電力、鋼鐵、水泥、石化、油田、煤礦、交通運輸等開采、生產和消耗能源的基礎設施(以下簡稱“能源基礎設施”)會產生大量碳排放。能源基礎設施的壽命往往長達幾十年,尤其近年來新建的各類設施將在未來較長一段時間內持續排放二氧化碳,產生碳排放鎖定效應,威脅能源低碳轉型和達成《巴黎協定》的氣候目標。在應對氣候變化的背景下,全球能源基礎設施面臨巨大的轉型挑戰,如何實現其綠色轉型是科學家和決策者共同關心的重大問題。
全球火電、鋼鐵、水泥和交通運輸等支撐社會經濟發展的基礎行業和部門,在近30年發展十分迅速。全球火電總裝機容量從1990年的1774吉瓦增加到2020年的4229吉瓦;粗鋼產能從1990年不足12億噸增加到2020年超過24億噸;水泥熟料產能從1990年的9億噸增加到2020年的36億噸;機動車保有量過去30年間年均增速達到3%,2020年保有量達到13.6億輛。近年來,除全球水泥行業產能自2015年以來基本保持穩定以外,全球火電和鋼鐵行業依然保持增長態勢,機動車保有量增長快速。
新興經濟體國家是上述主要能源基礎設施增長的最大驅動力,貢獻了全球大部分新建產能。例如,“一帶一路”沿線國家火電裝機容量在過去30年間增加了1.6倍,而同期以國際經合組織和歐盟為代表的發達國家裝機容量只增加了40%。
隨著全球能源基礎設施迅速發展,其碳排放總體也呈增長趨勢。全球火電、鋼鐵、水泥和陸地交通運輸部門的碳排放從1990年的127億噸增加至2020年的241億噸,年均增長率為2.2%。其中,全球火電行業碳排放從1990年的75億噸二氧化碳增加至2020年的132億噸,但隨著煤電比例逐步下降,近10年全球火電行業碳排放增速趨緩。2010年-2020年間排放年均增速約為1%,遠低于1990年-2010年的3%,且2018年后排放呈現下降態勢。2020年全球鋼鐵行業共排放27.2億噸二氧化碳,碳排放在過去30年間增加了約1.5倍,且其增長主要來自長流程煉鋼過程。
全球水泥行業碳排放在1990年至2020年增加了1.9倍,2020年排放達到25.2億噸二氧化碳,其中過程排放占64%,燃料排放占36%。全球機動車碳排放在保有量持續增長的驅動下逐年上升,30年間排放增加了75%,2020年排放57億噸二氧化碳。能源基礎設施的快速增長有力推動了行業技術進步,減緩了其碳排放增長。以水泥行業為例,水泥熟料比下降、窯爐技術升級、能效提升、燃料結構變化等因素均有效降低了水泥行業的碳排放強度,1990年-2020年間生產每噸水泥的二氧化碳排放量從0.74噸下降到0.59噸。
盡管行業技術進步和碳排放強度顯著下降,但大量新建能源基礎設施導致全球火電、鋼鐵、水泥行業設備服役年限均偏低。2020年全球火電、鋼鐵和水泥設備平均服役年限均不超過23年,機動車平均年齡為7年。
據測算,如果上述現有能源基礎設施按歷史平均服役壽命和設備投運率運行,其在未來數十年內產生的碳排放總量(即鎖定碳排放)約為4800億噸!栋屠鑵f定》提出將全球溫升控制在2攝氏度之內并努力控制在1.5攝氏度之內的氣候目標,而到2020年,1.5攝氏度和2攝氏度目標下剩余的碳排放空間分別為3500億噸-5100億噸和11000億噸-14000億噸。上述主要能源基礎設施在未來鎖定的4800億噸碳排放與全球1.5攝氏度目標下剩余的碳排放空間基本相當,約占到2攝氏度目標下剩余碳排放空間的40%。因此,能源基礎設施的碳鎖定效應將對《巴黎協定》提出的全球氣候目標產生較大威脅。
新興經濟體正處在經濟快速發展階段,能源和基礎原材料需求增長迅速,如何在滿足需求的同時盡可能減輕鎖定碳排放對未來減排帶來的壓力,是發展中國家亟待解決的重大問題。目前新興經濟體主要化石能源基礎設施總體仍處在高速發展階段,以火電行業為例,2015年-2020年間,亞洲、中東和非洲地區的火電新建速率分別為4.3%和3.3%。在全球邁向低碳轉型和凈零排放的背景下,未來火電、鋼鐵和水泥行業的持續慣性投資或將使大量基礎設施的平均服役壽命縮減至10年-20年,造成巨額資本擱淺風險。
綠色轉型是實現全球氣候目標的必由之路,應堅決扭轉高碳能源基礎設施投資慣性,避免新的高碳增長帶來的長期碳鎖定效應;加速能源基礎設施的升級改造和有序淘汰,提升技術和能效水平,降低碳排放強度;加大新興低碳技術研發力度,推進氫能冶金、碳捕獲與封存(CCS)等碳減排技術的示范和產業化應用;抓住后疫情時代綠色復蘇的發展機遇,深入推進可再生能源、新能源汽車等新能源產業發展,加強綠色技術國際合作,構建全球零碳能源體系。
。ㄗ髡呦登迦A大學地球系統科學系助理教授)