文献阅读 | 评估日本NDC目标中经济和能源的相关假设

题目

Can Japan enhance its 2030 greenhouse gas emission reduction targets? Assessment of economic and energy-related assumptions in Japan's NDC

作者

Akihisa Kuriyamaa, Kentaro Tamuraa, Takeshi Kuramochi

期刊

Energy Policy

时间

2019年7月

一作

单位

Institute for Global Environmental Strategies, 2108-11, Kamiyamaguchi, Hayama, Kanagawa, 240-0115, Japan

链接

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115864

研究背景

       在2018年1月，有173个国家认同了《巴黎协定》，197个国家提交了国家自主贡献（NDCs）确定2025年或2030年之前的温室气体减排目标。为加强国家自主贡献指标的减排目标，《巴黎协定》要求各国每五年通报一次国家自主贡献指标，即“渐进式机制”。

本研究以日本为研究对象。日本是全球第七大温室气体排放经济体，其次是中国、美国、印度、印度尼西亚、俄罗斯和巴西。1990年至2016年期间，83-88%的日本温室气体排放是与能源相关的二氧化碳排放。在其NDC中，日本设定了到2030年温室气体减排目标，比2013年的排放水平低26%，其中包括来自土地利用、土地利用变化和林业的排放。长期目标（the Global Warming Countermeasures Plan）则明确提出到2050年温室气体减排80%。

       关于日本的NDC减排目标有两个主要的争论点，即：1）与《巴黎协定》的长期温度目标相比，国家自主数据排放缓解指标的雄心水平；2）实现国家自主数据排放缓解指标的现有政策的严格程度。对于第一点，日本最有影响力的商业协会经团联（Keidanren）表示，“将能源效率提高到日本在20世纪70年代石油危机期间所达到的水平是一个非常雄心勃勃的目标”。另一方面，也有学者提出，日本的NDC减排目标对将全球变暖控制在2 °C以内的全球努力贡献不足。关于第二点，每年评估各国在实现其NDC缓解目标方面的进展的气候行动跟踪报告指出，“除非采取额外措施，否则日本可能无法实现其2030年在NDC中的目标”。

（图为1960-2015年日本能源相关的CO2排放量的历史变化趋势，以及2030至2050年间的减排目标；图中数字表示累积的年平均增长率；2050年的CO2排放水平较2013年减少80%）

研究方法

这项研究的目的有三个方面。首先，通过比较经济指标（如实质GDP）等Kaya指标以及以前被忽视的其他重要宏观经济指标的未来发展情况，研究完善国家自主贡献目标的可能性。其次，利用Logarithmic Mean Divisia Index (LMDI)方法量化了各Kaya指标对CO2排放变化的影响，该方法可以将能源强度变化的影响分解为能源效率变化和经济结构变化。第三，通过改变每个Kaya指标的假设，对2030年二氧化碳排放进行敏感性分析，对完善2030国家自主贡献目标的潜力进行量化。

1. Decomposition method：

      分解分析的方法多种多样，可分为以下六类：Refined Laspeyres Decomposition (RLD); Passche index; Simple Average Divisia Method; Fischer Ideal; Parametric Divisia Method (PMD I) and II (PMDII); and Logarithmic Mean Divisia Index (LMDI)。在这六种分解方法中，只有RLD和LMDI方法可以将残差项为零的对象完全分解，从而使结果易于解释。而RLD方法更为复杂，当因子数量超过3时，很少能够使用RLD进行环境分解研究，因此，作者认为LMDI方法更适合本研究。

2. Kaya indicator (annual rate of the change): 

       利用Kaya恒等式将CO2排放分为三类:实际GDP、能源强度(每GDP的能源使用量)和排放强度单位(每能源消耗的CO2排放量)。

       其中GDP为实际GDP(基于2010年)，TFC为能源的最终总能耗，CO2为与能源相关的CO2排放，EI为能源强度，CI为碳强度。对于能源使用价值，通常采用一次能源供应或最终能源消费来计算能源使用价值。初级能源供应的变化不仅受到需求方面能源使用情况的改善的影响，而且还受到电力部门燃料转换和能源效率措施实施的影响。另一方面，最终的能源消费可以集中分析需求侧的能源使用情况。因此，本研究采用最终能耗作为能源强度的分子。碳强度是衡量化石燃料在能源使用中所占份额的指标，在本研究中定义为每最终能源消耗的CO2排放量。换句话说，碳强度可以通过能源供应方面的缓解措施来改变。进一步将碳强度划分为电力部门碳强度和非电力部门碳强度进行LMDI分析，量化电力结构变化对CO2排放的影响。

3.  Logarithmic Mean Divisia Index (LMDI)分析：

      本研究进行LMDI分析，量化每个驱动因素对历史和未来CO2排放的影响。一般来说，分解方法经常被用来分析影响历史CO2排放驱动因素的影响；也可以将情景分析与分解分析相结合，定量评估未来减排的主要驱动因素对CO2排放总量的影响程度，为决策者提供理论依据。

4. Sensitivity analysis of CO2 emissions in 2030：

       为了对2030年二氧化碳排放进行敏感性分析，本文研究了24个案例，包含关于经济指标的两个假设(即实际国内生产总值增长)和关于能源相关指标的12个假设；其中包括关于能源使用的三项缓解措施的严格程度和2030年核电厂在总发电量中所占份额的四个水平。对于经济指标，本研究对GDP进行了两种假设：与日本NDC假设水平相同的GDP和研究机构假设中值的GDP。对于决定需求侧节约能源使用水平和可再生能源的缓解措施的严格程度，本研究采用了MOEJ 和METI的能源经济模型的结果，以及NDC下的假设。

