温室气体的减排成本曲线

麦肯锡季刊

2007年3月

作者：Per-Anders Enkvist, Tomas Nauclér and Jerker Rosander

有关温室气体的争论正日益升温。在众说纷纭中，一些言论坚持认为，温室气体排放和气候没有关联，而另一些言论则敦促全球尽快采取一致行动，减少温室气体向大气层的排放。即使行动的倡议者之间也对行动的时间、目标和手段意见不一。尽管存在种种争议，但有一件事情是确定无疑的：任何形式的法规强化都将对企业产生深远影响。

我们对这一主题的贡献，并非是对气候变化科学进行评估，或者来回答全球各国是否应该以及怎样采取行动减少温室气体排放这一问题。相反，我们旨在通过本文，为决策者(如果他们选择采取行动的话)提供各种可能的减排方法的重要意义和成本，并提供对不同地区和行业的相对重要性的认识。为此，我们建立了一个综合数据库和相关成本曲线，以此显示全球及各地区和各行业各种可用方法的重要意义和成本。我们的另一个目的是，帮助企业领导人认识潜在法规变化对企业和行业的影响。实际上，许多高层管理者已经在考虑法规问题。近期的一项调查1显示，欧洲能源密集型行业企业中有一半将《欧盟排放交易方案》视为影响它们长期投资决策的主要因素之一。

作为本次研究的一个基准，我们采用了国际能源署(IEA)和美国环境保护署（EPA）排放量增长常规预测2 。然后，我们分析了减少，即“减缓”温室气体排放各种可用方法相对于这些常规预测的重要意义和成本。我们的研究3覆盖六个地区(北美、西欧、东欧(包括俄罗斯)、其他发达国家、中国和其他发展中国家)的发电、制造业(侧重钢铁和水泥)、交通运输、住宅和商业建筑、林业，以及农业和垃圾处理行业。这项研究横跨三个时间段，即2010、2020和2030年，重点研究到2030年我们估计可能花费每吨40欧元或以下的减排措施。其他人对具体行业和具体地域开展了更为详细的研究。但据我们了解，我们的研究是所有关于温室气体、行业和地区同类研究中首个涉及微观经济的调查。

解读成本曲线

我们建立的成本曲线显示了对预期年减排成本的估计4，以每吨避免排放的温室气体多少欧元为单位5，以及采取这些方法的潜在减排效果，单位为千兆吨（十亿吨）。例如，风力发电技术的减排成本应被理解为，采用这一零排放技术的额外成本，而非它所替代的用更廉价的化石燃料发电的额外成本。风力发电减排潜力即我们所估计的以每

吨40欧元或更少的成本可以减少的可行排放量。从另一角度看，这些成本可以被理解为通过决策采取具成本优势的或其他可行办法减少温室气体排放的(最终对于全球经济的)代价。有关可用减排措施的未来成本和可行部署率的假设多如牛毛，它们构成了其成本和重要意义的估计。例如，风力发电技术的重要意义假设到2008年全球各地区已着手采取减少温室气体排放的措施。而我们模型(以及本文) 中的数量应被视为潜在减排量，而非减排量预测。

我们的减排“供应”模型可以与政府确定的2010年、2020年和2030年温室气体任何减排目标(即“需求”) 作比较。但气候变化科学不属于我们的研究范围，我们专家的研究领域也不在这里。因此，出于示意目的，我们将调查发现与辩论中所讨论的三大排放量目标，即相应决定大气中550ppm、450ppm或400ppm温室气体长期集中度(ppm是一种对大气中温室气体分子比例的度量单位)进行了比较。根据指标的提出者，各项指标的目的是预防全球平均气温提高2个摄氏度以上。到2030年，这些排放指标中每一项都难以达到，因为，它都要求全球经济中温室气体与常规趋势之比的效率(相对GDP规模的排放量)至少提高50%。

全球成本曲线的简化版(图1)显示了我们对2030年（这一时间足够长到使我们得出有意义的结论，但要让我们做出合理的实际假设，这一时间又显得太短）前可行减排措施的重要意义和成本的估计。我们针对三个时间框架为各行业和各地区建立了相同的成本曲线。

成本曲线的低端多数是提高能源效率的措施。这些措施，诸如改善新建筑物的绝缘功能（参见“充分利用全球能源”），从而可以通过减少电力需求降低排放。在成本曲线的高端是在发电和制造业采取更多减排技术(诸如风力发电和碳的收集和封存6)以及向更清洁工业流程转变等措施。这条曲线还代表了通过保护、种植或再种植热带森林，以及通过采用更大程度减少温室气体排放的农业生产方式来减少温室气体排放的方法。

