准最主要的一个考虑。

强化碳减排的全球共识

目前全球气候变暖的趋势在不断发展,已经成为当今人类面临最大的挑战之一。导致气候变暖的温室气体大概有6种,最主要的是二氧化碳。学术界基本的共识,二氧化碳排放是导致全球气候变暖的最主要原因。根据国际气候变化专门委员会(IPCC)预测,如果不采取有效措施,到2100年,全球气温可能上升1.1-6.4℃,导致海平面可能上升16.5-53.8厘米。如果真出现这种极端的局面,对人类来说可能会面临一些灾害性自然气候的影响。抑制气候变暖和强化碳减排已形成全球共识。

目前世界各地都出现了程度不同的灾害性气候现象,给生命财产造成了很大的破坏,很多人认为与气候变暖的趋势是密切相关的。2021年观测到的现象是气候变暖的趋势在不断强化,全球围绕气候变暖问题共识越来越强烈。在英国召开的格拉斯哥会议上,中美围绕碳减排问题形成了基本共识,这是十分难得的。

在本世纪将全球气候变暖的温度控制在1.5摄氏度以内,国际社会围绕这一目标都在采取行动。

中国碳减排面临的挑战和压力

中国在全球气候变化方面,过去的立场是发展中国家和发达国家要承担共同而有区别的责任。

中国过去在碳减排方面面临着比较大的挑战和压力,因为中国是个人口大国,也是生产大国,更是能源消费大国,毫无疑问也是碳排放大国。2020年年底评估测算出的碳排放总量大约100亿吨二氧化碳,这在全球大概占了26%左右,也有测算说占了27%28%

中国是全球二氧化碳排放的第一大国,占全球二氧化碳排放总量的比例超过了中国人口占全球总人口的比例,也超过了中国GDP占全球GDP的比例。无论是人均还是单位GDP的排放量,中国在全球的这个分量还是比较重的。现在,碳排放的总量还呈现增长的势头,过去5年中国平均每年碳排放的增速大约为1.25%。从碳排放的强度来说,过去10-15年,中国围绕单位GDP二氧化碳的排放强度下降,做了持续的努力。

中国的五年规划把单位GDP的能耗、单位GDP的二氧化碳排放作为重要的发展指标并认真加以实施,每个五年计划基本上都实现了碳排放强度下降的目标。目前中国单位GDP二氧化碳排放量约0.75kg/美元,约为美国的3倍、德国的4倍。我国人均二氧化碳的排放量并不高,因为中国还是个发展中国家,我们收入水平在全球人均收入水平排得比较靠后,所以人均能源消费量比较大。

我国的人均二氧化碳排放量只是美国的一半,但是人均的二氧化碳排放量和总量都还处在增长的状态下。我国二氧化碳排放的总量已经是全球第一,但是人均排放与一些发达国家相比还有很大差距。如果再算上历史排放量的累积,整个发展中国家和发达国家加起来累积的排放量之间还是有差距的。发达国家对气候变暖承担的责任实际上比发展中国家要大,我们在承担共同而有区别的责任,我们也有自己的道理可言。

从碳达峰到碳中和,会呈现一些共同的结构性的规律或者特征。西方发达国家碳达峰所表现出来的结构性特征,一般是这些国家都会在服务业的产值比重达到70%左右、城市化率达到80%左右的时候实现碳达峰。

从这个角度来看,如果我们认为这种结构性的特征具有普遍意义,那么其实中国经济的结构升级并没有完成。服务业约占整个GDP的产值的55%左右,城市化率按最新的人口普查的结果是65%左右,我们离发达国家碳达峰表现出来的结构性特征还有一定的差距。

我们未来人口和经济活动会进一步向城市地区或者是向非农产业聚集,这个趋势在短期内不会改变。现在城乡收入差距大概是2.7:1这样一个水平,农业的劳动生产率和非农产业劳动生产率的差距比城乡收入差距还要更大一点。如果再加上城市和农村地区公共服务水平的差距,城乡之间总体差距还是非常大的。在这么大的城乡差距下,出现逆城市化现象从整体来说是不可能的。未来中国城市二氧化碳排放的占比还会进一步增加,这是中国的一个现状。

