全球變暖問題與碳中和

工業(yè)革命以來的人類活動導(dǎo)致地球氣溫異常地快速上升，這已經(jīng)是主流科學(xué)界的共識。根據(jù)美國國家航空航天局的數(shù)據(jù)，目前全球地表平均氣溫相比1880年高出約1.2℃，遠超出此前一萬年地球平均氣溫的正常波動區(qū)間。

全球變暖會帶來嚴(yán)重的后果：兩極冰川融化、海平面上升、極端天氣災(zāi)害增加、土地沙漠化和海洋酸化等。聯(lián)合國一份報告顯示，2000年至2019年全球記錄了6681起氣候災(zāi)害，相比之前20年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)增加了83%。放任全球變暖的潛在經(jīng)濟損失也是驚人的，據(jù)耶魯大學(xué)教授、氣候經(jīng)濟學(xué)家威廉·諾德豪斯(William D. Nordhaus)測算，如果按本世紀(jì)末全球升溫為3°C、4°C和5°C的情境測算，屆時對應(yīng)的全球年度經(jīng)濟損失分別為GDP的2.3%、4%和6.5%；美聯(lián)儲全球化研究所的研究則表明，若不采取氣候行動，到2100年全球氣溫將上升3.7°C，屆時全球年度人均GDP可能會損失7.2％。和現(xiàn)在困擾世界的疫情比較一下:新冠肺炎疫情對2020年全球GDP的負(fù)面影響約為6%，也就是說因為全球變暖，本世紀(jì)末人類每年都要面對新冠肺炎疫情級別的經(jīng)濟損失。

全球變暖是因為工業(yè)革命以來人類對化石能源的大量使用，大規(guī)模的制造業(yè)、房屋基建等行為排放了大量的溫室氣體（以二氧化碳為主，還包括甲烷、一氧化二氮和氯氟碳化合物等），或者用現(xiàn)在大家常說的詞：碳排放。不考慮疫情對經(jīng)濟活動影響的話，現(xiàn)在每年人類的碳排放還是持續(xù)增長的。要限制全球變暖的危害，必須快速降低全球碳排放。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）測算，至本世紀(jì)末全球升溫控制在1.5℃的可能性已極小，為了守住2℃的升溫紅線，需要全球在將來30年內(nèi)快速達到碳中和：即通過“收支相抵”的方式做到大氣中二氧化碳不增長。

為什么碳中和是巨大的經(jīng)濟博弈

達成碳中和的挑戰(zhàn)非常巨大，首先，能源的使用是碳排放最重要的來源，而人類的經(jīng)濟發(fā)展、生活水平的提高和對能源的利用是緊密相關(guān)的，用歷史數(shù)據(jù)來測算，GDP增速與能源用量增速的相關(guān)系數(shù)高達90%。說服人們減少能源使用、降低生活水平來減排是極為困難的。發(fā)展碳排放少的新能源，并且新能源的成本還不比化石能源高才能既減排又能讓經(jīng)濟、生活水平繼續(xù)往前發(fā)展。

其次，碳減排是需要全球合作的，而達成如何分擔(dān)責(zé)任的共識很困難，不同的國家看待這個問題的角度很不一樣。中國是目前最大的碳排放國，2019年排放量占全球27.9%（美國占14.5%），其他發(fā)展中國家的碳排放也在持續(xù)增長。但從歷史累計來看，西方國家從工業(yè)革命開始就不斷排放，自1751年以來，美國碳排放量約4000億噸，占?xì)v史排放量的25%，居世界首位；歐盟28國貢獻22%；中國排放占比為13%。那么應(yīng)該以歷史累計碳排放量還是以現(xiàn)在的碳排放量來分擔(dān)責(zé)任就引起了巨大的爭議。

另外，從人均排放的角度來看，中國人均碳排量為7.1噸/年，僅為美國的44%，韓國的59%；而印度人均碳排量甚至僅為中國的26%。美國人住著大房子（平均住房面積65平方米），在住宅領(lǐng)域的人均能耗（取暖、降溫、照明等）是中國的3.2倍，是印度的5.4倍；在交通領(lǐng)域的人均能耗更是中國的8.7倍，印度的27.4倍。中國或其他發(fā)展中國家人民有沒有權(quán)利去追求美國人民的這種生活？

