整理 | 泽强
编辑 | 栗子
一直以来,能源消耗、碳排放与经济发展似乎总是一对矛盾体,GDP发展与环境保护往往不可兼得。但凭借垃圾焚烧、污水处理等先进技术,通过对生产余热的利用,丹麦不仅在部分地区实现了零碳,甚至在某些地方和领域还实现了“负碳”,做到了在保证GDP发展翻倍的同时,维持能耗低增长。
通过科技赋能,丹麦目前的碳排放与水耗均呈现下降趋势。在2025年,丹麦计划将首都哥本哈根打造成世界首个零碳首都,在2030年前,丹麦将努力实现能源与碳排放“双中和”。
中国的能源结构与转型前的丹麦十分相似。那么,中国是否可以应用丹麦的能源转型路径?同样“风光俱全”,中国开发风电、光电的瓶颈在哪里?对比丹麦目标,在2025年,北京乃至全中国的绿色转型能发展到什么样的境地?
5月20日晚,优也董事长&创始人傅源与丹佛斯中国区副总裁车巍以直播的方式,就《转型先锋,丹麦童话》这一主题展开了巅峰对话。对于上述问题,车巍与傅源都进行了全面、深入的探讨。
1.丹麦童话:一场“穷则思变”的能源改革
优也董事长&创始人傅源:丹麦大力推动新能源转型的原因是什么?它地处北欧,气候寒冷,甚至有一部分国土已经到了北极圈的范围内。在这样一个国家,想保持活力,肯定需要非常多的热量。这样的国家是怎么想到要去自然中获取能源的?
丹佛斯中国区副总裁车巍:丹麦的能源转型,实际上是一个“穷则思变”的过程。大家都知道,在上个世纪70年代至80年代期间,世界爆发过两次全球经济危机。在这个过程中,丹麦受到了较大的冲击。
作为一个自然资源较差,特别是石化能源匮乏的国家,丹麦的石油消耗基本靠进口,而丹麦的能源结构,又以煤炭和石油为主,而且当时油气几乎百分之百靠进口。所以对丹麦而言,当时的能源危机无异是灭顶之灾。可以说,就是在这种能源危机的倒逼下,丹麦才开始了它的能源转型之旅。换句话说,所谓“丹麦能源童话”讲述的就像是安徒生笔下“丑小鸭”如何蜕变成“白天鹅”的励志故事。
在过去的40年里,丹麦早已实现碳达峰,目前正在稳步迈向碳中和。过去一二十年中,丹麦的GDP一直在提升,甚至实现了翻倍,但它的能耗却并未增加,多年来基本处于持平状态。更有意思的是,它的碳排放与水耗都是呈大幅下降趋势。
丹麦是如何做到的呢?这需要立法机关、政府、学术研究机构等社会各界及全民的共同参。通过技术创新,从“开源”的角度,丹麦催生了一批像风能公司维斯塔斯一样的顶尖新能源企业;与此同时,还产生了像丹佛斯这样聚焦“节流”,专注于节能降耗的隐形冠军企业。
我今天同大家分享的重点就是如何节能增效,希望能对我国的双碳目标实现有一些帮助。
2.“无废之城”哥本哈根的焚烧发电模式
傅源:从数据上看,丹麦的发展很令人震撼,在过去几十年里,其经济增长了114%,但能源消耗仅增长了6%,碳排放和水耗甚至是下降的。这其实颠覆了大家的认识,因为大家都会觉得GDP增长一般都会伴随更大的能耗,比如运用更多的超算中心,普及电动汽车,发展越来越自动化,也就越来越耗能。丹麦这样的发展是怎么实现的?有没有什么非常开脑洞的节能方式或者生活方式?这种重要、有趣又很创新的部分,来给我们分享一下。
车巍:讲到这个,肯定绕不开丹麦的哥本哈根。哥本哈根是一个约有100万人口的城市,因为丹麦整体体量小,所以许多实践更容易展开,可能性更多,哥本哈根就是一个代表。
哥本哈根预计将在2025年成为世界首个实现碳中和的首都城市。到目前,城市用能的40%都依靠垃圾焚烧获取,实际上已经做到了“无废”,也就是“zero waste” 。
在哥本哈根,有一个很酷的建筑,叫哥本山,位于皇宫对面,实际上是一个垃圾焚烧厂。能在离皇宫这么近的地方烧垃圾,说明它的技术手段与燃烧效率都非常高了。
这里我引入一个概念,叫区域能源,实际上和我们国家集中供热与集中供暖的概念很像,指的就是能源生产效率非常高的一个状态。
