CC BY
3
ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ
ПЕРСПЕКТИВЫ УГЛЕРОДНОЙ НЕЙТРАЛЬНОСТИ ЭКОНОМИКИ КИТАЯ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ И МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЕ ПРОЕКТЫ
ЕВЧЕНКО Наталья Николаевна, д.э.н., профессор, [email protected],
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия
ВАН СЯОХАНЬ, [email protected], Университет экономики и права, Хэнань,
Китайская народная республика
Стремясь к углеродной нейтральности, государства разрабатывают технологии сокращения выбросов углерода. Китай и Россия утвердили программные документы, содержащие рекомендации по преобразованию внутреннего энергетического баланса в низкоуглеродную модель. Межгосударственные проекты являются важным инструментом научных инноваций и технологической декарбонизации.
В статье анализируются условия сотрудничества, характеристики и технологии проектов по сокращению выбросов углерода в области атомной энергетики, природного газа, строительствa, улавливания, утилизации и хранения углерода (CCUS). Представляя опыт КНР, авторы предлагают развитие низкоуглеродной модели государства на основе системы управления энергетическими проектами, изменения структуры энергобаланса, применения информационных технологий в строительстве и при эксплуатации объектов инфраструктуры, совершенствования систем образования и подготовки кадров, использования моделей динамического мониторинга.
Ключевые слова: трансформация энергетического баланса, низкоуглеродный, межгосударственный проект, энергосберегающие технологии.
DOI: 10.47711/0868-6351-204-182-198
Введение. Проблемы экологии и экологической безопасности становятся приоритетными для многих государств. Экологическая безопасность является важной частью национальной безопасности. Так, Китай на государственном уровне ставит задачу обеспечить построение экологической цивилизации, достичь экологического приоритета, выйти на «зеленые» и низкоуглеродные пути развития энергетики"'.
В 2022 г. связанные с энергетикой глобальные выбросы углекислого газа (двуокиси углерода, CO2) выросли на 0,9%, или на 321 млн т, до нового максимума, составившего более 368 млрд т. С 2021 по 2022 г. выбросы, связанные с энергетикой, сократились в Китае на 0,2%, или на 23 млн т, примерно до 12,1 млрд т. Это стало первым снижением выбросов после начала структурных реформ в 2015 г.2 Тем не менее, достижение цели углеродной нейтральности по-прежнему сталкивается со значительными проблемами.
В настоящее время выбросы углекислого газа при добыче, переработке, сжигании ископаемого топлива и сопутствующих продуктов составляют более 90% суммарных углеродных выбросов в Китае5. В 2022 г. уголь составил 56,2% в общем энергетическом балансе потребления энергии. Доля его экологически чистых слагаемых (природный газ, гидрогенерация, атомная и солнечная энергия) составила в 2022 г. 25,9%, что на 0,4% больше, чем в 2021 г4
1 Ministry of Ecology and the Environment (MEP) (2022). Striving to write a new chapter of ecological civilization construction in the new era, 11. URL: https://www.mee.gov.cn/ywdt/hjywnews/202206/t20220601_984090.shtml
2IEA (International Energy Agency). CO2 emissions in 2022. URL: https://www.iea.org/reports/C02-emissions-in-2022
3 Economists' circle. The logic of carbon neutrality // Beijing: central literature publishing house. 2022. Рр. 13-14.
4 China Energy Media (CEM). China energy big data report 2023. Рр. 11-12.
Трансформация энергетического баланса неразрывно связана с политикой Китая в данной сфере и реализацией ряда крупномасштабных проектов. Межгосударственное сотрудничество может внести реальный вклад в достижение цели углеродной нейтральности.
Официальная политика Китая в области углеродной нейтральности и проекты в смежных областях. Для Китая необходима амбициозная политика для продвижения новейших технологий, ускорения трансформации энергетики [1].
Национальная комиссия по развитию и реформам Китая (NDRC, National Development and Reform Commission) 4 августа 2023 г. опубликовала «План реализации демонстрационных проектов «зеленых» и низкоуглеродных передовых технологий», который конкретизирует китайскую «Программу действий по сокращению выбросов углерода к 2030 году». Основной целью плана является поддержка и реализация ряда демонстрационных проектов по внедрению передовых «зеленых» и низкоуглеродных технологий к 2025 г. в целях сокращения выбросов углерода в ключевых областях и обеспечения углеродной нейтральности.
В документе определены три ключевых направления достижения указанных целей.
Сокращение выбросов углерода в зависимости от категории источников. 1. Перспективные проекты, связанные с использованием неископаемых источников энергии. Разработка новых источников энергии5 может обеспечить процесс адаптации к изменению климата, смягчение негативных последствий его глобального изменения [2]. По прогнозу Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), для достижения чистого нулевого уровня выбросов углекислого газа во всем мире к 2050 г. на возобновляемые источники энергии должно приходиться 29% от общего объема инвестиций в энергетическую систему, в то время как на ископаемые источники - 17%6. Переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии будет не только способствовать декарбонизации, но и обеспечит национальную энергетическую безопасность [3].
Однако в текущей структуре мирового энергопотребления по-прежнему преобладают ископаемые виды энергии. Доля органического топлива в мировом энергетическом балансе в 2021 г. составила 82,3% [4]. Относительно сбалансированную структуру потребления угля, нефти, природного газа и неископаемых видов энергии трудно изменить в короткий период; 18% новых источников энергии все еще находятся на сравнительно низком уровне использования, а энергетический переход сталкивается с серьезными проблемами [5].
Например, путь к углеродной нейтральности в США - это развитие возобновляемых источников энергии, вывод из эксплуатации угля, поддержание существующих ядерных и газовых мощностей, а также увеличение технологических инноваций в использовании топлива, в улавливании, использовании и хранении диоксида углерода (Carbon Capture, Utilization and Storage - CCUS) [6].
В 2016-2020 гг. (период реализации 13-го пятилетнего плана национального экономического и социального развития КНР) продолжалась оптимизация энергетической структуры страны. Доля потребления энергии, не связанной с ископаемым топливом, достигла 15,9%, при этом доля потребления угля снизилась до 56,8%. Как показано на рис. 1, в указанный период в структуре энергопотребления Китая по-прежнему преобладал уголь, хотя его значение снизилось. Доля природного газа, более
5 New energy: In this paper, new energy refers to nuclear energy, as well as renewable energy sources such as hydroelectric, solar, wind, biomass, and geothermal energy.
