碳中和下節能服務的多維解構——日本經驗與啟示

2020-12-17 全國能源信息平臺

【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】

北極星售電網訊:總書記提出「努力爭取2060年前實現碳中和」目標以來,碳中和的概念在能源行業引起了廣泛討論,包括發展可再生能源、碳市場機制、發展氫能等多個方面,但是「能效是第一能源」的理念需要得到更多重視。能效是最為經濟、對環境破壞最少、最為清潔的能源。能效與節能相關技術與服務通過「少用」來發揮效力,通過消耗更少的能源,產生更多的產出,與新時代高質量發展的理念高度契合。

(來源:微信公眾號「奇點能源」來源:解力也 王康)

01碳中和背景下的節能重任

國際能源署(IEA)分析表明,對比既有政策情景和可持續發展情境(2℃溫控目標),能效與節能措施對2030年預期碳排放減少的貢獻達到一半,對2050年碳排放減少的貢獻達到37%,是最有效的減排途徑。其次則分別是可再生能源利用、燃料轉換、核能利用、碳捕集與封存(CCUS)等途徑的貢獻。能效提升對於我國30、60目標的實現同樣至關重要。

圖1 既有政策情景與可持續發展情境的碳排放對比

來源:IEA (2019b), World Energy Outlook.

正如我們在《節能服務生死局——能源變革中的新視界》分析的,經過多年的努力,我國節能減排工作取得了巨大成效。近期也有研究成果表明,分行業看我國能效水平已處於國際較好水平(高於加拿大、美國等國家),但不容忽視,我國單位GDP能耗仍較高,是世界平均水平的1.5倍,是美國的2.2倍,日本的2.7倍,德國的3倍。我國單位GDP能耗高的主要原因,一是產業結構不合理,第二產業佔GDP的比例高達40.5%,其中高耗能產業佔比又相對較高;二是在能效管理等方面,離德、日等國家確實有一定差距。

為助力實現碳中和目標,我國節能服務產業仍有較大發展空間,本文將著重分析日本的節能政策與節能技術,以期為國內節能產業進一步發展提供新思路。

02日本的節能減排目標與政策

(一)節能成效與目標

1973年世界石油危機以來,日本加大節能投入和政策引導,截至2016年實際GDP增長2.6倍,而最終能源消耗只增長了1.2倍,單位GDP能耗平均下降53.8%,約從2000年開始日本社會能耗總量已經開始呈現下降趨勢。

圖2 日本各部門能耗發展圖

來源:日本經濟產業省

為應對氣候變化,2014年左右,日本提出了兩階段節能減排目標:第一步,至2030年,整體減排與2013年相比降低26%,單位GDP能耗比2013年降低35%以上,每年能效提升約1.9%,能耗總量從2013年的3.6億kL原油(每L原油約38.28MJ)降低至3.3億kL。第二步,至2050年,整體減排與2013年相比降低80%,但受當前國際上主要經濟體「碳中和」承諾影響,日本近期也表示2050年左右實現碳中和。

為實現第一步目標,2030年需要實現徹底節能5030萬kL原油,其中各部門應實現的節能量為:工業部門節約1042萬kL,商業部門節約1226萬kL,運輸部門節約1607萬kL,居民節約1160萬kL。

圖3 各部門2013年能耗量與2030年節約目標

來源:日本經濟產業省

從上圖可以看出,雖然工業佔總能耗比重最大,但工業部門節能潛力反而是四個領域中最低的,可見日本的工業節能已經較為成熟,2014年起節能的主要增長點在建築和交通,當前我國節能服務市場的發展也符合該趨勢。

(二)節能政策

日本高度重視通過法案等手段推動全社會節能,在1979年正式制定了節能法,此後進行了十幾次修訂,始終保證節能法基本適應國家經濟發展的實際情況。主要制度亮點如下:

