溫室氣體的減排成本曲線

1、溫室氣體減排的成本曲線麥肯錫季刊2007年3月作者：Per-Anders Enkvist, Tomas Naucl e r and Jerker Rosander有關(guān)溫室氣體的爭(zhēng)論正日益升溫。在眾說(shuō)紛紜中，一些言論堅(jiān)持認(rèn)為，溫室氣體排 放和氣候 沒有關(guān)聯(lián)，而另一些言論則敦促全球盡快采取一致行動(dòng)，減少溫室氣體向大氣 層的排放。即使行 動(dòng)的倡議者之間也對(duì)行動(dòng)的時(shí)間、目標(biāo)和手段意見不一。盡管存在種 種爭(zhēng)議，但有一件事情是確 定無(wú)疑的：任何形式的法規(guī)強(qiáng)化都將對(duì)企業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。我們對(duì)這一主題的貢獻(xiàn)，并非是對(duì)氣候變化科學(xué)進(jìn)行評(píng)估，或者來(lái)回答全球各國(guó)是 否應(yīng)該以 及怎樣采取行動(dòng)減少溫室氣體排放這一問題。相

2、反，我們旨在通過本文，為決 策者（如果他們選 擇采取行動(dòng)的話）提供各種可能的減排方法的重要意義和成本，并提供 對(duì)不同地區(qū)和行業(yè)的相對(duì) 重要性的認(rèn)識(shí)。為此，我們建立了一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)成本 曲線，以此顯示全球及各地區(qū)和各 行業(yè)各種可用方法的重要意義和成本。我們的另一個(gè) 目的是，幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人認(rèn)識(shí)潛在法規(guī)變化 對(duì)企業(yè)和行業(yè)的影響。實(shí)際上，許多高層管 理者已經(jīng)在考慮法規(guī)問題。近期的一項(xiàng)調(diào)查 1顯示， 歐洲能源密集型行業(yè)企業(yè)中有一半將歐盟排放交易方案視為影響它們長(zhǎng)期投資決策的主要因素之一。作為本次研究的一個(gè)基準(zhǔn)，我們采用了國(guó)際能源署（IEA）和美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）排放量增長(zhǎng)常規(guī)預(yù)測(cè) 2。然后，我

3、們分析了減少，即 減緩”溫室氣體排放各種可用方法 相對(duì)于這些常規(guī)預(yù)測(cè)的重要意義和成本。我們的研究 3覆蓋六個(gè)地區(qū)（北美、西歐、東歐（包括俄羅斯）、其他發(fā)達(dá)國(guó)家、中國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家）的發(fā)電、制造業(yè)（側(cè)重鋼鐵和水泥 卜 交通運(yùn)輸、住宅和商業(yè)建筑、林業(yè)，以及農(nóng)業(yè)和垃圾處理行業(yè)。這項(xiàng)研究橫跨三個(gè)時(shí)間 段，即 2010、2020和2030年，重點(diǎn)研究到 2030年我們估計(jì)可能花費(fèi)每噸 40歐元或 以下的減排措 施。其他人對(duì)具體行業(yè)和具體地域開展了更為詳細(xì)的研究。但據(jù)我們了解，我們的研究是所有關(guān)于溫室氣體、行業(yè)和地區(qū)同類研究中首個(gè)涉及微觀經(jīng)濟(jì)的調(diào)查。解讀成本曲線我們建立的成本曲線顯示了對(duì)預(yù)期年減排成本的

4、估計(jì)4，以每噸避免排放的溫室氣體多少歐元為單位 5，以及采取這些方法的潛在減排效果，單位為千兆噸（十億噸）。 例如，風(fēng) 力發(fā)電技術(shù)的減排成本應(yīng)被理解為，采用這一零排放技術(shù)的額外成本，而非它 所替代的用更廉價(jià) 的化石燃料發(fā)電的額外成本。風(fēng)力發(fā)電減排潛力即我們所估計(jì)的以每噸 40歐元或更少的成本可以減少的可行排放量。 從另一角度看， 這些成本可以被理解為 通過決策采取具成本優(yōu)勢(shì)的或其他可行辦法減少溫室氣體排放的 （最終對(duì)于全球經(jīng)濟(jì)的 ） 代價(jià)。有關(guān)可用減排措施的未來(lái)成本和可行部署率的假設(shè)多如牛毛，它們構(gòu)成了其成本 和重要意 義的估計(jì)。例如，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的重要意義假設(shè)到 2008年全球各地區(qū)已著手

