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能源经济预测与展望研究报告 FORECASTING AND PROSPECTS RESEARCH REPORT CEEP-BIT-2021-004（总第52期） 全球气候治理策略及中国碳中和路径 展望 2021 年 1 月 10 日 北京理工大学能源与环境政策研究中心 特别声明 本报告是由北京理工大学能源与环境政策研究中心、能源经济与环境管理北 京市重点实验室、北京经济社会可持续发展研究基地、北京理工大学管理与经济 学院、中国“双法”研究会能源经济与管理研究分会和中国能源研究会能源经济 专业委员会联合出版的系列研究报告之一。如果需要转载，须事先征得本中心同 意并且注明“转载自北京理工大学能源与环境政策研究中心系列研究报告”字样。 全球气候治理策略及中国碳中和路径展望 执 笔 人：魏一鸣 余碧莹 赵光普 康佳宁 安润颖 陈景明 吴郧 谭锦潇 邹颖 梁巧梅 廖华 唐葆君 作者单位：北京理工大学能源与环境政策研究中心 联 系 人：余碧莹 研究资助：国家重点研发计划（2016YFA0602603），国家自然科学基金项目 （71822401，71521002，71603020），北京市自然科学基金项目 （JQ19035）。 北京理工大学能源与环境政策研究中心 北京市海淀区中关村南大街 5 号 邮编： 100081 电话： 010-68918551 传真： 010-68918651 E-mail: yubiying_ 网址： Center for Energy and Environmental Policy Research Beijing Institute of Technology 5 Zhongguancun South Street, Haidian District Beijing 100081, China Tel: 86-10-68918551 Fax: 86-10-68918651 E-mail: yubiying_ Website: 1 全球气候治理策略及中国碳中和路径 展望 一、应对气候变化刻不容缓，中国积极参与全球气候治理 应对气候变化已成为全球共识。2015年12月，缔约方通过巴 黎协定，并明确了本世纪末将全球温升控制在不超过工业化前2度 的目标，并将1.5度温控目标确立为应对气候变化的长期努力方向。 巴黎协定规定各缔约方每五年提交一次“国家自主减排贡献” （NDC），由各国自主制定减排目标。但现有多数研究表明（Wei et al., 2018），国家自主减排贡献无法满足2度和1.5度温控目标的要求。 2018年，IPCC发布全球升温1.5特别报告，指出如果按照目前 每十年平均约0.2的温升趋势，全球温升最快可能在2030年间达到 1.5。一旦突破1.5临界点，气候灾害发生的频率和强度将大幅上 升，将引发水资源短缺、旱涝灾害、极端高温、生物多样性丧失和海 平面上升等长期不可逆的巨大风险。 当前正处于全球气候治理体系重建的关键时期。为使各国NDC 与全球温控目标不断趋近，巴黎协定设置了动态评估机制，要求 各国依据自身减排能力逐期增加减排量。然而，出于短期经济发展考 虑，国家或地区可能拒绝增强短期行动力度，这对后巴黎时代全球气 候治理提出了严峻挑战。在此背景下，亟需回答目前各国提出的NDC 方案存在哪些不足？为了实现2 或 1.5温控目标，全球各国应 如何合作减排才能实现共赢？各国应采取何种气候治理策略？ 2 中国积极参与全球气候治理，提出“碳达峰”、“碳中和”目标。 中国作为世界第二大经济体，积极应对气候变化，彰显了负责任的大 国形象。2020年9月，在第75届联合国大会一般性辩论上，中国向 全世界承诺将采取更加有力的政策和措施，CO 2 排放力争于2030年 前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。为了践行中国的减排 责任，我国应采取何种路径以实现2030碳达峰、2060年碳中和的目 标？ 为了回答上述问题，北京理工大学能源与环境政策研究中心魏一 鸣教授团队（简称“中心团队”）基于自主研发的具有中国自主知识 产权的气候变化综合评估模型方法C 3 IAM （the Chinas Climate Change Integrated Assessment Model），在其领衔的国家重点研发计划 项目(2016YFA0602600)“气候变化经济影响综合评估模式研究”和国 家自然科学基金创新研究群体项目（71521002）等国家科技任务支持 下，推出全球气候治理策略及中国碳中和路径展望报告。通过对全球 134个主要排放国应对气候变化可能带来的经济收益和避免的气候 损失进行评估，提出了在后巴黎协定时代能够实现各国合作共赢的最 优气候治理策略；并在此基础上，围绕中国“碳达峰”、“碳中和”目 标，提出我国碳排放总体路径、行业减排责任、重点技术规划、重大 项目布局等多个层面的具体实施方案，为我国引领和参与全球气候治 理提供明确的“中国方案”。 