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周杰:碳中和目標下日本最新能源中長期發(fā)展規(guī)劃十大看點
2021年10月22日,在第26屆聯(lián)合國氣候變化大會(COP26)召開前夕,日本政府確定了涉及氣候變化與能源轉(zhuǎn)型的一攬子政策,當日集中出臺了最新的《能源基本計劃》、《2030年度能源供需展望》、《巴黎協(xié)定下的長期戰(zhàn)略》(長期溫室氣體低排放發(fā)展戰(zhàn)略)、《日本國家自主目標貢獻》、《全球氣候變暖對策計劃》、《適應氣候變化計劃》等政策文件,其中依據(jù)《能源基本法》每隔3年修訂一次的《能源基本計劃》是最大的看點,能源基本計劃規(guī)定了日本中長期能源政策的指導方針、目標任務以及主要措施等內(nèi)容。新規(guī)劃依據(jù)2030年碳減排46%,2050年碳中和的目標,制定了控制能源消費總量和溫室氣體排放總量的“日本版雙控目標”。這是日本政府迄今為止推出的第6個能源中長期發(fā)展規(guī)劃。
概要
① 氣候政策目標看齊歐美國家,嚴控能源、電力行業(yè)的碳排放總量。
② 以深度節(jié)能為抓手,控制能源、電力消費總量。
③ 首次提出“最優(yōu)先”發(fā)展可再生能源,“最大限”提高可再生能源占比的方針。
④ 核電占比目標仍維持原定的20%~22%,但首次提出了“作為重要的基荷電源和現(xiàn)實的脫碳化電源,在確保安全性的大前提下保持一定規(guī)模發(fā)展”的新方針。
⑤ 大幅降低煤電和氣電占比,探索火電低碳化出路。
⑥ 氫-氨燃料首次作為實現(xiàn)碳中和的重要二次能源而列入火電發(fā)展規(guī)劃。
⑦ 注重供熱脫碳技術開發(fā),推進氫氣與合成燃料替代。
⑧ 優(yōu)先保障可再生能源發(fā)電上網(wǎng),嚴控電力成本增長。
⑨ 加快新能源汽車普及,推進交通領域的燃料替代。
⑩ 提高能源自給率和強韌性,加強能源、資源安全保障底線不動搖。
第一、氣候政策目標看齊歐美國家,嚴控能源、電力行業(yè)的碳排放總量。聯(lián)合國呼吁各國提高COP26的雄心,日本此前提出的國家自主貢獻目標是2030年溫室氣體比2013年(基準年)減少26%,因目標設置過低而遭到國際社會的廣泛批評,而此次減排目標一舉提高到了46%,并提出要向50%的更高目標邁進。與歐盟比1990年減少55%,美國比2005年減少50%~52%,英國比1990年減少68%的中期目標相比,盡管仍有不少遜色,但與歐美國家減排水平基本保持相當。日本原先承諾到2050年比2013年減少80%,到本世紀后半世紀中葉實現(xiàn)碳中和,而此次再度明確2050年實現(xiàn)碳中和目標,與歐美國家力爭實現(xiàn)巴黎協(xié)定“1.5℃”溫控目標的立場保持一致。2013年度日本溫室氣體排放量為14.8億噸(2019年度為12.12億噸,比基準年減少14%),其中能源領域的碳排放量為12.35億噸(2019年度為10.3億噸),電力領域的碳排放量為5.72億噸(2019年度為4.4億噸)。2030年溫室氣體排放總量控制目標為7.60億噸,其中能源領域排放總量控制目標為6.77億噸,電力領域排放總量控制目標為2.19億噸,與基準年相比分別減少45%和62%。工業(yè)、商業(yè)、居民、交通等領域的2030年減排目標也分別比基準年減少38%、51%、66%和35%。這對于目前化石能源占比仍高達76%,對碳定價機制仍持消極態(tài)度的日本來說確實面臨巨大的挑戰(zhàn)。
