以 能 源 转 型 推 进“碳 中 和”的北欧经验借鉴与中国方案初探

李风雷，尹 璐，赵 吉，张力伟，陈科霖

（1.湖北三峡职业技术学院，湖北 宜昌 443000；2.香港科技大学 人文社会科学学院，香港 999077；3.上海交通大学 国际与公共事务学院，上海 200030；4.吉林大学 行政学院，吉林 长春 130012；5.深圳大学城市治理研究院，广东 深圳 518060）

0 引言

面对全球复杂的生态环境问题，“碳中和”是应对气候变化、促进可持续发展的重要手段，在技术与策略上已经取得了国际社会的广泛共识，并成为世界各国履行环境治理责任的基本方案。我国的“十四五”规划纲要提出，力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，积极为应对气候变化做出实质性努力[1]。发达国家与发展中国家均制定了一系列能源转型政策，以可再生能源技术升级、产业优化等手段推进“碳中和”目标[2]。根据能源转型的国际经验，北欧国家取得了较好的成绩，在可再生能源的应用方面为国际社会提供了可资借鉴的技术与政策范例[3]。能源转型的国际合作和经验互鉴是全球环境治理的基本要求。本文通过分析北欧国家能源转型的政策文本，并结合北欧国家的实践案例，总结北欧国家以能源转型推进“碳中和”方面的经验；结合我国推进能源转型的战略探讨实现“碳中和”的中国方案；为加速我国的可再生能源产业建设与技术研发、优化我国“碳中和”路线图提供思路借鉴。

1 实现“碳中和”的北欧经验

（1）可再生能源的综合优化利用同供应链碳排放管理相结合

北欧是能源产业政策及能源转型研究与实践成果丰富的地区。国际能源署（IEA）资料显示，在全球碳排放总量持续走高的趋势下，北欧地区的碳排放总量已经呈下降趋势（图1）。

为了实现“碳中和”的目标，北欧国家以提高工业产业中能源利用率为支撑，致力于优化可再生能源使用，因地制宜开发水力、风力、太阳能和林业生物质等多元化的可再生能源产业[4]。其中，各国的可再生能源应用侧重也有所不同（表1）。

表1 北欧各国可再生能源产业发展特征Table 1 Developmental features of renewable energy in the Nordics

北欧国家通过提升能源系统的灵活性来提升能源使用潜力，即相互配合地优化使用不同种类的可再生能源。如表2显示，近15年来，北欧国家的可再生能源利用比显著提升。

表2 2005至2019年北欧国家可再生与非可再生能源总利用比Table 2 Total percentage of renewable and non-renewable energy in the Nordics from 2005 to 2019

在提升能源利用率方面，北欧国家的主要举措是在提升可再生能源使用比例的同时，强化供应链中的碳排放管理，具体分为3个方面。

第一，工业部门将化石燃料在其能源使用中的比例削减一半，降至20%以下，同时增加生物质能、电力和热能的使用。

第二，在确证能源效率为节能减排提供巨大潜力的基础上，加强对能源效率提升技术的政策扶持力度和资金投入。

第三，强制性实施碳捕获和储存。即使采用可再生能源，化石燃料的工业过程排放也无法避免[4]，因此在水泥、化学制品和钢铁产业等领域对CO2进行提纯、分离与压缩，并将其打入深层地质结构中储存，实现对CO2的永久捕集和储存。

（2）二氧化碳负排放计划

二氧化碳负排放计划（Negative CO2Emission Project）是在燃烧生物质能中运用化学链燃烧（Chemical-Looping Combustion of Biomass，Bio-CLC）技术来减少碳排放的方法。研究表明，瑞典燃烧生物质能所产生的二氧化碳为3 100万t/a，燃烧化石燃料所排放的二氧化碳为4 300万t/a。如果充分利用生物质能，并且能够很好地捕集与储存生物质能所产生的二氧化碳，那么瑞典的二氧化碳排放量将减少150%[5]。

