[韩日联合研究:2050世界展望] ⑧韩日迈向碳中和的合作前景
编者按
日本金属与能源安全组织(JOGMEC)项目总监原田大辅(Daisuke Harada)探讨了韩国与日本在碳中和方面的未来合作,强调在向低碳经济转型过程中,确保能源稳定性的联合努力的必要性。他强调了在氢和氨生产、碳捕获与封存(CCS)以及更清洁的液化天然气(LNG)实践等关键领域进行合作的重要性。鉴于俄乌冲突后俄罗斯作为能源伙伴的可靠性下降,原田强调了重新评估能源安全战略的紧迫性。他着重指出,韩国和日本需要实现能源供应链多元化,加强区域能源合作,并投资于脱碳技术,以提高韧性和经济安全。
一、应对全球能源转型
日本政府大约每三年修订一次能源计划(ANRE-METI 2018)。该计划是根据2002年颁布的《能源基本法》制定的。2024财年是制定新的第七个计划的年份。最新的第六个计划于2021年10月获得内阁批准(见图1),为日本2030年的能源结构设定了目标,并提出了2050年的各种情景。该计划将核能列为日本主要的国家能源来源,预计到2030年,核能将占该国发电量的20%-22%。此外,最近引起公众关注的新能源——氢和氨,已被新纳入,预计到2030年将占日本发电量的1%(ANRE-METI 2022)。
[图1] 日本第六个能源基本计划(2021年)中的一次能源供应展望
虽然日本一次能源供应中70%依赖化石燃料,但以欧盟倡议为首的近期脱碳趋势在2020年加速,也推动了日本宣布“2050年净零排放”的目标,追随其他国家。这一运动不仅对政府能源政策制定者,也对大多数产业产生了巨大影响,尽管距离目标还有30年,但它们将因这种剧烈变化而受到影响。
日本在地理上受到限制,能源利用,特别是太阳能利用受到限制,而风能则取决于在台风季节是否有足够高的安全保障。水力发电已得到充分开发。核能目前是一个热门话题,特别是考虑到预测30年内可能再次发生大地震的情况下,如何减少其使用。需要一种现实且具体的方法来实现净零排放目标,尽管未来仍不可避免地要使用化石燃料。解决方案将包括节能(尽管这对日本来说潜力有限)以及能源来源多样化,如氢能(氨能)、碳中性液化天然气(或可能是“绿色石油”)以及碳捕获与封存/碳捕获、利用与封存(CCS/CCUS)(不仅是蓝氢和氨,还包括通过管道和船舶出口二氧化碳),以及森林碳汇(有争议但不可忽视)和购买国外的排放权。
日本经济产业省(METI)终于公布了新的第七个《能源基本计划》草案,其中包括到2040年的展望(METI 2024)。该草案将于1月进行公开征求意见,并于2月获得政府批准。该草案最值得注意的方面是,它显示出向最大化利用核能发电的转变。这与之前尽可能减少日本对核能依赖的政策形成了重大转变。
关于2040年核电发电占比20%(见图2),关键因素不是占比本身,而是实际发电量。当前计划设定的2030年目标是占总发电量的20%-22%(0.93至0.94太瓦时,图1)。在这种情况下,核能发电量将为1800亿至2000亿千瓦时。然而,这份新草案表明,到2040年,核电将占总发电量的20%,相当于2200亿至2400亿千瓦时,这意味着核电发电量到2040年将增加约17%-18%。这也表明不仅有可能重启核电站,还有可能建造新的核电站。
[图2] 日本第七个能源基本计划(2024财年)新草案的能源结构
