中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)民用清潔爐具專委會(huì)秘書處

佳文推薦:碳中和目標(biāo)下我國能源發(fā)展戰(zhàn)略探討

中國爐具網(wǎng)    作者:蘇健 梁英波 丁麟 張國生 劉合    來源:中國科學(xué)院院刊    日期:2021-09-24 15:58:23    瀏覽:780
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        爐具網(wǎng)訊:我國作為全球最大的能源消費(fèi)國和二氧化碳排放國,發(fā)展經(jīng)濟(jì)與保護(hù)環(huán)境的矛盾相對(duì)突出,短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),對(duì)我國能源結(jié)構(gòu)的綠色低碳發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。這就需要針對(duì)我國國情,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,制定符合我國資源稟賦及國情的碳中和實(shí)施路徑。

        我國能源消費(fèi)量與碳排放趨勢(shì)

        保障我國碳中和目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn),能源轉(zhuǎn)型是首要任務(wù)。

        我國作為全球最大的能源消費(fèi)國和二氧化碳排放國,單位國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)能耗與碳排放量遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家,但由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后等因素,歷史人均累計(jì)碳排放量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。

        2020年,我國能源消費(fèi)總量為49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,能源相關(guān)的二氧化碳排放量約99億噸,占全球總排放量的30.9%,比美國(13.9%)、印度(7.2%)和俄羅斯(4.5%)的總和還要多,居全球第一。

        同時(shí),2020年我國單位GDP能耗為3.4噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬美元,單位GDP碳排放量為6.7噸二氧化碳/萬美元,均遠(yuǎn)高于世界平均水平及美國、日本、德國、法國、英國等發(fā)達(dá)國家。

        從歷史人均累計(jì)碳排放量方面來看,我國歷史人均累計(jì)的碳排放量約為164噸二氧化碳/人,低于世界平均水平214噸二氧化碳/人,遠(yuǎn)低于美國1232噸二氧化碳/人、英國925噸二氧化碳/人、法國521噸二氧化碳/人。

        根據(jù)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,1980年以來,我國能源消費(fèi)總量不斷增加,1980—2001年增速較為緩慢,2002—2013年急速增長,但2013—2020年增速明顯減緩,整個(gè)能源消費(fèi)和碳排放進(jìn)入平臺(tái)期。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看,我國能源消費(fèi)仍以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主,特別是煤炭消費(fèi)比重占一半以上。近年來,我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化,近10年煤炭年消費(fèi)量基本維持在28億噸標(biāo)煤左右;煤炭消費(fèi)占比持續(xù)降低,已由2000年的68.5%降至2020年的56.8%;清潔能源(天然氣+非化石能源)消費(fèi)占比持續(xù)上升,由2000年的9.5%增至2020年的24.3%。2020年我國能源消費(fèi)總量49.8億噸標(biāo)煤,其中煤炭、石油、天然氣、非化石能源占比分別為56.8%、18.9%、8.6%、15.7%。

        工業(yè)是我國能源消費(fèi)和碳排放大戶。其中,電力、鋼鐵、水泥、鋁冶煉、石化化工、煤化工6個(gè)行業(yè)和交通、建筑2個(gè)領(lǐng)域的碳排放合計(jì)超過90%(圖4)。除美國的交通行業(yè)為碳排放占比最高部門外,全球碳排放量較高國家中,碳排放占比最高的均為電力部門。重視天然氣和非化石能源的快速發(fā)展及替代對(duì)于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、加速能源轉(zhuǎn)型發(fā)揮著重要作用;應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)我國二氧化碳主要排放量行業(yè)和領(lǐng)域,全面開展碳排放控制路徑、措施和政策等研究。

        發(fā)達(dá)國家碳達(dá)峰、碳中和策略對(duì)我國的啟示

        從碳達(dá)峰到碳中和時(shí)間短是我國當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)。

        不同國家推進(jìn)碳中和的進(jìn)度有所不同,目前全球已有132個(gè)國家和地區(qū)提出實(shí)現(xiàn)碳中和時(shí)間。從時(shí)間節(jié)點(diǎn)上看,大部分國家提出在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)[6];從時(shí)間跨度上看,世界各國從碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間平均需要50年以上。當(dāng)前,我國仍處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程中,一次能源消費(fèi)仍處于增長趨勢(shì)中,因此碳排放也仍處于增長階段。我國宣布從碳達(dá)峰到碳中和的間隔時(shí)間為30年,而歐盟承諾的碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間為60—70年,間隔時(shí)間甚至是我國的2倍還要多。這預(yù)示著我國至少要付出更加艱苦的努力,以更快的速度和更高的效率才能實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。同時(shí),我國不能照搬復(fù)制國外碳中和的模式,應(yīng)當(dāng)針對(duì)我國國情,在充分調(diào)研分析的基礎(chǔ)上,提出制定符合我國資源稟賦及國情的碳中和實(shí)施路線。

