碳达峰和碳中和专题报告.docx

1、碳达峰和碳中和专题报告2021年碳达峰和碳中和专题报告1、总体认识气候变化和碳排放1.1全球气候变暖是人类亟需解决的关键问题气候指一个地区大气的多年平均状况，通常由温度、降水、光照等气候要素的统计量来反映。气候变化是指长时期内气候状态的变化。气候变化有两方面表现形式：一是气候平均值的变化，如温度整体下降或者升高；二是气候离差值的变化，是指目前的气候状态偏离正常状态的程度，气候离差值增大，气候状态的不稳定性增加，气候异常将愈加明显。气候变化的原因既有自然因素也有人为因素。自然因素包括太阳辐射的变化、地球轨道的变化、火山活动、大气与海洋环流的变化等；人为因素主要是工业革命以来人类活动，包括人类生产

2、、生活所造成的二氧化碳等温室气体的排放、对土地的利用、城市化等。全球变暖是目前气候变化的主要特征，其原因是大气中温室气体浓度上升导致温室效应增强。温室气体主要包括水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）、三氟化氮（NF3）等，其中除水蒸气外的其他温室气体与人类活动关系密切，成为当前减排的重点。温室效应是指地球主要通过地表吸收来自太阳的辐射，并以长波辐射（热辐射、红外辐射）到宇宙。某些长波辐射被大气中的温室气体所吸收。这些被吸收的能量再向各个方向辐射，向上辐射的部分从大气较冷的高层消失到宇宙之

3、中，向下辐射的部分使地表增温。人类活动排放的温室气体快速增长，导致全球气候变暖、极端天气频发等一系列严重后果。根据政府间气候变化专门委员会（IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC）最近一次评估形成的气候变化2014综合报告，自1850年以来，全球人为CO2排放快速增长，导致地球表面温度趋势性上行，过去30年里，每10年的地球表面温度都依次比前一个10年的温度更高。人为温室气体排放与全球温升、海平面上升具有高度相关性。1.2温室气体的来源与构成（1）关于温室气体应对气候变化，需要减少温室气体排放，其核心是要减少二氧化碳排放。一是CO2是最主要的温室气

4、体，在全球和我国温室气体排放总量中的占比分别超过七成和八成。二是现有技术条件下，CO2减排难度低于其它温室气体。CO2减排目前已有相对清晰的实施路径，如通过风电、光伏等可再生能源发电替代化石能源发电，有效降低电力行业CO2排放；通过氢能使用，降低钢铁等工业CO2排放；通过大规模植树造林，有效吸收CO2。从全球来看，二氧化碳排放占温室气体排放总量的75%。根据联合国环境规划署TheEmissionsGapReport2020，全球温室气体排放持续增长，其中CO2增量最大。2019年，全球温室气体排放总量为59.15.9GtCO2e（十亿吨二氧化碳当量），其中化石（包括化石燃料和碳酸盐）相关CO2

5、排放约38.01.9Gt，占温室气体排放总量的65%，加上土地利用变化（land-usechange）带来的排放，CO2排放占比上升至75%左右。从我国来看，二氧化碳排放占温室气体排放总量的80%以上。根据中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告，2014年我国温室气体排放总量为123.01亿tCO2e（亿吨二氧化碳当量），其中CO2排放102.75亿吨，占83.5%；若考虑土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）带来的吸收量，则CO2净排放占比为81.6%。需要特别说明的是，2014年国家温室气体清单是我国官方披露的最近期数据，根据联合国环境规划署（UNEP）数据，2019年我国温室气体

6、排放总量在140亿tCO2e左右，较2014上升14%左右。因此，下表中排放量绝对值会有所上升，但比例关系不会有明显变化。（2）关于二氧化碳二氧化碳排放主要来源于两方面，与能源相关排放占比接近90%，工业过程排放占比略超10%。根据中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告，2014年二氧化碳排放（不计吸收）中，能源活动占比86.9%，工业过程占比12.9%。农业活动、废弃物处理等产生的二氧化碳排放较小，可予以忽略。2020年，根据清华气候院“中国低碳发展战略与转型路径研究项目成果介绍”，二氧化碳总排放量113.5亿吨，其中与能源相关排放100.3亿吨，占比88.4%；工业过程排放13.2亿吨，