6 International renewable energy agency, IRENA. Global renewables outlook. (Международное агентство по возобновляемым источникам энергии IRENA. 2020. P. 34. URL: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA^Agency/Publication/2020/Apr/IRENA_Global_Renewables_Outlook_2020.pdf?rev=1f416406e5 0d447cbb2247de30d1d1d0
чистого источника энергии, существенно возросла, как и доля неископаемои энергии. Установленная мощность традиционной гидроэнергетики достигла 340 млн кВт, энергии ветра - 280 млн кВт, солнечной энергии - 250 млн кВт и атомной энергетики - 0,5 млрд кВт. Установленная мощность производства электроэнергии на неископаемых источниках энергии позволила Китаю занять первое место в мире7 по данному показателю.
%
%
Г 6
- 4
- 2 - 0
- -2 - -4 -6
Нефть
Природный газ Неископаемая энергия
Рис. 1. Изменения в структуре энергопотребления Китая в течение 13 -й пятилетки: 0 2015 г., 0 2020 г.;-накопленные изменения (правая шкала)
Источник: National Energy Administration, NEA.
Тем не менее, реструктуризация энергетики Китая по-прежнему сталкивается с серьезными проблемами. В результате правительство КНР поставило цель «увеличить долю потребления энергии, не связанной с ископаемым топливом, примерно до 20 %, а долю производства электроэнергии, не связанной с ископаемым топливом, примерно до 39 % к 2025 году»5.
В реструктуризации энергобаланса государств особое место занимает атомная энергетика как низкоуглеродный источник энергии, не использующий ископаемые виды топлива. Атомная энергетика, с учетом полного жизненного цикла ее объектов, имеет существенно более низкие выбросы углекислого газа, чем солнечная и
9
гидроэ нер гетика.
Как показано на рис. 2, атомная энергетика имеет самые низкие выбросы углекислого газа, измеряемые в эквиваленте CO2 на гигаватт-час электроэнергии в течение жизненного цикла электростанции, по данным Ханны Ричи и Пабло Росадо [7] (1 гВч - это годовое потребление электроэнергии 150 человек в ЕС).
В последние годы атомная энергетика Китая активно развивалась и в настоящее время является одним из основных источников выработки электроэнергии в стране, уступая только углю и гидроэнергетике. Как показано в табл. 1, по состоянию на март 2023 г. Китай находится на первом месте в мире по количеству и мощности строящихся реакторов. Из таблицы также видно, что количество запланированных реакторов достигает 46, что намного больше, чем в других государствах.
7 National Energy Administration (NEA). 2022. Modern energy system planning for the 14th Five-Year Plan. URL: https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-03/23/content_5680759.htm
8 National Energy Administration URL: https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-03/23/content_5680759.htm
9 Energy for humanity. Nuclear and carbon emissions: the facts. 2023 URL: https://www.energyforhumanity.org/en/ briefings/energy/nuclear-and-carbon-emissions-the-facts/
Атомная энергия Ветряная энергия Солнечная энергия Гидроэнергия Биотопливо Природный газ Нефть Уголь
Рис. 2. Сравнение выбросов парниковых газов из различных источников энергии
Источник: Hannah Ritchie, Pablo Rosado [7].
Таблица 1
Установленные ядерные реакторы в основных странах (по состоянию на март 2023 г.)
Страна Россия Китай США Франция
Количество действующих реакторов 37 55 92 56
Текущая установленная мощность (МВт) 27727 53181 94718 61370
Количество строящихся реакторов 3 22 2 1
Установленная мощность в стадии строительства (МВт) 2810 24781 2500 1650
Количество запланированных реакторов 25 46 3 0
Планируемая установленная мощность (МВт) 23525 51360 2550 0
Источник: Man L. [8].
На фоне изменений в глобальной геополитике энергетический переход страны как возможность поиска технологических инноваций и прорывов актуализирует российскую стратегию в сфере высоких технологий, ориентированных на атомную энергетику.
Примером широкого сотрудничества России и Китая в энергетической сфере может служить проект Тяньваньской атомной электростанции (далее Тяньваньская АЭС).
Владелец проекта, Цзянсуская корпорация ядерной энергетики (Jiangsu Nuclear Power Co., Ltd., JNPC), несет ответственность за управление строительством и коммерческую эксплуатацию проекта после его завершения. JNPC на 50% принадлежит Китайской национальной ядерной корпорации (China National Nuclear Corporation, CNNC), на 30% - Китайской энергетической инвестиционной корпорации (State Power Investment Corporation Limited, CPIC) и на 20% - Джангсу Гуоксин Инвестиционной Группе (Jiangsu Guoxin Investment Group Ltd, JSGX).
Российская и китайская стороны используют четкое разделение труда в проекте. Например, при сотрудничестве на энергоблоках .№ 7 и .№ 8 российская сторона несет общую техническую ответственность за атомную электростанцию, разработку проекта, а также поставку и ввод в эксплуатацию полного комплекта оборудования для нее. Китайская сторона отвечает за управление строительством, закупку оборудования в Китае и третьих странах, вспомогательные работы на электростанции и большую часть монтажных работ10
Основные этапы реализации проекта приведены в табл. 2.
34
490
230
720
820
т
0
200
400
600
800
10 China Economic Network. 2023. URL: http://bgimg.ce.cn/cysc/ny/gdxw/202305/29/t20230529_38564987.shtml. Проблемы прогнозирования, 2024, № 3 185
Таблица 2
Этапы реализации проекта Тяньваньской АЭС
Очередь Период Реализация проекта
Первая очередь Октябрь 1999 -май 2007 Первый бетон залит 20 октября 1999 г.; энергоблок № 1 введен в эксплуатацию в октябре 2005 г.; в промышленную эксплуатацию - 17 мая 2007 г.
