中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅶ)——中国能源需求暨碳排放情景分析讨论

预测世界二氧化碳排放量峰值40Gt/a出现在2025年,此后年均下降4.1%,2050年才能达到IEA Blue Map情景要求的14Gt/a,届时人均排放量为1.5t,由于总降幅未达到80%,仍需努力减排,争取2070年世界二氧化碳排放量达到10Gt/a。中国2005~2025年累积二氧化碳排放量约160Gt,2025~2050年间约194Gt,2050~2070年间约75Gt,2005～2070年间合计约472Gt,约占当时世界份额的27%。希望中国碳排放峰值出现在2025年而不是2030年,即使能控制当年二氧化碳排放量达到10.5Gt/a的水平,此后年均下降2.9%,2050年达到5Gt/a的较高水平,年人均排放量降低到3.4t,仍高于世界均值。为了与世界总降幅同步,还需要进一步减排,争取2070年二氧化碳排放量达到2.5Gt/a。为了在2050年达到期望的碳减排目标,必须优化中国的产业结构和能源结构,发电、钢铁、水泥是中国节能减排的重点。受生物质资源不足、煤化工生产油品只能适度发展、氢燃料替代目前尚无确切时间推广节点的制约,预计2050年中国替代石油燃料的比率在20%左右,低于欧美地区50%～70%的比率。但通过提倡绿色出行、提高发动机燃油效率、乘用车过渡到以纯电动汽车和混合动力汽车为主、石油替代步伐加快且替代方式多样化、提高石油加工轻质化程度、加大天然气在CHP或DES/CCHP的高效利用等措施,将2050年的原油消费量控制在6.0×108t仍然有可能。加工6×108t原油可生产1.08×108t化工轻油,CBTL生产的油品总量中还包含1200×104t石脑油,合计化工轻油量为1.20×108t,加之还可由煤化工MTO/MTP生产一定量的烯烃,可满足基本有机化工原料的需求。只有通过各部门的综合努力,低碳排放的A或B情景才有可能实现,任何部门的牵制都将影响全国碳减排目标的实现。     

低碳发展时代的世界与中国能源格局

哥本哈根会议认定了"2℃"和"在2050年前全球排放量减到1990年的一半",到2050年,碳减排要求世界人均能耗不高于2.5t标煤/a。能源碳强度ω是一个反映碳排放与能源结构关系的新指标,利用它与一次能源消费中生成并排放二氧化碳的各种形式能源所占比率γ的关联式ω=2.4γ进行推算:按照450情景方案,二氧化碳排放峰值307×108t出现在2020年,而能耗峰值在2030年左右;按照丹麦方案,二氧化碳排放峰值320×108t出现在2025年,能耗峰值也大约在2030年,将达到273×108t标煤/a,人均3.3t标煤/a。碳排放峰值年越推迟,达到2050年远期目标的难度越大。按照丹麦方案,2030~2050年的20年间,需平均每年减排10×108t二氧化碳,同时与450情景方案相比,大气中二氧化碳总量将增加400×108t以上。根据中国政府宣布的2010~2020年的减排目标推算,2020年能耗为41×108t标煤,二氧化碳排放约74×108t,中国只要能做到能耗强度每5年降低20%,就能够实现此目标。中国应在2020年之前快速发展非化石能源、加速产业转型、大力发展天然气、大幅提高能效,这样就完全能够与世界减排同行。     

中国低碳经济前景刍议(上)——本世纪碳排放对气候变化的严峻影响

在2014年北京APEC峰会上,中美发表联合声明,双双做出减排承诺。预测中国2030年达到碳排放峰值时年二氧化碳排放量为117×108t,需要考虑2030年开始实施大规模的碳捕集、利用与封存措施(CCUS),才能使2050年时二氧化碳净排放量大幅下降至80×108~90×108t。中国必须大幅度降低煤炭消费量,提升非化石能源在能源结构中的比例,使2050年基本情景下非化石能源占一次能源消费总量的比例达到32.2%、积极情景下达到43.0%;同时需要在安全可靠的原则下扩大核电份额,使其在基本情景下占到一次能源消费量的9.8%。2050年中国仍然处于经济增长阶段,钢铁、水泥、工业等部门还需要保持较大的煤炭份额,2050年基本情景下煤炭消费量将降低到23.0×108t标煤,积极情景则降低到16.1×108t标煤。当前各国实施的政策远不足以限制大气温度的上升幅度,早期希望大气温升控制在2℃已相当困难。如果继中国2030年碳排放达到峰值后,印度、巴西、南非等发展中国家也能够较快达到排放峰值,全球有可能在2040~2050年达到碳排放峰值,从而使2100年时大气温升控制在3℃范围内。     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅶ)——中国能源需求暨碳排放情景分析讨论

