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.      

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.      

基于多目标模型的中国低成本碳达峰、碳中和路径

为探寻我国低成本碳达峰、碳中和路径,以我国主要耗煤产业、电力、供热、交通以及森林碳汇量为研究对象,构建基于低成本碳达峰、碳中和路径的多目标模型.以成本最小、二氧化碳排放量最少以及大气污染物排放量最少为模型的多目标,以我国2030年前碳达峰以及2060年前碳中和为研究目标设置相应约束条件,并设置产业需求、电力需求、供暖需求、交通需求、各行业新能源比例、污染物控制等约束条件,其中产业考虑煤炭消耗量较大的钢铁、化工、建材以及其他行业,电力考虑火电、核电、风电、太阳能.此外,模型除考虑森林碳汇外,还考虑了碳捕获与封存（CCS）作为实现碳达峰、碳中和的技术手段.结果表明:①我国碳达峰、碳中和实现的可行性较高,2030年及2060年的时间节点设定科学,碳达峰当年的各行业成本约为17.54×1012元,代表行业碳达峰、碳中和时的二氧化碳排放量分别为68.63×108和34.50×108 t.②以钢铁、化工、建材等为代表的工业转型可行性较低,且对于碳达峰、碳中和目标实现的贡献较小;电力、供热以及交通转型可行性较高,且对碳达峰、碳中和目标实现的贡献较大,电力二氧化碳排放量占比在2030年与2060年将分别达72.86%和43.34%.③煤电装机容量将在规划期内持续减少,需取消部分已规划的煤电项目并改造和提前淘汰部分已有煤电设备;相对风力发电与太阳能发电装机容量持续增加,二者装机容量总和于2030年达12×108 kW,于2060年达24×108 kW.④CCS将为碳达峰、碳中和目标实现提供助力.研究显示,未来我国碳减排工作将重点聚焦于电力系统,其次为供热与交通,建议根据行业特征制定不同省份、不同经济圈的绿色发展模式.      

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.      

中国水泥行业二氧化碳排放达峰路径研究

水泥行业是主要的CO₂排放行业,2020年我国水泥行业CO₂排放占全国排放总量的12%,占全国工业过程排放的60%以上. 为开展水泥行业碳达峰路径研究,提出了基于社会、经济等影响因素的多因素拟合分析模型以及基于主要下游产业的需求预测方法,对2021—2035年我国水泥熟料及水泥产量进行预测;并通过对水泥行业碳排放特征的分析,考虑主要控制措施的可行性,构建我国水泥行业CO₂排放情景,对2021—2035年水泥行业CO₂排放趋势进行测算,在此基础上分析水泥行业碳达峰路径及相关政策建议. 结果表明:①中国水泥熟料消费量在“十四五”期间仍有一定上升空间,随着经济社会的绿色转型,水泥市场需求在“十五五”时期下降. ②在此基础上,通过全面加强产能控制、加大落后产能淘汰力度、推广高效节能技术、积极推进原燃料替代,可推动水泥行业碳排放于“十四五”中期达峰,峰值为13.8×108～14.2×108 t,经过2～3年的峰值平台期后呈持续下降趋势,2030年水泥行业碳排放量将较2020年下降15%~18%. ③2030年,水泥熟料及水泥产量的下降将带动水泥行业碳排放量较2020年减少1.4×108 t. 在各项技术措施中,节能改造是CO₂减排潜力最大的措施,2030年能效提升可带动水泥行业CO₂排放量较2020年减少0.38×108 t;其次是利用固体废物替代燃煤,可带动行业CO₂排放量较2020年减少0.17×108 t. 研究显示,推动我国水泥行业碳达峰及碳减排,需在加强产量控制避免水泥过度消费的基础上,聚焦节能改造和原燃料替代措施.      

我国机动车碳减排潜力分析及建议

<正>为积极应对全球气候变化,我国明确提出CO₂排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和的战略目标。研究显示,机动车已成为交通领域CO₂排放的重要来源。随着我国交通需求量的不断增加,未来机动车CO₂排放占比将逐步增大,碳达峰碳中和面临巨大压力。加强机动车CO₂排放管控,对有效应对气候变化、助力实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。     

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.      

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%.      

