中国电力行业二氧化碳排放达峰路径研究

电力行业是我国最大的碳排放部门,碳排放量占全国碳排放总量的40%以上;同时,电力将是未来10年能源增长的主体,而这些新增用电与国计民生直接相关,属于刚性需求,是支撑我国经济转型升级和未来居民生活水平提高的重要保障. 电力行业未来新增需求压力巨大,其碳排放峰值及达峰速度将直接决定2030年前全国碳排放达峰目标能否实现. 统筹考虑社会经济发展、各部门用电需求、电源结构调整、发电标准煤耗变化等因素,采用基于情景分析的方法,开展电力行业碳排放趋势预测,识别碳减排的主要驱动因素,提出推动碳排放达峰的关键举措,为制定碳达峰目标背景下的电力行业碳排放控制路径提供参考. 结果表明:①通过积极措施,电力行业碳排放能够在2030年左右达峰,在不考虑热电联产供热碳排放时,于2028—2031年达峰,峰值为43.2×108~44.9×108 t,较2020年增加3.2×108~4.9×108 t;考虑热电联产供热碳排放,则达峰时间为2031—2033年,峰值为50.7×108~53.0×108 t,较2020年增加4.9×108~7.2×108 t. ②在电源结构不变的情况下,如到2030年降低2%左右的电力需求,达峰时间将提前4年左右. ③提速风光新能源发展是实现2030年前碳达峰的必然选择,到2030年,提高风光发电、核电、水电、生物质、气电发电装机容量及发电量、节能降耗措施等各项措施的减排贡献率分别为55.3%、10.6%、9.2%、7.6%、5.7%、11.5%. 研究显示,未来我国电力行业碳减排工作重点要聚焦于优化电源结构、推动形成绿色生产生活方式、提升用电效率、降低煤电机组能耗水平等方面.      

基于不同电力需求的中国减污降碳协同增效路径

当前我国同时面临改善生态环境质量和实现碳达峰碳中和两大战略任务,协同推进减污降碳已成为我国经济社会发展全面绿色转型的必然选择,电力部门在转型过程中将发挥重要作用.面向不同的电力需求情景,构建低成本实现碳达峰、碳中和的多目标模型,求解得出减污降碳协同增效最优路径方案.结果表明,在如期实现碳达峰、碳中和目标的前提下,减污和降碳协同性较好,两者协同控制可高效助力低碳转型的实现;优化电力部门发电结构是实现减污降碳协同增效的关键措施,研究期火电占比不断下降,清洁电力占比超过92.5%;不同电力需求下二氧化碳和主要大气污染物排放量有明显差异,其中二氧化碳排放量受电力需求影响最大,低电力需求、中等电力需求和高电力需求情景下峰值二氧化碳排放量分别为94.16亿、 104.09亿和107.46亿t,主要污染物二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的排放同样表现出在低电力需求、中等电力需求和高电力需求情景下依次递增的趋势.电力需求的提高仅增加了电力部门内部发电结构调整的压力,未影响到其他部门的产量和活动水平,即电力需求导致的电力部门减排压力未表现出部门间传递的趋势.     

基于函数极值条件下的中国碳达峰碳中和情景分析

基于函数极值条件提出了碳达峰出现时间和需要满足的理论条件,并对主要发达国家作了验证,同时对中国现状做了分析,最后采用了基准和强化两种情景分析了中国实现2030年碳达峰后进入2060年碳中和时期的二氧化碳排放量。研究结果显示：（1）根据IPAT恒等式将碳排放函数分解成人口、人均GDP和碳强度三个因素时,碳峰值出现时间为三个因素年增长率之和由正转负的正数值年度,发达国家的历史数据证实了这一条件。（2）中国三个因素年增长率之和自2003年起已经开始降低,最近几年一直在0.01~0.02徘徊,表明总体上朝着有利于碳达峰的方向发展,同时按照三个因素的预期发展目标计算得出中国2030年碳排放峰值的上限为112.2亿t,若2021—2035年保持相同的人均GDP年均复合增长率,碳强度年均复合增长率的绝对值需要比人均GDP年均复合增长率高0.14个百分点。（3）在能源消费总量逐渐回落的前提条件下,2060年基准情景下非化石能源占比约为65%,产生的二氧化碳量约为31.4亿t,强化情景下非化石能源占比约为70%,二氧化碳排放约为26.6亿t,而碳汇和CCUS等固碳技术还存在不确定性,碳中和任务依然艰巨。实现碳达峰碳中和最终需要控制能源消费,践行低碳消费行为。     

