中國主動提出力爭二氧化碳排放在2030年前達到峰值、2060年前努力爭取碳中和這一極具力度的目標，對能源發(fā)展提出了新要求。基于所開發(fā)的“世界與中國能源展望模型”，通過設(shè)定碳排放約束，系統(tǒng)模擬2060年實現(xiàn)碳中和目標的中國能源減排及轉(zhuǎn)型路徑。研究結(jié)果表明，當前發(fā)展模式下（即參考情景下），中國實現(xiàn)碳中和目標面臨較大的挑戰(zhàn)和難度，中國能源體系須更早、更大力度轉(zhuǎn)型。碳中和情景下，中國能源相關(guān)碳排放須于2025年前后達峰，2050年降至24億噸左右，脫碳路徑從邊際減排成本低或為負的行業(yè)推進，電力和工業(yè)部門是減排的重點和優(yōu)先領(lǐng)域。能源系統(tǒng)須加快低碳轉(zhuǎn)型，一次能源需求在2035年前后達峰，非化石能源成為新增用能的主要來源，并加速對傳統(tǒng)化石能源的替代，2050年占比將達到65.6%。為實現(xiàn)碳中和目標，中國應(yīng)強化節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，推動能源消費盡早達峰，同時，統(tǒng)籌能源安全與低碳轉(zhuǎn)型關(guān)系，打造多元、有韌性的低碳能源供給體系。
2020年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布，中國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。12月12日，習近平主席在世界氣候雄心峰會上再次宣布，到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費的比例將達到25%左右。這是近10年來國際上應(yīng)對氣候變化發(fā)出的最積極的信號，堅定了全球?qū)崿F(xiàn)2℃溫控目標的信心，彰顯了大國擔當，也為“美麗中國”的建設(shè)和中國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展指明了方向。
一、碳中和目標下中國能源轉(zhuǎn)型路徑
為實現(xiàn)碳中和目標，需要推進低碳政策體系建設(shè)，設(shè)定能源發(fā)展邊界，確保能源發(fā)展朝著綠色低碳方向快速轉(zhuǎn)型。基于研究團隊開發(fā)的世界與中國能源展望模型，通過設(shè)定碳排放約束，系統(tǒng)模擬了中國實現(xiàn)2060年碳中和目標下的碳減排及能源轉(zhuǎn)型路徑。碳中和下的發(fā)展模式也被定義為碳中和情景。
1．情景設(shè)定
碳中和情景下，人口增長與參考情景一致；經(jīng)濟發(fā)展更加綠色低碳，表現(xiàn)為經(jīng)濟結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、創(chuàng)新驅(qū)動引領(lǐng)更加明顯、綠色發(fā)展成為內(nèi)在要求、開放共享成為常態(tài)，其中高端制造業(yè)、綜合能源服務(wù)業(yè)在經(jīng)濟中的比重將快速提升，第二產(chǎn)業(yè)占比較參考情景有所下降。
碳中和情景下，能源利用效率更高，其中工業(yè)部門能效年均提升1.5%；交通部門主要技術(shù)能效年均提升2%；建筑部門能效年均提升1.5%；火力發(fā)電效率年均增長0.6%左右。低碳技術(shù)取得更快突破，其中碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用；風、光等可再生能源競爭力不斷增強；儲能技術(shù)在2025年后得到大規(guī)模應(yīng)用；燃料電池車在2030年前具有競爭性。
2．碳排放路徑分析
中國實現(xiàn)碳中和目標，碳排放需要盡快達峰，而后步入快速下降通道。中國能源相關(guān)碳排放量于2025年前后達峰，之后保持5年左右的平臺期，而后進入下降通道，2050年降至24億噸左右，2060年接近零排放（見圖4）。較為現(xiàn)實的脫碳路徑將從邊際碳減排成本低或為負（大氣污染治理推動的低碳轉(zhuǎn)型）的行業(yè)推進，電力和工業(yè)部門（現(xiàn)階段分別占能源行業(yè)碳排放量的43%和40%）是碳減排的重點和優(yōu)先領(lǐng)域。分部門看，工業(yè)、交通部門的碳排放量將在2025年前達峰；電力、建筑部門將在2030年前后達峰。到2060年，工業(yè)和交通部門碳排放量將不足10億噸，建筑部門將完全脫碳，電力及其他能源轉(zhuǎn)換部門通過使用生物質(zhì)＋二氧化碳捕集和封存技術(shù)（BECCS）推動實現(xiàn)碳中和。
深度脫碳需要碳價、碳市場等新機制予以支撐。隨著碳減排力度加大，碳價水平（基于現(xiàn)有技術(shù)預(yù)見下的模擬）將不斷提升，預(yù)計2060年將達500美元/噸。
3．各部門低碳轉(zhuǎn)型分析
（1）工業(yè)部門重在發(fā)展節(jié)能循環(huán)經(jīng)濟和減少煤炭消費占比
