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      佳文推薦:碳中和目標下我國能源發展戰略探討

      中國爐具網    作者:蘇健 梁英波 丁麟 張國生 劉合    來源:中國科學院院刊    日期:2021-09-24 15:58:23    瀏覽:630
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              爐具網訊:我國作為全球最大的能源消費國和二氧化碳排放國,發展經濟與保護環境的矛盾相對突出,短時間內實現碳中和目標,對我國能源結構的綠色低碳發展提出了新的挑戰。這就需要針對我國國情,加快產業結構調整與能源結構轉型,制定符合我國資源稟賦及國情的碳中和實施路徑。

              我國能源消費量與碳排放趨勢

              保障我國碳中和目標的順利實現,能源轉型是首要任務。

              我國作為全球最大的能源消費國和二氧化碳排放國,單位國內生產總值(GDP)能耗與碳排放量遠高于發達國家,但由于我國經濟發展滯后等因素,歷史人均累計碳排放量遠低于發達國家。

              2020年,我國能源消費總量為49.8億噸標準煤,能源相關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,2020年我國單位GDP能耗為3.4噸標準煤/萬美元,單位GDP碳排放量為6.7噸二氧化碳/萬美元,均遠高于世界平均水平及美國、日本、德國、法國、英國等發達國家。

              從歷史人均累計碳排放量方面來看,我國歷史人均累計的碳排放量約為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。

              根據能源數據統計顯示,1980年以來,我國能源消費總量不斷增加,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,整個能源消費和碳排放進入平臺期。從能源消費結構來看,我國能源消費仍以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主,特別是煤炭消費比重占一半以上。近年來,我國能源消費結構持續優化,近10年煤炭年消費量基本維持在28億噸標煤左右;煤炭消費占比持續降低,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)消費占比持續上升,由2000年的9.5%增至2020年的24.3%。2020年我國能源消費總量49.8億噸標煤,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%。

              工業是我國能源消費和碳排放大戶。其中,電力、鋼鐵、水泥、鋁冶煉、石化化工、煤化工6個行業和交通、建筑2個領域的碳排放合計超過90%(圖4)。除美國的交通行業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展及替代對于優化我國能源結構、加速能源轉型發揮著重要作用;應重點針對我國二氧化碳主要排放量行業和領域,全面開展碳排放控制路徑、措施和政策等研究。

              發達國家碳達峰、碳中和策略對我國的啟示

              從碳達峰到碳中和時間短是我國當前面臨的主要挑戰。

              不同國家推進碳中和的進度有所不同,目前全球已有132個國家和地區提出實現碳中和時間。從時間節點上看,大部分國家提出在2050年實現碳中和目標[6];從時間跨度上看,世界各國從碳達峰到碳中和的時間平均需要50年以上。當前,我國仍處于工業化、城鎮化進程中,一次能源消費仍處于增長趨勢中,因此碳排放也仍處于增長階段。我國宣布從碳達峰到碳中和的間隔時間為30年,而歐盟承諾的碳達峰到碳中和的時間為60—70年,間隔時間甚至是我國的2倍還要多。這預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現碳中和目標。同時,我國不能照搬復制國外碳中和的模式,應當針對我國國情,在充分調研分析的基礎上,提出制定符合我國資源稟賦及國情的碳中和實施路線。

              從日本、美國的經驗來看,控制能源消費總量、優化消費結構是實現碳減排的最主要途徑。

              歐洲多數國家、美國和日本已完成工業化階段,高能耗產業已退出或轉移,經濟增長與能源需求基本脫鉤,多數國家已實現碳達峰。

              日本通過節能和能效提升,實現能源消費總量、碳排放下降。早在1996年日本能源消費量就已經達峰,后期由于煤炭消費的增長,碳排放量仍處于增長期。2008—2020年,日本煤炭消費保持平穩,石油消費大幅下降,可再生能源增加,二氧化碳排放量快速下降。

