一 低碳技术和低碳适用技术的内涵
(一)低碳技术的含义
低碳技术概念是随着低碳经济概念的产生而出现的。低碳经济的实质是提高能源效率和清洁能源结构问题,核心是能源技术创新和制度创新。加强先进低碳技术创新,是实现绿色低碳发展的重要支撑。
尽管学术界、企业界和政府对低碳技术及其创新的重要性已经有了深刻认识,但是对什么是低碳技术尚没有明确和统一的共识。潘家华等指出低碳技术主要指涉及提高能效及利用零碳能源、工程和生物措施固碳等有效控制温室气体排放的相关技术,例如在节能、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、可再生能源及新能源、二氧化碳捕获与封存等领域开发的新技术,涵盖电力、交通、建筑、冶金、化工、石化、交通等部门。国家发改委办公厅2013年关于征集重点低碳技术的通知界定低碳技术是指以能源及资源的清洁高效利用为基础,以减少或消除二氧化碳排放为基本特征的技术。其广义上也包括以减少或消除其他温室气体排放为特征的技术,包括零碳技术、减碳技术和储碳技术。
与低碳技术相关或相近的概念还包括环境友善技术、节能技术、清洁技术等(详见表3-1)。这些技术是随着环境污染、可持续发展、气候变化等问题日益凸显,在不同发展阶段而出现的不同称谓。环境友善技术(Environmentally Sound Technologies, ESTs),也被称为环境无害技术、环境友好技术或无害环境技术,是1992年在巴西召开的联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》提出的术语;气候友好技术是近年来随着气候变化问题不断引起重视、全球应对气候变化进程不断推进而出现的术语;节能技术并不是什么新名词,“十一五”以来,随着节能减排目标的制定与实施,政府为引导企业采用先进的节能新工艺、新技术和新设备,提高能源利用效率采取了各种政策措施,自2008年以来国家发改委先后开展了五批《国家重点节能技术推广目录》的编制工作;清洁技术是全球新兴产业的重要内容,近些年在投资领域内被广泛使用。
表3-1 与低碳技术相关的概念
注:∗ UN Department of Economic and Social Afairs, Transfer of Environmentally Sound Technology, Cooperation and Capacity-Building, Division for Sustainable Development(Agenda 21),2009.
∗∗ Golombek R., Hoel M., “International cooperation on climate-friendly technologies”, Environmental and Resource Economics,49(4), 2011.
这些技术概念在不同的背景下提出具有不同的边界,各个概念之间也不能完全替代。气候友好技术的内涵和外延同低碳技术更为接近,清洁技术和节能技术都可理解为是低碳技术的一部分。虽然这些概念的内涵和外延侧重点有所不同,但这些概念的出现都是为了推进清洁生产、减少污染、提高资源使用效率、应对气候变化、促进低碳发展等相近目标。总的来说,上述定义都主要包含两方面含义:一是技术效果,即这些技术必须集中于提高能源等资源使用效率、控制温室气体等污染物排放上;二是技术应用范围,即所涉及的活动是在能源供应、建筑、交通、工业、废弃物处理等与气候变化密切相关的部门领域内进行。
(二)低碳适用技术的含义
技术是整套的能力和工具,涉及专门知识、专业技术、经验和设备,被人类用来提供服务并转化为资源。技术从创新到成熟有一个过程,这可从技术创新学习曲线得到反映。技术创新学习曲线包括四个阶段:研究和开发、示范、市场部署和扩散。研究和开发是技术创新的最初阶段,示范是雏形被证实并发展到最终证明有效之前的合适的示范规模,然后是市场部署,最后是技术在市场范围内不断扩散和推广应用,从而具有商业竞争力(见图3-1)。由于资本存量和基础设施的投资和使用周期较长,技术从创新阶段到全面推广应用阶段的时间跨度从10年到100年不等。