Сентябрь 2000 -май 2007 20 сентября 2000 г. был залит первый бетон для энергоблока N° 2. 14 мая 2007 г. была произведена подача электроэнергии и подключение к электросети
Вторая очередь Декабрь 2012 -декабрь 2018 27 декабря 2012 г. началось строительство энергоблока № 3 второй очереди проекта. 27 сентября 2013 г. официально началось строительство энергоблока № 4. В феврале и декабре 2018 г. энергоблоки № 3 и № 4 второй очереди проекта были введены в промышленную эксплуатацию
Третья очередь Декабрь 2015 -июнь 2021 27 декабря 2015 г. официально началось строительство энергоблока № 5. 8 сентября 2020 г. он был готов к коммерческой эксплуатации. 7 сентября 2016 г. началось строительство энергоблока № 6. 2 июня 2021 г. он был коммерчески готов к эксплуатации
Четвертая очередь Январь 2019 -сентябрь 2021 31 января 2019 г. Китай и Россия подписали Генеральный контракт на строительство энергоблоков № 7 и № 8. Сумма контракта составила 1,81 млрд долл. США, а срок строительства одного энергоблока - 65 месяцев. 19 сентября 2021 г. началось строительство энергоблока № 7
19 мая 2023 Успешный подъем купольного пояса энергоблока № 7 знаменует собой полный перевод энергоблока с пика гражданского строительства на стадию монтажа. ОЖидается, что коммерческая эксплуатация проекта с энергоблоками № 7 и № 8 начнется в 2026 и 2027 гг.
Источник: China nuclear power information network".
Управление рисками играет особенно важную роль в проектах по строительству атомных электростанций в связи с особым характером проектов в данной области и уроками, извлеченными из таких событий, как, например, радиационная авария на АЭС Фукусима-1 в Японии, произошедшая в марте 2011 г. в результате сильнейшего землетрясения.
Тяньваньская АЭС использует двухслойную защитную оболочку, систему стальных тросов с предварительным напряжением, систему множественной защиты N+3 (уровни глубокоэшелонированной защиты атомной станции: для предотвращения аварии - 1; 2 и ее смягчения - 3; 4; 5), ловушку расплава активной зоны, предназначенную для ее локализации в пределах термооболочки в случае аварийной ситуации. Тайваньская АЭС полностью оснащена цифровой системой контроля и управления. Проект Тяньваньской АЭС соответствует и международным стандартам, и китайским правилам атомной и радиационной безопасности. Уровень безопасности этого российско-китайского проекта выше, чем у большинства атомных энергоблоков, эксплуатируемых в мире.
Вероятность серьезной аварии с утечкой радиоактивных веществ снижена до одного случая на 10 млн лет. Согласно статистическим данным, по состоянию на ноябрь 2021 г. совокупная мощность энергоблоков №1 - №6 превысила 300 млрд кВт-ч, что эквивалентно сокращению выбросов CO2 на 246 млн т12.
Проект Тяньваньской АЭС, который развивается в течение 24 лет, стал олицетворением китайско-российского сотрудничества в области высоких технологий. Технические параметры проекта соответствуют основным мировым технологиям ядерной энергетики.
11 China nuclear power information network 2015. URL: http://www.heneng.net.cn/home/zc/infotwo /id/3 7705/sid/18/catId/162.html
12 China Nuclear Power Network (CNNPN). URL: https://www.cnnpn.cn/article/26766.htm
В будущем, по мере развития российской технологии реакторов четвертого поколения, Китай и Россия продолжат реализацию совместных высокотехнологичных, низкоэнергетических проектов в области ядерной энергетики с низким уровнем выбросов углекислого газа. Межгосударственные проекты являются не только средством экономического сотрудничества между странами, но и благоприятной средой для научных инноваций, технического прогресса, обмена опытом и подготовки кадров.
2. Проекты по экологически чистому и эффективному развитию и использованию ископаемой энергии. Энергетический переход заключается не в использовании одного источника энергии вместо другого, а в использовании новой энергетической системы. Согласно данным, приведенным на рис. 1 и 2, ископаемые ресурсы по-прежнему остаются основными источниками энергии в Китае. Одним из оптимальных вариантов для перехода от ископаемой энергии к неископаемой представляется использование природного газа в силу более низких объемов выброса углекислого газа. Природный газ имеет значительно меньшие выбросы углекислого газа, чем уголь, и обладает высокой эффективностью выработки электроэнергии, что необходимо для поддержки будущего развития возобновляемых источников энергии в больших масштабах. Природный газ также легче хранить и транспортировать, чем водород.
Как показано в табл. 3, стандартная теплотворная способность природного газа аналогична теплотворной способности нефти и в 1,86 раза выше, чем у угля. Однако углеродоемкость газа в 0,77 раза ниже, чем у нефти, и в 0,59 раза ниже, чем у угля.
Таблица 3
Стандартная теплотворная способность ископаемой энергии в зависимости от коэффициентов выбросов углерода
Ископаемая энергия Стандартная теплотворная способность (МДж/кг) Коэффициенты выбросов углекислого газа (кг/МДж)
Уголь 20,93 0,094
Нефть 41,87 0,073
Природный газ 38,97 0,056
Источник: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2006)13.
Кайненг З. и др. [9] считают, что природный газ обладает такими характеристиками, как низкий уровень выбросов углерода, стабильность и экономичность, и незаменим в процессе энергосбережения и сокращения выбросов. Он выполняет функцию «гарантии» национальной энергетической безопасности и обладает характеристиками «совместного процветания», а также является лучшим «партнером» новой энергетики.
Каньин Д. и др. пришли к выводу, что безопасность импорта природного газа оказывает существенное смягчающее воздействие на выбросы С02. В дополнение к импорту СПГ (сжиженный природный газ), который быстро рос в последние годы, политикам следует скорректировать структуру импорта, чтобы заменить СПГ трубопроводным [10].
В 2022 г. потребление природного газа в Китае составило 364,6 млрд куб. м, что на 1,2% меньше в сравнении с предыдущим годом. Доли потребления газа в промышленном топливе, производстве электроэнергии и химической промышленности составляли 42%, 17% и 8% соответственно. Постоянно наращиваются усилия по разведке и добыче природного газа, новые внутренние доказанные геологические запасы составляют 1132,3 млрд куб. м. Добыча природного газа составила 220,1 млрд куб. м, увеличившись на 6% в годовом исчислении. Импорт природного газа составил 150,3 млрд куб. м, что
13 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 2006. IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories. URL: https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/index.html
на 9,9% меньше в сравнении с предыдущим годом. Импорт трубопроводного газа составил 62,7 млрд куб. м, в том числе поставки трубопроводного газа из России увеличились на 54%. Импорт СПГ сократился на 19,5% на фоне ограниченных мировых
14
поставок газа и высоких спотовых цен на этот энергоноситель14.
