論低碳城市的推進架構

內容摘要最近,我國許多城市宣布要推進低碳城市建設,國家也致力于在一些城市開展試點。但須承認,低碳城市理論和方法論架構依然是不清晰的,由此導致實踐中常有無從下手之感。隱含碳和流量碳的引入,可以讓我們更為客觀地判斷“真實的”碳減排能否實現。從根本上而言,低碳城市的最大障礙也許是人的貪婪和城市發展對高速度的無止境追求。我們需要科學發展觀指導下的生態文明。

關 鍵 詞 低碳城市 隱含碳 流量碳 生態文明

作者戴星翼,復旦大學環境科學與工程系教授、博士生導師。(上海:200433)

可以確定,在今后的一些年里,我國在能源環境上承受的壓力依然巨大。一方面,我國的人口規模如此龐大,并且還會繼續增長至16億左右。我國正處于工業化時期,人口的主體居住于農村,為使全體人民普遍享有體面的工作和有尊嚴的生活,我國人均消費水平會繼續提高,能源消費和某些污染排放水平會繼續增長。另一方面,在全球應對氣候變化的進程中,我國必須要承擔相應的大國責任。在這兩類相互沖突的要求的擠壓下,今后碳減排會成為我國社會經濟生活的重大內容。

人類的能源消費約有85%在城市進行。為了有效實現碳減排,低碳城市應該是努力的主要方向。最近,我國許多城市已宣布要推進低碳城市建設,國家也致力于在一些城市開展試點。但須承認,低碳城市理論和方法論架構依然是不清晰的,由此導致實踐中常有無從下手之感。

一

眾所周知,低碳經濟的本質是減少人類的經濟活動對碳的依賴。大致的路徑有兩條,也就是開源節流。開源,即通過發展新能源來改善能源結構。節流,即節能減排。兩者不可偏廢。新能源更為合理的稱呼是替代能源。當前主要是水電、風電、核電和太陽能。水電與核電已是較為成熟的產業,而風電和太陽能光伏發電是地地道道的朝陽產業。關于這些產業的發展并不是本文討論的重點,筆者在此只想指出,所有這些替代能源都有其缺陷,不能簡單地認為,這些能源發展了,碳排放的難題就解決了。

核電本質上是清潔能源,在目前的技術條件下,是高度安全的;如果我國大規模發展核電,成本也較有競爭力。問題在于,我國是個貧鈾國。全球已探明的鈾儲量約550萬噸,預計可供人類使用75年。但我國已探明鈾儲量僅為10萬噸。對此也有另一種解釋,過去幾十年出于核電的高成本以及對其安全性的考慮,核電的發展相對滯緩,從而抑制了對鈾礦的勘探。無論如何,其中的不確定性是應該重視的;況且,鈾礦屬于礦石燃料,是可耗竭資源。所以較為合理的方法,是視其為化石燃料的補充。近年來我國進入了國際核燃料市場,有效地緩解了眼下的短缺局面,但也帶來一個問題,即如果我們依靠國外核燃料來發展自身的核電產業,且將核電的比重提高到10%甚至20%,“中國買什么就貴什么”的“中國現象”幾乎必定出現。在如此格局下,核電對我國能源格局改善的貢獻度前景如何,值得思考。

水電的本質是用土地替代能源。水庫建設使用的,通常是一個地區的谷地或河谷平原,是一個地區人口最為稠密、土地最為肥沃的空間,由此帶來的社會成本、生態成本和經濟成本其實非常巨大。目前,發達國家水能資源的開發基本飽和,美國、日本、英國等國家水電開發程度都超過80%。相比之下,中國水能資源蘊藏量居世界首位,到2008年底,水能資源開發程度為31.5%。與其他國家相比,我國水電的確有巨大發展潛力。但也須看到這樣一些問題:其一,當前未開發的水能資源集中于西南的高山峽谷區,往往處于強震帶和生態敏感區,關于保護和開發的爭論會更為激烈。其二,我國同時是一個缺水國家,如何兼顧工農業用水和發電關系的問題會越來越復雜。其三,耕地保護和自然保護用地與水電利用關系的處理難度會越來越大。其四,國際河流的水能利用需要處理好與下游國家的關系。

