王金南：碳中和目标下的投资成本与技术展望

2022年11月19日，在首届“中国低碳城市发展论坛”上，中国工程院院士，生态环境部环境规划院院长王金南以《碳中和目标下的投资成本与技术展望》为题作线上主旨报告。为进一步扩大智库成果传播，现将王金南院士主旨报告录音整理成文，仅供学术研究交流。

气候变化与碳排放损失

全球气候变化对全球的生态系统、社会经济系统产生了显著的负面影响，这些影响包括海平面上升、极端气候频发、生态系统功能丧失等。当前，人类活动造成的气候变化显著提高了极端天气发生的频率。极端高温、极端降雨、农业和生态干旱发生频率分别较工业革命前提高了2.8倍、1.3倍、1.7倍。

2021年8月9日，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第一小组最新的第六次评估报告，基本上强调了三点：一是大气中的温室气体含量在持续上升，二是全球平均温度上升趋势愈发明显，三是人类活动是全球变暖的主因。在过去的近一百年中，欧洲、美国和日本都已经完成工业化阶段，高耗能产业已退出或转移，经济增长与能源需求基本脱钩，分别在1987年、2007年和2008年实现碳达峰。中国仍处于工业化和城镇化进程中，一次能源消费和碳排放处于增长趋势。中国面临从碳达峰到碳中和只有30年时间，需要付出更加艰苦的努力。

二氧化碳排放不仅造成显著气候变化，也造成了巨大的全球社会经济损失。根据Ricke（2018）的计算结果，中国的每额外排放1吨CO₂造成的损失（SCC）在24美元左右，印度的SCC最高（86美元），其次是美国和沙特阿拉伯（SSC分别为48美元和47美元）。

美国达特矛斯大学研究团队在2022年发布研究报告，计算了主要国家碳累计排放对别国造成的经济损失情况。报告显示，1990-2014年，全球累计温室气体排放量约1万亿吨，造成全球GDP损失超13万亿美元。其中，美国温室气体排放对其他国家造成的损失接近2万亿美元。

碳中和投资：全球和中国

从全球碳中和投资成本的角度来看，目前有IPCC、IIASA、IEA这些机构在做预测。1985年至2019年，全球人类活动造成的碳排放达到43Gt。其中，化石能源开采、使用造成的碳排放量超过总排放量的80%。

零碳能源和低碳技术是实现碳中和目标的核心措施。根据IPCC预测，到2030年，单位减排成本低于100美元/tCO2-eq的技术，能够降低至少一半的二氧化碳排放（相当于达到2019年碳排放水平）。根据奥地利IIASA的研究，2010-2050年全球实现2度温控目标的总投资在150亿元左右，而实现1.5度温控目标则需要投资168亿美元左右。

从全球的投资情况来看，2021年全球能源投资总额为2.2万亿美元，预计2022年达到2.4万元。清洁能源及其占比在不断增长，主要涉及领域包括能效提升、可再生能源发电、电网及储能、电动汽车及低碳化石燃料等。根据IEA的预测，在净零排放情景下，全球能源投资将从近五年的年均2万亿美元扩大到2030年的年均近5万亿美元，以及2050年前的年均4.5万元投资。基于这样的计算，为实现净零排放，全球能源领域总投资大致在130万亿美元左右。根据预测，未来光伏、风能发电在内的清洁能源技术成本将逐步下降。

当前，中国在清洁能源技术方面发挥了主导作用。2020年，中国电动车数量占全球的一半，占全球太阳能热力装机的70%。生态环境部环境规划院开发的CAEP模型预测，实现2030年前碳达峰目标的整体投入在20万亿元左右，重点投入成本分布在电力、工业、交通和建筑行业中。清华大学气候变化可持续发展研究院的研究预测，实现碳达峰碳中和的投资成本在140万亿元左右。IEA预测，中国在2060年实现碳中和时，能源领域的累计投资大约219万亿元。

除碳达峰碳中和之外，碳锁定以及碳资产搁浅也需要引起关注。所谓碳锁定，是指能源、煤电、水泥、化工等生产基础设施设备在其回报周期内必须要排放的二氧化碳。换言之，未来的20年至40年内，碳排放在设施设备建成时即被锁定。根据CAEP的测算，中国2020年重点行业碳锁定1960亿吨，是全球碳锁定效应最高的国家。相对应的，碳资产搁浅是指在碳中和目标下需要被淘汰的行业固定资产。山东、河北等地的碳资产搁浅成本相对最高。

中国碳中和技术和产业的展望

2020年到2021年，中国工程院提出了我国实现碳中和的重大技术领域和技术需求，主要涉及到工业、能源、交通、碳移除等重大领域，包括气候模式和碳循环模拟预测技术、清洁能源和智慧储能关键技术、现代农业与粮食减碳关键 技术等。到2060年，可再生能源使用、电气化、CCUS和氢能等技术措施将成为重点发展方向，并形成显著的碳减排潜力。发电转型、电网扩张和现代化等电气化措施投资额将增加到5600亿美元，对氢能的投资将达到700亿美元以上，对CCUS的投资也将超过250亿美元。

在碳减排技术成本方面，电力行业具有最低的单位减排成本，平均每吨二氧化碳213元，工业部门的碳减排成本约为423元/吨，CCUS等负碳技术的单位减排成本在500元左右。

就电力行业而言，截至2060年，中国电力需求量将超过15万kwh，可再生能源发电量将增长6倍，仅光伏发电占比将超过45%。根据IREA预测，2019-2050年，亚洲年度平均光伏投资成本将达到1130亿美元，中国投资总量将达到644亿美元。

就氢能产业而言，根据中国氢能联盟及IEA发布的报告，预计到2030年，中国氢气需求量将达到3500万吨，2050年达到6000万吨，在中国能源消费体系中占比达到10%。从目前来看中国煤制氢、工业副产物制氢、电解水制氢的成本分别为8.85元/千克、10-16元/千克，30-40元/千克。西部风力、光照条件较好的地区，可再生能源制氢成本将低于其他的地区。

就工业零碳技术而言，它包括燃料零碳化、原料低碳化、工艺负碳化、产品绿色化等方面。工业零碳技术是工业部门实现碳中和的重要支撑，需要发挥国家战略科技力量，集中优势科技资源，加快部署科技攻关。

就CCUS技术而言，它是目前实现化石能源低碳化利用的唯一技术选择，是碳中和目标下保持电力系统灵活性的主要技术手段，也是钢铁、水泥等缺少颠覆性低碳转型技术的减排行业的可行选择。CCUS的成本主要取决于捕集、运输、封存三个方面。预计到2030年，我国全流程CCUS（按照250公里运输计算）的技术成本在300-700元/tCO₂，到2060年可以降低到140-400元/tCO₂，从而发挥出CCUS技术的市场潜力。