Technology-side carbon abatement cost curves for China’s power generation sector

China is among the largest emitters of carbon dioxide (CO₂), worldwide Thus, its emissions mitigation is of global concern. The power generation sector is responsible for nearly half of China’s total CO₂ emissions and plays a key role in emissions mitigation. This study is an integrated evaluation of abatement technologies, including both low-carbon power generation technologies and retrofitting options for coal power plants. We draw marginal abatement cost curves for these technologies using the conservation supply curve method. Using scenario analysis for the years 2015 to 2030, we discuss the potential performance of abatement technologies. Marginal costs for the analyzed abatement technologies range from RMB ? 357.41/ton CO₂ to RMB 927.95/ton CO₂. Furthermore, their cumulative mitigation potential relative to the baseline scenario could reach 35 billion tons of CO₂ in 2015–2030, with low-carbon power generation technologies and coal power abatement technologies contributing 55% and 45% of the total mitigation, respectively. Our case study of China demonstrates the power generation sector’s great potential to mitigate global emissions, and we suggest nuclear power, hydropower, and the comprehensive retrofitting of coal power as key technology options for the low-carbon transition of the energy system and long-term emissions mitigation strategies.

     

我国发展低碳农业的主要措施研究

在全球气候变暖和能源危机的背景下,农业是温室气体主要排放源之一,低碳农业作为应对气候变化的农业行动,越来越受到人们的重视。低碳农业的目标是减缓温室气体,实现高效率、低能耗、低排放、高碳汇的高效农业。在推动我国低碳农业发展的措施方面,总结起来主要包括减少碳排放、增加碳汇和采用其他相应的技术措施相结合。也就是通过一系列相应的技术措施和基础设施建设,减少温室气体总量排放的同时,增加耕地、草地和林地吸收二氧化碳的量,从而实现低碳农业的可持续发展。     

Integrated scenario modelling of energy,greenhouse gas emissions and forestry

Preventing dangerous climate change requires actions on several sectors. Mitigation strategies have focused primarily on energy, because fossil fuels are the main source of global anthropogenic greenhouse gas emissions. Another important sector recently gaining more attention is the forest sector. Deforestation is responsible for approximately one fifth of the global emissions, while growing forests sequester and store significant amounts of carbon. Because energy and forest sectors and climate change are highly interlinked, their interactions need to be analysed in an integrated framework in order to better understand the consequences of different actions and policies, and find the most effective means to reduce emissions. This paper presents a model, which integrates energy use, forests and greenhouse gas emissions and describes the most important linkages between them. The model is applied for the case of Finland, where integrated analyses are of particular importance due to the abundant forest resources, major forest carbon sink and strong linkage with the energy sector. However, the results and their implications are discussed in a broader perspective. The results demonstrate how full integration of all net emissions into climate policy could increase the economic efficiency of climate change mitigation. Our numerical scenarios showed that enhancing forest carbon sinks would be a more cost-efficient mitigation strategy than using forests for bioenergy production, which would imply a lower sink. However, as forest carbon stock projections involve large uncertainties, their full integration to emission targets can introduce new and notable risks for mitigation strategies.     

Balancing China’s climate damage risk against emission control costs

In this study, we incorporate a three-reservoir climate module into our energy-economy-environmental integrated (3E-integrated) system model, in order to estimate the effect of China’s contribution of unilateral emissions on global warming and to weigh the macro-mitigation cost against the risk of damage, and we also explore the role of adaptation in reducing climate change risk. Our results suggest that China’s unilateral emission-control action plays a relatively limited role in mitigating global warming and is not particularly cost-effective, given that the macro-reduction cost is much larger than the benefit in the corresponding climate damage mitigation. Adaptation plays a large role in curbing China’s climate damages and improving the economics of China’s unilateral emission-control actions, and it is little affected by the introduction and option mitigation strategies. To prevent global warming from exceeding critical thresholds, more international collaborations and cooperative efforts are therefore anxiously needed; as for China, bolstering a low-carbon economy and installing an effective mechanism for improving the adaptation level are two feasible options for controlling climate damage risks, given the great uncertainty on the present situation of international cooperation mitigation.     

