仇保興談碳中和:不能把北方的集中供熱模式搬到南方去

(原標題:仇保興談碳中和:不能把北方的集中供熱模式搬到南方去)

由中國企業改革與發展研究會、本站財經、本站研究局聯合主辦的“2022本站經濟學家年會”在北京舉行。國際歐亞科學院院士、住房和城鄉建設部原副部長、中國城市科學研究會理事長仇保興在會上表示,中國實現碳中和將會新增投資150萬億,這是一個新的巨大的財富蛋糕,每一個城市、每一個企業都會參與其中,也是一個重新進行財富分配的機遇。

仇保興認爲,碳中和需要以城市爲主體,原因在於:一是城市是人爲溫室氣體排放的主角,佔到人爲溫室氣體排放總量的75%;二是城市包括農村和原野,有利於因地制宜佈局可再生能源和碳匯基地;三是改革開放四十年城市間的GDP競爭已轉向GDP與減碳雙軌競爭;四是由城市各主體“從下而上”“生成”碳中和體系,可與國家層面“從上而下”“構成”行業碳中和體系互補協同。

仇保興指出,城市碳中和體系可分爲工業、碳匯和農業、建築、交通和廢棄物處理五個模塊,其中建築、交通和廢棄物處理是所有城市都會涉及到的,具有共性,因此可在這些領域開展公平的碳減排競爭。

以建築模式創新與碳中和爲例,仇保興列出了碳負面清單:一是防止城市低密度發展,即防止美國式的過度郊區化;二是防止在南方地區或長江流域推行按建築平方米計價的“集中供熱”,以及“三聯供”或“四聯供”系統供能;三是在夏熱冬暖或夏熱冬涼地區謹慎使用大面積的玻璃幕牆;四是限制盲目建設超高層建築,超高層建築人均能耗要比普通建築至少高15%;五是防止過度推行中央空調;六是農村謹慎消滅土坯房,實際上,夯土建築每立方米比熱容量約爲混凝土的一倍,改良後的抗震夯土建築不僅成本低廉也是最節能的,凝聚了過去老百姓的歷史生活經驗和古老的中華智慧。。

以下爲演講實錄:

仇保興:《碳中和與城市發展模式創新》,這個題目與明年經濟的發展趨勢緊密相關,因爲我國把“雙碳”定義爲未來發展的重要驅動力,通過實施“碳中和”將在未來城市發展過程中起到財富再分配的作用,根據合理的預計,在我國實現碳中和的整個30多年的過程中可能有150萬億的資金要重新分配,在這個過程中我國每個城市、每個省份在發展經濟的過程中都會與碳中和有直接關係。所以我把《碳中和與城市發展模式的創新》與大家一起討論。

首先,我們看到碳中和是一個複雜巨大體系,這個體系包括了我們各個城市、各個省份來制定碳中和路線圖、施工圖。判定碳中和路線圖的好壞有五項標準:

第一,安全韌性,即系統建立以後,經得起外界的衝擊;

第二,成本趨降性,使該路線圖採用的技術具備可得性;

第三,技術可靠性,所採用的技術的可靠性應越來越好,而不是可靠性逐步打折,或者可靠性會退化;

第四,灰綠系統兼容性。這個路線圖能夠將原有的能源系統,特別是灰色系統逐漸轉爲綠色系統。使灰色系統和綠色系統能夠兼容,這點尤爲重要,因爲中國的煤發電站數量佔到了全球的50%,將這些煤電廠逐步轉型到綠色發電設施而不是一刀切淘汰,這是非常有必要的。

第五,進口替代性。中國是最大的石油進口國,也是全世界最大的天然氣進口國,好的碳中和路線圖需要能解決能源過度依賴進口的問題。

如果路線圖能滿足以上五個特性,那麼這個以城市爲主體的碳中和路線圖,就能建立在行之有效的基礎上。

需要強調的是,未來我們需要尤其關注可再生能源技術的成本問題,從上圖可以看到,10年來太陽能光伏發電成本降低了幾乎10倍,而且未來還有很大的下降空間。陸上風電技術的成本近十年也下降了40%,未來也可能繼續下降,這兩項主要的可再生能源技術成本下降非常快。接下來就需要重點解讀城市發展經濟中與碳中和之間的關係。

一、碳中和需要以城市爲主體

一個非常重要的觀點:碳中和必須以城市爲主體。主要有以下四點理由:

