中国低碳能源转型展望

中国低碳能源转型展望

一中国致力于低碳能源转型我国作为当前温室气体排放大国，在全球应对气候变化的国际合作中面临越来越大的减排压力。我国公布的“国家自主决定贡献”（INDC）目标中已经提出到2030年单位GDP的二氧化碳强度要比2005年下降60%～65%，并且要在2030年实现碳排放达峰且努力早日达峰（UNFCCC，2015）。与此同时，伴随全球气候变化的加剧和相关极端气候事件的增加，能源、气候与环境问题将成为影响我国社会安全稳定与国家经济可持续发展的重要问题。我国在“十三五”规划中也首次将生态文明建设列入主要发展目标，而低碳发展正是生态文明的重要组成部分之一。此外，低碳经济也已经成为世界各国实现社会经济发展模式转变与产业结构升级的重要动力与发展趋势。转变经济发展模式、促进能源体系变革和发展绿色低碳经济已经成为我国保持中长期可持续发展与实现生态文明建设的重要战略选择。随着经济的发展和人民生活水平的提高，中国二氧化碳等温室气体排放总量呈现了较快增长的态势。2010年，中国二氧化碳能源活动的二氧化碳排放大约为74.6亿吨，水泥、石灰、钢铁、电石四个行业工业生产过程中的二氧化碳排放总量为8.9亿吨。中国从“十一五”开始，在节能和提高能效、优化能源结构以及开展低碳试点等方面采取了一系列的政策措施，由采用命令控制型为主的政策逐渐转向更多利用基于市场的政策。2013年以来，国家陆续启动深圳、上海、北京、广东、天津、湖北、重庆七个碳排放权交易体系建设试点，同时开展了全国碳排放权交易体系建设的准备工作，并于2017年投入运行。在多种政策措施的积极推动下，中国的碳减排工作取得了显著成效。单位GDP二氧化碳排放（如未特别说明，本文所指二氧化碳排放均为来自化石燃料燃烧的二氧化碳排放）自2005年以来逐渐降低。2005～2015年，中国单位GDP能源活动二氧化碳排放量同比下降了约34%。图8-1比较了在2005年GDP不变价基础上，2005～2015年中国单位GDP能源活动二氧化碳排放量的变化情况，十年间年均碳强度下降率为5%左右，明显高于世界平均水平和发达国家水平（国家统计局，2016；国家统计局能源统计司，2016）。图8-12005～2015年中国单位GDP能源活动二氧化碳排放量（2005年不变价）二中国低碳能源转型情景中国作为世界上最大的二氧化碳排放国，其能源消费和减排潜力受到来自世界范围的越来越多的关注。目前已有许多组织及学者对中国中长期能源消费和二氧化碳排放路径进行研究分析，其中包括：（1）国际能源署（IEA）发布的《2017年世界能源展望》（IEA，2017）；（2）能源研究所（ERI）发布的“China’sLowCarbonDevelopmentPathby2050”（ERI，2016）；（3）劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）发布的“China’sEnergyandCarbonEmissionsOutlookto2050”（Zhou，2011）；（4）联合国开发计划署（UNDP）发布的“ChinaHumanDevelopmentReport”（UNDP，2009）；（5）气候行动追踪（ClimateActionTracker）组织对中国的评估（ClimateActionTracker，2017）；（6）日本能源经济研究所（IEEJ）发布的“Asia/WorldEnergyOutlook2014”（TheInstituteofEnergyEconomics，2014）；（7）美国能源信息署（EIA）在网站上发布的“InternationalEnergyOutlook2017”（EIA，2017）；（8）荷兰环境评估署（PBL）2017年发布的“TrendsinGlobalCO2andTotalGreenhouseGasEmissions”（Olivieretal.，2017）；（9）其他对中国中长期二氧化碳排放路径进行研究的机构还包括国际应用系统分析协会、麻省理工学院等。上述不同研究采用了不同的模型方法、假设以及情景设计，对中国未来的能源与排放产生了不同的预测结果（见图8-2）。图8-2不同研究的碳排放预测比较中国作为一个发展中国家，未来15年，GDP年均增长率仍可能处于较高水平，如果在5%～7%，2030年人均GDP仍然低于1.5万美元，那么相应的能源消费与二氧化碳排放还将持续增长。