碳達峰和碳中和,是目前世界政治經濟和能源行業的熱點話題,但遺憾的是,除極個別國家外,今天我們聽到的僅僅是各國政府和組織的政策宣示和誘人的愿景,真正看到碳達峰和碳中和至少要等10或20多年之后。不過,作為世界大的經濟體和工業化強國,2007年美國能源消耗產生的二氧化碳排放已經階段性達峰,為拜登政府開展能源氣候外交打下了非常好的基礎,同時也為包括我國在內的世界各國開展碳達峰及碳中和提供了可資借鑒的有益經驗。
2007年美國已經實現了二氧化碳階段性排放達峰
2017年6月1日,特朗普宣布美國退出《巴黎協定》,在社會引起了軒然大波,給世人留下了似乎美國政府不關心溫室氣體減排的印象。但是,事實上,自2007年開始美國的能源消耗二氧化碳排放已經階段性達峰并處于下降的通道。
(一)能源消耗產生的二氧化碳排放達峰并處于下降的通道
從1949年至2020年的72年間,美國能源消耗產生的二氧化碳排放量可以分為兩大階段,一是從1949年至2007年為穩定增長的階段,二是從2007年以后為穩定下降的階段,其中2007年為美國能源消耗二氧化碳排放的階段性達峰年。
1949年,美國能源消耗產生的二氧化碳為22.07億噸,直至1961年的13年間,保持在30億噸以下的水平。從1962年后,美國能源消耗二氧化碳排放數量快速增長,1969年突破40億噸。從1969年至1988年的20年間,美國能源消耗二氧化碳排放數量從41.35億噸增長到49.81億噸,是低速增長的階段。此后的18年,即從1989年至2006年,美國能源消耗排放的二氧化碳數量,保持在50億噸的水平,從50.4億噸增長到59.14億噸。
2007年,美國能源消耗排放的二氧化碳為60.03億噸。從2007年之后,美國能源消耗排放的二氧化碳數量逐漸走低。2019年,美國能源消耗排放的二氧化碳數量為51.46億噸,低于27年前的1993年水平。2020年,美國能源消耗產生的二氧化碳排放量減少到只有45.74億噸,比2019年下降了11%。
美國能源信息署預測,從目前至2035年,雖然會有所波動,但美國能源消耗產生的二氧化碳排放數量都將處于持續下降之中,2007年也將成為至2035年美國二氧化碳排放數量的階段性峰值之年。
(二)能源消費達峰并保持了基本的穩定
2009年之后,美國一直是世界第二能源消費大國,2019年美國一次能源消費總量占的比重超過16%。
1949年至2020年的72年間,美國一次能源消費在2007年創出階段性新高之后,2018年又創出了歷史性的紀錄,但此后再次下降,2018年是美國一次能源消費的階段性達峰年。
1949年,美國一次能源消費總量為31.968千萬億英熱單位,7年之后的1955年超過40千萬億英熱單位,再用10年時間超過50千萬億英熱單位。之后僅僅用了兩個4年的時間,美國一次能源消費就分別邁過了60和70千萬億英熱單位的兩道大關。1979年,美國一次能源消費總量為80.812千萬億英熱單位,是1949年的2.5倍多。
1988年,美國的一次能源消費總量突破80千萬億英熱單位后穩步增長,1994年增長到88.983千萬億英熱單位的水平。從1995年開始至2007年的13年間,是美國一次能源消費總量進入持續增長的階段,由1995年的90.931千萬億英熱單位,增長到2007年的100.893千萬億英熱單位。
2007年至2017年的10年間,美國一次能源消費轉入下降通道,期間的2012年下降到只有94.374千萬億英熱單位。2018年,美國一次能源消費出現了恢復性增長并創出了歷史高紀錄,為101.162千萬億英熱單位。2019年,美國一次能源消費下降到只有100.274千萬億英熱單位,2020年更是大降至92.47千萬億英熱單位。
美國能源信息署預測,從2020年至2037年,美國一次能源消費總量不僅將低于2018年的水平,而且也將低于2007年的水平。
(三)經濟穩定增長保持了世界第一經濟大國的地位
2020年,美國經濟也創下了1946年以來的差紀錄,下降3.3%。不過,即使如此,2020年的美國國內生產總值仍高達20.9538萬億美元,穩居世界第一,人均GDP約為6.35萬美元。
1949年至2020年的72年間,除少數年份外,美國名義國內生產總值一直穩定地增長。1949年,美國國內生產總值為2725億美元,人均1826.4美元。1969年,美國國內生產總值邁過1萬億美元,為10176億美元。2000年,美國國內生產總值邁過10萬億美元,為102523億美元;2018年邁過20萬億美元,為206119億美元。
