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Charles Kolstad:Penultimate Chapter in the Saga of Decarbonization

2022-07-28 16:43:52 中国能源网

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

大家好,我叫作查理,我是斯坦福大学的教授,同时研究能源和环境领域,我非常高兴今天能够和大家进行交流,这个主题我一直非常关注,就是气候变化,以及气候变化所带来的经济学,下面我先和大家分享一下我的PPT。

这是我今天的主题,我今天主题发言叫作脱碳长篇的倒数第二章,对于倒数第二章这个词,对于非英语母语的人来说觉得这个词比较怪,它实际上就是倒数第二的,比如说读一本书,翻到最后一章,再往前数一个就是倒数第二章。

我今天发言主要的内容就是谈一下全球目前大家都希望实现碳减排,或者最小的,最可以接受的破坏气候的方式实现经济的增长,我们要问的第一个问题,我们知道中国和美国现在已经成为了全球二氧化碳以及温室气体最大的两个排放国,换句话说我们不管作为个人还是作为企业,或者说是作为工程师,为什么这些事情对于我们这么重要,以及这个社会为什么非常关注排放的内容,我们作为个人来说,作为企业来说,和我们有什么样的切身关系。

首先在第一章,换句话说我们可以看到很多的书翻到最后一页的时候说问题得到解决,每个人都很开心,但是倒数第二章的时候会看到其实并不是所有的问题都得到了解决,我觉得现在从全球从气候政策的角度来说,最基本的策略如果我能够简单的来说,就是把能源需求电气化,而且实现一个电力供给的去碳化,电气化和去碳化使得我们将来如果依赖于电力可以减少对化石能源的使用。

同时包括像不管是发电还是包括输配电等等,在这个过程中有什么样的工具可以实现?第一,通过技术的变革和创新。我们大家都在讨论创新,创新可以使得我们在节省成本的情况下实现更大,更高的效率,当然在碳这个行业中也是一样的,比如说低碳的一些能源来源,比如说风能,太阳能,在这些方面当中中国实际上是发挥了引领作用的。同时人们也可以选择不同的行为方式,可以选择这种低碳的生活方式来生活和工作。

但是在实现这个目标的过程中所面临的一大挑战,就是我们需要考虑到这种生活水平不断的提高,比如说人们不愿意再回到石器时代,降低我们现有的生活水平,人们总是希望提高生活水平,可以活得更好,但是意味着我们需要用创新方式来实现。

为什么我们要减少二氧化碳的排放?换句话说,在各国的政府,在指定政策的时候,来制定每届政府未来的工作计划,不管是中国政府,美国政府还是欧洲政府,我们知道有很多政府目前他可能选择的政策不是很激进的,主要是因为做气候变化实际上很难,同时从政治上来说推动的时候往往有比较大的阻力。

但是如果假设政府,当然我指的不一定是中国政府,我觉得任何一个政府,中国政府,美国政府,如果说政府在这方面没有很多法律法规的出台,没有很多对于温室气体排放的一些监管,环境的限制措施,人们会问政府没有这样的政策,从个人来说为什么让我实现低碳呢?同时减少温室气体排放对我有什么好处,是否可以真正的减少市场的风险,推动清洁能源的发展,来减少温室气体,不管政府是不是出台,我们是不是可以利用市场推动减排的工作,也就是说由市场,由消费推动需求,从需求侧推动这方面的发展。

中国在过去这些年当中我们可以看到太阳能,风能,实际上在这方面发展的很好,就是因为中国创建了一个大的市场,同时降低了它的生产和制造的成本,还有很多像储能电池的成本,另外对于温室气体排放来说,我们也不要忘记小企业,中小企业所发挥的作用。

下面当我们谈到为什么能源是最重要的,从饼图可以看到全球的温室气体在哪里排放,是由什么行业,什么样的国家来排放的。我觉得至少可以看到有3/4都是在能源使用的过程中来自于二氧化碳,还有来自于工业,像农业等等,农业是比较小的一部分,看整个饼状图,能源,建筑用能,交通用能,还有能源使用的方式实际上是排放最多的。

