碳中和如何影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑？

2020年9月，中國領(lǐng)導(dǎo)人在第75屆聯(lián)合國大會(huì)上承諾，中國將采取更有力的政策和措施，努力爭(zhēng)取2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和（指規(guī)定時(shí)期內(nèi)，二氧化碳的人為移除抵消了人為排放）。

我們發(fā)現(xiàn)，如果要在2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，中國須立刻開始行動(dòng)并沿著1.5℃路徑不懈努力，力爭(zhēng)在2050年前實(shí)現(xiàn)75%-85%的溫室氣體減排。在這一路徑下，中國需要在當(dāng)前減碳計(jì)劃的基礎(chǔ)上大幅度地加大投入，努力突破現(xiàn)行技術(shù)與社會(huì)認(rèn)知邊界。

我們力圖把中國的減碳目標(biāo)層層拆解，轉(zhuǎn)化為切實(shí)可行的減排路徑，通過與學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的數(shù)十場(chǎng)專訪與自下而上的建模和模擬，將中國減碳的宏大目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體的落地舉措，并匡算各舉措的減碳影響與所需投入。同時(shí)，針對(duì)能源、制造、交通等重點(diǎn)行業(yè)提供了切實(shí)的轉(zhuǎn)型方案與優(yōu)先級(jí)規(guī)劃。

氣候路徑規(guī)劃碳排放情景推演

從能源結(jié)構(gòu)來看，更清潔的能源組合是實(shí)現(xiàn)低碳減排的根本。

降低化石燃料使用占比，以電能、氫能、熱能大幅度替代煤炭、石油與天然氣，是降低溫室氣體排放的根本。在基準(zhǔn)情景下，中國對(duì)化石能源的終端需求占比居高不下，至2050年仍高60%-65%。若要實(shí)現(xiàn)1.5℃（《巴黎協(xié)定》長期目標(biāo)是將全球平均氣溫較前工業(yè)化時(shí)期的升幅控制在2℃以內(nèi)，并努力將溫度升幅限制在1.5℃以內(nèi)）的情景下的減排目標(biāo)，需進(jìn)一步壓縮化石能源占比，于 2050 年降至25%-30%。

此外，發(fā)電能源結(jié)構(gòu)也應(yīng)逐步去碳化，降低化石能源發(fā)電比例并提升太陽能、風(fēng)能等可再生能源與核能發(fā)電的占比。若要實(shí)現(xiàn)1.5℃情景下的減排目標(biāo)，化石能源發(fā)電比例需進(jìn)一步降低至約 20% 的水平。

從碳強(qiáng)度（每單位 GDP 對(duì)應(yīng)的碳排量）角度來看，中國目前的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)是造成總排量較高的主要原因（參見圖1）。但在人均碳排放上，目前中國依然遠(yuǎn)低于美國，甚至低于德國等低碳發(fā)達(dá)國家。

在基準(zhǔn)情景下，隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)改善與產(chǎn)業(yè)升級(jí)、供給側(cè)改革與產(chǎn)能進(jìn)一步優(yōu)化，中國碳強(qiáng)度將顯著降低。但若要達(dá)成 1.5℃目標(biāo)，中國還需致力于大幅降低其人均碳排放，才能實(shí)現(xiàn)碳中和本質(zhì)性跨越。為此，各部門需攜手并進(jìn)、推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型。

從部門來看，能源與工業(yè)部門作為最大的排放部門，在基準(zhǔn)情景下即可實(shí)現(xiàn)減排。

其中，工業(yè)部門減排幅度最大，2050年與現(xiàn)狀相比減排接近50%;能源部門次之，但減排幅度不超過5%。而交通、建筑、農(nóng)業(yè)與土地利用三個(gè)部門在基準(zhǔn)情景下排放量預(yù)計(jì)將持續(xù)攀升，為實(shí)現(xiàn)更積極的減排目標(biāo)，這三個(gè)與人口及需求端緊密相關(guān)的部門尤其需要提升效率、降低能耗，才能大幅降低人均碳排放。