2019年,是美國歷史上名義國內生產總值高的年份,為214332億美元,人均6.53萬美元,分別是1949年的78.65倍和35.75倍。
強大的能源產業和優惠政策保證了美國減排不斷取得成效
能源消耗產生的二氧化碳排放,短期主要受天氣、能源價格和發電能源來源變化的影響,長期主要影響因素包括:鼓勵低排放或無排放技術的政策;降低成本和提高效率的新技術;需求側效率提高;制造業、GDP和人口結構的變化等。近年來,美國二氧化碳減排之所以取得較好的成效,可以簡單歸納為以下三大方面:
(一)能源強度的持續下降確保了能源消費階段性達峰
2007年和2018年一次能源消耗達到階段性的峰值后,美國經濟能保持較為穩定的增長,其主要的原因就是能源效率的持續提升。
按2012年美元計算,1949年美國每美元實際國內生產總值的能源消耗為15180英熱單位。20世紀50至70年代中期,美國單位國內生產總值能源消耗徘徊在14000至13000英熱單位之間,其中1953年開始下降到14000英熱單位之下,1965年開始下降到13000英熱單位之下,但之后出現反復,回升至13000英熱單位之上直至1974年。1975年之后,美國單位國內生產總值能源消耗下降到13000英熱單位之下,1981年下降到11000英熱單位之下,并保持至1984年。
1985年,美國單位國內生產總值能源消耗為9600英熱單位,已低于10000英熱單位的大關,并自此之后能源強度下降的速度加快,1992年開始低于9000英熱單位,1998年開始低于8000英熱單位,2004年低于7000英熱單位,2012年低于6000英熱單位。
2019年,美國單位國內生產總值的能源消耗為5250英熱單位,是1949年以來72年間的低值,僅是1949年的34.58%。
一個國家的工業化程度和進程,決定了這個國家的能源強度。20世紀上半期進入工業化之后,受兩次石油危機的沖擊,美國開始進行經濟結構的調整,從20世紀90年代至21世紀初,美國由工業化進入信息化的時代,特朗普政府期間又開始制造業回歸,正是這70多年間美國經濟結構的變化帶來了能源強度的不斷下降。
(二)強大的能源工業為二氧化碳達峰提供了技術和資源保證
要實現碳達峰和碳中和,就必須相應地調整自己的能源結構,1949年以來美國能源消費結構的持續調整,終帶來的就是美國二氧化碳排放的達峰和下降。
1949年,美國一次能源消費結構中,煤炭是第一大能源消費來源,占美國一次能源消費總量的37.48%。但是,從第二年,即1950年開始,石油就成為美國第一大能源消費來源并一直保持到今天,當年美國的石油消費量為13.30千萬億英熱單位,超過煤炭的12.35千萬億英熱單位,煤炭淪為第二大能源消費來源,美國由此進入了石油的時代,比1965年全世界邁入石油的時代早了整整15年。
1958年,美國天然氣消費量為10.66千萬億英熱單位,超過煤炭,成為美國第二大能源消費來源,并一直保持至今。
美國能源消費結構有標志性的變化,發生在2019年,由水力發電、風能、太陽能、地熱能、木柴等構成的可再生能源,消費總量為11.46千萬億英熱單位,130多年來首次超過煤炭的11.32千萬億英熱單位,成為第三大能源消費來源,煤炭下降到第四位,加上核能,非化石能源已占美國一次能源消費總量的20%。
除消費總量的結構優化外,為二氧化碳排放達峰做出重要貢獻的,還有發電行業。美國能源消費第一位的終端用戶,是發電部門,2019年占能源消費總量的37.03%。從1949年美國能源信息署有統計數據開始直到2015年,煤炭一直是美國發電用能的第一大來源,但從2016年開始天然氣成為第一大發電用能源,而且所占的比重不斷提高,2020年高達40%,可再生能源為21%,核電為19%,煤炭只占到19%。
發電用能源中煤炭所占比重的迅速下降,極大地推動了美國二氧化碳達峰和下降。2007至2019年,來源于煤炭的二氧化碳排放減少了50%以上,總量超過10億噸,其中2019年比2018年下降15%,減排的數量為1.84億噸;2005年至2019年,發電用能源從煤炭轉變為天然氣和不排放溫室氣體的來源,累計減排二氧化碳54.74億噸,占同期發電二氧化碳排放的19%和能源消耗二氧化碳的7%,其中,33.51億噸來源于煤炭使用量的下降和天然氣使用量的增加,22.25億噸來源于煤炭使用量的下降和不排放溫室氣體來源的增加。