Как и в атомной энергетике, в области природного газа Россия и Китай сотрудничают в рамках крупномасштабных межгосударственных проектов. В области трубопроводного газа совместный проект «Газпрома» и CNPC (China National Petroleum Corporation) газопровода «Сила Сибири» («Восточный маршрут Россия-Китай» -часть трубопровода, проходящая по территории Китая) является наиболее представительным. Реализация российской части проекта (до г. Благовещенск) началась в мае 2014 г. и завершена 21 декабря 2022 г.
Трубопровод в Китае также строился почти одновременно; 16 октября 2019 г. было завершено строительство северо-восточного участка газопровода в Китае, а 2 декабря начались поставки газа по трубопроводу «Сила Сибири». В июле 2020 г. Китай начал строительство южного участка газопровода, и 7 декабря 2022 г. оно было завершено. С тех пор российский газ по Сибирскому газопроводу может удовлетворить спрос Китая на газ.
Пропускная способность трубопровода увеличивается год от года, к 2025 г. он сможет выйти на проектную мощность и стабильно поставлять в Китай 38 млрд куб. м природного газа в год. Это эквивалентно сокращению выбросов CO2 на 164 млн т и диоксида серы на 1,82 млн т15.
Проект также расширяет доступ к береговым ресурсам вдоль восточного побережья, что может значительно снизить зависимость региона от импортируемого СПГ и снизить затраты на газ. Это имеет практическое значение для распределения ресурсов Китая, обеспечения безопасности поставок газа и содействия экономическому развитию территорий на протяжении маршрута трубопровода.
Проект газопровода «Сила Сибири» (включая «Восточный маршрут Китай-Россия») отличается высоким уровнем технологий и конструкции.
При строительстве российской части газопровода «Сила Сибири» ПАО «Газпром» использовал новейшие современные технологии. Трубопровод российского производства имеет диаметр 1420 мм и очень гладкую внутреннюю поверхность, что снижает количество энергии, теряемой при транспортировке газа. Также использованы инновационные нанокомпозиционные материалы для внешней теплоизоляции трубопровода, что обеспечило его высокую коррозионную стойкость. Энергонезависимые электроприводы для трубопроводной арматуры используют энергоаккумуляторы, рассчитанные на работу без обслуживания в течение 20 лет16.
В рамках китайской части проекта «Сила Сибири» впервые использован ряд цифровых технологий, что обеспечило его пилотный характер по строительству интеллектуальных трубопроводов в Китае. Проект является первым трубопроводом третьего поколения трубопроводов большого диаметра в Китае. Китайским подрядчиком по проекту является Китайская национальная нефтегазовая корпорация CNPC. В ходе реализации проекта компания получила 48 инновационных результатов и разработала 22 технических стандарта и спецификации управления. Был протестирован ряд новых труб, новые технологии и оборудование, что послужило накоплению опыта реализации межгосударственных проектов по добыче природного газа в Китае.
14 URL: https://www.emerinfo.cn/dawnload/zgtrqfzbg2003001.pdf
15 Central People's Government of the People's Republic of China (2022). URL: https://www.gov.cn/xinwen/2022-12/07/content_5 730445. htm
16 «Сила Сибири». Крупнейшая система транспортировки газа на Востоке России. URL: https://www.gazprom.ru/projects/power-of-siberia/
В проекте строительства газопровода «Сила Сибири» («Восточный маршрут Россия-Китай») реализована новая модель «Интернет + управление проектами». Каждая стальная труба имеет свой собственный заводской код «быстрого реагирования» (БР-код), и на каждом этапе имеется специальный считыватель кодов, так что стальную трубу возможно точно идентифицировать в любом месте от завода до места установки. Весь трубопровод построен методом автоматической сварки, что является первым случаем в истории строительства магистральных трубопроводов в Китае. Проектный отдел настроил систему сбора данных для каждого автоматического сварочного оборудования и создал центр мониторинга «умный участок». В процессе сварки в систему управления строительством трубопровода в режиме реального времени загружаются ключевые данные, такие
17
как скорость подачи проволоки оператором, ток и напряжение .
В рамках проекта была создана полная цифровая модель строительства трубопровода и проведено сопряжение с данными управления производством в период эксплуатации. Кроме того, в проекте была реализована китайская локализация всего ключевого оборудования и технологий, что заложило основу для будущего «беспилотного управления станцией» проекта. Как показано на рис. 3, проект обладает следующими специфическими преимуществами по сравнению с традиционной моделью управления проектами в области транспортировки природного газа.
Рис. 3. Преимущества модели управления проектом «Россия-Китай Восток» по сравнению с традиционной моделью управления
Источник: Jiang H. (2020) [11]18.
Категория процессов по сокращению выбросов углерода. Промышленное производство, эксплуатация зданий, транспорт являются основными звеньями, которые потребляют энергию и генерируют выбросы углекислого газа. Согласно данным центра исследований энергоэффективности зданий Университета Цинхуа, к 2021 г. городское население Китая достигло 0,91 млрд человек, а уровень урбанизации вырос с 37,7%
17 China National Petroleum encyclopedia. 2022. URL: http://center.cnpc.com.cn/bk/system/2018/04/23/001687948.shtml
18 SCADA: supervisory control and data acquisition technology
в 2001 г. до 64,7% в 2021 и до 65,2% на конец 2022 г. Общая площадь зданий в Китае составляет около 67,7 млрд кв. м. Общее потребление энергии при эксплуатации зданий составляет 1,11 млрд т стандартного угольного эквивалента (т у. т.), что составляет около 21% от общего потребления энергии в стране. Потребление энергии общественными зданиями стало самой большой долей энергопотребления зданий в Китае.
В 2021 г. общий объем выбросов углекислого газа при эксплуатации зданий в Китае составил 0,22 млрд т, а средний целевой показатель выбросов углекислого газа на единицу площади зданий составил 32 кг С02/м2. Как показано на рис. 4, наибольшая доля выбросов углекислого газа приходится на категорию зданий, потребляющих электричество. Косвенными выбросами С02 являются выбросы, связанные со спросом на электроэнергию в зданиях как объектах потребления. Например, использование электричества в быту не приводит к образованию углекислого газа, но он образуется в процессе производства электроэнергии.
