能源經(jīng)濟預(yù)測與展望研究報告：全球氣候治理策略及中國碳中和路徑展望

1、全球氣候治理策略及中國碳中和路徑展望一、應(yīng)對氣候變化刻不容緩，中國積極參與全球氣候治理應(yīng)對氣候變化已成為全球共識。2015 年 12 月，締約方通過巴黎協(xié)定，并明確了本世紀末將全球溫升控制在不超過工業(yè)化前 2 度的目標，并將 1.5 度溫控目標確立為應(yīng)對氣候變化的長期努力方向。巴黎協(xié)定規(guī)定各締約方每五年提交一次“國家自主減排貢獻”（NDC），由各國自主制定減排目標。但現(xiàn)有多數(shù)研究表明（Wei et al., 2018），國家自主減排貢獻無法滿足 2 度和 1.5 度溫控目標的要求。2018 年，IPCC 發(fā)布全球升溫 1.5特別報告，指出如果按照目前每十年平均約 0.2的溫升趨勢，全球溫升最快

2、可能在 2030 年間達到 1.5。一旦突破 1.5臨界點，氣候災(zāi)害發(fā)生的頻率和強度將大幅上升，將引發(fā)水資源短缺、旱澇災(zāi)害、極端高溫、生物多樣性喪失和海平面上升等長期不可逆的巨大風險。當前正處于全球氣候治理體系重建的關(guān)鍵時期。為使各國 NDC與全球溫控目標不斷趨近，巴黎協(xié)定設(shè)置了動態(tài)評估機制，要求各國依據(jù)自身減排能力逐期增加減排量。然而，出于短期經(jīng)濟發(fā)展考慮，國家或地區(qū)可能拒絕增強短期行動力度，這對后巴黎時代全球氣候治理提出了嚴峻挑戰(zhàn)。在此背景下，亟需回答目前各國提出的 NDC方案存在哪些不足？為了實現(xiàn) 2 或 1.5溫控目標，全球各國應(yīng)如何合作減排才能實現(xiàn)共贏？各國應(yīng)采取何種氣候治理策略？中

3、國積極參與全球氣候治理，提出“碳達峰”、“碳中和”目標。中國作為世界第二大經(jīng)濟體，積極應(yīng)對氣候變化，彰顯了負責任的大國形象。2020 年 9 月，在第 75 屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，中國向全世界承諾將采取更加有力的政策和措施，CO2 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。為了踐行中國的減排責任，我國應(yīng)采取何種路徑以實現(xiàn) 2030 碳達峰、2060 年碳中和的目標？為了回答上述問題，北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心魏一鳴教授團隊（簡稱“中心團隊”）基于自主研發(fā)的具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的氣候變化綜合評估模型方法 C3IAM （the Chinas Climate

4、 Change Integrated Assessment Model），在其領(lǐng)銜的國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFA0602600)“氣候變化經(jīng)濟影響綜合評估模式研究”和國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項目（71521002）等國家科技任務(wù)支持下，推出全球氣候治理策略及中國碳中和路徑展望報告。通過對全球134 個主要排放國應(yīng)對氣候變化可能帶來的經(jīng)濟收益和避免的氣候損失進行評估，提出了在后巴黎協(xié)定時代能夠?qū)崿F(xiàn)各國合作共贏的最優(yōu)氣候治理策略；并在此基礎(chǔ)上，圍繞中國“碳達峰”、“碳中和”目標，提出我國碳排放總體路徑、行業(yè)減排責任、重點技術(shù)規(guī)劃、重大項目布局等多個層面的具體實施方案，為我國引領(lǐng)和參與全

