能源经济预测与展望研究报告 FORECASTING AND PROSPECTS RESEARCH REPORT CEEP-BIT-2021-004( 总第 52 期 ) 全球气候治理策略及中国碳中和路径 展望 2021 年 1 月 10 日 北京理工大学能源与环境政策研究中心 http:// ceep.bit.edu.cn
特别声明本报告是由北京理工大学能源与环境政策研究中心 能源经济与环境管理北京市重点实验室 北京经济社会可持续发展研究基地 北京理工大学管理与经济学院 中国 双法 研究会能源经济与管理研究分会和中国能源研究会能源经济专业委员会联合出版的系列研究报告之一 如果需要转载, 须事先征得本中心同意并且注明 转载自北京理工大学能源与环境政策研究中心系列研究报告 字样 全球气候治理策略及中国碳中和路径展望 执笔人 : 魏一鸣余碧莹赵光普康佳宁安润颖陈景明吴郧谭锦潇邹颖梁巧梅廖华唐葆君作者单位 : 北京理工大学能源与环境政策研究中心联系人 : 余碧莹研究资助 : 国家重点研发计划 (2016YFA0602603), 国家自然科学基金项目 (71822401,71521002,71603020), 北京市自然科学基金项目 (JQ19035) 北京理工大学能源与环境政策研究中心北京市海淀区中关村南大街 5 号邮编 :100081 电话 :010-68918551 传真 :010-68918651 E-mail: yubiying_bj@bit.edu.cn 网址 :http://ceep.bit.edu.cn Center for Energy and Environmental Policy Research Beijing Institute of Technology 5 Zhongguancun South Street, Haidian District Beijing 100081, China Tel: 86-10-68918551 Fax: 86-10-68918651 E-mail: yubiying_bj@bit.edu.cn Website: http://ceep.bit.edu.cn
全球气候治理策略及中国碳中和路径 展望 一 应对气候变化刻不容缓, 中国积极参与全球气候治理 应对气候变化已成为全球共识 2015 年 12 月, 缔约方通过 巴黎协定, 并明确了本世纪末将全球温升控制在不超过工业化前 2 度的目标, 并将 1.5 度温控目标确立为应对气候变化的长期努力方向 巴黎协定 规定各缔约方每五年提交一次 国家自主减排贡献 (NDC), 由各国自主制定减排目标 但现有多数研究表明 (Wei et al., 2018), 国家自主减排贡献无法满足 2 度和 1.5 度温控目标的要求 2018 年,IPCC 发布 全球升温 1.5 特别报告, 指出如果按照目前每十年平均约 0.2 的温升趋势, 全球温升最快可能在 2030 年间达到 1.5 一旦突破 1.5 临界点, 气候灾害发生的频率和强度将大幅上升, 将引发水资源短缺 旱涝灾害 极端高温 生物多样性丧失和海平面上升等长期不可逆的巨大风险 当前正处于全球气候治理体系重建的关键时期 为使各国 NDC 与全球温控目标不断趋近, 巴黎协定 设置了动态评估机制, 要求各国依据自身减排能力逐期增加减排量 然而, 出于短期经济发展考虑, 国家或地区可能拒绝增强短期行动力度, 这对后巴黎时代全球气候治理提出了严峻挑战 在此背景下, 亟需回答目前各国提出的 NDC 方案存在哪些不足? 为了实现 2 或 1.5 温控目标, 全球各国应如何合作减排才能实现共赢? 各国应采取何种气候治理策略? 1
中国积极参与全球气候治理, 提出 碳达峰 碳中和 目标 中国作为世界第二大经济体, 积极应对气候变化, 彰显了负责任的大国形象 2020 年 9 月, 在第 75 届联合国大会一般性辩论上, 中国向全世界承诺将采取更加有力的政策和措施,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 为了践行中国的减排责任, 我国应采取何种路径以实现 2030 碳达峰 2060 年碳中和的目标? 