我國北方地區連續霧霾,已引發關于經濟發展方式、能源結構與環境保護的討論日益激烈。對霧霾原因與PM2.5來源的實證研究表明,燃煤污染是一大來源。如何盡快減少燃煤污染物排放,成為應有之舉。
污染大,治理昂貴
減少污染物排放,一般而言有減少煤炭使用與末端治理兩大途徑。如果能在末端實現各種污染物的零排放,那么煤炭從整體上就是“零排放綠色能源了”。事實上,煤炭清潔化利用一直是解決該問題的途徑。那么,多清潔算清潔?在一定的技術與成本范疇內,可以做到何種程度?在目前的存量污染已經十分嚴重,邊際損害成本已經非常高昂的背景下,相比可再生能源局部污染物零排放的事實,即使加裝了回收設施,總體而已,煤炭利用的剩余排放仍舊顯得“非常昂貴”。而要做到零排放,其成本將非常之高,而技術上也存在問題。
以煤電廠脫硫為例,目前,我國的大氣二氧化硫污染物排放總量已經實現持續下降,這主要是電廠普遍加裝脫硫裝置,實現了85%以上的脫硫率。即使如此,由于總量巨大,其環境影響仍舊非常可觀。要進一步減少排放總量,就需要進一步提高脫硫率到接近100%,解決余下的15%的脫硫問題,成本會相當高,技術上也很難做。
這是局部污染物的情況,另一個考慮在于全球污染物溫室氣體帶來的氣候約束。煤炭碳排放強度最高,而末端治理目前可以看到的唯一的技術手段就是碳埋存(CCS)。但是,CCS的最大潛力涉及往地球內部注入高濃度的CO2,這其中的可靠性、環境完整性以及可行性的爭議非常大,主要地區示范項目的進展緩慢。筆者對CCS的前景非常悲觀,一方面在于福島核電站事故之后,民眾對于技術的可靠性失去了信心;而更重要的是,隨著可再生能源經濟性的進一步增強,CCS的減排成本已經越來越不具優勢。在失去經濟吸引力的情況下,煤炭大規模減排的唯一可行與經濟性途徑,就變成了減少其活動水平。
能源戰略需變革
在這一背景下,如何盡快減少煤炭使用成為解決污染霧霾問題的途徑。傳統上,“富煤、缺油、少氣”是中國能源資源稟賦的概括,這一點基本是共識。但是,這一事實的含義意味著中國只能或者必須“以煤為主”,或者說過去形成的“煤為主”(占75%以上)的能源結構不需要大幅度盡快改變?筆者認為不是這樣。
首先,過去煤炭的使用,在整體上面臨著“得不償失”的批評。2011年8月,美國的三位環境經濟學者在美國經濟評論發表題為“美國經濟體環境污染核算”的文章,其基本結論是:在美國,燃煤電廠的空氣污染損失,要大于其經濟增加值(是增加值的0.8到5.6倍)。國內一些機構與學者的研究也彼此印證,中國的煤炭外部成本如果內部化,并以價格形式表現出來,真實成本要上升70%-80%,而煤炭利用的所有環節所造成的各種損失,約占GDP的7%-9%。
其次,中國的煤炭賦存條件并不優越,未來煤炭消費如果繼續上升,煤炭強烈的依賴進口也是開放經濟中的不二選擇。過去,我國基于人為壓低的計劃性煤炭價格,寬松的環境管制標準,低廉的國內制造與人工成本,形成了以煤為主的能源結構與能源基礎設施。目前,中國煤電機組的造價水平與發電成本,仍比發達國家低30%-50%甚至更多。筆者基于經濟模型的模擬顯示,未來這一成本如果仍舊如此之低,那么中國仍將會大量地依賴于煤炭消費。但顯著的變化在于煤炭的來源:由美國、俄羅斯等地出產的煤炭有更強的競爭力。在基礎設施可得與操作性因素忽略的背景下,中國未來的煤炭消費增量將主要通過進口滿足,到2050年,中國的煤炭對外依存度將超過50%。
再次,天然氣、核能、各種可再生能源技術多樣,成本不斷下降,提供了煤炭之外豐富的選擇。技術與基礎設施改善程度進一步增強。
另外,中國對于煤炭的依賴,從歷史與國際比較看,并不具有特殊性。許多發達國家在石油時代之前都經歷了以煤炭為主導能源的歷史,因為那個時候選擇少,煤炭價格也便宜。英國是首先使用煤炭的國家,淘汰煤炭(降到其高峰用量的10%以下)用了100年以上,而其他歐洲國家淘汰的速度要快的多,為60-100年左右。對于煤炭的路徑依賴,從技術動力學的角度來看,并不顯得非常特別。
最后,從溫室氣體排放的角度看,如果現存的化石能源探明可采儲量富集的碳全部釋放到大氣中,那將是1萬億噸碳的排放。如果將本世紀末溫升2度作為控制目標,全球碳排放“預算”2000-2050年也只有1萬億噸的水平,比化石能源富集的碳要少得多。從這一角度,大氣資源比化石能源更加稀缺。如果要實現氣候系統溫升的這一“緊目標”,那無疑意味著整個能源系統的“脫碳化”。這一顯性的約束如果在未來作用于能源系統,那么煤炭將很難有它的位置。技術動力學對能源技術的歷史總結認為,一種能源退出歷史,都不是因為它的耗竭,而是出現了更好、更高級的能源。煤炭代替薪柴,油氣替代煤炭,都莫不如此。
在我國,煤炭現在無疑還是主體,那需要問的是:煤炭是否會有不是主體的那天?如果答案是肯定的話,那么何時改變將成為一個關鍵的問題。這方面,最為常見的一種說法是:煤炭在20-30年內的主體地位將不會改變。但如果將這一提法理解為對未來能源經濟系統的預測,那么其預測的基礎是什么?有何政策與行動含義?如果這一論斷的含義在于其他能源形式不需要大規模發展,那么是不是意味著20-30年后還是類似的情況,因為那個時候煤炭依舊是大頭,而其他形式,特別是可再生能源,由于缺乏實踐,成本并不會自動降低,這種路徑依賴將自我鎖定,長期無法改變。
能源經濟系統是開放的系統,受人們的行為與政府政策影響很大,關鍵是對系統的預期與目標。作為后發國家,中國淘汰煤炭的進程更快是可能的,在各種局部污染物、全球污染物以及開采成本約束同時存在的背景下,也需要這么做。
限制煤炭使用是政策問題
煤炭是占主體還是非主體,這不是一個非此即彼的二值問題。如果煤炭在能源結構中的比重(份額)代表其地位,這存在任意多可能性。在減少煤炭消費具