1. 將標杆制度從工業部門拓展到商業部門自2009年起,對工業企業中的重點部門,如水泥、鋼鐵、電力等6大行業10個領域執行標杆制度,標杆指標設定為各行業名列前茅的1-2成企業達到的能耗水平,並隨著整體水平的改善修訂標杆指標。標杆制度在工業領域的實施非常有效,從2016年開始拓展至商業領域,目前已經在大學、國家公務機構、彈子房(即日本的街邊遊戲廳)引入標杆制度,並將繼續推行到覆蓋全產業的70%。由於商業領域不同業務形態與能耗量的關係比較複雜,因此對不同的領域採用不同的標杆設定方法:對於基本相似的便民店,採用單位GDP能耗法;對於差距較大的酒店和百貨店,以能耗量實際值與考慮到規模、營業額等因素的能耗預測值之比取標杆;對於受租戶影響較大的寫字樓,通過用軟體估算的節能率作為標杆指標。

2.對企業定期進行分級評價與督導對於工業企業,年能耗在1500kL以上企業要定期報告全年節能工作,並由國家相關機構對工作狀況進行評估,主要評價標準是單位產值能耗年均削減1%以上。對於定期提交報告的工業企業和商業企業進行分級評價,對達到努力目標或者特定行業標杆目標的企業,評為節能優良企業(S級),可以得到補貼加分、減輕節能促進稅等獎勵。對於節能停滯不前的企業(B級)實施重點檢查,其中表現尤其不佳的企業(C級)按照節能法相關條款進行處理。而對於S級和B級之間的一般企業(A級)進行發文督促。從實行效果來看,有超過一半比例的企業達到S級,A級和B級佔比約30%、15%,沒有企業被評為C級,說明分級評價制度起到了很好的激勵和督促作用。

3.實施建築物節能法並提倡零能耗建築除了普適性的節能法之外,日本自2017年4月開始實施建築物節能法,對於建築物的開發商,根據不同的建築面積需上報能耗性能計劃或者達到相應性能標準。此外,日本還在大力推廣零能耗建築(net zero energy building, ZEB)和零能耗住宅(net zero energy house, ZEH),並利用財政補助、稅金減免等手段激勵其發展。零能耗住宅主要利用建築外保溫設計、高效用能設備、可再生能源發電、電力市場需求側響應、家庭能源管理系統等技術手段的組合來實現。建築部門的目標是在2030年前新建建築物平均實現ZEB,新建住宅平均實現ZEH。

4.對汽車和家電等能耗設備實行領跑者制度設定汽車及家電產品等32個品類的能耗目標並促使其達成目標,這32個品類包括乘用汽車、空調、電視機、電冰箱等多種用電設備,覆蓋家庭能源消耗約70%的比例。領跑者標準在設定時考慮能耗排名前1-2成產品的技術進步預期,目標是在設定標準3-10年後各企業出貨產品能耗的加權平均值超過領跑者標準。從實行效果來看,領跑者制度改善了汽車油耗,在2012年就達標了相當於2020年的油耗標準,而空調耗電量在近20年間下降了約31%,實施效果顯著。

圖4 日本汽車油耗變化

來源:日本經濟產業省

對比來看,我國在1997年也頒布了《節約能源法》,此後分別於2007年和2016年進行了修訂。2007年將單位GDP能耗降低納入各地經濟社會發展綜合評價體系,自2016年開始實行能源消費總量與能源消費強度「雙控」行動。

借鑑日本經驗,我國能效「領跑者」制度於2014年底出臺,包括終端用能產品、高耗能行業和公共機構三類。用能產品方面,2016年對冰箱、空調和電視三類產品組織了評選,2018年將洗衣機也納入了評選範圍;高耗能行業方面,2016年發布了5個行業、2018年發布了9個行業的領跑者企業名單;2018年5月發布了2017-2018公共機構能效領跑者名單。但整體來看,我國能效領跑者制度目前仍處於初級推進階段,存在激勵政策未得到落實、終端產品實施範圍小、未能廣泛調動節能積極性等問題。