第二、以深度節(jié)能為抓手,控制能源、電力消費總量。2030年度全國最終能源需求總量控制為3.50億kl(千升標準油),節(jié)能量目標由原定的5030萬kl提高到6200萬kl,即實際最終能源需求定為2.8億kl,這是日本根據(jù)總?cè)丝谝?guī)模減少0.6%,2020-2030年度GDP年平均增長率為1.7%以及主要工業(yè)生產(chǎn)值等預測數(shù)據(jù)推算出來的。為此,2030年度一次能源總供給計劃由原來4.89億kl減至4.30億kl,非化石能源在一次能源結(jié)構(gòu)中的占比由原來的24%調(diào)高為31%。具體來說,石油從33%略降為31%,可再生能源從13~14%升至22-23%、天然氣維持18%,煤炭從25%降至19%,核能從10~11%微調(diào)至9-10%,氫-氨燃料實現(xiàn)零的突破占1%。2030年度電力需求計劃則控制在8640億kWh,總發(fā)電量預計達到9340億kWh。新規(guī)劃比2013年度實際電力需求(9896億kWh)將減少12.69%(1256億kWh),比節(jié)能前的計劃發(fā)電量(1.092萬億kWh)減少21%(2280億kWh),比原規(guī)劃總發(fā)電量(1.065萬億kWh)減少了12.3%。非化石能源在電力結(jié)構(gòu)中的占比由過去的44%一舉提升為59%。值得注意的是,新規(guī)劃雖然強調(diào)通過節(jié)能所減少的電力需求將會低于經(jīng)濟增長所增加的電力需求,但忽視了電力替代本身作為減排手段所帶來的電力增長新需求。實際上,日本2050年度發(fā)電量預測為1.3~1.5萬億kWh,比2019年度實際發(fā)電量(1.024萬億kWh)反而要增加30%至50%。中期目標若以壓低主要經(jīng)濟指標預測數(shù)據(jù)為基礎編制,并不能準確反映能源和電力的實際需求,更無法達到節(jié)能的真實預期效果和目的。
▲ 圖1能源需求與一次能源供給新舊規(guī)劃對比
▲ 圖2電力需求與電源結(jié)構(gòu)新舊規(guī)劃對比
第三、首次提出“最優(yōu)先”發(fā)展可再生能源,“最大限”提高可再生能源占比的方針。2030年可再生能源占比目標由原來的22%~24%增加到36%~38%,而且上不封頂,其中光伏為14%~16%、風電為5%、水電11%,地熱1%,生物質(zhì)5%,到2050年可再生能源實現(xiàn)50%~60%的高比例發(fā)展目標。盡管與歐美國家2030年中期就平均達到50%~70%占比目標相比仍然偏低,但日本受制于氣象條件、土地價格、人工費用等因素成本仍偏高。光伏是新規(guī)劃著眼的主力,目前裝機為55.8GW,到2030年將翻番達到103.5~117.6GW,但日本國內(nèi)商用光伏成本為8.2~11.8日元/kWh,若加上火電靈活性調(diào)節(jié)的邊際成本將上升到18.9日元/kWh。而且適合光伏電站建設的土地面積日益趨少,很多地方甚至以嚴禁砍伐森林為由限制商用光伏項目開發(fā)。風電是新規(guī)劃重要的抓手,海上風電現(xiàn)有裝機0.01GW,2030年目標為5.7GW,陸上風電現(xiàn)有裝機4.2GW,2030年目標為17.9GW。但最為看好的海上風電收購價現(xiàn)仍高達29日元/kWh,而且環(huán)評和投資周期較長,短期內(nèi)難以大規(guī)模發(fā)展。
第四、核電占比目標仍維持原定的20%~22%,但首次提出了“作為重要的基荷電源和現(xiàn)實的脫碳化電源,在確保安全性的大前提下保持一定規(guī)模發(fā)展”的新方針。福島核事故之后,日本核電機組先后共有24臺退役,目前實際保有量有36臺(裝機容量3722萬kW)。其中在運核電機組10臺(裝機容量995.6萬kW),經(jīng)原子能規(guī)制委員會核準的6臺機組尚未重啟投運;合規(guī)性審查之中的機組有11臺,另還有9臺機組尚未申請重啟。2019年度核電發(fā)電量占比為6.2%。若要實現(xiàn)2030年核電占比既定目標,前提條件是在運、已獲準和在審中的27臺機組(裝機容量2731萬kW)全部如期重啟,且全年設備利用率要達到80%以上。