中國低碳能源轉(zhuǎn)型展望

中國低碳能源轉(zhuǎn)型展望

一中國致力于低碳能源轉(zhuǎn)型我國作為當(dāng)前溫室氣體排放大國，在全球應(yīng)對氣候變化的國際合作中面臨越來越大的減排壓力。我國公布的“國家自主決定貢獻(xiàn)”（INDC）目標(biāo)中已經(jīng)提出到2030年單位GDP的二氧化碳強(qiáng)度要比2005年下降60%～65%，并且要在2030年實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰且努力早日達(dá)峰（UNFCCC，2015）。與此同時(shí)，伴隨全球氣候變化的加劇和相關(guān)極端氣候事件的增加，能源、氣候與環(huán)境問題將成為影響我國社會(huì)安全穩(wěn)定與國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要問題。我國在“十三五”規(guī)劃中也首次將生態(tài)文明建設(shè)列入主要發(fā)展目標(biāo)，而低碳發(fā)展正是生態(tài)文明的重要組成部分之一。此外，低碳經(jīng)濟(jì)也已經(jīng)成為世界各國實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的重要?jiǎng)恿εc發(fā)展趨勢。轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、促進(jìn)能源體系變革和發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為我國保持中長期可持續(xù)發(fā)展與實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)的重要戰(zhàn)略選擇。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，中國二氧化碳等溫室氣體排放總量呈現(xiàn)了較快增長的態(tài)勢。2010年，中國二氧化碳能源活動(dòng)的二氧化碳排放大約為74.6億噸，水泥、石灰、鋼鐵、電石四個(gè)行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放總量為8.9億噸。中國從“十一五”開始，在節(jié)能和提高能效、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以及開展低碳試點(diǎn)等方面采取了一系列的政策措施，由采用命令控制型為主的政策逐漸轉(zhuǎn)向更多利用基于市場的政策。2013年以來，國家陸續(xù)啟動(dòng)深圳、上海、北京、廣東、天津、湖北、重慶七個(gè)碳排放權(quán)交易體系建設(shè)試點(diǎn)，同時(shí)開展了全國碳排放權(quán)交易體系建設(shè)的準(zhǔn)備工作，并于2017年投入運(yùn)行。在多種政策措施的積極推動(dòng)下，中國的碳減排工作取得了顯著成效。單位GDP二氧化碳排放（如未特別說明，本文所指二氧化碳排放均為來自化石燃料燃燒的二氧化碳排放）自2005年以來逐漸降低。2005～2015年，中國單位GDP能源活動(dòng)二氧化碳排放量同比下降了約34%。圖8-1比較了在2005年GDP不變價(jià)基礎(chǔ)上，2005～2015年中國單位GDP能源活動(dòng)二氧化碳排放量的變化情況，十年間年均碳強(qiáng)度下降率為5%左右，明顯高于世界平均水平和發(fā)達(dá)國家水平（國家統(tǒng)計(jì)局，2016；國家統(tǒng)計(jì)局能源統(tǒng)計(jì)司，2016）。圖8-12005～2015年中國單位GDP能源活動(dòng)二氧化碳排放量（2005年不變價(jià)）二中國低碳能源轉(zhuǎn)型情景中國作為世界上最大的二氧化碳排放國，其能源消費(fèi)和減排潛力受到來自世界范圍的越來越多的關(guān)注。目前已有許多組織及學(xué)者對中國中長期能源消費(fèi)和二氧化碳排放路徑進(jìn)行研究分析，其中包括：（1）國際能源署（IEA）發(fā)布的《2017年世界能源展望》（IEA，2017）；（2）能源研究所（ERI）發(fā)布的“China’sLowCarbonDevelopmentPathby2050”（ERI，2016）；（3）勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）發(fā)布的“China’sEnergyandCarbonEmissionsOutlookto2050”（Zhou，2011）；（4）聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）發(fā)布的“ChinaHumanDevelopmentReport”（UNDP，2009）；（5）氣候行動(dòng)追蹤（ClimateActionTracker）組織對中國的評估（ClimateActionTracker，2017）；（6）日本能源經(jīng)濟(jì)研究所（IEEJ）發(fā)布的“Asia/WorldEnergyOutlook2014”（TheInstituteofEnergyEconomics，2014）；（7）美國能源信息署（EIA）在網(wǎng)站上發(fā)布的“InternationalEnergyOutlook2017”（EIA，2017）；（8）荷蘭環(huán)境評估署（PBL）2017年發(fā)布的“TrendsinGlobalCO2andTotalGreenhouseGasEmissions”（Olivieretal.