        從日本、美國的經(jīng)驗(yàn)來看,控制能源消費(fèi)總量、優(yōu)化消費(fèi)結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)碳減排的最主要途徑。

        歐洲多數(shù)國家、美國和日本已完成工業(yè)化階段,高能耗產(chǎn)業(yè)已退出或轉(zhuǎn)移,經(jīng)濟(jì)增長與能源需求基本脫鉤,多數(shù)國家已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。

        日本通過節(jié)能和能效提升,實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)總量、碳排放下降。早在1996年日本能源消費(fèi)量就已經(jīng)達(dá)峰,后期由于煤炭消費(fèi)的增長,碳排放量仍處于增長期。2008—2020年,日本煤炭消費(fèi)保持平穩(wěn),石油消費(fèi)大幅下降,可再生能源增加,二氧化碳排放量快速下降。

        美國則通過大力發(fā)展天然氣、可再生能源,實(shí)現(xiàn)消費(fèi)量基本穩(wěn)定、碳排放大幅下降。2005年,美國能源消費(fèi)達(dá)峰后長期保持總量穩(wěn)定,天然氣和可再生能源大量替代煤炭。2005—2020年,天然氣消費(fèi)占比由23%增至34%,可再生消費(fèi)占比由1%增至7%。經(jīng)測(cè)算,天然氣和可再生能源替代煤炭減排約7.5億噸二氧化碳,約占美國2005年以來碳減排總量的82%。

        世界各國資源稟賦與技術(shù)優(yōu)勢(shì)的不同,決定了能源清潔低碳轉(zhuǎn)型路徑存在差異。

        美國的煤炭、石油、天然氣資源豐富,雖然能源消費(fèi)量大但能源產(chǎn)量較高,可基本實(shí)現(xiàn)自給,從而決定了其清潔低碳轉(zhuǎn)型路徑為大力發(fā)展天然氣和可再生能源。歐盟煤炭、石油、天然氣資源匱乏,能源消費(fèi)量大但能源產(chǎn)量低,化石能源高度依賴進(jìn)口,從而決定了其清潔低碳轉(zhuǎn)型路徑為大力發(fā)展非化石能源。

        例如:英國采取“棄煤,增氣,大力發(fā)展可再生能源”的減碳路徑,1965—2020年煤炭消費(fèi)占比降低56%,天然氣消費(fèi)占比增加14%,可再生能源占比增加13%;法國采取“保證核能基礎(chǔ)性地位,大力發(fā)展可再生能源”的減碳路徑,核能占比達(dá)到37%,可再生能源占比增加6%;德國采取“棄煤,棄核,大力發(fā)展可再生能源”的減碳路徑,煤炭消費(fèi)占比降低45%,核能占比降低6%,可再生能源占比增加16%。

        中國和印度資源稟賦相似,富煤但油氣資源相對(duì)不足,短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型任重道遠(yuǎn),只能考慮適合本國國情的低碳轉(zhuǎn)型路徑。各國經(jīng)驗(yàn)表明,推進(jìn)煤炭高效清潔利用,加快清潔用能替代,大力發(fā)展可再生能源和天然氣是我國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)選擇。

        我國未來能源消費(fèi)總量和峰值預(yù)測(cè)

        通過對(duì)各研究機(jī)構(gòu)的模擬研判分析,我國一次能源消費(fèi)量預(yù)計(jì)在2030年前后達(dá)峰,峰值約52.9億—61.4億噸標(biāo)煤,年均值55.7億噸標(biāo)煤,碳達(dá)峰后將快速進(jìn)入下降期。綜合研判,預(yù)計(jì)我國一次能源消費(fèi)總量2030年左右達(dá)峰,峰值約56億噸標(biāo)煤,2060年有望降至45億噸標(biāo)煤左右。

        我國碳達(dá)峰時(shí)間及碳排放峰值預(yù)測(cè)

