總書記提出“努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”目標(biāo)以來，碳中和的概念在能源行業(yè)引起了廣泛討論，包括發(fā)展可再生能源、碳市場機(jī)制、發(fā)展氫能等多個(gè)方面，但是“能效是第一能源”的理念需要得到更多重視。能效是最為經(jīng)濟(jì)、對環(huán)境破壞最少、最為清潔的能源。能效與節(jié)能相關(guān)技術(shù)與服務(wù)通過“少用”來發(fā)揮效力，通過消耗更少的能源，產(chǎn)生更多的產(chǎn)出，與新時(shí)代高質(zhì)量發(fā)展的理念高度契合。
01碳中和背景下的節(jié)能重任
國際能源署（IEA）分析表明，對比既有政策情景和可持續(xù)發(fā)展情境（2℃溫控目標(biāo)），能效與節(jié)能措施對2030年預(yù)期碳排放減少的貢獻(xiàn)達(dá)到一半，對2050年碳排放減少的貢獻(xiàn)達(dá)到37%，是最有效的減排途徑。其次則分別是可再生能源利用、燃料轉(zhuǎn)換、核能利用、碳捕集與封存(CCUS）等途徑的貢獻(xiàn)。能效提升對于我國30、60目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)同樣至關(guān)重要。
圖1 既有政策情景與可持續(xù)發(fā)展情境的碳排放對比
來源：IEA (2019b), World Energy Outlook.
正如我們在《節(jié)能服務(wù)生死局——能源變革中的新視界》分析的，經(jīng)過多年的努力，我國節(jié)能減排工作取得了巨大成效。近期也有研究成果表明，分行業(yè)看我國能效水平已處于國際較好水平（高于加拿大、美國等國家），但不容忽視，我國單位GDP能耗仍較高，是世界平均水平的1.5倍，是美國的2.2倍，日本的2.7倍，德國的3倍。我國單位GDP能耗高的主要原因，一是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比例高達(dá)40.5%，其中高耗能產(chǎn)業(yè)占比又相對較高；二是在能效管理等方面，離德、日等國家確實(shí)有一定差距。
為助力實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，我國節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)仍有較大發(fā)展空間，本文將著重分析日本的節(jié)能政策與節(jié)能技術(shù)，以期為國內(nèi)節(jié)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展提供新思路。
02日本的節(jié)能減排目標(biāo)與政策
（一）節(jié)能成效與目標(biāo)
1973年世界石油危機(jī)以來，日本加大節(jié)能投入和政策引導(dǎo)，截至2016年實(shí)際GDP增長2.6倍，而最終能源消耗只增長了1.2倍，單位GDP能耗平均下降53.8%，約從2000年開始日本社會能耗總量已經(jīng)開始呈現(xiàn)下降趨勢。
圖2 日本各部門能耗發(fā)展圖
來源：日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省
為應(yīng)對氣候變化，2014年左右，日本提出了兩階段節(jié)能減排目標(biāo)：第一步，至2030年，整體減排與2013年相比降低26%，單位GDP能耗比2013年降低35%以上，每年能效提升約1.9%，能耗總量從2013年的3.6億kL原油（每L原油約38.28MJ）降低至3.3億kL。第二步，至2050年，整體減排與2013年相比降低80%，但受當(dāng)前國際上主要經(jīng)濟(jì)體“碳中和”承諾影響，日本近期也表示2050年左右實(shí)現(xiàn)碳中和。
為實(shí)現(xiàn)第一步目標(biāo)，2030年需要實(shí)現(xiàn)徹底節(jié)能5030萬kL原油，其中各部門應(yīng)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能量為：工業(yè)部門節(jié)約1042萬kL，商業(yè)部門節(jié)約1226萬kL，運(yùn)輸部門節(jié)約1607萬kL，居民節(jié)約1160萬kL。