實現(xiàn)碳中和目標，需要工業(yè)部門及工業(yè)用能發(fā)生深刻變革，其中節(jié)能與用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化將分別貢獻工業(yè)部門碳減排量的40%和60%（相對于參考情景）。2035年前，節(jié)能帶來的減排貢獻更大，約為60%。抓住第四次工業(yè)革命機遇，提升單位能源附加值，大力發(fā)展集約循環(huán)經(jīng)濟，推廣先進高效技術(shù)是重要手段。2035年后，工業(yè)用能結(jié)構(gòu)將加速脫碳，2050年化石能源直接消費所占比重僅為35%，較2015年下降37.3個百分點，其中氫能在高溫、冶金等難以脫碳領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。
（2）建筑用能低碳轉(zhuǎn)型中結(jié)構(gòu)優(yōu)化作用更加突出
與參考情景相比，碳中和情景下節(jié)能與用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化將分別貢獻建筑部門碳減排量的27%和73%（相對于參考情景）。建筑用能的單位碳排放量將從2015年的1.7噸二氧化碳/標油降至2050年的0.3噸二氧化碳/標油，年均下降4.8%左右。為適應(yīng)數(shù)字化、智能化發(fā)展趨勢，建筑部門電氣化水平更快提升，2050年達到65%。太陽能、地熱能、氫能等將在取暖、熱水等領(lǐng)域的脫碳中發(fā)揮積極作用，2050年在建筑用能的占比約為22%。
（3）交通用能多元化格局需加快形成
碳中和情景下，交通部門碳排放量將在2025年前進入峰值平臺期，而后快速下降，2050年降至4.8億噸左右，2025－2050年年均下降3.2%。現(xiàn)代交通體系加快建設(shè)將推動交通用能于2025年前后達峰，較參考情景下提前10年左右。交通體系的智能化、數(shù)字化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化將推進交通用能低碳化轉(zhuǎn)型，交通用能中油品占據(jù)主導(dǎo)地位的局面將被打破，多元化格局加快形成。道路交通運輸?shù)奶紲p排很大程度上依賴于新能源汽車對傳統(tǒng)燃油車的替代。碳中和情景下，新能源汽車保有量占比快速提升，2035年突破30%，2040年約為50%，2050年接近80%。
（4）2050年電力部門基本實現(xiàn)凈零碳排放
碳中和情景下，終端電氣化水平快速提升，2050年達到48.2%，較參考情景下高7.8個百分點。相應(yīng)地，用電量也更快增長，2050年達到13萬億千瓦時。可再生能源主要以電力載體被終端使用的特點，決定了電力部門的低碳化將是整個能源變革的先導(dǎo)。2035年和2050年非化石能源發(fā)電占比將分別達到53%和80%，較參考情景下分別高8.6和22.2個百分點。2050年85%以上的煤電和氣電將配備碳捕集、利用與封存技術(shù)，電力部門基本實現(xiàn)凈零碳排放。不同情景下中國2050年發(fā)電結(jié)構(gòu)對比見圖5。
4．能源轉(zhuǎn)型路徑分析
（1）一次能源需求在2035年前后達峰
碳中和情景下，現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、高端制造業(yè)等更快發(fā)展，能效提升、循環(huán)經(jīng)濟在各領(lǐng)域深入推進，能源強度持續(xù)下降，2020－2050年年均下降3.8%左右（高于參考情景下0.3個百分點），使得一次能源需求達峰時點提前5年左右，在2035年前后達峰，需求峰值降低3.7%，約為39億噸標油（相當于56億噸標準煤）（見圖6）。分階段看，2025年前，中國能源發(fā)展呈現(xiàn)煤炭減量、石油放緩、清潔能源（天然氣和非化石能源）快速增加的特征，清潔能源可滿足全部一次能源需求增量。2025年后，清潔能源將更快發(fā)展，除滿足新增用能需求外，對煤炭和石油在發(fā)電、工業(yè)燃燒、建筑和交通用能等領(lǐng)域形成較大規(guī)模替代。
（2）非化石能源占比年均提升約1.3個百分點
碳中和情景下，能源系統(tǒng)加快向低碳轉(zhuǎn)變。2050年，煤炭、石油、天然氣、核電、水電和其他可再生能源占比分別為12.2%、8.4%、13.9%、9.2%、10.2%和46.2%，屆時非化石能源占比將達到65.6%，意味著2050年前每年提升1.7個百分點左右，約是“十三五”時期年均約0.8個百分點增長水平的2倍。
（3）煤炭需求將快速下降
碳中和情景下，2025年后中國煤炭需求快速下降，2035年和2050年分別降至29億噸和9億噸。煤炭將幾乎全部集中利用，并配備碳捕集、利用與封存技術(shù)脫碳。
石油為低碳轉(zhuǎn)型提供了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。中國石油需求將在2025年前后進入峰值平臺期，約為7.3億噸/年，之后較快下降，2050年降至3.1億噸（見圖7），年均下降3.4%。石油作為燃料的作用將下降，但在航空、水運等領(lǐng)域仍發(fā)揮一定作用，作為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，在低碳社會中扮演重要角色，其原材料屬性凸顯。2050年，石油作為原材料的比重將提升至47.5%。