除了经济发展速度，影响未来能源消费量与二氧化碳排放量的主要因素还涉及以下几个方面。产业结构：中国目前处于后工业化时期，但是第二产业能耗比重仍然偏大，其中钢铁、有色金属、建材、石化、化工和电力六大高耗能行业的能源消耗量占工业总能耗的比重一直高于70%。未来15年，随着产业结构不断优化调整，中国第三产业的比重将不断提高，第二产业比重将相应不断下降。人口增长与居民消费：2000～2015年，中国的人口年均增长715万人，城镇化率平均每年提高1.33个百分点。在2030年之前，我国处于城镇化快速发展期，并且中国人口还将持续缓慢增长。随着人口规模的增长、城镇化水平的提高以及居民生活水平的不断提高，将带来大规模城市基础设施的建设需求，需要消耗大量的钢铁、水泥等高耗能产品，从而增加相应的能源消费与二氧化碳排放。能源结构：2000～2015年，煤炭在能源消费总量中所占的比重由68.5%下降到64.0%，非化石比重由7.4%上升到12%。未来15年，中国将通过大力发展新能源与可再生能源，力争使非化石能源在一次能源消费中的比重在2020年超过15%，并在此基础上持续改善能源结构。技术水平：2000～2015年，中国单位GDP能耗同比累计下降约26%。但是，中国高耗能产品的单位产品能耗总体高于国际先进水平。未来15年，中国将通过产业结构转型升级，抑制高耗能产业过快增长，突出抓好工业、建筑、交通、公共机构等重点领域节能，继续推广先进节能技术和产品等措施，大力推进节能降耗。基于上述分析，为了分析中国能源活动二氧化碳排放变化趋势，本报告采用情景分析方法，共设计了基准情景、政策情景1和政策情景2等三种情景。在三种情景中，均假定中国总人口在2030年前后达到峰值，峰值水平在14.5亿人左右，此后持续下降。基准情景即无政策约束政策，假设2015～2020年年均GDP增速为6.5%，2020～2025年GDP增速降至5.8%，2025～2030年GDP增速进一步下降到4.8%；三产比例从2015年的50.2%分别提高到2020年的56.4%和2030年的63.2%。政策情景1考虑了目前已经采取以及未来计划采取的各种节能减排政策措施，包括化石燃料资源税、可再生能源保护性上网电价、节能标准、碳市场等。为实现中国在巴黎大会上做出的二氧化碳排放在2030年左右达峰的承诺，未来碳强度年均下降率需要持续保持在大约4%的水平。政策情景2是在政策情景1的基础上实施更加严格的节能减排政策，包括更高的化石燃料资源税、更严格的节能标准、更多行业被纳入碳市场、更紧的碳市场总量等。为了使中国的碳排放有望在2025年左右达到峰值，中国未来碳强度年均下降率需要持续保持在大约5%的水平。三模拟模型与数据能源经济模型是对能源经济及环境政策影响评估的分析工具，并广泛用于开发能源经济与排放情景对人类活动的气候影响的评估。其中CGE模型是分析某种或多种政策组合对多重市场影响的首要分析工具。20世纪90年代，伴随能源经济CGE模型在国际社会应用越发广泛以及国内对环境政策评价研究的日益重视，国内学者也开始着手开发中国能源经济CGE模型并取得快速进展。目前典型的中国能源经济CGE模型的进展情况如表8-1所示。表8-1典型的中国能源经济CGE模型机构模型合作模型国务院发展研究中心中国递归动态环境DRC-CGE模型OECD发展中心贸易与环境项目CGE模型社科院数量经济和技术经济研究所中国PRCGEM模型澳大利亚MONASH模型国家发改委能源研究所中国能源环境综合政策评价模型（IPAC）日本AIM模型国家信息中心国家信息中心动态可计算一般均衡模型（SIC-GE）基于ORANI模型和MONASH模型中国科学院科技政策与管理科学研究所我国能源经济动态可计算一般均衡模型（CDECGE）MONASH模型清华大学中国省级多区域（C-REM）与全球多区域（C-GEM）递归动态CGE模型美国麻省理工学院（MIT）MIT-EPPA模型表8-1典型的中国能源经济CGE模型为模拟中国未来低碳能源转型的实现路径，本研究采用中国—全球能源模型（ChinainGlobalEnergyModel，C-GEM）对上述三种情景进行模拟分析。C-GEM模型是全球多区域多部门递归动态可计算一般均衡模型，用于开展中国与全球低碳减排政策的经济、贸易、能源消费与温室气体排放的影响与评估研究（Qietal.，2014）（有关模型框架的详细介绍可参考文献Qietal.