Uncovering impact factors of carbon emissions from transportation sector: evidence from China’s Yangtze River Delta Area

Transportation sector contributes a significant proportion to the overall carbon emission. This paper aims at measuring the impact factors of the transportation sector’s carbon emission in China’s Yangtze River Delta Area (YRDA) so that mitigation strategies on promoting low-carbon transportation can be raised. The partial least squares method and an extended STIRPAT (stochastic impacts by regression on population, affluence, and technology) model were employed for quantifying the contributions of different impact factors that affect transportation carbon emission within the YRDA region for the period of 1995–2014. Results show that population size, GDP, civilian vehicle inventory, energy intensity, passenger transportation, freight turnover, and transport sector output are key factors inducing transportation carbon emission, while energy structure and transportation sector employees mitigate the overall transportation carbon emission. Such results provide valuable policy implications for preparing appropriate mitigation strategies, such as the optimization of energy structure, the development of energy efficient technologies, the improvement of public awareness, and the implementation of intelligent transportation management.

     

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%.      

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%.      

Energy efficiency to mitigate carbon emissions: strategies of China and the USA

In November 2014, the United States of America (USA) and the People’s Republic of China (China) governments announced their carbon emission reduction targets by 2030. The objective of this paper is to quantitatively project the two countries’ carbon emission reductions that will likely contribute to or facilitate the global climate change mitigation commitment and strategies in Paris in 2015. A top-down approach is used to analyze the relationship between China economic development and energy demand and to identify potentials of energy savings and carbon emission reduction in China. A simple time series approach is used to project carbon emission reduction in the USA. The predictions drawn from the analysis of this paper indicate that both China and the USA should use energy efficiency as first tool to achieve their carbon emission reduction goals.     

Developing long-term strategies to reduce energy use and CO<Subscript>2</Subscript> emissions—analysis of three mitigation scenarios for iron and steel production in China

We perform a scenario analysis of three strategies for long-term energy savings and carbon dioxide (CO₂) emission reductions in iron and steel production in China, using a linear optimization modeling framework industry sector energy efficiency modeling (ISEEM). The modeling includes annual projections for one base scenario representing business-as-usual (BAU) and three additional scenarios representing different strategies to reduce annual energy use and CO₂ emissions from 2010 to 2050. Specifically, the three scenarios for cost-optimization modeling include changing the production share (PS), predefining emission reduction (ER) target, and stipulating carbon emission pricing (CP), respectively. While the three strategies are projected to result in similar annual energy savings by approximately 15 % compared to that of the BAU scenario in year 2050, the carbon emission pricing strategy brings about the highest annual energy savings in the medium term (e.g., 2025). In addition, adopting carbon emission pricing strategy will result in the highest emission reduction from BAU with much higher costs, i.e., by 20 % in 2025 and 41 % in 2050, while adopting either PS or ER strategies will result in a moderate level of emission reduction from BAU, i.e., by approximately 4 % in 2025 and 14 % in 2050. The analysis of China’s national strategies to reduce energy use and emissions provides important implications for global mitigation strategies.     

城市酒店业的碳排放核算及低碳指标分析

随着中国的快速城市化和服务业的发展,旅游业逐渐成为主要的温室气体排放者之一,酒店面临节能减排的压力并缺乏相关的评价标准.本文建立了生命周期的酒店业碳排放核算框架和低碳指标,并以宁波市为案例城市,对其3种类型的酒店进行碳排放核算和低碳指标的分析.结果表明,能源消费是酒店业最大的碳排放源,占93.5%~94.1%;各类酒店的碳排放量在2013—2015年间有约8.2%~9.2%的减少;从低碳指标看,五星级酒店的单位建筑面积的碳排放最小,单位出租间天数和单位旅客的碳排放最大,而四星级酒店的单位营业额碳排放最小.优化区域电力碳排放水平和酒店的软硬件设施是减少酒店碳排放的有效措施,碳标签是有效的酒店业低碳管理的政策工具.     

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.     

