家庭愿意为基于碳捕获与封存（CCS）技术的低碳水泥支付的费用

《ENERGY AND BUILDINGS》：Household willingness to pay for CCS-based low-carbon cement

　　雅各布·拉登堡 | 胡安妮塔·加列戈·达维拉
管理与经济学（丹麦技术大学-马尔默分校），气候与能源政策部门，技术学院，丹麦技术大学，Productionstorvet 424，024 2800 Kgs. Lyngby，丹麦

**摘要**
本研究评估了丹麦家庭对低碳水泥的支付意愿，特别关注采用碳捕获与储存（CCS）技术来减少生产过程中碳排放的水泥。研究运用了条件价值法（Contingent Valuation Method）来估算丹麦家庭为建造假设的新房屋或露台而愿意为低碳水泥支付的额外费用。数据通过2023年秋季在丹麦进行的一项全国性调查从2,520名受访者处收集。结果显示，对于新建房屋，样本平均支付意愿（WTP）为1,274欧元，对于新露台瓷砖则为1,164欧元；对于新建房屋中的低碳水泥，样本平均支付意愿为每吨二氧化碳119欧元，全国加权平均支付意愿为每吨二氧化碳109欧元；而对于新建露台瓷砖中的低碳水泥，样本平均支付意愿为每吨二氧化碳205欧元，全国加权平均支付意愿为每吨二氧化碳197欧元。研究发现，社会人口统计因素（如性别、教育水平、收入水平、住房类型和是否拥有电动汽车）显著影响了支付意愿。此外，对CCS技术的认知度及其正面看法也与更高的支付意愿相关。只有对CCS持有积极看法的受访者才表现出显著的、较高的支付意愿。研究结果表明，通过有针对性的信息宣传可以提高市场对低碳水泥的接受度；同时，如果低碳水泥采用光伏或海上/近海风能等更广泛接受的技术生产，也可能获得更高的支付意愿和社会份额。

**引言**
2022年全球二氧化碳排放量达到38.5吉吨，比1990年的水平显著增加[19]，这凸显了使能源密集型产业脱碳的持续挑战。这一令人担忧的趋势表明，温室气体排放量正朝着超过临界阈值的方向发展。国际能源机构提出了到2050年实现净零能源系统所需的多种缓解策略，包括可再生能源、电气化、能效提升、行为改变、碳捕获与储存（CCS）、氢能和生物能源[35]。对于水泥、钢铁和化工等难以减排的行业而言，CCS技术尤为重要，因为石灰石煅烧过程中的排放无法仅通过更换燃料或电气化来消除[1]。因此，预计到2050年，CCS技术将占全球水泥行业减排总量的46%[15]。鉴于此，近年来水泥行业的CCS部署速度加快。2024年发布的《全球CCS现状报告》统计了全球50个正在运行的CCS设施以及578个处于不同开发阶段的项目，其中大部分位于欧洲[28]。尽管如此，CCS技术仍具有资本密集型特征：在低端情景下，首个CCS设施的实施可能会导致生产成本增加49%至92%；而在高端情景下则增加120%至212%[26]。对于水泥生产商而言，要回收这些成本，必须有对低碳水泥的稳定市场需求，尤其是能够为此类产品收取额外费用。因此，水泥生产商面临一个根本性问题：未来市场是否愿意以足够高的价格购买低碳水泥以覆盖这些额外成本？

在丹麦，由于建筑领域最近的法规变化，这一问题变得尤为突出。丹麦建筑法规（BR18）要求所有新建筑都必须提供全生命周期的二氧化碳排放数据，从2025年起，整个行业将强制执行二氧化碳排放强度限制。一项国家政治协议规定，从2025年7月起，新建建筑的年平均允许二氧化碳排放量为7.1千克二氧化碳当量/平方米，具体类型还有更严格的限制。对于单户住宅、联排别墅等居住设施，这一限制从2025年的6.7千克二氧化碳当量/平方米逐步降至2027年的6.0千克，再降至2029年的5.4千克。该法规的适用范围还扩展到几乎所有新建住宅建筑、度假屋以及面积超过50平方米的未供暖结构。由于水泥是建筑物碳排放的主要来源之一，这些法规变化预计将大幅增加对低碳水泥产品的需求。因此，水泥生产商能否收回与CCS相关的高成本，将取决于建筑商、开发商和家庭是否愿意为低碳水泥支付更高的价格。这一日益严格的监管框架直接关系到CCS技术在建筑行业中的经济可行性。