7、占比11.6%。工业生产过程的CO2主要集中于非金属矿物制品、金属冶炼、化工，占比分别约7成、2成、1成。2014年我国工业生产过程排放13.3亿吨二氧化碳，其中非金属矿物制品排放9.15亿吨（主要为水泥），占68.8%；金属冶炼排放2.73亿吨，占20.5%；化学工业排放1.42亿吨，占10.7%。能源相关二氧化碳排放中可分为供给端和需求端来拆解其结构。供给端，煤炭、石油、天然气排放占比分别为77%、17%、6%。根据GlobalCarbonProject初步测算，2020年中国煤炭、石油、天然气CO2排放量约为72亿吨、16亿吨、6亿吨，总计94亿吨，与清华气候院总量数据（100.3亿吨）

8、相近。煤油气三者排放占比分别为76.6%、17.0%、6.4%。需求端，不计间接排放，电力、工业、建筑、交通排放占比大致为“4-4-1-1”关系；若计间接排放，工业、建筑、交通排放占比大致为“7-2-1”关系。根据清华气候院中国长期低碳发展战略与转型路径研究综合报告，2020年电力、工业、建筑、交通四部门CO2排放占比分别为40.5%、37.6%、10.0%、9.9%；若计用电带来的间接排放，则根据工业、建筑、交通用电量占比计算，三者排放占比约70%、20%、10%。（3）关于工业二氧化碳排放从全球来看，2018年工业占全球CO2排放总量（不计土地利用变化带来的CO2排放）的46.8%。UNE

9、P数据显示，2018年化石（包括化石燃料和碳酸盐）相关CO2排放约375亿吨；IEA数据显示，2018年化石燃料燃烧产生的CO2排放约335亿吨；二者差值约40亿吨，占总排放的比重为10.7%，参照我国工业过程CO2排放占CO2总排放的11%-13%，基本可认为上述差值属于工业过程CO2排放。化石燃料燃烧产生的335亿吨CO2排放中，发电供热CO2排放140亿吨，占比41.7%；制造业、建设、能源生产相关CO2排放（不计发电供热间接排放）77.7亿吨，占比23.2%。根据国网能源研究院全球能源分析与展望数据，2018年全球工业用电占终端用电总量的41.2%，因此我们判断工业中与能源相关CO2总

10、排放约为77.7+14041.2%=135.4亿吨。工业总体CO2排放约为135.4+40=175.4亿吨，占全球CO2排放总量（不计土地利用变化带来的CO2排放）的46.8%。水泥、钢铁、化工是工业中CO2排放最大的三个行业，比重约为17.2%、16.7%、12.1%（2015年）。基于上述方法，测得2015年工业CO2排放约174亿吨。根据麦肯锡Decarbonizationofindustrialsectors:Thenextfrontier，2015年水泥行业CO2排放约30亿吨（占非金属矿物制品业排放的80%），钢铁行业CO2排放约29亿吨，化工行业CO2排放约21亿吨（其中合成氨排

11、放5亿吨，乙烯排放2亿吨），占工业总排放的17.2%、16.7%、12.1%。从我国来看，钢铁、水泥、化工CO2排放占CO2排放总量的比重约16.2%、15.7%、7%。2019年，中国化石燃料相关CO2排放约98.1亿吨，连同工业过程CO2排放，共计109.9亿吨（假设工业过程CO2排放占全部CO2排放的10.7%，与2020年相同）。根据麦肯锡数据，2015年全球水泥、钢铁、化工CO2排放30亿吨、29亿吨、21亿吨。假设单位产量CO2排放不变，则2019年中国水泥CO2排放17.2亿吨，占全部CO2排放15.7%。中国钢铁CO2排放17.8亿吨，占全部CO2排放16.2%。另据冶金工业规