天然氣是低碳轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實選擇。碳中和情景下，中國天然氣需求將在2040年前后進入峰值平臺期，約為5500億立方米/年（見圖8），2020－2040年年均增速在2.8%左右。天然氣與其他能源載體轉(zhuǎn)換靈活，是可再生能源規(guī)模化發(fā)展的必要支撐，是未來能源系統(tǒng)保持韌性、安全性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。
（4）可再生能源發(fā)展進入快車道
規(guī)模化生產(chǎn)將進一步提升可再生能源的競爭力，促進新能源裝機規(guī)模持續(xù)擴大，預(yù)計2035年和2050年中國風、光等非水可再生能源裝機容量將分別達到19億千瓦和35億千瓦。隨著儲能等技術(shù)不斷進步、氣電等靈活性電源比重不斷提升、電力市場機制日益完善，中國非水可再生能源發(fā)電量將迅速增長，2050年達到6.7萬億千瓦時，占發(fā)電總量的52%。
二、實現(xiàn)碳中和目標的相關(guān)建議
1．強化節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，推動能源消費盡早達峰
2019年中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗是美國的2.2倍，德國的2.8倍，日本的2.7倍，英國的3.7倍，節(jié)能潛力巨大。因此，應(yīng)將節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略作為落實生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手，從發(fā)展目標、指導(dǎo)思想、制度創(chuàng)新、政策保障、考核評價、財稅政策支持等方面做出系統(tǒng)的安排，做好頂層設(shè)計，提出更高的標準和要求，推動全社會按照節(jié)能優(yōu)先的戰(zhàn)略理念開展工作和生產(chǎn)經(jīng)營。
2．推動重點用能領(lǐng)域提高能效
對標能效先進水平，圍繞市場應(yīng)用廣、節(jié)能減排潛力大、需求拉動效應(yīng)明顯的重點領(lǐng)域，加快相關(guān)技術(shù)裝備的研發(fā)、推廣和產(chǎn)業(yè)化；加快建筑、交通、工業(yè)等重點用能領(lǐng)域的節(jié)能升級改造，特別是加快對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、重化工業(yè)的低碳化、智能化改造，推動產(chǎn)業(yè)體系向集約化、高端化升級，提升能源利用效率。
3．統(tǒng)籌能源安全與低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)系
隨著技術(shù)進步，能源的發(fā)展正由“資源為王”轉(zhuǎn)向“技術(shù)為王”，能源供應(yīng)安全的內(nèi)涵也將從以保資源供應(yīng)為主轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｏ到y(tǒng)穩(wěn)定、技術(shù)安全為主。即通過本地化的非化石能源比重大幅提升降低中國能源對外依存度，2050年將降至7%左右。但是，風、光等間隙性、不穩(wěn)定可再生能源的快速發(fā)展也會帶來新的安全風險，電網(wǎng)體系的安全性需擺在更加突出的位置，需加快構(gòu)建靈活性電源、分布式用能體系和堅強智能電網(wǎng)。新能源快速發(fā)展也可能帶來潛在的資源安全風險。隨著電動汽車的快速發(fā)展，車用動力電池對鎳、鈷等礦產(chǎn)資源的需求快速提升。在考慮循環(huán)回收利用的情況下，中國電動汽車發(fā)展所需的鈷和鎳資源累計需求量將分別于2025年和2035年左右超過國內(nèi)資源可采儲量，因此應(yīng)繼續(xù)擴大全球范圍內(nèi)廣泛的能源合作，打造能源資源共同體。
4．打造多元、有韌性的低碳能源供給體系
一方面，適應(yīng)能源低碳轉(zhuǎn)型需要，需不斷推進新型能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快能源技術(shù)創(chuàng)新及數(shù)字化轉(zhuǎn)型，創(chuàng)新能源市場機制、制度設(shè)計及政策引導(dǎo)。另一方面，應(yīng)不斷強化技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展氫能、儲能、智能電網(wǎng)以及碳捕集利用與封存等二氧化碳減排、去除和中和技術(shù)，筑牢低碳轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)。其中，氫能來源豐富、清潔低碳、高效靈活，有助于交通運輸、工業(yè)等領(lǐng)域的深度脫碳，同時具有遠距離輸送、大規(guī)模存儲和氫－電互換的特性，可以分布式和集中式并舉，促進可再生能源的消納，提高能源系統(tǒng)的韌性和靈活性，是低碳能源體系的重要組成，應(yīng)從國家戰(zhàn)略高度推動全面發(fā)展。
環(huán)保節(jié)能網(wǎng)熱線：029-86252006
環(huán)保公司網(wǎng)址：m.youtoo.cn
聯(lián)系地址：陜西省西安市北關(guān)正街35號方興大廈8樓