03節能理念與技術

(一)對節能工程進行全生命周期、全成本要素的評估

日本的節能工作普遍貫徹P-D-C-A工作法,「Plan」包括掌握能源的使用狀況、選擇可節能的項目、討論設備投資和運行改善等方法、選定節能措施、擬定節能實施計劃等步驟;「Do」包括建立實施體制、節能措施進度管理、實施準備和正式實施等;「Check」主要是實施後的效果檢測,包括測量能耗量、分析與目標的距離;「Action」是修訂節能實施計劃,包括對開展的節能工作重新評估、研究和修訂管理方法。一個節能項目的PDCA流程一般需要1-2年的時間才能完成。

節能工作一般可以分為「改善運行」和「設備投資」兩類。改善運行即對設備運行進行優化、討論更合理的工藝、對廢熱進行回收利用等,設備投資則指的是更換更高效的設備、改造生產線等。對節能項目進行討論的目標是使採取的措施實現用能單位能耗降低10%以上,同時保證節能措施回收周期在5年以內,但回收期在10年左右的節能措施都應該進行討論。

當涉及長期使用設備的節能時,需要對「長期使用」與「更換設備」兩個選項進行全面的對比衡量。一般來說,如果維持長期使用,能耗費和維保費都會呈上升趨勢,還可能會發生無法預測的故障。更新設備後由於效率提高,能耗費和維保費都會明顯下降,也不容易發生故障,但是更新設備會產生一筆大的費用,因此需要對比兩種方式在同一時間點的累積費用,對投資回收期的判斷不是簡單的收回設備投資成本,而是「更換設備」的總成本到哪一年會小於「長期使用」的總成本,如果小於3年則建議更新,3-5年內也可考慮更新,超過5年如果能獲得補貼也可建議實施,體現了一種全生命周期、全要素的評估方式。

圖5 設備更新思路

來源:日本節能中心

(二)以熱泵為主要方式的電能替代

熱泵在日本節能領域得到了大規模的推廣利用,除了應用於供熱領域,還推廣用於烘乾、濃縮、提純、清洗、殺菌、蒸餾等工業工藝,將原先依靠化石燃料燃燒制熱轉變為使用電力驅動熱泵,可實現大幅度的節能和減少CO2排放。

根據統計,在工業領域的總能耗中,工廠空調(佔比17%)、100℃以下的烘乾(佔比14%),熱水(佔比13%)、100℃以上的烘乾、殺菌、加熱(佔比10%),都可以用熱泵進行替代。為了應對需求較多的60-90℃的工作溫度,最理想的是使用熱泵熱風機。產生100℃以上的蒸汽熱泵屬於第二類熱泵,能將78℃的水升溫到110℃以上,COP在0.5左右,應用在需要蒸汽的場合中。

除推廣各類型熱泵外,採用電力驅動壓縮機替換蒸汽驅動的電機,能實現節能75%;大力推廣低能耗變壓器、對壓縮空氣管道進行洩漏管理等,也是日本產業部門在普遍推廣的節能技術。

(三)統籌考慮化石燃料的原料化利用與能源化利用

化石燃料不但具有能源屬性,也是化工產業的主要原料。化工產品是支撐眾多工業和人們生活的重要產品,在將來仍會被大量使用。隨著節能減排的進展,未來化工行業對石油的需求將超過公路客運所需石油,成為石油消費量的最大牽引者,預計2030年石油化學產業將增長3.2萬桶/天,達到總增長的1/3。因此,日本的化工行業提出從能源和碳源兩方面開展減輕環境負荷的工作。