二、全球应对气候变化的合作共赢策略 研究首先针对现有各缔约方提交的NDC方案无统一标准，各国 3 NDC目标温室气体排放无法统一核算的难题，提出了基于强度准则 的预测方法(CEEP-S)， 给出了既有NDC方案下全球各国的排放路 径。进一步地，为实现全球长期温控目标以避免巨额损失，中心团队 在考虑技术发展和气候变化不确定性的基础上，综合评估了相比于现 有NDC，实现温控目标需要额外付出的减排成本和可以避免的气候 损失，提出了百余条减排量大于现有NDC的排放路径。其中，能够 实现2度或1.5度温控目标的路径约占52。结果表明，当低碳技术 中速或快速发展时（即低碳技术成本每五年的下降率可达到15或 更多），总能够找到一种具有直接收益（额外付出的减排成本小于避 免的气候损失）的应对气候变化策略。在此基础上，我们进一步识别 出9套在后巴黎协定时代既能实现2度或1.5度温控目标，又能使各 国相比于现有NDC 有净收益，并且能够最大化全球福利的最优合作 策略，我们称之为“自我防护策略”。其中，实现2度目标的自我防 护策略4套，实现1.5度目标的自我防护策略5套（如图1）。 4 图1 自我防护策略构建及其主要特征 在“自我防护策略”下，与当前的减排努力（NDC）相比，全球 累积收益将超过额外减排成本。到本世纪末，实现2度和1.5度目标， 将为全球带来330-422万亿美元的累积净收益（2011年的不变价格， 按购买力平价法；此后，所有货币金额都使用相同的不变价格），全 球将于2065-2070年实现扭亏为盈。在气候影响加剧和低碳技术迅速 发展的条件下，实施自我防护策略将带来更大的益处。本世纪末所有 国家和区域都能实现正的累计净收益，有望达到2100年GDP的0.5% 至5.3%，即使是相对脆弱的国家，在2100年也将获得净收益。各国 平均净支出小于年度GDP的0.6%，对经济增长的影响十分有限。但 是，温控目标下，全球大约需要18-114万亿美元前期投资以实现应 对气候变化的扭亏为盈。图2展示了根据自我保护策略，G20经济体 和部分代表性脆弱国家的收支平衡点以及前期投资。其中，G20集团 5 国家需要付出约16-104万亿美元前期投资；拉丁美洲、中东和非洲 等相对脆弱的国家和地区需要1-10和0.1-0.3万亿美元资金投入即可 在2060-2075年和2030-2035年前实现扭亏为盈。实现1.5度目标相 比于实现2度目标，可以更早地达到收支平衡点。上述结果在一定程 度上为国家间合作应对气候变化的资金和技术转移提供了科学依据。 研究进一步发现，尽管实现2度和1.5度目标需要付出一定的前 期成本，但是如果当前的减排努力（NDC）不加以改进，到本世纪末 与实现温控目标相比，全球总计将会错失约127至616万亿美元的收 益；如果各国不能实现当前的NDC，预计全球错失的收益将可能达 到150至792万亿美元。换言之，如果各国加大减排力度应对气候变 化，将给本国和全球带来巨大的经济收益。 图2 自我防护策略下全球、区域和国家可获得的净收益及扭亏为盈时间 6 就各国提交给巴黎协定的既有NDC而言，大部分国家自主 减排目标缺乏雄心。为了实现长期温控目标和经济收益，根据“自我 防护策略”，2030年全球需要在现有NDC基础上进一步减排190-290 和280-300亿吨二氧化碳当量以实现2度和1.5度温控目标。所有国 家和地区均需在现有NDC基础上进一步提高减排力度。其中，日本、 美国、俄罗斯、欧盟、中国需要付出更多的努力，在本世纪中叶之前 需要实现净零排放。研究团队基于模型结果，编制了不同策略下134 个国家后巴黎协定时代实现温控目标的国家自主减排贡献改进方案。 相关成果“后巴黎时代各国应对气候变化的自我防护策略” （Self-preservation strategy for approaching global warming in the post-Paris Agreement era）,以研究长文（Research Article）形式发表于 自然子刊自然通讯（Nature Communications）。研究成果得到 20多个国家60多家主流媒体的广泛关注和正面报道。 三、中国碳中和路径 我国提出2060年碳中和目标，彰显了我国的大国担当，也是我 国实现高质量发展的必经之路。实现碳中和目标的路径存在极大的不 确定性，它取决于后疫情时代的经济发展水平、能源系统的低碳转型 力度、碳捕集与封存技术（CCS）的部署规模以及森林碳汇可用量等 多个方面。为了刻画不同碳中和方式之间的替代，及同种方式不同时 间的替代，中心团队自主构建国家能源技术模型（C 3 IAM/NET），模 拟能源供给-加工转化-运输配送-终端使用-末端治理的全过程，覆盖 消耗能源的全行业（涉及20个细分行业，600多种技术）。基于 7 C 3 IAM/NET模型，进一步回答以下问题：后疫情时代不同经济复苏 情况下，能源系统的低碳转型是否能够实现碳中和目标？各行业应该 如何分担减排责任？应该如何部署CCS技术？实现碳中和目标需要 多少碳汇？ 