12、划研究院测算，钢铁行业占全国碳排放总量15%左右，是制造业31个门类中碳排放量最大行业，与我们测算结果大致吻合。化工行业产品众多，基于主要化工产品大致估算我国化工CO2排放占全球1/3，即排放约7亿吨，约占全国CO2排放的7%（2015年）。分用能形式来看，除电力产生的间接排放外，全球40%工业CO2排放来源于燃烧供热，以满足各类低温（500C）需求。（4）关于建筑二氧化碳排放建筑全过程包括建材生产阶段、建筑施工阶段、建筑运行阶段，各阶段CO2排放占CO2总排放的28%、1%、22%。2018年我国建筑全过程CO2排放总量为49.3亿吨，占全国CO2排放的比重为51.3%（此处对全国CO2排放

13、或未考虑工业过程排放，导致各占比略偏大）。其中，建材生产阶段CO2排放27.2亿吨，占全国CO2排放的比重为28.3%；建筑施工阶段CO2排放1亿吨，占比1%；建筑运行阶段CO2排放21.1亿吨，占比21.9%。（5）关于交通二氧化碳排放全球交通CO2排放占比24.6%，其中公路交通占比18.2%。根据IEA数据，2018年全球化石燃料燃烧CO2排放335.1亿吨（未计工业过程排放，下述占比会略偏高），交通CO2排放82.6亿吨，占比24.6%；公路交通CO2排放60.9亿吨，占比18.2%。中国交通CO2排放占比9.6%，其中公路交通占比7.9%。根据IEA数据，2018年中国化石燃料燃烧C

14、O2排放95.3亿吨（未计工业过程排放，下述占比会略偏高），交通CO2排放9.2亿吨，占比9.6%；公路交通CO2排放7.5亿吨，占比7.9%。2、全球应对气候变化的总体框架2.1全球应对气候变化的发展历程（1）研究支撑联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）是全球应对气候变化的主要支撑机构，由世界气象组织（WMO）及联合国环境规划署（UNEP）于1988年联合建立的政府间机构，其主要任务是总结气候变化的“现有知识”，评估气候变化对社会、经济的潜在影响以及适应和减缓气候变化的可能对策，旨在为决策者提供有关气候变化严格而均衡的科学信息。IPCC大约每6年发布一次气候变化评估报告，支撑应对气候变

15、化政策的制订。1990年、1995年、2001年、2007年和2014年，IPCC相继五次完成了评估报告，这些报告已成为国际社会认识气候变化问题、制订相关应对政策的主要科学依据。（2）公约协定全球应对气候变化，以联合国气候变化框架公约为基本框架，通过京都议定书（联合国气候变化框架公约补充条款）、多哈修正案、巴黎协定对2008-2012年、2013-2020年、2020年之后三阶段减排行动作出了安排。从目标要求来看，减排压力逐渐加大。京都议定书规定了联合国气候变化框架公约附件一所列发达国家和转轨经济国家2008-2012年（第一承诺期）温室气体排放量在1990年的水平上平均削减至少5.2%；多哈

16、修正案规定附件一所列缔约方在2013-2020年（第二承诺期）内将温室气体的全部排放量从1990年水平至少减少18%；巴黎协定提出将全球平均气温较工业化前水平上升幅度控制在2C以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5C以内。从执行方式来看，由“自上而下”向“自下而上”转变。京都议定书和多哈修正案在总体减排目标下，划分联合国气候变化框架公约附件一所列发达国家和转轨经济国家各自减排量。巴黎协定规定各方将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动，各方根据不同的国情，逐步增加当前的自主贡献，并尽可能增大力度。2.2巴黎协定明确全球目标当前全球平均温升约1C，根据巴黎协定要求，上升幅度须控制在2C以内

