二、主要国家能源转型实践 |
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作为世界经济总量第四和能源消费量第五的国家,德国温室气体排放总量占欧盟的20%左右。1990年以来,德国出现了经济增长而温室气体排放下降的“脱钩”趋势,并在2010年颁布《2050年能源方案》,在全球率先提出从以化石能源为主过渡到以可再生能源为主。
在完成工业化、第三产业产值超过第二产业的大背景下,依靠能源结构调整、提升能源利用效率等措施,德国已经初步实现了经济发展与碳排放的脱钩。德国一次能源消费总量在1979年达到顶峰(3.66亿吨标准油当量),其后波动下行,2012年比1979年下降了16%,比1990年下降了12.5%。据BP(2014)统计,煤炭在德国一次能源消费中的比重从1965年的64%下降到2013年的25%,而非化石能源占比提高到17%。在非化石能源中,核能在一次能源消费中的利用比例从1965年的0持续上升到1999年的11.7%,随后开始下降,2013年已降至6.8%,2013年核能利用的绝对量比1990年下降了34%;水能在一次能源消费中的利用比例基本维持在1.5%左右;可再生能源利用比例则从2000年起快速增长,从2000年的0.8%持续上升到2013年的9.1%,绝对量增长了10倍以上。受此影响,德国自1990年以来温室气体排放量稳步下降,2011年比1990年下降了26.7%。
2010年9月,德国颁布《2050年能源方案》,成为世界能源低碳转型的先锋,在世界上率先实施能源转型战略。其受保障能源安全供给、保障经济社会的可持续发展、保护气候和生态等多重目标驱动,2010年制定了《2050年能源方案》,2011年又制定了旨在退出核能、加速使用可再生能源的《能源转型一揽子方案》。德国政府对能源转型和应对气候变化设定的量化目标如表1-1所示,德国能源转型与应对气候变化一体化主要政策如表1-2所示。
表1-1 德国能源转型和应对气候变化目标
注:*为2008—2011年数据,**为2010年数据。
资料来源:朱苗苗,2013
表1-2 德国能源转型与应对气候变化一体化主要政策
德国通过强制入网、固定电价来保证可再生能源优先发展,推动电力体系和市场全面改革。德国早在1990年即制定了《电力接入法》,要求公用电网公司购买可再生能源电力,以确保可再生能源电力都能入网,初步奠定了推动可再生能源发展的政策基础。2000年颁布了《可再生能源法》,对各项政策做出了明确和细致的规定,目标是使德国的可再生能源电力到2010年翻一番。其三大核心内容是:第一,强制入网和优先购买,即可再生能源电量必须无条件优先入网;第二,固定入网电价,即可再生能源的上网电价为20年不变的固定电价;第三,电价负担均摊,即可再生能源电力成本最终由所有消费者共同承担。2011年3月日本福岛核泄漏事故后,德国政府决定2022年前永久关闭所有核电站。
除强制入网、固定电价等政策外,为保证可再生能源持续发展,德国正在推动其电力体系和市场全面改革。重点领域包括:①提升电力体系的灵活性。未来能源体系中风能和太阳能将占很高的比例,这给电力系统灵活性带来了很大的挑战。《关于德国能源转型的十二个见解》提出提升灵活性的举措,包括扩建电网、根据电力需求运转热电联产和生物质能发电厂、提高火力发电厂灵活度、避免风能和光伏发电峰值或利用其生产热能、工业中的负荷转移和可中断负荷等。②整合电力和热力系统。在以风能和太阳能作为主要电力供应来源的情况下,需要提高系统灵活性。热力部门在提升系统灵活性方面存在巨大潜力。热能相对于电能较易存储,同时热能需求旺季也正好是风能最强的冬季。目前热电联产厂采用的是已经成熟的热电互联技术,中长期来看通过技术改造,辅以热储设备,可灵活地实现电热互转。③推动电力市场改革。目前欧盟提出构建统一的能源市场,德国是欧盟的领导国家,也是能源特别是电力市场改革的推动者,重点需要在基础设施——电网扩建和互联以及市场交易机制上做出变革和创新。新的市场吸引投资需要设计好激励机制和补偿机制,确保责权平衡,将总体系统成本降至最低,最终提高系统运行效率,实现无可再生能源电价补贴而运行良好的能源市场。
与德国类似,在能源绿色化转型过程中,依靠能源结构调整、提升能源利用效率等措施,英国已经初步实现了经济发展与碳排放的脱钩。2011年,英国经济总量比1961年增长了2.3倍,而化石能源燃烧排放的二氧化碳(CO 2 )减少了22%。研究显示,拉动英国二氧化碳排放下降的主要因素是单位GDP能耗的下降,单位能耗排放减少对二氧化碳排放降低也起到了积极的作用。
