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中国新疆维吾尔自治区大坂城风电场的风电场。
中国新疆维吾尔自治区大坂城风电场的风电场。 图片来源:TAO Images Limited / Alamy Stock Photo
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10月14日16:52

有影响力的学者揭示了中国如何实现“碳中和”的目标

罗莉Myllyvirta

10.14.20

罗莉Myllyvirta

14.10.2020 | 4:52pm
betway777必威 有影响力的学者揭示了中国如何实现“碳中和”的目标

如果中国要在2060年之前实现最近宣布的“碳中和”目标,中国的电力系统需要在2050年实现二氧化碳净零排放。

这是中国两家领先且极具影响力的气候研究机构分别发表的实现这一目标的新情景和政策建议的关键见解之一。

必威体育在线注册中国的二氧化碳排放量占全球的近30%,煤炭使用量占全球的一半以上,燃煤发电容量占全球的一半。

上微信关注《碳简报》

这两种情况都接近于逐步淘汰化石燃料,到2050年,85%以上的能源和90%以上的电力来自非化石能源——可再生能源和核能。必威体育在线注册

自目标揭必威体育在线注册晓以来的能量途径是宣布9月22日展示如何思考中国未来的能源系统已经改变,但也凸显的一些问题,仍遗留的一句话宣布,根据官方翻译,喜说:“必威体育在线注册我们的目标是二氧化碳排放峰值在2030年之前,在2060年之前实现碳中和。”

新场景

第一个新情景是由清华大学气候变化与可持续发展研究所(ICCSD)和其他18个中国研究机构提出的发布《中国低碳发展战略与转型路径》(演讲,英文)。

与此同时,清华大学的张锡良教授能源、环境与经济研究所“,必威体育在线注册(清华3E)最近发表演讲(在中国(从3:46开始)关于在2050年、2060年或2070年必威体育在线注册实现碳中和的能源和经济影响,这似乎为2060年的目标日期提供了信息。

这两种情况都表明,电力行业需要在2050年前实现零排放,并开始交付。”负排放之后-假设来自生物能源与碳捕获和储存(必威体育在线注册BECCS),以抵消工业过程、农业和其他部门难以消除的排放。

清华大学3E情景预测,不采用碳捕集与封存(CCS)技术的煤炭发电在2050年基本结束,但在2060年之前,电力部门以外的煤炭使用量仍相当可观。根据ICCSD的设想,到2050年,煤炭在整体能源结构中的比重已经降至5%以下。必威体育在线注册

化石燃料的逐步淘汰意味着,到2050年,85%以上的能源和90%以上的电力将来自非化石能源——可再生能源和核能。必威体育在线注册

清华大学何建坤教授介绍中国能源总需求和能源结构的演变必威体育在线注册

10月12日,清华大学何建坤教授在“中国低碳发展战略与转型路径”发布会上(黑色:煤炭、灰色:石油、浅蓝色:化石天然气、绿色:非化石能源)介绍了1.5摄氏度排放路必威体育在线注册径下中国能源总需求和能源结构的演变。来源:清华大学的演讲截图直播

更高的野心

2060年的计划显然为更雄心勃勃的能源计划创造了空间。必威体育在线注册在将最新的2060年情景与早期预测进行比较时,这一点就变得清晰起来。

比如,去年的2019中国可再生能源展望必威体育在线注册国家可再生能源中心必威体育在线注册——中国最高经济计划部门下属的智库国家发改委——到2050年,非化石能源仅占6必威体育在线注册5%。然而,这份年度报告向来看好可再生能源。

在新的情况下,在电力部门之外逐步淘汰化石燃料的主要战略是电气化,这意味着零排放发电将不仅需要取代中国的发电火力发电厂占世界总量的一半,还消耗了工业、交通和供暖部门的大部分煤炭和石油。

用非化石能源来满足世界最大能源必威体育在线注册消耗经济体的能源需求,似乎是一项艰巨的任务。

基于清华3E的工作,这意味着到2050年,中国的太阳能发电能力将增长约10倍,风能和核能发电能力将增长7倍。届时,中国的太阳能发电装机容量将是目前全球的四倍多,风能发电装机容量将是目前全球的三倍,而核电装机容量将达到目前全球总量的80%。