17、，并努力限制在1.5C以内。气候变化长期研究表明，当前人类活动估计造成了全球升温高于工业化前水平约1.0C（可能区间为0.8-1.2C）。全球变暖超过2C，大概率将对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆转影响。若能将温升控制在1.5C以内，将更有助于降低热浪和暴雨等事件的风险，对于处于热带的发展中国家、岛屿国家及其他脆弱国家和地区来说尤其重要。将全球温升限制在2C，在大多数路径中CO2排放量预估到2030年减少约25%，并在2070年左右达到净零；将全球温升限制在或有限过冲1.5C，2030年全球净人为CO2排放量从2010年的水平上减少约45%，在2050年左右达到净零，此外非CO2温室气体

18、排放也需要大幅下降。2.3全球由多方争论向加快减排转变历史上，各国对于应对气候变化的争议主要集中于两点：一是气候变暖是否与人类活动相关，人为温室气体排放是否有上限约束；二是发达国家和发展中国家如何确定“共同但有区别”的责任。（1）关于排放上限部分研究者对于全球气候变暖的观点存在质疑。一是由于气候变化极其复杂，相关研究目前仍处于逐步深入的过程之中，研究方法论尚不完善，非政府间气候变化专门委员会（NongovernmentalInternationalPanelonClimateChange，NIPCC）常就此提出异议，认为气候变暖与人类活动的关联性有限；二是由于IPCC曾经出现过报告引用文献不严

19、谨等问题，引发信任危机，如第四次评估报告发布以后，相继出现了“气候门”、“冰川门”等事件。但人类活动导致全球气候变暖被越来越多的证据所支持，日益成为全球共识。随着气候变化研究的深入，越来越多的证据支持了人类活动与气候变暖的关联性，IPCC的评估报告对此的肯定性也愈发增强。积极应对气候变暖已逐渐成为全球共识。1.5C温升控制目标下，全球人为CO2排放预算剩余约4200-7700亿吨。根据IPCC全球升温1.5C技术摘要，全球温升控制在1.5C，使用全球平均地表气温（GAST）估算出在50%概率有580GtCO2剩余碳预算，66%概率下为420GtCO2（中等信度）；利用全球平均地表温度（GMST

20、）得出在50%和66%概率下分别为770和570GtCO2（中等信度）（2）关于“共同但有区别”的责任我国温室气体排放占全球总排放27%，人均温室气体排放已超过欧盟，逐渐强调“共同的责任”，弱化“有区别的责任”，加速减排已是大势所趋。2019年，全球温室气体排放总量（不含土地利用变化带来的温室气体排放）52.45.2GtCO2e，中国温室气体排放总量14GtCO2e，占比26.7%；美国温室气体排放总量6.6GtCO2e，占比12.6%；欧盟27国和英国温室气体排放总量4.3GtCO2e，占比8.2%。基于2019年新冠疫情前各国政策情景，测算全球温室气体减排路径，与1.5C温升控制，甚至2C

21、温升控制目标还存在较大差距。据联合国环境规划署EmissionsGapReport2020报告，与国家自主贡献（NDC）目标情景相比，2030年排放需要进一步下降12-15GtCO2e（-27%-23%），才能满足2C温升控制要求；下降29-32GtCO2e（-57%-55%），才能满足1.5C温升控制要求。自2019年底开始，欧盟、中国、日本、韩国等主要经济体相继提出碳中和目标，预计美国也将加快提出相关目标，全球碳减排有望驶入快车道。欧盟委员会于2019年12月11日在布鲁塞尔公布应对气候变化新政“欧洲绿色协议”，提出到2050年欧洲在全球范围内率先实现“碳中和”，该长期战略于2020年3月

22、提交联合国；中国政府于2020年9月22日提出“双碳目标”（二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和）；基于拜登在气候领域做出的承诺，预计美国将提出“到2035年，通过向可再生能源过渡实现无碳发电；到2050年，实现碳中和”。特别地，我国提出的“双碳目标”将成为加速全球温室气体减排行动的关键动力。一是作为全球最大的温室气体排放国提出“双碳目标”，有望与欧盟（2050年碳中和）、美国（有望提出2050年碳中和）一同带动全球减排，向1.5C温升控制目标（2050年左右碳中和）迈进；二是作为全球最大的发展中国家提出“双碳目标”目标，将推动全球减排从争论实质性转向合作，发