5、采取減少溫室氣體 排放的措施。而我們模型（以及本文 ）中的數(shù)量應(yīng)被視為潛在減排量，而非減排量預(yù)測(cè)。我們的減排 “供應(yīng) ”模型可以與政府確定的 2010年、2020年和 2030年溫室氣體任何 減排目標(biāo) （即 “需求 ”）作比較。但氣候變化科學(xué)不屬于我們的研究范圍，我們專家的研究 領(lǐng) 域也不在這里。因此，出于示意目的，我們將調(diào)查發(fā)現(xiàn)與辯論中所討論的三大排放量 目標(biāo)，即相 應(yīng)決定大氣中550Ppm、450Ppm或400Ppm溫室氣體長(zhǎng)期集中度（ppm是一種對(duì)大氣中溫 室氣體分子比例的度量單位）進(jìn)行了比較。根據(jù)指標(biāo)的提出者，各項(xiàng)指標(biāo)的目的是預(yù)防全球平均氣溫提高 2個(gè)攝氏度以上。到 2030年，這些排

6、放指標(biāo)中每一項(xiàng) 都難以達(dá) 到，因?yàn)?，它都要求全球?jīng)濟(jì)中溫室氣體與常規(guī)趨勢(shì)之比的效率（相對(duì)GDP規(guī)模的排放量 ）至少提高 50%。全球成本曲線的簡(jiǎn)化版 （圖 1）顯示了我們對(duì) 2030年（這一時(shí)間足夠長(zhǎng)到使我們得出 有 意義的結(jié)論，但要讓我們做出合理的實(shí)際假設(shè)，這一時(shí)間又顯得太短）前可行減排措 施的重要意 義和成本的估計(jì)。我們針對(duì)三個(gè)時(shí)間框架為各行業(yè)和各地區(qū)建立了相同的成 本曲線。Hili詞虢怎更參龍政康丁臨里甄4 M日咖匚1A苗訶- 畀滬冒人斗ian 百竺謝*ZiEKS II 祕(mì)孚K BUS呢唱號(hào)盧Hi吃IL-Ft |f1 ulB u -itM h J v * dH H-.Av ita u 1

7、 Jt ir*W *1 賀啟 3 1 （甲矗二耳.11A4|弗ifrAll if-* ITDrAtlJt m吧K- BIM|*4A1成本曲線的低端多數(shù)是提高能源效率的措施。這些措施，諸如改善新建筑物的絕緣 功能（參 見 充分利用全球能源”），從而可以通過減少電力需求降低排放。在成本曲線的高端是在發(fā)電和制造業(yè)采取更多減排技術(shù) （ 諸如風(fēng)力發(fā)電和碳的收集和封存 6）以及向 更清潔工業(yè)流程轉(zhuǎn)變等措施。這條曲線還代表了通過保護(hù)、種植或再種植熱帶森林，以 及通過采用 更大程度減少溫室氣體排放的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式來(lái)減少溫室氣體排放的方法。對(duì)于減排需求或全球采取一致行動(dòng)達(dá)成某種具體目標(biāo)的概率，我們不作評(píng)論。但我