因此,此目標完成難度較大,預計只能達到15%左右。特別是在當前國民反核情緒沒有緩解的背景下,新規(guī)劃不得不繼續(xù)沿用“盡量減少對核電依賴”的方針,避免觸及新建或改造核電計劃的敏感話題。在不新建或無改造的情況下,若全部在役機組服役期從40年延長至60年,到2050年只剩下23臺(包括在建的3臺),2060年將進一步減少至8臺。不過,微堆、小堆、快堆、高溫堆等新一代堆型以及核聚變反應堆已列入新規(guī)劃技術開發(fā)之列,這些堆型將成為未來新建或改造的主流選擇,以提升未來核電的安全性、經(jīng)濟性和機動性,滿足與可再生能源耦合提供峰值出力,或用于制氫,或提供熱力等核電的多場景應用。
第五、大幅降低煤電和氣電占比,探索火電低碳化出路。火電作為擴大可再生能源利用的調(diào)節(jié)電源仍不可或缺,在確保電力穩(wěn)定供給的前提下,原則上盡量降低整個火電占比。為此,火電占比目標由原來的56%降至41%,其中氣電由原來的27%降至20%,煤電由原來的26%降至19%,燃油發(fā)電則由原來的3%降至2%。2019年度氣電、煤電和油電實際占比分別為37%、32%、7%。由此可見,到2030年氣電、煤電將比實際占比減少近一半。氣電規(guī)劃較為矛盾,一方面新規(guī)劃提出要向天然氣方向轉(zhuǎn)型,而另一方面則要壓低氣電占比。其理由是避免火電偏重氣電,造成氣源不足。此舉將對國際天然氣市場價格產(chǎn)生影響,預計2030年日本LNG進口量將減少至5500萬噸左右。分歧最大的是煤電,盡管煤電被踢出了基荷電源序列,但基于火電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和兜底保障考慮,日本還將繼續(xù)推動煤炭高效利用,而英國、法國和德國等歐洲國家則紛紛推出了去煤化的時間表,對日本形成了不小壓力。而燃油發(fā)電對日本來說,更是最后一道防線的“壓艙石”,難以割棄。未來化石能源減碳路徑主要有三條,一是淘汰煤電落后產(chǎn)能,發(fā)展IGCC、IGFC等高效煤電機組;二是利用CCUS技術;三是采用氫燃料和氨燃料發(fā)電替代化石燃料實現(xiàn)脫碳目標。到2050年,火電與核電合計的占比目標敲定為30%~40%。
第六、氫-氨燃料首次作為實現(xiàn)碳中和的重要二次能源而列入火電發(fā)展規(guī)劃。氫能的作用不僅僅直接推動電力行業(yè)深度脫碳,而且還可將剩余電力轉(zhuǎn)換為氫儲存利用,最大限度發(fā)揮可再生能源利用的潛力,促進行業(yè)耦合發(fā)展。2030年氫-氨燃料發(fā)電占比目標為1%,其中氣電摻燒氫氣率為30%,煤電摻燒氨氣率為20%,2050年的氫-氨燃料發(fā)電占比目標將達到10%。日本是世界上首個制定國家氫能戰(zhàn)略的國家,氫能不僅可以提供熱力與電力,也是生產(chǎn)制造合成氨和合成燃料的燃料,在推動電力、熱力、交通和工業(yè)部門實現(xiàn)碳中和目標上將扮演主力軍。國此,日本在供給側(cè)將繼續(xù)擴大氫-氨燃料的市場供給,其中氫氣市場的供給目標2030年為300萬噸,2050年達到2000萬噸,價格由現(xiàn)在的100日元/Nm3降至2030年的30日元/Nm3,2050年將進一步下降至20日元/Nm3;氨氣市場供給目標2030年為300萬噸,2050年達到3000萬噸,價格約10日元/Nm3左右。