風能和光伏發電在我國正迅速成長為規模龐大的產業,但面對的挑戰也相當嚴峻:一是發展速度過快,投資過大,在方方面面的配套尚未完善之前,這種“大躍進”會造成巨大的資源閑置和浪費,并最終傷及產業本身的可持續發展。二是技術進步跟不上產業成長的步伐,大量投資被用在低水平引進和重復建設上,關鍵的核心技術基本上在別人手中,諸多技術難點得不到解決。三是基礎性工作跟不上。由于風電和光伏發電的建設速度一再突破國家規劃,從而使電網的規劃和建設難以與之相適應。總之,在風電和光伏發電這兩個領域,需要將技術研發、配套條件建設和基礎設施建設放在首位。我們不應該再迷信所謂的“跨越式發展”,同時也不應該要求這兩種新興能源產業在短期內能夠使我國的能源結構完成重大優化。

如果我國未來的經濟增長對能源的依賴度有所下降,也就是或經濟增長速度放慢,或能源彈性下降,在這種情況下,隨著新能源的增長速度遠高于能源消費總量的增長,能源的結構會得到改善,單位當量能源的碳排放,更確切地可以稱之為“碳強度”會下降。在一定條件下,碳強度的下降對碳減排會產生決定性的作用。東京與上海相比,前者人均能源消費水平高于后者,但后者人均碳排放水平遠高于前者,其原因就在于能源結構的懸殊。但在當前,碳減排的主要方向還是在節能減排,減少無謂的能源浪費,進而減少對化石能源的依賴,應該是我國未來的努力方向。

城市是一種高度人工化的系統,其建設運行的任何環節,都需要能源,也都在排放碳。耗能和排放的關系,取決于前面提到的由能源結構決定的“碳強度”。但對于我們這樣的大國,能源結構一旦確立,其改變的速度是相當緩慢的。任何城市的能源消費,粗略地區分,應該由建設和運行兩個環節構成。這里的“建設”是廣義的,既包括通常意義上的各類建設項目,也包括種種設施設備。運行,則涉及到管理、使用、維護、保養之類。作這一區分,是因為需要識別兩類碳排放。一類可以稱之為“隱含碳”,即設施或物品在整個生產過程中引起的碳排放的累積。另一類相應稱之為“流量碳”,指的是一座城市在運行過程中,也就是在使用所有城市內設施設備過程中,因消耗能源而引起的碳排放。

當然,“隱含碳”和“流量碳”的區分會遇到一些方法學問題。一是兩者之間會存在某種模糊帶。比如,一盞路燈更換了一只燈泡,這只燈泡經歷了生產、運輸和銷售,所有環節上都消耗了能源,對此該怎么計算。還有一個問題是可能會發生重復計算。比如,水泥廠生產水泥的過程發生了碳排放,在使用水泥造大樓的時候,這部分碳就變成了隱含碳。因此我們在統計時,需要有非此即彼的歸類。解決上述問題,我們可以用“碳增加值”的方式統計,雖然其中的技術細節相當復雜,但不是不可以克服的。

無論如何,隱含碳和流量碳的理念必須建立。原因在于我們在實踐中往往容易偏重后者而忽視前者,而事實上,前者在碳減排上更具有決定意義。一座城市,如果建設上是不合理的,并導致了隱含碳的過度積累,流量碳就很難節約下來。簡單的例子是一座大樓的建造,如果建設時追求豪華奢侈,那么在運行中再怎樣管理控制,其能耗也很難降下來。有了隱含碳的概念,我們需要進一步建立生命周期碳消耗的概念。城市的設施設備都是有生命周期的。能否實現低碳城市,最根本性的就是使所有的設施、設備及其形成的系統,在生命周期內實現碳消耗的最小化。一條城市道路,建設時消耗各類材料,使用機械人工,所有這一切都排放了碳。以后的養護,需要繼續實現碳排放。那么,怎樣才能實現低碳目標呢?顯然,最重要的是讓這條道路的使用壽命盡可能延長。當然,不浪費對碳減排同樣具有根本性的作用。為此,就需要針對城市的企業、設施、設備和系統,建立相應的碳賬戶,將隱含碳和流量碳清晰地反映出來;其形式相當于投入產出表,其中,隱含碳按設計的生命周期攤薄到每個年份,而流量碳則計入當年。