为了回答上述问题, 北京理工大学能源与环境政策研究中心魏一鸣教授团队 ( 简称 中心团队 ) 基于自主研发的具有中国自主知识产权的气候变化综合评估模型方法 C 3 IAM (the China s Climate Change Integrated Assessment Model), 在其领衔的国家重点研发计划项目 (2016YFA0602600) 气候变化经济影响综合评估模式研究 和国家自然科学基金创新研究群体项目 (71521002) 等国家科技任务支持下, 推出全球气候治理策略及中国碳中和路径展望报告 通过对全球 134 个主要排放国应对气候变化可能带来的经济收益和避免的气候损失进行评估, 提出了在后巴黎协定时代能够实现各国合作共赢的最优气候治理策略 ; 并在此基础上, 围绕中国 碳达峰 碳中和 目标, 提出我国碳排放总体路径 行业减排责任 重点技术规划 重大项目布局等多个层面的具体实施方案, 为我国引领和参与全球气候治理提供明确的 中国方案 二 全球应对气候变化的合作共赢策略 研究首先针对现有各缔约方提交的 NDC 方案无统一标准, 各国 2
NDC 目标温室气体排放无法统一核算的难题, 提出了基于强度准则的预测方法 (CEEP-S), 给出了既有 NDC 方案下全球各国的排放路径 进一步地, 为实现全球长期温控目标以避免巨额损失, 中心团队在考虑技术发展和气候变化不确定性的基础上, 综合评估了相比于现有 NDC, 实现温控目标需要额外付出的减排成本和可以避免的气候损失, 提出了百余条减排量大于现有 NDC 的排放路径 其中, 能够实现 2 度或 1.5 度温控目标的路径约占 52% 结果表明, 当低碳技术中速或快速发展时 ( 即低碳技术成本每五年的下降率可达到 15% 或更多 ), 总能够找到一种具有直接收益 ( 额外付出的减排成本小于避免的气候损失 ) 的应对气候变化策略 在此基础上, 我们进一步识别出 9 套在后巴黎协定时代既能实现 2 度或 1.5 度温控目标, 又能使各国相比于现有 NDC 有净收益, 并且能够最大化全球福利的最优合作策略, 我们称之为 自我防护策略 其中, 实现 2 度目标的自我防护策略 4 套, 实现 1.5 度目标的自我防护策略 5 套 ( 如图 1) 3
图 1 自我防护策略构建及其主要特征 在 自我防护策略 下, 与当前的减排努力 (NDC) 相比, 全球累积收益将超过额外减排成本 到本世纪末, 实现 2 度和 1.5 度目标, 将为全球带来 330-422 万亿美元的累积净收益 (2011 年的不变价格, 按购买力平价法 ; 此后, 所有货币金额都使用相同的不变价格 ), 全球将于 2065-2070 年实现扭亏为盈 在气候影响加剧和低碳技术迅速发展的条件下, 实施自我防护策略将带来更大的益处 本世纪末所有国家和区域都能实现正的累计净收益, 有望达到 2100 年 GDP 的 0.5% 至 5.3%, 即使是相对脆弱的国家, 在 2100 年也将获得净收益 各国平均净支出小于年度 GDP 的 0.6%, 对经济增长的影响十分有限 但是, 温控目标下, 全球大约需要 18-114 万亿美元前期投资以实现应对气候变化的扭亏为盈 图 2 展示了根据自我保护策略,G20 经济体和部分代表性脆弱国家的收支平衡点以及前期投资 其中,G20 集团 4
国家需要付出约 16-104 万亿美元前期投资 ; 拉丁美洲 中东和非洲等相对脆弱的国家和地区需要 1-10 和 0.1-0.3 万亿美元资金投入即可在 2060-2075 年和 2030-2035 年前实现扭亏为盈 实现 1.5 度目标相比于实现 2 度目标, 可以更早地达到收支平衡点 上述结果在一定程度上为国家间合作应对气候变化的资金和技术转移提供了科学依据 研究进一步发现, 尽管实现 2 度和 1.5 度目标需要付出一定的前期成本, 但是如果当前的减排努力 (NDC) 不加以改进, 到本世纪末与实现温控目标相比, 全球总计将会错失约 127 至 616 万亿美元的收益 ; 如果各国不能实现当前的 NDC, 预计全球错失的收益将可能达到 150 至 792 万亿美元 换言之, 如果各国加大减排力度应对气候变化, 将给本国和全球带来巨大的经济收益 图 2 自我防护策略下全球 区域和国家可获得的净收益及扭亏为盈时间 5
