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WRI最新报告:探索电力脱碳,迈向零碳香港

  2020年11月

  香港在年度《施政报告》中正式宣布了在2050年前实现碳中和的目标,成为中国首个明确承诺碳中和实现时间的城市 [1]。

  2021年10月

  香港在最新发布的《香港应对气候变化蓝图2050》中新增了“2035年比2005年减排50%”的中期目标,同时提出了四大脱碳战略——净零电力、节能和绿色建筑、绿色交通和废弃物减量[2]。

  现在

  香港的应对气候变化目标已经符合了IPCC 1.5度报告中提出的要求,即在2050年前实现二氧化碳排放净零、2030年在2010年基础上减排45%[3]。

  何以为先?

  电力部门乃重中之重

  和许多城市一样,香港最大的排放源也是电力部门,2019年发电排放占66%(图1)[4],这决定了电力部门将在香港的碳中和实现路径中扮演至关重要的角色。WRI早前研究表明,香港电力脱碳的减排潜力占60%,是建筑部门的近3倍、交通部门的近4倍(图2)[5]。

WRI最新报告:探索电力脱碳,迈向零碳<a href=香港“>图1| 2019年香港温室气体排放构成

  

WRI最新报告:探索电力脱碳,迈向零碳<a href=香港“>图2 | 香港各领域未来减排潜力

  

  随着香港经济社会的进一步发展,当地未来的电力需求也将进一步增长,尤其是在建筑电气化率进一步提升和交通电动化快速发展的背景下。在今年3月发布的《电动车普及化路线图》中,香港明确宣布将在2035年之前禁售燃油私家车,为当地交通电动化发展新增了一波重要政策助力。

  何以实现?

  五大技术路径助力净零

  近年来,香港积极致力于电力行业煤改气,成效颇丰。根据香港两大电力公司——中华电力(CLP)和港灯(HKE)披露的2020年数据,香港天然气发电占比达到48%,煤电占23%,来自大亚湾的核电占25%,本地可再生能源发电占比不到1%[6] [7]。在最近发布的《香港应对气候变化蓝图2050》中,香港承诺2035年之前会完全淘汰煤电,可再生能源发电占比达到7.5%—10%。

  结合各种零碳发电技术的现状和未来潜力以及对香港的适用性,WRI在《报告》中提供了五种脱碳技术路径供香港考虑:

  尽可能增加本地风电、

  太阳能发电和废弃物发电

  由于地理条件和资源的限制,香港本地的可再生能源只能发挥非常有限的作用,但这不妨碍其成为香港零碳电力系统中不可或缺的重要组成部分。《报告》分析表明,香港本地可再生能源和废弃物发电可在2030年满足当地4%的电力需求,到2050年达到10%,其中海上风电的潜力最大。除已有的“上网电价计划”(Feed-in Tariff Scheme)外,香港特区政府还应考虑其他财政和税收激励措施以鼓励电力公司和其他机构开展可再生能源技术的应用。废弃物发电方面,特区政府可在“管制计划协议”(Scheme of Control Agreements)中纳入相关目标,要求两家电力公司在其厂址开发废弃物发电设施。

  继续与大陆地区合作

  引入核电

  从技术和商业层面上看,核能也具有不错的可行性。目前,大亚湾核电站满足了香港1/4的电力需求[8]。该核电站于1994年投产,广东核电投资有限公司持股75%, CLP持股25%(这一合约将于2034年到期)。香港也曾考虑过进一步提高核电比例,但在日本福岛核电站事故后,社会对其安全性有了更多的关注和考量,故该计划处于搁置状态。目前第三代核电技术的安全性有了较大幅度的提升,广东省也对其发展较为重视[9],核电或有望在香港电力脱碳进程中扮演重要角色。 

  加强与大陆地区合作

  引入可再生能源发电

  近年来,海上风电发展迅速,技术的突破和成本下降使其日益成为中国能源转型的重要力量。新建海上风电也是广东能源发展议程的重要任务之一,这将为香港通过类似大亚湾的合资模式增加清洁能源供给提供机遇。但同时大陆城市也对清洁能源有着巨大的需求,还需要确保足够的运输和配送基础设施、加强电网平衡和储能以适应高比例可再生能源结构等,这些都是香港在迈向2050净零目标的路上亟需思考和解决的问题。

  探索绿氢应用的可能

  氢能能否被成功应用于发电领域,与全球对绿氢的开发、部署和运输的努力密切相关。目前,氢能(尤其是绿氢)的供给对香港来说是一大挑战,因为当地并不具备生产条件,需要从澳大利亚、中东或中国大陆寻求供给,加之燃料成本仍然较高,使用绿氢提供基核电力整体还是较为困难。但考虑到氢能在平衡电网和管理峰值负荷方面的优势,以及香港特区政府和电力企业对氢能的积极期望,《报告》依旧将绿氢作为一种可选的技术路径。香港特区政府可考虑设立跨机构领导小组来研究、制定香港的绿色氢能发展战略,也可以适当探索核能生产的“粉氢”或化石燃料加CCS生产的“蓝氢”潜力。香港特区政府还可以考虑为绿氢研究和发展提供补贴,促进碳定价,使绿氢成为更具竞争力的基核电力“候选者”。此外,2020年以后建成的发电厂也应该为氢能发电做好准备。