        通過對(duì)8種可實(shí)現(xiàn)碳中和情景碳達(dá)峰時(shí)間與碳排放預(yù)測(cè)對(duì)比,我國碳排放峰值總量均值約為103億噸,碳達(dá)峰后即進(jìn)入下降期,年均減排需達(dá)2.5億噸。綜合研判,我國碳排放預(yù)計(jì)在2025—2030年達(dá)峰,有望在2055—2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。

        碳中和目標(biāo)下我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及碳排放

        通過對(duì)8種可實(shí)現(xiàn)碳中和情景進(jìn)行綜合預(yù)測(cè),統(tǒng)籌考慮天然氣資源豐富、同熱值天然氣碳排放量不到煤炭一半、天然氣發(fā)電是靈活高效的調(diào)峰電源、天然氣可支撐可再生能源發(fā)展等諸多優(yōu)勢(shì),研究推薦情景為天然氣大發(fā)展情景。

        推薦情景中,煤炭消費(fèi)預(yù)計(jì)2025年前達(dá)峰,占比持續(xù)下降,2030年煤炭消費(fèi)占比降至43%左右,2060年降至4.7%;石油消費(fèi)預(yù)計(jì)2025—2030年達(dá)峰,峰值約7.3億噸,2060年石油消費(fèi)降至2億噸左右,占比6.4%;天然氣消費(fèi)預(yù)計(jì)2035—2040年達(dá)峰,峰值約6800億立方米,2060年天然氣消費(fèi)降至6000億立方米左右,占比17.6%;非化石能源消費(fèi)占比持續(xù)提升,預(yù)計(jì)2030年占比提升至25%以上,2060年提升至71.3%。

        促進(jìn)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的對(duì)策建議

        碳中和是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo),也是推進(jìn)我國能源革命的重要舉措,更是實(shí)現(xiàn)文明跨越的重要抓手。碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),必將帶來一場(chǎng)深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革,以及新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新交通、新建筑、新能源和新的發(fā)展方式,不斷推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境、氣候的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)碳中和的道路上,我國需要在電力、工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域不斷努力,減少碳排放量,謀劃最優(yōu)的戰(zhàn)略路徑,努力實(shí)現(xiàn)減碳和經(jīng)濟(jì)發(fā)展并行不悖。為此,提出7點(diǎn)對(duì)策建議。

        謀劃好碳中和實(shí)施路徑的頂層設(shè)計(jì)

        碳中和關(guān)乎社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)方面。建議:盡早謀劃我國碳中和實(shí)施路徑,設(shè)定國家碳排放總量控制分階段目標(biāo)并明確地區(qū)、行業(yè)責(zé)任;與各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)和關(guān)鍵中央企業(yè)簽訂碳達(dá)峰、碳減排目標(biāo)責(zé)任書,明確目標(biāo)任務(wù),抓好過程管理和評(píng)估考核,積極做好國家層面的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。英國、日本、墨西哥、歐盟、韓國、菲律賓、美國加利福尼亞州等國家和地區(qū)已經(jīng)通過了應(yīng)對(duì)氣候變化法律。鑒于立法已經(jīng)成為主要國家和地區(qū)應(yīng)對(duì)氣候變化的重要抓手,建議我國盡早啟動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和相關(guān)立法工作。

        將示范區(qū)建設(shè)納入國家碳中和長期戰(zhàn)略

        我國既要如期實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),也要實(shí)現(xiàn)碳減排和經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩不誤,特別是煤炭、油氣工業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定具有重要戰(zhàn)略意義。西部地區(qū)是我國重要的石油化工基地,同時(shí)也是全國最大的煤炭資源轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)基地。例如,新疆年排放二氧化碳達(dá)5.8億噸,其中80%來自煤炭。碳中和約束下,清潔低碳發(fā)展是能源工業(yè)的唯一選擇,也是迫切的需求。

        建議:西部地區(qū)作為西氣東輸、西電東送等重大基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)源地,作為碳排放的重點(diǎn),輸出清潔能源的同時(shí),應(yīng)采取有關(guān)措施將碳匯指標(biāo)返還西部。同時(shí),新疆碳源和碳匯匹配條件較好,對(duì)于推動(dòng)二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)碳減排具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。為此,建議將示范區(qū)建設(shè)納入國家碳中和長期戰(zhàn)略,引領(lǐng)碳中和技術(shù)和產(chǎn)業(yè)循環(huán)發(fā)展。基于新疆的戰(zhàn)略地位、資源稟賦、環(huán)境承載力及域內(nèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì),建議在新疆設(shè)立碳中和國家示范區(qū),開展二氧化碳驅(qū)油提高采收率技術(shù)攻關(guān)與碳中和工程示范,探索能源與化工等高碳行業(yè)綠色低碳發(fā)展新路徑,助力新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和國家碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