傅源:这很有趣,我们可以脑补一下,假如在我们的中南海附近,也有一个垃圾焚烧厂,那是一个什么场景。这样想,这个城市的洁净发达程度与管理水平就很好理解了。
车巍:是的,而且我们的最高领导,现在也在大力推进双碳。但是国内一般讲起垃圾焚烧,很容易有“邻避效应”,就是大家都害怕由此产生的污染,甚至引发周边群众的抗议。其实这里边的技术问题,目前已经解决了,就是所谓的“超超临界发电技术”。
除了哥本哈根,其他地方的垃圾焚烧场我也参观过,确实很震撼,效率非常高,真正做到了“榨干”。
傅源:吃干榨净。
车巍:对的,吃干榨净。这一点国内也在进步,首先一个核心就是垃圾分类,这是垃圾焚烧的第一步。所以在国内建设垃圾焚烧厂,哪怕是建在市政府周围,从技术上来说,也已经解决了。比如哥本哈根的焚烧厂,它上面还有一个滑冰场,有地方办讲座,把科普、文化娱乐和能源生产融为一体,真正实现了循环经济。
丹麦实现碳中和的目标是2050年,在这个过程中,无论是从政策立法,还是最佳实践,其进步一直对欧盟以“绿色新政”为标志的绿色转型都有积极影响。
另一个例子就是健康出行。丹麦人十有八九出行都靠自行车,丹麦在世界上也是一个自行车强国,从女王到总理,都在骑自行车,这应该也是我们要学习倡导的。
这就包括一些基础设施建设,自行车的停放设施、自行车道等等。国内也有很多自行车活动,中国未来应该逐渐从自行车大国,发展成自行车强国。
傅源:对,我们优也在自己公司也有一个骑自行车的传统,在2018年和2019年,我们公司全体两次去环台湾岛,骑了有950公里。
而如果一个城市想要绿色健康的话,首先机动车就要给自行车提供方便,我们当时环台湾岛的时候,那里的技术设施建设就比较完善,我相信丹麦也是同样的。
回到垃圾焚烧发电,对于我们而言,优也的一个能力就是用数字化去做综合的协同计算,赋能工业进行节能减碳,包括去支持垃圾焚烧发电。这个过程中的一个关键,就是去增加它的燃烧稳定性。
其中,对沤化池的管理就是非常重要的一环。德国能源署的陶光远博士就说,如果把垃圾焚烧厂建到城市中心,第一能减少搬运与浪费,第二就是避免了污染,会处理的很干净,不容易引发大家的反感。这种治理理念对于我们来讲是特别有价值的。
车巍:对,如果基于垃圾分类的垃圾焚烧能够像哥本哈根那样在大城市中心来做的话,实践会变得更容易,大大有利于对环保理念和循环经济的推广。
丹麦另一个很有意思的地方在于,虽然居民居住较为分散,分布在各地乡镇,而且建筑以独栋居多,但是它的供热区域能源效率却很高,大概是60%多,世界领先。奠定了丹麦城镇能源系统节能高效的基础。
从丹麦过去几十年的建筑能效的进程看,其单位能耗和总能耗都在下降,从技术层面来说,这是因为门窗墙体保温技术上的技术标准的提高,加之广泛使用变频器、热计量等。
反观中国北方,大部分供热都是按面积收费,因为这是民生工程。这个过程就留下了一个浪费的窟窿。比如离热源近的住房,温度会很高,经常不得不开窗散热,形成浪费;离热源远则会变冷,舒适度也大打折扣。在丹麦,完全实现分户热计量,用热更精准,从源头上引导鼓励民众的行为节能。
实际上,我国的建筑节能,特别是老旧小区如果真的能够实施分户热计量的话,节能可以提高至少30%。
另外,随着技术创新,不管是热电联产,还有新能源、生物能、工业余热、垃圾焚烧、储能等新技术。近年来,数据化、智能化对区域能源而言很重要;利用人工智能与云端大数据,整个能源系统都将变得更加高效。这些技术都能通过区域能源系统,使城市供能效率大大提高,温度大幅下降,因而能保证对于环境的影响越来越低,整个城市能源系统会变得越来越绿色安全高效。
这一过程中,有一个基本理念就是本地化能效最大化。比如我们之前做的简单化的“煤改气”等,愿望是很好的,但实际上是不可持续的,主要原因就是做不到本地化。