從這個意義上來講，發(fā)達國家和發(fā)展中國家是有核心矛盾的，發(fā)達國家說全球50多億人口在發(fā)展中國家，現(xiàn)在總排量最大，應(yīng)該承擔(dān)責(zé)任；發(fā)展中國家則可以辯駁，我們有平等的發(fā)展權(quán)，從歷史和人均來說，與發(fā)達國家相比，我們還可以排放更多。這是兩層巨大的博弈。

碳中和的技術(shù)方法

要想達到碳中和，需要三個辦法的配合。

一是能源供給端用新能源代替碳基能源。

二是在能源使用端去碳。能源使用端的電氣化是一個方向，通過能源使用端的電氣化和供給端的清潔化互相配合，形成良性循環(huán)互促發(fā)展，如果燃油車將來還是主流，就無法和能源供給端的清潔化匹配，也無法促進供給端的清潔化轉(zhuǎn)變。除了電氣化，能源使用端還有很多碳排放的場景需要找到合理的減排方案，比如工業(yè)領(lǐng)域中煉鋼等場景用氫氣來代替煤的經(jīng)濟方案；交通領(lǐng)域中飛機、輪船的清潔動力解決方案；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中養(yǎng)牛產(chǎn)業(yè)甲烷（甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的25倍，養(yǎng)牛對溫室氣體的排放占畜牧業(yè)的65%）減排的解決方案等。

三是固碳。供給端和使用端的方法實施之后，也不可能做到完全不排放碳了，這時候就需要用固碳的方式來“中和”掉剩余的碳排放。目前有兩種方法：第一個方法是植樹造林，中國在這方面的舉措全球矚目，森林覆蓋面積在過去幾十年大幅提高，對固碳的貢獻十分顯著；第二個方法是用工業(yè)化的方式進行碳捕捉。

在去碳的過程中，供給端和使用端的同步協(xié)調(diào)非常重要。美國阿貢國家實驗室一項研究表明，能源供給端的類型對新能源汽車相比燃油車的減排優(yōu)勢影響很大。他們對豐田卡羅拉（燃油，7.13L/100km）和特斯拉Model 3（電動，54kWh）在不同能源供給情況下的排放表現(xiàn)做了測算：如果能源供給是純火電，汽車?yán)锍踢_到12.6萬公里以后，Model 3才會比卡羅拉更有碳排放優(yōu)勢；但如果全部使用清潔能源，則行駛超過1.35萬公里以后，Model 3就具有了排放優(yōu)勢。可見，電力供給的清潔化才能使能源消費的電力化更有意義，能源供給端的清潔化和使用端的電氣化必須同步協(xié)調(diào)發(fā)展，才能有效控制碳排放。

從歷史發(fā)展來看，能源使用的電氣化本身也是大勢所趨，如中國用于發(fā)電的一次能源消耗量由1985年的17%上升到了2017年的47%。而現(xiàn)在的碳中和使命顯然會強化這一趨勢，同時也要求電力構(gòu)成要更清潔化，根據(jù)荷蘭可再生能源咨詢公司Ecofys的測算，煤炭發(fā)電和天然氣發(fā)電的氣候變化成本分別超過40美元/兆瓦時和20美元/兆瓦時，光伏發(fā)電的成本只有1.5美元/兆瓦時，風(fēng)電和水電則低于0.1美元/兆瓦時。

如何解決碳中和的經(jīng)濟問題

除了技術(shù)問題，解決碳排放問題的關(guān)鍵是解決其經(jīng)濟問題。想要推進減排，達成碳中和的目的，從經(jīng)濟的角度只有兩種方法：

一是降低新能源的成本。比如光伏和風(fēng)能成本降到現(xiàn)有能源成本以下，不用任何刺激政策，市場也會選擇使用新能源。新能源成本的降低來自技術(shù)的進步和規(guī)?；瘧?yīng)用帶來的規(guī)模效應(yīng)，早期一般需要政府用補貼的方式，建立初步的規(guī)模效應(yīng)和促進企業(yè)對技術(shù)的投入，以帶動降低成本的正向循環(huán)。