中国建筑部门二氧化碳减排技术及成本研究

由于中国正处于高速城市建设阶段,建筑部门能耗超出国家全社会能耗的1/5。随着"双碳"目标的提出,将鼓励更多的节能技术和促进建筑部门碳减排政策。基于此,通过评估建筑部门在碳达峰年前后的建筑存量,筛选关键减排技术,对比分析了不同减排技术的应用对建筑部门的经济效益和减排潜力的影响情况。结果显示:2025,2030,2035年,中国建筑存量将分别达到763亿,817亿,857亿m2。筛选出的26项建筑部门关键减排技术应用将在2025,2030,2035年带来4.62亿,4.74亿和4.68亿t CO₂减排潜力,年度平均碳减排成本为1604元/t,年度总减排成本为2960.2亿,3353.4亿,2685.6亿元。4个建筑子部门中,在建筑碳排放达峰前（2020年和2025年）、后（2030年和2035年）CO₂减排潜力最大的子部门由北方城镇供暖转变为农村居住建筑。各项减排技术在边际减排成本（MAC）曲线上的分布较为分散,即各子部门可通过比选各项技术特征推广有效的减排技术。因此,绘制预测年建筑部门减排技术的MAC曲线,能够为建筑行业碳达峰期间筛选经济高效的减排技术提供思路。     

面向碳达峰目标的重庆市碳减排路径

以重庆市为案例构建本地化LEAP模型,借助LMDI分解、Tapio脱钩弹性系数、单一措施减排效果比较以及减污降碳交叉弹性,探寻重庆市碳达峰目标下的关键影响因素及其碳减排路径特征.结果表明:重庆市在当前碳减排措施力度下难以实现2030年前碳达峰目标,若强化碳减排措施,重庆市可于2025年前实现碳达峰目标,峰值约为1.62...     

中国石化化工行业二氧化碳排放达峰路径研究

石化化工行业是高耗能高排放行业之一,约占工业部门碳排放比例的10%,研究石化化工行业碳排放达峰路径不仅能推动工业部门尽早实现达峰,同时也为石化化工行业加快绿色低碳转型指明方向. 基于中国统计年鉴、行业协会、企业碳核查等多来源数据,在分析历史排放趋势的基础上,识别能源集中度高的重点行业和产品,采用情景分析法针对石油和天然气开采业、石油煤炭及其他燃料加工业、化学原料及化学制品制造业三大子行业中的炼油、乙烯、丙烯、对二甲苯和合成氨等重点产品,预测其基准情景和控排情景下的重点产品产量和碳排放强度,以及石化化工行业2021—2035年二氧化碳排放趋势. 石化化工行业在基准情景下排放量无法实现2030年前达峰,控排情景下将于2030年达峰,峰值为17.3×108 t. 通过能源结构调整、节能和低碳技术改造、低碳循环及高效利用等途径可以实现行业减排,与BAU(仅考虑石化产品产量变化,不考虑产品结构、单位产品能耗变化)情景相比,减排贡献最大的路径是化石能源利用清洁化改造,2030年相对BAU减排1.19×108 t,贡献率约44%;其次是加大节能和低碳技术改造力度和资源循环及高效利用,减排量分别为0.8×108和0.6×108 t,减排贡献率分别达到29%和22%.      

基于投入产出的中国行业碳排放及减排效果模拟

基于投入产出模型对中国30个行业的碳排放和相互流动进行评估,在利用双比例尺度法对投入产出数据进行更新的基础上,针对不同目标情景下的行业减排效果进行模拟。结果表明：1）行业间的碳排放流动普遍存在,30个行业中有24个高碳型,其中12个全过程型、1个表观高碳型和11个传导型;2）碳排放流动网络中的关键节点行业有煤炭采选业、石油天然气采选业、化学产品业、金属冶炼和压延加工业、电力生产供应业和交通运输仓储邮政业,其处于网络中心地位;3）行业间技术经济联系变动引起的减排幅度为12.43%,最终需求规模上升引起碳排放上升幅度在70%~90%左右;生产排放系数下调10%的减排效果为8.76%,下调15%带来的可能减排效果为13.14%。通过行业减排目标控制的减排政策效果不太显著,但随着政策目标的严格程度上升有所改善。研究结论有利于中国差异化行业减排对策的制定。     