在这种背景下，理解消费者对低碳水泥的需求变得至关重要。现有关于公众对CCUS（Carbon Capture and Utilization）技术接受度和认知度的研究表明，不同领域（尤其是电力行业）已广泛讨论并分析了CCS的接受度和驱动因素[48]、[54]、[79]。Streimikiene（2019）指出，家庭通常表现出对可再生能源和能效措施的支持意愿，这类研究通常通过条件价值法[36]或选择实验[53]、[71]进行分析。然而，相关文献中很少涉及CCS。例如，Williams和Rolle[87]发现，在将CCS视为减少国家排放策略的情况下，澳大利亚家庭对此表示出支持；Kraeusel和M?st[43]发现德国学生愿意为使用CCS的电力支付适度溢价，尽管这一溢价低于可再生能源电力。Kim和Ladenburg[41]发现丹麦消费者对电力和工业领域中的CCS技术有积极支付意愿，支付范围为每吨二氧化碳20至36.5欧元，具体取决于信息获取程度、CCS使用情况以及是否了解CCS技术；Waring和Longo[85]估计CCS技术的平均支付意愿为95.50英镑。正如我们在讨论中将进一步阐述的，Kim和Ladenburg[41]以及Waring和Longo[85]的研究发现，了解CCS技术的受访者表现出更高的支付意愿。Zuch[90]在其博士论文中还指出，丹麦消费者对工业CCS的支付意愿取决于当地的能源结构，包括周边二氧化碳排放工业设施的数量和光伏安装情况。Ahmed和Fikru[4]也发现，在能源生产领域，对CCS技术有积极支付意愿，支付意愿范围为每减少一个百分点二氧化碳排放0.05至0.23美元。Creppy等人[18]通过面板研究考察了一年内CCS支付意愿的稳定性，发现平均每年每户支付意愿在69至88欧元之间。Kim[40]在其博士论文中发现，对于每年在海上和近海地点储存500万至1000万吨二氧化碳的行为，受访者表现出显著的积极支付意愿，且更倾向于海上储存。相比之下，陆上储存地点的支付意愿为负值。

关于碳捕获与利用（CCU）的研究进一步表明了公众对低碳产品的开放态度。Pieri等人[67]发现消费者普遍愿意考虑使用捕获二氧化碳制成的产品（如燃料、家庭用品和混凝土），但接受程度因价格、安全感知和产品类型而异。来自航空等绿色消费领域的类似证据也表明，环境意识和个人价值观会影响消费者对低碳选项的支付意愿[69]。然而，很少有研究探讨工业领域（如水泥、钢铁或化工）中对CCS的公众态度[23]。据我们所知，目前尚无研究量化使用CCS技术生产的水泥的支付意愿。