二

為什么需要這樣一些概念?理由是由此可以讓我們更為客觀地認識碳減排,更為科學合理地減排。真正實現碳減排是非常困難的。我們實際上生活在一個碳的世界,人類的一切活動都在消耗能源。我們的節能和碳減排,一般是希望用一種能耗和排放較低的方式去替代另一種。但是,現實中不乏假象,許多看上去是節能減排的選擇,最終未必會真正節能減排。所以,需要從上述基本的理念出發,構建可以判斷出一種措施能否實現“真實的”碳減排的方法學框架。

以節能燈為例,為了普及,傳媒大力宣傳,許多地方政府甚至出臺補貼辦法。然而,是否任何節能燈都能真的節能呢?未必。由此可以認為,未必任何節能燈都有碳減排的作用。分析的架構,就是產品生命周期內的隱含碳和流量碳分析。節能燈的價格比傳統燈泡高。一般而言,新一代產品在未成熟之前,由于技術不成熟和市場狹小,成本較高是可能的。但節能燈發展至今,其技術上顯然已經成熟。居民的購買加之政府采購,市場容量也應該較大。可以推斷,其價格之所以較高,還因為在制造的過程中,或其材料成本更高,或其加工制造過程更復雜。表現在能源上,這意味著節能燈的制造過程需要更多的能源并排放更多的碳。我們可以將這筆額外的碳視為一次性投入,然后,由于其使用中具有節能效應,由此減少的碳排放就是這種一次性投入的收益。節能燈的節能效果越好,使用壽命越長,以碳減排衡量的收益也就越大。

由此產生了三個統計學上的概念。一是“碳投入”,也就是為了碳減排目標而先期導致的碳排放;二是因能源節約而在使用中發生的碳減排,這里可以稱之為“碳收益”;三是兩者之差可以稱之“凈碳收益”。如果凈碳收益為正,也就是產品在生命周期內累計的“碳收益”大于“碳投入”,則表明我們成功地實現了碳減排;反之,則可以稱之為“偽減排”。據此,那些用了不久便壞掉的節能燈不會具有凈碳收益。而在我國,據相關調查,居民中如果有不愿意購買節能燈者,一般都是因為產品質量的不穩定性,而不是缺乏節能意識。因此,要推廣節能燈,政府要做的也許不是給購買者以補貼,而是嚴格產品質量管理,提高市場準入門檻,讓那些生產劣質節能燈的企業出局。也就是說,通過對市場的規制和良好的管理,可以取得很好的碳減排效果。

節能燈只是一個簡單的案例,一個稍復雜的案例是風光互補發電路燈系統。不少地方為了標榜自己節能環保,會在城市的某些地方建一些這樣的路燈系統。久而久之,人們就會認為,這樣的東西是節能環保的,是低碳的。但是,利用前面的分析架構,不難發現并非如此。因為與普通的路燈相比,風光互補或風光電互補路燈系統要復雜得多,成本要高得多。不言而喻,制造成本高的背后,是消耗了更多的能量,排放了更多的碳。也就是說,這里同樣涉及到隱含碳與流量碳的關系,存在著碳的投入產出關系,需要做科學的碳損益分析。

一般而言,為路燈這樣的小型能源利用設施配置單獨的能源生產和利用系統,在效率上低于常規的系統。同時,我們也應該看到,常規供電系統高效率的前提是人口和經濟活動的規模和密度。在城市,工業化的供電系統肯定高于分散的,如風光互補系統這樣的微型系統,其背后的碳效率也是如此。但風光互補系統也不是沒有用武之地,在人煙稀少的草原、沙漠、高山,甚至海上,在所有常規供電系統的延伸不具有經濟性的場合,風光互補系統會是一種更好的選擇。換言之,這兩者大致是互補的,兩者之間存在一種合理性邊界,這正是我們需要仔細研究的。

