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    娄峰:中国工业碳达峰碳中和的路径研究

    2020年9月22号,习近平主席在联合国大会上明确提出中国的二氧化碳排放是2030年要达到峰值,2060年达到碳中和,这就是我们通常讲的2030年碳达峰,2060年碳中和的一个说法。这种表示为全球绿色低碳的发展做出了表率。怎么实现?我们都知道真正的碳排放主要是由于使用石化能源造成的,而中国的石化能源65%,2/3都是由于工业碳排放造成的,与工业碳排放造成对应的就是其他行业的碳排放和生活碳排放,而且根据国际上西方发达国家他们的碳排放的路径研究表明工业碳排放是减少碳排放主要的渠道之一。

    中国应该实行什么样的路径和相关的政策来达到2030年碳达峰,2060年碳中和的目标。国内和国外主要的或者有代表性的一些研究成果,梳理得出了三个有益的启示:第一个启示,上述研究都表明中国未来的碳达峰、碳中和的路径工业是最为重要的减排路径之一。第二个启示研究工业的碳排放不仅要从工业总量来讲而且要从工业的结构来讲,工业要细分,不仅仅是研究工业的碳排放,而且是研究工业的结构的碳排放。第三个启示,要注意工业和行业之间的相互关系,而不能仅仅是研究工业碳排放而研究,要和他的经济发展、社会需求各方面结合起来,根据这个情况我们构建了中国工业碳达峰的系统工程,有200多个方面,包括投资、消费、贸易、生产各个方面都包括进来了,从大系统的角度来研究工业的碳达峰,把工业和其他的生产、贸易、经济作为一个整体和大系统来研究,在这样的背景下来进行考虑。

    根据上面的三个启示我们做了一些刻画和细分:

    首先,工业分成四个主要的行业,有四个主要的行业,分别是黑色金属、非金属矿物质制品业、石油、煤炭及其他燃料加工业和化学原料,第三个是化学品制造业和有色金属冶炼压延加工业。

    其次,我们有一个中国工业二氧化碳排放大系统模型,综合考虑生产、消费、收入、价格、投资、金融、贸易等186个方面,既充分考虑了重点工业行业在不同减排减碳目标下采用的技术的类型,从可行性、成熟度、成本、效益等方面进行了技术的评估。

    再次,行业技术路线模块是深度耦合了自上而下的宏观经济模块,考虑到了宏观经济的因素,对重点工业行业的需求和发展的影响。

    最后,行业技术路线的模型本身也详细刻画了各个行业用于满足社会经济平稳运行需求的生产的技术细节,考虑到了石化、电力能源等能源结构,原材料结构,能源效率提升,落后产能淘汰,创新技术应用等各种因素对碳排放的影响,建立了重点工业行业的技术路径模块,我们预测和测算未来各个行业的碳排放变化的趋势。

    另外,我们结合了国家的“十四五”发展规划和2030年远景发展目标,这些重大的国家决策,而且参考了过去中国的经济和碳排放发展的历史轨迹设置了三种情景分别做了预测:

    第一种情景就是按照历史的趋势惯性发展所设定的基准情景,按照没有目标的情况下,按照历史发展趋势中国的工业碳排放是一个什么样的趋势?

    第二种情景是考虑2030年的碳达峰,并按照2035年的远景规划目标所设定的制造业的占比,我们根据这两个要求,并且还考虑了中国2035年的人均GDP达到中等发展水平的目标。

    第三个情景是在情景二的基础上又加了一个2060年碳中和目标的双碳目标,还要考虑2060年的碳中和,要实现双碳约束目标,分别在三种情况下来预测中国一直到2060年碳达峰和碳中和的一个发展趋势。

    研究结果分析,经济增长预测结果,可以看出双碳的目标单单从经济增长的趋势来看,他是不利于经济增长的,单单从GDP的数量来看是造成了一些微弱的负面影响,当然质量有提高,单单从目标来看,碳约束、碳中和、碳中和会对经济有所降低。