1、城市是人爲溫室氣體排放的主角,聯合國有關部門支出:人爲溫室氣體的排放總量中,城市佔了75%的排放量。所以“解鈴仍須繫鈴人”。

2、我國城市管理體制與西方國家不一樣,西方國家的城市管理體制只管到城市的建成區,而我國的城市管理則是包括了城市、農村和原野,比如杭州的城市建成區只有1000平方公里,但杭州的城鎮管轄區達到了1.6萬平方公里,相較於西方國家城市侷促有限的城市建成區,在1.6萬平方公里的範圍內佈局可再生能源和碳匯基地顯然是我國的行政管理優勢。

3、改革開放40年來,城市之間你追我趕互相競爭互相學習促進了財富的巨大增長,其中非常重要的就是GDP競爭,“十四五”期間,也就是從明年開始城市之間將開展GDP與減碳雙軌競爭,長三角衆多城市已經開展研究佈局碳達峰、碳中和的時間表,相互之間競爭也意味着相互之間學習。

4、正因爲相互之間的學習,就會產生一個“從下而上”生成的“碳中和體系”,這種碳中和體系與“從上而下”的行業間構成的碳中和體系(如電力、交通、鋼鐵等行業他中和,那是從上而下的,由產業主導的碳中和體系)相互之間能互補,這種互補可以構成一個整體的、有韌性的碳中和體系。

我們把城市碳中和體系分成了工業、碳匯和農業、建築業、交通和廢棄物處理五個模塊。對所有城市而言,工業和農業碳匯可能每個城市受資源稟賦的限制都不一樣,例如有的城市(比如香格里拉、麗江)基本就沒有工業,但對所有城市來講,建築、交通、廢棄物處理這三個模塊是具有共性的。因此在建築、交通、廢棄物處理這三個模塊開展城市間減碳競爭,完全是公平的可實施的。

二、交通模式創新與碳中和

“交通”是碳排放的重頭戲,上圖揭示了同樣的燃料,只要它的“出身”不一樣,碳排放量就不一樣。例如氫能源,如果氫能源用的氫氣來自於化石能源,則爲“灰氫”,如果來自於可再生能源,則爲“綠氫”。用綠氫爲動力的汽車要比用灰氫的碳排放低20倍。所以從現在開始,所有交通燃料都必須瞭解燃料的出生地,不同的“出身”所產生的碳排放就不一樣。這是一個巨大的轉變,這意味着不同生產模式下產生的同樣燃料,也會存在巨大的碳排放差異和交易價格的差異,這就給了許多企業新的機遇。

從交通工具的碳排放來看,我們既要控制二氧化碳排放,又要控制PM2.5排放,再加上我們的城市是緊湊型城市,同樣需要控制的還有交通工具的佔地面積。基於這三個指標大家可以從上圖看到,自行車、電動自行車是最好的交通工具,再加上巴士、地鐵等公共交通,人均佔的空間面積非常小,碳排放也非常低,而且因爲是電動,所以PM2.5排放量爲0。

我們來看電動汽車,如果你的電動汽車用綠電,也就是由可再生能源產生的電,那麼它的PM2.5排放爲0,二氧化碳排放也爲0,即便你的電動車用的是煤電,在與用汽油和柴油的內燃機車輛相比,二氧化碳的總排放量還是低了20%。因此,應該大力發展電動汽車,同時還可以間接解決我國過度依賴進口石油的問題,把第一大石油進口國的帽子逐步甩掉,這就是一個巨大的經濟結構的變化,也是巨大的市場機遇。

前文提到,無論是用灰電還是用綠電,電動車總比內燃機車節能得多,因此全世界都提出了停止生產燃油車的時間表,例如挪威已經立法2025年就全面禁止銷售內燃機車,這將對城市交通產生很大的影響。

三、建築模式創新與碳中和

建築模式的創新對城市經濟的發展至關重要。國際能源署的統計顯示,從全球範圍來講,建築在全生命週期的碳排放佔二氧化碳排放總量的38%,但我國的統計資料顯示這一佔比高達48%,爲什麼二者會相差10個百分點呢?因爲全世界70%以上的建築是用木材蓋的,木材屬於碳中性的材料,但在我國90%以上的建築都由鋼筋混凝土建造,並且將建材生產過程中的碳排放量也被統計爲建築的碳排放。

由於建築領域所佔的碳排放比非常高,所以建築領域的碳減排程度也比較大,對經濟的影響也更大。從不同類型建築運行的角度來看,公共建築單位面積的碳排放是最高的,幾乎每個平方米每年需排放48公斤的二氧化碳。但如果我國公共建築節能改造後能達到日本的水平,那將可能減掉1/3的碳排放量,這個量顯然是非常大的,最近四個部委下達文件,明確了公共建築推行節能改造的任務和目標,原因也在於此。