在充分测算二氧化碳排放的基础上，二氧化碳负排放计划正式列入了北欧能源转型的议程当中，实施时间为2015年11月-2020年8月。在北欧国家，从生物质能中捕集和永久储存二氧化碳的潜力很大。例如，挪威在储存二氧化碳方面有着20年的经验，并计划于2022年建造一个大型的二氧化碳运输和储存设施，可以储存来自北欧甚至西欧的二氧化碳。其中，生物质化学链燃烧（Bio-CLC）是重要的碳捕集和储存技术（图2）。Bio-CLC装置通过燃料与Fe3O4等固体金属氧化物颗粒发生反应来解决氮气问题，从而在系统中产生富氧、无氮的燃烧环境。近年来，原位气化化学链燃烧（iG-CLC）技术通过二级独立流化床反应器，进一步降低了二氧化碳排放，并提升了反应的转化率，使CLC技术进一步成熟。目前，CLC技术已经在瑞典、挪威、芬兰等北欧国家逐步推广[6]。

图2 Bio-CLC的简化程序Fig.2 A simplified procedure of Bio-CLC

（3）明确的时间规划与良好的政策环境

除技术革新外，实现“碳中和”，首先要有明确的时间规划。北欧国家的研究指出，将在2050年实现“碳中和”，零碳能源部门（Carbon-Free Energy Sector）要在21世纪20年代全面部署完毕。另外，可再生能源的使用和能源转型技术的应用必须建立在良好的政策环境中。面对能源转型的挑战，北欧国家构建了一个协同的能源转型治理机制，并以推进政策改革来实现“碳中和”的愿景。例如，破解不同参与者之间不足的市场信号问题，构建公平的技术竞争环境，实施动态的关税与税收结构，来实现能源市场中商业模式的优化[5]。

北欧各国在国家层面的正向积极政策，对可再生能源的应用具有显著的驱动作用[7]。在国家层面的政策标准基础上，地方与社区层级的政策标准还要高于国家标准。北欧国家同样关注能源转型中涉及的“能源正义”（Energy Justice）问题。例如，可再生能源产业的发展必然会牺牲传统能源产业吸引就业的能力，并且可再生能源使用的支付成本要高于传统能源，这对于下层中产阶级或者穷人来说无疑是雪上加霜[8]。因此，针对能源转型中的转移支付问题，北欧国家也提供了先行先试的经验。

2 我国推进“碳中和”进程中的方案

据测算，发达国家在21世纪初基本达到了“碳达峰”，并承诺在2050年左右实现“碳中和”。对比之下，我国作为世界上最大的能源消费国之一，在实现经济快速发展的同时，用30年的时间完成发达国家50年的工作，必将面对着更加复杂且严峻的挑战[8]。在全球能源转型的背景下，通过系统的方法推进“碳中和”的战略愿景，既要借鉴其他国家能源转型的先进经验，也要充分考虑和结合我国的客观实际。

（1）优化可再生能源产业布局，因地制宜地推进可再生能源的应用

从国际经验看，推进能源转型最直接、最有效的策略之一就是以可再生能源来替代化石燃料。作为我国可再生能源转型的突出特征，可再生能源取代化石燃料的领域主要是电力行业[9]。根据国家能源局的统计数据，2020年全国可再生能源发电量达22 148亿kW·h，同比增长约8.4%。水电、风电、光伏与生物质发电的贡献均有增长，如表3所 示[10]。

表3 2020年全国可再生能源发电量Table 3 National generating capacity of renewable energy in 2020

我国在取得可再生能源产业和应用的突出成绩同时，仍须通过优化产业布局和因地制宜的发展方式来提升可再生能源的利用率和在能源转型中的作用。

第一，设定可再生能源多领域科学发展、平衡发展、协调发展的目标，在保证可再生能源在电力行业占比逐步提高的同时，进一步推广可再生能源在农业农村、城市建筑与交通等领域的应用。能源转型的目标须要涵盖不同产业，在与工业体系深度契合的同时，能源转型要逐步地向其他产业过渡。例如，在城市领域，零碳建筑（Net Zero Carbon Building）是目前城市可再生能源应用的重要范例。在德国，建筑物及其使用能源约占能源总消耗和排放总量的三分之一[11]。在欧洲一些国家，零碳建筑的标准涵盖了不同建筑物的种类，覆盖了建筑物从建造到维修以及供热供冷的全项环节。在我国农村，发展分布式光伏、太阳能热利用、风电、生物质、沼气等可再生能源，自给自足集中供电，解决北方清洁供暖问题，多余的电可出售给电网，增加农民收入[12]。