5、球氣候治理提供明確的“中國方案”。二、全球應(yīng)對氣候變化的合作共贏策略研究首先針對現(xiàn)有各締約方提交的 NDC 方案無統(tǒng)一標準，各國NDC 目標溫室氣體排放無法統(tǒng)一核算的難題，提出了基于強度準則的預(yù)測方法(CEEP-S)， 給出了既有 NDC 方案下全球各國的排放路徑。進一步地，為實現(xiàn)全球長期溫控目標以避免巨額損失，中心團隊在考慮技術(shù)發(fā)展和氣候變化不確定性的基礎(chǔ)上，綜合評估了相比于現(xiàn)有 NDC，實現(xiàn)溫控目標需要額外付出的減排成本和可以避免的氣候損失，提出了百余條減排量大于現(xiàn)有 NDC 的排放路徑。其中，能夠?qū)崿F(xiàn) 2 度或 1.5 度溫控目標的路徑約占 52。結(jié)果表明，當?shù)吞技夹g(shù)中速或快速發(fā)展時（即

6、低碳技術(shù)成本每五年的下降率可達到 15或更多），總能夠找到一種具有直接收益（額外付出的減排成本小于避免的氣候損失）的應(yīng)對氣候變化策略。在此基礎(chǔ)上，我們進一步識別出 9 套在后巴黎協(xié)定時代既能實現(xiàn) 2 度或 1.5 度溫控目標，又能使各國相比于現(xiàn)有 NDC 有凈收益，并且能夠最大化全球福利的最優(yōu)合作策略，我們稱之為“自我防護策略”。其中，實現(xiàn) 2 度目標的自我防護策略 4 套，實現(xiàn) 1.5 度目標的自我防護策略 5 套（如圖 1）。圖 1 自我防護策略構(gòu)建及其主要特征在“自我防護策略”下，與當前的減排努力（NDC）相比，全球累積收益將超過額外減排成本。到本世紀末，實現(xiàn) 2 度和 1.5 度目標，

7、將為全球帶來 330-422 萬億美元的累積凈收益（2011 年的不變價格，按購買力平價法；此后，所有貨幣金額都使用相同的不變價格），全球?qū)⒂?2065-2070 年實現(xiàn)扭虧為盈。在氣候影響加劇和低碳技術(shù)迅速發(fā)展的條件下，實施自我防護策略將帶來更大的益處。本世紀末所有國家和區(qū)域都能實現(xiàn)正的累計凈收益，有望達到 2100 年GDP 的 0.5%至 5.3%，即使是相對脆弱的國家，在 2100 年也將獲得凈收益。各國平均凈支出小于年度GDP 的 0.6%，對經(jīng)濟增長的影響十分有限。但是，溫控目標下，全球大約需要 18-114 萬億美元前期投資以實現(xiàn)應(yīng)對氣候變化的扭虧為盈。圖 2 展示了根據(jù)自我保護

8、策略，G20 經(jīng)濟體和部分代表性脆弱國家的收支平衡點以及前期投資。其中，G20 集團國家需要付出約 16-104 萬億美元前期投資；拉丁美洲、中東和非洲等相對脆弱的國家和地區(qū)需要 1-10 和 0.1-0.3 萬億美元資金投入即可在 2060-2075 年和 2030-2035 年前實現(xiàn)扭虧為盈。實現(xiàn) 1.5 度目標相比于實現(xiàn) 2 度目標，可以更早地達到收支平衡點。上述結(jié)果在一定程度上為國家間合作應(yīng)對氣候變化的資金和技術(shù)轉(zhuǎn)移提供了科學(xué)依據(jù)。研究進一步發(fā)現(xiàn)，盡管實現(xiàn) 2 度和 1.5 度目標需要付出一定的前期成本，但是如果當前的減排努力（NDC）不加以改進，到本世紀末與實現(xiàn)溫控目標相比，全球總計