為減緩全球變暖,日本化工行業提出了化學產業的解決方案,一是確立碳循環途徑,實現原料的多樣化,如利用生物質、天然氣甲烷水合物、廢棄物等,二是致力於用工藝創新提高能源效率,如用膜分離法代替蒸餾,進行原料管理等;三是致力於削減整個生命周期的溫室氣體排放,全生命周期管理比生產階段的局部優化更重要,因此要為構建全球價值鏈的產品研發和提案貢獻力量,目前已經產生較大影響的提案包括使用RO膜法的海水淡化設備、碳纖維複合材料等技術,新技術的大規模推廣預計在日本可以減少1.7億噸碳排放,在全球可以減少3.88億噸碳排放 。

04對我國節能的啟發

1. 節能工作的長遠進展需要使命意識和高瞻遠矚的規劃。日本通過滾動更新節能法 律、政策,制定嚴格的節能措施和計劃,通過切實可行的路線圖實現碳中和目標,對我國具有較高的借鑑價值。

2. 節能是一門統計和優化的科學。日本在行業節能統計、標杆指標下達、節能投入產出評估方面,大量使用數據分析方法,通過量化分析促進節能與經濟優化、流程優化、設備優化等工作相結合,實現節能減排與社會經濟發展的平衡協調,嚴謹的量化分析思維值得我們學習借鑑。

3.從全周期、多要素的角度全面審視節能成效。節能改造帶來的效果除節能本身外,更有維保費、修理費的降低,也有能源供應可靠性的提高,這些效益應該在節能工程中充分體現,同時應將全生命周期的效益總量作為評估的依據。而在中國,採用合同能源管理的節能工程,全周期、全效益的節能效果評估方法難以被用能單位認可,制約了節能資金的投入和節能工作的深化,建議政府、行業、企業聯動,以政策引導、標準指導等形式進行普及。

4.建立能源跨界融合的觀點。日本專家將原料的碳、氫循環,產品輕量化、材料節約等工作作為節能的組成要素,能源和物質、能源與資產、能源和金融相互依存、促進,共同促進更高質量發展。

5.市場空間轉向建築、交通電氣化。電能深度替代將引起終端能源結構最顯著的變化,也是節能服務最重要的增長點。特別在建築、交通領域趨勢更加明顯,電熱泵普遍應用、電動汽車等進一步普及,隨之而來的用戶電氣基礎設施建設、改造、維護,以及必將到來的建築、交通智能化將成為節能服務的主戰場。

原標題:碳中和下節能服務的多維解構——日本經驗與啟示

免責聲明:以上內容轉載自北極星電力新聞網,所發內容不代表本平臺立場。全國能源信息平臺聯繫電話:010-65367702,郵箱:hz@people-energy.com.cn,地址:北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社

