LEEEP IPCC AR6特辑 (14) | 中国建筑行业的社会经济影响评估

题目

Integrating Dynamic Material Flow Analysis and Computable General Equilibrium Models for Both Mass and Monetary Balances in Prospective Modeling：A Case for the Chinese Building Sector

作者

Zhi Cao, Gang Liu, Shuai Zhong, Hancheng Dai, Stefan Pauliuk

期刊

Environmental Science and Techology

时间

2019

一作

单位

SDU Life Cycle Engineering, Department of Chemical Engineering, Biotechnology, and Environmental Technology, University of Southern Denmark, 5230 Odense M, Denmark

链接

10.1021/acs.est.8b03633

前言

在联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的组织领导下，来自世界各地的顶尖学者定期评估气候变化前沿研究成果，为各国决策者和公众提供有关气候变化的最新科学认知与解决方案。IPCC评估报告对指引全球未来经济社会发展路径和应对气候变化对策起到导向作用，已分别于1990、1995、2001、2007和2014年发布了五次评估报告。2022年4月初，IPCC发布了第六次评估报告第三工作组报告《气候变化2022：减缓气候变化》(IPCC AR6 WGIII)，重点聚焦面向本世纪1.5~2度温控目标的温室气体深度减排技术措施评估和政策建议。

北京大学能源环境经济与政策课题组（LEEEP）相关研究注重识别绿色低碳转型的前沿关键科学与政策管理问题，受到国内外同行的密切关注和高度认可。在本次发布的IPCC AR6系列报告中，LEEEP课题组基于自主研发的IMED等综合评估模型所发表的15篇研究论文被多个关键章节正面引用20余次。相关论文涉及绿色低碳转型和政策减排效果、经济代价和协同效益评估等重要议题。研究成果支撑了IPCC AR6多个关键内容，引用章节贯穿了第一工作组、第三工作组报告的11个关键章节，如聚焦社会经济系统全局性分析的第二章（排放趋势与驱动因素）、第三章（长期减缓路径）、第四章（近中期减缓与发展路径）、第五章（减缓的社会服务需求），以及侧重关键高能耗部门的第六章（能源系统）、第十章（交通部门）及第十一章（工业部门）。相关推送详细报道如下：

本系列推送将陆续推出“LEEEP研究之IPCC AR6特辑”，向读者简要介绍被AR6正面引用的相关论文研究内容和主要结论。同时，在浩瀚无边的数据代码和汗牛充栋的文献之外，也顺便回顾一下笔者入行IAMs学界这十三年以来，通过合作近距离遇到的世界各地的奇人逸事，这也算是Free Style从事学术工作的乐趣所在。

欢迎有志于利用复杂系统模型分析手段为全人类寻找实现“双碳”目标解决方案的同学们加入LEEEP，也请各位同行推荐合适的小伙伴加入LEEEP、成为LEEEPer！对你的期望是数理基础强、文字功底好，可以攻读研究生，也可以开展博士后研究。关于IMED模型架构、LEEEP研究进展及团队介绍、研究生及博士后招聘等信息可阅读在线文档：

《IMED模型体系简介》：

https://www.jianguoyun.com/p/DVrcIwsQlL7CBhjE13M

研究背后

文章集成了动态物质流分析和可计算的一般平衡模型，评估了建筑行业的社会经济影响，被WGIII第十一章（工业）引用。一作是当时还在与刘刚老师那做博士后的曹植博士，充满了学术热情和能量，现在已经在比利时当教授了，而且发表了多篇很好的成果。这个CGE模型是一作们自己构建的，且与他们擅长的物质流分析结合起来了。我只是在模型技术和结果解释上打了一下酱油。

研究背景

2015年，联合国通过了关于17个可持续发展目标的2030年综合议程，实现这17个目标的核心挑战是在确保人类福祉改善的同时，解决环境可持续性问题(如气候变化)。这需要对现代人类社会的经济代谢（SEM）有充分的认识，相关知识缺口需通过测量和模拟实际可行的气候变化缓解措施来弥补。

    本文将动态物质流分析模型(MFA)和可计算一般均衡模型(IAM/CGE)相结合，以中国的建筑存量作为试点案例，展示了这种整合的可能性。该系统同时考虑了质量和货币平衡，探讨了建筑存量对二氧化碳排放动态的系统响应，具体目标是：

(i)探索中国建筑存量到2030年的可能发展路径;(ii)估算建筑存量动态对中国建筑行业隐含二氧化碳排放的影响;(iii)从总量、基于生产和基于消费的角度，揭示2012 - 2030年期间构建存量动态对整个经济的二氧化碳排放的进一步扰动。