韩国也正处于需要将其能源基本计划从目前的第十版修订为第十一版的关头。两国在能源方面一直走着相似的道路,因为它们的能源状况大体相同。日本的展望显示了一次能源结构作为基础,而韩国的电力结构则显示出日本也正在朝着这些方向发展,例如以核能作为基荷,化石燃料作为主要能源,以及对氢和氨作为新能源的雄心勃勃的展望(见图3)。几家消息来源称,即将出台的第十一版《能源基本计划》将概述韩国2036年的能源结构,并预测液化天然气(LNG)在电力结构中的使用量将从目前的26.8%进一步下降到9.3%,引用韩国产业通商资源部的一份声明:“韩国将更多地依赖核能发电和可再生能源,而不是化石燃料和液化天然气。平衡的能源结构将促进可再生能源的有效利用,以更好地实现碳中和(The Korea Times 2024)。”这将是日本和韩国未来道路上的一个争议点和关键区别。
[图3] 韩国电力结构按来源划分的展望
※新能源与可再生能源包括燃料电池。其他包括热泵系统。
这场旨在打破和重塑化石燃料社会现有结构和技术优势的游戏已经开始。欧盟在2035年前禁止混合动力汽车的举措,似乎是其排除丰田和本田等已拥有先进领先技术的日本全球性公司的一种市场策略。
虽然氢能现在已成为清洁未来能源的明星象征,但我们也应该注意到,绿色氢能等新能源并非一次能源。它们主要是利用其他能源生产的副产品,这使得它们的成本相对于一次能源更高。此外,在安全性、供应量、多功能性、单位热值以及最重要的是经济性(包括生产、运输和储存成本,这些成本普遍都很高)方面,它们仍然是不可靠的能源来源。如果我们选择使用氢能,我们将损失金钱,至少在成为买方方面是如此。我们应该仔细考虑如何成为氢能(上游权益)及其技术(生产和运输)的卖家。
总有可能出现一些因素,可能导致这场全球脱碳趋势终结或被遗忘,正如我们在《京都议定书》(1997年达成,2005年生效)中已经经历过的那样。这些因素可能包括:1)如果全球开始降温;2)如果新冠疫情被扑灭或全球接受与病毒共存;3)如果世界无法在净零排放上达成一致,并且各国认识到在看不到和感觉不到气候改善的情况下,花费巨额预算实现“净零排放”是不公平的。
[图4] 2020年,碳中和元年
COP26峰会是一次重要事件,它象征着全球对脱碳的承诺。另一方面,它也可能标志着兴奋的顶峰,因为除了阿曼(2022年10月)之外,我们没有看到其他国家在会后设定新的碳中和(CN)目标。目前,超过80%的国家已设定了2045年至2070年之间的碳中和目标。其余20%的国家,来自亚洲、非洲、拉丁美洲和中东国家,仍在考虑是否加入这场极其昂贵的千年游戏。虽然20%目前是少数,但根据联合国的人口预测,到2058年,全球人口将从80亿增加到100亿,这20亿的增长将主要来自这20%的国家。
脱碳的旗舰——欧盟的能源平衡——将如实反映化石燃料的淘汰和无碳能源的增加。在转型过程中,将面临困难,例如核能的依赖程度、作为过渡能源和氢气来源的天然气采购、欧盟成员国之间的差异,以及目前因乌克兰危机而前所未有地飙升的能源价格。相反,在亚洲,尽管一些国家设定了碳中和目标,但并非所有国家都在朝着同一个方向迈进。除了转向天然气,廉价煤炭仍将在一些能源消耗大国的能源结构中扮演主要和重要的角色。
俄罗斯曾被认为在能源安全方面对日本的重要性与现在对化石燃料的重要性相同,因为氢气(氨气)等新能源预计将主要像现在一样,通过天然气生产。对俄罗斯来说,目前的脱碳趋势并非威胁。他们相信全球市场将会改变,一些国家仍将偏爱更便宜的化石燃料,而另一些国家则必须购买俄罗斯昂贵的氢气。这代表了新的商业机会。
此外,日本期望的解决方案,如上所述,不仅包括氢气(氨气),还包括碳中性液化天然气(或可能是“绿色石油”)以及碳捕获、利用与封存(CCS/CCUS)(不仅是蓝氢和氨,还包括通过管道和船舶出口二氧化碳)。这些都依赖于俄罗斯的潜力。换句话说,俄罗斯是唯一能够向日本提供此类来源和解决方案的国家。