              美國則通過大力發展天然氣、可再生能源,實現消費量基本穩定、碳排放大幅下降。2005年,美國能源消費達峰后長期保持總量穩定,天然氣和可再生能源大量替代煤炭。2005—2020年,天然氣消費占比由23%增至34%,可再生消費占比由1%增至7%。經測算,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優勢的不同,決定了能源清潔低碳轉型路徑存在差異。

              美國的煤炭、石油、天然氣資源豐富,雖然能源消費量大但能源產量較高,可基本實現自給,從而決定了其清潔低碳轉型路徑為大力發展天然氣和可再生能源。歐盟煤炭、石油、天然氣資源匱乏,能源消費量大但能源產量低,化石能源高度依賴進口,從而決定了其清潔低碳轉型路徑為大力發展非化石能源。

              例如:英國采取“棄煤,增氣,大力發展可再生能源”的減碳路徑,1965—2020年煤炭消費占比降低56%,天然氣消費占比增加14%,可再生能源占比增加13%;法國采取“保證核能基礎性地位,大力發展可再生能源”的減碳路徑,核能占比達到37%,可再生能源占比增加6%;德國采取“棄煤,棄核,大力發展可再生能源”的減碳路徑,煤炭消費占比降低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不足,短期內實現能源轉型任重道遠,只能考慮適合本國國情的低碳轉型路徑。各國經驗表明,推進煤炭高效清潔利用,加快清潔用能替代,大力發展可再生能源和天然氣是我國實現碳中和目標的現實選擇。

              我國未來能源消費總量和峰值預測

              通過對各研究機構的模擬研判分析,我國一次能源消費量預計在2030年前后達峰,峰值約52.9億—61.4億噸標煤,年均值55.7億噸標煤,碳達峰后將快速進入下降期。綜合研判,預計我國一次能源消費總量2030年左右達峰,峰值約56億噸標煤,2060年有望降至45億噸標煤左右。

              我國碳達峰時間及碳排放峰值預測

              通過對8種可實現碳中和情景碳達峰時間與碳排放預測對比,我國碳排放峰值總量均值約為103億噸,碳達峰后即進入下降期,年均減排需達2.5億噸。綜合研判,我國碳排放預計在2025—2030年達峰,有望在2055—2060年實現碳中和。

              碳中和目標下我國能源消費結構及碳排放

              通過對8種可實現碳中和情景進行綜合預測,統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、天然氣發電是靈活高效的調峰電源、天然氣可支撐可再生能源發展等諸多優勢,研究推薦情景為天然氣大發展情景。

              推薦情景中,煤炭消費預計2025年前達峰,占比持續下降,2030年煤炭消費占比降至43%左右,2060年降至4.7%;石油消費預計2025—2030年達峰,峰值約7.3億噸,2060年石油消費降至2億噸左右,占比6.4%;天然氣消費預計2035—2040年達峰,峰值約6800億立方米,2060年天然氣消費降至6000億立方米左右,占比17.6%;非化石能源消費占比持續提升,預計2030年占比提升至25%以上,2060年提升至71.3%。

              促進碳中和目標實現的對策建議

              碳中和是我國經濟社會發展的戰略目標,也是推進我國能源革命的重要舉措,更是實現文明跨越的重要抓手。碳中和目標的實現,必將帶來一場深刻的經濟社會系統性變革,以及新技術、新產業、新交通、新建筑、新能源和新的發展方式,不斷推動我國經濟和社會發展進步,實現經濟、能源、環境、氣候的進步和可持續發展。在實現碳中和的道路上,我國需要在電力、工業、建筑、農業等領域不斷努力,減少碳排放量,謀劃最優的戰略路徑,努力實現減碳和經濟發展并行不悖。為此,提出7點對策建議。

              謀劃好碳中和實施路徑的頂層設計

              碳中和關乎社會經濟發展的各個方面。建議:盡早謀劃我國碳中和實施路徑,設定國家碳排放總量控制分階段目標并明確地區、行業責任;與各?。ㄗ灾螀^、直轄市)和關鍵中央企業簽訂碳達峰、碳減排目標責任書,明確目標任務,抓好過程管理和評估考核,積極做好國家層面的統籌協調。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已經通過了應對氣候變化法律。鑒于立法已經成為主要國家和地區應對氣候變化的重要抓手,建議我國盡早啟動碳達峰、碳中和相關立法工作。