圖3 各部門2013年能耗量與2030年節(jié)約目標(biāo)
來源：日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省
從上圖可以看出，雖然工業(yè)占總能耗比重最大，但工業(yè)部門節(jié)能潛力反而是四個(gè)領(lǐng)域中最低的，可見日本的工業(yè)節(jié)能已經(jīng)較為成熟，2014年起節(jié)能的主要增長點(diǎn)在建筑和交通，當(dāng)前我國節(jié)能服務(wù)市場的發(fā)展也符合該趨勢。
（二）節(jié)能政策
日本高度重視通過法案等手段推動(dòng)全社會節(jié)能，在1979年正式制定了節(jié)能法，此后進(jìn)行了十幾次修訂，始終保證節(jié)能法基本適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況。主要制度亮點(diǎn)如下：
1. 將標(biāo)桿制度從工業(yè)部門拓展到商業(yè)部門自2009年起，對工業(yè)企業(yè)中的重點(diǎn)部門，如水泥、鋼鐵、電力等6大行業(yè)10個(gè)領(lǐng)域執(zhí)行標(biāo)桿制度，標(biāo)桿指標(biāo)設(shè)定為各行業(yè)名列前茅的1-2成企業(yè)達(dá)到的能耗水平，并隨著整體水平的改善修訂標(biāo)桿指標(biāo)。標(biāo)桿制度在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)施非常有效，從2016年開始拓展至商業(yè)領(lǐng)域，目前已經(jīng)在大學(xué)、國家公務(wù)機(jī)構(gòu)、彈子房（即日本的街邊游戲廳）引入標(biāo)桿制度，并將繼續(xù)推行到覆蓋全產(chǎn)業(yè)的70%。由于商業(yè)領(lǐng)域不同業(yè)務(wù)形態(tài)與能耗量的關(guān)系比較復(fù)雜，因此對不同的領(lǐng)域采用不同的標(biāo)桿設(shè)定方法：對于基本相似的便民店，采用單位GDP能耗法；對于差距較大的酒店和百貨店，以能耗量實(shí)際值與考慮到規(guī)模、營業(yè)額等因素的能耗預(yù)測值之比取標(biāo)桿；對于受租戶影響較大的寫字樓，通過用軟件估算的節(jié)能率作為標(biāo)桿指標(biāo)。
2.對企業(yè)定期進(jìn)行分級評價(jià)與督導(dǎo)對于工業(yè)企業(yè)，年能耗在1500kL以上企業(yè)要定期報(bào)告全年節(jié)能工作，并由國家相關(guān)機(jī)構(gòu)對工作狀況進(jìn)行評估，主要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是單位產(chǎn)值能耗年均削減1%以上。對于定期提交報(bào)告的工業(yè)企業(yè)和商業(yè)企業(yè)進(jìn)行分級評價(jià)，對達(dá)到努力目標(biāo)或者特定行業(yè)標(biāo)桿目標(biāo)的企業(yè)，評為節(jié)能優(yōu)良企業(yè)（S級），可以得到補(bǔ)貼加分、減輕節(jié)能促進(jìn)稅等獎(jiǎng)勵(lì)。對于節(jié)能停滯不前的企業(yè)（B級）實(shí)施重點(diǎn)檢查，其中表現(xiàn)尤其不佳的企業(yè)（C級）按照節(jié)能法相關(guān)條款進(jìn)行處理。而對于S級和B級之間的一般企業(yè)（A級）進(jìn)行發(fā)文督促。從實(shí)行效果來看，有超過一半比例的企業(yè)達(dá)到S級，A級和B級占比約30%、15%，沒有企業(yè)被評為C級，說明分級評價(jià)制度起到了很好的激勵(lì)和督促作用。