        推進(jìn)煤炭高效清潔化利用和高質(zhì)量發(fā)展

        大力推進(jìn)煤炭高效清潔化利用可有效控制二氧化碳排放。我國約50%的煤炭消費(fèi)用于發(fā)電,因此解決燃煤發(fā)電的清潔高效問題是煤炭高效清潔利用的重中之重。

        建議:利用煤炭與可再生能源良好的互補(bǔ)性,將燃煤發(fā)電與可再生能源發(fā)電優(yōu)化組合,既可以規(guī)避可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性,又可以利用可再生能源的碳中和能力為燃煤發(fā)電提供碳減排途徑。此外,煤炭地下氣化也是清潔利用的重要途徑,可從根本上改變中深層煤炭開采利用模式,減少煤炭在開采和應(yīng)用中造成的環(huán)境負(fù)面影響。

        油氣企業(yè)應(yīng)在保障國家能源安全的同時(shí)謀劃新能源發(fā)展

        油氣領(lǐng)域碳中和,需要在國家能源安全特別是油氣安全的背景下統(tǒng)籌考慮。建議:促進(jìn)常規(guī)天然氣增產(chǎn),重點(diǎn)突破非常規(guī)天然氣勘探開發(fā),以及積極提升天然氣在低碳轉(zhuǎn)型和碳中和過程中的促進(jìn)作用。同時(shí),在保障我國能源安全的前提下,隨著碳排放進(jìn)入平臺(tái)期和快速下降期及新能源減排技術(shù)的不斷成熟,油氣企業(yè)可加快步伐,加速推進(jìn)新能源業(yè)務(wù),積極培育新能源發(fā)展的能力。可以通過二氧化碳轉(zhuǎn)化與封存業(yè)務(wù),為煤炭和電力企業(yè)排放的二氧化碳提供解決方案。此外,油氣企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注低成本技術(shù)的研發(fā),將低碳技術(shù)的創(chuàng)新性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合,重點(diǎn)向降低成本傾斜,確保在新能源業(yè)務(wù)上穩(wěn)健發(fā)展。

        推動(dòng)企業(yè)開展苗圃和碳匯林基地建設(shè)等“負(fù)碳行動(dòng)”

        推動(dòng)企業(yè)開展苗圃和碳匯林基地建設(shè)等“負(fù)碳行動(dòng)”計(jì)劃,為示范區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展提供碳減排空間。隨著碳中和目標(biāo)提出和碳交易市場(chǎng)推進(jìn),碳資產(chǎn)將越來越成為緊缺、稀缺資源。建議:

        1. 全面普查示范區(qū)碳源,依托碳市場(chǎng),推進(jìn)資源有效配置。

        2. 推進(jìn)各能源企業(yè)苗圃和碳匯林基地建設(shè),拓展生態(tài)防護(hù)林等植樹造林工程建設(shè)主體,發(fā)起“綠色礦區(qū)、綠色作業(yè)區(qū)”建設(shè),實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展和碳匯增加兩不誤。

        3. 推動(dòng)企業(yè)購買定點(diǎn)鄉(xiāng)村振興地區(qū)碳匯指標(biāo),推動(dòng)區(qū)域綠色發(fā)展。

        (蘇?。褐袊痛髮W(xué)(華東)博士研究生,中國石油勘探開發(fā)研究院工程師。主要從事能源戰(zhàn)略等方面的研究工作。曾參與中國工程院、國家自然科學(xué)基金、科學(xué)技術(shù)部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目。

        劉合:中國工程院院士,中國石油勘探開發(fā)研究院教授。主要從事采油工程技術(shù)及裝備研發(fā)、工程管理創(chuàng)新與實(shí)踐等方面的工作。“863”計(jì)劃首席科學(xué)家。獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng),國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng);省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)8項(xiàng)。)

原標(biāo)題:碳中和目標(biāo)下我國能源發(fā)展戰(zhàn)略探討

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