在2020年9月22日第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)和2020年12月12日聯(lián)合國(guó)氣候雄心峰會(huì)上,國(guó)家主席習(xí)近平兩次宣布:中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2021年3月召開(kāi)的中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議進(jìn)一步強(qiáng)調(diào):“我國(guó)力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,是黨中央經(jīng)過(guò)深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策,事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體”。實(shí)現(xiàn)碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)變革,而作為二氧化碳排放“大戶”的能源系統(tǒng)將“首當(dāng)其沖”。本文從能源消費(fèi)總量和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面對(duì)滿足碳中和要求的中國(guó)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行情景分析,探討中國(guó)能源轉(zhuǎn)型框架路線圖。
一、實(shí)現(xiàn)碳中和要求構(gòu)建近零排放新型能源體系
對(duì)于中國(guó)提出的碳中和目標(biāo),主要存在兩種理解:一種認(rèn)為碳中和是指二氧化碳的凈零排放;另一種認(rèn)為碳中和是指溫室氣體的凈零排放。顯然,溫室氣體凈零排放的目標(biāo)更高,實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)需要更為強(qiáng)有力的行動(dòng)和措施。對(duì)于碳中和的定義和內(nèi)涵,聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)的《全球1.5℃增暖特別報(bào)告》提出了四種概念:碳中和(carbon neutrality)、二氧化碳凈零排放(net zero CO2 emissions)、凈零排放(net zero emissions)和氣候中性(climate neutrality)。其中,碳中和與二氧化碳凈零排放雖然表述不同但內(nèi)涵一致,均是指一定時(shí)期內(nèi)人類活動(dòng)引起的二氧化碳排放量與二氧化碳人為消除量相抵消;而凈零排放是指一定時(shí)期內(nèi)人類活動(dòng)引起的溫室氣體排放與溫室氣體人為消除量相抵消,通過(guò)選擇氣候指標(biāo)如全球變暖潛勢(shì)值(global warming potential)將各種溫室氣體轉(zhuǎn)換成二氧化碳當(dāng)量值再進(jìn)行加總,從而完成對(duì)溫室氣體凈零排放的核算;氣候中性(climate neutrality)描述的是人類活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)作用凈零的一種狀態(tài),其側(cè)重點(diǎn)是人類活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)的影響,不僅要考慮溫室氣體的排放,還需要考慮人類活動(dòng)帶來(lái)的生物地球物理效應(yīng)(biogeophysical effects)。例如,眾所周知的城市熱島效應(yīng),城市化對(duì)地表反照率、植被覆蓋率等產(chǎn)生影響從而引起溫升等地區(qū)性氣候變化。
可見(jiàn),碳中和從字面上理解是指二氧化碳的凈零排放,即指一定時(shí)期內(nèi)人類活動(dòng)引起的二氧化碳排放量與二氧化碳人為消除量相抵消。2021年4月《中美應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)聯(lián)合聲明》中對(duì)中美兩國(guó)的應(yīng)對(duì)氣候變化目標(biāo)做出了區(qū)分:“兩國(guó)都計(jì)劃在格拉斯哥聯(lián)合國(guó)氣候公約第26次締約方大會(huì)之前,制定各自旨在實(shí)現(xiàn)碳中和/溫室氣體凈零排放的長(zhǎng)期戰(zhàn)略”。這一表述意味著中國(guó)所提出的碳中和目標(biāo)有別于美國(guó)的溫室氣體凈零排放目標(biāo)。
不過(guò),需要進(jìn)一步指出的是:《巴黎協(xié)定》第四條第一點(diǎn)明確指出:為了實(shí)現(xiàn)2℃和1.5℃的長(zhǎng)期溫控目標(biāo),締約方旨在盡快達(dá)到溫室氣體排放的全球峰值,此后利用現(xiàn)有的最佳科學(xué)迅速減排,在21世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體源的人為排放與匯的清除之間的平衡。因此,在各國(guó)的具體實(shí)踐中政策表述均圍繞溫室氣體展開(kāi)。2021年4月,歐洲議會(huì)和歐盟理事會(huì)就《歐洲氣候法》關(guān)鍵內(nèi)容達(dá)成臨時(shí)協(xié)議,其中明確2050年實(shí)現(xiàn)氣候中性??梢?jiàn),溫室氣體凈零排放將逐步成為國(guó)際社會(huì)的主流目標(biāo)。因此,本文認(rèn)為碳中和顧名思義就是指二氧化碳的凈零排放,但考慮到國(guó)際上的趨勢(shì),中國(guó)也將會(huì)逐步把非二氧化碳溫室氣體排放納入約束范圍。
