欧洲是人类发展指数较高及适宜居住的大洲之一,也是全球应对气候变化、减少温室气体排放行动的有力倡导者,在能源转型上走在全球前列。

2019年12月欧盟委员会正式发布的《欧洲绿色协议》明确指出,要在2050年前建成全球首个“气候中和”的大洲。

丹麦和瑞典更是放出豪言,要在一代人之内实现无化石能源社会。欧洲社会为何能够对能源转型达成如此广泛的社会共识?他们又将如何实现这些目标?

欧洲各国竞相发力

根据《欧洲绿色协议》提出的气候目标,2030年温室气体排放量在1990年基础上减少50%~55%,在2050年前欧洲建成全球首个“气候中和”的大洲。

“气候中和”不同于“碳中和”,北京国际能源专家俱乐部陈新华指出,“碳中和”指的是将二氧化碳排放降到最低,无法完全消除的部分通过森林碳汇、永久封存等途径来抵消,使得进入大气的二氧化碳总量为零。而“气候中和”不仅包含二氧化碳,还包括其他温室气体,使得人类活动不再加剧气候变暖。

基于对气候变化问题的共识,许多欧洲国家已行动起来。法国是欧盟第一个在法律上明确“2050年碳中和”目标的国家,英国《气候变化法案》、德国《气候保护法》也均将应对气候变化提升到了国家立法层面。

《欧洲绿色协议》指出,能源对温室气体排放的贡献达78%,因此能源转型至关重要。目前欧洲的能源转型技术路线图已经基本清晰,“转向清洁能源”是《欧洲绿色协议》提出的首要举措。

可再生能源占比不断提升是欧洲能源转型的重要标志。欧洲各国在提高可再生能源利用的实践方面各具特色。

“奥地利维也纳是我见过的风机最多的首都,该国政府提出了2030年可再生能源100%的目标;挪威特隆赫姆市最大的光电建筑每年光伏发电48万度,超过了自身用电量;法国巴黎埃菲尔铁塔下安装了光伏智慧垃圾桶……”清华大学能源转型与社会发展中心常务副主任何继江介绍,在欧洲多国,可再生能源已逐渐渗入到百姓生活中。

其中,北欧五国可谓是欧洲能源转型的先锋,其中挪威、芬兰和瑞典政府已分别承诺在2030、2035和2045年实现碳中和。

以瑞典为例,瑞典曾非常依赖石油,20世纪70年代石油危机后,经历了水电扩容、核电大发展、生物质能源持续增长,近10年,风电、分布式光伏发展迅速。目前,在瑞典,电、热领域已经基本不再使用煤炭和石油等传统化石能源,可再生能源占比超过55%。

德国2019年11月通过《气候保护法》,首次以法律形式确定德国中长期温室气体减排目标,到2030年实现温室气体排放总量较1990年至少减少55%,到2050年实现温室气体净零排放,即实现“碳中和”。德国将“碳中和”视为其作为工业大国和欧盟经济最强成员国的“特殊责任”。

《气候保护法》明确了能源、工业、建筑、交通、农林等不同经济部门所允许的碳排放量,并规定联邦政府部门有义务监督有关领域遵守每年的减排目标。这意味着,一旦相关行业未能实现减排目标,主管部门须在3个月内提交应急方案,联邦政府将在征询有关专家委员会意见的基础上,采取相应措施确保减排。

此外,不同领域的碳排放详细数据每年将由联邦环境局测定并在次年3月公布。一个由气候、社会、经济、环境等领域专家组成的独立专家委员会将评估联邦环境局公布的年度数据,并向联邦议院和政府作报告。

《气候保护法》在执行时也保留了一定灵活性,即如果某个部门超过了减排指标,原则上,可以用其他部门的减排指标来抵消。

日本“碳中和”路线

2020年底,日本政府公布了脱碳路线图草案。其中不仅书面确认了“2050年实现净零排放”,还为海上风电、电动汽车等14个领域设定了不同的发展时间表,旨在通过技术创新和绿色投资的方式加速向低碳社会转型。

根据日本经济产业省发布的路线图草案,绿色投资被视为日本疫后重塑经济的重点,以及引领日本远离化石燃料、加速清洁能源转型的关键。日本政府将投入大量资金,鼓励14个行业的技术创新和潜在增长,包括海上风电、氢氨燃料、核能、汽车、海运、农业、碳循环等。

据了解,日本经济产业省将通过监管、补贴和税收优惠等激励措施,动员超过240万亿日元(约合2.33万亿美元)的私营领域绿色投资,力争到2030年实现90万亿日元(约合8700亿美元)的年度额外经济增长,到2050年实现190万亿日元(约合1.8万亿美元)的年度额外经济增长。

此外,日本政府还将成立一个2万亿日元(约合192亿美元)的绿色基金,鼓励和支持私营领域绿色技术研发和投资。不过,上述规划和目标仍然是暂定计划,具体实施措施仍将取决于日本国家整体能源投资组合。预计日本内阁将在2021年6月前对这份路线图草案进行二次修订。

日本在草案中确定,将在15年内逐步停售燃油车,采用混合动力汽车和电动汽车填补燃油车的空缺,并将在此期间加速降低动力电池的整体成本。

据日本经济新闻社报道,为了加速电动汽车的普及,日本政府计划到2030年将电池成本“砍半”至1万日元/千瓦时(约合96.9美元/千瓦时),同时降低充电等相关费用,使电动汽车用户的花费降至燃油车用户相当的水平。