9、將會錯失約 127 至 616 萬億美元的收益；如果各國不能實現(xiàn)當前的 NDC，預(yù)計全球錯失的收益將可能達到 150 至 792 萬億美元。換言之，如果各國加大減排力度應(yīng)對氣候變化，將給本國和全球帶來巨大的經(jīng)濟收益。圖 2 自我防護策略下全球、區(qū)域和國家可獲得的凈收益及扭虧為盈時間就各國提交給巴黎協(xié)定的既有 NDC 而言，大部分國家自主減排目標缺乏雄心。為了實現(xiàn)長期溫控目標和經(jīng)濟收益，根據(jù)“自我防護策略”，2030 年全球需要在現(xiàn)有 NDC 基礎(chǔ)上進一步減排 190-290和 280-300 億噸二氧化碳當量以實現(xiàn) 2 度和 1.5 度溫控目標。所有國家和地區(qū)均需在現(xiàn)有 NDC 基礎(chǔ)上進一步提

10、高減排力度。其中，日本、美國、俄羅斯、歐盟、中國需要付出更多的努力，在本世紀中葉之前需要實現(xiàn)凈零排放。研究團隊基于模型結(jié)果，編制了不同策略下 134個國家后巴黎協(xié)定時代實現(xiàn)溫控目標的國家自主減排貢獻改進方案。相關(guān)成果“后巴黎時代各國應(yīng)對氣候變化的自我防護策略” （ Self-preservation strategy for approaching global warming in the post-Paris Agreement era）,以研究長文（Research Article）形式發(fā)表于自然子刊自然通訊（Nature Communications）。研究成果得到 20 多個國家 6

11、0 多家主流媒體的廣泛關(guān)注和正面報道。三、中國碳中和路徑我國提出 2060 年碳中和目標，彰顯了我國的大國擔當，也是我國實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必經(jīng)之路。實現(xiàn)碳中和目標的路徑存在極大的不確定性，它取決于后疫情時代的經(jīng)濟發(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個方面。為了刻畫不同碳中和方式之間的替代，及同種方式不同時間的替代，中心團隊自主構(gòu)建國家能源技術(shù)模型（C3IAM/NET），模擬能源供給-加工轉(zhuǎn)化-運輸配送-終端使用-末端治理的全過程，覆蓋消耗能源的全行業(yè)（涉及 20 個細分行業(yè)，600 多種技術(shù)）?；贑3IAM/NET 模型，進一步回答以下問

12、題：后疫情時代不同經(jīng)濟復(fù)蘇情況下，能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型是否能夠?qū)崿F(xiàn)碳中和目標？各行業(yè)應(yīng)該如何分擔減排責任？應(yīng)該如何部署 CCS 技術(shù)？實現(xiàn)碳中和目標需要多少碳匯？研究結(jié)果表明，能源系統(tǒng)加速低碳轉(zhuǎn)型是我國實現(xiàn) 2060 碳中和目標的關(guān)鍵。但是即使能源系統(tǒng)在可行技術(shù)路徑下最大限度低碳轉(zhuǎn)型、并結(jié)合 CCS 大規(guī)模部署，到 2060 年，距離碳中和仍有 3-9 億噸CO2 差距，需由森林碳匯來彌補。要加速能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型，各個用能行業(yè)都需要加大轉(zhuǎn)型力度，其中電力、交通、居民等部門是未來減排的重中之重?？紤]能源系統(tǒng)不同程度轉(zhuǎn)型和 CCS 不同規(guī)模部署情景下，2060 年剩余CO2 排放主要來自于電力、鋼鐵

13、、化工、交通等部門。按照我國更新的 NDC 目標加大節(jié)能減排力度，有望于 2025 年實現(xiàn)全國碳達峰，峰值最高為108 億噸 CO2。為了實現(xiàn)碳中和愿景下各個行業(yè)的減排責任，需要對各類技術(shù)進行合理規(guī)劃。電力部門應(yīng)重點發(fā)展風電、光電、CCS 技術(shù)，爭取“十四五末”實現(xiàn)碳達峰，2060 年前實現(xiàn)零排放。鋼鐵行業(yè)短期應(yīng)加速小球燒結(jié)、低溫燒結(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)，爭取“十四五”初期實現(xiàn)碳排放達峰，中長期應(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、先進煤氣化技術(shù)、低碳制氫和 CO2 利用技術(shù)、CCS 技術(shù)等，爭取實現(xiàn)關(guān)鍵化工產(chǎn)品的碳排放在 203

