视点!我对2060目标有信心,中国CO2排放火电钢铁水泥近8成,搞定这些基本OK了

观察网   2023-06-09 06:06:48

我对“3060”目标还是比较有信心的:

1.对于国家长期战略而言,没必要也不应该搞“清晰”的技术实现途径,提出可行的目标,对相应的代价心中有数就可以了。


(资料图片仅供参考)

2.具体到“2060碳中和”,还是有足够稳妥的技术实现途径的。目前中国CO2排放量约100亿吨/年,其中电力(火电)约占50%,钢铁行业约占15%,水泥约占12~14%。这三块就占了近8成,搞定了基本上就一切OK了。

2.1 电力方面,先假设2060年发电量与现在持平。目前火电(基本上都是煤电)占发电总量的71%,如果到时候可再生能源+日调节储能电站的整体供电成本,能像某些人鼓吹的那样,降低到目前煤电的水平(我对此持保留态度),那实现电力生产0排放自然不成问题。如果达不到,那么按照最坏情况(只考虑目前已基本成熟的技术),可以按以下路径走:

1)首先用核电(占比20~30%)+可再生能源(35~45%)将煤电发电总量占比压减一半(35%),这样不稳定的可再生能源与稳定可调的煤电的发电比值约1~1.3,大电网可以保持稳定可靠。这样就减掉25亿吨/年;

2)到2040~2050年,火电/煤电的供电效率提升到60%左右应该没什么问题(有多条技术路径可以做得到,比如IGCC、化学链燃烧+700℃超超临界、富氧燃烧PFBC-CC,且相应的碳排放进行捕获的成本都较低)。那么可以再减掉8、9亿吨/年,剩下大约16亿吨/年,且附加CCS成本(包括附加设备折旧)不会高于现行电价的20%。

2.2 钢铁方面,目前产量约10亿吨/年,吨钢CO2排放约1.6亿吨。由于目前大钢企所用高炉的炉身热效率已在95%以上,继续提高效率的空间不大。所以主要采取三方面措施:

1)改变目前长流程炼钢占比过高的情况(目前占比约94%),增加以电弧炉为代表的的短流程炼钢比例(世界平均水平约25%,我国只有6%)。由于电弧炉吨钢CO2排放仅为长流程的1/4,仅此一项即可以将CO2总排放降低约15%;

2)利用炉顶煤气循环、煤基/气基直接还原铁等技术,降低长流程炼钢的吨钢CO2排放(大约有10%以上的潜力);

3)压减粗钢产量。2060年中国城市化应该已经完成,粗钢消费量降低到8亿吨/年以下应该没什么问题。

初步估算,2060年钢铁产业CO2排放量减到10亿吨/年以下应该没问题,且相应的CO2排放也可以低成本进行捕获。

2.3 水泥方面反而是大问题。目前水泥年产量约24亿吨,吨水泥CO2排放约500kg,且难以进行捕获。好在城市化完成后,水泥用量必然大幅降低,目前的估算是水泥消费量约8亿吨/年,这样剩下CO2排放约4亿吨/年。

综上,电力、钢铁、水泥三块按保守技术水平估算,2060年排放上限是30亿吨/年。我国目前的陆地生态系统碳汇大约10亿吨/年,根据林业部门的新气候行动目标,2030年后,我国森林蓄积量将达60亿立米/年,相应的森林碳汇将达到24亿吨/年。如果仍按森林碳汇占陆地生态系统碳汇80%计算,彼时陆地生态系统碳汇大约30亿吨/年,正好与电力、钢铁、水泥的排放抵消。

另外,前面说过,电力、钢铁的碳排放(共26亿吨/年)捕获成本较低,那么仅考虑有收益的石油CO2驱替、煤层气CO2驱替两项,每年直接/间接消耗/封存10多亿吨CO2不成问题。相应地,就可以“省下”10多亿吨陆地生态系统碳汇去中和其他行业的CO2排放。

如果有更多需求,比如发电量比2020年增加1倍甚至更多,那么一方面可以增加核电和可再生能源(即使不考虑储能纯用火电调节,可再生能源与火电发电量即使提高到2:1,仍然可以保持大电网稳定),另一方面可以增加NGCC等灵活性更高、排放更低的火电电源。碳汇方面则可以考虑无收益但源汇匹配较好的碳封存手段,如在塔里木盆地等地区的盐水层封存、中等深度煤层的地下气化采煤+采空层超临界CO2封存,等等(相关技术正在进行工程化验证,按现有计划应该在2030年之前实现商业化)。

所以,真的不需要过于担心完不成“3060”目标,更不必担心“会被西方国家带到沟里去”,我们有充分的空间来根据自己的需要进行规划和发展。