根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中華人民共和國(guó)氣候變化第二次兩年更新報(bào)告》:2014 年中國(guó)溫室氣體排放總量為123億噸二氧化碳當(dāng)量,二氧化碳排放總量為103億噸,占溫室氣體排放總量的83.5%;能源消費(fèi)二氧化碳排放量為89億噸,占二氧化碳排放總量的87%,占溫室氣體排放總量的72%;碳匯量為11億噸①。二氧化碳排放方面,主要有兩大來(lái)源:一是煤炭、石油、天然氣等化石能源消費(fèi)碳排放,二是水泥生產(chǎn)、石灰生產(chǎn)、玻璃、純堿、氨水、電石和氧化鋁等工業(yè)過(guò)程碳排放。其中,化石能源消費(fèi)二氧化碳排放是主體,按照國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究和國(guó)際合作中心核算的結(jié)果,2020年能源消費(fèi)二氧化碳排放量為99億噸;按比例估算2020年工業(yè)過(guò)程二氧化碳排放量為15億噸左右。非二氧化碳溫室氣體排放方面,按照清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院課題組發(fā)表的報(bào)告,2020年非二氧化碳溫室氣體排放量為25億噸二氧化碳當(dāng)量左右。
在人為消除方面:其主要包括兩類:一是碳匯,即通過(guò)植樹(shù)造林等措施,利用植物光合作用吸收大氣中的二氧化碳,并將其固定在植被和土壤中;二是碳捕捉與封存(CCS),即將CO2從相關(guān)排放源中分離出來(lái),輸送到封存地點(diǎn),并長(zhǎng)期與大氣隔絕。其中,碳匯方面受國(guó)土自然條件的約束而具有有限性,中國(guó)通過(guò)植樹(shù)造林等方式農(nóng)林業(yè)碳匯總量預(yù)計(jì)在10億-15億噸。根據(jù)上述排放量和碳匯量數(shù)據(jù),2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和要求在2060年之前將二氧化碳排放量從當(dāng)前的115億噸左右減少到10億-15億噸??紤]到工業(yè)領(lǐng)域的二氧化碳排放和非二氧化碳溫室氣體排放問(wèn)題,為了給實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放爭(zhēng)取空間,對(duì)于能源領(lǐng)域而言,要求到2060年實(shí)現(xiàn)二氧化碳近零排放,即從當(dāng)前的100億噸左右減少到接近零。二氧化碳近零排放的能源體系理論上有兩種可能:一是化石能源退出歷史舞臺(tái),未來(lái)能源系統(tǒng)依靠零碳的非化石能源;二是能源系統(tǒng)中仍存在一定規(guī)模的化石能源,但是通過(guò)碳捕集和封存技術(shù)將這一部分化石能源使用所帶來(lái)的二氧化碳排放進(jìn)行捕集、封存或利用。如果碳捕集的成本不能夠大幅度下降,那么碳中和就意味著到2060年要基本結(jié)束化石能源時(shí)代,建成近零碳排放能源體系。
二、實(shí)現(xiàn)碳中和要求調(diào)整能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)程
碳中和要求最終構(gòu)建近零碳排放的能源體系,這和中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的既定戰(zhàn)略在方向上是一致的,是一脈相承的。黨的十八大首次提出了“能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命”,這一提法實(shí)質(zhì)上是定性給出了能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo),所謂革命,就是最終要實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的顛覆性重構(gòu)。黨的十八大以來(lái)歷次重要會(huì)議/文件逐步明確了能源轉(zhuǎn)型的方向(如表1所示)。2014年中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議進(jìn)一步明確了“四個(gè)革命、一個(gè)合作”的戰(zhàn)略框架,即推動(dòng)能源消費(fèi)革命、推動(dòng)能源供給革命、推動(dòng)能源技術(shù)革命、推動(dòng)能源體制革命和全方位加強(qiáng)能源國(guó)際合作。2017年黨的十九大將能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略方向凝練為“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。2020年黨的十九屆五中全會(huì)提出要“推動(dòng)能源清潔低碳安全高效利用”。