，2017）；（9）其他對中國中長期二氧化碳排放路徑進(jìn)行研究的機(jī)構(gòu)還包括國際應(yīng)用系統(tǒng)分析協(xié)會(huì)、麻省理工學(xué)院等。上述不同研究采用了不同的模型方法、假設(shè)以及情景設(shè)計(jì)，對中國未來的能源與排放產(chǎn)生了不同的預(yù)測結(jié)果（見圖8-2）。圖8-2不同研究的碳排放預(yù)測比較中國作為一個(gè)發(fā)展中國家，未來15年，GDP年均增長率仍可能處于較高水平，如果在5%～7%，2030年人均GDP仍然低于1.5萬美元，那么相應(yīng)的能源消費(fèi)與二氧化碳排放還將持續(xù)增長。除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，影響未來能源消費(fèi)量與二氧化碳排放量的主要因素還涉及以下幾個(gè)方面。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)：中國目前處于后工業(yè)化時(shí)期，但是第二產(chǎn)業(yè)能耗比重仍然偏大，其中鋼鐵、有色金屬、建材、石化、化工和電力六大高耗能行業(yè)的能源消耗量占工業(yè)總能耗的比重一直高于70%。未來15年，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化調(diào)整，中國第三產(chǎn)業(yè)的比重將不斷提高，第二產(chǎn)業(yè)比重將相應(yīng)不斷下降。人口增長與居民消費(fèi)：2000～2015年，中國的人口年均增長715萬人，城鎮(zhèn)化率平均每年提高1.33個(gè)百分點(diǎn)。在2030年之前，我國處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展期，并且中國人口還將持續(xù)緩慢增長。隨著人口規(guī)模的增長、城鎮(zhèn)化水平的提高以及居民生活水平的不斷提高，將帶來大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需求，需要消耗大量的鋼鐵、水泥等高耗能產(chǎn)品，從而增加相應(yīng)的能源消費(fèi)與二氧化碳排放。能源結(jié)構(gòu)：2000～2015年，煤炭在能源消費(fèi)總量中所占的比重由68.5%下降到64.0%，非化石比重由7.4%上升到12%。未來15年，中國將通過大力發(fā)展新能源與可再生能源，力爭使非化石能源在一次能源消費(fèi)中的比重在2020年超過15%，并在此基礎(chǔ)上持續(xù)改善能源結(jié)構(gòu)。技術(shù)水平：2000～2015年，中國單位GDP能耗同比累計(jì)下降約26%。但是，中國高耗能產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能耗總體高于國際先進(jìn)水平。未來15年，中國將通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，抑制高耗能產(chǎn)業(yè)過快增長，突出抓好工業(yè)、建筑、交通、公共機(jī)構(gòu)等重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能，繼續(xù)推廣先進(jìn)節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品等措施，大力推進(jìn)節(jié)能降耗。基于上述分析，為了分析中國能源活動(dòng)二氧化碳排放變化趨勢，本報(bào)告采用情景分析方法，共設(shè)計(jì)了基準(zhǔn)情景、政策情景1和政策情景2等三種情景。在三種情景中，均假定中國總?cè)丝谠?030年前后達(dá)到峰值，峰值水平在14.5億人左右，此后持續(xù)下降?；鶞?zhǔn)情景即無政策約束政策，假設(shè)2015～2020年年均GDP增速為6.5%，2020～2025年GDP增速降至5.8%，2025～2030年GDP增速進(jìn)一步下降到4.8%；三產(chǎn)比例從2015年的50.2%分別提高到2020年的56.4%和2030年的63.2%。政策情景1考慮了目前已經(jīng)采取以及未來計(jì)劃采取的各種節(jié)能減排政策措施，包括化石燃料資源稅、可再生能源保護(hù)性上網(wǎng)電價(jià)、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、碳市場等。