能源的消费和碳达峰、碳中和的关系是最密切的。从中国二氧化碳排放的结构来看,在总体的二氧化碳排放里面,煤炭占80%左右,石油和天然气分别为15%5%左右。中国二氧化碳排放的一个重要原因,就是中国的能源结构中煤炭的占比非常高,这是我国能源资源的自然禀赋决定的。以电力行业为例,现在煤电的比例高达60%以上,虽然有所下降,但我们很难在短期内实现煤电的替代、煤炭的替代,这是中国的一个现实。

中国碳达峰和能源的关系密切,是由能源的结构决定的。从中国能源消费来看,人均能源消费还会呈现一个继续上升趋势。中国2020年的人均能源消费大概是2.35吨标准煤。和发达国家相比,美国的人均能源消费大概是11吨标准煤;节能或者是能效水平最高的国家如日本、德国,人均能源消费大概是6吨。在收入水平提高之后,人们表现出来的这种消费行为的趋同,最终导致用能水平也会趋同。随着中国人均收入水平不断的提高,特别是城市化水平提高之后,用能水平还会进一步提高,我们有可能要向德国、日本这样国家的水平靠拢,人均的能源消费也应该由目前的3.6吨提高到6吨左右。但是,目前中国的能效水平大概只相当于日本和德国的百分之六七十,我们和日本和德国还有30%40%左右的差距。

所以,未来随着中国的能源消费总量的增加,或者人均能源消费水平的不断增加,除非能源的结构调整以绿能替代形成的碳减排效应,能够抵消能源消费增加带来的碳排放增加的效应,否则我们碳达峰和碳中和的目标实现起来会有很大的难度。中国面临碳达峰和碳中和的压力,既来自于国内老百姓对美好生活向往的需要,因为老百姓越来越期待有更好的生态环境、气候环境,这是随着收入水平提高之后,人的需求层次的一种提高;也来自于国际社会对中国的一种期盼。中国提出构建人类命运共同体,越来越多的国家希望中国能够承担更多的责任。中国领导人在联合国成立75周年领导人峰会上,提出了2030年到2060年的“双碳”目标,反响强烈。对我们来说,双碳目标意味着非常广泛的经济社会变革,是涉及到各方面的一场深刻变革。

中国面临一场深刻的变革

中国虽然必须用更短的时间达到碳中和,但是我们拥有的技术条件比发达国家那个时候要好,比如说我们在绿色能源——像风能、光能这些领域,现在的技术条件比他们那个时候要好多了。随着绿色能源领域技术不断创新,不断推广利用,我们在碳达峰之后到碳中和的历程上,可以用更短的时间完成发达国家走过的道路。

从现有的统计资料来看,碳排放的大户第一是能源,主要是电力部门,大概占了51%;第二是工业,大概占了28%左右;第三是交通运输。因为中国能源的自然禀赋高度依赖煤炭,能源部门在碳排放中扮演着极其重要的角色。

城市建筑相关的碳排放占了整个全国碳排放的49%左右,农业碳排放比例并不高。全球400亿吨的碳排放,农业大概是排放70亿吨左右,中国占比也差不了太多,但是农业排放的主要是温室气体,不是直接的二氧化碳,它主要是甲烷和一氧化二氮。

1吨甲烷相当于80吨左右的二氧化碳的温室气体效应,1吨一氧化二氮相当于大概256吨的二氧化碳产生的温室气体效应,浓度非常高。所以农业里的畜牧业是不能忽视的碳排放的一个来源。

城市的绿色低碳转型是中国碳减排的一个主战场,因为中国碳排放里城市占了接近80%,而且城市的经济、城市的人口各种各样的活动,实际上导致了二氧化碳的排放。

城市的碳减排或城市的绿色低碳转型发展,第一就是加大节能的力度,如果我们的能效水平提高达到日本和德国的水平,意味着我们的碳减排也可以达到相应的水平。在节能方面重点是推广先进的节能技术,同时在工业、交通、建筑领域,在数字经济领域、居民生活领域,都要开展广泛深入的节能活动。因为节能的空间确实非常大。