就各国提交给 巴黎协定 的既有 NDC 而言, 大部分国家自主减排目标缺乏雄心 为了实现长期温控目标和经济收益, 根据 自我防护策略,2030 年全球需要在现有 NDC 基础上进一步减排 190-290 和 280-300 亿吨二氧化碳当量以实现 2 度和 1.5 度温控目标 所有国家和地区均需在现有 NDC 基础上进一步提高减排力度 其中, 日本 美国 俄罗斯 欧盟 中国需要付出更多的努力, 在本世纪中叶之前需要实现净零排放 研究团队基于模型结果, 编制了不同策略下 134 个国家后巴黎协定时代实现温控目标的国家自主减排贡献改进方案 相关成果 后巴黎时代各国应对气候变化的自我防护策略 (Self-preservation strategy for approaching global warming in the post-paris Agreement era), 以研究长文 (Research Article) 形式发表于自然子刊 自然 通讯 (Nature Communications) 研究成果得到 20 多个国家 60 多家主流媒体的广泛关注和正面报道 三 中国碳中和路径 我国提出 2060 年碳中和目标, 彰显了我国的大国担当, 也是我国实现高质量发展的必经之路 实现碳中和目标的路径存在极大的不确定性, 它取决于后疫情时代的经济发展水平 能源系统的低碳转型力度 碳捕集与封存技术 (CCS) 的部署规模以及森林碳汇可用量等多个方面 为了刻画不同碳中和方式之间的替代, 及同种方式不同时间的替代, 中心团队自主构建国家能源技术模型 (C 3 IAM/NET), 模拟能源供给 - 加工转化 - 运输配送 - 终端使用 - 末端治理的全过程, 覆盖消耗能源的全行业 ( 涉及 20 个细分行业,600 多种技术 ) 基于 6
C 3 IAM/NET 模型, 进一步回答以下问题 : 后疫情时代不同经济复苏情况下, 能源系统的低碳转型是否能够实现碳中和目标? 各行业应该如何分担减排责任? 应该如何部署 CCS 技术? 实现碳中和目标需要多少碳汇? 研究结果表明, 能源系统加速低碳转型是我国实现 2060 碳中和目标的关键 但是即使能源系统在可行技术路径下最大限度低碳转型 并结合 CCS 大规模部署, 到 2060 年, 距离碳中和仍有 3-9 亿吨 CO2 差距, 需由森林碳汇来弥补 要加速能源系统低碳转型, 各个用能行业都需要加大转型力度, 其中电力 交通 居民等部门是未来减排的重中之重 考虑能源系统不同程度转型和 CCS 不同规模部署情景下,2060 年剩余 CO2 排放主要来自于电力 钢铁 化工 交通等部门 按照我国更新的 NDC 目标加大节能减排力度, 有望于 2025 年实现全国碳达峰, 峰值最高为 108 亿吨 CO2 为了实现碳中和愿景下各个行业的减排责任, 需要对各类技术进行合理规划 电力部门应重点发展风电 光电 CCS 技术, 争取 十四五末 实现碳达峰,2060 年前实现零排放 钢铁行业短期应加速小球烧结 低温烧结 干法熄焦 干式高炉炉顶余压余热发电等节能技术, 争取 十四五 初期实现碳排放达峰, 中长期应加大电弧炉炼钢 氢能炼钢和 CCS 技术的部署 化工行业应发展轻质化原料 先进煤气化技术 低碳制氢和 CO2 利用技术 CCS 技术等, 争取实现关键化工产品的碳排放在 2037 年前达峰 对于建筑 交通等民生部 7
门, 为了实现我国 2060 碳中和目标, 应争取实现 十五五 期间或 十六五 初达峰 建筑部门应继续提高采暖制冷效率, 大幅提升电气化水平, 因地制宜发展分布式能源 ; 交通部门应优先铁路 水路运输, 发展电动客 / 货车 氢燃料车 生物燃料飞机和船舶等先进技术 CCS 技术将在实现碳中和的道路上发挥重要的作用 如果要对 CCS 项目实施大规模应用, 从经济性和可行性的角度考虑, 应重点环绕渤海湾盆地 鄂尔多斯盆地 南华北盆地 四川盆地等区域进行部署 四 对进一步应对气候变化的几点建议 ( 一 ) 新一轮气候协定建议采用 混合机制 由于全球气候资源的公共物品特性, 巴黎协定 自下而上的自愿承诺模式易出现 搭便车 现象, 因此, 难以实现温控目标 新一轮谈判中, 应在原有的自下而上机制的基础上, 引入温控目标, 对 巴黎协定 下缔约方减排目标提出改进方案, 形成 自下而上 与 自上而下 集成的 混合机制 并及时监测全球温室气体排放量, 定期分析和评估各国的努力程度以及目标设定是否公平合理 ( 二 ) 建议制定缔约方自主减排贡献目标的编制标准和规范由于各缔约方没有就 NDC 文件内容达成一致, NDC 的编制结构并无统一标准, 各方提交的方案各有侧重 主要体现在温室气体减排目标类型多样, 涵盖的部门和温室气体类型相异, 目标年和基准年选择不一, 导致减排目标核算以及有效性评估存在障碍, 加大了气候协定盘点的难度 因此, 为了减少全球气候治理效果的不确定性, 应 8