二是增加碳排放的成本，如果碳排放的成本足夠高，即使技術(shù)沒有發(fā)展到完全成熟，企業(yè)也會投入到新能源的研究和應(yīng)用上。

如何增加碳排放的成本，基本概念是給碳排放“上稅”，一個方法是行政化的方式上稅，規(guī)定排放一噸需要交多少稅，但是這種行政方法往往會帶來各種各樣的效率低下。另一個方法是用市場解決問題，如對中國整體的碳排放數(shù)量制定一個限額，一年只能排放一定數(shù)量的碳，讓企業(yè)擁有互相購買碳排放額度的權(quán)利，這樣碳排放就產(chǎn)生市場的價格，實際上這種價格也是碳稅，是社會給碳排放企業(yè)上的稅。目前中國碳稅非常低，基本上可以忽略不計。在全球范圍內(nèi)，目前碳稅每噸約為2美元。

但是，要想解決氣侯變暖的問題（本世紀(jì)末升溫控制到2度），2美元/噸的碳稅還遠遠不夠。國際貨幣基金組織測算，要想把升溫控制到2度，碳排放的價格需要在2030年達到75美元/噸。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署最新數(shù)據(jù)，2019年全球溫室氣體排放相當(dāng)于591億噸二氧化碳當(dāng)量，則全球每年碳稅高達4.4萬億美元。這個推算說明全球每年要把GDP的大約5%用來加碳稅，才有希望解決全球變暖問題，如此巨大的經(jīng)濟投入顯然會挑戰(zhàn)民眾和決策者減排的決心，但不減排則是把嚴(yán)峻的全球變暖問題推給我們的子孫。

為什么中國一定要搞碳中和

中國承諾在2030年前達到碳達峰，2060年達到碳中和，這體現(xiàn)了中國作為一個大國的擔(dān)當(dāng)，沒有在歷史累積排放量等問題上糾結(jié)。除了大國擔(dān)當(dāng)?shù)臍舛戎?，碳中和的計劃符合中國的核心國家利益?/p>

首先，中國碳達峰確實需要時間，不可能一蹴而就。如中國的工業(yè)領(lǐng)域使用了48.3%的能源,其中鋼鐵行業(yè)和化工石化行業(yè)又分別占據(jù)工業(yè)領(lǐng)域24%和21%的能源使用，這些行業(yè)的需求依然持續(xù)走高，短期內(nèi)減排的難度很大。

那么，剩余8年多的時間內(nèi)我們能達到碳達峰的目標(biāo)嗎？從兩組數(shù)據(jù)來看還是可以有信心的：從鋼鐵制品存量看，日本人均鋼鐵存量約為11噸，中國人均存量約為6噸，按照中國現(xiàn)在的鋼鐵產(chǎn)量來推算，約10年內(nèi)中國的鋼鐵存量就可以達到代表發(fā)達國家標(biāo)準(zhǔn)的日本的水平；以汽車保有量數(shù)據(jù)來看，中國最新數(shù)據(jù)為每千人199輛（2020年底），韓國每千人擁有汽車434輛（2018年），而現(xiàn)在中國是全球最大的汽車制造國和汽車市場，再有不到10年的時間，中國的汽車保有量也可以達到接近韓國的水平。所以從經(jīng)濟發(fā)展邏輯上看，到2030年左右，中國的工業(yè)規(guī)模可能會到達一個穩(wěn)定的平臺。

其次，碳減排對中國的國家安全有利。2020年，中國石油對外依存度為73%，天然氣對外依存度為43%，如果某一天因為戰(zhàn)亂或者其他原因，馬六甲海峽進口路線不暢，中國的能源供應(yīng)和經(jīng)濟發(fā)展會大受影響。但如果中國的能源結(jié)構(gòu)主體從碳基能源變成光伏和風(fēng)能，那么馬六甲海峽就不再是被控制的咽喉要道。所以控制碳排放、增加新能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重，從長期來講，是國家安全戰(zhàn)略上非常重要的考量，是維護中國國家利益的重要措施。