8、們將能源供應(yīng)層面的研究運(yùn)用到具體減排目標(biāo)的做法，能有助于決策者和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人了 解減排措施對(duì)各地區(qū)和各行業(yè)的經(jīng)濟(jì)影響，以及對(duì)企業(yè)和全球經(jīng)濟(jì)的部分反射效應(yīng)。我 們的分析假設(shè)，研究的重點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)全球所有最廉價(jià)的減排方法，但對(duì)最終的成本分?jǐn)倯?yīng) 該如何不作評(píng)判。當(dāng)然，發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家以及各群體中每個(gè)國(guó)家的溫室氣體減排 的支付能力懸殊很大。減排方法供應(yīng)我們的分析提供了一些值得借鑒的認(rèn)識(shí)。一方面，通過只采用減排成本每噸不超過40歐元的措施，實(shí)現(xiàn)減排267億噸的減排目標(biāo)在技術(shù)上是可行的。 但由于這些低成本可 能性在各行業(yè)和各地區(qū)各不相同 （例如，40歐元或更少成本的潛在減排量有一半以上位 于發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體），

9、需要一個(gè)高效的全球減排體系。但這在政治上難度可能非常大。此外，發(fā)電和制造業(yè)往往是氣候變化爭(zhēng)論的主要焦點(diǎn)，但這兩個(gè)行業(yè)只占到了以相 對(duì)較低成本 （成本最高每噸 40歐元） 減少溫室氣體排放潛力的不足一半。 這意味著， 如果決策者想要按照成本高低的順序?qū)嵤p排措施，他們還必須同時(shí)找到有效利用交通運(yùn) 輸、建筑以及農(nóng) 林業(yè)機(jī)會(huì)的辦法。由于涉及的是數(shù)十億小型排放者（往往是消費(fèi)者 ），而不是已經(jīng)接受嚴(yán)格環(huán)保法規(guī)監(jiān)管的數(shù)量有限的大型企業(yè)，因此，這一潛力更難捕捉。從 具體措施 看， 以最高每噸 40歐元的成本實(shí)施減排潛力中的接近四分之一涉及提高效益的 措施（主要體現(xiàn) 在建筑業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)）這些措施能減少能源需

10、求且不存在凈成本。我 們?cè)谶@里列出的此類措施無(wú) 需改變生活方式，也無(wú)需降低生活舒適程度，但將迫使決策 者通過統(tǒng)一企業(yè)和消費(fèi)者的利益來(lái)解決 現(xiàn)有的市場(chǎng)缺陷問題。此外，我們發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和實(shí)施低成本減排措施之間存在很大關(guān)聯(lián)度，因?yàn)椋?在新建電 廠、住宅或新造汽車時(shí)，采用清潔能源或節(jié)能技術(shù)比在翻新老廠、老房子或老 車型時(shí)成本更低。最 后，以 2030年為終點(diǎn)，減排潛力的幾乎四分之三源于實(shí)施這樣的 措施。它們要么不依賴于技術(shù)， 要么只依賴于成熟技術(shù)而不是新技術(shù)。發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體的作用 盡管發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體相對(duì)于人口總數(shù)所排放的溫室氣體遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)展中經(jīng)濟(jì) 體，但我們 發(fā)現(xiàn)后者占以每噸不足 40歐元減排成本總體減

11、排潛力的一半以上。 發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體之 所以 占的份額更大，原因有三個(gè)：人口眾多、壓縮新增溫室氣體排放較減少現(xiàn)有排放量 （尤其 在高成本發(fā)達(dá)市場(chǎng)的制造業(yè)和發(fā)電業(yè) ）的成本更低，以及熱帶地區(qū)國(guó)家有更大潛力以每 噸 40歐 元或更低的成本避免林業(yè)中溫室氣體排放這一事實(shí)。在以每噸 40歐元或更低的成本減少總量為 267億噸潛在溫室氣體的設(shè)想中，采取 林業(yè)減排 措施（保護(hù)、種植和再種植森林）可減排其中的 67億噸 7。我們估計(jì)，例如， 以每噸不足 40歐 元的成本，非洲和拉丁美洲的熱帶森林采伐率如分別減少 50%和 75%。 這一努力將在 2030年前 每年減排溫室氣體接近 30億噸。 亞洲森林的重大減排