在气候谈判中统一各国减排目标的编制标准和规范 此外, 应建立应对全球气候变化高分辨率公共数据库, 涵盖各国社会 经济 技术 土地利用 生态 人类健康等多维数据, 利用大数据技术提升未来气候变化社会经济影响评估的时空精度, 及时追踪缔约方的履约程度 ( 三 ) 加快推进全国和全球统一碳减排市场机制建设和完善合理的机制设计有助于更有效地温室气体排放, 减缓气候变化 中国目前积极推行全国统一碳市场, 为了加快推动我国气候治理的步伐, 应思考如何开展基于市场机制的多轨设想, 引入市场的拍卖机制, 在不同部门综合运用命令型工具 碳交易 碳税 补贴等有效策略 并进一步引导全球构建统一碳减排市场机制, 完善实施细则 ( 四 ) 加快推进能源系统低碳转型, 提前有序部署 CCS 项目 ( 本部分内容省略, 暂不公开 ) 主要参考文献 [1] Wei Y.M., et al. (2018). An integrated assessment of INDCs under Shared Socioeconomic Pathways: an implementation of C3IAM. Natural Hazards 92 (2), 585-618. [2] United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), Katowice Climate Package: Implementation guidelines for the Paris Agreement, https://unfccc.int/ (2018). [3] IPCC Special Report: Global Warming of 1.5 C (Cambridge Univ. Press, 2018) [4] United Nations Environment Programme (UNEP). The Emissions Gap Report 2018. An annual assessment tracking climate policy action over the past six years, which provided the basis for the analysis presented in this Perspective. http://uneplive.unep.org/media/docs/theme/13/ EGR_2015_301115_lores.pdf (2018) [5] Rogelj, J. et al. Paris Agreement climate proposals need a boost to keep warming well below 2 C. Nature 534, 631-639 (2016) 9
北京理工大学能源与环境政策研究中心简介 北京理工大学能源与环境政策研究中心是 2009 年经学校批准成立的研究机构, 挂靠在管理与经济学院 能源与环境政策中心大部分研究人员来自魏一鸣教授 2006 年在中科院创建的能源与环境政策研究中心 北京理工大学能源与环境政策研究中心 (CEEP-BIT) 面向国家能源与应对气候变化领域的重大战略需求, 针对能源经济与气候政策中的关键科学问题开展系统研究, 旨在增进对能源 气候与经济社会发展关系的科学认识, 并为政府制定能源气候战略 规划和政策提供科学依据 为能源企业发展提供决策支持 为社会培养高水平专门人才 中心近期部分出版物 Yi-Ming Wei et al. Energy Economics: Understanding Energy Security in China. Emerald Publishing Limited, 2019. Yi-Ming Wei et al. Energy Economics: Understanding and Interpreting Energy Poverty in China. Emerald Publishing Limited, 2018. 魏一鸣, 廖华等. 能源经济学 ( 第三版 ). 北京 : 中国人民大学出版社, 2019. 魏一鸣. 中国能源经济数字图解 2014-2018. 北京 : 经济管理出版社, 2019. 魏一鸣, 廖华, 余碧莹, 唐葆君等. 中国能源报告 (2018): 能源密集型部门绿色转型研究. 北京 : 科学出版社, 2018.
