系统视角：在复杂领域中实现净零目标。

各行业内部复杂性 2023年10月 迈向净零世界 如何从有限变化的时期转变到转型性变革？ 许多针对零碳城市、社区、建筑和产品的技术解决方案和愿景，尽管最近在主流层面得到了认可，但已被讨论了几十年。那么，为什么尽管我们了解这些想法，并且对它们的关注度日益增加，我们却未能使这些解决方案变得普遍，也未能在全球范围内实现实质性的减排？ 这些解决方案，特别是我们在实现这一目标过程中遇到的障碍。 我们如何实现向净零世界的规模化过渡，超越行业和国家边界？我们的目标在于引起对至今仍被忽视的几个问题和方法的关注，这些方法和方案旨在实现净零目标。我们希望提供一个独特且不同的视角，从系统层面出发，关注关键障碍及其相应的促进因素，并突出真正实现向净零未来过渡所需的内容。 关于气候行动，我们主要关注在解决方案、行动、愿景、规划等方面的需求。我们的重点在于探讨如何有效地实施。 迈向净零世界 引言 在规模上实现碳中和更多的是政治、经济、法律和金融上的挑战，而非技术问题。气候目标和法规由国家设定——而消费和生产则发生在全球范围内。 世界各国政府继续努力理解它们在推动变革、满足紧急需求和维持社会政治稳定方面可以发挥的作用。将循环经济等概念进行扩大和实施仍然交由市场处理，忽略了这样一个事实：缺乏明确监管和金融激励措施，使得制造商和零售商支持这一概念的情况持续有利于依赖制造和销售更多新事物的经济。遥远的目标净零排放继续缺乏近期压力，以维持所需的变革水平。 大型企业通常宣布减排目标，但将排放密集型过程外包到供应链的更下游。大型企业仍面临来自政府对其气候变化目标声明验证的很少压力。净零排放的雄心往往更多地作为营销工具，而不是真正转型商业模式的动力。 通过本研究，我们质疑如何使行动承诺更有效。我们是否专注于正确的行动和承诺？我们是否针对了实现净零转型的真正障碍？ 迈向净零世界 引言 虽然减少温室气体排放是优先事项，但地球的承载能力已经无法以多种方式支持人类消费。这意味着，如果能够采取行动减少温室气体排放，同时解决其他环境和社交问题，如废物处理、土地退化、水和大气污染，或对人和资源的剥削，那么这就是首选的行动方案，应优先于仅减少温室气体排放的解决方案。同时，对管理温室气体排放的行动也必须进行评估，以确保在长期内不会加剧现有的社会、环境和公共卫生问题。 我们所说的净零世界是什么意思？ 关于“净零”一词的争论*持续进行，全球排放量也在增加。对“净零”这一术语的批评者们正确指出，它可以被用来为无所作为和过分依赖未知且未经证实的气候变化缓解技术解决方案进行辩护。在本研究中，我们使用“净零”这一术语来表示挑战的规模、排放的一般趋势，并承认在一定程度的封存机制将需要实现气候变化目标。必须最大限度地减少温室气体排放以防止温度上升超过1.5度，而那些无法避免的排放必须通过现有手段进行抵消（去除）——无论是通过基于自然的还是技术解决方案。 由于气候变化行动的持续延误以及大气中温室气体的持续积累，我们认识到，大气中排放物的封存可能确实需要超越抵消当前排放的范围，并从大气中捕获比当时实际排放量更多的温室气体，换句话说，以达到“净正面”效果。在本研究背景下，这种“净零”和“净正面”之间的区别并不重要。我们的重点是理解和解决阻碍实现这些议程所需的转型性变革进步的障碍。 但我们注意到并警惕“净零排放”术语中的漏洞，明确指出，首要任务是尽可能降低排放，同时使人们的生活充满活力并保持个人自由。在尝试平衡这一切之后，我们还需要通过基于自然解决方案和科技创新的机制，吸收足够的碳，从大气中去除碳以达到并将地球温度稳定化的最终目标。实现净零排放的措施必须尽可能与建设更加可持续的世界的需要相一致。 概述 零碳转型面临的挑战 在这项工作中，我们强调了成功实现大规模净零排放的三个基本挑战。目的是建立一个共同的理解，了解我们必须克服的障碍和必须解决的未决问题，以实现向净零世界的转变。 （发布日期：2023年11月）政府和大企业必须开始利用他们手中的每一个影响力杠杆。 政府为生产和消费设定框架。企业是个人选择与跨国家界限的系统供应之间的联系。政府和大型企业采取一致且协调的行动，是克服净零转型关键障碍的必要条件。 2. 行业内部复杂性 每个行业都由一个复杂的系统和参与者组成——谁负责做出决策并承担采取行动改变和消除矛盾的责任？ 特色叙事与分析 认识到所有影响力杠杆：企业 | 政府 每个行业都由一套复杂的系统和参与者组成，这些系统和参与者需要协调一致，以实现净零排放。 政府为遥远的时间范围设定了特定行业的碳中和目标，然而往往长时间让整个行业按照常规业务流程运营。一个行业内的不同行为者和倡议被设计用来履行不同的功能和优先事项，但这些往往未能相互协调以实现减少或消除碳排放的跨部门目标。明确识别矛盾，以及在内部分行业分工中明确权力、责任和问责制，对于在实践中实现碳中和目标至关重要。 各行业内部复杂性在各个领域实现净零目标需要全面考虑 整个系统视角。 然而，如果对未解决的疑问、相关选项和风险、权衡利弊、不同措施之间的联系以及所有主要利益相关者和决策者集体优先级的层次结构有更清晰的承认，那么特定行业的净零目标可能会更强大、更有意义。这是很难实现的，因为倡导变革和净零议程的高级政府领导人可能并不完全了解整个行业生态系统。另一方面，行业内部人士主要从自己的角度看待、描述和优先考虑关键需求。 谁在大而复杂的领域中负责做出决策、采取行动以及消除与实现净零目标之间的矛盾？ 每个行业都由一系列参与者、功能和激励措施构成，共同构成一个系统。碳排放是这些系统的输出。通常不清楚谁负责协调系统内的决策（在不同现有参与者、倡议和激励措施之间）以优先考虑内部行业分区的措施，并实现整体所需的排放减少。 全面审视整个行业，可以明确了解由拟议中的变革产生的紧张根源，是否存在相互矛盾的努力，哪些人因当前的不确定性而面临风险，以及关键决策和重组需要在哪里进行。 毫无疑问，鉴于高度复杂的性质和缺乏易于识别的最佳解决方案，理解和明确需要改变的地方以及应由谁推动改革是困难的且具有风险。 各行业内部复杂性 各行业，如交通和能源行业，是否已组织起来以实现净零排放？ 为了理解在部门层面的净零转型复杂性——我们考虑了英国能源和交通部门。 是否为每个参与者提供了适当的激励、资源以及权力，以便他们能够在这些领域及时发挥其必要作用？在整个系统中，每个节点需要采取什么措施才能实现净零排放？ 总体而言，大不列颠（GB）能源部门是一个在应对实现碳中和需求的跨部门主动、严谨和协调行动的范例。尽管如此，它仍需解决一系列基本问题，这些问题尚未得到解答，从而减缓了向碳中和目标迈进的速度。 相比之下，GB交通部门才刚开始探索和应对实现碳中和转型所带来的组织和管理需求。 GB能源领域地图 谁掌握着推动和加速能源转型至净零的主要权力和责任？ 电力、供暖和冷却是全球各地排放量最大的部分。我们获取不同用途的能源是复杂系统中众多参与者与力量相互作用的产物。其中一些参与者是变革的推动者，而另一些则更经常地对他人的行动作出回应。 8GB能源领域地图 滚动查看代理名称以了解它们在能源部门的当前角色。该领域图确定了英国能源系统的主要参与者及其在领域中的角色。较小的能源向量未显示。 GB能源领域地图 认识到能源领域的具体系统性挑战 当前能源系统在净零转型需求下承受压力，解决方案路径尚不明确。在考虑将英国能源部门引向净零的核心行动时，一系列转型问题浮现，这些问题触及当前能源系统的多个组成部分，并涉及复杂的权衡和重大不确定性。 依赖间歇性的可再生能源供应以满足电力24小时需求将需要能够储存数小时、数天甚至数月的电力——从物理和技术角度来看，这目前在很大程度上是不可行的。在某些情况下，通过使用氢气代替天然气，可以绕过与电气化相关的一些核心挑战。与电力储存问题相反，目前已有更大的储存气体能力。 也有强调在“难以脱碳”的应用中部署氢气，无论是直接使用还是通过氢衍生合成燃料。