碳达峰和碳中和对新能源行业挑战 (中国碳达峰和碳中和计划)

习*平近**主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上庄严宣告“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,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”。这是中国对世界的庄严承诺,表明了中国政府和人民构建人类命运共同体、控制全球二氧化碳排放和气候变化、走绿色发展道路的决心和信心。碳达峰碳中和是建设具有中国特色社会主义强国大业的重要战略目标之一,同时把中国由能源大国建设成能源强国。中国现代能源体系的要求是“清洁、低碳、安全、高效”,其中能源安全关乎国家安全。

要做好碳达峰与碳中和路径选择和中国能源发展战略研究,要坚持的基本理念是立足国情,安全发展,科学创新,务求实效。

碳达峰碳中和绿色转型的意义,碳达峰和碳中和对新能源行业挑战

目前中国是全球能源消费和碳排放的第一大国,能源结构中以化石能源为主,2019年煤炭占比56.7%,石油天然气占比28%,非化石能源占比15.3%;碳汇能力12× t,其中80%来自于森林。在国家政策引导和技术进步的推动下,中国单位能源消费和碳排放已进入平台区,碳排放强度大幅下降,能源转型已取得重要进展,非化石能源消费快速增加(2020年在能源结构中占比15.9%),但仍然面临产业结构偏重、能源消费偏煤、能源利用效率偏低、碳中和窗口期偏短、新能源关键矿物供应不足等一系列挑战。

为了实现民族复兴的“第二个百年”宏伟目标,经济要发展,能源需求还要增加,而保证充足可靠的能源供应是中国能源发展战略中的首要问题,能源安全就是国家安全。科学技术与管理的创新是实现碳达峰碳中和目标的推动力,这里的创新需秉承着科学态度做到“四可”——即科学原理上是可能的,技术经济上是可行的,工程实践上是可操作的,长远发展是可持续的。同时,能源发展战略研究、路径选择和方案设计要落到实处,真正见到实效,力戒空谈。

对碳达峰碳中和问题的基本认识

对实现碳达峰与碳中和这一问题的基本认识可概括为5点:(1)能源消费是核心;(2)产业结构调整是关键;(3)化石能源是重点;(4)提效节能是抓手;(5)现代能源体系建设是目标。

  • 能源消费是核心

CO 2 的排放重点在于能源消费。据统计,2020年全球能源CO 2 排放量约占总排放量的87%(中国的相关数据与此基本趋同),中国能源活动排放的CO 2 约98.9× t,约为美国的2.2倍,欧盟的3.9倍,这是因为中国的能源结构是以化石能源尤其是煤炭为主。 所以只有控制好能源结构和消费比例,才能控制住排放总量。由此我们就能更进一步理解习*平近**主席提出的“能源消费革命”的深刻内涵。

  • 产业结构调整是关键

中国处于工业化中后期,第二产业占比很重,既是国民经济的基石,同时也是耗能大户,而且存在产业结构明显不合理的问题。2020年,中国第二产业占GDP比重为37.8%,远高于其他先进发达国家。中国制造业对GDP的贡献率为26.2%,比全球平均水平(16.5%)高出近10%,但单位GDP碳排放达70%左右,其中,钢铁、水泥、有色金属、汽车等高耗能产业在全球占比高,2020年生产了全球57%的粗钢、58%的水泥、57%的电解铝和32.5%的汽车,这是中国能源消耗总量大、单位GDP能源消耗强度高的重要原因。 因此,要合理控制消费和排放比例,就必须进行产业结构调整(包括增加碳汇),在这方面国家有很多相关的数据,也有对策和部署。

  • 化石能源是重点

目前中国的能源结构是以化石能源为主体,而化石能源消费也是碳排放量居高不下的根本原因。要实现双碳目标,必须把煤炭、油气等化石能源作为重点,减少其在消费侧的占比,积极发展非化石能源。2020年,中国煤炭消费量39.6× t(占全球煤炭消费总量的54.3%),在能源结构中占比56.7%,煤炭燃烧碳排放占中国能源相关二氧化碳排放量的79%。煤炭具有高碳属性,1t煤炭燃烧放出的二氧化碳为2.66t,以相同热值单位计算,天然气的二氧化碳排放量设为1,则石油是1.24,煤炭为1.54。因此“减煤”被视为能源绿色低碳转型的主要举措。

