重塑能源—中国：能效在中国面向2050年路线图中的作用

摘要：作为《巴黎协定》承诺的一部分，中国计划在2030年左右达到二氧化碳（CO2）排放峰值并争取尽早达峰。在研究如何实现上述减排承诺的前提下， 中美研究人员组成的团队构建了一个自下而上的中国能源供需综合模型。基于该模型对比分析了两种情景的差异，即沿着当前趋势发展的参考路径情景以及“重塑能源”替代路径情景。“重塑能源”替代路径是指为满足国家需求，在2050年前最大程度地应用当前成本有效的能源效率策略和可再生能源。结果表明，如果中国走更积极的重塑能源路径，那么其二氧化碳排放量可比参考路径提前11年达峰。本文重点分析了在更积极的路径下能源效率策略对于二氧化碳减排的作用。除能源效率外，本研究还分析了燃料替换（从碳密集型燃料转向其他燃料）的减排作用。结果表明，对于重塑能源情景，能源效率提高及相关策略贡献了中国2050年二氧化碳总减排潜力的75%，而燃料替换仅占25%。为在中国实现上述具有显著成本效益的能效潜力，本文还讨论了需要克服的障碍和需要实施的附加政策

关键词：中国能源供需综合模型；重塑能源：中国；附加政策

中图法分类号：F426 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2018.03.006

0 前言

1980年至2012年，中国一次能源消费增长了六倍（年均增长率为6%），远高于同期全球一次能源消费增速（增长1.8倍，年均增长率为2%）（ERI， 2016）。经过几十年主要由化石燃料驱动的快速经济增长，至2014年底中国能源相关二氧化碳排放量占全球的28%，其中79%来自于煤炭使用（根据NBS （2016）数据计算）。为解决中国国内的环境问题，同时支持后巴黎时代的全球气候变化行动，中国以煤炭为主的能源体系亟需快速转型。2014年6月，中国国家主席习近平在号召推进“能源生产和消费革命”时就强调了能源体系转型的必要性。作为对《巴黎协定》承诺的一部分，中国随后制定了控制二氧化碳排放的国家目标，即二氧化碳排放量在2030年左右达到峰值并争取尽早达峰，以及2030年单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降60%至65%。为了实现上述减排目标以及应对国内环境挑战，中国需要走出一条能源消费和能源生产转型的崭新道路，从而支撑持续的经济增长和快速的城市化进程。

本文分析了中国如何在显著改善环境和提升能源安全的前提下以成本有效的方式进行节能。为实现显著的二氧化碳减排，重点关注能源效率策略在未来的建筑、工业和交通运输部门中所起的核心作用。本研究采用了广义的能源效率定义，相关策略中既包括通过改善材料使用（例如更长的产品寿命）、优化能源强度来减少能源需求的任何行动，也包括从能源密集型产业活动转向服务导向型产业活动的结构性转变，还包括城市化、工业化、交通运输、社会消费和意识的过程和模式转变。除能源效率外，本研究还分析了燃料替换（从碳密集型燃料转向其他燃料）的减排作用。本文是在“重塑能源：中国”研究项目成果的基础上形成的。该项目由中国国家发展和改革委员会能源研究所、美国劳伦斯伯克利国家实验室中国能源研究室和美国落基山究所经历三年合作于2016年9月完成（ERI， LBNLandRMI， 2016）。

本文首先介绍了建模和分析方法以及相关情景，为下文构建从当前至2050年的中国能源体系转型路线图奠定方法学基础。其次，分析了重塑能源情景下能源效率和燃料切换策略对中国2050年二氧化碳减排的贡献。再次，详细讨论了建筑、工业和交通运输等部门的能源效率和燃料替换策略。重点介绍了2050年不同能效策略在部门层面对节能和二氧化碳减排的潜在影响，并展望了在这些策略影响下中国煤炭、能源利用和二氧化碳达峰的前景。最后，讨论了为在中国实现上述具有显著成本效益的能效潜力需要克服的障碍和需要实施的附加政策。

1 研究方法

1.1 模型和分析框架

本研究基于人口、经济和技术驱动因素，采用不同的建模工具、分析方法和情景分析方法对中国未来能源需求进行详细的自下而上的评估。本研究整合了三方面内容，包括基于中国能源供需部门的建模、针对技术和措施的成本效益计算以及最小成本电力调度模式。此外，为了给建模假设的提出和校准提供参考信息，在分析过程中引入了超过75个实际的国际案例研究。

长期能源替代规划（LEAP）1 模型框架建立在自下而上的核算框架之上，包含物理和宏观经济活动驱动因素，能够在终端用途层面详细表征主要的能源需求部门。将特定终端用途技术和措施的成本效益计算结果作为LEAP模型的输入，从而为关键建模参数提供信息，例如最高的成本效益效率和技术采用率。本研究基于省级最小成本电力调度优化（EDO）模型预测了发电装机容量，并将按照燃料类型和运行时间分类的发电装机容量信息纳入LEAP模型的电力部门模块。图1概述了本研究的總体建模框架。

除了综合建模框架外，为了获取分析方法的相关信息、检验假设以及评价结论，在整个研究期间还对来自中国主要智库、学术机构和行业协会的专家进行了访谈和咨询。由中国高级能源政策制定者和顾问组成的专家指导委员会也就中国的最新发展情况和未来的政策考虑提供了反馈。

1.2 情景分析

由于基于情景的评估方法能够比较中国两种可能能源路径到2050年的差异，因此，采用该方法来识别能源效率策略在中国未来路线图中的潜在影响。根据现有关于中国和国际的预测数据，两种情景采用了相同的宏观经济驱动因素和假设，如表1所示。总体上，在设计两种情景的技术发展、碳定价和社会成本等方面时采取了保守的做法。例如，虽然中国已开展了碳排放交易试点，并承诺在“十三五”规划期间（2016～2020年）启动全国碳交易市场，但本文并未在分析中对未来的二氧化碳排放量进行明确定价。此外，本文也未将公共卫生和环境质量等外部经济效益包括在成本计算中。

参考情景假设2010年实施的政策在未来仍然有效且在2010年之后没有引入新的政策，但是至2050年技术将持续自主改进。重塑能源情景代表了中国未来能源发展的转型路径，充分利用当前商业上可行的、具有成本效益的能源效率和可再生能源供应策略，同时也考虑了自主的技术改进。在中国重塑能源情景的开发中采用了四步法，包括减少需求、尽可能高效地满足需求、尽量电气化需求以及转向可再生能源或低碳能源。针对每个终端需求部门和能源转换部门，分别制定了用于实现上述“重塑”中国能源体系四个步骤的具体策略。