碳交易背景下天津市电力行业碳排放强度与基准线

电力行业是我国碳排放权交易体系中的重要参与行业,开展区域电力行业碳排放强度分析与基准线设置研究,不仅有利于区域因地制宜地开展行业碳减排工作,同时对全国统一碳市场的建立尤其是电力行业配额分配方案的确定具有重要参考价值.基于天津市2014年15家主要发电企业的32台发电机组数据,在核算分析天津市电力行业碳排放强度的基础上,设置实际排放情景、现行标准先进值情景及综合减排情景等3组基准线情景,并展开对天津市电力行业碳减排的适用性分析.研究表明:①在数据和统计基础较好、产品单一的行业采用基准法进行配额分配,有利于碳市场资源的公平、合理配置,可有效促进区域电力行业低碳发展;②2014年天津市电力行业碳排放强度为822.9 g/（kW·h）,燃煤发电与燃气发电碳排放强度分别为824.4与502.0 g/（kW·h）;③发电碳排放强度可反应出单台机组的能耗和管理水平,燃煤发电方式下,采用压力参数高、机组容量大的机组发电更有利于降低区域碳强度;④综合减排情景既考虑了本地区电力行业碳排放水平,同时参考了其他省市基准线设定,对部分类型机组数量较少、代表性不足的地区适用性更强,该情景对地区电力行业低碳水平要求最为严格,虽然为企业减排带来一定压力,但更有利于区域行业减排,且对于排放强度较高的较小容量机组能够起到更强的激励作用.      

坚持积极应对气候变化战略定力继续做全球生态文明建设的重要参与者、贡献者和引领者 ——纪念《巴黎协定》达成五周年

习近平总书记在2020年9月22日第七十五届联合国大会一般性辩论上表示:"中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取在2060年前实现碳中和。"在应对气候变化领域,在全球低碳转型的关键时刻,中国以大国担当更新了国家自主贡献方案,这是中国向世界发出的又一个强有力信号。国家自主贡献方案之所以备受全球关注,是因为这是《巴黎协定》最核心的制度,它很大程度上决定了各国的减排力度、低碳转型进程,乃至全球气候行动势头。为此我刊特转发《中国环境报》2020年12月14日第二版刊载的中国气候变化事务特使、生态环境部气候变化事务特别顾问解振华关于纪念《巴黎协定》达成五周年一文,以飨读者。     

固体废物焚烧处置及其清洁发展机制

包含化石碳(如塑料等)在内的废物焚烧处置和露天燃烧是废物部门中最重要的CO₂排放来源之一. 在全国节能减排大背景下,废物焚烧发电成为温室气体减排的有效途径. 对我国固体废物焚烧处置现状及趋势进行了分析,同时研究了国内城市固体废物和危险废物焚烧的区域特征. 结果表明:随着经济发展和废物产生量的急剧增长,废物焚烧处置技术必将成为我国未来固体废物处置的主要方式;伴随着废物焚烧行业的发展,有大量项目可以注册CDM (清洁发展机制)项目,可为温室气体减排做出较大的贡献.      

河南省不同产业碳水足迹效率研究

碳水关联分析是当前区域可持续发展研究的重要方向之一。从区域碳水耦合视角开展产业碳水足迹效率研究不仅有助于揭示资源利用强度和效率对产业碳排放的影响机制,而且对于全球化背景下区域产业转型中的节水和碳减排具有重要的实践意义。采用2012年河南省投入产出表及各产业取水量和能源消费数据,利用投入产出分析对不同产业的碳水足迹效率进行了对比研究。主要结论如下：（1）碳足迹和水足迹存在着行业不匹配现象。其中,农业水足迹最大,是水足迹最小的木材业的2333倍;采掘业碳足迹最大,是碳足迹最小的食品业的273倍。（2）不同产业碳水足迹效率具有较大的差异。一般来说,足迹较大的产业其足迹效率偏低。（3）产业碳水足迹效率的差异主要受产业属性、水能消耗强度、能源结构、企业技术水平及产业关联情况等因素的影响。（4）建议未来河南省应结合不同产业的特点及水能关联情况制定差别化的节水与碳减排政策,加强制度约束和法律监管,推动企业水能资源高效利用,进一步增强区域适应和减缓气候变化的能力。     

满足城市食物消费需求的农业生产碳排放研究——以宁波为例

食物消费相关的农业生产阶段的碳排放研究,对于探讨气候变化背景下可持续消费模式的选择和低碳农业技术与管理的提升具有重要意义.以宁波市为例,采用生命周期分析与环境投入产出相结合的综合分析框架,对其2012年居民所消费食物在农业生产阶段的直接和间接碳排放进行研究,分析不同食物及不同排放源的排放特征.结果表明,粮食、猪肉、水产品和牛肉对食物消费碳排放总量的贡献最大,分别占28%、25%、10%和9%;粮食、蔬菜和蛋类单位热量和单位蛋白质的碳排放均较小,禽、蛋、水产、鲜奶单位蛋白质的碳排放低于牛羊猪肉;由农业投入品生产所带来的间接碳排放占总量的49%;化肥是多数植物性食物碳排放最大的贡献源,占植物性食物排放总量的33%;饲料是大多动物性食物碳排放的最大来源,占动物性食物排放总量的56%.为促进食物消费和农业生产的碳减排,一方面建议适当增加蛋类、水产品、禽类和鲜奶的消费比重,减少猪牛羊肉的消费比重;另一方面应着重提高农业投入品供应链的能效,推广优化施肥技术与管理,以及提升饲料品质.     