预测世界二氧化碳排放量峰值40Gt/a出现在2025年,此后年均下降4.1%,2050年才能达到IEA Blue Map情景要求的14Gt/a,届时人均排放量为1.5t,由于总降幅未达到80%,仍需努力减排,争取2070年世界二氧化碳排放量达到10Gt/a。中国2005~2025年累积二氧化碳排放量约160Gt,2025~2050年间约194Gt,2050~2070年间约75Gt,2005～2070年间合计约472Gt,约占当时世界份额的27%。希望中国碳排放峰值出现在2025年而不是2030年,即使能控制当年二氧化碳排放量达到10.5Gt/a的水平,此后年均下降2.9%,2050年达到5Gt/a的较高水平,年人均排放量降低到3.4t,仍高于世界均值。为了与世界总降幅同步,还需要进一步减排,争取2070年二氧化碳排放量达到2.5Gt/a。为了在2050年达到期望的碳减排目标,必须优化中国的产业结构和能源结构,发电、钢铁、水泥是中国节能减排的重点。受生物质资源不足、煤化工生产油品只能适度发展、氢燃料替代目前尚无确切时间推广节点的制约,预计2050年中国替代石油燃料的比率在20%左右,低于欧美地区50%～70%的...     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅳ)——天然气能源在中国的应用前景和碳减排分析

中国目前天然气在能源消费结构中的比例不到4%。与欧美发达国家相比,中国在商业和居住方面的年人均天然气消费量要低30多倍;按照EIA的中长期预测,中国天然气仅占家庭用能的21%～28%、商业用能的14%～20%,与发达国家大约相差1倍。中国用于发电的天然气使用量不到2%,由于风电比例的提高,非常有必要争取2050年将天然气调峰发电的比率提高到5%以上。如果2030年中国天然气产量达到3000×108m3并加大从国外的进口量,使消费量达到5000×108m3,天然气在能源消费结构中的比率有可能提高到14%。制约中国天然气消费量提高的因素包括国内天然气产量、国外进口量、基础设施建设和天然气价格等。提出2050年中国实现天然气消费量达到6000×108m3和8000×108m3的两个情景,其基础是确保常规天然气产量为2500×108m3,页岩气产量达到1000×108~1500×108m3,煤层气和煤制替代天然气产量达到1000×108~1500×108m3,进口量为1500×108~2500×108m3,这是一个非常艰巨但却有可能实现的目标。如果2050年中国天然气消费量达到8000×108m3的高消费量情景,按照发改委能源研究所设定的节能情景的能源消费总量测算,天然气在一次能源消费结构中的比例可上升到14%;按低碳情景测算,天然气的比例可上升到18%;按强化低碳情景测算,天然气的比例可上升到20%,达到目前世界的平均水平。两个天然气消费情景的二氧化碳排放量分别为7.4×108t和9.6×108t。从各方面而言,增加天然气消费量都是正效应而非负效应。     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅰ)——中国分阶段温室气体减排目标的提出及其依据

减少温室气体排放已刻不容缓,一系列研究显示,温升2℃是人类生活不受气候变化干扰的上限,大致550μL/L二氧化碳当量的温室气体浓度或约450～500μL/L的二氧化碳浓度对应2℃的温升。达到稳定浓度时的2005年以后的累积排放量和2005年的排碳数据一起才可以计算出最终的减排量化指标,而拐点年代和逐年排放量是可调控的动态指标。核实本世纪上半叶的累积排放量,并将排放额度分解到各个国家和地区是一项十分艰巨且很迫切的任务。我国的碳减排可分为2005～2020年的前期、2021～2035年的中期和2036～2050年的后期。权威部门曾推算了一系列数据,但与当前掌握的实际数据对比,对2010年的碳排放预测数据均偏低。有学者提出我国2005～2050年间的排碳额度为370Gt,约为全世界的28%,比例基本合理。如果2050年二氧化碳排放总量确定为140×108t,则中国为40×108t,人均2.6t,形势非常严峻。把我国2020年二氧化碳排放量控制在100×108t以内十分必要;我国碳减排中期处于拐点过渡期,我国的拐点将直接影响世界的拐点,应争取拐点出现在2025年,过渡期为2020～2030年;我国2050年与2035年的二氧化碳排放量差值应为45×108t,只要依靠非化石能源替代化石能源、采用CCS技术、最大限度地采用零碳排放甚至负碳排放的替代燃料就能得到控制,但仍然存在许多不确定因素,有待深入研究。     

