本文摘要：摘要：氣候變化是當(dāng)今人類面臨的重大全球性挑戰(zhàn)。中國(guó)是第一大碳排放國(guó)，在全球氣候治理中起著關(guān)鍵作用。繼2015年氣候變化巴黎大會(huì)之后，中國(guó)在2020年聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論和氣候雄心峰會(huì)等重要會(huì)議上，首次提出了爭(zhēng)取2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和、2030
摘要：氣候變化是當(dāng)今人類面臨的重大全球性挑戰(zhàn)。中國(guó)是第一大碳排放國(guó)，在全球氣候治理中起著關(guān)鍵作用。繼2015年氣候變化巴黎大會(huì)之后，中國(guó)在2020年聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論和氣候雄心峰會(huì)等重要會(huì)議上，首次提出了爭(zhēng)取2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和、2030年碳強(qiáng)度下降65%、非化石能源比重達(dá)到25%等中長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo)。這一系列里程碑意義的新目標(biāo)，彰顯了中國(guó)負(fù)責(zé)任的大國(guó)擔(dān)當(dāng)，也是實(shí)現(xiàn)中國(guó)高質(zhì)量發(fā)展的客觀要求。為支撐國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略實(shí)施，圍繞碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)，利用自主研發(fā)的國(guó)家能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)模型(C3IAM/NET)，從自下而上的行業(yè)視角，研究了中國(guó)中長(zhǎng)期CO2排放的總體目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)路徑;分析了不同經(jīng)濟(jì)增速和減排力度情景下，能源系統(tǒng)、碳捕集與封存技術(shù)以及碳匯的貢獻(xiàn)程度。研究發(fā)現(xiàn)：全國(guó)CO2排放量有望于2025年實(shí)現(xiàn)達(dá)峰，峰值約108億噸，最晚于2030年達(dá)峰。通過(guò)能源系統(tǒng)實(shí)施不同減排努力，并結(jié)合碳捕集與封存技術(shù)部署，到2060年，與能源相關(guān)的CO2排放量仍將存在3億~31億噸，主要來(lái)自電力、鋼鐵、化工、交通等行業(yè)，需要森林、海洋碳匯來(lái)吸收。最后針對(duì)電力、工業(yè)、交通、建筑等重點(diǎn)領(lǐng)域和行業(yè)提出了建議。
關(guān)鍵詞：氣候變化;碳中和;碳達(dá)峰;能源系統(tǒng);碳捕集與封存技術(shù);減排路徑;行業(yè)責(zé)任;技術(shù)布局
氣候變化是當(dāng)今人類面臨的重大挑戰(zhàn),應(yīng)對(duì)氣候變化已經(jīng)成為全球共識(shí)。2015年12月，締約方通過(guò)《巴黎協(xié)定》，并明確了21世紀(jì)末將全球溫升控制在不超過(guò)工業(yè)化前2℃的目標(biāo)，并將1.5℃溫控目標(biāo)確立為應(yīng)對(duì)氣候變化的長(zhǎng)期努力方向。《巴黎協(xié)定》要求各締約方每五年提交一次“國(guó)家自主減排貢獻(xiàn)”(NDC)，由各國(guó)自主制定減排目標(biāo)。多項(xiàng)研究表明，即使各國(guó)均兌現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中各締約方提交的國(guó)家自主減排貢獻(xiàn)方案，全球平均溫升水平有可能達(dá)到3℃以上，無(wú)法滿足2℃和1.5℃溫控目標(biāo)的要求[1-3]。
碳排放論文范例：我國(guó)電力行業(yè)碳排放責(zé)任核算及碳排放權(quán)分配研究
因此，全球各國(guó)和地區(qū)均需要大幅提升自主貢獻(xiàn)目標(biāo)，加大減排力度，以避免長(zhǎng)期不可逆的巨大風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)積極參與和引領(lǐng)全球治理，將溫室氣體減排任務(wù)納入國(guó)家五年規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)。在落實(shí)政策方面，通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能源效率提高、碳市場(chǎng)建設(shè)、生態(tài)碳匯增加等一系列措施，使得中國(guó)節(jié)能減排行動(dòng)取得了顯著成效。2019年，中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放(碳強(qiáng)度)較2005年降低48.1%，非化石能源占比為15.3%，已經(jīng)提前和超額完成2020年氣候行動(dòng)目標(biāo)[4]。為進(jìn)一步強(qiáng)化應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，在全球碳減排進(jìn)程中做出更大貢獻(xiàn)，中國(guó)在第七十五屆聯(lián)大會(huì)議及氣候雄心峰會(huì)上宣布了新的國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)和長(zhǎng)期愿景。