  本地天然气发电+碳捕集

  与封存技术(CCS)

  尽管香港已明确会在未来逐步淘汰所有煤电,但天然气发电带来的排放量同样不容忽视。如果CCS 技术可以实现商业化,那么它将有助于在保持其可调度的电力输出的同时减少化石燃料发电带来的排放,以更加灵活的方式支撑电力供应的稳定性。尽管CCS的未来发展仍有不确定性,香港特区政府和电力公司还是可以考虑积极参与区域CCS试点示范项目。由于在现有电厂进行CCS改造的可行性受到限制,且成本较高,香港特区政府还需要考虑如何确保2020年后建成的化石燃料发电厂都配备CCS技术。

  何以为佳?

  多元组合多重考虑

  基于对上述技术路径潜力、可行性、机遇和挑战等方面的分析,同时结合香港本地相关方的意见,《报告》提供了五种技术组合——天然气方案、可再生能源+方案、核电方案、多元化方案和无化石方案(表1),并对这些组合在经济成本、环境、健康和能源安全方面的表现进行了评估。

WRI最新报告:探索电力脱碳,迈向零碳<a href=香港“>表1|五种方案中2050年各个技术占比

  

WRI最新报告:探索电力脱碳,迈向零碳<a href=香港“>表2|五种方案的经济环境影响评估

  

  评估结果显示:

  没有一个方案在所有方面都优于其他方案,但总体来看“核电方案”和“无化石方案”表现较优,仅在能源结构多样化方面较差。

  在成本效益方面,核电比例高的电力系统最具有经济优势,相比之下,高度依赖新兴技术——CCS和氢能的电力系统面临更高的成本和部署可行性的挑战。

  在温室气体排放和健康影响方面,核电比例高的方案下累计排放最低,2035年可减排70%,到2050年实现净零。化石燃料占比越高,带来的空气污染越严重,由此产生的负面的健康影响也就越大。

  从技术准备角度来看,各方案都在不同程度上(30%—65%)依赖于配备CCS的天然气发电和绿氢发电等目前商业化可行性较低的早期技术。依赖程度较高的方案在能源转型期间不确定性更大。相较而言,对这些技术的利用最少的“核电方案”和“无化石方案”表现最好。

WRI最新报告:探索电力脱碳,迈向零碳<a href=香港“>图3|五种方案二氧化碳排放

  

  《为零碳提供动力:香港电力部门净零排放路径》是“Hong Kong 2050 is Now”项目下的系列报告之一,是WRI与思汇政策研究所(Civic Exchange)继2020年合作发布《迈向更美好的香港:2050年实现净零碳排放蓝图》后又一重要成果[10]。此外,我们也正在开展聚焦香港的净零碳排放道路交通研究,以及对粤港澳大湾区的碳中和路径、绿色建筑、分布式可再生能源、转型金融等方面的研究。

  【参考文献】

  [1]中华人民共和国香港特别行政区行政长官2021年施政报告

  https://www.policyaddress.gov.hk/2021/chi/p95.html

  [2]Hong Kong Government.2021. Hong Kong‘s Climate Action Plan 2050.

  https://www.climateready.gov.hk/files/pdf/CAP2050_booklet_en.pdf

  [3]IPCC.2018.Global Warming of 1.5°C.

  https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/06/SR15_Full_Report_Low_Res.pdf

  [4]香港环境保护署.2021.按排放源划分的香港温室气体排放量.

  https://www.climateready.gov.hk/files/pdf/Greenhouse%20Gas%20Emissions%20in%20Hong%20Kong%20by%20Sector.pdf

  [5]WRI.CE.2020.Towards a Better Hong Kong:Pathway to Net Zero Carbon Emissions by 2050.

  [6]CLP.2021.2020 Sustainability Report Asset Performance Statistics.

  [7]HKE.2021.Sustainability Report 2020.

  [8]CLP.n.d.广东大亚湾核电站.

  https://www.clpgroup.com/zh_hk/about/our-business/assets-and-services/mainland-china/guangdong-daya-bay-nuclear-power-station–gnps-.html

  [9]广东省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要

  http://www.gd.gov.cn/zwgk/wjk/qbwj/yf/content/post_3268751.html

  [10]https://www.hk2050isnow.org/

  作者:

  蒋小谦

  世界资源研究所(中国)

  气候与能源部

  低碳规划项目

  项目总监|研究员

  徐婧寒

  世界资源研究所(中国)

  传播经理

  张黛阳

  世界资源研究所(中国)

  传播助理

  (世界资源研究所)

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责任编辑:吕家正

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