再次，中國在新能源領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展都是全球領(lǐng)先的狀態(tài)。2019年，中國光伏產(chǎn)業(yè)中的硅片、電池片和組件的產(chǎn)量分別占全球總產(chǎn)量的91%、79%和71%，逆變器產(chǎn)量占全球市場的80%以上；風(fēng)電整機制造占全球總產(chǎn)量的41%；鋰電池領(lǐng)域誕生了全球行業(yè)巨頭、市值超過1萬億元的寧德時代；新能源汽車領(lǐng)域也出現(xiàn)了蔚來、小鵬等很受市場歡迎的自主品牌。所以，如果全球都減排去碳的話，對中國從商業(yè)上、產(chǎn)業(yè)上都是非常巨大的機會。減碳可以幫助中國在能源、汽車等領(lǐng)域做到彎道超車，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)競爭力上的跨越。

光伏和風(fēng)能正在統(tǒng)治能源世界

現(xiàn)在全球能源格局中還是化石能源占主導(dǎo)，以2019年全球一次能源消費結(jié)構(gòu)為例：石油、煤炭和天然氣分別占33.1%、27.0%和24.2%，光伏、風(fēng)能和水電等可再生能源加總只有11.4%。

但可再生能源的發(fā)展速度很快。自2013年以來，全球發(fā)電新增裝機容量中，清潔能源已經(jīng)持續(xù)超過傳統(tǒng)能源。根據(jù)中國政府的計劃，2030年非化石能源在一次能源的消費比重將達到25%以上，2060年清潔能源將在能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。

對清潔能源未來發(fā)展的信心，很大程度上來自于光伏、風(fēng)能的發(fā)電成本在過去這些年迅速降低，已經(jīng)可以直面?zhèn)鹘y(tǒng)能源的競爭。據(jù)國際可再生能源署統(tǒng)計：2010~2019年，全球范圍內(nèi)光伏發(fā)電成本下降高達82%、陸上風(fēng)電下降39%、海上風(fēng)電下降29%。2019年開始，中國很多地區(qū)的光伏、風(fēng)能已經(jīng)可以達到平價上網(wǎng)，即無需補貼，以和火電同樣的價格并網(wǎng)發(fā)電。并且隨著技術(shù)發(fā)展和規(guī)模化應(yīng)用，光伏、風(fēng)能的成本依然有著相當(dāng)大的進一步降低的潛力。

信心的另一方面來自于清潔能源的開發(fā)潛力很大。以光伏為例，先不考慮波峰波谷匹配和傳輸損耗等問題，要滿足中國現(xiàn)在的用電量，把0.6%的國土面積鋪滿光伏板就可以解決，即一個長和寬各約237公里的正方形區(qū)域。

當(dāng)然，新能源的實際發(fā)展還有很多問題需要解決，比如剛才提到的平價上網(wǎng)，并不是一個全流程的成本計算。電力技術(shù)是需求驅(qū)動供給，電網(wǎng)為保證發(fā)用電的實時平衡，需要發(fā)電側(cè)不斷調(diào)節(jié)去擬合需求曲線。光伏與風(fēng)能發(fā)電依賴于自然資源（光照強度、風(fēng)力強度），其發(fā)電是隨資源波動且不可控的，調(diào)節(jié)、消納的成本比火電等傳統(tǒng)能源要高很多，包括用其他能源輔助的方式或者用新建儲能的方式去調(diào)頻調(diào)峰，對電網(wǎng)的設(shè)備、線路、智能化改造等。以英國的經(jīng)驗為例，2010年以前英國平衡電力系統(tǒng)的成本一般占整個發(fā)電成本的5%以內(nèi)，而隨著近年來新能源占比的提高，平衡成本2020年升到了發(fā)電成本的20%左右。