此外,俄罗斯已开始宣布并宣传其森林吸收二氧化碳排放的能力(每年排放15亿吨二氧化碳,吸收25亿吨二氧化碳)(俄罗斯联邦总统办公室2021年)。虽然关于其真实性存在争议,但俄罗斯无疑有巨大潜力支持日本实现2050年净零排放目标。
二、后乌克兰危机时代的未来展望
日本能源资源贫乏,大部分依赖进口。确保能源安全对于保护人民生活水平、防止经济活动停滞以及应对不可预见的突发事件至关重要。供应来源(国家)和供应路线的多样化在加强能源安全方面发挥着重要作用。
在过去的30年里,尤其是在苏联解体后,俄罗斯一直被认为是离日本最近的主要石油和天然气生产国,也是日本政府和日本公司作为股东参与上游业务最重要的国家之一。此外,北海航线由于气候变化,其商业利用率逐年提高,使日本能够连接北冰洋。北极是地球上最后的可采油气资源,拥有丰富的天然气储量,其排放的二氧化碳比煤炭和石油少,并有望成为实现净零排放世界的过渡能源。此外,天然气有望成为未来氢气的供应来源。北海航线还因其不穿越咽喉要道或高风险争端地区的新供应路线而备受关注。在此背景下,日俄能源合作通过从1990年代的萨哈林项目,到2000年代的东西伯利亚项目,再到2010年代的北极项目,逐步深化。
然而,俄罗斯入侵乌克兰迫使日本重新考虑其与俄罗斯的战略。作为国际社会的一员,日本迅速与西方国家保持一致,并在入侵后三个月内将制裁扩大到禁止进口俄罗斯石油,而石油是俄罗斯财政收入的核心。尽管日本仍然认识到俄罗斯在能源安全方面的重要性,但至少在目前,对世界展现出坚决反对俄罗斯无视国际法的鲁莽行为的立场,对于保护日本在国际社会中的国家利益至关重要,其重要性远超与俄罗斯的能源战略。
我们还必须注意到,作为主要的石油和天然气生产国,俄罗斯现在已开始利用其对石油和天然气市场的影响力来应对西方的制裁。直到2022年,俄罗斯在半个多世纪里一直是欧洲“可靠的能源供应商”。即使在冷战和苏联解体动荡时期,俄罗斯石油和天然气的流动也从未停止。但现在,俄罗斯似乎决定放弃这种宝贵的信任及其多年建立的地位,通过打破现有合同,积极制造石油和天然气市场的动荡,并通过控制天然气出口量来推高价格。
[图5] 俄罗斯实现脱碳的三大潜力
在这些新形势下,我们在与俄罗斯的关系中,在重新评估和审查其能源战略和安全方面,有几点需要注意。
首先,我们必须认识到关键的变化;俄罗斯已不再是过去的俄罗斯。这意味着俄罗斯已不再是那个强调经济关系并遵守国际商业惯例的可靠伙伴,而这曾是深化日俄合作关系的潜在前提。强制欧洲以卢布支付违反现有合同的款项(2022年3月)、暂停“北溪”供应(2022年6月至8月)以及强制将“萨哈林1号”和“萨哈林2号”项目的股权和权利转让给俄罗斯实体(2022年6月至8月)已彻底损害了俄罗斯的信誉。其次,由于欧洲长期加速摆脱对俄罗斯的依赖,俄罗斯的能源收入不可避免地会缩减。俄罗斯已被迫从2010年开始向中国市场供应石油,从2019年开始供应天然气。随着失去欧洲市场,这一趋势将加速。“西伯利亚力量2号”将成为俄中能源合作的下一个象征,但这条管道的实现只能通过俄罗斯对中国天然气价格的折扣来实现,就像“西伯利亚力量1号”(2014年达成协议,2019年投入运营)一样。这一趋势很可能不会是短期的,并可能随着乌克兰危机的局势及其战后进程而延长。换句话说,预计俄罗斯将不再是21世纪初因油价飙升而享受经济复苏的主要大国。其作为经济驱动力的能源收入将长期被切断,削弱国家实力。
[图6] “西伯利亚力量”天然气管道(POS)的谈判进展
基于这些观点,有必要考虑与俄罗斯的双边和三边关系将如何变化,以及是否能从长远来看重建。一个日益衰弱的俄罗斯将给东北亚带来怎样的力量平衡变化?在俄罗斯实力日益衰弱的情况下,日本和韩国如何才能最大化其国家利益?