北方地區的供暖是建築碳排放的第二大來源,每平方米每年要消耗36公斤二氧化碳的代價,這種“到處暖洋洋”在碳中和的戰略目標之下實際上是矛盾的,這就要求北方地區學習有些先進國家,例如波蘭,把所有供暖都變成按實際用熱量來付費,這樣一來供熱系統馬上可以節能1/3。我國如採取供熱計量的方法,每年可以少排放2億噸的二氧化碳,這顯然是一個巨大數量。

需要強調的是,南方城市管理者千萬不要學北方城市那樣實施集中供暖,絕不能把北方式按平方米收費的集中供熱模式搬到南方去,這也是我們國家強制性標準所要求的。包括前段時間召開的中央經濟工作會議也提出要堅決將那些高耗能項目下馬,而南方地區採取的集中供熱就屬於高耗能的項目。

中央提出要推廣綠色經濟,許多城市到2025年100%的建築必須達到綠色建築標準。所謂綠色建築,也就是氣侯適應性建築,是指這個建築通過精心設計後,能源流動和圍護結構會隨着氣侯變化自動發生變化,就像鳥會換羽毛一樣,在此基礎上如果能把地熱能、屋頂的太陽能都利用起來,將實現大幅度節能。

除此以外,還可以在全國範圍內推行正能建築。因爲太陽能光伏的發電效率越來越高,從過去的15%提高到25%,將來還會提高,更重要的是發電成本在不斷下降,預計未來10-20年可以降到與傳統建材差不多的成本。因此“正能建築”即意味着當建築表面裝上太陽能板發出來的電要比建築耗電量還要多時,建築不再只是耗能單位,更有可能成爲產能單位。

建築碳中和的關鍵在於社區級能源微電網。將風能、太陽能光伏與建築進行一體化設計,同時利用電梯的下降勢能和城市生物質發電,利用社區的分佈式能源微電網以及電動車儲能組成微能源系統。藉助這個微能源系統,可以有效調節電網波動,例如在電網處於用電峰谷的時候,用電動汽車進行充電;當電網處於用電峰頂時,可以借用電動車所儲電能反饋電網一部分電力,對電網用能進行調節。如果外部突發停電,社區也可以藉助各家各戶的電動車電能作爲臨時能源供應。如此一來,這樣的居民小區實際上就是一個發電單位,就是韌性很強的虛擬電廠。

十八屆三中全會上黨中央就已經提出來“輸配電分離改革”,也就是10萬伏以上的電網由國家電網公司統一管理,10萬伏以下的配電網則可交給民營或者股份制公司負責營運,但這種辦法因許多地方電網公司不願意而進度遲緩。因此,這一舉措應是各地碳達峰的突破口之一。一旦普及“輸配電分離改革”,勢必會涌現出萬億級市場。

對於建築節能減碳還需要建立一個負面清單:一是防止城市低密度發展,即防止美國式的過度郊區化;二是防止在南方地區或長江流域推行按建築平方米計價的“集中供熱”,以及“三聯供”或“四聯供”系統供能;三是在夏熱冬暖或夏熱冬涼地區謹慎使用大面積的玻璃幕牆;四是限制盲目建設超高層建築,超高層建築人均能耗要比普通建築至少高15%;五是防止過度推行中央空調;六是農村謹慎消滅土坯房,實際上,夯土建築每立方米比熱容量約爲混凝土的一倍,改良後的抗震夯土建築不僅成本低廉也是最節能的,凝聚了過去老百姓的歷史生活經驗和古老的中華智慧。

四、市政模式創新與碳中和

城市與自然對立的表現就在於生產、消費、降解三者的失衡,必須要逐步實現資源使用低碳化,對廢棄物進行就近降解再循環。但是我國現在流行做法是對廢棄物進行通過長途運輸,然後集中處理,這種被稱之爲“靜脈產業”的做法仍舊屬於工業文明的處理方式。城市應向大自然學習,把垃圾循環、污水循環、材料循環都在城市內部就地或短距離內實現降解循環,這在未來也將是一個巨大的市場機遇。

城市容納了60%的人口,卻消耗了80%、90%的工業化產品,300年工業文明過程中,已經把地球上80%以上可以開採的資源都變成了城市的建築、構件和公共品。如果,不鏽鋼或耐候鋼建材建造的建築,其建材在百年甚至幾百年以後,由於其自身特性受腐蝕的程度很小,可以有效回收利用,從而大幅度減少鋼鐵行業碳排放並增強國民經濟體系的韌性。我國一年生產12億噸鋼,十年就是120億噸鋼,如果以這種辦法把它儲存在城市裡,我國就可以和北歐國家一樣不再依賴鐵礦石進口。