关于绿色建筑需求的现有研究揭示了需求背后的驱动机制：直接成本节约是主要动力[17]、[39]、[58]。文献表明潜在的成本节约与更环保的房屋属性之间存在需求关系。然而，低碳水泥并未具有类似的成本节约效果，反而可能产生相反的影响。因此，为了促进低碳水泥市场的发展，消费者必须愿意为其支付额外费用。Berglund-Brown等人[10]发现，如果低碳水泥能实现53%的二氧化碳减排，42位房地产业者愿意为其支付10%的额外费用。Sterk[77]在一篇工作论文中发现，私人个体对于每增加一个百分点的再生骨料愿意支付0.21欧元的溢价。尽管这些研究表明在某些条件下消费者愿意为低碳产品或技术付费，但实际支付意愿存在很大差异，这取决于技术熟悉度、感知风险以及产品与日常决策的相关性。尽管政策越来越重视减少建筑物的碳排放，且对能源密集型行业中的CCS技术关注度不断提高，但目前尚无研究探讨消费者对使用CCS技术生产的低碳水泥的支付意愿。这构成了一个国际研究缺口，尤其是在丹麦，因为新设立的、愈来愈严格的建筑二氧化碳排放强度要求可能会影响对低碳建筑材料的需求。为填补这一空白，本研究针对丹麦建筑行业日益严格的二氧化碳排放限制及CCS技术面临的挑战，提出了两个研究问题：首先，考察家庭在使用低碳水泥进行实际住宅建设（新建150平方米房屋和50平方米露台）时愿意支付的额外费用；其次，由于市场接受度不仅取决于成本，还取决于公众对CCS技术的认知，因此研究社会人口统计特征、对CCS技术的熟悉程度及其在丹麦的应用情况如何影响家庭支付意愿。

**研究方法**
本研究基于从丹麦唯一一家水泥制造公司获得的数据。该公司生产灰水泥和白水泥，是丹麦最大的单一工业二氧化碳排放源，2020年的排放量为230万吨二氧化碳。该公司目标是在2030年前将排放量减少70%，其中18%的减排预计将通过CCS技术实现。根据公司的路线图，为实现这一目标，需要捕获并储存约一百万吨二氧化碳。

**计量经济学**
偏好和支付意愿通过二元Probit模型[57]进行估算。因变量Yi表示受访者对使用低碳水泥建造房屋或露台瓷砖的回答：“是”（Yi=1）或“否”（Yi=0）。模型中的自变量包括低碳水泥的成本、受访者的社会经济特征及其对CCS技术的认知（见表3）。

**结果**
在受访者表达偏好后，研究人员提出了进一步问题以了解他们回答“是”或“否”的动机[11]、[25]、[46]、[62]。回答“否”并选择“在水泥生产中采用CCS技术对社会和环境有益，但作为最终用户我不想为此付费”或“减少二氧化碳排放的成本应由企业承担，而非消费者承担”的受访者被视为拒绝支付额外费用。

**研究结果验证**
我们的结果基于受访者对低碳水泥的偏好和支付意愿。尽管这种基于受访者声明偏好的方法在市场尚未出现的新消费品数据收集方面有一定优势，但其假设性质也带来了一些问题。一个普遍的担忧是，如果相关产品已经上市，这些声明的偏好和支付意愿是否与实际市场行为相符[51]（Penn和Hu，2018a）。

**结论**
基于1304名受访者的偏好和支付意愿数据，本研究表明丹麦家庭愿意为使用CCS技术生产的低碳水泥支付显著溢价。估计的样本加权平均WTP（支付意愿）和国家加权平均WTP分别为：新建房屋使用低碳水泥为1274欧元和1164欧元；露台瓷砖为137欧元和135欧元。这些数字相当于分别节省了每吨107-135欧元和203-204欧元的二氧化碳。这些估算结果相当吻合。

**资金来源**
该研究由丹麦能源技术开发与示范计划下的项目Bifrost 74021-9007；丹麦创新基金下的项目PAoCCUS；以及丹麦制造学院资助的博士项目提供支持，本研究即为该博士项目的一部分。

**未引用的参考文献**
[1], [65], [75], [84]

**作者贡献声明**
Jacob Ladenburg：撰写原始草案、数据可视化、验证方法、开展调查、争取资金支持、进行形式分析、数据整理及概念建模。
Juanita Gallego Dávila：未参与具体研究内容。

**利益冲突声明**
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益和个人关系：
Jacob Ladenburg表示获得了丹麦能源技术开发与示范计划的财政支持；
Juanita Gallego Dávila表示获得了丹麦创新基金的财政支持；
Juanita Gallego Dávila还与奥尔堡（Aalborg）存在某种关联。