低碳技术属于技术大集合中的一种特殊类型,从创新到成熟到普及也存在一定的时间周期。在不同的阶段,低碳技术的技术成熟度和技术应用成本不同。从实际情况出发,城市低碳转型需要选择那些技术相对成熟、技术经济性可接受以及技术实用性较高的低碳技术类型,即低碳适用技术。所谓低碳适用技术,就是指不同行业、不同地区结合当前当地生产、生活、生态实际情况,从技术成熟度、经济性和实用性方面综合考虑,而采用的能直接或间接降低温室气体排放或增加碳汇的低碳技术类型。不同的低碳技术在不同的发展阶段和不同的地区适用性不同,因此不同城市在不同时期选用的低碳适用技术集也有所不同。
图3-1 技术开发周期及其主要驱动力
二 城市低碳适用技术需求重点领域
低碳适用技术的推广应用,有助于减少温室气体的排放,促进低碳城市建设。减少温室气体排放的技术和实践一直在不断的发展中,其中许多技术集中在能源供应、工业、交通、建筑、农业、林业和废弃物处理七大部门领域。政府间气候变化专门委员会和麦肯锡的研究表明,能源供应、建筑、交通、工业、农业、林业、废弃物处理七大部门是应用低碳适用技术、控制温室气体排放具有减缓潜力、经济成本有效的领域。
(一)低碳适用技术重点应用领域的减缓潜力
2007年政府间气候变化专门委员会发布的第四次评估报告《气候变化2007:减缓气候变化》根据温室气体排放的历史演变和未来趋势、减少温室气体排放的潜力、稳定大气温室气体浓度水平的成本范围及政策选择,对能源供应、建筑、交通、工业、农业、林业、废弃物处理七大领域减少温室气体排放的潜力和成本进行了评估。报告指出,单靠一个行业或一项技术不足以应对整体减缓的挑战。有高可信度和充足证据表明,在具备一定条件的情况下,通过在这些领域实施一系列低碳技术的开发、创新和组合应用,能够实现大气温室气体浓度稳定的目标,这些低碳技术是当前可获得的或者是将在未来几十年实现商业化的技术。
表3-2是IPCC在报告中列示的关键减缓技术类型,其中包括当前市场可获取的关键减缓技术和做法,以及预估2030年之前能够实现商业化的关键减缓技术和做法(用斜体字表示)。其中,能源供应部门低碳适用技术应用需求类型包括能效技术、燃料转换技术、核电、可再生能源技术、热电联产等当前市场可获取技术,以及未来有望商业化的CCS技术、先进核电和先进可再生能源技术等;交通运输部门技术需求包括节油机动车、混合动力车、清洁柴油等技术,以及未来有望市场化的第二代生物燃料、先进新能源汽车等;建筑部门技术需求包括高效照明采光、高效电器加热制冷装置、太阳能供热供冷等技术,以及未来有望商业化的商用建筑一体化、太阳能光伏电池一体化建筑等技术类型;工业部门技术需求包括高能效终端电器设备、热电及材料回收利用等技术类型。表3-2还列举了农业、林业及废弃物处理部门的技术需求类型。
表3-2 关键行业的减缓技术
图3-2是不同地区不同部门应用低碳适用技术的减缓潜力评估结果。在气候变化背景下,减缓潜力是指随着时间的推移能够实现,但尚未实现的减缓量或适应量。减缓潜力有“市场潜力”和“经济潜力”之分。其中,市场潜力是指在现有政策和障碍下的技术减排潜在能力;经济潜力是指综合考虑了社会成本和效益、社会贴现率,以及假定市场效率通过优化政策措施得以提高,并且清除了各种障碍等条件下的技术减排潜在能力。经济潜力一般大于市场潜力。图3-2显示,建筑业、工业、能源供应、农业、交通运输等是低碳适用技术应用可能带来的潜在经济减缓潜力较大的几大领域。非OECD地区的潜在经济减排潜力较其他类型地区的经济减排潜力更大。
图3-2 不同地区不同部门减缓经济潜力评估结果
(二)低碳适用技术重点应用领域的减排成本