表1 重大會(huì)議/文件對(duì)能源戰(zhàn)略的表述
上述分析表明,碳中和與中國(guó)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的既定方向是一致的,都是要實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)清潔低碳綠色轉(zhuǎn)型。不過(guò),碳中和對(duì)能源轉(zhuǎn)型提出了更高的要求。按照2016年國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016-2030)》確定的戰(zhàn)略進(jìn)程是:到2030年非化石能源比重達(dá)到20%左右;到2050 年非化石能源比重提高到50%以上。按照2050年能源消費(fèi)總量50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤保守估計(jì)和非化石能源、煤炭、石油、天然氣消費(fèi)比重為50%:20%:15%:15%的情景,依據(jù)各種能源消費(fèi)二氧化碳排放系數(shù)②可以估算屆時(shí)能源消費(fèi)二氧化碳排放量仍將高達(dá)55億噸左右,這顯然無(wú)法滿足2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的要求。因此,碳中和的提出意味著原定的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程需要提速。
實(shí)際上,碳中和宣示后中國(guó)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略目標(biāo)和進(jìn)程已經(jīng)做出了一些調(diào)整。在2020年12月12日舉行的聯(lián)合國(guó)氣候雄心峰會(huì)上,國(guó)家主席習(xí)近平宣布:到2030 年,中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,中國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右。這意味著2030年非化石能源消費(fèi)比重目標(biāo)提高了5個(gè)百分點(diǎn),而原定的20%的目標(biāo)則可能提前5年實(shí)現(xiàn)。那么,進(jìn)一步地,2030年碳達(dá)峰之后中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略進(jìn)程如何安排?尤其是按照黨的十九大確定的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)“兩步走”戰(zhàn)略,基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的2035年和建設(shè)現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的2050年等關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)能源轉(zhuǎn)型的階段性戰(zhàn)略目標(biāo)如何確定?這些需要進(jìn)一步明確,同時(shí)也是制定碳中和目標(biāo)下中國(guó)能源轉(zhuǎn)型框架路線圖最重要的里程碑。
三、實(shí)現(xiàn)碳中和要求合理把握能源轉(zhuǎn)型的節(jié)奏
碳中和目標(biāo)下,確定能源轉(zhuǎn)型框架路線圖核心的邊界條件就是能源消費(fèi)二氧化碳排放量。按照碳達(dá)峰、碳中和的統(tǒng)一部署,能源消費(fèi)二氧化碳排放同樣可以分為兩大階段:第一階段是2030年之前達(dá)峰,第二階段是達(dá)峰后排放量逐步減少,到2060 年減少到接近零排放的水平。能源轉(zhuǎn)型的路線圖就是能源消費(fèi)二氧化碳排放量從當(dāng)前的100億噸左右增加到2030年之前達(dá)峰后的峰值,然后逐步減少到接近0的減排路線圖。就整個(gè)能源系統(tǒng)而言,二氧化碳排放取決于兩個(gè)因素,一是能源消費(fèi)總量;二是能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。因此,探討能源轉(zhuǎn)型框架路線圖需要從這兩個(gè)方面進(jìn)行情景分析,基于這兩個(gè)維度的情景分析可以得出能源消費(fèi)二氧化碳減排路徑。
(一)能源消費(fèi)總量情景分析
21世紀(jì)以來(lái),中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速,能源消費(fèi)大幅度增加。能源消費(fèi)總量從2000年的14.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到2020年的49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,二十年間年均增長(zhǎng)6.3%。分時(shí)期看,五年規(guī)劃期間年均能源消費(fèi)增長(zhǎng)呈增量和增速逐期“雙下降”趨勢(shì)。從“十五”到“十三五”,四個(gè)五年規(guī)劃期年均能源消費(fèi)增量分別為2.29、1.99、1.47和1.28億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,增速分別為12.20%、6.65%、3.78%和2.78%。