Рис. 4. Выбросы CO2, связанные с эксплуатацией зданий, % CO2
Источник: Building Energy Efficiency Research Center of Tsinghua University. 2023.19
Ченвэй П. и др. [12] считают, что декарбонизация строительного сектора не является изолированным видом деятельности, и лучший план действий по декарбонизации может быть разработан, если сосредоточить внимание на строительной струк-
20
туре и технологии «снизу вверх»
В целях достижения углеродной нейтральности в строительной отрасли Китая правительство утвердило ряд программных документов. В 2022 г. Министерство жилищного строительства и развития городов и сельских районов (MOHURD) опубликовало «14-й пятилетний план развития энергоэффективности зданий и «зеленых» зданий», где предусмотрено, что к 2025 г. стандарты «зеленого» строительства будут полностью применены для новых зданий в городах на основе использования технологий информационного моделирования зданий BIM (Building Information Modeling).
19 Building Energy Efficiency Research Center of Tsinghua University. 2023. China building energy efficiency annual development research report.
20 Метод «снизу вверх» начинается с почасового потребления энергии одним зданием, а затем масштаб расчета выбросов углекислого газа расширяется. Подход «снизу вверх» основан на архитектурных деталях, что более полезно для сосредоточения внимания на вкладе самой технологии в декарбонизацию зданий.
Зечжоу В. и др. считают, что для устойчивых проектных решений важна зрелость информационных технологий на основе BIM для обеспечения оптимизированного процесса принятия решений [13]. В последние годы применение технологии BIM в крупных проектах расширяется. По мнению Питера Месароша и др. технология BIM имеет значительные преимущества для управления строительными проектами [14].
В последние годы Китай и Россия внедрили технологию BIM в проекты сотрудничества в области гражданского строительства, причем страны придают большое значение совместной подготовке соответствующего технического персонала.
Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне является совместным уникальным китайско-российским научно-образовательным центром, созданным МГУ им. М.В. Ломоносова и Пекинским политехническим институтом. В сочетании со стратегическими потребностями национального развития, опираясь на преимущества базовых дисциплин МГУ и инженерных компетенций Пекинского политехнического института, университет МГУ-ППИ обладает конкурентными интернационализированными междисциплинарными характеристиками обучения.
В 2019 г. университет создал комплексный центр знаний на основе технологий Internet + BIM + VR + 3Б-печать. Это позволяет студентам получить опыт решения практических проблем реальных строительных проектов с использованием новых достижений в сфере IT.
В августе 2023 г. Китайско-Российский инвестиционный фонд регионального сотрудничества и развития и Российская Ассоциация BIM подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве по созданию платформы цифровых строительных материалов и оборудования BIM в Москве.
Совместное создание единой электронной платформы Китая и России для строительства и промышленности строительных материалов в будущем сможет обеспечить экономические и технические преимущества для сотрудничества в смежных проектах.
Категория «Конечное поглощение углерода». В краткосрочной перспективе ископаемая энергия остается основным источником энергии в мире, и выбросы углекислого газа пока еще не достигли пика. Цель по чистому нулевому выбросу не может быть достигнута, если полагаться исключительно на сокращение выбросов углерода от источников энергии.
Технологии улавливания, утилизации и хранения углерода (CCUS) могут обеспечить решение проблемы снижения выбросов CO2 [15].
Потребность Китая в сокращении выбросов в соответствии с целевым показателем углеродной нейтральности оценивается на уровне от 0,2 до 408 млн т в 2030 г.; от 0,6 до 1,45 млрд т в 2050 г. и от 1 до 1,82 млрд т в 2060 г.21
Технологии CCUS, которые предотвращают или сокращают выброс CO 2 в атмосферу, являются одними из ключевых для эффективного смягчения последствий глобального потепления. Основные потенциальные места хранения CO 2 показаны в табл. 4.
По мнению Ричи С. и др., в последние годы гибридные системы технологий улавливания углерода остаются в центре внимания ученых из разных стран, причем абсорбционные и адсорбционные технологии являются ключевыми [16].
Основываясь на различных проектных технологиях, Китай в последние годы увеличивает число проектов по улавливанию и хранению углерода. К концу 2022 г. в Китае действовало и создавалось около ста проектов на основе технологий CCUS.
21 Environmental planning institute, Ministry of environment, China. 2021. China carbon dioxide capture utilization and storage (CCUS) annual report. URL: https://img76.hbzhan.eom/4/20210727/637629742157746067210.pdf
Таблица 4
Классификация основных мест хранения CO2
Различие Места хранения СО2 Основная характеристика
Различия в месте хранения Наземное хранилище Наилучшим резервуаром для захоронения СО2 могут стать выработанные газовые месторождения: они сформированы природой, миллионы лет хранившей в недрах газ*
Морское хранилище Метод включает транспортировку С02 на морскую платформу с помощью судна или трубопровода и закачку его в глубокие геологические структуры, такие как соленые водоносные горизонты и резервуары нефти и газа на глубине 800-3000 метров под водой. Среди них соленый водоносный горизонт морского дна обладает преимуществами широкого распространения, большой емкости и является основным выбором для морского хранения. Данный метод является эффективным способом сокращения выбросов углерода в прибрежных районах, где нет наземных условий хранения. Его преимущества заключаются в том, что он не занимает землю и не влияет на ресурсы подземных вод
Различия в геологии хранилища Хранилище соляного водоносного горизонта Соляной водоносный горизонт связан с отсутствием глубокого слоя соленой воды (степень минерализации 3 - 50 г/л), когда водоносный горизонт растворен в высокой концентрации солей (соленость выше 10 г/л), непригоден для сельского хозяйства и производства, использования человеком в быту. Он широко распространен, занимает большую площадь, накапливает С02 в течение миллионов лет и обладает высоким потенциалом хранения. Обычно он залегает ниже 800 метров от поверхности. Кроме того, химическая реакция хранящегося в нем С02 может оказать влияние на емкость и безопасность хранилища. Следовательно, перед началом проекта по хранению С02 необходимо его тщательное технико-экономическое обоснование.