為實(shí)現(xiàn)中國在巴黎大會(huì)上做出的二氧化碳排放在2030年左右達(dá)峰的承諾，未來碳強(qiáng)度年均下降率需要持續(xù)保持在大約4%的水平。政策情景2是在政策情景1的基礎(chǔ)上實(shí)施更加嚴(yán)格的節(jié)能減排政策，包括更高的化石燃料資源稅、更嚴(yán)格的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、更多行業(yè)被納入碳市場、更緊的碳市場總量等。為了使中國的碳排放有望在2025年左右達(dá)到峰值，中國未來碳強(qiáng)度年均下降率需要持續(xù)保持在大約5%的水平。三模擬模型與數(shù)據(jù)能源經(jīng)濟(jì)模型是對能源經(jīng)濟(jì)及環(huán)境政策影響評估的分析工具，并廣泛用于開發(fā)能源經(jīng)濟(jì)與排放情景對人類活動(dòng)的氣候影響的評估。其中CGE模型是分析某種或多種政策組合對多重市場影響的首要分析工具。20世紀(jì)90年代，伴隨能源經(jīng)濟(jì)CGE模型在國際社會(huì)應(yīng)用越發(fā)廣泛以及國內(nèi)對環(huán)境政策評價(jià)研究的日益重視，國內(nèi)學(xué)者也開始著手開發(fā)中國能源經(jīng)濟(jì)CGE模型并取得快速進(jìn)展。目前典型的中國能源經(jīng)濟(jì)CGE模型的進(jìn)展情況如表8-1所示。表8-1典型的中國能源經(jīng)濟(jì)CGE模型機(jī)構(gòu)模型合作模型國務(wù)院發(fā)展研究中心中國遞歸動(dòng)態(tài)環(huán)境DRC-CGE模型OECD發(fā)展中心貿(mào)易與環(huán)境項(xiàng)目CGE模型社科院數(shù)量經(jīng)濟(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所中國PRCGEM模型澳大利亞MONASH模型國家發(fā)改委能源研究所中國能源環(huán)境綜合政策評價(jià)模型（IPAC）日本AIM模型國家信息中心國家信息中心動(dòng)態(tài)可計(jì)算一般均衡模型（SIC-GE）基于ORANI模型和MONASH模型中國科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所我國能源經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)可計(jì)算一般均衡模型（CDECGE）MONASH模型清華大學(xué)中國省級多區(qū)域（C-REM）與全球多區(qū)域（C-GEM）遞歸動(dòng)態(tài)CGE模型美國麻省理工學(xué)院（MIT）MIT-EPPA模型表8-1典型的中國能源經(jīng)濟(jì)CGE模型為模擬中國未來低碳能源轉(zhuǎn)型的實(shí)現(xiàn)路徑，本研究采用中國—全球能源模型（ChinainGlobalEnergyModel，C-GEM）對上述三種情景進(jìn)行模擬分析。C-GEM模型是全球多區(qū)域多部門遞歸動(dòng)態(tài)可計(jì)算一般均衡模型，用于開展中國與全球低碳減排政策的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易、能源消費(fèi)與溫室氣體排放的影響與評估研究（Qietal.，2014）（有關(guān)模型框架的詳細(xì)介紹可參考文獻(xiàn)Qietal.，2016；張希良、齊曄，2017）。該模型屬于全球模型，所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自最新的全球貿(mào)易分析項(xiàng)目全球能源與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫（GTAP9）（Angeletal.，2016）。模型劃分了19個(gè)區(qū)域，以2011年為基年，隨后從2015年起以5年為一個(gè)周期運(yùn)行到2050年。在最新數(shù)據(jù)庫提供的57個(gè)具體部門的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)部門的特點(diǎn)和關(guān)系，我們對該57個(gè)部門進(jìn)行了重新劃分，最終合并形成了21個(gè)模型。農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)3個(gè)子部門合并為1個(gè)大農(nóng)業(yè)部門；金屬制品部門被劃歸到其他工業(yè)部門中；考慮到交通裝備業(yè)和電子裝備業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)與進(jìn)出口貿(mào)易中的重要作用，我們將裝備制造業(yè)拆分為交通裝備業(yè)和電子裝備業(yè)兩個(gè)部門；紡織業(yè)部門被單獨(dú)劃分出來，作為一個(gè)獨(dú)立的部門進(jìn)行分析；其他服務(wù)業(yè)被拆分為公共服務(wù)業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)，即現(xiàn)有模型中的服務(wù)業(yè)包括交通運(yùn)輸業(yè)、公共服務(wù)業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)3個(gè)子部門。