圖1 2000-2020 年各時(shí)期年均能源消費(fèi)增長(zhǎng)
數(shù)據(jù)來(lái)源:國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)
如果說(shuō)過(guò)去二十年,工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)帶動(dòng)能源消費(fèi)需求快速增加。那么,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新發(fā)展階段,能源消費(fèi)增長(zhǎng)也將呈現(xiàn)新的特征。2020年中國(guó)城鎮(zhèn)化率超過(guò)60%,第三產(chǎn)業(yè)增加值占比達(dá)到54.5%,中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步進(jìn)入后工業(yè)化時(shí)代,城鎮(zhèn)化速度將逐步放緩。與此相應(yīng)地,中國(guó)經(jīng)濟(jì)增速將進(jìn)一步放緩,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將深度調(diào)整,這必然會(huì)導(dǎo)致能源消費(fèi)增速進(jìn)一步放緩。
對(duì)于未來(lái)中國(guó)能源消費(fèi)走勢(shì),本文設(shè)定兩種情景:高能耗情景和低能耗情景。2016年《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016-2030)》提出:2020年能源消費(fèi)總量控制在50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)。到2030年能源消費(fèi)總量控制在60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi),據(jù)此,本文將高能耗情景下2030年能源消費(fèi)總量設(shè)定為60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,2025年能源消費(fèi)總量設(shè)定為55億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。這樣,在高能耗情景下“十四五”和“十五五”期間的能源消費(fèi)增速分別為2%和1.7%。低能耗情景下,“十四五”和“十五五”期間的能源消費(fèi)增速分別比高能耗情景低0.5個(gè)百分點(diǎn)。“十六五”期間,預(yù)計(jì)能源消費(fèi)增速將進(jìn)一步減緩,高能耗情景和低能耗情景下的增速分別設(shè)定為0.7%和0.4%,2035年能源消費(fèi)總量分別為62和58億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2035年以后,預(yù)計(jì)能源消費(fèi)總量將有所回落,高能耗情景和低能耗情景下的增速分別設(shè)定為-0.8%和-1.0%,到2050年能源消費(fèi)總量分別為55和50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
表2 能源消費(fèi)總量情景設(shè)定 單位:億噸標(biāo)準(zhǔn)煤
(二)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情景設(shè)定
能源結(jié)構(gòu)方面,碳中和愿景下能源轉(zhuǎn)型的核心是零碳的非化石能源比重提高,本文設(shè)定未來(lái)兩種不同非化石能源消費(fèi)比重的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情景:高比重情景和低比重情景。在2020年12月舉辦的聯(lián)合國(guó)氣候雄心峰會(huì)上,國(guó)家主席習(xí)近平宣布到2030年中國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右。2021年3月發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出:“十四五”時(shí)期非化石能源占能源消費(fèi)總量比重提高到20%左右。據(jù)此,本文分別將20%和25%設(shè)定為低比重情景下2025年和2030年的非化石能源消費(fèi)比重。