为抢占能源低碳化转型的制高点,英国自2003年始提出了系列能源低碳化转型目标。2003年,英国政府发布《能源白皮书:我们的能源未来——创造低碳经济》,首次提出“低碳经济”概念,并提出了四项低碳转型的目标:一是到2050年减排温室气体60%;二是确保能源安全;三是增强市场竞争力,提高生产力;四是确保居民享用足够的、可负担的能源。在此基础上提出了面向21世纪的“低碳经济”以及可再生能源发展战略,提出了2020年可再生能源发电量占比达20%的目标。
在碳减排方面,2007年的《国家能效行动计划》( National Energy Efficiency Action Plan )和2011年的《碳计划》( Carbon Plan )等国家层面的能效计划提出了分阶段碳减排目标。在2008年通过的《气候变化法2008》中,进一步提出了2050年温室气体排放比1990年降低80%的国家目标。
英国政府将可再生能源视为低碳经济发展战略保障体系的核心,在可再生能源领域提出了系列发展目标。根据英国政府2009年发布的《英国低碳转型计划》,到2020年可再生能源在英国能源消费中占15%的份额,其中40%的电力来自绿色能源领域。2011年7月,英国发布《可再生能源路线图》,提出到2020年可再生能源发电装机达2900万千瓦;2014年,生物液体燃料占交通燃料消费总量的5%。陆上风电、海上风电、生物质发电、液体燃料等8种主要的可再生能源技术将是实现以上目标的主力。英国各地方政府也提出了具体的目标,苏格兰提出到2020年实现100%可再生能源供电的目标;北爱尔兰提出到2020年实现可再生能源供电占比达40%、供热占比达10%的目标;威尔士政府提出到2025年,将现有的可再生能源发电量提高两倍、海洋能装机容量达到400万千瓦的目标。
自2008年以来,美国扭转了近三十年来能源消费量持续增长的态势,2013年的一次能源消费量比2008年下降了5%。除金融危机带来的经济不景气影响之外,美国能源结构调整、提高能效和减少温室气体排放等能源转型措施也发挥了重要作用。从能源结构来看,煤炭消费量持续下降,所占比重从2008年的24.3%下降到2013年的20.1%,石油比重也下降了1%,而较为清洁的天然气则从25.9%大幅上升至29.6%,同时非水可再生能源比重则提高了一倍,从1.3%迅速上升到2.6%,如图1-1所示。与之相匹配的是,美国二氧化碳排放量从63.32亿吨下降至59.31亿吨,5年内降幅达到6.3%。
图1-1 美国一次能源消费结构(1965—2013年)
资料来源:BP,2014
美国近年来所制定的能源战略强调能源供应安全和保障经济的稳定增长,并在此基础上建立起了以开发页岩油气为特色的“能源独立”发展战略。虽然美国没有在联邦层面制定全国统一的能源低碳化转型战略,也没有详细规定新能源发展规模的具体目标,但在全社会支持低碳转型大背景下,美国政府近年来在国内绿色低碳发展方面显示了积极的立场。受发展新能源和可再生能源刺激经济复苏、加强能源安全以及重塑美国在国际应对气候变化中的领导形象等多目标驱动,相比布什政府注重石油等传统能源产业的政策,奥巴马政府更强调新兴能源产业发展和增效节能,力求统筹考虑经济复苏、能源安全与应对气候变化。
在可再生能源发展方面,美国2009年提出《新能源计划》,目标是到2025年美国发电量的25%来自可再生能源。美国目前已经有30个州实行强制的可再生能源配额制政策,为可再生能源提供了稳定的市场份额。例如,加利福尼亚州提出到2020年,可再生能源在全部电力消费中的比例要达到33%,确保了可再生能源的市场需求。此外,美国还大力研发生物液体燃料技术,提出到2022年生产和使用1.08亿吨燃料乙醇,以进一步减少对石油燃料的依赖。