在这样的分布情况之下,大家就会觉得我如果使用温室气体来减排,这个看起来好像会比较难,同时在全球,在气球变化公约框架文件下90年代的时候大部分国家都签署了这个国际公约,美国、欧洲还有很多的发达国家,在签署公约之后他们一直是在努力的非常缓慢的取得了一些进展。

比如说欧洲这方面可能做的比美国好一点,亚太区大家知道最主要的就是中国,中国在过去的90年代开始发展排放量的速度确实很快的,但是我们不能指责排放的国家,因为很多的国家都是作为世界工厂来进行产品,服务的生产,自然就会有很大的排放。

同时我们看到排放尽管表面上看起来是中国排放的,但是产品服务很多都出口到欧洲和美国,下面我来简单谈一下美国在这个过程中的作用,我觉得是非常有意思的图,这张图显示的是在美国发电量的情况,兆瓦。我们可以看到美国发电量当中从刚开始之后略有一些下降,但是可以看到这个年代,甚至是在我出生之前的事情。

当时还是有一些煤炭,煤炭厂的生产,另外我用不同的颜色表示了它的这些能源或者说它的发电量的来源,比如说浅棕色代表天然气,蓝色代表水蓄能,我们还可以看煤在其中发挥的作用,从60年代-70年代,到70年代的石油危机之后,一直到90年代,煤炭仍然是美国最主要的温室气体排放的来源。还有它也是发电最主要的来源。

就是因为煤炭它的整个物质的寿命比较长,之后可以看到天然气逐渐的比例有所增加,会替代煤的作用,在过去的10-15年当中可再生能源,也就是我们说的风能,太阳能不断的增加。

下面我们碳一下关于N-1章,指的是我们发现了问题,但是我们不知道这个问题怎么解决,比如说最基本的气候战略,就是把能源需求侧进行电气化,比如说使用交通运输,电动车,还有包括像重载卡车使用电池或者说使用氢能作为氢的重载卡车,长途运输的燃料。包括在建筑过程中添加热泵等等,在进行电力的去碳化的过程中,它主要是通过可再生能源,以及通过储能装置来完成的。

这样它可以解决可再生能源,还有包括天然气它的一些间歇性,同时从天然气来说,目前天然气实际上它还是使用的比较多。那么当然随着技术不断的变化,随着创新的推动,如果说这个市场当中没有需求,是没有办法凭空创造出一个创新的,同时也没有办法改变人们的行为方式。

这个看起来好像很简单,但是问题,真正的症结在哪里,对于电力来说我们更多关注的是能源,还有包括它的电力以及它的电力稳定性,这些是从电力的角度来说,我们最为关注的三大因素。

对于可再生能源来说,它在一天当中的某一些时刻可以发电,但是它的这种稳定性确实是比较大的问题。另外还有包括像电动车等等,它实际上也是在稳定性方面会存在着一些问题,比如说如果路上有50%的车都是电动车,人们可能在一天当中的随机时间去给车进行充电,或者说大家每个人都是晚上回家去充电,在瞬时对电力的需求就比较高,可能半夜到凌晨这方面的需要比较少。

这边是美国加州的案例,把需求的电气化和去碳化的能力供给结合在一起,我们把它叫作去碳化的供给曲线,深色的曲线来自于非可再生能源的一些能源需求,我们用总的供给减去来自于太阳能和风能的供给,从这张图我们可以看到白天的时候,也就是太阳在天上的时候,它的能量的需求变化,另外在系统当中太阳能风能它的供给也有所增加,下面像一个鸭肚子的形状,问题是我们考虑进入波峰或者波谷的时候,进入另外曲线形状的时候,也就是说对于可再生能源,如果它有一个快速的增加或者减少的时候,会产生什么样的影响。

