碳的时间价值

对支持更好决策的初步探索 “每个做出的决策……现在都必须考虑到气候变化，而我们学习如何衡量和评估气候影响得越深入，这些选择就越复杂微妙。 前言 气候变化缓解，可以说是人类面临的最伟大和最关键的挑战，它既是根本上的简单，又是无限复杂的。 实质上，我们必须确保温室气体的大气浓度迅速停止上升，这意味着需要将更多的碳储存在其他地方——在化石燃料储备、土壤、生物体和某些材料中。我们知道燃烧化石燃料是排放的主要来源，因此避免这一点应该被优先考虑。然而，从当今世界的根深蒂固的方面过渡将对社会、经济和自然系统产生深远的影响。在所有这些复杂的领域内做出的每一个决策现在都必须考虑到气候变化，而且随着我们越来越学会衡量和评估气候影响，这些选择变得更加复杂。 霍金斯博士讲师，结构工程设计，巴斯大学 建设与基础设施项目本质上属于长期项目，其中最佳的项目可持续数百年甚至数千年。这些时间跨度内，气候和排放量都可能发生完全的变化。仅在过去十年中，英国电力电网的排放强度已超过减半，而全球平均温度已上升约0.5°C。直观上，排放的时间感似乎很重要。较早的排放将造成更长时间的温暖效应，带来更大的累积影响，并且生物碳封存的益处肯定与更长的存储期限成正比。不确定性的问题也同样相关；我们应如何将我们现在可以掌控的今天排放与基于未知决策者假设行为的不确定未来排放进行等量齐观？ 本报告赋予我们探索这些问题的能力，通过清晰地阐述时间排放影响背后的气候原则、将它们纳入生命周期评估的现有方法及其背后的理由。再次，简单性与复杂性之间的张力出现，我们发现没有任何方法可以避免做出某种形式的任意价值判断。然而，我们也看到了做出气候判断的机会，这些判断能更好地反映我们所面临的挑战的现实，鉴于我们确信的一点——时间紧迫，这项工作是至关重要的。 “我们应该将前期固化的碳节约价值高于运营碳节约价值吗？ 终身碳评估提供了一个框架，用于评估建筑物的碳足迹。这些评估汇总了建筑物在其生命周期内的温室气体排放。 值得注意的是，所提出的所有论点都包含一定程度的主观价值判断，因此应当承认，论点的强度部分取决于人们对于所做价值判断的认同程度。 这些评估通常假定：时间大气中这些碳排放释放的地点对由此排放产生环境负担没有影响。本报告旨在通过探讨以下问题来揭示这一假设：我们应该将前期固化的碳节省价值看得比运营碳节省价值更高吗？更加精确地说，我们应该如何评价推迟排放的价值？ 该报告确定了学术界为评估这些论点提出的四种替代方法，并探讨了这些方法在行业中的采用程度。 随着碳计量的逐渐规范化，行业从业者正仔细审视其背后的假设，以期最大限度地减轻建设项目对环境的影响。本报告通过介绍和解析“碳的时间价值”，旨在帮助从业者应对这一复杂性。 借鉴气候科学和经济学方面的知识，本报告介绍了“碳的时间价值”这一主题，对相关基本论点进行了评估，并探讨了实践中现有的实施方法。 本报告提炼出三个明显的论点，主张未来碳排放的价值应低于当前碳排放的价值（即主张推迟排放的价值）。这些论点被描述为： Wild 威尔 购买时机论： 高级工程师t: +44 113 237 8142e: will.wild@arup.com 在推迟排放的同时，我们为自己争取时间以避免这些延迟排放。 静态时间范围论点： 推迟排放可以减少从现在到未来某个固定点之间的累积影响。 刘佳莉工程师t: +44 117 988 6944ejolie.lau@arup.com 社会时间偏好论证： 我们应将今天社会的福利置于未来社会之上。 梅·奥尔伍德导演 t: +44 20 7755 4353e: mel.allwood@arup.com 第一章。上下文 建筑环境逐渐被公认为气候行动的关键领域，建筑与建筑业负责全球温室气体排放的21%[1]。 行业向净零排放的转变正在获得动力，随着政策、法规和金融开始改变行业运行的环境。这些变化正在推动全生命周期碳排放评估（WLCA）的采用，以量化建筑资产的碳足迹。