在具體實(shí)踐中,非化石能源消費(fèi)比重可能努力突破所設(shè)定的目標(biāo),比如《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出到2020年非化石能源消費(fèi)比重提高到15%以上,而2019年非化石能源消費(fèi)比重為15.3%,提前一年就完成了規(guī)劃設(shè)定的目標(biāo),2020年非化石能源消費(fèi)比重接近16%,比預(yù)定目標(biāo)提高近1個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)此,本文設(shè)定高比重情景下,2025年和2030年的非化石能源消費(fèi)比重分別為22%和27%。對(duì)于2035年和2050年的非化石能源消費(fèi)比重,分別設(shè)定為30%-35%和75%-80%,2035年之后非化石能源消費(fèi)比重每五年提高15個(gè)百分點(diǎn)。
根據(jù)非化石能源消費(fèi)比重,考慮到煤炭、石油和天然氣的消費(fèi)增長(zhǎng)趨勢(shì),設(shè)定未來(lái)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的情景,如表3所示。近年來(lái),雖然煤炭占能源消費(fèi)總量的比重有所下降,但是消費(fèi)總量上仍在增加。2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,需要煤炭和石油消費(fèi)盡早達(dá)峰而后逐步削減。未來(lái)隨著非化石能源替代高碳能源大力推進(jìn),煤炭和石油的消費(fèi)比重將逐步下降。因此,本文設(shè)定煤炭消費(fèi)比重由當(dāng)前的56.8%逐步下降至2030年的43%-45%、2035年的35%-40%和2050年的5%-10%;石油消費(fèi)比重由當(dāng)前的18.9%逐步下降至2030年的16%、2035年的14%和2050年的5%。由于相對(duì)清潔低碳,天然氣被認(rèn)為是可以助力能源轉(zhuǎn)型的過(guò)渡能源,未來(lái)天然氣的利用規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大,而2035年后隨著能源轉(zhuǎn)型加速推進(jìn),以非化石能源為主體的能源體系逐步建立,天然氣利用規(guī)模將有所回縮。據(jù)此,本文設(shè)定天然氣消費(fèi)比重由當(dāng)前的8.4%先逐步提高至2035年的16%,再逐步回落至2050年的10%。
表3 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情景設(shè)定
(三)能源消費(fèi)碳減排路徑情景分析
能源消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)的兩種情景設(shè)定結(jié)合,組成了四種未來(lái)能源轉(zhuǎn)型和碳減排情景:一是低能耗—低比重情景;二是高能耗—低比重情景;三是高能耗-高比重情景;四是低能耗—高比重情景。二氧化碳減排速度最快的是低能耗—高比重情景,其次是高能耗-高比重情景,再次是低能耗—低比重情景,最后是高能耗- 低比重情景。低能耗—高比重情景下,二氧化碳排放量有望在“十四五”期間達(dá)峰,其余三種情景下碳達(dá)峰將在“十五五”期間實(shí)現(xiàn)。如圖2所示,四種情景下能源轉(zhuǎn)型和碳減排都將在2035年之后顯著加速。2030年能源消費(fèi)二氧化碳排放量為97-105 億噸,到2035年下降至86-100億噸左右,到2050年降至20-29億噸,2050年可以實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)二氧化碳的深度減排,有望在2060年就實(shí)現(xiàn)近零碳排放能源體系。上述四種情景均能夠滿足2030年前碳達(dá)峰和2060年前碳中和的要求。
圖2 四種情景下的能源消費(fèi)碳減排路徑
四、結(jié)語(yǔ)
本文基于中國(guó)溫室氣體排放情況和碳匯潛力,分析認(rèn)為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)要求到2060年建成二氧化碳近零排放的新型能源體系。在此基礎(chǔ)上,從能源消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)兩個(gè)維度進(jìn)行情景分析,探討滿足碳達(dá)峰、碳中和要求的中國(guó)能源轉(zhuǎn)型路線圖。分析表明,滿足碳中和要求的能源轉(zhuǎn)型一方面要加大節(jié)能力度,通過(guò)提高能效抑制過(guò)高的能源消耗;另一方面要積極有序推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,將非化石能源消費(fèi)比重由當(dāng)前的16%左右提高到2035年的30%-35%和2050年的75%-80%。
①對(duì)于中國(guó)的溫室氣體及二氧化碳排放量和碳匯量的最新數(shù)據(jù),目前尚缺乏權(quán)威性的官方核算結(jié)果。
②為了簡(jiǎn)化,本文對(duì)能源消費(fèi)二氧化碳碳排放量的估算采用各能源品種平均排放系數(shù),未細(xì)分考慮各種不同能源品種在不同用途中的不同排放情況,因此所得到的數(shù)值只是一個(gè)概算值,并且可能存在一定程度的高估。按照本文的估算方法2020年能源消費(fèi)二氧化碳排放量為102億噸,比國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究和國(guó)際合作中心核算值高3億噸。
原標(biāo)題:碳中和目標(biāo)下中國(guó)能源轉(zhuǎn)型框架路線圖探討