中国2030年碳减排的自主行动目标

<正>2020年,中国能源消费排放二氧化碳大致在95×108~105×108t之间,人类活动导致的不确定因素下,尽管新常态呈现碳减排加速形势,但反弹效应依然存在。我国碳排放峰值最有可能出现在2030年前后,对应的二氧化碳排放量约为110×108~120×108t。与此同时,中国主要资源消耗和污染排放将在未来10~20年先后达到峰值。中国向联合国提交的国家自主贡献报告显示,中国到2030年的自主行动目标是:二氧化碳排放到2030年左右达到峰     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅲ)——石油能源产品在交通运输等行业中的应用和碳减排

在我国中长期的终端能源需求中石油将占约15%的份额,其中55%～60%将被用于交通运输行业。逐步减少交通运输领域石油能源产品的使用量,对减少能源消费总量和二氧化碳排放量十分重要。目前国内外研究机构预测的中国2050年货运周转总量(8×104～9×104Gt.km)及公路货运周转量均明显偏高,造成预测的运输燃料消耗量太高,这也反映出调整中国经济产业结构和进出口贸易结构的紧迫性。减少私人乘用车的拥有量和出行量也是节能减排的关键,采用西方发达国家私人乘用车的比例,预测中国2050年将拥有5×108～6×108辆乘用车不符合中国人口众多、城市中心区人口密度的特点,将乘用车数量控制在3.0×108辆的水平比较恰当。目前全球运输领域二氧化碳排放量约占总排放量的20%～25%,中国运输领域的二氧化碳排放量将逐步上升,占总排放量的份额将从目前的7%提高到2050年的30%以上。应努力采取各种措施,使2050年乘用车的二氧化碳排放强度降低到40g/km的水平。除了减少化石能源石油产品使用量、使用生物质燃料、推广纯电动汽车和开发燃料电池汽车外,改变出行方式、发展方便快捷的公共交通显得十分重要。预计我国2050年燃料电池汽车将占到小汽车保有量的20%左右,纯电动汽车占30%左右,各种混合动力汽车将占50%左右。为了使中国2050年二氧化碳排放总量控制在40×108～50×108t的水平,有可能也有必要将石油的使用量控制在6.0×108t,交通运输领域石油能源产品使用量控制在4.0×108t以下。     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅱ)——中国煤炭消费过程的碳排放及减排措施

中国能源领域排放的二氧化碳主要来自煤炭,因此煤炭消费过程中的碳减排措施尤为重要。煤炭的主要用户是发电部门,基于应对气候变化的需要,煤电行业的低碳途径不得不考虑采用CCS技术。不论是新建燃煤电厂,还是今后在传统电厂改建过程中增设CCS设施已是大势所趋,预计多数仍将采用MEA法脱除烟气中二氧化碳这一成熟技术。由于MEA法技术经济指标不够先进,估计10~20年内必将出现更先进的脱二氧化碳工艺技术。传统的燃煤锅炉增加CCS的经济效益已经逊于IGCC-CCS,预计2020年后IGCC电厂将成为新建煤电厂的首选方案。20年后采用临氢气化炉与燃料电池FC发电相结合、把高温的热能和甲烷的化学能直接转化为电力的IGFC高效燃煤电厂或将成功应用,IGFC综合能量转化效率比IGCC相对高出1/2~3/4,发展前景不可低估。钢铁、水泥和化工等高耗煤工业部门可通过节能和采用CCS技术降低碳排放,其余用煤的工业部门和分散用户则应考虑节能或用天然气等低碳燃料替代,间接起到减排效果。预计2050年燃煤发电和高耗煤工业总计将排放二氧化碳4.6Gt,如果二氧化碳捕集量是2.9Gt,则净排放量为1.7Gt。加上其他难以捕集二氧化碳的工业、部门及民用煤排放二氧化碳1.0Gt,合计二氧化碳净排放量为2.7Gt(情景A)。如果采用更先进的技术和严格的节能减排措施,可减少煤炭消耗0.31Gt标煤,减少二氧化碳排放0.5Gt,使煤源二氧化碳净排放量减少到2.2Gt(情景B)。无论哪种情景,实施CCS的任务都十分艰巨。     

新冠疫情对中国天然气市场的影响

正据中国石油经济技术研究院数据,2019年全球天然气产量4.11×10~(12)m~3,消费量3.98×10~(12)m~3,供需差扩大到1300×10~8m~3,市场宽松程度加剧。中国2019年天然气消费量(含LNG)首次超过3000×108m~3,达到3030×108m~3,同比上升10%左右。2019年,中国进口天然气(含LNG)1373×10~8m~3,继续稳居全球第一大天然气进口国。按照之前的正常预测,IHS天然气及LNG专家认为,2020年中国天然气及LNG的消费量将达到3270×10~8m~3(接近3300×108m~3)左右,比上年增长8%。此次疫情,或将导致天然     