(三)聯邦至地方政府的強制要求和優惠政策使得減排有堅實的政策基礎及推動力量
一是持續追求能源獨立,頁巖革命成功,重回世界第一石油天然氣大國,為能源消費結構的調整和優化提供了豐富的能源資源基礎。
1973年10月發生的第一次石油危機,嚴重沖擊了美國,時任美國總統的尼克松提出了能源獨立計劃,自此之后的歷屆美國政府均將實現能源獨立,作為能源政策的核心內容和追求的頭號目標。
此外,從20世紀70年代末的里根政府開始,大力推行能源市場自由化政策,解除了對天然氣的價格管制,努力營造一個充分競爭的、鼓勵私人投資和技術進步的政策環境,對可再生能源生產進行補貼,強制要求提高能源效率等。
正是在能源獨立和市場自由化、鼓勵創新等政策的刺激下,無數中小企業前赴后繼,使得頁巖革命成為現實,改變了美國和世界油氣工業的格局,美國在實現能源獨立的同時,可以持續調整并優化能源消費結構,為二氧化碳排放達峰和下降,提供了優質能源資源保障。
二是聯邦和地方政府的強制要求、優惠及刺激政策,使得新能源、可再生能源得以大規模推廣和使用。
2005年和2007年,美國就頒布“能源政策法案”和“能源獨立和安全法案”,要求銷售的車用燃料中添加生物燃料,設定到2022年消費360億加侖可再生燃料的目標,明確每一個以石油為基礎的汽油或柴油的煉油廠或進口商,必須履行可再生燃料義務數量。
除法律強制要求的義務外,美國還出臺政策鼓勵可再生能源的生產和消費,其中以生物柴油有代表性。在2004年的“美國就業法案”中,設立了“生物柴油稅收抵免”政策,規定生物質柴油或可再生柴油每加侖1美元的稅收抵免。2016年,美國政府為此項政策的補貼,就高達27億美元。此外,加州也頒布了“低碳燃料標準”,生物柴油由于具有良好的溫室氣體減排得分,消費得到了極大的鼓勵。
正是在法律的強制要求和優惠政策的刺激下,美國可再生燃料獲得了長足的發展。2020年1月1日,美國燃料乙醇的生產能力高達113.4萬桶/天,生物柴油的生產能力為16.7萬桶/天。
三是地方政府持續對環境的高要求,為能源行業的技術升級換代并進而推動全美的減排,提供了源源不竭的動力。
作為聯邦制國家,美國地方政府在環境治理方面有很大的自主性,并對推動全美的環境治理發揮了積極的推動作用,其中著名也是有代表性的就是加州,可以說加州了美國的環保減排潮流。
早在1953年,加州就推廣涉及空氣污染控制技術;1960年代,加州在全美率先實行減少汽車尾氣排放量的措施;1970年,加州率先測PM10,1975年要求所有汽車配備催化轉換器,1984年測PM2.5。1988年,加州通過了較聯邦政府更加嚴格的《加州潔凈空氣法》。
就在特朗普宣布美國通過《巴黎協定》后,2018年9月10日,加州州長布朗簽署一項法案,宣布到2045年加州將實現電力100%由清潔能源供應,完全拋棄煤電等傳統化石能源發電方式。
目前,加州正在積極推動立法,計劃2022年禁止全州新建房屋接入和使用天然氣而轉用電能,從而成為全美第一個告別天然氣的州。
高度重視經濟增長-能源消費-溫室減排等三大性難題
當今世界上的絕大多數國家,要想實現碳達峰和碳中和目標,都必須直面三大難題:一是解決好經濟增長-能源消費-溫室減排的三角關系,二是為能源消費結構調整提供穩定而優質的能源資源保障,三是環境治理和減排不能給社會大眾帶來難以承受的經濟負擔。
(一)三個80%,決定了世界各國都必須面對經濟增長-能源消費-碳減排三角關系的難題
發展經濟、造福大眾,是世界上所有政府都要宣布的政綱。根據世界銀行的統計,以人均GDP1.1萬美元為標準,當今世界人口中的80%以上人均GDP在平均水平之一,而50%左右人口還處于中下收入和低收入狀態。因此,大力發展經濟和消除貧困,是當下和未來相當長時間世界各國政府都必須承擔的責任和工作的中心。
聯合國在設定人類發展指數時,將人均能源消費100吉焦列為參考參數之一。2019年,人均一次能源消費僅為75.7吉焦,其中亞太地區為61.1吉焦,中南美洲為55吉焦,非洲僅為15.2吉焦。當前約80%的人口,生活在人均能源消費大大低于100吉焦的國家和地區,其中超過12億人口的非洲處于能源消費的赤貧狀態。