研究结果表明，能源系统加速低碳转型是我国实现2060碳中和 目标的关键。但是即使能源系统在可行技术路径下最大限度低碳转 型、并结合CCS大规模部署，到2060年，距离碳中和仍有 3-9 亿 吨CO 2 差距，需由森林碳汇来弥补。 要加速能源系统低碳转型，各个用能行业都需要加大转型力度， 其中电力、交通、居民等部门是未来减排的重中之重。考虑能源系统 不同程度转型和CCS不同规模部署情景下，2060年剩余CO 2 排放主 要来自于电力、钢铁、化工、交通等部门。按照我国更新的NDC目 标加大节能减排力度，有望于2025年实现全国碳达峰，峰值最高为 108亿吨CO 2 。 为了实现碳中和愿景下各个行业的减排责任，需要对各类技术进 行合理规划。电力部门应重点发展风电、光电、CCS技术，争取“十 四五末”实现碳达峰，2060年前实现零排放。钢铁行业短期应加速 小球烧结、低温烧结、干法熄焦、干式高炉炉顶余压余热发电等节能 技术，争取“十四五”初期实现碳排放达峰，中长期应加大电弧炉炼 钢、氢能炼钢和CCS技术的部署。化工行业应发展轻质化原料、先 进煤气化技术、低碳制氢和CO 2 利用技术、CCS技术等，争取实现 关键化工产品的碳排放在2037年前达峰。对于建筑、交通等民生部 8 门，为了实现我国2060碳中和目标，应争取实现“十五五”期间或 “十六五”初达峰。建筑部门应继续提高采暖制冷效率，大幅提升电 气化水平, 因地制宜发展分布式能源；交通部门应优先铁路、水路运 输，发展电动客/货车、氢燃料车、生物燃料飞机和船舶等先进技术。 CCS技术将在实现碳中和的道路上发挥重要的作用。如果要对 CCS项目实施大规模应用，从经济性和可行性的角度考虑，应重点环 绕渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、南华北盆地、四川盆地等区域进行部 署。 四、对进一步应对气候变化的几点建议 （一）新一轮气候协定建议采用“混合机制” 由于全球气候资源的公共物品特性，巴黎协定自下而上的自 愿承诺模式易出现“搭便车”现象，因此，难以实现温控目标。新一 轮谈判中，应在原有的自下而上机制的基础上，引入温控目标，对巴 黎协定下缔约方减排目标提出改进方案，形成“自下而上”与“自 上而下”集成的“混合机制”。并及时监测全球温室气体排放量，定 期分析和评估各国的努力程度以及目标设定是否公平合理。 （二）建议制定缔约方自主减排贡献目标的编制标准和规范 由于各缔约方没有就NDC文件内容达成一致， NDC的编制结 构并无统一标准，各方提交的方案各有侧重。主要体现在温室气体减 排目标类型多样，涵盖的部门和温室气体类型相异，目标年和基准年 选择不一，导致减排目标核算以及有效性评估存在障碍，加大了气候 协定盘点的难度。因此，为了减少全球气候治理效果的不确定性，应 9 在气候谈判中统一各国减排目标的编制标准和规范。此外，应建立应 对全球气候变化高分辨率公共数据库，涵盖各国社会、经济、技术、 土地利用、生态、人类健康等多维数据，利用大数据技术提升未来气 候变化社会经济影响评估的时空精度，及时追踪缔约方的履约程度。 （三）加快推进全国和全球统一碳减排市场机制建设和完善 合理的机制设计有助于更有效地温室气体排放，减缓气候变化。 中国目前积极推行全国统一碳市场，为了加快推动我国气候治理的步 伐，应思考如何开展基于市场机制的多轨设想，引入市场的拍卖机制， 在不同部门综合运用命令型工具、碳交易、碳税、补贴等有效策略。 并进一步引导全球构建统一碳减排市场机制，完善实施细则。 （四）加快推进能源系统低碳转型，提前有序部署CCS项目 （本部分内容省略，暂不公开） 主要参考文献 1 Wei Y.M., et al. (2018). An integrated assessment of INDCs under Shared Socioeconomic Pathways: an implementation of C3IAM. Natural Hazards 92 (2), 585-618. 2 United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), Katowice Climate Package: Implementation guidelines for the Paris Agreement, unfccc.int/ (2018). 