12、成效成本 可能更高一些，因?yàn)槟抢锏耐恋?稀少，商業(yè)采伐的機(jī)會(huì)成本比非洲的生存農(nóng)業(yè)和拉丁美 洲的規(guī)模化農(nóng)業(yè)更高。在產(chǎn)生甲烷和氮氧化物的農(nóng)業(yè)和垃圾處理行業(yè)，發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體也占到了以不足 40歐元的成本 減少排放 15億噸溫室氣體一半以上的潛力。 這一行業(yè)的減排措施將包括轉(zhuǎn)而 采用溫室氣體排放 量少的肥料和耕作技術(shù)和收集垃圾填埋場(chǎng)所產(chǎn)生的甲烷氣。減少能源需求增長(zhǎng)通過采用零成本或負(fù)成本的生命周期措施， 可以實(shí)現(xiàn)以每噸 40歐元或更少的成本進(jìn) 一步減 少 60億噸溫室氣體排放 （幾乎是總減排潛力的四分之一 ）。這一潛力主要出現(xiàn)在交 通運(yùn)輸業(yè)和 建筑業(yè)。例如，提高新車和新建筑的防寒隔熱性能，將降低用于取暖的

13、能源 需求， 從而減少排 放。 降低能源支出的成效高于額外的絕緣材料成本。 根據(jù)我們的模型， 此類措施以及制造業(yè)的部 分措施，有使全球電力需求未來(lái)增長(zhǎng)幾乎減少一半、從目前的 每年 2.5%減少到 1.3%的巨大潛力。至于哪些產(chǎn)生凈成本的措施， 我們發(fā)現(xiàn)凈成本為每噸 40歐元的所有潛在減排措施中 大約有35%涉及林業(yè)，而制造業(yè)占 28%、發(fā)電業(yè)占 25%、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)則分別為 6%。電力角度2002年，電力行業(yè)占全球溫室氣體排放量中的 94億噸，占 24%， 2002年是提供 各行業(yè) 全球連貫數(shù)據(jù)的最新年份。根據(jù)國(guó)際能源署的常規(guī)預(yù)測(cè)情景，由于全球電力需求 翻番，到 2030 年，發(fā)電產(chǎn)生的溫

14、室氣體排放量將增至每年168億噸。 成本為每噸 40或更少的五類主要減排措施與電力行業(yè)相關(guān)：減少需求、碳的收集和儲(chǔ)存、可再生能源、 核電以及提 高化石燃料電廠溫室氣體效率。這五大措施加起來(lái)，有到 2030年使電力行 業(yè)溫室氣體排放量減少 到 72億噸的巨大潛力。在發(fā)電技術(shù)中，核電（避免溫室氣體排放成本為每噸 0-5歐元）是最廉價(jià)的減排手 段，其成 本競(jìng)爭(zhēng)力接近化石燃料發(fā)電。我們估計(jì)，通過碳的收集和儲(chǔ)存手段減少溫室氣 體排放的成本到 2030年將達(dá)到每噸 20-30歐元。 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可能平均達(dá)到每噸 20歐 元，依據(jù)所在地點(diǎn)以及依 賴天氣發(fā)電的以往滲透率不同，成本差異懸殊。在我們的模型 中，與

15、常規(guī)預(yù)測(cè)情景相比，電力行業(yè) 實(shí)現(xiàn)450Ppm溫室氣體濃度目標(biāo)的額外總成本在2030年前約為每年1200億歐元。對(duì)電力行業(yè)企 業(yè)來(lái)說(shuō)，這一數(shù)字代表著監(jiān)管機(jī)構(gòu)可能 采取的進(jìn)一步減少溫室氣體排放行動(dòng)的巨大可能性。應(yīng)對(duì)上述減排潛力可能使企業(yè)從傳統(tǒng)的燃煤和燃?xì)獍l(fā)電向采用碳收集和封存技術(shù)的 燃煤電 廠、向可再生能源以及向核電的轉(zhuǎn)變。在我們的模型中，采用碳收集和封存技術(shù) 的電廠可以使其在 全球發(fā)電行業(yè)的比重從 2002年的零增長(zhǎng)到 2030年的 17%的增長(zhǎng)。 可再生能源 （包括占份額大 但增長(zhǎng)緩慢的大型水電項(xiàng)目） 將從目前的 18%提高到 32%， 核電將從目前的 17%提高到 21%。沒有采用碳收集和封