中心近年 能源经济预测与展望 报告 总期次 报告题目 总期次 报告题目 1 十二五 中国能源和碳排放预测与展望 29 2017 年我国碳市场预测与展望 2 2011 年国际原油价格分析与走势预测 30 新时代能源经济预测与展望 3 2012 年国际原油价格分析与趋势预测 31 2018 年国际原油价格分析与趋势预测 4 我国中长期节能潜力展望 32 2018 年石化产业前景预测与展望 5 我国省际能源效率指数分析与展望 33 新能源汽车新时代新征程 :2017 回顾及未来展望 6 2013 年国际原油价格分析与趋势预测 34 我国电动汽车动力电池回收处置现状 趋势及对策 7 2013 年我国电力需求分析与趋势预测 35 我国碳交易市场回顾与展望 8 国家能源安全指数分析与展望 36 新贸易形势下中国能源经济预测与展望 9 中国能源需求预测展望 37 2019 年国际原油价格分析与趋势预测 10 2014 年国际原油价格分析与趋势预测 38 我国农村居民生活用能现状与展望 11 我国区域能源贫困指数 39 高耗能行业污染的健康效应评估与展望 12 国家能源安全分析与展望 40 我国社会公众对雾霾关注的热点与展望 13 经济 新常态 下的中国能源展望 41 我国新能源汽车行业发展水平分析及展望 14 2015 年国际原油价格分析与趋势预测 42 2019 年光伏及风电产业前景预测与展望 15 我国新能源汽车产业发展展望 43 经济承压背景下中国能源经济发展与展望 16 我国区域碳排放权交易的潜在收益展望 44 2020 年光伏及风电产业前景预测与展望 17 十三五 及 2030 年能源经济展望 45 砥砺前行中的新能源汽车产业 18 能源需求预测误差历史回顾与启示 46 2020 年国际原油价格分析与趋势预测 19 2016 年国际原油价格分析与趋势预测 47 二氧化碳捕集利用与封存项目进展与布局展望 20 2016 年石油产业前景预测与展望 48 2020 年碳市场预测与展望 21 海外油气资源国投资风险评价指数 49 我国 十四五 能源需求预测与展望 22 十三五 北京市新能源汽车节能减排潜力分析 50 基于行业视角的能源经济指数研究 23 十三五 碳排放权交易对工业部门减排成本的影响 51 全球气候保护评估报告 24 供给侧改革 背景下中国能源经济形势展望 52 全球气候治理策略及中国碳中和路径展望 25 2017 年国际原油价格分析与趋势预测 53 新能源汽车产业 2020 年度回顾与未来展望 26 新能源汽车推广应用 :2016 回顾与 2017 展望 54 碳中和背景下煤炭制氢的低碳发展 27 我国共享出行节能减排现状及潜力展望 55 2021 年国际原油价格分析与趋势预测 28 我国电子废弃物回收处置现状及发展趋势展望 56 中国省际能源效率指数 (2010-2018)