对于减排需求或全球采取一致行动达成某种具体目标的概率，我们不作评论。但我们将能源供应层面的研究运用到具体减排目标的做法，能有助于决策者和企业领导人了解减排措施对各地区和各行业的经济影响，以及对企业和全球经济的部分反射效应。我们的分析假设，研究的重点是统计全球所有最廉价的减排方法，但对最终的成本分摊应该如何不作评判。当然，发达国家和发展中国家以及各群体中每个国家的温室气体减排的支付能力悬殊很大。

减排方法供应

我们的分析提供了一些值得借鉴的认识。一方面，通过只采用减排成本每吨不超过40欧元的措施，实现减排267亿吨的减排目标在技术上是可行的。但由于这些低成本可能性在各行业和各地区各不相同（例如，40 欧元或更少成本的潜在减排量有一半以上位于发展中经济体），需要一个高效的全球减排体系。但这在政治上难度可能非常大。

此外，发电和制造业往往是气候变化争论的主要焦点，但这两个行业只占到了以相

对较低成本（成本最高每吨40欧元）减少温室气体排放潜力的不足一半。这意味着，如果决策者想要按照成本高低的顺序实施减排措施，他们还必须同时找到有效利用交通运输、建筑以及农林业机会的办法。由于涉及的是数十亿小型排放者(往往是消费者)，而不是已经接受严格环保法规监管的数量有限的大型企业，因此，这一潜力更难捕捉。从具体措施看，以最高每吨40欧元的成本实施减排潜力中的接近四分之一涉及提高效益的措施（主要体现在建筑业和交通运输业）这些措施能减少能源需求且不存在净成本。我们在这里列出的此类措施无需改变生活方式，也无需降低生活舒适程度，但将迫使决策者通过统一企业和消费者的利益来解决现有的市场缺陷问题。

此外，我们发现，在经济增长和实施低成本减排措施之间存在很大关联度，因为，在新建电厂、住宅或新造汽车时，采用清洁能源或节能技术比在翻新老厂、老房子或老车型时成本更低。最后，以2030年为终点，减排潜力的几乎四分之三源于实施这样的措施。它们要么不依赖于技术，要么只依赖于成熟技术而不是新技术。

发展中经济体的作用

尽管发达经济体相对于人口总数所排放的温室气体远远高于发展中经济体，但我们发现后者占以每吨不足40欧元减排成本总体减排潜力的一半以上。发展中经济体之所以占的份额更大，原因有三个：人口众多、压缩新增温室气体排放较减少现有排放量(尤其在高成本发达市场的制造业和发电业) 的成本更低，以及热带地区国家有更大潜力以每吨40欧元或更低的成本避免林业中温室气体排放这一事实。

在以每吨40欧元或更低的成本减少总量为267亿吨潜在温室气体的设想中，采取林业减排措施（保护、种植和再种植森林）可减排其中的67亿吨7。我们估计，例如，以每吨不足40欧元的成本，非洲和拉丁美洲的热带森林采伐率如分别减少50%和75%。这一努力将在2030年前每年减排温室气体接近30亿吨。亚洲森林的重大减排成效成本可能更高一些，因为那里的土地稀少，商业采伐的机会成本比非洲的生存农业和拉丁美洲的规模化农业更高。

在产生甲烷和氮氧化物的农业和垃圾处理行业，发展中经济体也占到了以不足40

欧元的成本减少排放15亿吨温室气体一半以上的潜力。这一行业的减排措施将包括转而采用温室气体排放量少的肥料和耕作技术和收集垃圾填埋场所产生的甲烷气。

减少能源需求增长

通过采用零成本或负成本的生命周期措施，可以实现以每吨40欧元或更少的成本进

一步减少60亿吨温室气体排放(几乎是总减排潜力的四分之一)。这一潜力主要出现在交通运输业和建筑业。例如，提高新车和新建筑的防寒隔热性能，将降低用于取暖的能源需求，从而减少排放。降低能源支出的成效高于额外的绝缘材料成本。根据我们的模型，此类措施以及制造业的部分措施，有使全球电力需求未来增长几乎减少一半、从目前的每年2.5%减少到1.3%的巨大潜力。