    从预测结果里看,从增长率来看分别有三个结论:

    第一个就是在基准情景下,中国的能源结构转变技术发展的创新步伐相对比较缓慢,他对经济增长驱动力主要还是靠要素,就是传统的经济增长的要素。它的增长趋势就是“十四五”和“十五五”期间GDP的年均增长率是保持在5.5%,这是大家比较公认的,然后逐渐放缓,30年到40,40到50,50年到60年期间年均增速分别是4.2%、3.1%和2.4%。第二个情景就是在碳达峰的目标情景下预测中国的“十四五”、“十五五”期间GDP的增速是5.1%,2035年可以实现中国的人均GDP总值达到中等发达国家水平运行目标,符合国家2035年的目标,其中30到40,40到50,50到60,GDP增速分别是3.7%、2.9%和2.2%。

    第二个情景和第一个情景可以看出来他的增速在2030到2040、2040到2050、2050到2060的GDP增速大约是分别下降了0.5%、0.2%。在保证经济平稳增长,实现中国2035年的远景目标的同时,以碳中和倒逼全行业的各个部门实现深度的减排,最终实现全国的碳中和目标。在这个双碳目标的情况下,中国在“十四五”和“十五五”期间的GDP年均增速大概是在4.5%,在2030年到2040年、2040年到2050年、2050年到2060年的GDP增速分别是3.2%、2.6%、1.9%,和基本情景相比GDP的增速大概是1.0%、0.5%和0.5%,这是从三种不同的情景来预算未来GDP增速的基本变化趋势。

    从工业碳排放量预测结果,根据不同的情景是参照了碳达峰、碳中和约束下各个行业对产品的需求,结合重大的工业低碳技术的变革,包括能源结构,原材料结构和各项排控措施的应用来预测2060年碳达峰目标下的工业和子部门的工业碳排放的强度,预测全国碳达峰的趋势和工业下面四个主要的行业,分别是钢铁、黑色金属、建材、石化、有色金属的碳排放的趋势,我们都有相应的数据。

    从数据来看,在这种基本情景下,全社会的二氧化碳碳排放会从“十五五”期间进入二氧化碳排放的高位平台波动,然后逐步下降,中国的二氧化碳排放高峰大约是在2029或者2030年,然后开始稳步下降,其中工业二氧化碳的排放量在“十五五”期末达峰,在这个前提下“十五五”期末,就是2030年是可以达峰的,所以习近平总书记承诺的是在2030年碳达峰是没有任何问题的,我们做过各种测算,是比较保守的,如果排放各种技术上来以后,中国在2029、2030年就能够达到,峰值相比2020年是上升7亿吨,重点行业的碳达峰相比2020年增速是在3.5亿吨,工业行业的碳达峰峰值是将经历了碳排放高峰以后再缓慢下降,在2035年开始以平均3.5%左右的速度下降,到2060年会降至峰值的42%,这个降幅还是挺大的。在碳达峰的情景下通过提升高耗能,重点工业行业的能源利用效率,改善行业生产,能源结构和原材料结构,积极促进重点工业行业的绿色低碳转型,工业二氧化碳排放是在“十五五”中后期达峰,就是2028年,甚至在2027年,就2027年、2028年就可以达到峰值了,峰值相对于2020年水平是上升了5亿吨,而且在这种目标下工业碳达峰会以更快的速度下降,到2060年工业行业的碳排放会下到峰值的29%。第三种就是在双碳目标情景约束下我们预测中国的工业行业碳排放会在“十五五”前期,就是2026年就可以达到峰值,而且相对于峰值比2020年的峰值相比二氧化碳排放增加到4亿吨,而且是2060年的时候工业行业碳排放相对于峰值大约是下降了14%,因为峰值不一样,所以下降幅度不一样,主要是峰值不一样,是这个原因造成的,这是一个工业的碳排放。