在 1.5℃情景下，能源部門將貢獻(xiàn)最主要的減排絕對(duì)值，排放量較基準(zhǔn)情景再降低 65%-70%;工業(yè)部門須進(jìn)一步挖掘減排空間，較基準(zhǔn)情景排放量再降低 60%-65%;交通部門則須扭轉(zhuǎn)碳排放增長勢(shì)頭，實(shí)現(xiàn)與基準(zhǔn)情景相比 75%-80% 的減排;而建筑、農(nóng)業(yè)與土地利用部門將奮起直追，實(shí)現(xiàn)零排放或負(fù)排放。

在1.5℃路徑下所有減排舉措均按計(jì)劃執(zhí)行的情況下，剩余的溫室氣體排放主要存留在能源產(chǎn)品制造、工業(yè)設(shè)備排放及交通領(lǐng)域航空燃料排放中，分別占據(jù)約 65%、25%、10% 比例。

去碳減排關(guān)鍵抓手

我們將中國的減碳舉措分為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、模式升級(jí)、能效提升、碳捕獲與儲(chǔ)存技術(shù)（CCS）四大類。

○能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型：以可再生能源、核能等清潔能源替代煤炭、天然氣、石油等化石燃料。

○模式升級(jí)：通過改變現(xiàn)有設(shè)備、工藝的運(yùn)作模式來推動(dòng)節(jié)能減排（如采用創(chuàng)新工藝流程、 交通模式變化、使用熱泵技術(shù)）。

○能效提升：提升能源效率（如工業(yè)通用設(shè)備節(jié)能、降低燃油車能耗、推廣節(jié)能家電）。

○碳捕獲與儲(chǔ)存技術(shù)：在利用化石能源發(fā)電以及工業(yè)部門中推廣碳捕獲與儲(chǔ)存技術(shù)。

在以上四類舉措中，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的減碳影響最為顯著，將貢獻(xiàn)約 70% 的溫室氣體減排，主要由能源部門的清潔能源發(fā)電、交通部門的電動(dòng)化轉(zhuǎn)型帶動(dòng)。模式升級(jí)次之，約占溫室氣體減排的 20%，其中工藝流程創(chuàng)新、可持續(xù)農(nóng)業(yè)相關(guān)舉措貢獻(xiàn)主要份額。碳捕獲與儲(chǔ)存技術(shù)對(duì)減排的貢獻(xiàn)同樣不可小覷，在化石燃料無法完全清退的情況下，CCS 技術(shù)勢(shì)必推行。

為實(shí)現(xiàn) 1.5℃路徑下的減排目標(biāo)，截至 2050 年完成各項(xiàng)舉措所需累計(jì)投資90萬億-100萬億元人民幣，約占2020-2050 年累計(jì) GDP 的2%（參見圖2）。

其中，交通部門所需投資最大， 主要包括交通工具的電動(dòng)化以及航空燃料的清潔轉(zhuǎn)型。能源部門次之，主要由可再生能源、 核能發(fā)電以及? CCS技術(shù)（二氧化碳的捕獲和封存）的研發(fā)與應(yīng)用拓展驅(qū)動(dòng)。除此以外，工業(yè)部門的工藝流程創(chuàng)新、建筑部門的熱泵技術(shù)、農(nóng)業(yè)與土地利用部門的垃圾焚燒處理也將占據(jù)較大的投資份額。

產(chǎn)業(yè)細(xì)化路徑

在碳中和目標(biāo)的指引下，能源、交通、工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)與土地利用五大部門需要共同努力，開啟低碳轉(zhuǎn)型。為了實(shí)現(xiàn)1.5℃路徑下溫室氣體減排目標(biāo)，五大部門需要各自達(dá)成約 60%-105% 不等的減排幅度，對(duì)于部分部門來說，接近零排放級(jí)別。

能源部門任務(wù)緊迫

至2050年，能源部門在基準(zhǔn)情景下碳排放量與目前相比變化不大，僅能實(shí)現(xiàn)停止增長 并輕微下降。為實(shí)現(xiàn) 1.5℃目標(biāo)，須采取更積極的舉措，實(shí)現(xiàn) 65%-70% 的減排。這意味著更加積極地推動(dòng)發(fā)電側(cè)能源轉(zhuǎn)型，擴(kuò)大可再生能源的發(fā)電比例。

