支撑巴黎气候目标的中国能源系统脱碳路径
作为主要碳排放国，中国能源系统脱碳对全球实现巴黎气候目标至关重要。由清华大学、中国石油大学、中国石油经济技术研究院、美国马里兰大学、巴黎政治学院组成的研究团队从碳预算管理和负排放联动的视角设计了5组新减排情景，利用综合模型GCAM-TU（图1），系统模拟研究了中国在碳达峰、碳中和并支撑2100年最终实现2°C/1.5°C背景下的能源系统脱碳路径。
图1 GCAM-TU能源系统基本框架
研究团队从碳减排路径、分部门减排、能源需求、能源转换、能源供给、碳捕捉与封存六个方面对中国能源脱碳路径进行了全面分析。结果显示，2°C情景中国能源系统要在2055~2080年碳中和，1.5°C情景提至2050年左右。因此，若在2060年实现全部二氧化碳净零排放，从时间点来看将满足2°C要求，若实现全部温室气体净零排放则满足1.5°C要求。充分利用生产侧减排是中国能源系统脱碳的关键第一步。电力和工业（含转换）部门要早于全国总体在2025年左右碳达峰，2℃情景2050~2070年实现净零碳排放，1.5℃情景2050年左右，之后进一步实现负碳排放；建筑部门2030年左右碳达峰，2℃/1.5℃情景2080/2070年后实现近零碳排放；交通部门2℃情景未来二三十年排放可延续增长，但1.5℃情景要在2030~2040年碳达峰，到2100年实现近零碳排放。
从能源需求来看，终端用能结构显著改变，终端大规模电气化是深度脱碳重要驱动。工业脱碳要持续实施能效、节能减排措施，特别立即加快电代煤，2℃情景电力2045年前成为主要工业能源；建筑脱碳主要依靠电气化，2℃情景2050年电气化率超过65%，并在本世纪下半叶逐步实现全面电气化；交通脱碳要发展更多元化的低碳出行模式和理念。从2℃到1.5℃尤其需要终端用能更快速低碳化特别是电气化：电力在2040年前成为主要工业能源；2050年电力在建筑用能占比超过75%，在交通达到20%~35%。需注意，通过深度负排放抵消来支撑1.5℃将对中国交通转型带来极严峻挑战，要在2060~2070年完全淘汰化石燃油。
从能源转换来看，电力需求强劲增长并快速清洁化。2℃情景非化石电力2050年占比近80%，传统煤电2060年前完全退役；1.5℃情景非化石电力2050年占比80%以上，传统煤电2050年前完全退役。从能源供给来看，煤炭消费快速减少，油气有序减少。煤炭消费要在“十四五”尽快达峰，并从2030年起大幅降低。2℃情景石油消费2030~2035年达峰，天然气2035~2045年达峰，非化石能源2050年占比50%~70%；1.5℃情景石油消费2030年达峰，天然气2030~2040年达峰，非化石能源2050年占比65%~80%。CCS和BECCS对中国不可或缺，需要从现在起就加快研发投资。
该研究可为中国立足国情制定能源碳中和转型路径、目标和政策提供参考，也可为其他发展中国家研究巴黎气候目标下的能源系统脱碳提供借鉴。
Pan Xunzhang, Wang Lining, Chen Wenying, Yann Robiou du Pont, Leon Clarke, Yang Lei, Wang Hailin, Lu Xi, Jiankun He. Decarbonizing China’s energy system to support the Paris climate goals, Science Bulletin, 2022, https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.05.020