这也需要我们不管是从电池还是从储能侧,都要有充分备用的能源,比如说传统使用泵进行储能。如果要真正实现去碳化,要解决可靠性的问题,到底有哪些可选的方案,一方面就是我们扩大电网的覆盖网络,也就是说不仅仅是以地区或者国家为单位,当然像中国,美国这样的国家有一些困难,像比较小的,或者我们所说的长途输配线的线路,建立大电网的概念。

同时在电网的传输过程中特别是跨国,跨境,对于审批,对于获得这个国政府的批准,以及整个建设都有一定的阻碍。所以这也是为什么我们很羡慕中国,因为中国在国内进行统一部署的时候比较容易,在美国因为各州之间的界限比较清楚,所以比较难。

另外中国还提出了“一带一路”的倡议,也就是可以从地理的角度来说,可以让中国的输配电线路纳入全球的网络当中,中国的传输线路可以使得全球成为大的电网,大家有些人认为这样的目标定的有点太高了,觉得没有办法实现,但是我觉得这是其中的一种方式,我们如果想要减少由于天气对于这种能源的供给造成波动,这种大电网的方式是可行的。

另外一点,我们要增加储能这方面的应用,比如说像电池等等,当我们碳到电池的时候,或者说我觉得有人可能说多加一点电池就好了,同样在这个过程中我们需要不断的进行创新,比如说像储能电池,它的成本比较高,或者针对抽水蓄能以及其他能源转换的形式也存在一定的技术障碍。

包括氢能的使用,氢能在很多长途运输卡车当中已经成为了一个能源形式,但是也面临储存的问题。太阳能在全球使用几十年了,大概2013年的时候电池在进行应用,这是美国储能电池每千瓦时成本,可以看到储能电池的成本目前一直是在不断的下降的,现在有没有降到底还很难说,有很多人认为在50美金之内是可以接受的。

特别是如果你关注特斯拉的S型,它基本上续航里程非常好,电池可以达到100千瓦时。对于特斯拉来说,目前的价格可能在电池这方面特斯拉大概占到了1-1.5万美元,我们可以看到未来电池的潜力。

同样还有像其他的一些和油车相比,这些电池如果说它的价格能够下降到50美金以下,电动车将在市场上非常具有竞争力。

第三个技术路线也就是从需求侧方面进行一个灵活的配置和响应,比如说像沙特阿拉伯,大家知道他们正在沙特的北部建一个新城,这个新城沙特希望全部使用可再生能源的方式,同时沙特也应用了很多创新的技术,来进行需求和供给的协调响应,这样我们可以真正的减少稳定性和它的需求供给不匹配的问题。

价格当然是供需之间的一个很重要的调整点,但是在一天当中有的时候可能一两分钟之间价格会发生比较大的差异,甚至一两秒之类价格随时的发生变化。

第四个技术路线是需要政府介入,也就是政府需要对于像去碳化的一些供给,还有需求提供一些激励机制,比如说有人说从监管部门的角度来说,应该明确态度,二氧化碳的排放是不受欢迎的,是不鼓励的,如果有选择,希望人们尽量选择低碳的方法。

后面我还想再谈一下天然气发挥的作用,我觉得天然气的潜力是非常巨大的,特别是化石燃料,煤和油进行转化的时候,天然气在未来是非常有潜力的中间的机制。

还有页岩气,这些成本如果能够进一步的下降,我们可以看到根据美国的经验,在全球实际上天然气的储量是比较大的,可以帮助我们减少化石燃料的使用,实现一个向着低碳的过渡。

最后简单总结一下,想要真正的减少温室气体排放,我们认为还是需要各国的政府来推动创新,特别是比如说有的时候我们不希望说技术的创新是排他性的,另外碳捕捉的这些技术,我觉得还是有一点风险,尽管成本并不高,另外我们还可以由政府出台一些政策,鼓励人们的行为方式发生变化,但是行为的变化它也是需要政府推动的,以及需要政府出台政策改变人们的行为。

我个人是非常乐观的,我也非常感谢大家的聆听,我也非常希望能够和大家进行互动,或者在其他的场合环节,或者会后,非常感谢大家。




责任编辑: 张磊

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