本地化能源利用包括许多新的能源运用场景,比如数据中心与污水处理的余热利用,甚至是一些超市余热都能纳入到这个体系中。联合国对这个也很重视,在为推动实现“全球可持续发展目标”(SDGs)而设立的“人人享有可持续能源”(SE4ALL)项目中,区域能源就是可以实现“开源”与“节流”并举的“加速器”。过去7、8年中,丹佛斯作为私营部门的合作伙伴,在联合国环境署等的领导下,一直在包括中国在内的世界许多国家城市推动区域能源的实践和项目落实。
傅源:是这样的,这对优也而言也是一个很核心的理念。我在十年前,就开始致力于大工业的节能工作,这个过程中,区域化一定会发生。包括新能源介质、储能还有电气化它都会发生。这其中,数字化是一个必要的背景。因为它需要平衡计算,因为所有的这些新能源都是非稳定介质,都是变化的。
比如说光能,它随着昼夜变化,风能,它随着自然风力变化。这种情况下,稳定性怎么实现?所以在优也创立之初,我们就希望,一方面帮助大工业去节能,另一方面就是把综合能源的使用引入进来。然后我们去进行数字化,包括平衡计算,为厂家提供自己的解决方案,使厂家能尽量多的使用综合能源介质,这是优也一个非常大的愿景。
我们目前就是通过运营知识和软件技术来支撑区域性的综合能源互补,特别是它的数据平台与实时平衡计算。
3.污水处理:从零碳到负碳的进击之路
傅源:刚才谈到污水中心,其实所有的耗能端,不管是污水处理还是数据中心,本身都会大量产热,从这一点出发利用能源,也很有新意,可以就这一点分享一下吗?
车巍:联合国环境署于2014年牵头做了一个报告,《城市区域能源:充分激发能源效率和可再生能源潜力》,对48个城市的区域能源最佳实践、技术路径、融资和政策支持进行了全面分析。报告结论认为,如果到2030年全球城市都能有效推广区域能源模式的话,对全球节能的贡献将达50%,减排贡献59%。
我们就参与了报告制定,而且在2015年帮助翻译出版了这个报告的中文版。记得我带着刚刚出版不久的中文版去参加COP21,即联合国巴黎气候变化大会,正好联合国环境署准备公布发表报告的法文版,看到中文版十分高兴,当即在会上一并宣布推出。
报告中提到了本溪,说的就是我们跟本钢热力公司的合作案例。大家知道本溪是我国的“钢都”,对我国国民经济贡献很大,但也是高污染的城市,据说联合国环境署曾经在卫星上无法辨认找到这座城市。长期以来,负责城市供热的本钢热力公司一直亏损,而且高污染高排放。我们参与以后,利用热力平衡等创新技术,利用本钢生产余热,给城市进行区域供热,每年少烧几十吨煤炭,大大降低了污染。
这个企业之前每年亏损达1500万人民币,与我们合作之后,第一年就盈利了100万,第二年则盈利了800多万元。这是一个比较典型的区域能源成功案例。我们不仅为城市创造了经济和社会效益,也带来了明显的环境效益,为本溪的“蓝天工程”做出了一点贡献。
我国跟全球各国一样,在大力发展数字经济和新基建,而数据中心用电量是非常巨大的,占全球用电量的1%,这个数字在中国要高得多。我们国家现在建数据中心,据说十个项目能够批下七八个就不错,就是因为高耗能,在环保节能环节通不过。
我们参与了对Facebook在丹麦安徒生故乡欧登塞的欧洲数据运营中心的节能改造,通过使用新能源风能的占比,降低PUE值。更有意思的是,利用数据中心余热,我们已成功与城市区域供应系统耦合,实现为1.2万户人家全年供热。
我非常高兴地告诉大家,这个实践经验,已经在位于天津武清的京津冀数据中心进行落地,今年年底应该就能投入运营, 通过不同的创新解决方案,在降低PUE值的同时,把余热拿给中心旁边的办公楼酒店商铺,整个项目的投资回报率仅为2.4年。
傅源:优也最近也在服务数据中心客户,想尽可能极致地去降低它的PUE值。PUE值越低,主动耗能就越少。通过降低PUE值,再把余热进行收集,集中供暖,这种热的采集和供应方式实际上是突破传统的。通过这种方式,一个城市的公共设施建设、数据中心建设,包括电网体系,都要连接起来,进行打通,这很不简单。你们在武清的这个项目是怎么做到打通如此多渠道与部门的?这里面有没有什么窍门?