Хранилище в истощенных месторождениях нефти и газа Как правило, это относится к месторождению нефти и газа, которое утратило эксплуатационную ценность после трехкратной эксплуатации. Оно имеет неповрежденную замкнутую структуру и относительно стабильные геологические условия, которые могут эффективно изолировать С02 и ограничить его утечку. В настоящее время эти хранилища получили признание. Однако из-за риска утечки, связанного с данным методом хранения, продолжают выполняться лишь несколько проектов.
* Лови, закачивай, храни — СО2 поможет нефтегазу открыть новую реальность. URL: https://www. interfax. ru/russia/813129
Источник: Molei C. et al. [17], Raza A. et al. [18], Haizhong L. et al. [19].
Среднегодовой объем улавливания CO2 в Китае составляет около 4 млн т; в 2022 г. закачка в хранилища была произведена в объеме около 2 млн т22.
Как показано на рис. 5, проекты CCUS в Китае преимущественно основаны на CO2-EOR (Enhanced oil recovery, использование CO2 для увеличения нефтеотдачи пластов, УНП). Число проектов по химической и биологической утилизации CO2 постоянно увеличивается, но лишь несколько мест способны обеспечить геологическое хранение CO2.
Как показано на рис. 6 и 7, в настоящее время источниками улавливания CO 2 в проектах CCUS Китая являются различные отрасли: энергетика, нефтегазовая промышленность, химическая, металлургическая, цементная и т. д. На энергетический сектор приходится наибольшая доля проектов CCUS - более 25 ед. в 20232025 гг. Самым быстрорастущим в этом отношении является химический сектор. После 2022 г. число проектов CCUS в цементной и металлургической промышленности увеличилось с трех до восьми.
22 The administrative center for China's agenda 21, Global CCS institute & Tsinghua university. China carbon dioxide capture utilization and storage (CCUS) annual report. 2023. URL: https://www.acca21.org.cn/ UploadFiles/file/20230713/638248438536661002/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5% 8C%96%E7%A2%B3%E6%8D%95%E9%9B%86%E5%88%A9%E7%94%A8%E4%B8%8E%E5%B0%81%E5%A D%98%E5%B9%B4%E5°%BA%A6%E6%8A%oA5%E5%91%8A%EF%
80 -| 70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0
Ед.
Рис. 5. Типы технологических проектов CCUS в Китае: Ш СО2 - УНП; 0 использование минерализованной воды; □ химическое производство; Ш биоиспользование; ■ геологическое хранение
Источник: China CO2 capture utilization and storage (CCUS) annual report 2023.
1%
Производство водорода
31% Химическая промышленность
10% Сталь
11% _ Цементные строительные материалы
Рис. 6. Распределение секторов-источников улавливания CO2 для проектов CCUS
в Китае в 2023 г.
Источник: China CO2 capture utilization and storage (CCUS) annual report 2023.
Первый проект-миллионник Китая «Qilu Petrochemical-Shengli Oilfield MillionTon CCUS Project» был официально заправлен газом и введен в эксплуатацию 29 августа 2022 г. Это крупнейшая демонстрационная база полной производственной цепочки CCUS23. Проект означает начало более зрелой фазы коммерческой эксплуатации китайской индустрии CCUS. Проект может сократить выбросы CO2 на 21 млн т в год, что эквивалентно посадке почти 9 млн деревьев.
23 National energy administration. URL: https://www.nea.gov.cn/2022-09/02/c_1310658658.htm Проблемы прогнозирования, 2024, № 3
1%
Производство
33%
Энергетика
35% Химическая промышленность
10% Сталь
строительные материалы
Рис. 7. Распределение секторов-источников улавливания CO2 для проектов CCUS
в Китае в 2025 г.
Источник: China CO2 capture utilization and storage (CCUS) annual report (2023). Годовой отчет по улавливанию, использованию и хранению CO2 в Китае (CCUS) (2023).
Реализация проекта обеспечит богатый практический опыт и технические результаты для крупномасштабного строительства CCUS -проектов в Китае. Однако китайские проекты CCUS по -прежнему имеют значительный разрыв с передовыми международными технологиями.
Из анализа, приведенного в табл. 5, следует, что основные проблемы проектов CCUS в Китае находятся в сферах технологий, капитала и эффекта масштаба. Поэтому особенно важно осуществлять адекватные технические и межгосударственные обмены при условии сочетания различных запасов ресурсов и геологических условий в разных странах.
Аналогичным образом, в настоящее время в мире существуют неэффективные (например, проект пограничной плотины в Канаде) или провальные (например, проект Кемпера в Миссисипи) проекты CCUS, которые не соответствуют стандартам улавливания CO2. Поэтому накопление опыта в области технических данных, а также опыта успешных и неудачных проектов особенно важно при реализации проектов в данной сфере.
В настоящее время в России нет проектов CCUS, находящихся в стадии разработки или реализации, следовательно, у Китая и России имеется значительный потенциал для изучения опыта и разработки технологий в области реализации проектов CCUS.
Как отмечают некоторые источники, значительный потенциал хранения в истощенных месторождениях и в минерализованных водоносных пластах дает российским нефтегазовым компаниям конкурентное преимущество в этой области, «по сути, открывая новую нишу для бизнеса»24.