相關焦點

  • 世界|國際碳中和的進展、趨勢及啟示
    在履行《巴黎氣候協定》要求和推進能源轉型的雙重背景下,各國增加了天然氣和可再生能源在發電結構中的佔比,全球煤炭產量自2014年開始加速下降,煤炭投資也持續收縮。目前80個國家和地方政府及企業加入「燃煤發電聯盟」,承諾逐步淘汰燃煤發電。金融市場上,目前已有30多家全球性銀行和保險機構宣布將停止為煤電項目提供融資和保險服務。近1000家資產超過6萬億美元的機構投資者也承諾將從化石燃料領域撤資。
  • 智庫視點|國際碳中和的進展、趨勢及啟示
    在履行《巴黎氣候協定》要求和推進能源轉型的雙重背景下,各國增加了天然氣和可再生能源在發電結構中的佔比,全球煤炭產量自2014年開始加速下降,煤炭投資也持續收縮。目前80個國家和地方政府及企業加入「燃煤發電聯盟」,承諾逐步淘汰燃煤發電。金融市場上,目前已有30多家全球性銀行和保險機構宣布將停止為煤電項目提供融資和保險服務。近1000家資產超過6萬億美元的機構投資者也承諾將從化石燃料領域撤資。
  • 什麼是碳中和?碳中和願景下國資央企有哪些動態?
    什麼是碳中和?碳中和願景下國資央企有哪些動態?今天跟小新一起來了解——什麼是碳中和?碳中和(Carbon neutrality)是指企業、團體或個人測算在一定時間內,直接或間接產生的溫室氣體排放總量,通過植樹造林、節能減排等形式,抵消自身產生的二氧化碳排放量,實現二氧化碳「零排放」。其中,1個碳信用額表示避免產生或減少了1噸二氧化碳,碳信用通常在政府和企業之間進行交易。
  • 杜祥琬:節能提效應是「碳中和」首要舉措!
    【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】點擊藍字關注我們「『十四五』時期,我國需對節能提效有明確要求。節能提效應成為我國能源戰略之首,是綠色、低碳的第一能源,以及保障國家能源供需安全和能源環境安全的要素。」
  • 「碳達峰」和「碳中和」都是啥?一起來了解下
    「碳達峰」和「碳中和」都是啥?其中包括做好碳達峰、碳中和工作。什麼是「碳達峰」和「碳中和」呢?一起來看↓↓↓在做好碳達峰、碳中和工作方面,會議從根本和源頭上作出部署,明確加快調整優化產業結構、能源結構,以及大力發展新能源,繼續打好汙染防治攻堅戰等。我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現碳中和。
  • 解答丨「碳達峰」和「碳中和」都是啥?一起來了解下
    解答丨「碳達峰」和「碳中和」都是啥?其中包括做好碳達峰、碳中和工作。什麼是「碳達峰」和「碳中和」呢?一起來看↓↓↓在做好碳達峰、碳中和工作方面,會議從根本和源頭上作出部署,明確加快調整優化產業結構、能源結構,以及大力發展新能源,繼續打好汙染防治攻堅戰等。我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現碳中和。
  • 什麼碳中和?
    其中包括做好碳達峰、碳中和工作。什麼是「碳達峰」和「碳中和」呢? 在做好碳達峰、碳中和工作方面,會議從根本和源頭上作出部署,明確加快調整優化產業結構、能源結構,以及大力發展新能源,繼續打好汙染防治攻堅戰等。 我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現碳中和。
  • 「碳中和」的背景及對中國經濟產業的影響(下)
    原標題:「碳中和」的背景及對中國經濟產業的影響(下)   為了解決全球氣候變暖這一自然現象,科學家們提出了「碳中和」的解決方案。
  • 一文了解什麼是「碳達峰」&「碳中和」!
    其中包括做好碳達峰、碳中和工作。什麼是「碳達峰」和「碳中和」呢?在做好碳達峰、碳中和工作方面,會議從根本和源頭上作出部署,明確加快調整優化產業結構、能源結構,以及大力發展新能源,繼續打好汙染防治攻堅戰等。我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現碳中和。要抓緊制定2030年前碳排放達峰行動方案,支持有條件的地方率先達峰。
  • 「碳達峰、碳中和」到底啥意思?
    「碳達峰、碳中和」到底啥意思?在第十五屆聯合國大會一般性辯論、聯合國生物多樣性峰會、金磚國家領導人第十二次會晤、氣候雄心峰會及2020中央經濟工作會議上,習近平總書記多次提出,中國二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。什麼是「碳達峰」「碳中和」?為何要實現、以及怎樣實現呢?