研究发现

1. 关于Kaya指标年变化率的对比分析：

1）GDP：为了评估NDC减缓目标的GDP假设的有效性，本研究考察了每工作年龄人口的实际GDP，这是劳动生产率的一个指标。日本的劳动年龄人口在1995年达到顶峰，直到2015年开始以0.8%的速度下降；到2030年，劳动年龄人口将以0.7%的速度减少；2030年至2050年，劳动年龄人口将以1.0至1.5%的速度减少。2015年至2030年劳动生产率的平均改善率（average improvement rate of labour productivity）是基于国家发展支出和IPSS人口估计下的GDP假设计算的，为每年2.5%。然而，即使在2012年到2015年安倍首相通过“安倍经济学”的财政政策刺激经济时也没有达到2.5%的改善率，在未来15年保持如此快速的提高速度也是不可能的。因此，在NDC下的GDP假设是不现实的。在通过《巴黎协定》下的“逐步加强机制”更新国家自主贡献目标时，最好采用更加现实的假设。

（日本实际GDP的历史趋势(1960-2015年)和2030 - 2050年温室气体减排目标和情景的估计未来水平）

2）Energy intensity：NDC假设下的能源强度水平处于较低的范围内，是以1.5%的速率下降。如果政府采取“通过信息政策和合理法规引入主要低碳技术和产品，促进低碳社会发展”的中等水平的缓解措施，就足以实现2030年的能源强度水平。从另一个角度来看，与过去趋势的对比表明，如果日本保持2000 - 2015年的平均改善率，NDC下的能源强度水平是可以实现的。同时，NDC假设下的能源强度改进率与2050年目标相一致。

3）Carbon intensity：为了实现国家碳排放减缓目标，日本需要以每年1.1%的速度提高碳强度，直到3.4Mt CO2 /Mtoe。在日本的NDC下，可再生能源的份额是22%，这与低水平缓解措施的能源经济模式的结果大致相同。在能源经济模型下，中、高水平缓解措施的可再生能源所占份额分别为29-31%和25-35%。因此，预计NDC下的碳强度假设将会更加严格。到2050年，实施CCS技术进行二氧化碳封存之后，碳强度需要降低到0.81 ~ 1.05 Mt CO2/Mtoe。这意味着，与2015年至2030年期间的努力相比，日本需要加大努力，在不封存二氧化碳的情况下提高二氧化碳总排放的碳强度。

2.  LMDI分析：

       关于政策影响，日本在过去许多年里通过节能措施成功地实现了二氧化碳减排。为实现NDC减排目标，有必要实施政策，不断提高能源强度和碳强度，如基础电力系统改革，以利用大量低排放能源，包括可再生能源。还应指出的是，NDC减缓目标没有考虑到经济结构的变化。如果数字技术带来的变化比过去的时期快得多，能源强度水平将比NDC减缓目标进一步提高。

（图为LMDI分析结果）

（条形图上的数字显示了各时期二氧化碳排放量的年净变化）

3. Sensitivity analysis of CO2 emissions in 2030：

        如果来自核电站的电力份额为20%或25%，则有提高NDC缓解目标的空间。即使在按照合格评定操作所有核电站的情况下，来自核电站的电力份额为15%，也有可能提高NDC缓解目标。在核电站发电份额为0%的情况下，即使政府采取中等水平的缓解措施，也没有确定实现NDC减排目标的途径。但在这种情况下，如果政府实施高水平的缓解措施，这个目标是可以实现的。在实际GDP假设下，取研究机构预测值的中值，计算得到2030年的温室气体减排率为32%，温室气体排放量为955 Mt CO2。此外，即使在替代国内生产总值和中等水平的缓解措施的假设下，核电厂的电力份额为0%，也可以认为CO2减排率可能高于NDC的假设。因此，如果向下重新估计（re-estimated downwards）经济假设，就可以充分实现日本现有NDC下的减排目标，或者完善减排目标。

研究结论

本文首先将Kaya指标和此前被忽视的其他重要宏观经济指标(如国家自主创新减排目标下的劳动年龄人口人均国内生产总值)的年变动率与历史趋势进行对比分析，利用长期历史数据探讨国家自主创新减排目标的可能性。第二，进行LMDI分析，量化经济和能源相关指标对CO2排放变化的历史影响。第三，对2030年排放量与Kaya特征进行了敏感性分析，以讨论加强国家自主贡献减排目标的可能性。

通过对比分析，作者得出的结论是在NDC下假定的GDP实际增长率的假设是不现实的；能源强度水平可以通过低水平的缓解措施实现，只要政府采取中等水平的缓解措施(采取信息措施和合理法规实施低碳技术)；碳强度水平即使在核电占电力供应份额超过15%的情况下也可以充分达到，只要符合评估的所有核电站都投入运行，但电力部门可能需要进行重大变化。

通过LMDI分析，量化各Kaya指标对CO2排放变化的影响。将能源强度的影响分解为能源效率的影响和经济结构变化的影响。碳强度变化的影响可分解为电力行业和非电力行业的碳强度。从1960年到1991年泡沫经济崩溃期间，实际GDP对CO2排放量的增加起主导作用，但之后，各部门的能源效率和电力部门的碳强度起主要作用。

编辑&排版：张馨月

点击“阅读原文”浏览小组主页