相比于2015年提交的國(guó)家自主減排貢獻(xiàn)(NDC)方案，碳強(qiáng)度由“2030年左右達(dá)峰”提升到“2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和”，非化石能源比重由20%提高到25%，森林蓄積量由45億立方米增加到60億立方米。這些新的目標(biāo)具有多重意義，展現(xiàn)了中國(guó)積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，有利于推動(dòng)全面綠色轉(zhuǎn)型，加快形成清潔、高效、綠色、安全的現(xiàn)代治理體系。實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳中和，要求全國(guó)在一定時(shí)間內(nèi)(一般指一年)由人為活動(dòng)直接和間接排放的CO2，通過(guò)碳捕集與封存或植樹(shù)造林等固碳技術(shù)吸收后，達(dá)到CO2的“零排放”。相比于歐洲、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的歷史進(jìn)程，中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，面臨時(shí)間緊任務(wù)重的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，需要用比發(fā)達(dá)國(guó)家更短的時(shí)間去實(shí)施更大體量的碳中和。
那么，中國(guó)應(yīng)該如何走出自己的碳中和道路?此外，由于碳達(dá)峰的時(shí)間點(diǎn)和峰值直接決定從碳達(dá)峰到碳中和轉(zhuǎn)變的可用時(shí)間和需要完成的減排體量，因此，碳達(dá)峰的行動(dòng)方案必須在碳中和目標(biāo)的牽引和約束下統(tǒng)籌規(guī)劃。但是，目前關(guān)于中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)路徑的研究極為缺乏，特別是在當(dāng)前百年未有之大變局形勢(shì)下，后疫情時(shí)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在較大的不確定性，數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等新技術(shù)對(duì)人們生活形態(tài)和工作業(yè)態(tài)帶來(lái)了極大的改變。因此，如何在綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)不確定性的前提下，提出適用于中國(guó)新發(fā)展格局的碳中和行動(dòng)方案，是當(dāng)前必須要回答的問(wèn)題。
為了探索實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的可行性路徑，本文自主構(gòu)建了一個(gè)自下而上的中國(guó)氣候變化綜合評(píng)估模型/國(guó)家能源技術(shù)模型(China’sClimateChangeIntegratedAssessmentModel/NationalEnergyTechnologymodel，C3IAM/NET)，模擬能源供給-加工轉(zhuǎn)化-運(yùn)輸配送-終端使用-末端治理的全過(guò)程。在統(tǒng)籌考慮后疫情時(shí)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型力度、碳捕集與封存技術(shù)(CCS)的部署規(guī)模以及森林碳匯可用量等多方面不確定性基礎(chǔ)上，進(jìn)一步回答：后疫情時(shí)代不同經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇情況下，能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型能否實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)?各行業(yè)應(yīng)該如何分擔(dān)減排責(zé)任?應(yīng)該如何部署CCS技術(shù)?實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要多少碳匯?最終為國(guó)家制定低碳發(fā)展戰(zhàn)略，引領(lǐng)全球氣候治理提供科學(xué)支撐。
一、研究方法：C3IAM/NET模型
(一)模型介紹
國(guó)家能源技術(shù)模型(NationalEnergyTechnologymodel，NET)是中國(guó)氣候變化綜合評(píng)估模型(C3IAM)的子模型，由北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心自主研發(fā)[5]。C3IAM/NET模型是以自下而上的角度，從工藝流程出發(fā)，模擬了從一次能源供應(yīng)、到加工轉(zhuǎn)換、再到終端行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行全過(guò)程中產(chǎn)生的能源消費(fèi)及排放。目前已應(yīng)用于多個(gè)部門(mén)，涵蓋一次能源供應(yīng)、電力、熱力、鋼鐵、水泥、化工、有色、造紙、居民、商業(yè)、客運(yùn)、貨運(yùn)、其他工業(yè)等20多個(gè)細(xì)分行業(yè)，共涉及六百余類具體技術(shù)[6-14]。
模型不僅可以評(píng)估技術(shù)創(chuàng)新和能源經(jīng)濟(jì)政策的節(jié)能減排潛力和減排成本，而且可以尋找實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)或排放控制等環(huán)境目標(biāo)的最佳技術(shù)路徑。展示了模型總體框架，包括三個(gè)模塊(數(shù)據(jù)模塊、綠色政策模塊和輸出模塊)和兩個(gè)子模型(服務(wù)需求預(yù)測(cè)模型、技術(shù)—能源—環(huán)境模型)。