如何提高"双碳"减排管理工作水平

<正>碳达峰是指按年度计,人为产生的二氧化碳排放量达到最高点即碳峰值,此后其排放量逐年降低,中国的目标是在2030年实现碳达峰;碳中和是指人为排放的二氧化碳的数量和吸收数量达到平衡,即实现人为二氧化碳的零排放,中国的目标是在2060年前实现碳中和。碳足迹是指人类在生产生活中,直接或间接排放二氧化碳和其他温室气体的总量。如每件产品都有碳足迹,即从原料开始,到制造、运输,再到销售、使用,最后到废弃回收,     

中国钢铁行业二氧化碳排放达峰路径研究

钢铁行业是我国重要的CO₂排放源. 作为典型的资源能源密集型产业,钢铁行业加快绿色低碳转型、尽早实现碳达峰并有效降碳,既是行业自身高质量发展的内在需要,也是支撑落实国家碳达峰、碳中和目标的客观要求. 本文综合考虑经济社会发展、资源能源利用、工艺结构调整、低碳技术应用等因素影响,开展了基于情景分析的钢铁行业CO₂排放达峰路径研究,对不同情景下钢铁行业CO₂的排放趋势进行测算,识别钢铁行业CO₂减排的主要驱动因素,判断推动钢铁行业碳排放达峰的关键举措,为制定“双碳”目标背景下钢铁行业CO₂排放控制策略提供参考. 测算结果表明,我国钢铁行业CO₂总排放量有望在2020—2024年期间达到峰值;行业CO₂总排放量峰值为18.1×108~18.5×108 t,达峰后到2030年降幅将超过3×108 t. 研究显示,粗钢产量是决定我国钢铁行业碳排放能否快速达峰的关键,加大废钢资源利用、推进外购电力清洁化以及提高系统能效水平是2030年前钢铁行业实现碳排放达峰并有效降碳的重要途径. 到2030年,粗钢产量降低、加大废钢资源利用、推进外购电力清洁化、提高系统能效水平以及氢能炼钢和二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)等前沿技术对钢铁行业CO₂减排的贡献率分别为11%~52%、34%~52%、7%~20%、5%~13%和2%~3%.      

凝聚全社会力量推进碳达峰目标实现

习近平总书记向国际社会宣示我国碳达峰目标和碳中和愿景,为我国积极应对气候变化、绿色低碳发展提供了方向指引、擘画了宏伟蓝图,也提出了更高的要求。要实现2030年前碳达峰目标与2060年前碳中和愿景,任务十分艰巨,需要付出艰苦卓绝的努力。当前,要锚定实现碳中和愿景,牢牢抓住"十四五"的关键窗口期,统筹谋划目标任务,抓紧制定并实施2030年前二氧化碳排放达峰行动方案,加快建立健全绿色低碳循环经济体系,推动能源结构低碳转型,深化重点领域低碳行动,推动形成应对气候变化工作的强大合力,切实提升气候治理能力,以更加积极的应对气候变化行动,为全球气候治理作出应有贡献。     