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然而,“减煤”如果速度过快、力度过大,将会削弱其对能源体系安全运转的“托底保供”作用,短期内会引发能源安全问题。在今后相当长的一段时间内,由于石油的能源属性、物资属性和金融属性,对石油还会有较大的需求量,对天然气的需求量还会大幅增加。这是因为天然气相对于煤炭的低碳特性,它会成为“减煤”过程中对煤炭很大程度上的良好替代。 化石能源没有原罪,不能一概斥之为“非清洁能源”,通过科技创新把它用好用清洁,它就是清洁能源。

  • 提效节能是抓手

中国目前的能源强度距世界平均水平尚有较大差距。 实现碳达峰碳中和目标,就要牢牢抓好提效和节能两个环节。2000年以来,中国单位GDP能耗持续下降,但仍远高于全球平均水平。根据国际能源署数据,2020年中国每万美元GDP能耗为3.4t标准煤,是全球平均水平的1.5倍、美国的2.3倍、德国的2.8倍。以相同GDP为考核标准,中国的能源消费导致的二氧化碳的排放量是全球平均水平的1.8倍。究其原因是中国的能源结构以煤炭为主,但也说明还有很大的进步空间。

据有关专家计算,以2018年中国能源消费总量46.8× t标准煤为例,如果能把能源强度变为1即达到国际平均水平,中国可减少消耗14× t标准煤,减少34× t的二氧化碳排放,这是非常可观的数字,远高于中国当前的碳汇量!由此可以体会到提效的重大意义和巨大作用。只有通过科技创新和管理创新才能实现提效,这是摆在各行各业面前的重大课题。

另外,节能也非常重要。中国目前存在着严重的能源浪费,能源综合利用率低。据统计,中国约50%的工业能耗没有被利用,余热资源利用率只有30%左右,远低于发达国家40%~60%的平均水平。应当在全社会树立“节能是第一能源”的理念,号召“人人节能”“全民节能”;从理念、政策、法规、管理和科技创新方面入手,切实做好节能,节能本身就是减排。

  • 建设现代能源体系是目标

最终我们要建立起具有中国特色的现代能源体系。这一能源体系的特征是什么?可概括为8个“化”字: 化石能源清洁化,非化石能源低碳化,新能源的多元化、规模化和本地化,多种能源综合化,终端能源消费的再电气化和能源系统智慧化。

碳达峰碳中和情景分析与实现路径研究

(一)中国能源发展与二氧化碳排放趋势预测

自碳达峰碳中和目标提出以来,中国的能源转型之路就成为全世界关注的焦点,国内外多家研究机构从各自视角出发,先后研究并发布多份研究报告,为科学研判未来中国能源行业发展趋势提供了参考。作者及其研究团队调研了国内外多家机构的相关预测结果,并根据自研模型做出总体预测:中国一次能源消费量2030年左右达峰,峰值在53× ~61× t标准煤之间,均值56× t标准煤;能源相关碳排放2025—2030年间达峰,峰值在98× ~111× 之间,均值104× t二氧化碳。2060年实现碳中和,化石能源占比10%~30%左右,非化石能源占比70%~90%左右,终端电气化率55%~70%,CCUS发展规模10×× ~25×× t/a。

(二)碳达峰碳中和情景分析

根据《世界与中国能源展望模型(能源系统模拟模型)》,我们设置了 3种不同情景,即稳健型、积极型和激进型情景;分阶段、分行业、分品种预测能源需求及碳排放量。模拟周期:2035年以前逐年模拟测算,2035年之后每5年为一测算间隔;涉及行业:工业、建筑、交通、电力等;涉及能源品种:煤、油、气、风、光、核、水电、氢、地热、生物质能等。

(三)碳达峰碳中和实现路径

参考国际上的相关经验和我们专家团队的研究结果,实现碳达峰碳中和的基本路径:减煤、稳油、增气,大力发展可再生能源;依靠科技创新切实抓好化石能源的清洁化利用和CCUS技术规模应用,力争2060年非化石能源占比不低于80%。可分3步走。

