北京理工大学：全球气候治理策略及中国碳中和路径展望

能源经济预测与展望研究报告FORECASTINGANDPROSPECTSRESEARCHREPORT2021年1月10日特别声明全球气候治理策略及中国碳中和路径展望研究资助：国家重点研发计划（2016YFA0602603国家自然科学基金项目（71822401，71521002，71603020北京市自然科学基金项目E-mail:yubiying_bj@bit.eCenterforEnergyandEnvironmentalPoliBeijingInstituteofTechnoloE-mail:yubiying_bj@bit.e1黎协定》，并明确了本世纪末将全球温升控制在不超过工业化前2度的目标，并将1.5度温控目标确立为应对气候变化的长期努力方向。《巴黎协定》规定各缔约方每五年提交一次“国家自主减排贡献”（NDC由各国自主制定减排目标。但现有多数研究表明（Weietal.,2018国家自主减排贡献无法满足2度和1.5度温控目标的要求。2018年，IPCC发布《全球升温1.5℃特别报告》，指出如果按照目前每十年平均约0.2℃的温升趋势，全球温升最快可能在2030年间达到1.5℃。一旦突破1.5℃临界点，气候灾害发生的频率和强度将大幅上升，将引发水资源短缺、旱涝灾害、极端高温、生物多样性丧失和海平面上升等长期不可逆的巨大风险。当前正处于全球气候治理体系重建的关键时期。为使各国NDC与全球温控目标不断趋近，《巴黎协定》设置了动态评估机制，要求各国依据自身减排能力逐期增加减排量。然而虑，国家或地区可能拒绝增强短期行动力度，这对后巴黎时代全球气候治理提出了严峻挑战。在此背景下，亟需回答目前各国提出的NDC方案存在哪些不足？为了实现2℃或1.5℃温控目标，全球各国应如何合作减排才能实现共赢？各国应采取何种气候治理策略？2中国作为世界第二大经济体，积极应对气候变化，彰显了负责任的大国形象。2020年9月，在第75届联合国大会一般性辩论上，中国向全世界承诺将采取更加有力的政策和措施，C前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。为了践行中国的减排责任，我国应采取何种路径以实现2030碳达峰、2060年碳中和的目为了回答上述问题，北京理工大学能源与环境政策研究中心魏一鸣教授团队（简称“中心团队”）基于自主研发的具有中国自主知识产权的气候变化综合评估模型方法C3IAM（theChina’sClimateChangeIntegratedAssessmentModel在其领衔的国家重点研发计划项目(2016YFA0602600)“气候变化经济影响综合评估模式研究”和国家自然科学基金创新研究群体项目（71521002）等国家科技任务支持下，推出全球气候治理策略及中国碳中和路径展望报告。通过对全球134个主要排放国应对气候变化可能带来的经济收益和避免的气候损失进行评估，提出了在后巴黎协定时代能够实现各国合作共赢的最标，提出我国碳排放总体路径、行业减排责任、重点技术规划、重大项目布局等多个层面的具体实施方案，为我国引领和参与全球气候治理提供明确的“中国方案”。研究首先针对现有各缔约方提交的NDC方案无统一标准，各国3NDC目标温室气体排放无法统一核算的难题，提出了基于强度准则的预测方法(CEEP-S)，给出了既有NDC方案下全球各国的排放路径。进一步地，为实现全球长期温控目标以避免巨额损失，中心团队在考虑技术发展和气候变化不确定性的基础上，综合评估了相比于现有NDC，实现温控目标需要额外付出的减排成本和可以避免的气候损失，提出了百余条减排量大于现有NDC的排放路径。其中，能够中速或快速发展时（即低碳技术成本每五年的下降率可达到15％或更多），总能够找到一种具有直接收益（额外付出的减排成本小于避免的气候损失）的应对气候变化策略。在此基础上，我们进一步识别出9套在后巴黎协定时代既能实现2度或1.5度温控目标，又能使各国相比于现有NDC有净收益，并且能够最大化全球福利的最优合作护策略4套，实现1.5度目标的自我防护策略5套（如图1）。4在“自我防护策略”下，与当前的减排努力（NDC）相比，全球将为全球带来330-422万亿美元的累积净收益（2011年的不变价格，球将于2065-2070年实现扭亏为盈。在气候影响加剧和低碳技术迅速发展的条件下，实施自我防护策略将带来更大的益处。本世纪末所有国家和区域都能实现正的累计净收益，有望达到2100年GDP的0.5%至5.3%，即使是相对脆弱的国家，在2100年也将获得净收益。各国平均净支出小于年度GDP的0.6%，对经济增长的影响十分有限。但是，温控目标下，全球大约需要18-114万亿美元前期投资以实现应对气候变化的扭亏为盈。图2展示了根据自我保护策略，G20经济体和部分代表性脆弱国家的收支平衡点以及前期投资。其中，G20集团5国家需要付出约16-104万亿美元前期投资；拉丁美洲、中东和非洲等相对脆弱的国家和地区需要1-10和0.1-0.3万亿美元资金投入即可在2060-2075年和2030-2035年前实现扭亏为盈。实现1.5度目标相比于实现2度目标，可以更早地达到收支平衡点。上述结果在一定程度上为国家间合作应对气候变化的资金和技术转移提供了科学依据。研究进一步发现，尽管实现2度和1.5度目标需要付出一定的前期成本，但是如果当前的减排努力（NDC）不加以改进，到本世纪末与实现温控目标相比，全球总计将会错失约127至616万亿美元的收益；如果各国不能实现当前的NDC，预计全球错失的收益将可能达化，将给本国和全球带来巨大的经济收益。