3.實(shí)施建筑物節(jié)能法并提倡零能耗建筑除了普適性的節(jié)能法之外，日本自2017年4月開始實(shí)施建筑物節(jié)能法，對于建筑物的開發(fā)商，根據(jù)不同的建筑面積需上報(bào)能耗性能計(jì)劃或者達(dá)到相應(yīng)性能標(biāo)準(zhǔn)。此外，日本還在大力推廣零能耗建筑（net zero energy building, ZEB）和零能耗住宅（net zero energy house, ZEH），并利用財(cái)政補(bǔ)助、稅金減免等手段激勵(lì)其發(fā)展。零能耗住宅主要利用建筑外保溫設(shè)計(jì)、高效用能設(shè)備、可再生能源發(fā)電、電力市場需求側(cè)響應(yīng)、家庭能源管理系統(tǒng)等技術(shù)手段的組合來實(shí)現(xiàn)。建筑部門的目標(biāo)是在2030年前新建建筑物平均實(shí)現(xiàn)ZEB，新建住宅平均實(shí)現(xiàn)ZEH。
4.對汽車和家電等能耗設(shè)備實(shí)行領(lǐng)跑者制度設(shè)定汽車及家電產(chǎn)品等32個(gè)品類的能耗目標(biāo)并促使其達(dá)成目標(biāo)，這32個(gè)品類包括乘用汽車、空調(diào)、電視機(jī)、電冰箱等多種用電設(shè)備，覆蓋家庭能源消耗約70%的比例。領(lǐng)跑者標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)定時(shí)考慮能耗排名前1-2成產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步預(yù)期，目標(biāo)是在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)3-10年后各企業(yè)出貨產(chǎn)品能耗的加權(quán)平均值超過領(lǐng)跑者標(biāo)準(zhǔn)。從實(shí)行效果來看，領(lǐng)跑者制度改善了汽車油耗，在2012年就達(dá)標(biāo)了相當(dāng)于2020年的油耗標(biāo)準(zhǔn)，而空調(diào)耗電量在近20年間下降了約31%，實(shí)施效果顯著。
圖4 日本汽車油耗變化
來源：日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省
對比來看，我國在1997年也頒布了《節(jié)約能源法》，此后分別于2007年和2016年進(jìn)行了修訂。2007年將單位GDP能耗降低納入各地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綜合評價(jià)體系，自2016年開始實(shí)行能源消費(fèi)總量與能源消費(fèi)強(qiáng)度“雙控”行動(dòng)。
借鑒日本經(jīng)驗(yàn)，我國能效“領(lǐng)跑者”制度于2014年底出臺，包括終端用能產(chǎn)品、高耗能行業(yè)和公共機(jī)構(gòu)三類。用能產(chǎn)品方面，2016年對冰箱、空調(diào)和電視三類產(chǎn)品組織了評選，2018年將洗衣機(jī)也納入了評選范圍；高耗能行業(yè)方面，2016年發(fā)布了5個(gè)行業(yè)、2018年發(fā)布了9個(gè)行業(yè)的領(lǐng)跑者企業(yè)名單；2018年5月發(fā)布了2017-2018公共機(jī)構(gòu)能效領(lǐng)跑者名單。但整體來看，我國能效領(lǐng)跑者制度目前仍處于初級推進(jìn)階段，存在激勵(lì)政策未得到落實(shí)、終端產(chǎn)品實(shí)施范圍小、未能廣泛調(diào)動(dòng)節(jié)能積極性等問題。
03節(jié)能理念與技術(shù)
（一）對節(jié)能工程進(jìn)行全生命周期、全成本要素的評估
日本的節(jié)能工作普遍貫徹P-D-C-A工作法，“Plan”包括掌握能源的使用狀況、選擇可節(jié)能的項(xiàng)目、討論設(shè)備投資和運(yùn)行改善等方法、選定節(jié)能措施、擬定節(jié)能實(shí)施計(jì)劃等步驟；“Do”包括建立實(shí)施體制、節(jié)能措施進(jìn)度管理、實(shí)施準(zhǔn)備和正式實(shí)施等；“Check”主要是實(shí)施后的效果檢測，包括測量能耗量、分析與目標(biāo)的距離；“Action”是修訂節(jié)能實(shí)施計(jì)劃，包括對開展的節(jié)能工作重新評估、研究和修訂管理方法。一個(gè)節(jié)能項(xiàng)目的PDCA流程一般需要1-2年的時(shí)間才能完成。