为了使不同温室气体减排方案的成本有一个量化的分析基础,麦肯锡公司开发出一个全球温室气体减排数据库。该数据库包括了至2030年的时间范围内,对10个经济部门和全世界21个地区的200多种温室气体减排机会的潜力和成本的深入评估。2009年公布的该研究最新版报告《通向低碳经济之路——全球温室气体减排成本曲线(2.0版)》,包括了对低碳技术发展的评估、对不同地区和行业减排潜力的分析、对投融资需求的评估以及成本估算,并且增加了为如何才能实现减排而建立的执行情境模式分析。该报告通过绘制温室气体减排成本曲线,比较了各部门的温室气体减排成本与收益,如图3-3所示。麦肯锡研究的减排机会主要包括四类:提高能效、低碳能源供给、陆地碳汇(林业和农业)和改变消费行为,其中,前三者属于技术性减排机会,是其研究重点。2009年,麦肯锡还出版了《中国的绿色革命:实现能源与环境可持续发展的技术选择》报告,着重讨论了在基准情景下中国提高能效、减少温室气体排放的额外潜力。充分挖掘所有技术的最大潜力,不仅可以改善中国的能源安全形势,同时可将2030年温室气体排放控制在约80亿吨水平(减排情景),仅比2005年高10%左右。该报告还分析了中国在几个关键领域可以用来提高能效、减少排放和降低污染的200多项技术,这些关键领域包括电力、汽车、重工业和废弃物管理、建筑、农林业、城市规划和消费者行为。
图3-3 麦肯锡全球温室气体减排成本曲线2.0版
说明:本曲线给出的是成本低于每吨二氧化碳当量60欧元的所有技术性温室气体减排措施的最大潜力估计值(如果每种措施都被积极实施的话)。它并不是对不同的减排措施和技术将发挥何种作用的一种预测。
三 低碳适用技术需求评估研究现状
低碳适用技术是在气候友好技术、低碳技术等概念的基础上,根据技术创新学习曲线,考虑技术自身演变和适用特征提出来的新概念。但是在国际气候谈判背景下,围绕应对气候变化的技术需求展开的不同行业的技术需求评估已经有了很多比较有影响的研究和实践。
(一)中国人民大学的技术需求评估研究
在国际气候谈判的背景下,为了帮助发展中国家实现发展目标和减少温室气体排放,美国技术合作协议示范项目(Technology Cooperation Agreement Pilot Project, TCAPP)自1997年起就开展了对发展中国家吸收清洁能源投资的研究,研究主要侧重能源和能源政策领域,其中专门评估了中国的技术需求,其需求评估方法主要包含三个步骤:第一,建立一套技术需求评估的指标体系;第二,对多个专家提出的技术进行归纳概括,形成一个技术列表;第三,通过专家打分法对技术需求进行再次评估。
中国人民大学徐燕、邹骥在TCAPP方法的基础上,对技术需求评估的指标体系和供专家打分的技术清单进行了改进,设计了一套更为全面的技术需求评估指标体系和综合评估方法。他们主要使用专家调查法和层次分析法对第三步做了改进,使得方法更加科学客观,较好反映不同技术的优先性。此后,在对该项目和其他项目研究的基础上,他们提出在建设中国低碳经济最重要的六大部门(电力、交通、建筑、钢铁、水泥、化工及石油化工)中,有60多种技术是具有骨干支持作用的技术类型,而其中约有42种技术是中国不掌握核心技术的,需要通过技术开发与转让实现,这也是中国发展低碳经济的关键技术需求清单。
(二)联合国开发计划署的技术需求评估研究
联合国开发计划署(The United Nations Development Programme, UNDP)为帮助发展中国家开展技术需求评估提供了切实可行的指导,早在2002年就开展了技术需求评估工作,并于2004年发布第一版《应对气候变化的技术需求评估手册》。经过多年不断地研究探索,UNDP的研究方法逐渐成熟,并和联合国气候变化框架公约秘书处于2010年发布了新版技术需求评估手册(TNA手册),新版手册是依据联合国气候变化框架公约缔约方大会决议(3/CP.13和2/CP.14)要求编写的。它的研究最为深入、规范,主要包括以下几个关键步骤。
1.组织评估工作
这是技术需求评估的组织管理工作,需要成立一个国家层面的技术需求评估工作小组,主要负责技术需求评估的组织协调等,具体工作有三个部分。第一,组织协调利益相关者参与;第二,制定技术需求评估的有关工作计划,明确相关任务、预算和主要时间表等;第三,制作可用于技术需求评估的支持工具。
2.识别优先发展领域