在增效节能方面,2007年,美国总统布什签署了《2007年能源独立与安全法案》( Energy Independence and Security Act of 2007),又称《新能源法》,给出了提高汽车油耗标准和推广生物燃料等替代能源的具体措施,有助于提高生物燃料等替代能源的消费比重,拉开了美国能源改革的序幕;提高清洁的可再生燃料产量,提高产品、建筑物和车辆的能源效率,促进研究和部署温室气体捕获和封存的方案,提高联邦政府的能源绩效;对美国汽车行业的油耗标准做出了更为严格的规定,到2020年美国汽车平均油耗需降低40%,达到每加仑35英里,新的油耗标准将迫使美国汽车业进行转型;发展生物燃料等替代能源,鼓励大幅增加生物燃料乙醇的使用量,使其到2022年达到360亿加仑,以此降低对进口石油的依赖;大力提高能源使用效率,并制定更严格的能源标准;规定美国联邦政府机构和商业建筑必须降低建筑能耗,推广节能产品,逐步淘汰白炽灯等;取消对油气企业的税收优惠和补贴,扶持实施新的CAFÉ标准。这项法案的颁布进一步促进了可再生能源的发展。2013年,奥巴马总统提出到2030年将美国的GDP能源消耗提高一倍的目标。为了推动这一目标的实施,美国能源部于2014年提出了“加速提高2030年能源产出”(Accelerate Energy Productivity 2030)的项目计划。
在控制温室气体排放方面,2009年6月通过的《清洁能源和安全法案》决定到2020年的温室气体排放比2005年下降17%,到2050年降低80%。同时对三大排放行业(石油、电力和大型制造业企业)实施配额限制,即排放权交易制度。特别需要注意的是,2007年美国最高法院根据《清洁空气法》确定二氧化碳为大气污染物,授权美国环保局对其进行排放管制。2012年,美国环保局公布了新建电厂二氧化碳排放标准的草案,要求新电厂每1000千瓦时发电量的二氧化碳排放量低于450千克。虽然目前尚没有成熟且经济可行的技术使燃煤电厂达到这一排放标准,但此标准的出台仍将使美国电力部门的煤炭消费量逐渐减少,二氧化碳排放量有望大幅度下降。
美国能源转型受到发展新能源和可再生能源刺激经济复苏、加强能源安全以及重塑美国在国际应对气候变化中的领导形象等多目标驱动,战略重点在于加速发展可再生能源、推动智能电网建设、提高能源使用效率、减排二氧化碳等,重视转型措施的可行性和经济性(见表1-3),对我国具有较强借鉴意义。
表1-3 美国能源低碳化转型主要措施
丹麦是一个传统能源匮乏的国家,20世纪70年代石油危机前高度依赖石油进口。石油危机之后,在政策指引下,可再生能源开发利用水平迅速提高。2010年6月,丹麦政府颁布了《国家可再生能源行动计划》,明确制定了未来可再生能源的发展目标:到2020年,39.8%供热和制冷用能、51.9%的电力需求、10.1%的交通用能来自可再生能源。风电是其中最主要的可再生能源技术,到2020年风电装机容量达到396万千瓦,年发电量11.7太瓦时,占可再生能源总发电量的57%。目前,可再生能源发展目标进展顺利,2013年可再生能源在能源消费总量中占比达到20.3%,风电装机容量已达到474.7万千瓦,占世界风电装机总容量的1.5%,年发电量11.2太瓦时,占世界的1.5%(见图1-2)。
图1-2 丹麦一次能源消费结构(1965—2013年)
资料来源:BP,2014
2011年2月,丹麦政府出台了《能源战略2050》,提出:到2020年,化石能源消耗量在2009年的基础上减少33%,可再生能源消费比重提高到33%,温室气体排放在1990年的基础上降低30%;到2050年完全摆脱对化石能源的依赖。该计划主要包括六个方面:一是在全社会各个行业开展节能和发展可再生能源;二是与2010—2012年企业的项目活动和投入相比,能源公司要在2013—2014年增长75%,在2015—2020年增长100%;三是到2020年,能源消费总量相对2006年减少12%,相对2010年减少7%,可再生能源比例达到35%,风电占电力消费总量比例达到50%;四是2050年所有能源供应(电力、供热、工业和交通)来自可再生能源;五是在未来十年,通过促进绿色经济的增长创造更多的就业岗位,保护传统企业的竞争力;六是2012—2020年,政府定期评估能源政策实施进展情况,在2018年底之前进行回顾总结,并更新2020年目标。
2012年3月,丹麦新政府公布了《丹麦能源政策协议》,进一步强化了近期发展目标:到2020年实现能源消费总量在2010年的基础上减少7.6%,温室气体排放与1990年相比减少34%,可再生能源比重达到35%,风电占电力消费总量的50%。丹麦温室气体减排和能源发展各阶段目标如表1-4所示。
表1-4 丹麦温室气体减排和能源发展各阶段目标
资料来源:《丹麦能源发展战略2050》《丹麦能源政策协议》
对于能源资源贫乏的日本,要实现社会可持续发展,确保能源安全是其首要目标,其确立的节能与能源多元化并重的能源转型战略在努力实现能源安全目标的同时,也大大促进了其生态环境保护和低碳化发展。