然而,令人惊讶的是,考虑到中国清洁能源行业已经达到的规模,清洁能源吸收率的实际增长相当温和。必威体育在线注册

与2016-2020年期间相比,2020-2050年期间太阳能和风能装机容量需要增加近一倍,而核能装机容量需要增加一倍以上。

清华3E报告认为,能源消费总量将在2035年达到峰值,必威体育在线注册此后清洁能源的增长将完全取代现有的化石燃料使用。这将与迄今为止的动态形成对比,尽管由于整体能源需求的快速增长,清洁能源的份额不断增加,但排放仍在增加。必威体育在线注册

在ICCSD情景下,电气化的作用突出,据估计,这符合2摄氏度的全球温度目标,基本上所有能源部门的投资都流向了电力。必威体育在线注册

这两种情景都发现,要达到1.5摄氏度的兼容路径,以及实现碳中和,都需要大量的投资负排放他们计划用生物质CCS (BECCS)来实现这一目标。

ICCSD 2C情景需要在2020年至2050年期间投资100万亿元人民币(15万亿美元),相当于中国在此期间GDP的1.5-2.0%,研究人员认为,这与欧盟为实现到2030年减排50-55%的目标所需的投资相似。在升温1.5摄氏度的过程中,所需投资将增加至140万亿元人民币(合21万亿美元)。

ICCSD展示的幻灯片,将不同排放途径下的能源基础设施投资与欧盟2030年排放目标下必威体育在线注册所需投资占GDP总量的比例进行了比较。

ICCSD展示的幻灯片,将不同排放途径下的能源基础设施投资与欧盟2030年排放目标所必威体育在线注册需投资占GDP总量的比例进行了比较。从左至右列:当前政策;加强国家自主贡献;2C排放途径和1.5C排放途径(橙色:电力,蓝色:碳捕获与存储(CCS),黄色:石油,灰色:天然气。)来源:ICCSD

关键细节

对不同预测的比较还突出了一些仍有待解释的关键细节的重要性。

关于承诺中包含哪些排放以及二氧化碳可以有多少的不同假设被生态系统吸收,或使用负排放技术消除,导致能源部门的排放预算差异很大。必威体育在线注册

对植树造林减少二氧化碳的乐观假设将为残留的化石燃料排放留下更多的空间讲话来自环境部研究员。

另一个重要的问题是,该目标是只涵盖二氧化碳还是所有温室气体。必威体育在线注册如果是后者,能源部门的排放量可能需要更快、更大幅度地下降,因为其他温室气体的一些来源很难消除。

ICCSD的设想在不同的预测中是相对雄心勃勃的,部分原因是研究人员将该目标解释为包括所有温室气体排放。

但是,根据中国对话,文中引用了“一位熟悉中国非二氧化碳温室气体政策的专家”,但这一解释仍然是ICCSD研究人员的假设,而不是政府的官方立场。

挑战

中国经济模式非常善于调动大量投资,因此扩大清洁能源、电气化交通和其他新的清洁技术可能不是到2060年实现碳中和的最大挑战。必威体育在线注册

相反,管理逐步淘汰化石燃料对经济、区域和政治的影响,对该国来说可能是一个更大的问题。

到2050年,按照ICCSD的低碳发展路径,煤炭在中国能源供应中的比重将不到5%,在电力行业中的比重将远低于10%。必威体育在线注册这意味着,中国目前运营的3000台火电机组和5000座煤矿将全部关闭,只留下几座。

燃煤电厂的平均寿命为30年。这与中国迄今为止的经验一致——1990年以前任何一年建成的产能中,有一半以上已经退役,这意味着工厂的平均寿命为30年。然而,对于今年或未来几年允许的任何新项目来说,2050年已经开始接近了。

2013年至2015年,随着刺激措施的效果逐渐减弱,中国的煤炭消费量和二氧化碳排放量开始下降,这一挑战就可见一斑。

中国领导层最初的反应是将这一发展定位为向新经济模式——“新常态”转型的一部分。然而,到2015年,国有矿业和烟囱工业企业的财务困境正在加剧。政府并没有让这些公司进行重组,而是采取了更多的刺激措施。