正确地应对这些不确定性将使政府能够最优化地投资于能源解决方案，同时保护消费者免受高昂成本的影响，并确保能源系统的弹性。基于不确定性和不完善信息而持续推迟决策，将风险失去通往净零排放的唯一可行途径。 高市场不确定性阻碍了对能源替代品的长期投资 天然气网络的未来 天然气向净零排放的转型引发了对天然气未来发展的根本性问题。目前，天然气在英国用于建筑供暖，也用于高温工业加热过程。为了实现供暖的脱碳，要么需要用清洁燃料如氢气替代天然气，要么必须实现供暖系统的电气化——这要求每个用户安装热泵并经历电气化改造的过程。 电力部门在定义其在净零转型中的角色方面领先于燃气部门。这在一定程度上是因为数十年来它已收到战略关注、补贴和投资，这些或许超过了政府为清洁燃气解决方案提供的投资。能源部门的私有化以及与电相比对燃气投资的既得利益使得客观理解不同能源选择的成本和效益变得更加复杂。 碳捕集、利用和储存（CCUS）的作用 理论上，如果一切都能电气化，天然气系统还需要存在吗？或者我们应该利用其存在来为碳中和转型带来优势？ 尽管大多数这些问题已被识别甚至理解得很好，但现有的治理结构却持续着犹豫不决和缺乏明确所有权来处理这些问题。能够重塑系统的关键决策者才刚刚开始阐明明确立场并制定坚定的行动计划。 碳捕集、利用与储存（CCUS）在能源转型中的作用持续成为争论和猜测的主题。其实施的可行性和案例将因地区和国家而异，而在某些行业，如重工业，CCUS是实现关键运营去碳化的唯一途径。能源替代方案，如蓝氢（通过分解天然气生成氢燃料并捕获产生的二氧化碳）也从根本上依赖于CCUS技术。 关于英国天然气未来的辩论仍在继续，特别是在氢能在其中的潜在作用方面。英国气候变化委员会估计，来自交通、建筑和工业（即使在提高能源效率的情况下）的新需求将导致到2035年电力需求增加50%，到2050年可能翻倍甚至翻三倍（即使在假设氢能生产大规模扩产的情况下）。1. 未来天然气角色中的关键不确定性围绕着以可接受的成本大规模生产和分配脱碳氢的能力，以及预测清洁天然气可能满足的需求水平，在电气化变得过于挑战性和昂贵时。 GB能源领域地图 认识到能源领域的具体系统性挑战 在关于未来CCUS（碳捕获、利用和储存）电站相对地位给予的监管问题上，存在一些未解答的问题。CCUS降低了电站的能源效率——运行CCUS工艺预计将使化石燃料电站的能源消耗增加11%至40%。3能源效率被用来优先考虑哪些发电厂首先和最频繁地用于实时调度电力以满足需求。由于整体清洁性，监管和优先排序方案需要重新考虑运行CCUS的低效发电厂。然而，这些发电厂在日益增长的可再生能源发电厂市场中仍然处于较低偏好。这引发了一个问题：为什么天然气/燃煤发电厂要采用CCUS？对昂贵的CCUS发电厂改造的投资将对燃煤/燃气发电厂的长远未来带来什么？理想的答案应该是一个涵盖整体策略，该策略平衡了扩大可再生能源和现有化石燃料发电厂采用CCUS的成本、限制、正面和负面影响，以实现总体净零状态。 碳捕获储存相关的成本和监管是挑战，即使是小量碳的运输和储存也需要大量的基础设施。根据示范项目努力的努力情报，安装CCUS在煤电或气电电厂所需资本已估算为10亿至25亿英镑（2019年数据），一些估算表明，考虑到行业的新发展，成本可以降低至5亿英镑以下（2019年数据）。2成本效益分析只在大量碳被捕捉（且碳排放在适当定价的情况下）的CCUS实施中占优。责任和负担也是不确定的。政府中谁能为在未来数百年内存储捕捉到的碳确保安全？ 对于拥有大型重工业运营的国家（例如水泥制造等行业，其生产过程本身会排放二氧化碳，仅靠能源脱碳无法全面解决实现净零排放的问题）来说，CCUS（碳捕获、利用和封存）技术扮演着更加确定和重要的角色，其部署应加快速度。总体而言，所有寻求实现净零排放路径的部门和各国仍需解决的关键问题是：在扩大可再生能源和实施CCUS之间应保持何种平衡，以及