14、7 年前達峰。對于建筑、交通等民生部門，為了實現(xiàn)我國 2060 碳中和目標，應(yīng)爭取實現(xiàn)“十五五”期間或 “十六五”初達峰。建筑部門應(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；交通部門應(yīng)優(yōu)先鐵路、水路運輸，發(fā)展電動客/貨車、氫燃料車、生物燃料飛機和船舶等先進技術(shù)。CCS 技術(shù)將在實現(xiàn)碳中和的道路上發(fā)揮重要的作用。如果要對 CCS 項目實施大規(guī)模應(yīng)用，從經(jīng)濟性和可行性的角度考慮，應(yīng)重點環(huán)繞渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地、南華北盆地、四川盆地等區(qū)域進行部署。四、對進一步應(yīng)對氣候變化的幾點建議（一）新一輪氣候協(xié)定建議采用“混合機制”由于全球氣候資源的公共物品特性，巴黎協(xié)定自下而上的

15、自愿承諾模式易出現(xiàn)“搭便車”現(xiàn)象，因此，難以實現(xiàn)溫控目標。新一輪談判中，應(yīng)在原有的自下而上機制的基礎(chǔ)上，引入溫控目標，對巴黎協(xié)定下締約方減排目標提出改進方案，形成“自下而上”與“自上而下”集成的“混合機制”。并及時監(jiān)測全球溫室氣體排放量，定期分析和評估各國的努力程度以及目標設(shè)定是否公平合理。（二）建議制定締約方自主減排貢獻目標的編制標準和規(guī)范由于各締約方?jīng)]有就 NDC 文件內(nèi)容達成一致， NDC 的編制結(jié)構(gòu)并無統(tǒng)一標準，各方提交的方案各有側(cè)重。主要體現(xiàn)在溫室氣體減排目標類型多樣，涵蓋的部門和溫室氣體類型相異，目標年和基準年選擇不一，導(dǎo)致減排目標核算以及有效性評估存在障礙，加大了氣候協(xié)定盤點的難

16、度。因此，為了減少全球氣候治理效果的不確定性，應(yīng)在氣候談判中統(tǒng)一各國減排目標的編制標準和規(guī)范。此外，應(yīng)建立應(yīng)對全球氣候變化高分辨率公共數(shù)據(jù)庫，涵蓋各國社會、經(jīng)濟、技術(shù)、土地利用、生態(tài)、人類健康等多維數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升未來氣候變化社會經(jīng)濟影響評估的時空精度，及時追蹤締約方的履約程度。（三）加快推進全國和全球統(tǒng)一碳減排市場機制建設(shè)和完善合理的機制設(shè)計有助于更有效地溫室氣體排放，減緩氣候變化。中國目前積極推行全國統(tǒng)一碳市場，為了加快推動我國氣候治理的步伐，應(yīng)思考如何開展基于市場機制的多軌設(shè)想，引入市場的拍賣機制，在不同部門綜合運用命令型工具、碳交易、碳稅、補貼等有效策略。并進一步引導(dǎo)全球構(gòu)建統(tǒng)

17、一碳減排市場機制，完善實施細則。（四）加快推進能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型，提前有序部署 CCS 項目（本部分內(nèi)容省略，暫不公開）主要參考文獻Wei Y.M., et al. (2018). An integrated assessment of INDCs under Shared Socioeconomic Pathways: an implementation of C3IAM. Natural Hazards 92 (2), 585-618.United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), Katowice Climate Package: Implementation guidelines for the Paris Agreement, / (2018).IPCC Special Report: Global Warming of 1.5C (Cambridge Univ. Press, 2018)United Nations Environment Programme (UNEP). The Emissions Gap Report 2018. An annual assessment tracking climate policy action over the past six years