所以儲能有機會成為未來重要的商業(yè)機會，因為儲能可以幫助解決新能源的消納問題，很大程度上避免棄風(fēng)、棄光；也因為平滑了發(fā)電曲線，可以降低對電網(wǎng)的壓力和改造成本。2020年儲能市場的總規(guī)模為152.8億瓦時，市場規(guī)模約為2300億元。儲能的應(yīng)用領(lǐng)域，51%都是用在風(fēng)能和光伏的配套，風(fēng)、光的高增長前景，將給儲能市場非常可觀的助力。同時，儲能18%用在包含工商業(yè)及家用的用戶側(cè)，由于儲能本身是對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，峰谷電價的套利成為用戶側(cè)儲能的重要應(yīng)用場景之一。以世貿(mào)天階儲能站為例，北京全天峰谷價差約1元，低谷電價只有0.3元，峰值電價高達1.4元。儲能站在低谷時買入電量儲存，到峰值時賣出電量，起到了削峰填谷的作用，可以為商場每年節(jié)約100萬~200萬元的電費。

儲能目前最普遍的方式是抽水蓄能（占比90%），但受制于地理條件非常不靈活。隨著電池成本的下降，電池儲能可能會成為未來儲能市場的主要增長來源。目前電池儲能依然受電池成本的制約，以美國國家實驗室的光儲一體項目測算為例，在儲能電池容量和光伏裝機量配容比25%的情形下，發(fā)電系統(tǒng)將增加約11%的成本；在配容比50%的情形下，將增加高達27%的發(fā)電成本。但隨著技術(shù)進步和規(guī)模效應(yīng)，未來儲能電池的價格預(yù)計也將下降，儲能市場有機會迎來高速發(fā)展。

新能源汽車的爆發(fā)式增長

在全球減排的背景下，新能源汽車在政策層面和成本層面都迎來了黃金發(fā)展時期。

歐洲各國為實現(xiàn)巴黎氣候協(xié)定，紛紛預(yù)計在2025年后逐步取締燃油車，全面禁止出售汽油車和柴油車。海南表示將在2030年禁售燃油車，成為中國第一個宣布禁售燃油車時間表的省份。燃油車向新能源汽車的轉(zhuǎn)化在加速，據(jù)安永預(yù)測，歐洲、中國和美國市場的電動汽車銷量將在12年內(nèi)超過燃油車銷量；據(jù)中汽協(xié)預(yù)計，未來五年中國新能源汽車銷量年均增速40%以上。

成本方面，動力電池領(lǐng)域這些年出現(xiàn)了類似摩爾定律的成本下降曲線。IT領(lǐng)域在摩爾定律的影響下，每年單位計算成本下降約30%；電池領(lǐng)域過去十幾年平均每年發(fā)電成本下降18%左右，所以新能源汽車在成本上越來越有優(yōu)勢，而且這個趨勢還沒有停止的跡象。2020年，新能源汽車呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，在這一年市場逐步認(rèn)識到，新能源汽車不僅在性能上具有優(yōu)勢；在成本方面即使在沒有政府補貼的情況下，也有非常強的競爭力。從高額補貼到補貼逐漸退坡，到與燃油車成本持平甚至更低，新能源汽車的經(jīng)濟性在曲折而迅速的發(fā)展中得到了驗證。

總結(jié)

氣候問題是目前人類面臨的最大敵人，其破壞性是全球性的、文明毀滅性的。但是，由于碳排放污染的外部性，而且解決問題的成本巨大，如何讓全球各國達成共識，面對人類共同的敵人是一件很困難的事情。沒有共識就沒有解決方案，而達成全球共識的基礎(chǔ)，是中美兩國作為世界最大的兩個經(jīng)濟體首先要達成兩國之間的共識。所以，從這個意義上講，全球氣候問題是人類的災(zāi)難，但從和平的角度上看，反倒能起到促進中美合作的積極作用。

除了新能源科技的進步之外，大幅增加碳排放的成本是解決氣候問題的核心要素。無論是碳稅還是碳交易，都是為了增加排放成本。由于碳排放的普遍性，這種成本的增加將會影響到社會的所有角落，并不局限于工業(yè)或是新能源企業(yè)。全球氣候問題正在掀起一場碳中和以及新能源的革命，其規(guī)模和重要性不亞于我們已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的IT革命。如何未雨綢繆，走在低碳時代的前沿，是每個國家、每個企業(yè)必須仔細(xì)思考的問題。

（劉勁系長江商學(xué)院教授、副院長，段磊系長江商學(xué)院投資研究中心研究員，于艾琳、張鳳婷等也參與了本文的研究工作）