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朱云来:推动绿色技术转型,促进稳定经济增长

2021-12-28 18:24:14

作者:中国金融四十人论坛    责编:张健

每年把光电投资与电车购置等全部加在一起,年均约4万亿元更新型投资与消费,20年总共81.7万亿元。

环境挑战

首先来看双碳目标背后的环境挑战。

通过图1中左图的红线可以看出全球二氧化碳排放近170年来呈系统增长趋势,从1850年约9亿吨到2018年的486亿吨。这是一个巨大的增长,也是人类经济活动造成的。大家都知道首届国际工业博览会是1851年在伦敦举办的,这也基本上标志着全世界工业化的肇始,因此1850年作为碳排放记录的开端也是有标志性的。同时我们可以看到环境的变化,就是这个黄线表示的大气碳浓度,从285ppm到现在417ppm,涨了近50%。

右侧图重,黄线含义和左边一样都是碳浓度,不同之处在于右边是月度资料,左边是年度的。从月度来看,可以看到二氧化碳浓度年度变化是有周期的,把这个周期提取出来就是碳浓度年变化率。通过这些数据我初步推算出世界的碳排放最终都去哪儿了。

图1 环境挑战-历史观测数据

图2左侧的红线还是二氧化碳排放,绿线是我推导出的二氧化碳被植物光合作用吸收掉的部分,约是排放总量的三分之一强;另外一部分即为蓝色线所表示的海洋对大气中增加的二氧化碳吸收量;最后剩下的是图中黄线代表的还留在大气中未被吸收部分,也就形成上图中所提到的大气二氧化碳浓度提升。

这也是地球大气系统中的一个基本原理和事实,它产生了两个结果,从右图中可以看到在大气中黄线代表的二氧化碳浓度和橙色点线所代表的大气温度几乎是同步上涨,这就是现在大家都在关注的气候变暖问题。今年诺贝尔物理学奖首次颁给两位气候学家,值得一提的是其中一位气候学家在1967年,也就是50多年前已经预言到如果大气当中的二氧化碳翻倍,温度就要涨2度多,这与IPCC最新报告中估计的3度上涨很接近。

再来看看碳排给海洋带来的后果,二氧化碳溶解到水里面会变成碳酸,使得海洋酸化。右下角的图,黄线是大气中的二氧化碳浓度,蓝线是海水中的二氧化碳浓度,而朝下发展的紫线代表海洋酸度观测,可以看出它从PH值8.13左右,一直下降到8.063,我们都知道,PH值越接近于7就代表着越往酸的方向走。

图2 环境变化原理

海洋酸化对海洋生态的冲击是巨大的。举个例子,很多海洋动物是贝壳类的,而贝壳主要成分就是碳酸钙,海洋酸化之后会溶解它们的贝壳,珊瑚礁也是同样的,如果海洋继续酸化加剧可能会导致该种类生物的灭绝,一旦生态链被破坏,我们应该要担心这样的冲击,可能比在大气里面温度升高的冲击还要大。

工业革命的开始亦是人类大量使用化石燃料、规模砍伐森林的开始,这使得大气中二氧化碳浓度一路上升,海洋吸收二氧化碳的压力也随之迅速提升。我们生活的地球只有一个,且目前发现适宜人类居住的星球也只有地球,保护好它是我们所有人的义务。

经济挑战

除了环境挑战,再看经济的挑战。如图3,从2000-2020年近20年的跨度,全世界经济总体是增长的,但近期有所放缓甚至停滞。

左图“流量”讲的是全世界总销售值(红线)和总增加值(紫线),2020年增加值是85万亿美元,近两年开始明显下降,当然有一部分原因是受新冠疫情特殊影响。如果看蓝色虚线所代表的利润率,它的下降则是从2019年之前开始。中间图是讲“存量”的概念,也就是说全世界每一年经济活动累积下来的结果,资产(红线)在迅速膨胀,债务(黄柱)在更快速增加,杠杆率(粉虚线)是不断地在攀升,而杠杆带来的经济风险可能在积聚。

图3 经济挑战-世界增长趋缓

再看右图中的上半部分“比率”,绿线是资产收益率,可以看出直线往下走,2008年世界金融危机之后,各国采取了很多政策,但是似乎还是很难扭转总体向下的趋势,这也是我们所面临的挑战。

右下图展示的是过去20年全世界货币增加(红虚线)和名义产值变动(紫虚线),变化趋势上基本是同步的。名义产值的增长可能很多是货币发行的刺激结果,但最后在2019-2020年这两条线出现分叉,跟历史趋势大相径庭,也是因为对抗新冠疫情的冲击,世界各国都在加速增加货币的发行,对经济的拉动作用不像以前那么清晰,甚至是相反了,发出的货币没有转化为增长,而转化为价格通胀,需要引导疏通甚至抽水。如何稳妥实现新增长就是当前经济的挑战。

以科技进步推动绿色转型和经济稳定增长

面临环境、经济两个挑战,如何解决?我想还是要靠科技进步。比如,过去10年光伏技术进步使得其成本大概降了80%,这是大幅度的下降,后面再详细讲。同时我也初步做了个科学计算,包括在地球表面有多少太阳能可以吸收、可以利用的。

