文献阅读 | 中国深度脱碳路径的环境协同效益和经济影响

题目

The environmental co-benefit and economic impact of China’s low-carbon pathways: Evidence from linking bottom-up and top-down models

作者

Xi Yang, Jun Pang, Fei Teng, Ruixin Gong, Cecilia Springer

期刊

Renewable and Sustainable Energy Reviews

时间

2021年2月

一作

单位

School of Economics and Management, China University of Petroleum Beijing, Beijing, 102249, China

链接

https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110438

研究导读

       深度脱碳路径是一种典型低碳转型方案，与经济发展、环境问题和公共健康高度相关，具有不可忽视的环境协同效益和经济影响。目前较缺乏关于深度脱碳路径在能源、环境、经济方面影响的综合评估。本研究链接自下而上的能源系统模型和自上而下的CGE模型，评估中国深度脱碳的综合影响。

研究方法

       这篇文章链接自下而上的China-MAPLE模型和自上而下的CGE模型（图1），并建立环境协同效益评估框架，通过构建参考（REF）情景和深度脱碳（DDP）情景（表1），评估中国深度脱碳路径对能源、环境和经济的影响。

图1  研究模型框架

表1  研究情景

研究结果

1. 能源消费

1.1 一次能源消费

深度脱碳路径有效降低煤炭使用，超过一半的煤炭将被天然气和可再生能源替代。2030年，REF情景和DDP情景下的煤炭使用量分别为2838 Mtce和2189 Mtce，降幅为228.8%；DDP情景下的天然气使用量增加至640 Mtce，为REF情景下的1.48倍；REF情景和DDP情景下的可再生能源使用量分别为1355 Mtce和1537 Mtce，降幅为182 Mtce。在能源结构方面，2030年DDP情景下的煤炭使用占比降低至39%，显著低于REF情景；同时，可再生能源的占比达到27%，超过NDCs中20%的目标。

图2  REF和DDP情景下一次能源使用情况

（no linking为China-MAPLE模型输出的结果，linking为链接China-MAPLE模型和CGE模型后输出的结果，下同）

1.2 发电情况

至2030年，化石能源仍将在发电结构中占据主导地位。2030年，煤炭发电量由DDP情景下的3695.73 TWh减少至REF情景下的4966.01 TWh，降幅为25.5%。在可再生能源发电方面，2030年包括核能、风能、太阳能等的可再生能源发电总量将从REF情景下的2408.62 TWh增加到DDP情景下的2772.1 TWh，增长15.09%。在发电结构方面，2030年DDP情景下的可再生能源发电占比达到32%，而煤炭发电仍然占到42%。

图3  REF和DDP情景下的发电情况

2. 碳排放情况

      深度脱碳路径中碳排放将在2030年或2030年以前达峰。2030年DDP情景下的碳排放量为105.8亿吨，较REF情景降低12.4%；进一步地，DDP情景下2030年和2050年的碳排放强度较REF情景分别降低12.3%和43.1%。另一方面，DDP情景下2030年的碳排放强度较2005年下降70.7%，超过NDCs中60%-65%的目标。为验证模型结果，这篇文章将REF情景下的碳排放结果与其他模型的结果进行对比。

图4  不同模型REF情景下的碳排放趋势对比

3. 大气污染物排放情况

深度脱碳措施有利于SO₂、NO_x和PM_2.5等大气污染物的减排。DDP情景下2030年的SO₂、NO_x和PM_2.5排放量分别较REF情景降低237-710万吨、2133-730万吨、33-142万吨。这里需要注意，CGE模型中的污染物排放系数是基于活动水平和燃料水平设定的，而MAPLE模型中的污染物排放系数是基于生产技术设定的，两者之间的差异导致两个模型计算的污染物排放量存在显著差别。当CGE模型中加入更多的技术信息时，两模型的排放量出现趋同趋势，因此模型之间的链接有助于降低两者结果的差距。

图5  不同模型、不同情景下的SO₂、NO_x和PM_2.5排放情况

4. 大气污染物减排所避免的健康损失

深度脱碳措施通过降低大气污染物排放量，进一步减少其相关的过早死亡人数。与REF情景相比，DDP情景下2030年心血管疾病和呼吸系统疾病导致的过早死亡人数将分别减少10000-38000和3000-8000人，可避免的货币化损失可达1810-6730和410-1490亿元人民币。

图6  不同模型、不同情景下的大气污染物相关过早死亡人数与对应的货币化损失

5. 经济影响

       图7展示了单独使用CGE模型和链接CGE模型和MAPLE模型两种情况下2030年DDP情景相比REF情景的经济影响。与单独使用CGE模型相比，链接CGE模型和MAPLE模型评估的GDP损失、福利损失和家庭收入损失均较低；具体地，链接CGE模型和MAPLE模型计算的经济影响较单独使用CGE模型计算的结果低36.8%-47.5%。以GDP损失为例，单独使用CGE模型评估的2030年GDP损失为0.92%，而链接CGE模型和MAPLE模型后评估的GDP损失为0.54%。与单独使用CGE模型相比，链接CGE模型和MAPLE模型后煤炭使用量将显著降低，可再生能源使用量将显著增加，因此采取脱碳措施对GDP、总产出、福利、进出口等主要经济指标的负面影响有所降低，这表明单独使用CGE模型评估深度脱碳的经济影响的模拟结果可能会高于实际情况。

图7  2030年DDP情景相比REF情景的经济影响

      进一步考虑环境协同效益时，脱碳措施造成的GDP损失将降低。2030年的总健康效益为6880亿元，人均健康效益为461元/人，这部分健康效益可抵消0.39%的GDP损失。

研究结论

       首先，深度脱碳路径下中国将在2030年或2030年以前实现二氧化碳排放达峰，同时能源结构中非化石能源的比例达到27%，因此中国能在深度脱碳路径下实现NDCs目标。其次，深度脱碳措施将显著降低SO₂、NO_x和PM_2.5排放，进一步减少其相关的过早死亡人数，如DDP情景下2030年将避免6780亿元人民币的健康损失；同时研究指出链接CGE模型和MAPLE模型后的健康评估结果更接近已有研究的结论。第三，与单独使用CGE模型相比，链接CGE模型和MAPLE模型评估的深度脱碳路径的GDP损失（2030年）由0.92%降低至0.54%；而环境协同效益将额外抵消0.39%的GDP损失。

编辑：马腾

排版：马腾 江琴

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