车巍:这个问题很好,但我们在武清的项目应用场景看是完整的,但主要还是局限于运营商,未能与城市区域供热耦合。在丹麦的项目则是真正实现了城市打通,能为城市供热,武清项目之后应该也是往这个方向发展。
接下来我和大家分享的另一个案例就是奥胡斯的污水处理。奥胡斯是丹麦的第二大城市,拥有30多万人口。其中污水处理是很重要的城市治理环节,也是一个高耗能领域。
从实践结果上看,通过早期的污水利用、热泵以及污泥的干化处理,奥胡斯的污水处理已经由高耗能领域变成了产能领域。这是国际能源署一直在推荐的经典案例,它每年产生的能源能够达到230%,这意味着它除了处理污水本身所需要的100%能源以外,还有额外的1.3倍能源产出,用来为城市供热供电。顺便提一下,奥胡斯城市碳中和目标是2030年实现,我们污水处理厂的项目也在直接为此做出贡献。
丹麦的污水处理的确是世界上最为先进的。实际上,丹麦目前已经有8、9家污水处理厂,在不同程度上实现了能源中和,丹麦污水处理行业在2030年要实现“双中和”,一个是“碳中和”,另一个就是能源中和,也就是在整个生产过程中不需要消耗任何能源,也就是说,这个小国家正在把一个高耗能行业,稳步创新变成一个产能行业。
傅源:这个方式听起来很让人兴奋,治理“水”实际上比治理“能”更难,因为水是一个各个环节都要串联起来的体系,包括水源地治理、供水、污水处理、水力发电、数字化技术应用等等。比如中国的江河流经各省,如何才能实现经济价值最大化?有时上游发电量提升,就会导致下游水流变缓,生态环境就会受影响。在中国的长江黄河,这些问题通过“长委会”、“黄委会”解决。
在美国纽约的哈德逊河与英国伦敦的泰晤士河,我们也曾参与到其中的水治理环节里,希望可以通过与政府合作,发展循环经济。具体做法就是合通过淤泥利用技术来发电,但对比丹麦还是有所不如,因为我们最多能做到能源中和,不能反过来去提供更多的能源,达到“负碳”的程度。
所以说,治理水十分重要,这对于工业而言是一个巨大的挑战,因为工业生产其实是需要大量用水的。在中国的一些地区就面临着水治理挑战,比如内蒙古,这个地区有非常多的矿藏,但十分缺水,如果要在这里落地大型化工产业,首先就要把水保障好。
一个例子就是新加坡的玉朗岛项目,玉朗岛上有一个工业园区,包含十几家大型化工企业,而新加坡本身没有淡水,需要进行海水淡化与雨水收集才能获取淡水,所以十分缺水。而新加坡的做法就是,在工业园的十几个企业中制定水的分级制度,规定水一层层的流向,通过技术手段把各个企业连起来。当时这个项目由我的老东家,麦肯锡来完成。
所以我们会看到,水其实把人类连成了一个命运共同体,要求人们极致的去利用水资源。我们不仅要去享受水的利好,还要做到保护,把水作为重要的资源,要做到绿水青山与GDP发展的兼顾,而不是一种零和博弈。
不能说,GDP越发展,水污染越严重,这在中国是一个很严峻、也很重要的议题。丹麦的经验对我们确实有很强的借鉴意义。
车巍:没错。刚才我们说的是污水处理,实际上还有两个环节很重要,一个是节水,一个是水的纯净化。对于节水而言,目前城市自来水的供水系统还存在较大的浪费,在丹麦,这种耗损率仅占到总量的6%-7%,甚至更低。
而水的纯净化,在丹麦的餐厅,哪怕喝一杯白水也要几十克朗,实际上这个收费的白水也就是从自来水管中直接接取的。另外一个可以体现丹麦水质的就是游泳,我本身是游泳爱好者,在哥本哈根,哪怕是在闹市中的海湾,也是可以直接下水游泳的。因而在丹麦的能源童话中,最终实现人与自然的高度和谐,水治理是非常重要的部分。
傅源:我们聊了很多丹麦的实践,那对于中国而言,如果我们想吸收学习这些经验,会面临哪些挑战呢?我们中国也有非常多的风能和光能,那在风光俱全的情况下,我们该怎么利用?能不能给些思路?