气候变化会对国家的发展产生影响,技术需求评估的目的是在考虑国家发展目标的前提下识别出需要优先发展的减缓与适应技术。本步骤基于当下的国情与国家战略目标,确定国家优先发展领域,并对国家优先发展领域进行聚类,这是后续确定技术优先级别程序的基础。
3.识别优先(子)行业
本步骤重点关注优先行业的选取,以及相应的对国家温室气体减排或降低脆弱性方面有战略意义,并与优先发展领域相契合的(子)行业。根据各(子)行业在减排和适应领域的贡献对其进行识别和优先排序,为应对全球气候变化挑战识别出最大贡献行业着力领域。
4.识别优先的技术
本步骤主要筛选出优先技术,并进行排序,目的在于用最低的温室气体排放和低脆弱性的发展最大限度实现低碳发展目标和最大化减缓、适应收益。其关键是需要识别、评估技术种类以及对技术种类进行合理排序,这便需要构建科学的评估框架与评估标准。UNDP通过建立多准则决策分析法来评估技术,从对发展目标的贡献、温室气体减排或者脆弱性减低的潜力、成本和效益三方面进行评估,进而识别出优先行业需要优先发展的技术类型。
5.制定国家战略和行动计划
低碳适用技术的进步和转让过程比较复杂,受诸多因素影响,本步骤将重点放在如何确保技术转让的成功开展,以及如何融入国家战略和行动计划中。通过在国家层面制定战略和行动计划,明确优先发展技术组合及其实现时限,拟订推动技术革新系列措施,确保低碳适用技术应用国家战略和行动计划成功实施。
(三)世界银行的技术需求评估研究实践
国家发改委利用全球环境基金(Global Environmental Facility,GEF)资金与世界银行合作实施了中国应对气候变化技术需求评估项目(China Climate Technology Needs Assessment Project,以下简称TNA项目),旨在支持中国气候变化减缓和适应技术需求评估工作,提高技术识别能力,建立技术需求评估网络,推动技术转让示范项目开展。项目的一个主要内容就是通过评估中国部分主要行业和省份的减缓与适应气候变化技术应用现状,进一步明确中国应对气候变化技术的普遍需求和特殊需求,并为公约下建立技术网络和技术需求共享平台提供技术信息,涵盖12个重点行业的减缓技术,4个重点领域的适应技术和4个省份的重点减缓和适应技术。项目的另一个重要内容是通过开展技术转让示范项目,系统分析技术转让的不同环节及其障碍,开展技术转让具体实践,探索技术转让合作的有效模式。此外,相关能力建设也是本项目的一个重点。该项目是中国当前正在开展的最为全面的一项应对气候变化技术需求评估项目。由于项目刚刚启动,这里仅以减缓气候变化行业的技术需求评估为例,简要介绍其方法及步骤。
1.技术措施和预选技术的识别
通过部门、行业等领域的研究、归纳,建立一个合适的数据库,并形成部门、行业的技术列表和技术信息模块。
2.对预选技术的初步筛选
对上一步所涵盖的技术进行预选,主要采用多准则分析方法。预选技术至少需要满足以下几个准则之一:第一,中国政府的五年规划或长期发展规划(比如宏观经济规划和行业规划)中提到的优先技术;第二,与长期经济和社会发展趋势契合,如与工业化、城市化相关的技术;第三,评估特殊的和绝对的温室气体消除潜力,以及温室气体的减排成本。此步骤最终会形成一个包含3~5个预选项的技术清单列表。
3.对预选技术的深度评估
对筛选出来的预选技术进行更全面、更深入的评估,包含以下几个关键方法。第一,评估技术措施,主要运用指标分析、技术差距分析、边际成本消除和减缓潜能、协同效益等方法;第二,评估关键领域的技术障碍,主要通过利益相关者分析、发展障碍分析、技术集成的路线图与时间表分析确定;第三,评估采用优先技术的经济意义,如果数据支持,采用回归分析,并最终形成一个优先技术应用的经济前景分析。
综上可知,现有的技术需求评估研究主要有以下两个特点:一是研究视角多集中于国家层面,世界银行正在开展的中国应对气候变化技术需求评估项目虽然包括部分省级层面的技术需求评估内容,但仍主要在国家层面以行业为主展开,而在区域层面的技术需求评估研究比较薄弱;二是当前的研究都是在国际气候谈判背景下开展的,主要目的在于促进技术开发与转让,从而实现减排目标,而结合具体城市碳排放状况、实现城市低碳发展目标的研究尚待深化。