，2016；张希良、齐晔，2017）。该模型属于全球模型，所采用的基础数据来自最新的全球贸易分析项目全球能源与经济数据库（GTAP9）（Angeletal.，2016）。模型划分了19个区域，以2011年为基年，随后从2015年起以5年为一个周期运行到2050年。在最新数据库提供的57个具体部门的基础上，根据中国产业部门的特点和关系，我们对该57个部门进行了重新划分，最终合并形成了21个模型。农业、林业和畜牧业3个子部门合并为1个大农业部门；金属制品部门被划归到其他工业部门中；考虑到交通装备业和电子装备业在我国国民经济与进出口贸易中的重要作用，我们将装备制造业拆分为交通装备业和电子装备业两个部门；纺织业部门被单独划分出来，作为一个独立的部门进行分析；其他服务业被拆分为公共服务业和房地产业，即现有模型中的服务业包括交通运输业、公共服务业和房地产业3个子部门。部门的重新划分主要着眼于各个部门在国民经济与贸易中的重要性、各部门的能源消费与二氧化碳排放的影响效果，从而使模型结果更加接近于现实情况，提高了模型的仿真结果及与实际情况的匹配度。同时，根据最新GTAP9数据库中提供的有关电力模块的数据，我们对电力部门进行了非常细致的拆分：将旧有的1个电力部门拆分为现有模型中的输配、核电、煤电、气电（基荷发电）、气电（调峰发电）、油电（基荷发电）、油电（调峰发电）、水电（基荷发电）、水电（调峰发电）、风电、光伏以及其他电力技术共12种电力技术。同时，对以上的各种细分电力技术的技术成本、成本结构以及发电比例等工程数据进行了更新和改进。四情景分析结果（一）二氧化碳排放趋势图8-3给出了2005～2030年中国三种情景下能源活动二氧化碳排放预测结果。基准情景下，中国能源使用二氧化碳排放持续上升，在2020年达到106亿吨，2030年达到127亿吨。政策情景1下，中国能源使用二氧化碳排放在2020年达到96亿吨，2030年左右达到峰值，峰值水平在107亿吨左右，随后逐渐下降。政策情景2下，中国能源使用二氧化碳排放在2020年达到92亿吨，2025年左右提前达到峰值，峰值水平在94亿吨左右，随后到2030年下降到91亿吨左右。图8-32005～2030年中国三种情景下能源活动二氧化碳排放政策情景1下，2005～2020年，中国单位GDP能源活动二氧化碳排放量累计下降了约48%；2005～2030年，中国单位GDP能源活动二氧化碳排放量累计下降了约65%。政策情景2下，2005～2020年，中国单位GDP能源活动二氧化碳排放量累计下降了约50%；2005～2030年，中国单位GDP能源活动二氧化碳排放量累计下降了约70%。（二）能源转型的路径特征图8-4和图8-5比较了三种情景下一次能源需求量及构成比例。基准情景下，中国一次能源需求量2020年约为52亿吨标煤，2030年约为65亿吨标煤；非化石能源比重2020年达到12%，2030年达到15%；煤炭比重从2010年的64%下降到2020年的63%和2030年的58%；石油比重从2010年的18%下降到2020年的17%和2030年的15%。政策情景1下，中国一次能源需求量2020年约为49亿吨标煤，2030年约为60亿吨标煤；非化石能源比重2020年达到15%，2030年达到20%；煤炭比重下降到2020年的59%和2030年的51%；石油比重2020年达到17%和2030年达到16%。政策情景2下，中国一次能源需求量有所下降，2020年约为48亿吨标煤，2030年约为56亿吨标煤；非化石能源比重2020年达到16%，2030年达到25%；煤炭比重下降到2020年的57%和2030年的45%；石油比重2020年达到18%和2030年达到17%。图8-42010～2030年中国不同情景下一次能源需求量图8-52010～2030年中国不同情景下一次能源需求量构成比例五结论中国已经并将继续采取各种强有力的政策措施，努力实现2020年单位GDP二氧化碳排放下降、非化石能源发展以及2030年左右二氧化碳排放达峰等控制温室气体排放行动目标。利用模型进行情景分析的方法，我们对中国未来低碳能源转型的问题进行了探讨。上述情景分析结果表明，在政策情景1下，中国能源相关的二氧化碳排放在2030左右达到峰值并在以后呈现不断下降的态势，非化石能源比重2030年达到20%；在政策情景2下，中国能源相关的二氧化碳排放可以体现实现峰值目标，即在2025年左右达到峰值