重点行业/领域碳达峰成本测算及社会经济影响评估

实现重点行业碳减排需要国家、地方乃至企业投入巨大成本,如何核算重点排放行业和领域资金规模以及选取最为经济有效的碳减排措施,是我国碳达峰路径需要考虑的关键因素. 采用自下而上的降碳技术综合成本评估模型,以我国六大行业(电力、钢铁、水泥、铝冶炼、炼油和石化、煤化工)和两大领域的59项降碳措施为对象,测算了2021—2035年投资成本并模拟了上述投资可能带来的潜在宏观经济影响. 结果表明:①2021—2035年全国重点行业/领域实现碳达峰累计投入成本为34.0×1012元,其中,2030年前碳达峰累计投入成本为20.8×1012元,年均投入2.1×1012元,约占全国年均GDP的1.5%. ②实现2030年前碳达峰预计需对电力行业、重点工业行业、交通领域和建筑领域分别投资10.7×1012、1.3×1012、5.2×1012、3.6×1012元. 铝冶炼行业单位减碳成本最低〔624元/t(以CO₂计)〕,交通领域单位减碳成本最高〔47 869元/t(以CO₂计)〕. ③碳达峰将通过促进新能源产业发展、重点工业行业节能、交通领域绿色升级和绿色基础设施建设等刺激经济高质量增长,2030年前碳达峰投资累计带动GDP增长约26.2×1012元,每年新增就业岗位约677×104个. 研究显示,工业是碳减排经济性最高的领域,交通领域实现碳减排需要付出较大的投资成本,碳达峰投资将有效促进产业绿色低碳转型.      

“双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤降碳路径

电力行业实现二氧化碳排放尽早达峰并加快脱碳进度,对河南省实现碳达峰碳中和目标具有重要意义.基于碳排放-能源集成模型（iCEM）,对河南电力行业“双碳”目标下控煤降碳路径开展情景研究.结果表明,综合考虑电源结构优化和技术进步等措施,河南省电力行业碳排放将于2028~2033年实现碳达峰,电力行业煤炭消费量在“十四五”期间仍呈持续增长趋势,达峰区间为2027~2031年.大力发展以风电和太阳能为主的清洁能源,采用更多低碳零碳热源、提高外调电比例、加大煤电节能改造是碳达峰目标约束下河南省控煤主要措施.碳中和阶段,布局内陆核电是缓解河南省控煤压力与实现“双碳”目标的重要路径之一,需要提前开展论证研究.加速推进落后机组淘汰和现役机组节能改造、加速发展非化石能源发电、超前规划外调电,并配套完善煤电退出和调峰的市场机制、增加系统灵活性、加快外引清洁能源保障等政策,是河南省电力行业控煤降碳路径有效的政策保障.     

基于重点行业/领域的我国碳排放达峰路径研究

开展碳排放达峰路径研究,明确时间表、路线图、施工图,是支撑我国实现2030年前碳达峰目标的基础性研究工作. 本文采取自上而下和自下而上相结合的方式,以满足社会经济高质量稳定发展需求和国家碳达峰碳中和双重目标为约束开展自上而下的宏观路径研究;以合计贡献了我国碳排放(不含港澳台地区数据) 90%以上的电力、钢铁、水泥、铝冶炼、石化化工、煤化工共6个重点行业以及建筑、交通2个重点领域为对象,开展自下而上的重点行业/领域碳达峰路径研究;通过上下路径反复迭代、行业间耦合优化,打通宏观路径与微观措施的联动和双向反馈,最终形成基于重点行业/领域的我国碳达峰路径. 结果表明:为实现国家碳达峰、碳中和的目标愿景,需抓紧部署、大力推进包括清洁能源降碳、能效提升降碳、资源循环降碳、管理调控降碳等4类关键举措,方可实现我国碳排放量在2030年前达峰的目标,峰值较2020年增加5.0×108~7.0×108 t左右,达峰后将保持3~4年的峰值平台期. 受需求与技术驱动,不同领域碳排放总量将梯次实现达峰,其中工业领域（含钢铁、水泥、铝冶炼、石化化工、煤化工共5个重点行业）预计将在“十四五”期间整体达峰,达峰后碳排放稳定下降;电力行业和交通、建筑领域碳排放均在2030年左右实现达峰. 经测算,2021—2030年间,为推动碳达峰采取的4类关键措施预计需投入2.08×1013元;其中清洁能源降碳是最为有效的措施,同时也是成本最高的措施. 为保障关键举措顺利落地,建议全面加大政策创新,逐步形成系统完善的碳总量控制与交易市场机制、绿色低碳标准体系、行业准入及产业结构政策体系、价格财税及投融资机制等. 本研究分行业及领域的碳达峰路径研究成果及所识别的关键控碳减碳技术手段、措施和政策将为国家碳达峰路径设计提供技术支撑.      