節(jié)能工作一般可以分為“改善運(yùn)行”和“設(shè)備投資”兩類。改善運(yùn)行即對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化、討論更合理的工藝、對廢熱進(jìn)行回收利用等，設(shè)備投資則指的是更換更高效的設(shè)備、改造生產(chǎn)線等。對節(jié)能項(xiàng)目進(jìn)行討論的目標(biāo)是使采取的措施實(shí)現(xiàn)用能單位能耗降低10%以上，同時(shí)保證節(jié)能措施回收周期在5年以內(nèi)，但回收期在10年左右的節(jié)能措施都應(yīng)該進(jìn)行討論。
當(dāng)涉及長期使用設(shè)備的節(jié)能時(shí)，需要對“長期使用”與“更換設(shè)備”兩個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行全面的對比衡量。一般來說，如果維持長期使用，能耗費(fèi)和維保費(fèi)都會呈上升趨勢，還可能會發(fā)生無法預(yù)測的故障。更新設(shè)備后由于效率提高，能耗費(fèi)和維保費(fèi)都會明顯下降，也不容易發(fā)生故障，但是更新設(shè)備會產(chǎn)生一筆大的費(fèi)用，因此需要對比兩種方式在同一時(shí)間點(diǎn)的累積費(fèi)用，對投資回收期的判斷不是簡單的收回設(shè)備投資成本，而是“更換設(shè)備”的總成本到哪一年會小于“長期使用”的總成本，如果小于3年則建議更新，3-5年內(nèi)也可考慮更新，超過5年如果能獲得補(bǔ)貼也可建議實(shí)施，體現(xiàn)了一種全生命周期、全要素的評估方式。
圖5 設(shè)備更新思路
來源：日本節(jié)能中心
（二）以熱泵為主要方式的電能替代
熱泵在日本節(jié)能領(lǐng)域得到了大規(guī)模的推廣利用，除了應(yīng)用于供熱領(lǐng)域，還推廣用于烘干、濃縮、提純、清洗、殺菌、蒸餾等工業(yè)工藝，將原先依靠化石燃料燃燒制熱轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂秒娏︱?qū)動(dòng)熱泵，可實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)能和減少CO2排放。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工業(yè)領(lǐng)域的總能耗中，工廠空調(diào)（占比17%）、100℃以下的烘干（占比14%），熱水（占比13%）、100℃以上的烘干、殺菌、加熱（占比10%），都可以用熱泵進(jìn)行替代。為了應(yīng)對需求較多的60-90℃的工作溫度，最理想的是使用熱泵熱風(fēng)機(jī)。產(chǎn)生100℃以上的蒸汽熱泵屬于第二類熱泵，能將78℃的水升溫到110℃以上，COP在0.5左右，應(yīng)用在需要蒸汽的場合中。
除推廣各類型熱泵外，采用電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)替換蒸汽驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，能實(shí)現(xiàn)節(jié)能75%；大力推廣低能耗變壓器、對壓縮空氣管道進(jìn)行泄漏管理等，也是日本產(chǎn)業(yè)部門在普遍推廣的節(jié)能技術(shù)。
（三）統(tǒng)籌考慮化石燃料的原料化利用與能源化利用
化石燃料不但具有能源屬性，也是化工產(chǎn)業(yè)的主要原料?；ぎa(chǎn)品是支撐眾多工業(yè)和人們生活的重要產(chǎn)品，在將來仍會被大量使用。隨著節(jié)能減排的進(jìn)展，未來化工行業(yè)對石油的需求將超過公路客運(yùn)所需石油，成為石油消費(fèi)量的最大牽引者，預(yù)計(jì)2030年石油化學(xué)產(chǎn)業(yè)將增長3.2萬桶/天，達(dá)到總增長的1/3。因此，日本的化工行業(yè)提出從能源和碳源兩方面開展減輕環(huán)境負(fù)荷的工作。