第七、注重供熱脫碳技術開發(fā),推進氫氣與合成燃料替代。日本工業(yè)和民生的供熱需求占最終能源需求的60%左右,而且高溫需求行業(yè)普遍采用化石燃料燃燒,難以實現(xiàn)電能替代。為此,新規(guī)劃提出,一方面要促進氫能、合成甲烷、合成燃料替代。氫能煉鋼就是利用氫氣替代焦炭燃燒產(chǎn)生的一氧化碳做還原劑。若此項技術全面推廣,日本到2050年可望獲得全球5億噸綠色鋼鐵市場。另一方面要擴大天然氣消費,推動天然氣自身的低碳化。為此,重點開發(fā)甲烷化技術,利用合成甲烷替代天然氣。甲烷化技術是利用氫氣與CO2合成甲烷的制備技術,氫氣利用可再生能源電解水制氫,CO2則從發(fā)電廠或生產(chǎn)工廠捕集,也可采用空氣直接捕集(DAC)技術。日本能源技術開發(fā)高度重視既有基礎設施的利用,合成甲烷與直接利用氫氣相比能效并不占優(yōu)勢,但卻省去了重新建設氫氣管網(wǎng)的投資成本,合成甲烷使用時排放的CO2與制造時利用的CO2相抵而實現(xiàn)碳循環(huán),成為城市燃氣脫碳化的日本方案。到2030年,日本計劃在天然氣管道加注1%的合成甲烷,此舉可減少5%碳排放。到2050年加注90%,可全面實現(xiàn)燃氣碳中和,屆時合成甲烷生產(chǎn)規(guī)模將達到2500噸/年,價格與現(xiàn)有天然氣相同。
第八、優(yōu)先保障可再生能源發(fā)電上網(wǎng),嚴控電力成本增長。高比例可再生能源對電網(wǎng)穩(wěn)定性和電力成本都形成了很大的挑戰(zhàn)。為此,一方面要優(yōu)化電網(wǎng)運行。加快構(gòu)建新一代電網(wǎng),推動電網(wǎng)擴容改造以保證可再生能源優(yōu)先接入,同時充分利用輸電線路容量閑置,提高輸電通道的利用率;確保新的電力投資,防止火電裝機容量過度退出而造成電力供給能力下降;加強需求側(cè)管理,積極推進蓄電池、需求響應和微網(wǎng)等分布式能源體系建設。日本儲能市場規(guī)模2030年預計將比2019年增加10倍,商用和家用蓄電池市場規(guī)模將達到24GWh,車載蓄電池市場規(guī)模也擴大到100GWh;2021年度全國中標需求響應容量已達到1.8GW,占電力尖峰需求的1%,需求響應和虛擬電廠市場規(guī)模將進一步擴大。另一方面,改革現(xiàn)有的FIT制度,實行新的FIP制度,以減輕國民負擔。日本自2012年推行FIT制度以來,可再生能源裝機增長了3倍,但2021年可再生能源附加費總額已經(jīng)達到2.7萬億日元,每千瓦時的可再生能源附加由最初的0.22日元漲到現(xiàn)在的3.36日元。因此,到2030年,可再生能源電量收購費用預計將從3.7-4.0萬億日元上升至5.8-6.0萬億日元,根據(jù)IEA對未來全球化石能源趨降的預測,發(fā)電燃料費從5.3萬億日元調(diào)低至2.5萬億日元,電網(wǎng)并網(wǎng)接入成本由0.1萬億日元上升到0.3萬億日元。據(jù)此推算,2030年度電力總成本控制目標為8.6-8.8萬億日元,略低于原規(guī)劃的9.2-9.5萬億日元。2030年度電價控制目標為9.9-10.2日元/kWh,略高于原規(guī)劃的9.4-9.7日元/kWh。但鑒于當前化石燃料價格逆勢走高的現(xiàn)實,日本電價上漲趨勢恐難抑制。
第九、加快新能源汽車普及,推進交通領域的燃料替代。日本2019年度交通運輸領域的碳排放2.6億噸,占總排放量的18.6%,其中汽車運輸占了86%。2019年度新能源汽車銷售169萬臺,占乘用車新車銷售的40%左右。為加快新能源汽車普及,到2035年,所有乘用車新車銷售全部限定為電動車;乘用車油耗標準限值也由2020年的17.6km/L提高到2030年25.4km/L;商用車到2040年以后全部銷售電動化或零碳合成燃料新車;改造既有加油站、服務區(qū)等基礎設施,到2030年設置15萬座快速充電樁,1000座加氫站,充電或加氫便利化程度將如同加油一樣方便。與此同時,推動船舶、航空交通的低碳化。2030年開始全面普及零排放船舶,航油實現(xiàn)電能替代、氫能替代和“可持續(xù)航空燃料(SAF)”替代。SAF包括費托合成技術、ATJ技術以及微藻生物培養(yǎng)技術等,到2030年成本將與現(xiàn)有航油同價。2050年船舶燃料全面實現(xiàn)氫能或氨能替代。