第二，根据区位资源优势制订科学的可再生能源发展规划，实现多元系统的可再生能源产业布局。根据北欧国家可再生能源发展的经验，可再生能源产业和应用必须要建立在独特的区位资源优势之上。例如，在北欧以及加拿大等林业资源相当丰富的国家和地区，林业生物质应用是重要的可再生能源产业[13]。水能、风能与太阳能产业的发展也是同样的道理。在可再生能源产业规划方面，有两点问题须要注意：①明确区域内可再生能源产业的辐射能力及成本收益，保障可再生能源的产业投入呈正向经济与社会效益，防止可再生能源产业的形象工程化；②确保区域内部可再生能源产业应用的可持续性。以沼气使用为例，如果气候地理条件所处极寒区域难以适配沼气应用，就要寻找替代性的可再生能源，保障区域可再生能源应用的可持续性[14]。

（2）构建科学的可再生能源配套政策，提升可再生能源产业发展的灵活性，推动可再生能源技术与产业国际合作

世界各国为实现“碳中和”的愿景而提出了明确的时间规划。以能源转型来推动“碳中和”，须要在时间规划的基础上加以配套的、科学的政策体系，明确能源转型中“发展什么”和“如何发展”的问题。通过灵活的可再生能源产业体系和政策体系来提升可再生能源的回报率。

根据国际可再生能源产业发展的现状，一项可再生能源产业的规划、落地以及回报需要特定的周期。因此，在目标时间明确的前提下，须要根据可再生能源产业的回报周期来规划可再生能源的发展模式，确定优先发展的成熟产业和重点投资的朝阳产业。在北欧，由于风电、水电和热能产业发展得较为成熟，这些产业有望在21世纪30年代实现“碳中和”的目标。在这些成熟产业的牵引下拉动其他可再生能源产业的发展，有利于形成产业合力，提升产业回报效率[15]。对于我国而言，首先要根据可再生能源技术的成熟度以及产业布局，来确定可再生能源产业发展的时间与空间次序，保障特定产业在实现“碳中和”进程中的火车头作用。其次要对具有发展潜力的产业加大投资。例如，生物质能在可再生能源发电中的比重逐年提高，加之其涵盖大中小型等多元使用目标，具有巨大的发展潜力，要在政府、市场、社会等层面强化对生物质能产业的支持力度[16]。

可再生能源产业的可持续发展必须依靠严格配套的政策、市场与监管机制。无论是国内还是国际，可再生能源发展的主要困境不单单在于技术研发的滞后，更多在于政策支持保障力度不足、市场公平竞争环境缺失和监督监管机制式微。以我国沼气行业的发展为例，由于相关政策的不确定性，一些部门或地方行政机构在执行某些政策时采取了对沼气行业的区别对待，一些利好政策的稳定性严重不足，使得沼气行业在获取工程建设、发电上网、沼肥利用等国家政策支持时步履维艰[16]。借鉴国际经验，我国可再生能源产业发展必须基于经过充分论证的产业成本效益，在合理的政策导向、公平的市场环境和严格的监管机制下扩大规模，构建灵活性、系统性的可再生能源产业布局。

国际合作也是可再生能源发展的重要途径。可再生能源的开发和利用需要国际合作，2004年的波恩会议已经开始正式讨论这个问题[17]。相较于发达国家，我国可再生能源技术还存在一定的进步空间，因此，强化国际合作，引入发达国家成熟的可再生能源技术经验，有利于提升我国可再生能源的应用效率和水平。为此，须要降低国际合作的政策壁垒，对于国际合作的可再生能源研发项目要予以配套的资源倾斜，吸引境外可再生能源技术的创新扩散；在技术合作的基础上，拓展可再生能源的制度框架深化、金融合作等，提升跨区域的可再生能源产业发展的协同性。