從來看,當前以煤炭、石油和天然氣構成的傳統化石能源,占一次能源消費總量84%以上,是當今人類社會消費的主體能源,也是二氧化碳等溫室氣體排放的主要來源。
正是上述的三個80%,使得世界上沒有任何一個組織在對2030年和2050年的長周期預測中,會做出經濟增長和能源消費將下降的結論,對二氧化碳排放的預測也持非常謹慎的觀點。大力呼吁開展減排的能源署,在其2020年版《世界能源展望》保守的預測中,認為到2030年世界經濟增長應保持在3%左右,一次能源消費至少應保持在1%以上,2025-2030年間二氧化碳排放增長也將超過1%;石油輸出國組織也認為,從目前至2045年,世界經濟應保持在2.9%,一次能源消費增長應保持在0.9%,能源消費產生的二氧化碳將由2020年的319億噸增長到2045年的368億噸。
(二)能源效率的提升和消費結構的調整需要強大的能源工業
2007年美國能源消耗二氧化碳的能夠階段性達峰并進入下降通道,能源效率的提升和能源消費結構的改善,是兩大關鍵因素。
能源效率的提升,涉及到經濟發展階段、產業結構和生產技術裝備水平等眾多的環節,其背后支撐的是強大的能源工業,包括管理、技術和法律法規等等。
當前,美國一次能源消費結構中,非化石能源已占20%的比重,二氧化碳排放量大的煤炭已下降到11%上下,二氧化碳排放少的化石能源天然氣已占到32%以上。
能源消費結構之所以能夠持續優化,是美國擁有一個強大的工農業和能源產業。強大的工業基礎,使得美國的核能世界第一,太陽能、風能能夠迅速發展;強大的農業,使得美國燃料乙醇產量世界第一,生物柴油產量規模龐大,在供應自身消費的同時,還大量向世界出口;無論是石油還是天然氣的產量,美國都排名世界第一。因此,對于世界上很多國家來說,通過自身的努力和國內的能源資源供應,改善自身的能源消費結構,都是短時間內很難實現的目標和完成的任務。
即使某個國家擁有較雄厚的經濟實力,為實現能源消費結構的調整,所消費的石油、天然氣和可再生能源可以從市場進口來解決,但一方面,經濟上將面臨市場大幅度波動和可承受的風險,另一方面更將面臨能源安全保障和經濟安全的難題。
(三)減排的前提是不能給社會大眾帶來無法承受的經濟負擔
美國的能源價格低廉,能源消費在百姓生活支出中所占的比重較低。美國的電價平均為11美分/千瓦時,普遍汽油的零售價保持在2.5美元/加侖上下,居民天然氣的價格為11美元/千立方英尺。2021年1月的寒冷冬季里,東北亞液化天然氣價格大漲了約20倍,超過36美元/百萬英熱單位,但美國亨利中心的天然氣現貨價格卻仍保持在3美元/百萬英熱單位以下。
但是,世界上其他國家在兌現控制二氧化碳減排政策時,就沒有美國那樣的幸運,其中歐洲有代表性。由于大力推進清潔能源,歐洲的能源支出近年來呈爆炸式增長,從2005年到2012年電價上漲了38%,天然氣價格上漲了35%。自2000年以來,德國在能源轉型過程中的稅收減免和可再生能源補貼總支出超過了2430億歐元,綠色政策使德國家庭支出翻了一番。2018年底,法國發生了席卷全國的黃杉軍運動,就是因為車用燃料和電費的上漲。2021年2月2日,在貝克休斯2021年會上,道達爾首席執行官普亞恩就表示,政府不僅要制定政策,還要承擔起責任說明碳中和項目的成本,要向公民和消費者解釋,每個人都需要付出努力。
即使作為世界第五大經濟體的美國加州,激進的減排和環保政策也帶來了能源成本高漲和社會大眾的承受問題。目前,加州汽油價格為每加侖3.438美元,大大高于全美平均價格,電價比全美平均電價高出47%。加州環保政策帶來的能源成本增加,引發很大的不滿,被指不關心低收入群體的死活,從而引發了很多抗議活動和法律訴訟。
能源消費結構的調整和優化,尤其是可再生能源的大規模使用,必然帶來成本問題,在實現碳達峰和碳中和進程中,社會大眾的能源成本可承受能力,必將成為世界各國政府慎重考慮的一個前提條件,只有在減排的同時又能保證能源價格的可承受,不給社會大眾帶來無法消受的沉重經濟負擔,讓社會大眾能夠接受并擁護減排,才能保證減排工作能順利地開展下去,誘人的目標愿景才有可能變成現實。
當下令人很難接受的殘酷現實是,對于世界上絕大多數國家來說,碳達峰和碳中和的政策宣示后,要緊的事,是隨著春季的到來,抓緊時間開展植樹造林活動,這可能是實現碳達峰和碳中和簡單的、也許也是有效的手段!
原標題:碳達峰:美國的現狀與啟示