做好碳达峰、碳中和工作，迎接低排放发展的新时代

正中国国家主席习近平在2020年9月22日的75届联合国大会一般性辩论发言时向全世界宣告,中国将努力争取在2030年之前实现二氧化碳排放达峰,努力争取在2060年之前实现碳中和。在2020年12月16-18日召开的中央经济工作会议上,他又将做好碳达峰、碳中和的工作作为2021年的八项重要任务进行了具体部署。本文就碳达峰、碳中和问题的由来、本质以及如何做好碳达峰、碳中和工作提出一些观点和看法。     

中国铝冶炼行业二氧化碳排放达峰路径研究

铝冶炼行业是高耗能、高排放行业,也是有色金属行业中CO₂排放量最大的领域,在全国2030年碳达峰背景下,铝冶炼行业将面临巨大的减排压力. 统筹考虑社会经济发展、能源结构、工艺结构、技术进步、进出口影响等因素,采用回归分析和情景分析等方法,对2021—2035年我国铝冶炼行业碳排放趋势及影响因素进行分析,识别碳减排的主要驱动因素,提出推动碳达峰的关键举措,为制定碳达峰目标背景下的铝冶炼行业碳排放控制路径提供参考. 结果表明:①实现铝冶炼行业碳达峰任务艰巨,在严格落实电解铝产能总量控制以及多项措施实施的前提下,预计可实现铝冶炼行业“十四五”末期至“十五五”初期达峰,峰值在5.3×108~6.4×108 t之间,达峰后保持2年左右平台期,产能控制是削峰的关键. ②提高再生铝利用水平是决定铝冶炼行业能否快速达峰的关键,到2030年其对行业碳减排的贡献率为77.3%. ③推进清洁能源替代,鼓励电解铝产能向可再生电力富集地区转移是铝冶炼行业碳减排的重要手段,到2030年其对行业碳减排的贡献率为21.5%. ④提高短流程比例也是铝冶炼行业碳减排的重要方向,到2030年其对行业碳减排的贡献率为1.2%. 研究显示,铝冶炼行业碳减排工作重点聚焦于推进严控产能总量、调整优化产业结构、加强清洁能源替代、强化技术降碳等方面.      

中国建筑领域CO2排放达峰路径研究

实施建筑领域CO₂排放控制是推动我国2030年前实现碳排放达峰的关键举措. 2020年我国建筑领域运行阶段CO₂排放量为21.7×108 t,约占全国能源活动碳排放量的20%,其中直接排放6.9×108 t,间接排放14.8×108 t. 随着城镇化发展水平和居民生活消费水平的不断提升,建筑领域CO₂排放仍呈刚性增长态势. 为明确建筑领域CO₂排放达峰路径,综合考虑建筑领域发展现状和用能情况,以建筑运行中供暖、炊事等活动所需一次能源(煤炭、石油和天然气)消耗直接排放以及热电联产供暖、空调、照明、电梯、电器等外购热力和电力间接排放为核算范围,在预测不同阶段建筑发展规模、建筑能源消费、用能结构的基础上,分析未来碳排放变化趋势和达峰时间,提出达峰路径和重要政策举措. 结果表明:①2010—2020年,我国建筑领域CO₂排放量从13.2×108 t增至21.7×108 t,其中直接排放已于2017年达峰,间接排放仍在持续增长. ②从建筑规模和节能降碳措施等角度分情景开展建筑领域碳排放达峰路径研究,预测建筑领域CO₂排放将在2029—2030年左右达峰,峰值排放量为28.1×108~29.2×108 t,达峰后有2~3年的平台期. ③低碳清洁取暖、可再生能源应用、建筑节能改造和合理控制建筑规模4项措施是建筑领域实现碳排放达峰的重要举措,4项措施的减排贡献率分别达到40.7%、27.1%、17.7%和14.5%. 研究显示,2030年前,发展建筑可再生能源、强化建筑节能、合力控制建筑规模是建筑领域降碳的核心举措,而推动低碳清洁取暖是实现我国建筑领域降碳最主要的控制途径.      