至于哪些产生净成本的措施，我们发现净成本为每吨40欧元的所有潜在减排措施中大约有35%涉及林业，而制造业占28%、发电业占25%、农业和交通运输业则分别为6%。

电力角度

2002年，电力行业占全球温室气体排放量中的94亿吨，占24%，2002年是提供各行业全球连贯数据的最新年份。根据国际能源署的常规预测情景，由于全球电力需求翻番，到2030年，发电产生的温室气体排放量将增至每年168亿吨。成本为每吨40或更少的五类主要减排措施与电力行业相关：减少需求、碳的收集和储存、可再生能源、核电以及提高化石燃料电厂温室气体效率。这五大措施加起来，有到2030年使电力行业温室气体排放量减少到72亿吨的巨大潜力。

在发电技术中，核电（避免温室气体排放成本为每吨0-5欧元）是最廉价的减排手段，其成本竞争力接近化石燃料发电。我们估计，通过碳的收集和储存手段减少温室气体排放的成本到2030年将达到每吨20-30欧元。风力发电技术可能平均达到每吨20欧元，依据所在地点以及依赖天气发电的以往渗透率不同，成本差异悬殊。在我们的模型中，与常规预测情景相比，电力行业实现450ppm 温室气体浓度目标的额外总成本在2030年前约为每年1200亿欧元。对电力行业企业来说，这一数字代表着监管机构可能采取的进一步减少温室气体排放行动的巨大可能性。

应对上述减排潜力可能使企业从传统的燃煤和燃气发电向采用碳收集和封存技术的燃煤电厂、向可再生能源以及向核电的转变。在我们的模型中，采用碳收集和封存技术的电厂可以使其在全球发电行业的比重从2002年的零增长到2030年的17%的增长。可再生能源（包括占份额大但增长缓慢的大型水电项目）将从目前的18% 提高到32%，核电将从目前的17% 提高到21%。没有采用碳收集和封存技术的化石燃料发电将从目前的65%减少到30%。

低技术含量的减排措施

人们对技术在减少温室气体排放方面的作用争议颇多。我们发现，成本低于或等于每吨40欧元的可能减排措施中，大约70%将无需依赖任何重大技术进步。这些措施要么涉及很少的技术含量(例如，农林业领域) ，要么主要依靠核电、小型水电和节能照明等成熟技术。减排措施中剩余30%则依靠新技术或大幅降低现有技术的成本，诸如碳收集和封存、生物燃料、风力发电和太阳能电池板等。这里的关键并非在于技术研发对减排的意义不重大，而在于，从2030年的视角来看，低级术含量的减排措施非常重要。

影响何在？

我们的分析揭示了减排措施对各行业和各地区的数个重要影响，假如监管机构选择减少温室气体排放的话。兹将主要总体结论概述如下：

减少温室气体排放的成本

对于全球经济，本文中450ppm的情景将取决于实施成本在每吨40欧元的所有可用减排措施的能力。如果发生这种情形，我们的成本曲线显示，到2030年，全球年成本可能达到约5,000亿欧元，占该年预测GDP的0.6%。然而，如果需要代价更高的措施以达到减排目标，成本可能高达11,000亿欧元，占全球GDP的1.4%。

如果正如气候变化争论中的某些参与方坚持认为的那样，减少温室气体排放的成本可以是针对未来无所抑制的排放这一严峻的潜在后果的保险政策，那么将这一成本与全球保险业营业额(不含人寿保险，2005年保险业营业额占全球GDP的3.3%)作一比较可能更具相关性。

注重节省成本的法规

如果监管机构选择加快现行减少温室气体排放的计划，他们应牢记以下四类成本控制措施：

1. 确保实施严格的建筑物和交通工具能源效率技术标准和规则

2. 建立稳定的长期激励机制，鼓励发电企业和工业企业开发和采纳温室气体减排技术

3. 提供充分的激励和扶持，提高选择的关键技术的成本效率，包括碳收集和封存技术

4. 有效地强调农林业的减排潜力，尤其在发展中国家；此类系统需要与总体发展议程密切挂钩

改变营商环境

对于电力行业和能源密集型行业的企业而言，收紧温室气体法规将意味着全球营商环境将发生重大改变，其严重程度不亚于上个世纪七十年代发生石油危机时那样。它将对业务战略产生根本性影响，如生产经济效益、成本竞争力、投资决策以及不同类型资产的价值。因此，对这些行业中的企业来讲，明智之举是：仔细考虑不同类型的温室气体法规效果，努力影响法规的制定，并进行相应的定位与准备。

无论全球各国企业是否、如何、或者何时采取行动来减少温室气体排放，决策者和企业领导人都可以通过彻底了解各种可能的减排措施的相对经济效益，及其对企业和全球经济的影响而从中获益。

作者简介：

Per-Anders Enkvist 是麦肯锡斯德哥尔摩分公司副董事，Tomas Nauclér 和Jerker Rosander 是斯德哥尔摩分公司董事。