對(duì)此，可再生能源行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)普遍持積極樂觀態(tài)度。除光伏等可再生能源，先進(jìn)的能源技術(shù)對(duì)減碳的貢獻(xiàn)至關(guān)重要，如碳捕獲與儲(chǔ)存技術(shù)，將大規(guī)模地被運(yùn)用在（被清潔能源替代后）剩余的化石能源發(fā)電中。為逐步靠近1.5℃乃至碳中和目標(biāo)，需以更加安全穩(wěn)定的技術(shù)，擴(kuò)大核電的發(fā)電占比。同時(shí)，在能源產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，進(jìn)一步挖掘去碳空間。

為實(shí)現(xiàn)能源部門的大幅度減排，基礎(chǔ)設(shè)施與機(jī)制方面的前提條件不可或缺?；A(chǔ)設(shè)施方面，電力系統(tǒng)的靈活性是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模運(yùn)用的重要基礎(chǔ)，中國電網(wǎng)企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)正積極推動(dòng)特高壓技術(shù)（UHV）、電化學(xué)儲(chǔ)能等方面的研究和規(guī)模應(yīng)用，為發(fā)電側(cè)能源轉(zhuǎn)型做足準(zhǔn)備。

機(jī)制方面，能源體制改革須進(jìn)一步開展，政府與國有企業(yè)應(yīng)攜手推動(dòng)電力系統(tǒng)市場(chǎng)化改革，以構(gòu)建公平競(jìng)爭(zhēng)、鼓勵(lì)創(chuàng)新的市場(chǎng)環(huán)境。中國應(yīng)努力探索適合于本國國情的碳定價(jià)機(jī)制，如碳貿(mào)易與碳稅，以期積極促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的發(fā)展。

工業(yè)部門技術(shù)引領(lǐng)

得益于現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)升級(jí)與能效提升舉措，2050 年基準(zhǔn)情景下工業(yè)部門預(yù)計(jì)能實(shí)現(xiàn)約50% 的減排。在 1.5℃情景下，工業(yè)部門將力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)約 80%-85%的減排。

毋庸置疑的是，工業(yè)設(shè)備效率的提升（如先進(jìn)熔爐、高效電機(jī)）將有效推動(dòng)進(jìn)一步的去碳進(jìn)程。但在精益運(yùn)營與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的背景下，簡(jiǎn)單的淘汰產(chǎn)能、更換設(shè)備、優(yōu)化燃料等舉措已經(jīng)無法滿足工業(yè)部門更高的減排需求。

工藝流程創(chuàng)新則是推動(dòng) 1.5℃減排目標(biāo)的重要抓手，如鋼鐵領(lǐng)域的短流程煉鋼與節(jié)能技術(shù)改造、化工領(lǐng)域的甲醇制烯烴技術(shù)。工業(yè)自有發(fā)電、產(chǎn)熱領(lǐng)域的減排措施同樣意義非凡、作用顯著。

為保證工業(yè)領(lǐng)域減排措施的有力執(zhí)行，政府應(yīng)積極推動(dòng)更完善的節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)，并通過經(jīng)濟(jì)與稅收手段促進(jìn)能源密集型企業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。同時(shí)，應(yīng)利用我國大規(guī)模的工業(yè)園區(qū)基礎(chǔ)，推動(dòng)生態(tài)工業(yè)園與綜合環(huán)境治理，釋放工業(yè)園區(qū)在系統(tǒng)性節(jié)能減排方面得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

交通電動(dòng)化加速

因汽車保有量與出行需求的持續(xù)上升，在基準(zhǔn)情景下交通部門 2050年排放量將上升約30%，與 1.5℃情景下減排約 70% 的目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。為達(dá)成更積極的減排目標(biāo)，交通運(yùn)載工具的電動(dòng)化轉(zhuǎn)型是最為本質(zhì)、貢獻(xiàn)最大的減排舉措，包括當(dāng)下已大幅啟動(dòng)的公共交通電動(dòng)化、以及迅猛發(fā)展的乘用車與商用車電動(dòng)化。