23、达国家和发展中国家或将更多强调“共同的责任”，弱化“有区别的责任”，竞相提高减排目标。3、我国应对气候变化的总体框架3.1总体要求我国政府积极应对气候变化，先后四次提出相关国际承诺。对比近两次承诺，宏观上，由“2030年左右二氧化碳排放达到峰值并争取尽早达峰”更新为“力争于2030年前达到峰值”，将提早一个五年计划；首次提出“努力争取2060年前实现碳中和”，由于我国碳达峰到碳中和时间只有30年，远小于欧盟等发达经济体5070年过渡期，因此预计碳中和目标将对碳达峰高度形成牵制；微观上，针对2030年目标，一是将碳强度降幅由60%-65%提高至65%以上，二是将非化石能源占一次能源消费比重由20

24、%左右提高至25%左右，三是将森林蓄积量由增加45亿立方米提高至增加60亿立方米，四是提出风电、太阳能发电装机下限12亿千瓦。3.2路径选择东亚国家（中、日、韩）与欧美国家能源结构和经济结构存在显著差异，煤炭占比高、工业占比高。预计中国减排路径或将有别于欧洲国家，与日本相似，更加注重新能源、节能、核能、氢能、火电+CCS等技术发展。3.3政策框架目前，生态环境部牵头编制实施“2030年前碳排放达峰行动方案”，预计能源局、工信部、建设部、交通部编制施行能源、工业、建筑、交通碳排放达峰专项方案，省级政府制定各省达峰方案，形成矩阵式管理模式。预计相关规划将于年内出台，行业达峰方案与各省达峰方案如何协

25、同，将是未来政策的主要看点。4、有序性、平衡性和多元化是减排过程中的基本遵循碳中和难度远高于碳达峰，深度减排挑战众多，有序性、平衡性和多元化尤为重要。有序性，即是从碳达峰到碳中和将经历较漫长过程，牵一发而动全身，应当循序渐进。平衡性，即是要认识到温室气体排放既是生态环境问题，也是发展权问题，减排速度应当与经济发展、技术发展相契合。全球加速减排令人欣喜，但我们必须意识到各国经济和技术发展是减排的重要基础，减排不能过慢，导致路径锁定，也不能过快，造成经济社会发展成本大幅提升。历史上，美国因担心影响经济发展退出京都议定书、欧盟在京都议定书第二承诺期的踌躇不前，均表明减排难以一蹴而就。多元化，即是因温

26、室气体排放点多面广，需要在诸多领域应用多元化技术，形成立体式的减排体系。温室气体排放涉及到生产生活的方方面面，需要在优化调整经济结构和产业结构的基础上，全面推进减排技术创新与应用，以此以较低成本实现碳中和目标。如丹麦森讷堡零碳项目中广泛采用了零碳建筑，风电、光伏发电、垃圾发电，基于地热、生物质、沼气和太阳能的绿色集中供热，热泵，余热利用，电动汽车，沼气和生物乙醇等一系列技术。1、减排重点和节奏1.1总体减排节奏预计我国减排分为三个阶段，2020-2030年属于峰值平台期，2030-2035年逐步减排，2035年之后加速减排。基于清华气候院对于我国不同情境下CO2排放路径的研究，2030年前碳达

27、峰目标对应于研究中所设强化政策情景，2060年碳中和目标位于2C情景和1.5C目标情景之间。当前由于能源和经济体系惯性，难以迅速实现2C和1.5C情景的减排路径。预计2030年前碳达峰后，再加速向2060年碳中和目标逼近。基于前文所述2C和1.5C情景分别对应于全球2070年、2050年左右碳中和，则2060年碳中和路径将位于2C路径和1.5C路径之间。政策情景：CO2排放2030年左右达峰，2050年下降到约90亿tCO2；强化政策情景：2030年前达峰，2050年下降到约62亿tCO2；2C情景：2025年左右达峰，2050年下降到约29亿tCO2，再加上CCS和森林碳汇，净排放约20亿吨