第一,以建筑节能为例,如果我们拿同样的建筑空间和日本相比,中国同样面积的建筑空间排放的二氧化碳比日本高一倍。如果我们把建筑节能做得更好,中国的主要建筑物都在城市地区,它带来的这种二氧化碳的排放,减排的效应是非常大的。

第二,加大加快绿能的替代,大力发展光伏发电、风力发电、生物质能、内陆核电、燃料电池、先进储能,特别是化学储能技术、智能电网技术,包括和新能源相关的一些先进材料技术的研发推广和利用,真正构建以新能源为主体的现代电力系统。我们过去的电力系统是以煤电为主的,构建以新能源为主体的现代电力系统,光伏发电、风力发电,生物质能这些绿色低碳的电,就要成为未来电力系统的主力电源,这是能源领域的根本性变革。中国的风光电发电能力已经达到了3亿千瓦,名列全球第一,到2030年实现碳达峰目标时将超过12亿千瓦,随着技术进步和成本下降,还有很大发展空间。

第三,推进在绿电基础上的城市经济社会发展的电气化和电动化进程。过去我们很多的动力来源都是通过化石能源的燃烧产生的。未来如果能够实现更快更高比例的绿电的替代,在这个基础上推进电气化电动化,使过去高度依赖的靠化石燃料燃烧形成动力的结构发生变化,能够实现大范围的高比例的绿电替换,在这个基础上形成电动化,中国可能就改变了工业革命、工业文明时期以化石燃料的燃烧形成动力的这样一种工业文明时代的能源特征,可能就真正构建一种具有生态文明时代的动力特征和能源结构。

我们要构建城市的低碳产业体系,因为中国的工业占整个碳排放的28%左右。在工业体系内部,比如建材钢铁、石化化工等领域是以化石燃料做原料的,今后这样一些产业都面临脱碳、减碳的过程。

在这个领域也有很多新技术,特别是合成生物学的技术,未来会具有非常广阔的前景。中美绿色基金非常关注合成生物学领域,通过用生物基材料来替代原有的化工原料,这是一个非常重要的方向。

现在的电动车如果不是建立在绿电机组上,还不能叫新能源车,只是电动车,因为可能它用的电都是用煤或者天然气发的电,其实都是有二氧化碳排放的。真正意义上的新能源汽车,必须是绿电的电动车。日常生活相关的智能的家居体系改造,也将有利于节能和降碳。

第四,在城市规划和建筑设计中,要广泛推广碳中和理念,建设绿色低碳城市社区,包括零碳建筑。在未来建筑的能源配置方面,可能形成广泛的分布式光伏发电,加储能设施加智能微电网这样一种能源供应的体系。随着光伏发电的能源转换效率进一步提高,特别是储能技术的进一步提高,未来建筑特别是城市社区通过综合能源服务体系、智能化的能源供应体系,形成全新的建筑能源供应,是完全有可能的。要强化城市的生态空间和森林碳汇的建设,不断地强化生态空间的密度,形成人与自然和谐相处的环境,这样一种环境特别有利于城市森林碳汇的建设。

第五,要加大全社会植树造林和森林碳汇建设的步伐,包括强化城市生态和绿色空间的建设和保护。中国过去一直非常重视植树造林,在过去几十年里,全国森林覆盖率从12%左右提高到23.2%这样一个水平。“十四五”规划进一步提高到24.1%,这意味着未来5年要把中国的森林覆盖率提高大概0.9个百分点,这可不是一个小数字,用960万平方公里的国土面积来衡量,这差不多就是9万平方公里的面积,比现有城市建成区的面积小一点。我们国家全部的城市建成区的面积加起来可能是12万平方公里左右,这也是一个非常大的数字,只有在中国这样的国家才能够完成。要实现这样的森林生态建设,必须建立更加有效的生态价值的市场化的实现机制。

