中国超越能效的发展轨迹

摘要：为了支持《巴黎协定》将全球平均气温增幅限制在1.5℃以内，在能效继续发挥主要作用的同时，中国需要采取除能效以外的其他重大行动。本研究采用自下而上的全国终端用能模型和情景分析来评估中国在不同技术选项下潜在的二氧化碳减排量。这些技术选项包括电力部门迅速脱碳、各部门最大限度地实现电气化、工业部门最大限度地利用生物质能和低温可再生热能以及建筑部门最大限度地利用太阳能采暖、制冷和水暖技术。研究结果表明，最大限度地利用非常规电力和可再生能源技术可以使中国提前至2023年达到二氧化碳排放峰值，并且在2050年前能进一步大幅减少二氧化碳排放量。除能效技术之外，最大的额外二氧化碳减排潜力来自于工业部门的化石燃料被可再生热能所替代。上述结果表明，加快非常规电力和可再生能源技术的利用，可以为中国带来额外的二氧化碳减排机遇，但仍需新的政策和策略来改变需求部门对技术的选择。

关键词：巴黎协定；重塑能源；用能模型和情景分析；二氧化碳；中国

中图法分类号：F426 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2018.03.007

0 引言

为支持《巴黎协定》，中国承诺在2030年左右达到二氧化碳排放峰值并争取提前达峰，并且2030年单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降60%至65%。在此之前，中国已在2014年11月的《中美气候变化联合声明》中承诺，到2030年中国的非化石能源比重将提高到20%左右。此外，中国还在“十三五”（2016～2020）规划中提出，到2020年单位国内生产总值能耗降低15%以及单位国内生产总值二氧化碳排放降低18%。上述目标是在中国政府多年来推动相关工作的基础上提出的，这些工作包括在所有需求侧部门提高能效以及尝试对电力部门进行脱碳。虽然2005年至2014年中国的单位国内生产总值能耗下降了30%，但一次能源消费总量增加了163%，并且2014年煤炭仍占一次能源消费的66%。因此，除能效措施外，中国还需采取其他重大行动来实现其2020年和2030年的节能减排目标，同时这些行动也有助于将全球平均气温增幅控制在1.5℃以内。本文主要研究通过采用额外的技术来进一步降低中国未来二氧化碳排放量的可行性，相关技术选项包括最大限度地提高电气化水平、电力部门脱碳以及在需求侧利用可再生能源技术等。

近期的一些模型研究分析了在高比例可再生能源发展情景下中国二氧化碳排放的可能轨迹，相关研究包括《中国2050高比例可再生能源发展情景暨途径研究》（ERI 2015）及《可再生能源前景：中国——REmap 2030分析》（IRENA 2014）。不过，本文作者尚未发现同时考虑到能效、电气化及非常规可再生资源利用（如可再生热能）等措施对中国2050年前二氧化碳排放综合影响的近期研究。此外，可再生能源技术已在一些欧洲国家的需求侧部门得到广泛应用，如低温可再生热能技术以及太阳热能采暖和制冷技术，但这些技术尚未在中国未来的二氧化碳排放展望中予以考虑。此外，整个经济体的最大可能电气化率通常通过历史趋势外推或者人均用电量达到发达国家水平的方法来估计，但这种方法通常导致预测的电气化率过高，从终端用能部门角度来看可能不具有可行性。

本研究采用自下而上的全国终端用能模型评估了中国的二氧化碳排放路径。这些路径除了包括成本有效的能效技术和燃料替换策略外，还包括最大限度地实现终端电气化和在需求侧部门采用新的可再生资源等策略，因此具有更低的二氧化碳排放量。本文采用情景分析法来评估中国在下述技术选项中潜在的二氧化碳减排量，即电力部门迅速脱碳、各终端用能部门最大限度地实现电气化、工业部门最大限度地利用生物质能和低温可再生热能以及建筑部门最大限度地利用太阳能采暖、制冷和水暖技术。

本文第一部分概述了自下而上的终端用能建模方法。第二部分探讨了在本研究四种不同情景中使用的具体假设，包括对中国最大限度地实现电气化和采用需求侧可再生能源技术的潜力进行评估。第三部分展示了每种情景下各部门的能源和二氧化碳排放结果以及二氧化碳排放总量的变化趋势，第四部分基于主要结果给出了研究结论和政策建议。

1 建模方法

本研究采用中国2050年“需求资源能源分析模型”（DREAM）来评估中国未来的能源和二氧化碳排放轨迹，并通过该模型分析除了成本有效的能效技术之外其他的策略对二氧化碳排放的潜在影响。中国2050DREAM模型的基础是一套针对中国能源和经济结构构建的核算框架，该框架依托于斯德哥尔摩环境研究所开发的LEAP（长期能源替代规划）软件平台。LEAP是一个中长期综合建模平台，可用于追踪一个经济体各个部门的能源消费、生产和资源开采活动，也可用于长期情景分析。LEAP允许对深入至终端使用层面的技术发展进行综合的、基于情景的建模和表征，并已被全球190多个国家和地区采纳并使用（Heaps 2016）1。中国2050 DREAM模型是由劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）中国能源研究室于2005年使用LEAP开发的。作为“重塑能源：中国”研究项目的一部分，研究团队近期对该模型进行了完善和更新。上述研究项目由LBNL与美国落基山研究所和中国能源研究所（ERI）经历三年合作完成（ERI， LBNL and RMI 2016）。其中，ERI是能源领域领先的政府智库，为中国的关键政策和规划制定部门——国家发展和改革委员会提供咨询。

中国2050DREAM模型包括一个由四个2子部门组成的需求模块以及一个由能源生产、输送及分配子部门组成的转换模块。基于LEAP平台，中国2050 DREAM模型描述了能源系统的不同方面，包括终端用能技术的扩散、宏观经济整体和具体部门的能源需求驱动因素、开采化石燃料和生产能源所需的能源投入以及有著不同发电调度算法的电力部门等。基于同Kaya恒等式相关的“影响=人口×富裕×技术”（IPAT）框架，本模型描述了能源使用活动的宏观经济和物理驱动因素，并详细考虑了终端使用层面的技术发展。在此基础上，使用该模型评估从基年到2050年中国的发展对能源和二氧化碳排放的总体影响。

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