28、，人均排放约1.5t；1.5C情景：2025年前达峰，2050年下降到约12亿tCO2，再加上CCS和森林碳汇，基本实现CO2零排放。1.2分部门减排重点和达峰节奏2020年我国CO2排放占温室气体总排放量的82.3%，能源相关CO2排放占72.7%。据清华大学气候院测算，2020年我国温室气体排放总量约137.9亿tCO2e，考虑农林业增汇，净排放量约130.7亿tCO2e。其中，CO2排放由能源相关CO2排放和工业过程CO2排放构成，总量为113.5亿t，占温室气体排放总量的82.3%；能源分部门看，我国能源相关CO2排放主要来自工业部门和电力部门，各占约40%，是重点减排领域，其余主要来

29、源于建筑部门和交通部门，各约10%。计及间接排放，则工业CO2排放将接近70%，建筑CO2排放约20%，交通CO2排放约10%。综合国内主流机构预测来看，工业部门CO2排放将于2030年前达峰，建筑（居民建筑、公共建筑等）、交通部门能源消费和CO2排放目前仍持续稳定增长，预计将于2035年左右达峰。1.3分能源品种减排重点和达峰节奏分品种看，我国化石能源排放煤炭、石油、天然气产生的CO2排放分别为76.6%，17.0%，6.4%。根据GlobalCarbonProject测算数据，2020年我国煤炭产生的CO2排放为72亿吨，石油为16亿吨，天然气为6亿吨。预计煤炭、石油、天然气消费分别于20

30、25年、2030年、2040年左右达峰。中国石油集团经济技术研究院（ETRI）、国网能源研究院（SGERI）对化石能源消费达峰时间预测，煤炭消费已进入峰值平台期，预计2025年后开始下降；石油消费增长趋缓，预计将在2025-2030年达峰；天然气CO2排放强度相对较低，有望持续增长至2040年左右。综合国内主流机构预测来看，预计2060年碳中和时，煤炭、石油、天然气剩余消费量约3亿tce、2亿tce、3亿tce。清华气候院预测，2C情景下，2050年化石能源剩余消费量为煤炭4.7亿tce，石油4亿tce，天然气5.2亿tce；1.5C情景下，2050年化石能源剩余消费量为煤炭约2.7亿tce，

31、石油1.5亿tce，天然气2.8亿tce。2060年碳中和情景介于2C和1.5C情景之间。国网能源研究院预测，深度减排情景（碳中和情景）下，2060年煤炭、石油、天然气剩余消费量约3亿tce、1亿tce、3亿tce。远期化石能源剩余消费量与碳捕获与封存（carboncaptureandstorage,CCS）技术息息相关。国内主流机构研究对于CCS技术发展普遍预期谨慎，如果CCS技术具备良好经济性，则化石能源剩余消费量将有所增加。展望到2030年，清华气候院预计化石能源消费中，石油缓慢上涨（年均+1.1%），天然气较快增长（年均+6.4%）；煤炭2020-2025年处于峰值平台期。需要指出的是，该情景中用电量增速假设（未来十年年均+2.3%）明显偏低，导致“十四五”煤炭消费偏低。我们判断，2021-2025年煤电发电量、动力煤需求最少年均+1.4%、+1%；中性假设下，预计年均+2.1%、+1.6%。上述强化政策情景预测2030年电力需求9.45万亿千瓦时，2020年全社会用电量7.51万亿千瓦时，对应2021-2030年均增速仅2.3%，明显偏低。预计“十四五”全社会用电量年均增速大概率在4.5%以上，全社会用电量2025年就将接近9.45万亿千瓦时。2、政策要求和发展规划