第十、提高能源自給率和強韌性,加強能源、資源安全保障底線不動搖。2030年能源自給率目標將從原定的25%提升到30%。碳中和時代,能源資源安全保障的重要性不但沒有減弱,反而更要加強。一是確保必要的油氣資源穩(wěn)定供給。鑒于當前油氣行業(yè)面臨上游投資減少,供應鏈不確定風險增大以及國際能源市場更趨于復雜動蕩的新形勢,日本油氣自主開發(fā)比率將由2019年的34.7%提高到2030年的50%,到2040年將進一步提高到60%。2030年煤炭自主開發(fā)比率則繼續(xù)保持2019的55.7%水平,爭取達到60%。二是確保新能源產(chǎn)業(yè)所需的金屬礦產(chǎn)資源需求。蓄電池、半導體生產(chǎn)離不開銅、稀土以及鋰、鈷、鎳等大量稀有金屬的支撐,2018年基金屬自給率已經(jīng)達到50.1%,到2030年要達到80%,同時通過回收廢舊金屬推動循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。三是開發(fā)新型脫碳燃料的資源國市場。新型脫碳燃料一般是指利用CCUS技術生產(chǎn)制備的碳中和燃料,如氫燃料、氨燃料、生物燃料、合成甲烷、合成燃料等。特別是當前藍氫、藍氨成本上具有很大優(yōu)勢,這些燃料基本上還是源自傳統(tǒng)油氣資源國,而綠氫、綠氨則主要產(chǎn)自可再生能源稟賦較好的國家。從經(jīng)濟性來說,日本對于這些新型脫碳燃料的需求保障依然需要依賴海外大量進口。因此,日本必須繼續(xù)展開與中東和亞洲新興國家的綜合性資源外交,加強能源國際合作。
總體來看,新規(guī)劃本著“著眼2050年長期目標,立足2030年中期目標”的原則,面對當前應對氣候變化、推動能源轉(zhuǎn)型以及國內(nèi)能源供需結(jié)構(gòu)矛盾突出的新形勢,日本將繼續(xù)堅持既定的“S+3E”原則,即在能源安全的前提下,以保障能源穩(wěn)定供給和提高應急強韌性為第一要務,通過提質(zhì)增效降低能源供給成本,同時注重能源的環(huán)保性。2030年中期目標主要利用既有的低碳技術推動,而2050年長期目標則主要依靠脫碳創(chuàng)新技術來實現(xiàn)。2030年減碳基本路徑是以節(jié)能、光伏、核電和新電氣化為四大抓手,而2050年實現(xiàn)碳中和目標路徑則主要依賴海上風電、氫-氨燃料、碳循環(huán)以及未來的顛覆性創(chuàng)新技術。新規(guī)劃希望通過引領全球能源技術創(chuàng)新和主導國際競爭規(guī)則,達到提高本國國際產(chǎn)業(yè)競爭力的目的。但是,日本實現(xiàn)可再生能源和核電占比目標還面臨多重困難,天然氣和煤炭剎車過急,勢必影響能源市場供需失衡,并進一步推動電價上漲,而通過強化節(jié)能手段過度壓縮一次能源供給,調(diào)低發(fā)電量預期將會直接對制造業(yè)產(chǎn)生負面影響。鋼鐵、化工、水泥、造紙等高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需要技術創(chuàng)新支撐,并非一蹴而就,化石能源與非化石能源之間的博弈也還將會持續(xù)十多年或幾十年。因此,碳中和將是一個艱難曲折、循序漸進的過程。對于像中國這樣制造大國來說,必須堅持“能源的飯碗必須端在自己手里”的原則,以碳中和目標為引領,推動經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。
(周杰 國際清潔能源論壇(澳門)副理事長兼秘書長、武漢新能源研究院研究員,原文標題“日本最新《能源基本規(guī)劃》十大看點解析”發(fā)表于《能源高質(zhì)量發(fā)展》視野版2021年11月(下),本文有改動】
編輯:周佳佳
關鍵詞:目標 日本 燃料 電力