3 IPCC Special Report: Global Warming of 1.5C (Cambridge Univ. Press, 2018) 4 United Nations Environment Programme (UNEP). The Emissions Gap Report 2018. An annual assessment tracking climate policy action over the past six years, which provided the basis for the analysis presented in this Perspective. uneplive.unep/media/docs/theme/13/ EGR_2015_301115_lores.pdf (2018) 5 Rogelj, J. et al. Paris Agreement climate proposals need a boost to keep warming well below 2C. Nature 534, 631-639 (2016) 北京理工大学能源与环境政策研究中心简介 北京理工大学能源与环境政策研究中心是2009年经学校批准成立的研究机 构，挂靠在管理与经济学院。能源与环境政策中心大部分研究人员来自魏一鸣教 授2006年在中科院创建的能源与环境政策研究中心。 北京理工大学能源与环境政策研究中心（CEEP-BIT）面向国家能源与应对 气候变化领域的重大战略需求，针对能源经济与气候政策中的关键科学问题开展 系统研究，旨在增进对能源、气候与经济社会发展关系的科学认识，并为政府制 定能源气候战略、规划和政策提供科学依据、为能源企业发展提供决策支持、为 社会培养高水平专门人才。 中心近期部分出版物 Yi-Ming Wei et al. Energy Economics: Understanding Energy Security in China. Emerald Publishing Limited, 2019. Yi-Ming Wei et al. Energy Economics: Understanding and Interpreting Energy Poverty in China. Emerald Publishing Limited, 2018. 魏一鸣, 廖华等. 能源经济学（第三版）. 北京: 中国人民大学出版社, 2019. 魏一鸣. 中国能源经济数字图解2014-2018. 北京: 经济管理出版社, 2019. 魏一鸣，廖华，余碧莹，唐葆君等. 中国能源报告（2018）：能源密集型部门绿 色转型研究. 北京: 科学出版社, 2018. 中心近年“能源经济预测与展望”报告 总期次 报告题目 总期次 报告题目 1 “十二五 ”中国能源和碳排放预测与展望 29 2017 年我国碳市场预测与展望 2 2011 年国际原油价格分析与走势预测 30 新时代能源经济预测与展望 3 2012 年国际原油价格分析与趋势预测 31 2018 年国际原油价格分析与趋势预测 4 我国中长期节能潜力展望 32 2018 年石化产业前景预测与展望 5 我国省际能源效率指数分析与展望 33 新能源汽车新时代新征程 :2017 回顾及未来展望 6 2013 年国际原油价格分析与趋势预测 34 我国电动汽车动力电池回收处置现状、趋势及对策 7 2013 年我国电力需求分析与趋势预测 35 我国碳交易市场回顾与展望 8 国家能源安全指数分析与展望 36 新贸易形势下中国能源经济预测与展望 9 中国能源需求预测展望 37 2019 年国际原油价格分析与趋势预测 10 2014 年国际原油价格分析与趋势预测 38 我国农村居民生活用能现状与展望 11 我国区域能源贫困指数 39 高耗能行业污染的健康效应评估与展望 12 国家能源安全分析与展望 40 我国社会公众对雾霾关注的热点与展望 13 经济 “新常态 ”下的中国能源展望 41 我国新能源汽车行业发展水平分析及展望 14 2015 年国际原油价格分析与趋势预测 42 2019 年光伏及风电产业前景预测与展望 15 我国新能源汽车产业发展展望 43 经济承压背景下中国能源经济发展与展望 16 我国区域碳排放权交易的潜在收益展望 44 2020 年光伏及风电产业前景预测与展望 17 “十三五 ”及 2030 年能源经济展望 45 砥砺前行中的新能源汽车产业 18 能源需求预测误差历史回顾与启示 46 2020 年国际原油价格分析与趋势预测 19 2016 年国际原油价格分析与趋势预测 47 二氧化碳捕集利用与封存项目进展与布局展望 20 2016 年石油产业前景预测与展望 48 2020 年碳市场预测与展望 21 海外油气资源国投资风险评价指数 49 我国“十四五”能源需求预测与展望 22 “十三五 ”北京市新能源汽车节能减排潜力分析 50 基于行业视角的能源经济指数研究 23 “十三五 ”碳排放权交易对工业部门减排成本的影响 51 全球气候保护评估报告 24 “供给侧改革 ”背景下中国能源经济形势展望 52 全球气候治理策略及中国碳中和路径展望 25 2017 年国际原油价格分析与趋势预测 53 新能源汽车产业 2020 年度回顾与未来展望 26 新能源汽车推广应用： 2016 回顾与 2017 展望 54 碳中和背景下煤炭制氢的低碳发展 27 我国共享出行节能减排现状及潜力展望 55 2021 年国际原油价格分析与趋势预测 28 我国电子废弃物回收处置现状及发展趋势展望 56 中国省际能源效率指数（ 2010-2018）