日本和韩国都已宣布实现2050年碳中和的目标。迫切需要确保天然气供应,作为煤炭和石油的过渡能源,更重要的是作为新能源氢气的来源。此外,CCUS具有潜力,同时还可以利用森林碳汇。俄罗斯在这些领域拥有世界上最大的资产,并且在未来几十年里,这些资产对世界其他地区的重要性将增加。我们必须考虑,在俄罗斯国家实力长期减弱的情况下,日本和韩国如何利用俄罗斯拥有的这些资产。
三、如何在脱碳竞赛中成为赢家:日韩潜在的合作
1. 脱碳技术创新
这场竞赛的赢家和输家是明确的,这直接关系到能否加强能源安全。换句话说,赢家是那些销售低碳能源和实现脱碳核心的生产与制造技术的人,而买方则将是输家。
在这场宏大的竞赛中,日本和韩国作为缺乏丰富本土资源的主要能源消费国,处于买方的地位。另一方面,两国都掌握着脱碳技术的关键,这些技术是两国高科技公司已经拥有的。日本在绿色转型(GX)相关专利评分方面领先,韩国和德国紧随其后。在这个领域,日本和韩国已经在这场竞赛中占据了领先地位。
此外,技术创新可能会显著重塑当前能源生产国和消费国之间的格局。可再生能源电力与直接空气捕获(DAC)技术的结合,甚至可能为日本和韩国成为燃料生产(制造)国创造可能性。目前,它与传统的化石燃料衍生燃料相比不具竞争力,除非依赖政府补贴和碳信用,否则无法成为一项业务。然而,如果可再生能源和DAC技术的电力成本通过不懈的努力和创新而逐渐降低,两国都可能成为新的燃料和石油生产国。
2. 促进对上游的持续投资,特别是液化天然气(LNG)
走向脱碳的道路因国家而异是自然的,最大的担忧是实现脱碳的时间目标将优先于一切,而只强调达到这个最后期限。持续的上游投资以满足全球能源需求,包括过渡时期的化石燃料,对于满足人类仍然需要的充足能源供应至关重要,我们不能忘记,目前的撤资将表现为由于产量减少和相关的市场价格上涨而导致的供需紧张,这种状况将在中长期内显现。
3. 建立“迈向净零的液化天然气减排联盟”(CLAEN)
甲烷是液化天然气(LNG)的主要成分之一,其温室效应是二氧化碳的28倍。它在包括LNG生产过程在内的价值链中排放。加速甲烷减排是一项关键的全球挑战。为了减少甲烷排放,在2023年LNG峰会上宣布成立了“迈向净零的液化天然气减排联盟”(CLEAN)。这是由JERA、KOGAS和JOGMEC发起的一项倡议。CLEAN强调提高与LNG价值链相关的甲烷排放透明度以及分享最佳实践的重要性。它旨在通过允许日本和韩国的主要LNG买家与LNG生产商就减少甲烷排放进行对话,使LNG价值链更加清洁。预计未来这一框架将扩展到全球其他私营公司。
4. 创造和培育基于液化天然气实践的氢气市场
日本和韩国在液化天然气(LNG)市场开发历史方面也拥有丰富的经验和知识。在合并氢气和氨气市场初期,将需要LNG行业的最佳实践,如上游、中游、下游、SPA合同,以及建立具有问责制和透明度的新市场。日本和韩国在此领域发挥主导作用并做出贡献,可能会使两国的能源安全受益。■
参考文献
日本新能源·产业技术综合开发机构(ANRE-METI)。2018年。“战略能源计划(日文)”。7月3日。https://www.enecho.meti.go.jp/category/others/basic_plan/past.html。
ANRE-METI。2022年。“关于克服‘电网限制’以扩大可再生能源引入的第六个战略能源计划的更多信息”。4月28日。https://www.enecho.meti.go.jp/en/category/special/article/detail_174.html。
俄罗斯联邦总统办公室。2021年。“气候问题领导人峰会”。4月22日。http://en.kremlin.ru/events/president/news/65425。
日本经济产业省(METI)。2024年。“综合资源与能源调查会基本政策分会第67次会议(日文)”。12月17日。https://www.enecho.meti.go.jp/committee/council/basic_policy_subcommittee/2024/067/。
《韩国时报》。2024年。“韩国将提高核电比例”。10月10日。https://www.koreatimes.co.kr/www/tech/2023/01/419_343496.html#:~:text=Korea%20will%20increase%20the%20proportion%20of%20nuclear%20power,to%20below%2015%20percent%20and%2010%20percent%2C%20respectively.
■ Daisuke Harada是日本金属与能源安全组织(JOGMEC)研究分析部项目总监。
■ 排版由 金彩琳(Chaerin Kim) 担任研究助理
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*本文为使用 AI 从英语原文翻译而来,部分译文或语感可能存在偏差。