部門的重新劃分主要著眼于各個(gè)部門在國民經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易中的重要性、各部門的能源消費(fèi)與二氧化碳排放的影響效果，從而使模型結(jié)果更加接近于現(xiàn)實(shí)情況，提高了模型的仿真結(jié)果及與實(shí)際情況的匹配度。同時(shí)，根據(jù)最新GTAP9數(shù)據(jù)庫中提供的有關(guān)電力模塊的數(shù)據(jù)，我們對電力部門進(jìn)行了非常細(xì)致的拆分：將舊有的1個(gè)電力部門拆分為現(xiàn)有模型中的輸配、核電、煤電、氣電（基荷發(fā)電）、氣電（調(diào)峰發(fā)電）、油電（基荷發(fā)電）、油電（調(diào)峰發(fā)電）、水電（基荷發(fā)電）、水電（調(diào)峰發(fā)電）、風(fēng)電、光伏以及其他電力技術(shù)共12種電力技術(shù)。同時(shí)，對以上的各種細(xì)分電力技術(shù)的技術(shù)成本、成本結(jié)構(gòu)以及發(fā)電比例等工程數(shù)據(jù)進(jìn)行了更新和改進(jìn)。四情景分析結(jié)果（一）二氧化碳排放趨勢圖8-3給出了2005～2030年中國三種情景下能源活動(dòng)二氧化碳排放預(yù)測結(jié)果?；鶞?zhǔn)情景下，中國能源使用二氧化碳排放持續(xù)上升，在2020年達(dá)到106億噸，2030年達(dá)到127億噸。政策情景1下，中國能源使用二氧化碳排放在2020年達(dá)到96億噸，2030年左右達(dá)到峰值，峰值水平在107億噸左右，隨后逐漸下降。政策情景2下，中國能源使用二氧化碳排放在2020年達(dá)到92億噸，2025年左右提前達(dá)到峰值，峰值水平在94億噸左右，隨后到2030年下降到91億噸左右。圖8-32005～2030年中國三種情景下能源活動(dòng)二氧化碳排放政策情景1下，2005～2020年，中國單位GDP能源活動(dòng)二氧化碳排放量累計(jì)下降了約48%；2005～2030年，中國單位GDP能源活動(dòng)二氧化碳排放量累計(jì)下降了約65%。政策情景2下，2005～2020年，中國單位GDP能源活動(dòng)二氧化碳排放量累計(jì)下降了約50%；2005～2030年，中國單位GDP能源活動(dòng)二氧化碳排放量累計(jì)下降了約70%。（二）能源轉(zhuǎn)型的路徑特征圖8-4和圖8-5比較了三種情景下一次能源需求量及構(gòu)成比例?；鶞?zhǔn)情景下，中國一次能源需求量2020年約為52億噸標(biāo)煤，2030年約為65億噸標(biāo)煤；非化石能源比重2020年達(dá)到12%，2030年達(dá)到15%；煤炭比重從2010年的64%下降到2020年的63%和2030年的58%；石油比重從2010年的18%下降到2020年的17%和2030年的15%。政策情景1下，中國一次能源需求量2020年約為49億噸標(biāo)煤，2030年約為60億噸標(biāo)煤；非化石能源比重2020年達(dá)到15%，2030年達(dá)到20%；煤炭比重下降到2020年的59%和2030年的51%；石油比重2020年達(dá)到17%和2030年達(dá)到16%。政策情景2下，中國一次能源需求量有所下降，2020年約為48億噸標(biāo)煤，2030年約為56億噸標(biāo)煤；非化石能源比重2020年達(dá)到16%，2030年達(dá)到25%；煤炭比重下降到2020年的57%和2030年的45%；石油比重2020年達(dá)到18%和2030年達(dá)到17%。圖8-42010～2030年中國不同情景下一次能源需求量圖8-52010～2030年中國不同情景下一次能源需求量構(gòu)成比例五結(jié)論中國已經(jīng)并將繼續(xù)采取各種強(qiáng)有力的政策措施，努力實(shí)現(xiàn)2020年單位GDP二氧化碳排放下降、非化石能源發(fā)展以及2030年左右二氧化碳排放達(dá)峰等控制溫室氣體排放行動(dòng)目標(biāo)。利用模型進(jìn)行情景分析的方法，我們對中國未來低碳能源轉(zhuǎn)型的問題進(jìn)行了探討。上述情景分析結(jié)果表明，在政策情景1下，中國能源相關(guān)的二氧化碳排放在2030左右達(dá)到峰值并在以后呈現(xiàn)不斷下降的態(tài)勢，非化石能源比重2030年達(dá)到20%；在政策情景2下，中國能源相關(guān)的二氧化碳排放可以體現(xiàn)實(shí)現(xiàn)峰值目標(biāo)，即在2025年左右達(dá)到峰值