IMED研究 | 中国2030年实现2°C目标路径的综合评估

题目

An integrated assessment for achieving the 2°C target pathway in China by 2030

作者

Yang Xie, Xiaorui Liu, Qi Chen, Shaohui Zhang

期刊

Journal of Cleaner Production

时间

2020年9月

一作

单位

School of Economics and Management, Beihang University, Beijing, 100191, China

链接

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122238

研究内容

为了减缓全球变暖的负面影响，中国以国家自主贡献（NDC）的形式在《巴黎协定》中面向国际承诺了温室气体减排目标。本研究试图探讨中国如何通过不同减排对策与路径，实现碳排放达峰与经济脱碳。为定量评估不同减排路径带来的影响，本研究利用动态CGE模型建立了十种不同情景，包含不同严格程度的碳排放限制与不同减排方案两个维度。

研究方法

本研究使用由北京大学能源环境经济与政策研究室自主开发的IMED/CGE模型对于中国减排路径进行评估。IMED/CGE模型根据具体的研究目标和内容具有一定的灵活性。在本研究中，模型选取2005年作为基准年，到2030年为止逐年求解；同时，模型可以具体刻画41个部门，总体而言可以被分为基础部门、资源需求部门、土地需求部门和能源供应部门；除此之外，该模型充分考虑了技术路径，它可以描述供电技术、非化石燃料供应、碳捕集与封存（CCS）技术等一系列重要的能源供应技术，这使得该模型可以更合理地评估碳减排成本。

模型中使用的数据包括投入产出表(IOT),能源平衡表（EBT）等。构建环境核算系统时，碳排放因子、能源价格、可再生能源技术成本等数据集统一转换以2005年作为基准年。

情景设置

本研究将情景设置划分为基准情景和干预情景。其中，基准情景假设了基本的社会经济驱动力，包括人口增长率、全要素生产率（TFP）和自主能源效率等，这些假设主要基于十二五规划、十三五规划以及到2030年的长期规划。基准情景认为，随着中国进入发展“新常态”阶段，经济增速将会放缓，但是增长质量将有所提高；人口增长趋势则与SSP2情景一致，这是一种中间路径情景，以较快的人口增长为特征；此外，本研究区分了电力和化石燃料不同的能源效率，并且对于空气污染物末端治理去除率，基准情景基于技术改进和立法规定的加强假设每年去除率增加2%。

表1  所有场景中的一般假设

另一方面，干预情景的建立考虑了两个维度：碳排放约束和各种低碳方案的选择。本研究对于中国2030年的碳排放约束设置了两个不同尺度：Level1符合中国在NDCs中承诺的碳强度目标，即2030年碳强度相比2005年降低65%；Level2与2度目标一致，相较而言会更加严格，在这个目标下，中国温室气体排放将在2030年下降至65亿吨。就低碳方案的选择而言，我们描述了低碳消费（LC）、大规模开发非化石能源（NFE）、碳捕集与封存技术（CCS）等多种减排方案。

表2  不同场景下的不同假设  

研究结果

社会经济总体发展趋势

在BL_HC情景下，由于缺乏气候政策，中国人均GDP从2005年到2030年增长约5.2倍；能源消费和碳排放也将随着经济的高速增长而持续上升。到2030年，全国用电量、终端能源和一次能源消费量将分别达到10.11PWh、63.2亿吨标准煤和68亿吨标准煤，与2005年相比分别增长至4.06倍、3.43倍以及2.88倍。同时，碳排放量在2030年将增加到147.2亿吨，而碳强度相较于2005年在2020年与2030年将分别下降35.1%和52.4%，不足以实现NDC目标，见图1。

同时在NDC情景和2度情景下，碳减排将对经济指标、能源消费等造成不同程度的影响。首先，一次能源消费量和碳排放量将由于低碳消费转型分别减少12.9%和16.3%，这将导致2020年和2030年的碳强度额外下降5.2%和6.6%。此外，在实行碳限额后，碳排放在NDC情景下将于2025年达峰，在2度情景下将于2020年达峰，并且能源消费量也会随着化石能源成本上升而持续下降。

图1  中国经济、能源和排放等主要指标的发展轨迹  

碳排放关键要素

理论上，在一般均衡分析框架中，碳减排由两种机制触发:非价格效应和价格效应。前者主要包括技术改进等外生假设，如能源效率的提高、非化石能源供应和CCS技术的采用。而价格诱发的因果链则是由碳排放约束导致的碳价格触发的。碳排放额度可以看作是政府提供的商品，是生产部门和终端消费者的需求。没有碳限制的情况相当于碳配额的无限供应，因此碳配额的价格保持为零。相反，当政府对整个经济系统施加碳排放约束时，碳价格会对碳排放限额产生影响。均衡价格水平由供给曲线和需求曲线决定。碳价格将根据各行业的碳排放强度在不同程度上推高各行业的生产价格。因此，市场价格也会受到影响，从而对经济体制产生广泛的影响。