· 第1步(2020—2035年):减煤、控油、增气,大力发展新能源

通过减煤、控油、增气,大力发展新能源,2035年中国非化石能源占比将超过35%。①严格控制煤炭产量,加大落后产能、小煤矿的淘汰力度,制定老矿合理退出机制,积极推动煤炭深加工产业化示范与规模化发展,全面提升煤炭清洁化利用水平。②加强太阳能、风能、地热能对化石能源的替代,加快新能源汽车对燃油车的替代,控制石油消费增长。③加快陆上西部地区天然气增储上产,实现陆上东部地区天然气产量稳中有升,推进海上天然气勘探开发,持续推动天然气产业快速发展。④大力发展风电、光伏,因地制宜规模化配置陆上风电,鼓励有条件的地区大力发展海上风电,积极支持分布式风电、光伏发展。坚持安全第一、生态优先和绿色发展原则,稳步推进水电、核能与生物质能等清洁能源有序发展。⑤CCS/CCUS技术攻关与示范,推动二氧化碳驱油/气、化工/生物利用等二氧化碳利用技术及工艺的创新和应用,推进CCS/CCUS国家示范区建设。

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· 第2步(2036—2050年):非化石能源加速替代

强化新能源高效开发利用技术攻关,不断完善新能源供需体系建设,促进终端用能电气化水平实现跨越式提升,全面推进新能源产业发展,加快提升新能源消费总量与消费占比,2050年,预计中国非化石能源占比将达到70%以上。①持续加强节能提效技术、设备的推广应用,大力推动全社会节能提效,全面实现节能提效预期目标。②海上天然气开发取得阶段性成果,天然气储备、管网体系更加完善,天然气产业实现大规模发展,助推全社会天然气消费达峰。③中-低成熟度页岩油勘探开发取得突破性成果,石油消费结构持续优化,进一步加大非化石能源对石油的替代,稳步压减石油消费总量。④持续推进整装煤炭开发基地和大型综合能源化工基地建设,建成以绿色煤炭资源为基础的精准开发模式,全面提升煤炭兜底保供能力。⑤加大CCS/CCUS等环节关键技术、工艺、设备的攻关力度,加快推进CCS/CCUS技术在水泥、钢铁等重工业领域和天然气发电领域的规模化应用。

· 第3步(2051—2060年):现代能源体系全面建成

进一步巩固风能、太阳能、氢能、核能等清洁能源的主体地位,强化煤炭、天然气与可再生能源融合发展,以化石能源为主的现代化能源应急储备体系全面建成,2060年非化石源占比超过80%。煤炭、石油等高碳化石能源回归原料属性,全面推进能源结构绿色低碳转型。推动CCS/CCUS技术商业化规模应用,不断完善低碳循环经济体系建设。全面建成智慧协同、多能互补、多网融合、快速响应的智慧能源系统,中国能源体系绿色低碳转型取得全面胜利。

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(四)关键战略举措

为了助力实现碳达峰、碳中和战略目标的实现,关键战略举措是要实施节能、去碳、创新、提效、应急、支撑和合作“七大战略工程”。

①节能工程:强化4类节能举措,推动能源消费实现节约高效。

②去碳工程:强化4类减碳举措,推动能源行业先行碳中和。

③创新工程:突出前沿性、颠覆性技术研发,推动“零碳”能源供应。

④提效工程:构建灵活可靠的智慧能源系统,推动能效大幅提升。

⑤应急工程:构建扎实稳固的应急储备系统,确保能源安全自主可控。

⑥支撑工程:建立与时俱进的配套政策体系,保障能源安全转型。

⑦合作工程:充分利用两个市场、两种资源,推进绿色能源国际合作。

认识与结论

(1)碳达峰碳中和是建设具有中国特色社会主义强国大业的重要战略目标之一,已成为全国人民的共识和责任。我们相信,在习*平近**主席提出的能源“四革一合”方针指引下,立足国情,充分发挥*国体举**制和机制优势,本着科学态度,通过科技创新,统筹规划,积极推进,实现“2030年前碳达峰和2060年前碳中和”,并把中国由能源大国建设成能源强国。

(2)中国现代能源体系的根本要求是“清洁、低碳、安全、高效”,其中“安全”是第一位的,能源安全就是国家安全。

(3)实现碳达峰碳中和的基本路径是减煤、稳油、增气,大力发展可再生能源。

(4)实现碳达峰碳中和的重要关键,是依靠科技创新切实抓好提效和节能,实现化石能源的清洁化利用和CCUS技术规模应用。

本文选编自《世界石油工业》2022年第4期《中国碳达峰碳中和与能源发展战略的认识与思考》

本文引用著录格式:

苏义脑.中国碳达峰碳中和与能源发展战略的认识与思考[J].世界石油工业,2022,29(04):7-11.

图片来源于网络

编辑 胡筱楠

校对 余悦

审核 王祖纲