图1. CGE模型与动态MFA (DMFA)模型集成的概念框架

情景设置

    本文为建筑总量的发展创建了不同的饱和情景，在假定的饱和水平和时间上有所不同（见表1）。饱和水平分为低（60平方米/人）、中（70平方米/人）和高（80米/人）三种情形；饱和时间（从2012年到存量达到饱和水平的98%的时间跨度）分为快速（15年）、中等（25年）和缓慢（35年）三种情况。本文还构建了一个参考情景（Reference），代表中国经济在没有模型整合的情况下的未来SEM，也即单独运行动态递归CGE模型。

表1. 各情景的饱和水平和饱和时间

研究结果

1. 存量动态对建筑行业隐含二氧化碳排放的影响

    建筑存量的饱和水平和时间对未来新建建筑面积和建筑业隐含二氧化碳排放(图2a和图2b)发展路径有重要影响。在2012 ~ 2030年期间，饱和水平越高，隐含二氧化碳排放量越高(图2a)，同时饱和时间越早，建筑业的排放峰值越早，二氧化碳累积排放量越高(图2b)。低、中、高建筑存量水平下，2030年建筑行业隐含二氧化碳排放量分别约为1.2 ~ 1.3 Gt、1.6 ~ 1.9 Gt和2.0 ~ 2.5 Gt。

图2. 建筑施工部门年度隐含二氧化碳排放(a)和建筑施工部门累计隐含二氧化碳排放(b)

    选取参考情景、High-15和Low-35情景以更详细地说明存量动态对隐含二氧化碳排放的影响。所选情景下，建筑部门隐含二氧化碳排放的部门分解图如图3所示。2012 ~ 2030年，各部门隐含二氧化碳排放趋势与建筑业隐含二氧化碳排放总量基本一致。建筑部门隐含二氧化碳排放的最重要来源包括三个部门：非金属矿产品制造(S25)，黑色金属冶炼和压制(S26)，电力和热动力的生产和供应(S39)。在参考情景、High-15和Low-35情景下，三个部门(S25、S26和S39)共占建筑业2030年隐含二氧化碳排放量的76.78%、76.76%和76.74%。

图3. 基于消费的视角，在2012 - 2030年参考情景、High-15和Low-35情景下，建筑业隐含二氧化碳排放的部门细分

2.存量动态对全经济范围内二氧化碳排放的影响

    存量动态会导致整个经济的二氧化碳排放发生变化(图4)。更高的饱和水平和更早的饱和时间同样导致整个经济的年度和累积二氧化碳排放更高。在High-15情景下，二氧化碳年排放量从2012年的9.6 Gt增加到2030年的17.3 Gt(图4a)，而Low-35情景(即饱和水平较低、饱和时间较晚)下，2016 - 2030年二氧化碳年排放量降低了0.3 ~ 0.8 Gt。2012 - 2030年，High-15情景下的全经济二氧化碳累计排放量比Low-35情景下高6.9 Gt(图4b)。

图4. 全经济年度二氧化碳排放量(a)和全经济累积二氧化碳排放量(b)

    图5显示了基于生产的观点，在参考情景、High-15和Low-35情景下，全经济的二氧化碳排放量的部门细分。化工原料及化工产品制造(S21)、非金属矿产品制造(S25)、黑色金属冶炼和压铸(S26)、电力和热力生产供应(S39)、运输、仓储 (S44)在整个经济范围内造成了五十亿吨二氧化碳排放，合计占2030年总排放量的81.4%(参考情景)、81.1%( High-15情景)或80.6%(Low-35情景)。2012 ~ 2030年，行业二氧化碳排放量的增长趋势与经济总量的增长趋势一致。在参考、High15和Low-35情景下，2030年全球5个“亿吨”贡献者的二氧化碳排放量分别上升至1.43 ~ 1.44 Gt (S21)、0.99 ~ 1.29Gt (S25)、3.43 ~ 3.56 Gt (S26)、5.21 ~ 5.33 Gt (S39)和1.26 ~ 1.27 Gt (S44)。

图5. 参考、High-15和Low-35情景下基于生产的全经济二氧化碳排放部门细分

3. 存量发展对资本和劳动力的影响

    图6显示了在两种极端存量发展路径情景(High-15和Low-35)下，行业内资本和劳动力分布的变化，以及相应的行业排放强度变化。较低的建筑存量饱和水平和较晚的饱和时间需要较少的资本积累和劳动力参与到建筑部门，剩余的资本和劳动力将被分配到其他部门，特别是通用机械制造（S29）、专用机械制造（S30）、汽车制造（S31）、铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造（S32）、电气机械和仪器制造（S33）和土木工程建设（S43）。与High-15情景相比，Low-35情景下这六个部门资本和劳动力的增加导致其排放强度大幅下降。在高-15情景和低-35情景下，这些部门的排放强度的差异在2025年达到顶峰，这与新建建筑面积的趋势是一致的。

图6. High-15和Low-35情景下，部门资本(a)、劳动力(b)和排放强度(c)的趋势，以2012年的水平为标准

编辑：蒲金路

排版：蒲金路

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