當然,這并不意味著在大型的能源系統面前,小型的分散的再生性能源生產系統就沒有用武之地。例如,城市建筑的墻面和樓頂是寶貴的空間資源,可用于光伏發電和采暖等用途,其合理利用是方向;關鍵不應該教條化乃至宗教化,將光伏與低碳之間劃等號。科學發展觀在這里的具體體現就是經濟上的和碳減排上的損益分析。如果后者的凈收益為正,政府在該領域的推進就有了合理性。然而,還可能存在后者的凈收益為正,但經濟上的凈收益為負的情況。也就是說,一種技術雖然可以實現碳的凈減排,但成本太高難以被社會接受,因而難以推廣普及。具體又分幾種情形 :其一,技術的不成熟造成了成本過高。對此,政府沒有必要操之過急,強行推廣,或不適當地給予過度補貼。更為合理的做法是扶持相關的研發,推動相關的技術進步。其二,相關的技術產品已經成熟,成本太高的原因只是因為市場份額太小,無法實現規模效應。對此,政府可以用采購和補貼消費者的方式擴大市場。其三,相關的技術產品已經成熟,但與之相配套的服務業未能同步成長,其中某些服務業具有公益性。在此情形下,相應的措施應該是扶持相關服務業,對其中的公益性部分,可以用政府采購的方式予以扶持。

以上兩個案例的一個共同點是新產品或新系統與傳統產品的比較,通過它們在全生命周期內的能源消耗和碳排放,識別碳排放較低的那個體系并予以推廣,以此作為低碳的實現路徑。而在更廣的范疇,對于某些現象的發生,完全可以直接地判斷出是否發生了無謂的碳排放,如果存在這樣的現象,并消除之,就可以認為是實現了碳減排。以城市道路為例。一條道路的建設,會形成大量的隱含碳。我們所期望的,是這些隱含碳能夠在盡可能長的時間內發揮正常功能。也就是說,同樣的隱含碳攤薄于更長的時期,這是一種可以承認的碳減排。于是,城市道路的問題就暴露了:其一,車輛超載損毀道路的現象,嚴重縮短了道路的壽命,其本質是增加碳排放的。其二,頻繁地開挖路面幾乎成為我國城市建設的頑癥,由此引起的后果,既因為開挖過程消耗的材料和作業能耗而增加了碳排放,也因為施工引起的交通不便而增加了不合理的碳排放。在此筆者只想指出,通過嚴格的執法和管理減少此類現象,就是實質性的碳減排。因此,在交通管理上嚴格對超載車輛的執法,在道路管理上將減少道路開挖作為考核市政部門績效的基本指標,都是可以考慮的針對性措施。

總之,在某種意義上,我們生活在一個碳的世界內。一切活動,任何生產和消費,都擺脫不了碳的束縛。唯有認識到這一點,碳減排才能扎實地推進。一些人認為,城市綠化是不涉碳的,甚至將綠化理解為“碳匯”。其實,綠化的建設和管護的任何細節都涉及到能源消費并因此涉及碳排放。澆水、修剪、滅蟲和施肥都消耗能源,而所謂的固碳,只發生在植物的生物量生長的過程中,若修剪限制了其生長,固碳作用也消失了。況且,當我們享受綠地的時候,還需要因耕地的減少而加大對農業的投入,因而間接地排放了碳。既然如此,我們就不能認為可以一邊浪費能源,一邊又可以采用什么先進技術就能夠實現低碳經濟。碳減排對于一個社會而言,是一場艱苦的總體戰。

三

碳減排既然是總體戰,也就涉及到社會經濟生活的方方面面。目前,我國能源的消費有85%是在城市實現的。因此,低碳城市是碳減排的主戰場。城市是復雜的人類生態系統,大致上,其耗能活動可以分為生產、消費和公共服務三個方面。生產包括第二和第三產業,而這里的公共服務,泛指城市各類基礎設施的運行和公共機構提供的服務。當我們觀察這一切的時候,需要將它們理解為大大小小的耗能系統,無數的小系統集合為較大的系統,隱含碳和流量碳構成了系統生命周期內的碳排放。低碳城市,就是使所有系統在相應的層面上實現碳減排。

我國城市一般采取工業立市的策略。世界各國工業能源消費一般只占能源消費總量的1/3左右,而在我國,工業能耗占比近70%。因此,低碳城市的首要目標,是產業的低碳化。為什么要提“產業低碳化”,而不僅僅是工業的低碳化,基本理由是工業的低碳化應該包括其內部的結構優化,以及第二與第三產業比重的調整。那種不顧一切地發展工業、發展重化工業的做法,即便在企業內部推行節能減排,終究還是無效的。我國過去在節能減排上的一個主要缺陷就是,過度重視技術細節上的節能減排,而忽視了,當然也許是缺乏能力著眼于優化產業結構。對于我國來說,既要保持較高的增長速度又要實現節能減排,提高服務業在GDP中的比重,或許是最重要的路徑。