对于依赖化石燃料出口的海外经济体来说,影响可能更大。中国的新经济政策双重循环(减少对海外市场和技术的依赖)以及对能源安全的新重视,意味着中国将付出更大努力,以国内供应取代进口。必威体育在线注册

加上碳中和承诺降低了对化石燃料的需求,还有大量的投资在国内煤炭、石油和天然气的生产和运输方面,这可能意味着中国将迅速退出化石燃料进口。

同样明显的是,实现碳中和愿景将需要在目前被视为“难以解决”的行业,特别是钢铁、水泥和化工过程排放,以及农业和航空业,开展深度脱碳选择工作。

这些初步研究采取了一种简化的方法,并假设BECCS将是一种比这些行业脱碳更容易或更负担得起的解决方案,但可能会出现更负担得起的缓解方案。

就其本身而言,ICCSD主要报告之后将有不少于17份部门报告,深入探讨可能的解决方案。ICCSD和环境部的政策建议声明在2060年的目标中,呼吁关键工业部门在下一个五年计划期间(2021-25年)采取行动实现排放峰值。

雄心壮志的差距

ICCSD还提出了提升中国在《巴黎协定》下的承诺的建议。这些建议包括承诺从2025年起二氧化碳排放量不再增长,距离排放“峰值”仅一步之遥。

实际上,这意味着将总排放量的上限设定在105亿吨。该研究所还建议将中国的非化石能源目标从2015年的15.3%提高到2025年的20%和2030年的25%。必威体育在线注册

报告还表示,十二五规划的目标应包括2025年煤炭消费达到峰值,并严格控制新增煤电产能。

下一个五年计划的一个潜在重要建议是,为能源密集型工业部门和重点城市设定二氧化碳峰值目标,以便在以后实现全国峰值。必威体育在线注册

然而,根据拟议的二氧化碳排放上限,从2020年到2025年,排放量仍将增长4%,几乎每年增长1%。研究人员承认,中国二氧化碳排放量的持续增长不符合1.5摄氏度或2摄氏度的目标,但他们认为,该体系的“惯性”意味着中国将落后于这些目标,以后必须迎头赶上。

根据清华大学提出的2025年非化石能源占20%,2030年占25%的建议,非化石能源将以与中国必威体育在线注册目前相同的速度增长——每年约1个百分点。此后,在2030-2050年期间,非化石能源必须以每年3个百分点的速度增长3倍。必威体育在线注册

同样,二氧化碳排放量的增长也只会从2015-2020年的每年1.5%略微放缓到2020-25年的1%,然后在2025-30年停止。在此之后,排放必须每年下降4%左右,才能在2060年达到净零排放。

因此,使中国的近期目标、政策和承诺与长期目标相适应仍然具有挑战性——否则,实现碳中和所需的大部分努力将留待未来几十年,如下图所示。

ICCSD对2025年、2030年和2050年的建议转化为年变化率,并与2015年至2020年五年计划期间实现的变化率进行比较。
ICCSD对2025年、2030年和2050年的建议转化为年变化率,并与当前五年计划期间(2015年至2020年)实现的变化率进行比较。资料来源:作者对ICCSD情景和历史数据的分析。图表由Carbon必威手机官网 Brief使用Highcharts

全世界都在关注中国

现介绍ICCSD的调查结果,何建坤教授ICCSD学术委员会主席、中国气候咨询委员会副主任张晓明指出,中国在控制新冠肺炎方面的成功使中国经济比其他国家更早开始复苏,因此中国的“十四五”规划在国际上引起了广泛关注。

强调从危机中绿色复苏的重要性。如果这样的绿色复苏转化为国内政策行动,那么它可能会让国家更快地走上碳中和的道路。[必威手机官网碳简报是跟踪世界各国政府如何推出“绿色复苏”刺激措施。

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必威体育在线注册虽然该计划要到2021年才公布,但起草过程一直倾向于接近清华大学研究人员提出的目标。

对成本优化减排策略的研究表明,实现2060年目标的更加线性的路径在经济上是最优的(参见示例)。IPCC关于1.5度的特别报告),更不用说在外界看来更可信了。

因此,有多种因素可能导致排放趋势的更快转变,因为经济规划机构的不同部门、地方政府和国有企业都制定了各自的路径,以实现2060年的总体愿景。

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