绿水青山是不会自动成为金山银山的,它需要有一个生态价值的市场化变现机制来实现。很多地方都有一些很好的激励机制的制度设计,鼓励社会资本参与森林建设生态恢复,今后需要不断强化。

城市要完善非步道、步行道和非机动车车道的体系。现在城市的机动车越来越多,在有些城市开始侵占步行道或自行车道的空间,这是不对的。从绿色低碳的生活方式、出行方式角度来看,未来必须更多倡导这样一种生活方式。城市未来交通体系的建设要考虑对非机动车道空间的保护,对绿色低碳的出行方式鼓励是有效的,今后要强化。

智慧城市建设是绿色转型的根本出路

随着信息技术的不断提高,未来互联网、区块链、大数据、云平台超级计算融为一体的智能技术,会越来越广泛深入融进城市运行的每一个角落,融进城市生产生活的各方面,大大提高城市运行的效率和城市的能效水平,大大提高城市碳减排的力度。城市的智慧能源系统,例如分布式的能源系统(见图1),描述的其实就是一个完全智慧化的城市的能源,可以用作分布式能源系统的一个低碳的系统,它完全基于自然能转化为主的新的能源体系,是一个分布式的加储能加智能微电网的运行体系,是一个智慧化的综合能源的服务网络,是一个多能互补的智能化的体系。

1  分布式城市智慧能源系统

 

终端电动车在这里既是一个能源的终端,又是一个储能的设施。它在整个能源体系里不是单向的,而是一个双向互动、能够互相调节的非常智慧化的系统,能源利用效率非常高,而且可以使光伏发电、风力发电、生物质发电包括氢能来完全替代过去那种化石能源的供应体系。一旦实现,可以减少50%左右的碳排放,是非常具有减碳空间的一个重要领域。

今后智慧的交通和物流体系,基于大数据和人工智能调运高效出行系统和物流系统,可以减少单位交通工具的里程,提高交通出行效率,可以减少交通工具的能耗,起到提高能效降低碳排放的作用。

智能化的城市经济体系,包括智能化的生产服务体系和消费服务体系。如果用智能技术对一个企业的生产流程、制造流程进行改造,其实花的投资并不多,但是它产生的节能效率会达到30%左右,而且这种投资的回报率还是比较高的,估计用3-4年时间就可以收回全部的投资。

我们现在享受的一些配送、快递服务,其实背后都是有云平台、大数据支撑,因为这样一种配送不是乱配送的,它是有效率的,而且这种效率还会不断提高,因为智能化的水平还在进一步提高。

再就是城市的综合治理体系的智慧化建设。过去的城市治理都是分部门进行的,缺乏一个综合治理的概念。综合治理的概念虽然提出来了,但是智慧化的水平还不够,各个部门都是自搞一套数字化的体系或智能化、信息化的体系,但是这些体系之间缺乏有效的衔接,缺乏一个顶层的设计。如果基于综合治理的理念来进行智慧化智能化的架构设计,可以大大提高城市综合治理的效率,也可以提高能效、降低碳排放。

碳中合要采取有效的管理,今后围绕企业个人的碳足迹的计量,包括碳中合的治理、未来碳排放权的交易,一定是建立在基于数据、基于存储、基于计算、基于相互协调基础上的非常高效的智能系统。可以设想,如果每个人都能建立个人的碳账户,把碳账户形成的碳减排的积分和消费的终端结合起来,这样的积分实际上可以形成购买能力,形成一个非常有效的激励体系,可以激励人们更多地在生活中减排。

这样一个体系的建立未来一定是高度智能化的,所以智慧城市建设一定会融进城市生活生产的方方面面,对城市的绿色低碳转型产生根本性的变革和颠覆性的影响。对未来智慧城市建设,应该投入更多的精力去推广技术、研发更好的技术。

(编辑  季节)



¨ 根据作者在20211228日“中国城市运营论坛·大讲堂”上的发言整理

[1] 徐林,中信改革发展研究院资深研究员,中美绿色基金董事长。

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