16、存技術(shù)的化石燃料發(fā)電將從目 前的 65%減少到 30%。低技術(shù)含量的減排措施人們對(duì)技術(shù)在減少溫室氣體排放方面的作用爭(zhēng)議頗多。我們發(fā)現(xiàn)，成本低于或等于每噸 40歐元的可能減排措施中，大約 70%將無(wú)需依賴任何重大技術(shù)進(jìn)步。這些措施要 么涉及很 少的技術(shù)含量 （例如，農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域 ），要么主要依靠核電、小型水電和節(jié)能照 明等成熟技術(shù)。 減排措施中剩余 30%則依靠新技術(shù)或大幅降低現(xiàn)有技術(shù)的成本，諸如碳 收集和封存、生物燃料、 風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能電池板等。這里的關(guān)鍵并非在于技術(shù)研發(fā)對(duì) 減排的意義不重大，而在于，從 2030年的視角來(lái)看，低級(jí)術(shù)含量的減排措施非常重要。影響何在？我們的分析揭示了減排措施對(duì)各

17、行業(yè)和各地區(qū)的數(shù)個(gè)重要影響，假如監(jiān)管機(jī)構(gòu)選擇 減少溫室氣體排放的話。茲將主要總體結(jié)論概述如下：減少溫室氣體排放的成本對(duì)于全球經(jīng)濟(jì)，本文中450Ppm的情景將取決于實(shí)施成本在每噸40歐元的所有可用減排措 施的能力。如果發(fā)生這種情形，我們的成本曲線顯示，到 2030年，全球年成 本可能達(dá)到約 5,000 億歐元，占該年預(yù)測(cè)GDP的0.6%。然而，如果需要代價(jià)更高的措施以達(dá)到減排目標(biāo)，成本可能 高達(dá)11,000億歐元，占全球GDP的1.4%。如果正如氣候變化爭(zhēng)論中的某些參與方堅(jiān)持認(rèn)為的那樣，減少溫室氣體排放的成本 可以是針 對(duì)未來(lái)無(wú)所抑制的排放這一嚴(yán)峻的潛在后果的保險(xiǎn)政策，那么將這一成本與全 球保險(xiǎn)

18、業(yè)營(yíng)業(yè)額 （不含人壽保險(xiǎn)，2005年保險(xiǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)額占全球GDP的3.3%）作一比較可能更具相關(guān)性。注重節(jié)省成本的法規(guī)如果監(jiān)管機(jī)構(gòu)選擇加快現(xiàn)行減少溫室氣體排放的計(jì)劃，他們應(yīng)牢記以下四類成本控 制措施：確保實(shí)施嚴(yán)格的建筑物和交通工具能源效率技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則建立穩(wěn)定的長(zhǎng)期激勵(lì)機(jī)制， 鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)和工業(yè)企業(yè)開發(fā)和采納溫室氣體減排技術(shù)提供充分的激勵(lì)和扶持， 提高選擇的關(guān)鍵技術(shù)的成本效率， 包括碳收集和封存技 術(shù)有效地強(qiáng)調(diào)農(nóng)林業(yè)的減排潛力， 尤其在發(fā)展中國(guó)家； 此類系統(tǒng)需要與總體發(fā)展議 程密切 掛鉤改變營(yíng)商環(huán)境對(duì)于電力行業(yè)和能源密集型行業(yè)的企業(yè)而言，收緊溫室氣體法規(guī)將意味著全球營(yíng)商 環(huán)境將發(fā)生重大改變，其嚴(yán)重程度不亞于上個(gè)世紀(jì)七十年代發(fā)生石油危機(jī)時(shí)那樣。它