城鎮住宅和生產單位污水,目前都是通過污水管網收集長距離輸送到污水處理廠進行集中處理,這是一種工業化處理的方式,碳排放強度很高。值得推廣的新模式是用分散式的集裝箱式再生水處理器(見上圖),這種方式不僅能夠實現水的“微循環”,而且更節能、節地、節省投資。

例如原來的大型污水處理廠方案佔地要100畝,還要投資昂貴的主次管道,而現在只需要分散的30畝左右,就近收集污水,就近循環利用。並且如果某臺集裝箱式污水處理設施壞了,可迅速更換,相較於集中式傳統污水廠其實韌性可靠性更高。而且尾水出來後就是再生水,在緊急時候將再生水再通過反滲透利用起來,水資源就能實現飲用水內部循環。這種污水處理設施第一步的標準執行的爲1級B,這類尾水不脫磷除氮直接作爲綠化用水,還可以省去化肥。如將這類尾水再脫磷除氮處理後能達到1級A,再通過第二個集裝箱式反滲透處理後出來的水就可達純淨水標準,這類水可以直接接入自來水管網,並且水質比遠距離調水還好,碳排放更少,這樣不僅實現了水的內部循環,而且也增強了城市的供水系統韌性。事實上,水只要不蒸發就能在城市內部就地實現N次循環利用。並且這類設施把每噸污水轉換成純淨水的成本只需2.5元/噸,比南水北調的水價格要便宜的多。目前海水淡化水的成本在5元/噸,因爲海水淡化需要去除鹽離子,而鹽離子的體積是最小的,需要70多個大氣壓才能去除,而污水中的雜質、細菌、病毒,都比鹽離子大許多倍,以上這些雜質全部去掉的話,實際上只要30多個大氣壓,相較之下能源節省了2/3以上,這就是爲何將單位體積的污水處理成純淨水比海水淡化成本降低一倍之原因。

第二個節水的辦法是戶內“中水回用”。戶內中水集成系統可以將洗臉盆、洗衣機、淋浴產生的廢水集中儲存在一個裝置內自動進行過濾消毒,消毒後就成爲抽水馬桶的用水。這套系統可以杜絕部分居民擔心由於不放心其它樓層居民的健康狀況,導致不願意使用中水的顧慮,因爲這類戶內中水回用設施用的自己一家人的廢水。有人曾做過簡單的計算,如北京市及周邊約三千萬戶居民都用上這套建議的“戶內中水”,每年約可節約南水北調對北京的供水量(每年約6億噸)。前者的碳排放顯然要比幾千公里調水要低得多。

其實許多新的產品可以爲節能減排作出巨大的貢獻,再比方說海綿城市,在歐美等發達國家不同等級的海綿城市所產生的效益已經與碳排放掛鉤,城市的海綿城市淨化效果越好,減排效益就越大,通過減排效益就能從碳交易市場獲得碳收入越高。

五、小結

通過以上的這些技術和手段,把我國2020年到2060年這之間的達峰和碳中和分成三個階段,每個階段採取不同的策略、不同的技術,我們可以“從下而上”形成以城市碳中和爲主體的良性變革。

第一,是雙碳戰略實際上是需要“雙創”來推動的,因爲70% 以上的減碳要使用新技術,這是鼓勵個人和企業創新的巨大動力,而且這也是涌現無數的大企業、新企業、高效益企業的新機遇。

第二,中國實現碳中和就要增加投資,將會超過150萬億元,這就意味着是第二次的財富分配機會,這些新的財富絕大多數要在城市和新創的企業之間獲得分配,因爲財富是創造出來的,投資也是企業來投的,這是財富第二次創造和分配非常好的機會。

第三,實現這樣的碳中和是有阻力的,阻力主要來自於工業文明思路的鎖定,因爲傳統的工業文明是依賴於大規模、集中、中心控制的生產流程,但是碳中和需要小型化、分佈式、循環利用的新模式,與傳統模式是完全不一樣的,實現所有物質就地循環、多級循環利用,這就需要用思路的創新、技術的創新、體制的創新來滿足這樣的時代變化。

第四,城市的減碳是“從下而上”,有衆多的企業家參與,無數的創新行爲產生,比如說通過頂層設計實現互補,這種互補融合越強,整體的能源安全就越好。

第五,減碳是城市新的發展動力,大部分新財富增長將會來自於碳中和戰略的實施和碳中和戰略實施過程中技術創新和經濟體制的創新,這兩方面的創新將會爲城市帶來新的財富和新的發展機會。

謝謝大家。