為減緩全球變暖，日本化工行業(yè)提出了化學(xué)產(chǎn)業(yè)的解決方案，一是確立碳循環(huán)途徑，實(shí)現(xiàn)原料的多樣化，如利用生物質(zhì)、天然氣甲烷水合物、廢棄物等，二是致力于用工藝創(chuàng)新提高能源效率，如用膜分離法代替蒸餾，進(jìn)行原料管理等；三是致力于削減整個(gè)生命周期的溫室氣體排放，全生命周期管理比生產(chǎn)階段的局部優(yōu)化更重要，因此要為構(gòu)建全球價(jià)值鏈的產(chǎn)品研發(fā)和提案貢獻(xiàn)力量，目前已經(jīng)產(chǎn)生較大影響的提案包括使用RO膜法的海水淡化設(shè)備、碳纖維復(fù)合材料等技術(shù)，新技術(shù)的大規(guī)模推廣預(yù)計(jì)在日本可以減少1.7億噸碳排放，在全球可以減少3.88億噸碳排放 。
04對我國節(jié)能的啟發(fā)
1. 節(jié)能工作的長遠(yuǎn)進(jìn)展需要使命意識和高瞻遠(yuǎn)矚的規(guī)劃。日本通過滾動(dòng)更新節(jié)能法 律、政策，制定嚴(yán)格的節(jié)能措施和計(jì)劃，通過切實(shí)可行的路線圖實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，對我國具有較高的借鑒價(jià)值。
2. 節(jié)能是一門統(tǒng)計(jì)和優(yōu)化的科學(xué)。日本在行業(yè)節(jié)能統(tǒng)計(jì)、標(biāo)桿指標(biāo)下達(dá)、節(jié)能投入產(chǎn)出評估方面，大量使用數(shù)據(jù)分析方法，通過量化分析促進(jìn)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)優(yōu)化、流程優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)化等工作相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的平衡協(xié)調(diào)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧炕治鏊季S值得我們學(xué)習(xí)借鑒。
3.從全周期、多要素的角度全面審視節(jié)能成效。節(jié)能改造帶來的效果除節(jié)能本身外，更有維保費(fèi)、修理費(fèi)的降低，也有能源供應(yīng)可靠性的提高，這些效益應(yīng)該在節(jié)能工程中充分體現(xiàn)，同時(shí)應(yīng)將全生命周期的效益總量作為評估的依據(jù)。而在中國，采用合同能源管理的節(jié)能工程，全周期、全效益的節(jié)能效果評估方法難以被用能單位認(rèn)可，制約了節(jié)能資金的投入和節(jié)能工作的深化，建議政府、行業(yè)、企業(yè)聯(lián)動(dòng)，以政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)等形式進(jìn)行普及。
4.建立能源跨界融合的觀點(diǎn)。日本專家將原料的碳、氫循環(huán)，產(chǎn)品輕量化、材料節(jié)約等工作作為節(jié)能的組成要素，能源和物質(zhì)、能源與資產(chǎn)、能源和金融相互依存、促進(jìn)，共同促進(jìn)更高質(zhì)量發(fā)展。
5.市場空間轉(zhuǎn)向建筑、交通電氣化。電能深度替代將引起終端能源結(jié)構(gòu)最顯著的變化，也是節(jié)能服務(wù)最重要的增長點(diǎn)。特別在建筑、交通領(lǐng)域趨勢更加明顯，電熱泵普遍應(yīng)用、電動(dòng)汽車等進(jìn)一步普及，隨之而來的用戶電氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改造、維護(hù)，以及必將到來的建筑、交通智能化將成為節(jié)能服務(wù)的主戰(zhàn)場。
原標(biāo)題:碳中和下節(jié)能服務(wù)的多維解構(gòu)——日本經(jīng)驗(yàn)與啟示