车巍:这个问题很好,丹麦能源转型之所以成功还有一个很大的原因就是,不仅自身有统一的电力市场,而且与北欧电力市场完全一体化,可以根据能源供应侧的波动进行有效调节。比如风大的季节和时段,就把富余风电卖出去,而缺口的时候就把电买进来。这点对我们国家很重要,如果我国能够形成统一的电力市场,我国目前已经在得到改善的弃风弃光弃水现象可以得到进一步完善。我2017年在《中国改革》杂志上发表过一篇名为《“零碳”不是丹麦童话》的论文,重点谈到这个问题。
在这里,我还与大家分享一个案例。中国的著名央企上海电气有与丹佛斯合作,正在距离上海100多公里的浙江海盐,要建立一个风场,丹佛斯就通过提高能效和微电网等储能解决方案,增强了这个供热系统的能效,供丹佛斯在海盐工厂提供能源,共同打造一个“零碳工业园”。这种解决方案其实在中国的应用场景非常广泛。
4.让丹麦经验加速中国零碳之路
傅源:对于中国而言,其实现在民用能源的价格已经十分低廉了,城市多能互补的综合能源效率也高达82%,但依旧难以实现盈利。国家让利于民,民众也应该形成节能的理念,践行低碳生活。在引导民众节能意识形成的过程中,有什么好的方法吗?
车巍:从提高能效的角度来说,首先要利用电力市场的协调机制,比如用电高峰期,有能力的企业可以卖出能源,等到低谷时再买入。从宏观上讲,前面提到,要完善全国的统一市场,协调机制与统一市场搭配,会减少许多浪费。
在观念形成上,除了宣传以外,热计量就是一个很好的激励机制,这个措施不执行,很难做到真正的节能。在丹麦,居民一年四季都可以打开暖气,但是要计量收费。所以,在丹麦,房子本身的能耗高低就会很受人们重视。再有就是宣传骑车出行等理念,建设一些基础设施。这些都可以不断提高。
傅源:哥本哈根计划在2025年成为零碳首都,那北京到2025年会是什么状况?
车巍:北京和哥本哈根是友好城市,今年刚好是哥本哈根与北京结为友好城市10周年,在这个过程中,北京与哥本哈根在绿色发展领域会有许多互动。比如下个月初就会举办一系列“双城记”纪念活动,包括双边在绿色领域的合作成果展示,大家可以关注。特别值得一提的是,届时还会连线国际能源署在丹麦森讷堡举办的第七届全球能效大会,分享全球节能减排的政策和工业创新最新发展动态。顺便提一下,这是今年联合国气候变化大会前,与气候能源相关的一次最重要的全球盛会,地点就在丹佛斯全球总部、“零碳之乡”森讷堡,而丹佛斯是唯一的企业合办单位。
回到你前面问的问题,“丹麦能源童话”对我们国家实现双碳到底有何借鉴意义?我想用我过去文章里的一段话作答。
“很多人欣赏全球能源转型最为成功的‘丹麦能源童话’,但很少有人真正愿意去做。他们认为丹麦太小,不足以代表世界。而我最欣赏的恰恰就是丹麦的‘小’,它从一个弹丸小岛萨穆苏岛由‘零碳’到‘负碳’,最终完全摆脱化石能源的实践开始,逐步推广到城市和乡镇(如哥本哈根将于2025年成为全球首座‘零碳首都’、‘零碳之乡’森讷堡于2029年实现碳中和),最后推及全国,明确承诺2030年减碳70%,并于2050年前完全摆脱化石能源,在不用核能的情况下,全面实现碳中和,开欧盟‘绿色新政’之先河。这正是由小及大的可能。恰恰是丹麦较小的体量,才使得它能够更轻量的进行能源改革,进而成为人类完全摆脱化石能源的‘先锋实验室’。今天,当全球许多国家由于俄乌之战再次面对能源危机时,丹麦已经可以置身事外,实现能源安全了。
“丹麦不同政党政见各异,但始终对绿色发展保持共识,为举国推进能源转型、保障能源安全奠定了基础。同时,通过‘开源’与‘节流’并举,在开发本土化可再生能源的基础上,坚持以‘节能’为核心,将节水纳入能源规划体系,形成以建筑节能为基础的区域能源体系,并通过推广分户热计量的方式,鼓励全民节能,提高能效;围绕‘增效节能’打造出一个创新发展的绿色产业链,逐步成为全球绿色转型的先行者。”
“他山之石,可以攻玉”。我想今天我们所谈的“丹麦能源童话”的基本理念和最佳实践,对我们国家目前实现双碳的努力,无论是在顶层设计,还是各地具体落实,都会有积极的借鉴意义。