    从工业碳达峰的路径来看,我们也分析了对路径的影响,就是怎么去完成碳达峰和碳中和具体的分析,从基本情景来看,自然技术进步所带来的二氧化碳排放量化是无法抵消由于经济增长与能源消耗所带来二氧化碳排放的,为了更高质量实现全国的碳达峰与碳中和的目标,需要进一步推进工业用能效率的提升,淘汰低附加值的产业,遏制两高产品的发展,加快工业各行业高附加值以及绿色低碳生产的转型,从模拟结果来看,随着中国经济结构的进一步优化,应该大力推进制造业转型和升级,钢铁、建材、石化、有色金属、高耗能行业,不断加强产业转型和技术减排,相比基本情景是工业二氧化碳总量能够实现大幅度下降,然而由于部分部门未能够实现减排,因此在碳达峰目标的约束情景下到2020年全国工业的碳排放中仍将大约有14亿吨左右的排放空间。第二种情景实现2030年碳高峰没有问题,但是在2060年的碳中和是不行的,为了实现2060年的碳中和,中国还要进一步实现工业的高质量发展,同时实现2030年碳达峰,工业需要不断的创新低碳技术研发,与推进生产设备的更新,在保障生产安全,经济高质量发展的同时,以碳中和目标倒逼工业行业实现深度的减排,通过提高工业行业的清洁电气的比重,推动碳捕集利用与封存,绿氢燃料替代等创新型低碳技术的不断推广与应用,在双碳目标约束情景中,我国工业能够实现碳达峰在2030—2050年期间以年均近3%的速率迅速脱碳,在2050年—2060年期间通过大负排技术的应用,进一步实现碳中和目标。

    以上是对行业的分析,具体分析碳中和,各个行业、钢铁、建材、石化和有色金属,他们的排放路径尤为关键,从碳中和的实际结果来看,钢铁行业作为碳排放的最大的工业部门,将在工业碳达峰中起重要的作用。在以长流程转短流程为代表的冶金工艺流程转变与工业电气化技术是钢铁行业短期与中期重要的减排技术,随着未来我国社会钢铁储量化的继续上升,废钢回收利用率的不断提高,2030年我国基于废钢的电弧炉钢冶炼占比约提升20%—25%。

    在双碳目标约束情景中,各个行业在实现碳达峰的目标以后还需要有突破性的、创新型的生产技术的研发与应用,以实现碳中和目标为导向的深度减排,在该情景中,碳捕捉利用与封存技术将成为重要的负排技术。除CCUS技术的应用外,各行业需要进一步探索碳中和为导向的技术路径,通过绿氢、绿电等的能源结构转型降低行业碳强度。

    基于此我们提出了三个方面的建议:

    第一,建议进一步提高能源、资源利用效率,加快推进能源结构转型和资源综合化利用是工业实现碳达峰的重要措施。其中减少化石能源消费,提升非化石能源在能源消费中的比重,提升工业电气化水平是主要减排路径。同时,推动资源循环利用也是工业降碳的重要手段。加大循环经济在工业碳达峰中的支撑作用,各重点行业循环化发展模式需有所侧重,降低水泥生产流程排放,有色金属行业需提升材料回收的利用水平。

    第二,大力推动创新低碳工业生产技术研发、示范推广。技术降碳是各行业减碳的源动力,要加大对碳减排共性与关键技术的研发、示范与推广。

    第三,充分发挥绿色投融资在工业技术创新中的激励作用。继续提升碳金融等市场化手段的调节功能,提升市场手段尤其是金融手段的驱动作用,激发市场主体内在的碳减排积极性和创造性,建立从宏观环境到微观单元的上下融合的主动减碳机能。通过政策体系与市场机制的充分结合,全方位、全领域、多维度推动工业高质量达峰中和。

    (本文根据娄峰研究员在上海研究院举办的“中国式现代化与‘五个文明’协调发展”研讨会上的发言整理而来。)

    【作者简介】

    娄峰,研究员、中国社会科学院数量经济与技术经济研究所经济预测分析研究室主任。