24 Грушевенко E. РФ имеет значительный потенциал по развитию проектов CCUS. URL: https://itek.ru/ analytics/ccus-ekonomika-i-perspektivy-v-rossii/?ysclid=lqcun1a7c0923045253)
Таблица 5
Основные проблемы китайских проектов СС^
Высокие технологические затраты Относительно высокая стоимость проектов не обеспечивает существенного конкурентного преимущества перед другими технологиями. Эта проблема несколько ограничила распространение проектов ССШ в промышленности. На угольных электростанциях, на которых установлены ССШ, затраты на выработку электроэнергии примерно на 60% выше
Отсутствие крупномасштабных проектов коммерциализации Крупномасштабные проекты ССИ8, находящиеся на стадии строительства и эксплуатации, в основном сосредоточены в США, в 2021 г. там построено несколько новых промышленных кластеров ССИ8 мощностью 10 млн т. Большинство проектов ССШ в Китае относится к единому технологическому звену, и по-прежнему существует большой разрыв с крупномасштабными многопроцессорными проектами
Демонстрация технологии хранения С02 на шельфе отстает В настоящее время в Китае нет действующих или строящихся демонстрационных проектов по хранению на шельфе. Норвегия, США, Бразилия и Япония реализовали проекты по хранению на шельфе различного масштаба. Китаю необходимо ускорить применение соответствующих технологий хранения С02 на шельфе
Плохо распределенный улавливатель и хранение С02 С одной стороны, крупномасштабные источники выбросов С02 в Китае в основном расположены в восточном прибрежном регионе, а источники ископаемых энергоресурсов распределены преимущественно в центральной и западной частях страны. С другой стороны, подходящие места для хранения в основном расположены на северо-востоке и северо-западе страны. Разница в пространственном распределении значительно ограничивает потенциальное хранение С02 в Китае
Источник: Разработано авторами на основе [15]
Выводы. По результатам исследования ключевых направлений и проектов в категориях «сокращение выбросов углерода в источниках», «сокращение выбросов углерода в процессах» и «конечное связывание углерода» можно сделать следующие выводы.
Различные категории мероприятий по сокращению выбросов углерода являются финансово- и технологически затратными. Низкоуглеродные межгосударственные проекты с высоким уровнем технологий требуют значительной финансовой поддержки. Ее необходимо усиливать на национальном уровне, включая инвестиции в рамках государственных бюджетов посредством централизованных инвестиционных каналов. Важно расширить распространение информации о политике углеродной нейтральности, чтобы стимулировать предприятия и организации активно выполнять низкоуглеродные проекты, причем финансирование данных проектов должно осуществляться экологичными инновационными финансовыми методами, такими как инвестиции и финансирование в области климата. Следует использовать гибкие режимы инвестирования и финансирования для расширения каналов финансирования соответствующих проектов [20]. Национальный уровень также может предоставлять налоговые льготы и поддержку соответствующим проектам. Например, высокая стоимость технологии ССиБ затрудняет привлечение достаточных инвестиций только за счет технологических достижений. Целевая долгосрочная политическая поддержка может укрепить уверенность инвесторов в возврате инвестиций [21].
Важно межгосударственное сотрудничество в сфере технологий, поскольку межгосударственные проекты как технология и инструментарий технологической модернизации могут объединить технологические преимущества разных стран. Межгосударственные технологические саммиты, обмен предприятиями в одной и той же области являются механизмами ускорения реализации межгосударственных проектов. Фокус сотрудничества в межгосударственных проектах может быть сосредоточен на атомной энергетике, производстве новой энергии, водородной энергетике, хранении энергии и СС^. Китай может активно участвовать в разработке международных стандартов в области энергетики и ускорить международную интеграцию собственных энергетических технологий и стандартов.
Следует укреплять подготовку и сотрудничество экспертов, развитие талантов в соответствующих научных и технологических областях. Низкоуглеродные межгосударственные проекты и отрасли промышленности требуют вклада технического персонала высокого уровня. Результаты научных исследований высших учебных заведений и научно-исследовательских институтов могут способствовать изучению и продвижению технологий [22]. В то же время необходимо также укреплять углубленное сотрудничество между крупными предприятиями и учебными заведениями. Такое сотрудничество может обеспечить передовые и актуальные результаты научных исследований. Снижение барьеров для научных исследований имеет непосредственное отношение к получению научных результатов.
Для крупнейшей нефтегазовой провинции Канады (Альберта, 78% занятых в нефтегазовой отрасли государства) было рекомендовано «изучить возможность переподготовки работников нефтегазовой отрасли и быстрого перевода их в индустрию экологически чистой энергетики» и сделан вывод, что «затраты управляемы». Подобные исследования также открывают новые возможности подготовки талантов для трансграничных проектов в Китае [23].
Соответствующим национальным ведомствам необходимо совершенствовать технологии тестирования и оценки реализуемых низкоуглеродных проектов, включая международные. Мониторинг и оценка должны совершенствоваться на протяжении всего жизненного цикла проектов. Кроме того, важен международный опыт мониторинга и тестирования столь сложных проектов. Высокотехнологичные международные проекты, как правило, требуют значительных инвестиций, а в случае возникновения рисков понесенные потери не поддаются исчислению. Динамический автоматизированный надзор может способствовать минимизации рисков, а сбор данных в течение жизненного цикла проектов и их анализ позволит создать базу данных (кейсов) для переподготовки персонала. Таким образом, динамическое управление рисками является эффективным способом повышения успешности низкоуглеродных проектов.
Литература / References
1. Heggelund G.M. China's climate and energy policy: at a turning point? International environmental agreements: politics, laws and economics. 2021. No. 21. Pp. 9-23.
2. Caineng Z., Dongbo H. & Chengye J. Connotation and pathway of world energy transition and its signiffcance for carbon neutral. ActaPetrolei Sinica. 2021. Vol. 42. No. 2. Pp. 233-247.
3. Rabbi M.F., Popp J., Mate D., Kovacs S. Energy security and energy transition to achieve carbon neutrality. Energies. 2022. No. 15. Pp. 8126.
4. Мартынов В.Г., Бессель В.В., Лопатин А.С. Низкоуглеродная энергетика России как основа ее углеродной нейтральности // Нефтяное хозяйство. 2023. № 3. С. 8-12. [Martynov V.G., Bessel' V.V., Lopatin A.S. Nizkouglerodnaya energetika Rossii kak osnova ee uglerodnoj nejtral'nosti // Neftyanoe hozyajstvo. 2023. No. 3. Pp. 8-12 (In Russ.)]
5. Caineng Z., Songqi P., Qun Z. On the connotation, challenge and significance ofChina's «energy independence» strategy. Petroleum Exploration and Development. 2020. Vol. 47. No. 2. Pp. 416-426.
6. Williams J.H., Jones R.A., Haley B., Kwok G., Hargreaves J., Farbes,J., Torn M.S. Carbon-neutral pathways for the United States. Advancing earth and space sciences. 2020. 2. е2020AV000284. URL: https://doi. org/10.1029/2020AV000284
7. Ritchie H., Rosado P. Nuclear energy. Our world in data. Retrieved 2020. November 16, 2023. URL: https://our-worldindata.org/nuclear-energy
8. Man L. Global nuclear energy development trends and implications. China energy media institute for new energy security strategies. 2023. URL: https://cpnn.com.cn/news/baogao2023/202305/t20230529_1604928.html
9. Caineng Z., Yanpeng C., Xiong B., Hanlin L. Mission of new energy under carbon neutrality goal in China. Bulletin of Chinese Academy of Sciences. Bulletin of Chinese academy of sciences. 2023. Vol. 38. No.1. Pp. 48-58.