具體原理為：在綜合考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、城鎮(zhèn)化加快、智能化普及等社會(huì)經(jīng)濟(jì)形態(tài)變化的基礎(chǔ)上，利用服務(wù)需求預(yù)測(cè)模型對(duì)各個(gè)終端用能行業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)需求進(jìn)行預(yù)測(cè);進(jìn)一步基于技術(shù)—能源—環(huán)境模型模擬各終端行業(yè)生產(chǎn)工藝過(guò)程或消費(fèi)過(guò)程中各類技術(shù)的能源流和物質(zhì)流，引入技術(shù)升級(jí)、燃料替代、成本下降等變化趨勢(shì)和政策要求，提出各行業(yè)以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方式，實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品或服務(wù)供給目標(biāo)的技術(shù)發(fā)展路徑，最終得到溫室氣體排放、能源供應(yīng)和能源效率等約束下全社會(huì)所需投入的能源以及產(chǎn)生的排放。
C3IAM/NET包括供給和需求兩個(gè)層次。對(duì)各終端行業(yè)(如鋼鐵、水泥、化工、造紙、有色、其他工業(yè)、建筑、交通等)分別構(gòu)建反映該行業(yè)工藝過(guò)程和決策機(jī)理的NET子模型，并匯總各終端行業(yè)的用電和用熱總需求，進(jìn)而對(duì)電力和熱力行業(yè)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化布局，最終獲得滿足終端行業(yè)用電和用熱需求的電力、熱力行業(yè)能源消耗。在此基礎(chǔ)上，集成供給和需求側(cè)的能源投入和排放產(chǎn)出，得到全社會(huì)的能源和排放總量。
(二)模型數(shù)學(xué)表達(dá)
C3IAM/NET模型是一個(gè)線性優(yōu)化模型，在相關(guān)條件(例如技術(shù)滲透速度、能源服務(wù)需求、碳預(yù)算、能源和材料供應(yīng)的可用性等)約束下，選擇實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總成本最小的最優(yōu)技術(shù)組合方案。
二、情景設(shè)置與參數(shù)假設(shè)
實(shí)現(xiàn)碳中和的路徑存在極大的不確定性，取決于后疫情時(shí)代的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)、能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型速度、碳捕集與封存技術(shù)(CCS)部署規(guī)模、森林碳匯可用量等多個(gè)方面。本研究以能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型為主，CCS和森林碳匯等技術(shù)為輔的思路，探討未來(lái)中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的可能路徑。本節(jié)簡(jiǎn)要介紹模型的相關(guān)參數(shù)設(shè)置，包括情景設(shè)置、技術(shù)參數(shù)特征、能源服務(wù)需求預(yù)測(cè)等。
(一)社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)假設(shè)
2020年中國(guó)取得疫情防控的重大戰(zhàn)略成果，成為全球唯一實(shí)現(xiàn)正增長(zhǎng)的大型經(jīng)濟(jì)體，全年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值超過(guò)百萬(wàn)億元，比上年增長(zhǎng)2.3%。同時(shí)由于受到全球政治經(jīng)濟(jì)格局深度影響，中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)在樂(lè)觀的走勢(shì)中帶有不確定性。
(二)產(chǎn)品或能源服務(wù)需求
能源服務(wù)需求是指各類耗能技術(shù)或設(shè)備所能提供給最終能源消費(fèi)者的產(chǎn)品和服務(wù)。在三種GDP增速下，并進(jìn)一步考慮未來(lái)智能化、電氣化、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、城鎮(zhèn)化加快、智能化普及等變化趨勢(shì)基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)三種不同的終端行業(yè)產(chǎn)品或能源服務(wù)需求(此處不列出詳細(xì)過(guò)程，見(jiàn)文獻(xiàn)[6-14])。具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，工業(yè)各行業(yè)考慮到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、貿(mào)易政策變化、下游產(chǎn)業(yè)變動(dòng)等因素;交通行業(yè)考慮新能源車推廣、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電子商務(wù)發(fā)展等;建筑行業(yè)考慮收入水平提高、數(shù)字化加深、老齡化加劇等因素影響。
以GDP中速增長(zhǎng)情景為例，各個(gè)行業(yè)能源服務(wù)需求的種類及未來(lái)預(yù)測(cè)值。模型中消費(fèi)側(cè)與供給側(cè)通過(guò)硬連接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)供需平衡。由于行業(yè)自身特性不同，鋼鐵和鋁產(chǎn)品屬于存量型用能產(chǎn)品，其他行業(yè)的服務(wù)需求均屬于流量型用能產(chǎn)品和服務(wù)。存量型用能產(chǎn)品涵蓋每年新生產(chǎn)量、下游行業(yè)的在用量、回收量。流量型用能產(chǎn)品和服務(wù)只能一次性使用，無(wú)法回收再加工。三、碳中和約束下全國(guó)碳排放路徑本文將主要介紹基于C3IAM/NET模型優(yōu)化得到的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下，中國(guó)總體碳排放路徑和行業(yè)責(zé)任分配等結(jié)果。
(一)碳中和總體路徑