3 讨论与展望

基于推进“碳中和”的北欧经验以及我国方案的基础上，以能源转型推进“碳中和”须要兼顾Why，How，What 3个方面问题。这3个方面也对应着3个能源转型进程中的核心影响要素（表3）。

表3 能源转型中的三大问题Table 3 Three main issues in energy transition

以能源转型推进“碳中和”目标还有一些深层次问题须要考量，总体可以分为技术问题、政策问题与社会问题。

（1）技术问题

技术是可再生能源产业发展的一个根本性问题。在现有技术上优化产业布局是在特定规划时间内实现“碳中和”目标的根本举措之一。国际经验表明，可再生能源的规划与布局必须要尽早抓住发展机遇，扩展现有的产业基础，逐渐向多元化产业过渡[15]；否则，为了在特定的时间节点实现目标，滞后的产业发展必须要依靠大规模的投资来扶持，这种代价高昂的投入将破坏可再生能源产业的成本收益。此外，可再生能源产业的发展须要遵循因地制宜的原则，在地理环境条件约束下发展最具区位优势的产业——既要确保地理环境条件有利于可再生能源产业借助区域的自然资源优势，又要保障可再生能源产业在特定区域的成本收益与辐射能力[18]。

（2）政策问题

能源转型不仅是一个技术问题，还是一个政策问题。政策不仅能够引导产业布局的规划和资源配置，同时会激励能源消费者的行为。对于我国而言，可再生能源转型的困局很大程度上在于配套政策的不科学、不系统。以光伏发电政策为例，由于地方没有相应的配套政策，且没有政策参照，使电价问题和个人光伏使用的善后问题没有明确的规定。与政策相伴的是监管问题。生物质能的推广政策由于缺乏相应的监管，使生物质能产业成为一些无良企业骗取国家补贴的漏洞[19]。在这些现实问题中，一项可再生能源政策的制定须要整合所有与之相关的条线部门以及市场、社会、公众等主体。顶层设计的落地必须依靠自上而下配套政策体系和监管机制的支持。

（3）社会问题

社会问题指的是可再生能源产业发展所引发的社会影响。例如，前文提到的“能源正义”问题，即可再生能源产业在取代传统能源产业中所涉及的人员转移与安置问题，其本质反应了新能源与传统能源之间的利益博弈以及可再生能源产业在发展中环境影响的社会接受度问题。案例表明，在德国和芬兰的可再生能源合作中，可再生能源产业导致的电价提高以及引发的潜在环境风险是拉低其社会接受度的重要原因，甚至会引发社会上的反对与抗议[18]。从社会问题上考虑，可再生能源产业发展也要权衡其社会影响，求取产业发展和社会接受之间的平衡。

技术、政策与社会这三大问题的出现并非独立，而是相互交织、相互影响的关系。这意味着能源转型政策的制订到执行，必然要从长远的角度思考这三大问题之间的关系以及对经济社会发展的影响。总之，实现“碳中和”的愿景是一项极具复杂性的系统工程，对于能源转型来说，可再生能源产业的发展不仅需要顶层设计的宏观视野，还须要综合技术、政策以及社会等多要素开展分析。能源转型具有鲜明的区域特征，虽然不同国家的能源转型方向总体趋近，但由于发展起点、资源禀赋、经济社会发展水平不同，能源转型的路径和方式亦应有所不同。对于中国而言，要实现有效的能源转型，既要借鉴发达国家的技术和政策经验，同时要平衡我国可再生能源发展中的经济、政治、社会、环境之间的关系。因此，在宏观系统规划、中观分类施策与微观技术进步的共同努力之下，我国有望逐步实现“碳达峰”与“碳中和”的发展目标，为人类社会的永续发展做出历史性贡献。