              將示范區建設納入國家碳中和長期戰略

              我國既要如期實現碳中和目標,也要實現碳減排和經濟發展兩不誤,特別是煤炭、油氣工業的穩定可持續發展對地區經濟發展和社會穩定具有重要戰略意義。西部地區是我國重要的石油化工基地,同時也是全國最大的煤炭資源轉化產業基地。例如,新疆年排放二氧化碳達5.8億噸,其中80%來自煤炭。碳中和約束下,清潔低碳發展是能源工業的唯一選擇,也是迫切的需求。

              建議:西部地區作為西氣東輸、西電東送等重大基礎設施的發源地,作為碳排放的重點,輸出清潔能源的同時,應采取有關措施將碳匯指標返還西部。同時,新疆碳源和碳匯匹配條件較好,對于推動二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術發展實現碳減排具有獨特優勢。為此,建議將示范區建設納入國家碳中和長期戰略,引領碳中和技術和產業循環發展?;谛陆膽鹇缘匚?、資源稟賦、環境承載力及域內產業技術優勢,建議在新疆設立碳中和國家示范區,開展二氧化碳驅油提高采收率技術攻關與碳中和工程示范,探索能源與化工等高碳行業綠色低碳發展新路徑,助力新疆經濟社會高質量發展和國家碳中和目標實現。

              推進煤炭高效清潔化利用和高質量發展

              大力推進煤炭高效清潔化利用可有效控制二氧化碳排放。我國約50%的煤炭消費用于發電,因此解決燃煤發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性,將燃煤發電與可再生能源發電優化組合,既可以規避可再生能源發電的不穩定性,又可以利用可再生能源的碳中和能力為燃煤發電提供碳減排途徑。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用中造成的環境負面影響。

              油氣企業應在保障國家能源安全的同時謀劃新能源發展

              油氣領域碳中和,需要在國家能源安全特別是油氣安全的背景下統籌考慮。建議:促進常規天然氣增產,重點突破非常規天然氣勘探開發,以及積極提升天然氣在低碳轉型和碳中和過程中的促進作用。同時,在保障我國能源安全的前提下,隨著碳排放進入平臺期和快速下降期及新能源減排技術的不斷成熟,油氣企業可加快步伐,加速推進新能源業務,積極培育新能源發展的能力??梢酝ㄟ^二氧化碳轉化與封存業務,為煤炭和電力企業排放的二氧化碳提供解決方案。此外,油氣企業應重點關注低成本技術的研發,將低碳技術的創新性與經濟性相結合,重點向降低成本傾斜,確保在新能源業務上穩健發展。

              推動企業開展苗圃和碳匯林基地建設等“負碳行動”

              推動企業開展苗圃和碳匯林基地建設等“負碳行動”計劃,為示范區業務發展提供碳減排空間。隨著碳中和目標提出和碳交易市場推進,碳資產將越來越成為緊缺、稀缺資源。建議:

              1. 全面普查示范區碳源,依托碳市場,推進資源有效配置。

              2. 推進各能源企業苗圃和碳匯林基地建設,拓展生態防護林等植樹造林工程建設主體,發起“綠色礦區、綠色作業區”建設,實現綠色發展和碳匯增加兩不誤。

              3. 推動企業購買定點鄉村振興地區碳匯指標,推動區域綠色發展。

              (蘇?。褐袊痛髮W(華東)博士研究生,中國石油勘探開發研究院工程師。主要從事能源戰略等方面的研究工作。曾參與中國工程院、國家自然科學基金、科學技術部重點研發計劃等項目。

              劉合:中國工程院院士,中國石油勘探開發研究院教授。主要從事采油工程技術及裝備研發、工程管理創新與實踐等方面的工作。“863”計劃首席科學家。獲得國家科技進步獎特等獎1項、二等獎3項,國家技術發明獎二等獎1項;省部級科學技術獎一等獎8項。)

      原標題:碳中和目標下我國能源發展戰略探討

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