基于控制环境污染和维护能源安全等多重因素考虑,在能源消费领域日本大力推进节能和提高能效工作,主要包括以下三方面举措(见表1-5):
一是不断出台和完善节能法律法规,并配以各项政策措施,形成了一套全面且可操作性强的节能法律、法规体系。这些法律、法规明确限制资源的过度使用,强制推行资源的循环使用,通过强有力的法律手段,严格控制各行业和全社会对能源需求的增长,使各项节能工作始终体现法制化、规范化的特点。
二是加强节能技术研发和推广、节能标准制定等方面工作。从1978年开始实施“月光计划”,财政拨款支持节能技术研发,结合政府与民间的力量共同推动大型节能技术的研究与发展,并在其后每年持续予以资助。
三是积极运用促进节能的财税政策。日本先后出台了节能技术研发拨款、节能设备推广低息贷款、节能设备减税等多项措施(见表1-5),引导企业和国民自觉遵守节能法律、法规。1978年起,根据“月光计划”对节能技术研发进行财政拨款支持,此后每年均给予高额节能研发费用。2000年,日本政府支出的节能技术研究开发费用达6.22亿美元,居国际能源机构(IEA)成员国首位。同时,政策性银行给予低息贷款,以鼓励节能设备的推广应用。工业企业节能投资约有一半来自政府指定的银行(日本政策投资银行、中小企业金融公库等),从这些银行取得贷款的利率比商业银行低20%~30%,并由政府通过专项准备金提供担保。从1992年开始,日本政府实行能源税制改革。《节能投资促进税制》规定,企业购置政府指定的节能设备并在一年内使用,可按设备购置费的7%从应缴所得税中扣除,或者在普通折旧的基础上,按购置费的30%提取特别折旧。
表1-5 日本促进节能主要措施
续表
日本通过增加清洁能源供给促进能源结构多元化。日本解决烟尘、二氧化硫(SO 2 )等大气污染问题的重要思路是源头控制,降低高污染能源品种的使用量,积极实施能源多元化改善能源结构。面对大气污染的严重情况,日本主要采取以下措施:
一是逐年降低燃料中的含硫量。尽量进口含硫量低的石油。1963年进口原油中含硫率2%以上的占86%,以后逐年下降,1972年高硫原油已降低到19.3%,进口石油平均含硫率从2.02%下降到1.49%。同时,要求进口煤的含硫量一般都低于1.25%。
二是积极扩大天然气和核电供给。1975年前后,日本政府能源政策转向积极扩大液化天然气在能源供给中的比例,努力增加核能发电的比例。在能源供给中,天然气在20世纪60年代仅占1%,1970年后有较大增长,至1980年已占能源的6.1%,到1990年则达到10%;核电在1975年后迅速增长,从20世纪60年代的0.1%迅速增长到1980年的5.3%,1990年则达到10.2%。到1990年,日本的能源消费结构中,石油占据主导地位,达到57.1%;煤仍是第二大能源品种,达到17.5%;核电、水电等清洁电力能源占比达到14.8%。如图1-3所示。
图1-3 日本一次能源消费结构(1965—2013年)
资料来源:BP,2014
针对严重的以二氧化硫污染为主的大气污染,除源头控制外,日本政府从1963年开始先后实行排放浓度控制、排放量K值控制和总量控制等末端控制方法。1962年,日本通过了《煤烟控制法》,规定了二氧化硫排放浓度标准,此标准只针对指定地区内的指定设施,未能有效地遏制二氧化硫污染。1968年,日本通过了《大气污染防治法》,扩大了二氧化硫污染控制地区的范围,制定了对污染源排放量进行严格控制的K值标准,二氧化硫从浓度控制转向排放量控制。K值控制虽然能控制每个污染源的排放量,但不能全面有效地控制一个地区的排放总量。1974年6月,日本在《大气污染防止法》中引入了总量控制策略,实行地区排放总量和大型点源(燃料使用量大于一定值的排放源)排放总量控制,按大气容量进行排放削减的优化分配,使二氧化硫的环境浓度逐年下降。1981年,日本针对氮氧化物(NO x )提出了排放总量控制,并于1993年制定了《环境基本法》,于1998年制定了《地球气候变化对策推进法》。这些法律的出台都对煤炭、石油使用过程中的大气污染物排放控制提出了更高的要求,促进了氮氧化物、颗粒物(PM)等污染物环境浓度的降低,改善了大气环境质量。
为了达到大气污染控制要求,日本一直致力于大气污染防治技术的开发和应用,以烟气脱硫为代表的燃煤大气污染控制技术在日本的大气污染控制中起到了非常关键的作用。