差异化碳减排目标对区域产业部门经济与碳减排的影响

碳减排目标是实现减排任务的重要保障.为探讨差异化减排目标对区域产业部门经济与碳减排的影响,以在我国具有特定区位条件（“21世纪海上丝绸之路”的重要节点）和经济发展现状（相对较为落后）的广西壮族自治区为主要研究区域,构建包括广西壮族自治区和我国其他地区〔除广西壮族自治区以外的其他省（自治区、直辖市）,但不含港澳台地区,下同〕在内的可计算的一般均衡模型,设定P55C65、P75C65、P65C55、P65C65、P65C75（“P”表示广西壮族自治区,“C”表示我国其他地区,“55”“65”“75”分别表示碳减排目标依次为55%、65%、75%）和基准情景（无减排目标）,研究区域间宏观经济和微观产业部门指标之间的相互影响.结果表明:①无差异情景（P65C65）下,广西壮族自治区农林牧渔业2030年的产值为741.17×108元,比基准情景下降0.19%;我国其他地区电子设备制造业的产值为33 457.49×108元,比基准情景下降2.00%.对广西壮族自治区碳排放贡献较大的产业部门主要为食品制造业、金属冶炼及压延业和服务业,而我国其他地区碳排放主要受电力热力生产的影响.②差异化情景下,这两个区域的金属冶炼及压延部门受减排约束影响均较明显.相比无差异情景,P75C65情景下,广西壮族自治区2030年金属冶炼及压延部门的出口总值和省际输出分别降至17.55×108和186.32×108元,分别下降了6.80%和1.65%;本地供应和产出分别降至358.72×108和562.59×108元,分别下降了1.85%和1.95%;金属冶炼及压延部门碳排放降至4 997×104 t,下降了12.79%.而我国其他地区2030年P75C65情景下,金属冶炼及压延部门的出口总值、省际输出、本地供应和产出则分别上升了0.05%、2.06%、0.06%和0.06%,分别增至1 283.24×108、28.25×108、26 598.95×108和27 910.43×108元,该部门的碳排放上升了0.05%,增至82 927×104 t.尽管碳减排目标能有效降低广西壮族自治区的碳排放,但也会给其产业部门带来一定的经济损失,该区域的出口、省际输出、本地供应和产出不仅受自身减排目标的影响,也受到我国其他地区减排目标的约束.建议在落实各省（自治区、直辖市）减排任务时,也要实施差异化减排目标,发展当地的优势产业.      

重点行业/领域碳达峰路径研究方法

区域化石能源消费量与碳排放量往往集中于少数高能耗、高排放的重点行业和领域. 重点行业/领域的产业规模、能源结构和碳排放变化直接决定区域碳排放达峰时间、达峰质量和峰值大小. 研究重点行业/领域碳达峰路径,是实现碳排放分区管控、落实行业减排责任和推动区域碳排放总量达峰的重要基础. 本研究构建了一种重点行业/领域碳达峰路径研究方法,涵盖宏观目标约束、边界和范围确定、宏观需求预测、行业关联耦合四大模块. 该方法提供了在区域经济社会发展和碳达峰目标双约束下,不同行业/领域碳排放达峰的路径优化选择. 在充分考虑国民经济社会发展需求、行业发展技术特点、国内外进出口变化的基础上,宏观预测重点行业/领域发展规模与需求变化,同时结合以技术为核心的MESSAGE模型建立动态反馈机制,分析产业链上下游供需关系,建立行业内、行业间能量流、物质流耦合关系,通过不断迭代优化确立各行业/领域未来发展需求,并建立不同发展情景,综合研判各情景提出重点行业/领域碳达峰目标与路径. 该方法满足国家、省份、城市等不同区域尺度的重点行业/领域碳排放路径分析与减排措施、成本效益、政策保障评估.      

西安高新区多情景碳达峰预测及减排路径分析

第十三届全国人民代表大会第五次会议提出要致力于推进碳达峰碳中和工作,促进经济社会向全面绿色低碳转型,实现高质量发展.西安高新区作为陕西省重要的科技创新和产业聚集区,经济发展在很大程度上依赖于能源消耗,碳减排的任务就显得尤为艰巨.以西安高新区为研究对象,首先通过系统核算园区内碳排放,对不同能源种类和不同行业企业碳排放现状进行分析;然后利用Kaya模型设定多种独立的碳达峰情景,预测不同情景下的碳排放总量值及碳达峰时间;最后结合西安高新区发展特点科学甄选相应的碳减排路径,给出合理的减排建议.结果表明,目前电力消耗碳排放占比最多且份额呈逐年上升趋势,工业碳排量始终占主导地位且第三产业发展日益蓬勃;碳排放因子情景、能源强度情景和经济水平情景这3种情景下可于2030年达到碳达峰,其中经济发展水平对西安高新区未来碳达峰的峰值和时间影响最大,产业结构情景、能源结构情景和人口规模情景在2030年前没有出现峰值;未来减排路径主要从电力部门脱碳、经济稳健高质量发展、能源及产业结构绿色升级和构建绿色交通体系入手,可为实现碳中和预留更多的准备时间,也为我国工业园区低碳发展提供决策参考.