而電池技術(shù)的發(fā)展將致力實(shí)現(xiàn)新能源車總擁有成本（TCO）的降低、里程焦慮的消除、和駕駛體驗(yàn)的升級(jí)，持續(xù)加強(qiáng)新能源車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。充電基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)張也將為新能源車的普及提供有力支撐，而電池的梯次利用與車輛到電網(wǎng)（V2G）技術(shù)不但有益于改善車量總擁有成本，亦能反向助力電網(wǎng)靈活性提升。

在交通工具電動(dòng)化轉(zhuǎn)型之外，為實(shí)現(xiàn) 1.5℃情景乃至碳中和的目標(biāo)，還需加強(qiáng)推進(jìn)航空燃料去碳化。中國已開始啟動(dòng)氫燃料飛機(jī)的研發(fā)，但多以研究機(jī)構(gòu)主導(dǎo)。中國需更盡快加速氫燃料飛機(jī)的商用研發(fā)，力爭(zhēng)在 2040 年前后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，才可能實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域的“最后一公里”減排。

建筑推廣節(jié)能改造

因城鎮(zhèn)化的發(fā)展與人民生活質(zhì)量的不斷提升，在基準(zhǔn)情景下建筑部門 2050 年排放量將上升 10%-15%。而在 1.5℃情景下則須實(shí)現(xiàn)零排放。在建筑部門的減排舉措中，推進(jìn)較快且立竿見影的當(dāng)屬建筑節(jié)能改造和取暖的去碳化。

若要實(shí)現(xiàn)建筑部門的零排放，技術(shù)升級(jí)以及公眾認(rèn)知邊界的拓展至關(guān)重要。在供暖領(lǐng)域，需積極推進(jìn)熱泵的應(yīng)用拓展，尤其是在極寒地區(qū)的效率提升問題亟待解決。太陽能熱水器也需突破現(xiàn)今主要應(yīng)用在遠(yuǎn)郊地區(qū)、價(jià)格低廉、質(zhì)量參差不齊的瓶頸，爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)滲透率。炊事電氣化將是建筑部門節(jié)能減排貢獻(xiàn)最大、卻實(shí)現(xiàn)較為困難的舉措，需提升公眾對(duì)電炊具的接受度、擴(kuò)大居民建筑電網(wǎng)容量才有可能實(shí)現(xiàn)。

土地利用尋求突破

農(nóng)業(yè)與土地利用部門的減排任務(wù)同樣艱巨，2050年在 1.5℃路徑下，預(yù)期減排幅度須略微超過 100%，達(dá)到負(fù)排放。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排最主要依靠農(nóng)村沼氣工程與化肥產(chǎn)業(yè)革新。得益于政策與補(bǔ)貼的支持，截至 2020 年中國已建立 200 億立方米的生物沼氣池，

大幅降低甲烷與二氧化碳排放。面向未來，生物沼氣池將向更大規(guī)模發(fā)展并逐步提升后市場(chǎng)運(yùn)維服務(wù)的成熟度，以進(jìn)一步貢獻(xiàn)節(jié)能減排?；实倪^度利用是農(nóng)業(yè)溫室氣體（如一氧化二氮）排放的始作俑者，化肥產(chǎn)業(yè)革新將有效推動(dòng)肥料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、并加速科學(xué)施肥方法的普及。

為了實(shí)現(xiàn)更大程度的減排，中國需在土地利用領(lǐng)域?qū)で笮碌耐黄?。中國目前的垃圾處理主要依靠填埋，未來需推進(jìn)垃圾焚燒處理的研發(fā)，破解現(xiàn)有技術(shù)與成本方面的難題，大幅提升垃圾焚燒處理的滲透率，在城市生活垃圾處理中達(dá)到 80% 的水平。最后，中國需持續(xù)挖掘碳匯增長的潛力，進(jìn)一步推進(jìn)造林與再造林工程，增強(qiáng)溫室氣體吸收能力，為負(fù)排放貢獻(xiàn)源源不斷的綠色動(dòng)力。

本文節(jié)選自波士頓咨詢公司《中國氣候路徑報(bào)告：承前啟后、堅(jiān)定前行》陳白平、陸怡、劉恭毅、Thomas Palme、Ming Teck Kong、Rune Jacobsen、范樂思著，經(jīng)授權(quán)刊載。