我们先来看看图4中的太阳常数,这是很重要的参数。生活在太阳系里面,太阳几乎是我们所有能源的唯一来源。经过长期的观测,包括现代卫星的观测,我们总结一下,太阳给地球的能量强度是多少呢?每平米1367。这就是太阳常数,它到了大气的顶(紫虚线)后穿透大气,射到地面,但是因为会在中间云层、大气被吸收、被反射,包括到地面也有一部分反射,最后能够实际到地面被利用的是47%,也就是约640瓦。

这640瓦还要经过光伏转化,就通过是图中的光伏板接收太阳能。但是目前最好的接收转化比率只有20%左右。据物理学家估算,光伏板最高的转换极限是33%,如果转换到33%,每平米最高212瓦,和日常100瓦电灯泡的功率单位是一个意思,看起来不大,但这只是1平米,而且它每天都在接收能量。根据我的测算,按照现在中国火电发电量,年发电5.2万亿度,如果用光伏来替代,大概需要多大面积的光伏电池呢?计算结果如图中靠右的紫色区域所示,大概需要3.2万平方公里,不到我国国土面积 960万平方公里的1%。海南岛的陆地面积大概3万多平方公里,也就是说我们需要像海南岛么大的地方铺上光伏电池,从总量来看能够替代现有全国煤电的消费需求。

当然这只是初步计算,需要更多专家一起做更为系统的论证。这里只是想提示一个可能的思路,如果论证这个思路可行的话,后续就可以讨论具体如何完成绿色转型,并在同时帮助经济稳定运行。

图4 科技进步-光伏原理

再提一点。我们估算了煤电从发电到终端销售的成本,大概是每度0.6元,按照现有条件,如果用光伏替代,考虑全部成本,除了发光电板,还包括储能、输电等配套投资,最后总成本粗算约为煤电成本的一半。也就是说经济可行性应该也是可能的,当然这也还需要更多详细论证。

我认为只要是成本相差不多,光伏替代煤电是值得去尝试的,甚至即使成本高于煤电,可能也需要去做。前面从环境角度谈到,碳排放的后果非常严重,解决环境挑战已迫在眉睫,即使多付成本,也有必要去做。这个成本其实就是大家经常听到的碳价,我认为可能叫“碳溢价”更为适宜,碳排放是有外部负面成本,可能需要花更多资金把它补偿上、制止住,这是值得的。

如果转型成立,我们应该怎么来实现这样的过程呢?比如说如何去实现碳达峰,碳中和的目标?通过图5来展示我对于转型路径的思考-光伏代煤。

假如系统地用光伏来替代传统的燃煤发电,原有的煤电设备也可能不必立刻关停浪费。按照它正常寿命到期报废的进程,每年百分之几的折退,最终会自然退役,关键是要立刻停止再投资新的燃煤发电系统。而到期退役的煤电就用光伏或其他绿色电源方式替代。这样就有望顺利实现碳达峰。因为需要烧煤的能力减少,总的用煤量也随之下降。

根据我的估算,如果从现在开始,按照20年的折旧周期,平均一年可以减少1亿吨,到2040年,有望实现全部煤电的有序退役,被光伏等绿色发电替代,这甚至有利于碳中和目标的更早实现。

从经济上来看,原有的电力资产还应物尽其用,因为毕竟我们有三四十年过渡时期,可以充分展开。如图所示,原有煤电(蓝虚线)折退,光伏能力(橙虚线)上升,对应的年投资(黄柱)在后期有望达到每年2万亿元左右,现在我国经济规模约100万亿元,投资近50万亿元,有能力负担年投资光伏2万亿,实现转型。这样做可以每年降低煤耗1亿吨,碳排放每年降2亿吨,完全有可能实现平稳有序地转型。

图5转型路径思考-光伏代煤

同理,有了电源端的同步替代,燃油车也可能实现有序退役,以电动车替代。与前述原理类似,燃油车可以用的继续用,而车辆平均寿命也就是10年,最多20年,可以按原计划折旧退出,退出后,新增汽车都以电动车替代,电车存量将逐渐随着油车折退而上涨。这将是一个平稳有序的过渡,不会对整个社会产生过大的影响。同时,转型过渡也自然实现,顺利地把经济调整到另外一个状态。

图6 转型路径设计-动电代油

绿色技术进步推动经济转型,是可能实现稳经济的。每年把光电投资与电车购置等全部加在一起,年均约4万亿元更新型投资与消费,20年总共81.7万亿元。而且在替代完成后,实际运营时有望更节约,无论从光电发电来说,还是民用汽车运输都更便宜,还不要说这是在更清洁基础上实现的。如果我们有效解决了储电、输电等问题,减少煤电发电所需的24亿吨煤,也就相当于减少了与其相关的49亿吨二氧化碳排放,这也会有效地助益双碳目标的实现。所以推动绿色技术转型,将促进稳定经济增长。

(作者为中国金融四十人论坛(CF40)常务理事、金融专业人士朱云来)

内容来源:中国金融四十人论坛

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