通过考虑建筑资产在整个生命周期中（从建设、运营到报废）释放的全球变暖潜力，这些评估提供了一种监测和减少项目环境影响的方法。 每当设计师在比较不同时间发生的碳排放负担时，他们被迫对现在和未来排放的相对价值采取立场，通常这种立场是隐含的。例如： - 设计师报告了木材中隔离碳的好处。 – 工程师在前期固存排放和运营碳效益之间寻求平衡。 – 咨询师正在就现场可再生能源的碳偿还期提供建议。 大多数WLCA方法普遍假设碳排放的时间对由此排放引起的环境负担没有影响。 — 咨询机构就基于临时碳存储方案的碳抵消方案价值提供咨询。 本报告旨在通过探究以下问题来剖析这一假设： 本报告探讨了多种论点，以增进对推迟排放价值的理解。本报告借鉴了气候科学、经济学和生命周期评估的知识，旨在向设计师提供对这些支撑论点的认识，以及关于碳的时间价值的一些初步指导，以有助于更好地决策。 今天节省的碳比明天节省的碳更有价值吗？ 在此提出的讨论并不具有决定性，也无法涵盖文献中讨论的全部内容。相反，本报告旨在对该主题进行初步探索，以促进行业内进一步讨论。 这个问题可以另辟蹊径地提出。我们应该如何评价推迟排放的价值？. 回答此问题是最低限度减少建筑物环境影响的基石，且关乎所谓“碳时光价值”的根源。 文档中使用红色方框旨在识别和区分作者的观点。 第二章 争论 关于推迟碳排放所能带来的价值，仍存在相当大的争议[2]。 一些作者认为临时存储没有价值，而只有永久碳封存才有意义[3][4]。另一些作者认为，从经济和环保等多个角度来看，对排放的临时存储进行价值评估是有利的[5][2]。尽管在后者方面正在形成共识，但关于如何量化这种价值，仍有大量讨论在进行中。 购买时机论：在推迟排放的同时，我们为自己争取时间以避免这些延迟排放。 The静态时间范围论点：推迟排放可以减少从现在到未来某个固定点之间的累积影响。 The社会时间偏好论点：我们应将今天社会的福利置于未来社会之上。 本报告精炼出三个可辨识的要素关于将未来碳排放的价值低于当前碳排放的 价值（即推迟排放的论点）的论据这些论点被描述如下： 接下来几章将依次探讨这些论点。 第四个值得关注的论点考虑了推迟排放的价值，在延迟情况下避免了触发生态气候转折点（例如南极冰盖融化、季风降雨模式改变或亚马逊热带雨林退化）。尽管这些阈值难以预测。本报告未进一步探讨此论点，未来可能得到关注。 2.1 购买时间 购买时间论的特点在于，通过推迟排放，我们保留了避免排放的机会。 气候变化导致的极端天气事件频率和强度预计将增加[6]。人类和自然系统都需要时间来适应这些变化。这可能包括建设具有弹性的建筑或促进生态系统迁移和演变。然而，即刻且显著的气候变化可能会超出这些系统的适应能力。暂时推迟排放“为这些系统适应争取时间”。[7] 总结这项工作，Dornburg和Marland[7]声称 简而言之，即便是暂时的沉降也会将我们置于一条较低水平的气候变化道路上，这条道路否则是无法到达的。它们在我们学习和发展替代方案的同时最小化影响，可能为其他目的节省资金，并且为未来保留更广泛的选择。 “争取时间”的概念并非是忽视长期解决方案，而是关于战略性地管理过渡，以减轻即时风险。Marland等人[5]强调了以下关于争取时间的理由，可能对于支持过渡具有价值： 尽管认可了这个论点，但在生命周期评估中实施“购买时间”论据的方法有限（参见第3节）。值得注意的是，一些生命周期成本（WLCA）方法在评估建筑的未来运行排放时，确实考虑了电网的脱碳。尽管碳的时间价值往往只能通过能源电网的脱碳来解释，但这种方法仅仅是更广泛的“购买时间”论据的一个具体且可衡量的表现形式。 — 为学习和开发替代方案争取时间。 – 为技术进步争取时间，这有可能使未来排放量避免或显著减少。 — 为资本周转争取时间，这可能在将来使减排或永久存储变得更加可行。 “购买时间”论点是有效且合理的。