从需求方的角度来看，由于碳密集型产品的价格将比不那么密集的产品上涨得更快，消费者将把支出转向低碳商品，从而进一步向供应方的生产部门发出信号。为了应对能源和碳密集型行业产品需求的下降，生产商将通过加大对低碳行业的投资来调整自己的活动，从而实现一种新的平衡。在限制碳密集型产业扩张的情况下，经济结构可以实现脱碳。

图2  中国2030年碳减排的低碳方案

研究结果表明，与NDC情景相比，2度目标情景需要在2030年额外减少27%的碳排放。经过分部门分解，图2展示了各种低碳方案的减排贡献。结果表明，最有效的措施是逐步淘汰燃煤和燃气发电厂，以非化石能源发电技术取代它们，最终实现电力部门的脱碳。具体而言，通过提高发电效率，发展非化石能源，在2度情景下可减少碳排放总量的33.3%。在NDC目标下，可再生能源效应和核电是最有效的措施，其次是电力需求和能源效率。CCS技术的采用和最终用途结构的改变对减少碳排放的贡献相当有限。相比之下，在2度情景下，可再生能源的发展贡献了26.0%的碳减排(2.0 GtCO₂)，电力需求将占总减排的20.3%(1.6 GtCO₂)，第三大贡献者是终端使用效率的提高(1.6 GtCO₂, 20.2%)。核电对碳减排的贡献率为18.8% (1.5 GtCO₂)。CCS技术将为所需的碳排放贡献8.9%，而行业结构调整、采用和燃料转换的效果将相对较差。观察不同部门的排放，我们发现碳减排可归因于几个关键部门(图3)。

有趣的是，我们注意到，在所有情景中，不同部门贡献的顺序相对稳定。例如，电力部门是最大的贡献者，在NDC和2度情景下分别实现了约57.1%和54.8%的所需碳减排。第二是生活部门，分别占NDC和2度情景下总减排的15.8% (0.69 GtCO₂)和11.2% (0.93 GtCO₂)；剩下的分别是金属生产部门、机械部门、交通运输部门、非金属生产部门和煤炭开采部门，它们的合计贡献率分别约为19.7%和22.4%；其余的降幅(分别约7.4%和11.6%)来自其他部门。

图3  2030年不同情景下不同部门的碳排放

研究结论

本研究进行的模拟为中国实现NDC和更宏伟的2030年碳减排目标提供了有益的见解。研究结果表明，无论是在NDC目标下，还是在2度目标下，低碳政策对降低碳排放都是非常有用的。然而，在不同的碳目标下，关键因素是不同的。在NDC目标下，可再生能源的发展是碳减排的主要贡献者(42.4%)；其次是核能，将贡献30.2%的碳减排；第三个最有效的措施是提高最终需求部门的能源效率，最终需求部门的碳减排贡献率为13.4%。在NDC情景下，功率效率的提高、终端结构的改变和燃料替代对碳减排的贡献较小。相比之下,在2度情景下的研究结果表明,电力部门具有最高的减排潜力,尤其是推行可再生能源发电等技术。本研究除了探究碳减排的有效性外，还研究了碳减排的经济成本，以确定最具成本效益的减排方式。在一个假设的情况下(例如NDC HC和2度HC情景)，经济体制并没有结构性变化,依然沉迷于传统发展模式, 不进行低碳转型。那么，2030年碳排放价格可以相当高(97.9美元/ 吨CO₂ NDC情景和超过326.9美元/ 吨CO₂2度情景下),从而导致2030年GDP分别损失3.8%（NDC）和11.6%（2度目标）。尽管这种假设并不现实，但本研究也指出了低碳对策落地的必要性。如果所有的低碳对策都被引入，NDC和2度情景下的碳价格将大幅下降，GDP损失将分别下降至0.007%和1.6%。此外，研究结果还表明，低碳转型在减少空气污染物排放的同时，也能带来显著的协同效益，同时有利于人类健康。对于降低经济成本,最被强烈建议部署的低碳对策是在采用非化石能源,采用更有效的技术,引导居民采用绿色和低碳行为,减少能源密集型产业的产量,调整产业结构,从长远来看,采用CCS技术也意义深远。并且，这些对策中的大多数可以相互补充。

编辑：吴凯

排版：吴凯 江琴

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