6就各国提交给《巴黎协定》的既有NDC而言，大部分国家自主减排目标缺乏雄心。为了实现长期温控目标和经济收益，根据“自我和280-300亿吨二氧化碳当量以实现2度和1.5度温控目标。所有国家和地区均需在现有NDC基础上进一步提高减排力度。其中，日本、美国、俄罗斯、欧盟、中国需要付出更多的努力，在本世纪中叶之前需要实现净零排放。研究团队基于模型结果，编制了不同策略下134个国家后巴黎协定时代实现温控目标的国家自主减排贡献改进方案。相关成果“后巴黎时代各国应对气候变化的自我防护策略”（Self-preservationstrategyforapproachingglobalwarminginthepost-ParisAgreementera）,以研究长文（ResearchArticle）形式发表于自然子刊《自然·通讯》（NatureCommunications）。研究成果得到20多个国家60多家主流媒体的广泛关注和正面报道。我国提出2060年碳中和目标，彰显了我国的大国担当，也是我国实现高质量发展的必经之路。实现碳中和目标的路径存在极大的不确定性，它取决于后疫情时代的经济发展水平、能源系统的低碳转型力度、碳捕集与封存技术（CCS）的部署规模以及森林碳汇可用量等多个方面。为了刻画不同碳中和方式之间的替代，及同种方式不同时间的替代，中心团队自主构建国家能源技术模型（C3IAM/NET模拟能源供给-加工转化-运输配送-终端使用-末端治理的全过程，覆盖消耗能源的全行业（涉及20个细分行业，600多种技术）。基于7C3IAM/NET模型，进一步回答以下问题：后疫情时代不同经济复苏情况下，能源系统的低碳转型是否能够实现碳中和目标？各行业应该如何分担减排责任？应该如何部署CCS技术？实现碳中和目标需要研究结果表明，能源系统加速低碳转型是我国实现2060碳中和目标的关键。但是即使能源系统在可行技术路径下最大限度低碳转型、并结合CCS大规模部署，到2060年，距离碳中和仍有3-9亿吨CO2差距，需由森林碳汇来弥补。要加速能源系统低碳转型，各个用能行业都需要加大转型力度，其中电力、交通、居民等部门是未来减排的重中之重。考虑能源系统不同程度转型和CCS不同规模部署情景下，2060年剩余CO2排放主要来自于电力、钢铁、化工、交通等部门。按照我国更新的NDC目标加大节能减排力度，有望于2025年实现全国碳达峰，峰值最高为为了实现碳中和愿景下各个行业的减排责任，需要对各类技术进四五末”实现碳达峰，2060年前实现零排放。钢铁行业短期应加速小球烧结、低温烧结、干法熄焦、干式高炉炉顶余压余热发电等节能技术，争取“十四五”初期实现碳排放达峰，中长期应加大电弧炉炼钢、氢能炼钢和CCS技术的部署。化工行业应发展轻质化原料、先进煤气化技术、低碳制氢和CO2利用技术、CCS技术等，争取实现关键化工产品的碳排放在2037年前达峰。对于建筑、交通等民生部8门，为了实现我国2060碳中和目标，应争取实现“十五五”期间或“十六五”初达峰。建筑部门应继续提高采暖制冷效率，大幅提升电气化水平,因地制宜发展分布式能源；交通部门应优先铁路、水路运输，发展电动客/货车、氢燃料车、生物燃料飞机和船舶等先进技术。CCS技术将在实现碳中和的道路上发挥重要的作用。如果要对CCS项目实施大规模应用，从经济性和可行性的角度考虑，应重点环绕渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、南华北盆地、四川盆地等区域进行部（一）新一轮气候协定建议采用“混合机制”由于全球气候资源的公共物品特性，《巴黎协定》自下而上的自愿承诺模式易出现“搭便车”现象，因此，难以实现温控目标。新一黎协定》下缔约方减排目标提出改进方案，形成“自上而下”集成的“混合机制”。并及时监测全球温室气体排放量，定期分析和评估各国的努力程度以及目标设定是否公平合理。（二）建议制定缔约方自主减排贡献目标的编制标准和规范由于各缔约方没有就NDC文件内容达成一致，NDC的编制结构并无统一标准，各方提交的方案各有侧重。主要体现在温室气体减排目标类型多样，涵盖的部门和温室气体类型相异，目标年和基准年选择不一，导致减排目标核算以及有效性评估存在障碍，加大了气候9在气候谈判中统一各国减排目标的编制标准和规范。此外，应建立应对全球气候变化高分辨率公共数据库，涵盖各国社会、经济、技术、土地利用、生态、人类健康等多维数据，利用大数据技术提升未来气候变化社会经济影响评估的时空精度，及时追踪缔约方的履约程度。（三）加快推进全国和全球统一碳减排市场机制建设和完善合理的机制设计有助于更有效地温室气体排放，减缓气候变化。中国目前积极推行全国统一碳市场，为了加快推动我国气候治理的步在不同部门综合运用命令型工具、碳交易、碳税、补贴等有效策略。并进一步引导全球构建统一碳减排市场机制，完善实施细则。（四）加快推进能源系统低碳转型，提前有序部署CCS项目（本部分内容省略，暂不公开）主要参考文献Pathways:animplementationofC3IAM.NaturalHazards92(2),585-618.Package:ImplementationguidelinesfortheParisAgreement,/(2018).[4]UnitedNationsEnvironmentProgramme(UNEP).TheEmissiassessmenttrackingclimatepolicyactionoverthepastsixyears,whichprovidedthebasitheanalysispresentedinthisPerspective.