考虑能源结构和气候因素的电动汽车温室气体影响

电动汽车因在使用过程中近似零排放而被认为是节约能源和减少碳排量的有力工具.但我国的电力结构是以火力发电为主,这会使电力在生产阶段排放大量的二氧化碳.为进一步研究电动汽车的环境友好性,本文构建了一种改进的电动汽车排放指数模型,使用2017年的电网统计数据及气候统计数据,就能源结构和气候这两个关键因素对我国31个省市分区域展开实证研究.结果表明,电动汽车对温室气体产生的影响存在明显的空间变化,且其与能源结构中火力发电占比密切相关.另外,对于全年温度变化范围较宽的省市,气候因素可能是使电动汽车和燃油车的碳排量达到排放平衡点的关键因素.基于此,扩大电力结构中清洁能源使用比例、改善电池性能、完善相关政策体制是促进今后我国电动汽车清洁、低碳发展的重要途径.     

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.      

欧盟甲烷减排战略对我国碳中和的启示

欧盟于2020年10月出台了《欧盟甲烷减排战略》,以支撑其中长期温室气体减排目标。该战略共提出了五个领域的24个行动方案。欧盟将油气行业作为重点,设置了两个强制性的政策来完善能源部门的温室气体监测、报告和核查制度,并禁止天然气放空和燃烧。农业领域以加强全生命周期甲烷排放核算、减排技术等方面研究,编制最佳减排实践和技术清单为主要措施。在废弃物管理领域,欧盟将主要修订废弃物管理方面的立法和废水处理标准并加强监管。全球层面,欧盟提出希望联合包括中国在内的主要油气进口国家,推动建立全球性的监测、报告和核查标准,分享其甲烷超级排放源探测的卫星数据等措施。我国提出2060碳中和愿景后,下一阶段温室气体减排将会从能源相关二氧化碳减排为主扩展到全部温室气体减排。建议我国和欧盟在甲烷减排方面开展广泛合作,借鉴欧盟的经验,尽快制定我国甲烷减排近期、中期、远期目标和行动计划,推广甲烷减排技术,加强科学研究和技术研发,探索在国家碳市场交易体系中纳入甲烷等非二氧化碳气体的时机和方案,鼓励大型能源企业加入国际甲烷减排倡议以提高能力,逐步完善我国甲烷减排相关政策和制度环境,打造我国在低碳领域的经济和技术竞争力。     

钢铁行业生命周期碳排放核算及减排潜力评估

钢铁行业是中国碳密集度最高的工业行业之一,为分析钢铁行业生命周期碳排放及碳减排潜力,从生命周期角度构建碳排放核算模型,以2020年为例开展实证分析,通过优化废钢使用量、化石燃料燃烧量、电力碳足迹因子以及清洁运输比例4项变量,对钢铁行业生命周期碳减排潜力作预测评估,同时使用敏感性分析确定影响钢铁生命周期碳减排因素的关键程度.结果表明,2020年中国钢铁行业全生命周期二氧化碳(CO₂)排放总量约24.04亿t,其中原料获取和加工生产阶段是钢铁行业碳排放的关键环节,占钢铁行业生命周期CO₂排放总量的98%以上.从CO₂排放源类别分析,化石燃料节约和外购电力清洁化是钢铁行业降碳的重中之重.到2025年,通过推广低碳技术、优化电力结构、增加废钢炼钢量、提高清洁方式运输比例,分别可使钢铁行业实现20%、 6%、 5%和1%的碳减排潜力.化石燃料燃烧量对钢铁行业生命周期CO₂排放的影响最显著,电力碳足迹因子和废钢炼钢使用量次之.关于钢铁行业节能低碳技术,短期内以推广轧钢工序与高炉炼铁工序低碳技术为主,未来随着电炉...