10. Kangyin D., Yalin H., Yue D., Shahbaz M. Moving toward carbon neutrality: Assessing natural gas import security and its impact on CO2 emissions. Sustainable development. 2022. No. 30. Pp. 751-770.
11 Jiang H. Construction and management of digital natural gas pipeline. Petroleum engineering. 2020. Vol. 46. No. 2. Рр. 23-25.
12. Chenwei P., Qingpeng W., Wengang W. Decarbonization path of China's public building sector from bottom to top. Carbon neutrality. 2022. No. 1 (39). URL: https://doi.org/10.1007/s43979-022-00036-2
13. Zezhou W., Haoquan H., Xiangsheng C., Jianjun L. et al. Countermeasures for low-carbon transformation of construction industry in China toward the carbon peaking and carbon neutrality goals. Chinese academy of engineering sciences. 2023. Vol. 25. No. 5. Pp. 202-209.
14. Mesaros P., Mandiak T. Exploitation and benefits of BIM in construction project management. IOP conference series: materials science and engineering. 2017. 245 p.
15. Xian Z., Yang L., Qiao M., Lingna L. Development of carbon capture, utilization and storage technology in China. Chinese academy of engineering sciences. 2021. Vol. 23. No.6. Pp. 70-80.
16. . Ritchie S., Tsalaporta E. Trends in carbon capture technologies: a bibliometric analysis. Carbon neutrality. 2022. No. 1 (38). URL: https://doi.org/10.1007/s43979-022-00040-6
17. Molei C., Jianping C. Geological evaluation ofsites for CO2 deep saline aquifer storage. Geological journal (100th anniversary) 2022. Vol. 96. No. 5. Pp.1868-1882.
18. Raza A., Gholami R., Rezaee R., Rasouli V., Bhatti A.A., Bing C.H. Suitability of depleted gas reservoirs for geological CO2 storage: a simulation study, Greenhouse gas sci technol. 2018. Retrieved November 20.2023. URL: https://www. sci-hub. se/10.1002/ghg. 1802.
19. Haizhong L., Dawei W., Yongchun F., Pengchun L., Shaoyan Z., Haizhou L. Development of CCUS technology in the context of carbon neutrality and assessment of the potential for offshore storage in Guangdong province. Southern energy construction. 2023. Vol. 10. No. 6. Pp. 1-13.
20. Порфирьев Б.Н. «Зеленые» тенденции в мировой финансовой системе //Мировая экономика и международные отношения. 2016. Т. 60. № 9. С. 5-16 [Porfir'ev B.N. «Zelenye» tendencii v mirovoj finansovoj sisteme //Mirovaya ekonomika i mezhdunarodnye otnosheniya. 2016. Vol. 60. No. 9. S. 5-16. (In Russ.)]
21. Minghai S., Fulin K., Lige T., YangL., Shaowu Y., ChuanpingL., Perkun Z., Li W., PaulK.C., YulongD. Carbon capture and storage (CCS): development path based on carbon neutrality and economic policy. Carbon neutrality. 2022. No. 1 (37). URL: https://doi.org/10.1007/s43979-022-00039-z
22. Данилов-Данильян В.И., Катцов В.М., Порфирьев Б.Н. Проблема климатических изменений — поле сближения и взаимодействия естественных и социогуманитарных наук//Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90. № 10. С. 914-925 [Danilov-Danil'yan V.I., Katsov V.M., Porfir'ev B.N. Problema klimaticheskih izmenenij — pole sblizheniya i vzaimodejstviya estestvennyh i sociogumanitarnyh nauk // Vestnik Rossijskoj akademii nauk. 2020. Vol. 90. No. 10. S. 914-925. (In Russ.)]
23. Meyer T.K., Hunsberger C., Pearce J.M. Retraining investment for Alberta's oil and gas workers for green jobs in the solar industry. Carbon neutrality. 2023. No. 2 (28). URL: https://doi.org/10.1007/s43979-023-00067-3
Статья поступила в редакцию 08.12.2023. Статья принята к публикации 09.01.2024.
Для цитирования: Н.Н. Евченко, Ван Сяохань. Перспективы углеродной нейтральности экономики Китая: технологические инновации и межгосударственные проекты // Проблемы прогнозирования. 2024. № 3 (204). С. 182-198. DOI: 10.47711/0868-6351-204-182-198
H.H. EBneHKO, BaH CaoxaHb
Summary
PROSPECTS FOR CARBON NEUTRALITY OF THE CHINESE ECONOMY: TECHNOLOGICAL INNOVATIONS AND INTERSTATE PROJECTS
N.N. YEVCHENKO, Doct. Sci. (Econ.), Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia WANG XIAOHAN, University of Economics and Law, Henan, People's Republic of China
Abstract. In an effort to achieve carbon neutrality, governments are developing technologies to reduce carbon emissions. China and Russia have approved policy documents containing recommendations for transforming the domestic energy balance into a low-carbon model. Interstate projects are an important tool for scientific innovation and technological decarbonization. The article analyzes the terms of cooperation, characteristics and technologies of projects to reduce carbon emissions in the field of nuclear energy, natural gas, construction, carbon capture, utilization and storage (CCUS). Presenting the experience of the PRC, the authors propose the development of a low-carbon model of the state based on a system for managing energy projects, changing the structure of the energy balance, using information technologies in the construction and operation of infrastructure facilities, improving education and training systems, and using dynamic monitoring models.
Keywords: transformation of the energy balance, low-carbon, interstate project, energy-saving technologies.
Received 08.12.2023. Accepted 09.01.2024.
For citation: N.N. Yevchenko and WangXiaohan. Prospects for Carbon Neutrality of the Chinese Economy: Technological Innovations and Interstate Projects // Studies on Russian Economic Development. 2024. Vol. 35. No. 3. Pp. 455-466. DOI: 10.1134/S1075700724030055