24種情景下2020—2060年中國(guó)CO2排放路徑。可以發(fā)現(xiàn)，不論在何種GDP增速、能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型力度、CCS部署規(guī)模程度下，2060年中國(guó)能源相關(guān)的CO2排放都高于0。換言之，僅靠能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型和CCS技術(shù)捕集CO2是無(wú)法實(shí)現(xiàn)中國(guó)2060年碳中和的目標(biāo)，仍然需要森林、海洋碳匯等方式來(lái)吸收。具體來(lái)說(shuō)，在可行技術(shù)路徑下實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)不同程度低碳轉(zhuǎn)型，結(jié)合CCS技術(shù)部署，到2060年，與能源相關(guān)的CO2排放量仍有3~31億噸CO2，這一部分余量需要森林、海洋碳匯來(lái)吸收。碳達(dá)峰的行動(dòng)方案必須在碳中和目標(biāo)的牽引和約束下統(tǒng)籌規(guī)劃。
按照更新的國(guó)家自主減排貢獻(xiàn)目標(biāo)，在GDP低速增長(zhǎng)、能源系統(tǒng)中度減排情景下(即CM1-L-2030、CM1-L-2040情景)，全國(guó)能源相關(guān)CO2排放量有望于2025年實(shí)現(xiàn)全國(guó)碳達(dá)峰，峰值約108億噸。在GDP高速增長(zhǎng)、能源系統(tǒng)中度減排力度下(即CM1-H-2030、CM1-H-2040情景)，碳達(dá)峰時(shí)間最晚不超過(guò)2030年。為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)，2020—2030年，CO2排放年均增長(zhǎng)率不高于0.4%，年均新增CO2排放量應(yīng)控制在0.5億噸以內(nèi)。
四、結(jié)論與政策建議
為了實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，應(yīng)認(rèn)真落實(shí)“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源戰(zhàn)略要求，采取更加有力的政策和措施，加快推進(jìn)新技術(shù)普及、新業(yè)態(tài)創(chuàng)新、低碳技術(shù)部署。進(jìn)一步完善經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策和部門(mén)協(xié)同管理機(jī)制，依靠市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)可再生能源發(fā)展。各方主體合力推進(jìn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，鼓勵(lì)企業(yè)推廣先進(jìn)適用技術(shù)，加快擴(kuò)大CCS、氫能等突破性技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。加強(qiáng)能源發(fā)展政策協(xié)同，引導(dǎo)金融資源向綠色發(fā)展和應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)域傾斜，促進(jìn)綠色產(chǎn)能創(chuàng)新。同時(shí)，能源系統(tǒng)各個(gè)行業(yè)需加快綠色轉(zhuǎn)型步伐。電力行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展風(fēng)電、光電、CCS技術(shù)。鋼鐵行業(yè)短期應(yīng)加速小球燒結(jié)、低溫?zé)Y(jié)、干法熄焦、干式高爐爐頂余壓余熱發(fā)電等節(jié)能技術(shù)，中長(zhǎng)期應(yīng)加大電弧爐煉鋼、氫能煉鋼和CCS技術(shù)的部署。
化工行業(yè)應(yīng)發(fā)展輕質(zhì)化原料、先進(jìn)煤氣化技術(shù)、低碳制氫和CO2利用技術(shù)、CCS技術(shù)等。建筑部門(mén)應(yīng)繼續(xù)提高采暖制冷效率，大幅提升電氣化水平,因地制宜發(fā)展分布式能源。交通部門(mén)應(yīng)優(yōu)先鐵路、水路運(yùn)輸，發(fā)展電動(dòng)客/貨車、氫燃料車、生物燃料飛機(jī)和船舶等先進(jìn)技術(shù)。通過(guò)各個(gè)行業(yè)協(xié)同發(fā)力，爭(zhēng)取盡早實(shí)現(xiàn)行業(yè)達(dá)峰和中和目標(biāo)，最終落實(shí)國(guó)家碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
[1]WEIYM,HANR,LIANGQM,etal.AnintegratedassessmentofINDCsundersharedsocioeconomicpathways:animplementationofC3IAM[J].NaturalHazards,2018,92(2):585-618.
[2]IntergovernmentalPanelonClimateChange(IPCC).Specialreportonglobalwarmingof1.5℃[R].UK:CambridgeUniversityPress,2018.
[3]UnitedNationsEnvironmentProgramme(UNEP).EmissionsGapReport2020[R].Nairobi:UnitedNationsEnvironmentProgrammeandUNEPDTUPartnership,2020.
[4]生態(tài)環(huán)境部.生態(tài)環(huán)境部舉辦積極應(yīng)對(duì)氣候變化政策吹風(fēng)會(huì)[EB/OL].(2020-09-27)[2021-01-20].
作者：余碧瑩，趙光普，安潤(rùn)穎，陳景明，譚錦瀟，李曉易
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///jjlw/25758.html