不过,有业内人士指出,对日本而言,全面淘汰燃油车还面临极大挑战。目前,该国6000多万就业人口中,超过500万从事汽车制造、销售、服务行业,大型汽车公司又关联着众多零部件供应商,停售燃油车无疑将引发严重的失业问题。此外,日本电动汽车的发展环境尚不完善,充电站数量严重不足制约着电动汽车的普及。有数据显示,目前,日本全国仅有3万个电动汽车充电桩。

据悉,草案中并未提及上述细节问题的解决之策。业内预计,2021年6月,该草案二次修订之后将对此予以说明并制定明确目标。

草案中还对日本清洁电力发展进行了明确规划,目标是到2050年,可再生能源发电占比较目前水平提高3倍,达到50%~60%,同时还将最大限度地利用核能、氢、氨等清洁能源。此外,海上风电也将是日本未来电力领域的发力重点,目标是到2030年将海上风电装机增至10吉瓦、2040年达到30~45吉瓦,并在2030—2035年间将海上风电成本削减至8~9日元/千瓦时(约合0.08~0.09美元/千瓦时)。

日本政府表示,由于工业、交通和家庭加速电气化,预计到2050年,日本国内电力需求将激增30%~50%,届时一半左右的电力将由可再生能源满足,10%的电力将由氢和氨提供,剩余30%~40%的电力则由核能以及配有碳捕捉技术的燃煤电站满足。

另据行业资讯机构标普全球普氏报道,在核能领域,日本将推动开发新的小型反应堆,预计2040年实现规模化发展;氢能领域的目标则是到2030年将电力和运输领域的氢消费量提高至1000万吨,到2050年提高至2000万吨。

不过,要实现上千万吨氢气的消耗目标,必须大幅削减成本。日本政府表示,将向氢能行业提供2万亿日元(约合192亿美元)的资金支持,同时还将予以一定的税收优惠。

日本经济资产大臣梶山弘志透露,计划在2030年前后建成一条商业化的氢能源供应链,将在下一财年申请一项8亿美元的氢能源预算,较本财年增加了20%。

不过,日本可再生能源研究所所长Mika Ohbayashi表示:“日本政府的可再生能源发展目标仍然不够积极,目标应该定为到2030年可再生能源发电占比达50%~60%,而不应该等到2050年。”

据日本共同社报道,日本政府还计划引入碳价机制来助力减排,在2021年制定一项根据二氧化碳排放量收费的制度。据了解,碳定价是根据二氧化碳排放量要求企业与家庭负担经费的机制,旨在通过定价减少二氧化碳排放。目前,日本国内东京都、埼玉县地区正在实施碳排放交易,但由于业内存在意见分歧,担心增加经济负担,使得政府对于全国引入碳定价机制仍然持谨慎态度。

以瑞典为例,瑞典曾非常依赖石油,20世纪70年代石油危机后,经历了水电扩容、核电大发展、生物质能源持续增长,近10年, 风电、分布式光伏发展迅速。

国际能源署指出,日本作为二氧化碳排放大国,自2011年福岛核事故后,就严重依赖进口煤炭和LNG。根据该国原定的减排目标,即到2030年实现碳排放比2013年减少26%,根本无法实现2050年碳中和目标,因此全面引入碳定价机制是必须之举。

不断优化电力市场

高比例的可再生能源并网势必会对电力系统的平衡和稳定运行产生消极影响,这是各国电力系统必须考虑的问题。

那幺如何提高电力系统的稳定性?欧洲国家采用的重要手段之一就是电力市场。

以北欧电力市场互联为例,通过跨国联网调节余缺,让水电和风电资源“打好配合”。比如,若丹麦因风车停顿、发电量骤降,导致丹麦输送到德国的电力不足,可通过强大的电网及时调整,确保受电国家的电力供应;再比如,丹麦在风力资源优越时可向挪威输电,在风电出力不足时则可从挪威调入水电。与此同时,灵活的电价机制则可让发电方“多发尽卖”,减少弃风弃光。据了解,北欧电力市场的电价以15分钟为一个时间单位进行调整。对天气的预测能力对于衡量可再生能源,尤其是新能源电厂经营水平就显得尤为重要。

在城市层面的需求侧,大量工商业用户的终端负荷集成、电动汽车低谷负荷、智能家居以及大量储能设施需求响应等均为电网提供了灵活的分布式资源。

此外,“更加灵活的电源、更大的电网、用户侧响应以及储能,是德国应对风电、光伏对电网带来波动的4个主要手段。”中德可再生能源合作中心执行主任陶光远介绍。

“但与此同时,我国无论是国家规模还是发展水平、地区差异都与欧洲有很大差别,如何找到最符合我国国情的能源转型方案确实具有挑战。”北京大学能源研究院副院长杨雷指出。

借鉴欧洲经验,我国的电动汽车、绿色建筑、工业负荷与电网、波动性电源的良好互动,可以很好地解决可再生能源电力的间歇性、不稳定性问题。长远看,大规模的可再生电力将具有比煤电更高的竞争力,煤电退出将成为可能,从而成为碳达峰、碳中和最主要的助推力。

◎ 来源|综合中国能源报、经济参考报