面向减污降碳的集中供热结构调整路径研究

集中供热是事关国计民生的刚性需求,是能源消费的重要部门,是大气污染物减排的重要着力点.开展面向减污降碳的集中供热结构调整路径分析对我国实现“双碳”目标、建设“美丽中国”具有重要意义.通过构建2020年集中供热碳污耦合排放清单,摸清碳污排放现状;考虑热电联产供热范围以及生物质资源分布,分析拆炉并网、煤改气以及煤改生物质等措施的局限性及碳污减排潜力;结合情景分析,识别碳污减排关键路径,为开展集中供热减污降碳相关工作提供参考.结果表明：(1)热电联产、燃煤工业锅炉分别是集中供热部门CO₂和大气污染物的主要排放源,东北地区及内蒙古自治区是该部门碳污排放的热点区域.燃煤工业锅炉污染控制水平及热效率较低是开展集中供热部门减污降碳的重要切入点.(2)热电联产供热管网难以全面覆盖35 t/h以下燃煤工业锅炉,超40%的小容量燃煤工业锅炉需要采用其他方式进行综合改造.(3)生物质能源利用潜力空间差异较大,制约了供热部门低碳化,如华北及东北地区难以满足本区域燃煤工业锅炉生物质改造的能源需求.(4)加强低碳情景下,2060年集中供热部门SO₂、NO_x     

中国煤化工行业二氧化碳排放达峰路径研究

煤化工行业是我国煤炭消费和CO₂排放的主要贡献者之一,在2030年前实现碳达峰目标要求下,煤化工行业高碳排放的发展模式将不可持续且面临巨大挑战,开展煤化工行业CO₂排放达峰路径研究、实现高碳能源的绿色低碳化利用成为亟待解决的问题. 基于煤化工各子行业发展现状分析,综合考虑经济社会发展、节能低碳技术应用、原料和燃料结构调整等因素,采用下游部门需求法和项目法分别预测传统煤化工与现代煤化工各子行业未来发展规模,采用碳排放系数法预测不同情景下2021—2035年行业碳排放量变化趋势,判断行业实现碳达峰的关键措施、达峰时间和峰值. 结果表明:①2019年我国煤化工行业碳排放量为5.4×108 t,占全国碳排放总量的4.8%. 其中,传统煤化工碳排放量为3.6×108 t,现代煤化工碳排放量为1.8×108 t. ②基准情景下,煤化工行业无法在2030年前实现碳达峰;强化控制情景下,通过采取一系列控碳措施,可推动煤化工行业在2025年左右提前达到碳排放峰值. ③控制现代煤化工规模、优化行业用能结构、优化甲醇原料结构等措施是煤化工行业碳减排的三项主要措施,到2030年可分别减少碳排放0.50×108、0.16×108和0.08×108 t. 研究显示,促进煤化工行业碳达峰应尽快实施控制现代煤化工发展规模、从源头减少传统煤化工产品需求、优化甲醇行业原料结构、优化煤化工用能结构、提高行业能效水平和促进产品固碳化等政策措施.      

减污降碳协同视角下沿海制造业发达地区产业结构调整路径研究

碳达峰碳中和是我国的重大战略决策,对推进产业转型升级和绿色发展具有重要意义. 实现经济增长与资源能源消耗、污染物和碳排放的总量与强度双控制,是推进“双碳”目标的重要支撑. 我国沿海地区制造业发达,污染物和碳排放量较大,寻找减污降碳协同增效路径对区域绿色转型具有重大现实意义. 本文以浙江省宁波市为对象,对全部经济门类的产业结构开展实证研究,运用多准则决策模型和情景分析法,以能源、水资源、4种主要污染物(化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物)和二氧化碳为约束条件建立了产业结构优化调整模型,将各产业增加值占比的变化程度作为决策变量,筛选出产业结构调整平稳、减排幅度大的调整方案. 制造业作为宁波市经济发展的主体,贡献了较高比例的污碳排放和能源资源消耗. 4.5%、5.5%、6.5%三种年均经济增速情景下宁波市通过产业结构调整实现减污降碳协同增效的潜力分析显示,2020—2030年预期可实现累计97%的经济增长,且能满足区域资源环境的约束限制. 面向2030年提出宁波市产业结构优化调整路径,建议严格控制高排放制造业的准入门槛,提升第一产业和采矿业的资源能源利用效率,推进电力、热力的生产与供应业等存量行业的减污降碳,鼓励发展高附加值的第三产业和循环经济产业.