另一個重要的問題是單位能耗或碳排放實現的價值。我國的工業增長,往往重視產值甚于重視增加值,重視增加值又甚于重視我國在國際分工中實際獲得的利益。如果大量重復建設導致產能過剩,然后相互之間惡性競爭,企業被迫低價出口;當這樣的現狀發展為一種普遍現象的時候,其他國家就會“得了便宜還賣乖”,既指控我國“不正當”的傾銷,又在碳減排上對我國施加壓力。總之,工業碳減排絕非單純的技術問題。

對于工業企業如何推進碳減排,我國傳統的做法是政府逐級下達指標,最后落實到不同層級的企業。基本上,我們是將節能減排理解為一種技術工程的工作。我們也承認這一模式的有效性。從各國的經驗看,政府的強制性要求或規制對于綠色經濟的前行是必要的。適當的補貼也能夠起到很好的作用。但是應該注意到,在這種政府對企業的格局中,市場的作用是不充分的,當我們過度強調工程項目的時候,與節能減排相關的服務勢必受到忽視。由于中央重心在央企,各級政府重心在自己的重點企業,廣大中小企業的節能減排往往既缺乏強有力的政府規制和管理,也缺乏足夠的積極性;因此,在未來的節能減排中,必須注重市場機制與政府作用的結合,注重充分利用中小企業的活力,注重技術工程措施與服務的平衡推進。

在城市的建設運行領域,低碳化主要的挑戰來自交通和建筑領域。但在此之前,空間與能源的關系必須被城市建設的決策過程充分考慮,要防止決策時的大手大腳,然后在造成了眾多問題后再來考慮如何實踐節能減排。以交通為例,現在公認公共交通比私家車更為節能,為此賦予了軌道交通建設的合理性。但在現實中,這種能效的實現是有邊界的。軌道交通的建設耗能巨大,運行也需要大量能源。它是否真的較為節能,根本要看運行效率。如果人流量不足,其能效就會很低,由此助長溫室氣體的排放。遺憾的是城市空間利用、緊湊度與能源的關系,怎樣通過合理的城市規劃節能,相關的研究當前實在太少。而在建筑節能領域,首先是新建筑節能技術的普及。我國的問題是,建筑節能的創新活動不活躍。建筑及其整個產業鏈上,技術進步速度緩慢。無論建筑整體還是設施設備,技術上處于世界先進水平的極為罕見。其次是我國龐大數量的存量建筑如何進行節能改造。無論新建筑還是存量建筑,節能技術的普及很大程度上受到成本的牽制。我國在節能環保領域一個值得關注的現象就是,將相關事業的推進宗教化,視之為“神圣的”目標,于是很多時候就不講“成本”。但恰恰是成本問題,在實踐中會成為最重要的拖累。于是,存量建筑的節能改造很難進入政府決策,而新建筑則常常局限于少量的花瓶式示范。

在生活與工作領域如何實現低碳化,是低碳城市的又一大命題。其范圍不應該僅僅局限于節能燈的普及之類。需要注意到,老百姓的日常生活通常不會有意浪費。要使人們的日常生活低碳化,我國需要的是更多的知識普及和公共服務,包括政府、傳媒、志愿者組織和商業機構在其中都可以發揮一定的作用。與百姓的日常生活相比,工作場所,尤其是公共機構的低碳化顯然潛力更大,也更有教育意義和示范效應。以往我們較為忽視的一個領域是“就近就業”和“就近辦事”,包括無紙化辦公、網上辦事、社區就業,以及在家上班之類的實踐,也許這些做法更能夠有效地推動一個城市的低碳化進程。像上海這樣的大城市,如果有100~200萬人實現就近就業,由此產生的低碳效應是巨大的,而其投入也許微乎其微。

然而,無論如何,低碳城市的最大障礙也許是人的貪婪和城市發展對高速度的無止境追求。這是上述所有措施都無法解決的問題。說到底,也許我們需要一種新的文明,即科學發展觀指導下的生態文明。

[本文系2008年教育部社會科學重大攻關項目“節能減排與環境保護的宏觀政策研究”的階段性成果。]

編輯 李 梅