  • 碳中和、電力系統脫碳與煤電退出
    能源需求水平和能源清潔水平直接影響我國碳中和進程,二者共同決定了能源供應保證社會經濟繁榮的同時,在資源環境可承載範圍內儘可能降低碳排放量。發展的第一要義是生存,碳中和不能以犧牲經濟增長為代價,但可以通過減少能源需求來實現。
  • 理上網來|實現碳中和:從中國承諾到中國行動
    何為「碳中和」聯合國氣候變化政府間專門委員會(IPCC)將「碳中和」定義為:「由人類活動造成的二氧化碳排放量與人為的二氧化碳吸收量在一定時間段內達到平衡」。簡而言之,就是在一定時間內,由企業、團體、個人等人類活動直接或間接產生的二氧化碳排放量,可以通過人類植樹造林、節能減排等形式來抵消掉,最終實現二氧化碳「零排放」。
  • 做好節能減排「減法」 伊利股份響應國家目標做出碳中和承諾
    踐行可持續發展理念,落實節能減排是重中之重。當下,越來越多的國家和地區將實現碳中和作為推動可持續發展的長期目標和願景。不久前,中國發布「努力爭取2060年前實現碳中和」的宏偉目標,為全球生態文明建設釋放積極信號。伊利股份作為龍頭企業,率行業之先承諾實現碳中和,積極響應「中國2060年前實現碳中和」的國家目標。
  • 實現碳中和 我們對2060年的承諾-認識碳中和
    畢馬威近期將發布碳中和系列文章,介紹碳中和的意義及影響。本系列文章共三期,本次為第一期,主要介紹碳中和的基本認識。背景2020年9月22日,國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話強調,中國將提高國家自主貢獻力度,採取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。
  • 騰訊入場、高瓴資本出手 碳中和目標下金融業的機遇和風險
    來源:21世紀經濟報導原標題:騰訊入場、高瓴資本出手,碳中和目標下金融業的機遇和風險近期,碳中和概念受到企業巨頭和資本市場的追捧。1月12日,著名科技巨頭騰訊宣布啟動碳中和規劃,用科技助力實現零碳排放,成為首批啟動碳中和規劃的網際網路企業之一。2020年12月,高瓴資本耗資158億收購「碳中和第一股」隆基股份6%股權。
  • 「碳達峰」和「碳中和」到底是啥?了解一下
    其中包括做好碳達峰、碳中和工作。什麼是「碳達峰」和「碳中和」呢?一起來看↓↓↓在做好碳達峰、碳中和工作方面,會議從根本和源頭上作出部署,明確加快調整優化產業結構、能源結構,以及大力發展新能源,繼續打好汙染防治攻堅戰等。我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現碳中和。要抓緊制定2030年前碳排放達峰行動方案,支持有條件的地方率先達峰。
  • 豫能控股、太陽能、節能風電、贛能股份,誰是碳中和妖股老大?
    文末為粉絲準備了一份跨年禮包碳達峰和碳中和要求我國優化能源結構與產業結構。EIA數據顯示,2017年中國能源消費中64%來自煤炭。考慮到我國油氣資源稟賦有限,為了實現減排目標,既需要完善能源消費總量與強度雙控制度,推動高耗能行業進行節能改造和清潔生產改造。
  • 銀河證券:「碳中和」背景下環保行業的投資機會
    ◆2021年是保障「十四五」順利起航的奠基之年,也是衝刺碳達峰、推進碳中和的關鍵節點。在碳中和理念、「十四五」等政策加持,融資環境持續改善的背景下,環保部分細分賽道也將重回高增長的景氣周期。重點推薦智能化環衛裝備龍頭盈峰環境擁有豐富運營經驗的固廢處理企業瀚藍環境;土壤修復龍頭高能環境。
  • 一文詳細了解「碳中和」
    碳中和是指國家、企業、團體或個人測算在一定時間內直接或間接產生的溫室氣體排放總量,通過植樹造林、節能減排等形式,以抵消自身產生的二氧化碳排放量,實現二氧化碳「零排放」。「碳中和」由來《新牛津英語字典》公布二零零六年的年度字彙為「carbonneutral」,意思為「碳中和」。
  • 碳中和,離我們還有多遠?
    而從一個更大的維度去看,中國進行能源領域的碳中和變革也是中國科技進步浪潮下的一個能源領域縮影。碳中和=更經濟+更清潔+更安全的能源結構。長期來看碳中和將會完成美麗中國提出的能源革命戰略目標,我們大膽的預測以非化石能源為主的電能將成為一次能源主體,能源消費中電氣化率達到100%,二次能源中氫能達到30%,完成淨零排放。而可再生能源製造業屬性將帶動成本的進一步下降和能源安全性的提升。