论点的强度高度依赖于延迟的长度和性质。（即实际中排放延迟的时间和方式）。 直观地看，将1吨碳排放推迟100年比推迟1年更有价值。更长的推迟时间提供了更多时间去学习、进步和避免这些延迟的排放。 延迟排放的价值同样对延迟的性质敏感。例如，如果我们比较延迟在结构框架中用于木材的碳储存中的排放，与在建筑设计中体现碳和运营碳之间的权衡中的排放延迟，我们可能会在我们的能力中赋予更多的信心来“避免延误”一种情景而不是另一种。尽管这种信心很难量化。 2.2 静态时间范围 静态时间范围论的特征在于，从固定时间段（也称为静态时间范围）的角度来看，推迟排放可以减少其对环境的影响。 此论点通常假设一个具有固定起始点和终点的时域，并评估不同时间释放的排放对大气能量平衡的影响程度。在展开此论点时，本节提供了对关键基础概念的简要概述。 辐射强迫是一个衡量事件对地球大气能平衡影响大小的指标。具体来说，它衡量的是由事件导致大气中能量增加或减少的数量。在碳排放的背景下，考虑在“0年”将1吨二氧化碳脉冲排放到大气中的事件，如图所示：图1. 随着时间的推移，这一辐射强迫的减少是二氧化碳分子分解及其在大气环流系统中吸收共同作用的结果。 它表明，1吨二氧化碳随时间推移的累积辐射强迫力的图表以稳步降低的速度增加，如图所示。图2. 静态视域论将此累积辐射强迫曲线（如图所示）图2) 并考虑在固定时间段内，排放延迟如何减少累积辐射强迫。然后，这两条曲线被用来推导出一个“加权因子”，通过该因子将未来排放与当前的排放相比较，实现减少。 存在多种解释“权重因素”的方法。其中一种方法在以下内容中展示：图3此以及其他解释将在本报告的后续部分讨论。 图2自气候变化讨论开始以来，（模型）已经历了几次改进。[9] [10] [11]。伯尔尼简单气候模型[11]被引用并作为估计随时间推移的碳分布的主要模型。国际气候变化专门委员会（IPCC）将该模型作为评估二氧化碳在固定时间跨度（100年）内大气影响的标准的模型[12]。 首先，该论点需要定义一个“时间范围”，在此范围之外，进一步的影响被忽略。选择适当的时间范围具有内在的主观性[14]。此外，计算的权重系数对此选定的“时间范围”非常敏感[15]。值得注意的是，这种批评也直接针对了全球温升潜力（GWP）指标，该指标以100年为时间框架来衡量不同温室气体的影响。为此，选择100年的时间范围在行业内具有一定的一致性，尽管这种一致性被描述为“非故意的”[16]。 这导致伯恩简单气候模型有时被称作“政府间气候变化专门委员会辐射强迫”曲线[13]。 值得注意的是，不同温室气体的累积辐射强迫力各不相同，其中一些气体（如甲烷）对环境影响更大但寿命更短，而二氧化碳则相反。在WLCAs中使用的环境指标——全球变暖潜力（GWP），以“碳当量”的质量单位来衡量，根据在100年内相等累积辐射强迫力来标准化每种温室气体的贡献。 其次，许多从这个论点推导出的方法仅基于二氧化碳的累积辐射强迫。因此，当温室气体排放包括相当比例的非二氧化碳气体时，这些方法将不太准确[13]。 第三，此论点假设“累积辐射强迫”是我们应该关心的唯一气候指标。存在其他气候指标，包括一些跟踪大气中二氧化碳绝对量的指标[4]，或者全球温度变化潜力[17]。 2.3 社会时间偏好 关于“社会时间偏好”的话题，它考虑我们对今天社会福祉与未来社会福祉之间的相对价值的评估。这个概念在经济学领域中常被使用，以帮助决策者比较那些成本在不同时间承担的政策决策的成本。 在向英国的政策制定者提供指导时，英国财政部的《绿色手册》（第18章）列出了以下原因，为什么一个社会可能更重视现在而不是未来的福利。 选择合适的折现率是一个富有争议的话题，这不仅仅是一个科学问题，还需要考虑对跨代影响进行道德考量[20]。在2005年，Hal Varian在《纽约时报》中写道： – “纯粹的时间偏好”——衡量人们偏好今天而不是明天某种事物的