中国是世界上最大的碳排放国之一

<正>中国在2010年超过日本成为世界第二大经济体,2013年超过美国成为世界第一大货物贸易国,但中国在为此感到自豪的同时也应看到,中国的碳排放与其人口、经济规模、制造业产值、能源使用量占世界总量中的比重是不相称的。2011年,中国的碳排放量达到80×108t,占全球总排放量四分之一强,超过美国排放量的50%左右。2005~2011年,全球新增二氧化碳排放量中,中国所占的比重达60%以上。即使按人均水平来看,中国人均二氧化碳排放量也已达到6t,超过世界平均     

特约专栏主编寄语

全球气候变化威胁着生态系统平衡和人类的生存发展。据国际能源署(IEA)数据,电力生产排放占全球二氧化碳总排放量的42%左右,是碳排放的重要来源。电力行业碳减排将直接推动“双碳目标”的实现,另一方面也将间接促进用能行业电力消费碳减排。中国政府一直致力于推动碳减排工作,提出到2030年实现碳达峰、到2060年前实现碳中和的“双碳目标”。当前我国电力系统面临能源结构调整、能源供给侧改革等多方面的巨大挑战,     

中国风电市场前景依然看好

2011年10月19日,《中国风电发展路线图2050》正式发布。该路线图设定的发展目标是:到2020年、2030年和2050年,中国风电装机容量将分别达到2×108kW、4×108kW和10×108kW,成为中国的主要电源之一。到2050年,风电将满足国内     

中国能源温室气体排放与可持续发展

全球气候变化对经济社会的可持续发展带来严重挑战。影响温室气体排放的因素主要有经济增长、人口、能源消费强度、能源结构等。预计中国2005～2020年GDP年均增长率为8.0%～8.6%。基准情景下,中国2050年能源需求总量达到66.19×108t标煤,人均能源消费量4.4t标煤,CO2排放量117.3×108t,能源消费弹性系数0.42,2020年CO2排放强度比2005年下降43%～48%;减排情景下,中国2050年能源消费量50.4×108t标煤,人均能源消费量3.5t标煤左右,CO2排放量70.7×108t,人均CO2排放量4.8t左右,能源消费弹性系数0.32,2020年CO2排放强度比2005年下降48%～52%,若能实现减排情景,则意味着中国已做到了低碳经济;而从可预见的技术条件以及清洁能源和可再生能源利用的规模来看,实现低碳情景难度很大。中国正处于工业化中期的发展阶段,能源需求增加是客观存在的,应力争转变经济增长方式,优化产业与产品结构,减少与控制高耗能产品出口,提高非化石能源比重和能源利用效率。发展中国家在应对全球气候变化行动中应制定中、短期目标与长期目标。中、短期目标即相对减排,中国政府制定的2020年CO2排放强度相对2005年降低40%～45%的约束性目标就属于相对减排;长期目标指的是当发展中国家实现工业化后,若全球技术发展迅猛,这时发展中国家温室气体的总量控制与减排才有可能做到。     

我国发展煤制天然气误区分析

从煤炭中的C转化成CH4,需要进行煤气化、脱硫、CO变换、脱除CO2,然后甲烷化反应。在这一生产过程中,碳的利用率和热能转换率均约为1/3,制取1000m3的CH4要放出约3.34t的二氧化碳。按照我国拟建和在建的煤制天然气规模360×108m3/a、碳的利用率1/3计,将浪费煤炭5664×104t标煤,排放二氧化碳1.2×108t,总投资需2100亿元。据测算,煤制天然气生产成本约为3元/m3CH4,与管输进口天然气相比,价格上没有竞争性,并带来环境污染。由于煤制天然气投资费用高(1000m3/a天然气的投资费用约合5833元)、碳与热能利用率低、污染源处理费用高,所以煤制天然气不应该是煤清洁利用的发展方向。我国常规天然气储量和产量迅速增加,预计到2020年天然气产量将达到2000×108m3(约合2×108t油当量),而有关机构预测我国2020年天然气消费量为1.46×108t油当量,国产常规天然气产量就可满足国内燃料消费需求,为此我国完全没有必要大规模建煤制天然气项目。     

中国二氧化碳排放量约为美国的两倍

<正>Energy Daily,2014-09-21跨国全球碳计划研究人员公布的新数据显示,中国的二氧化碳排放量约是美国的两倍,是欧盟的近3倍。2013年排放到大气的360×108t碳中,中国占了近1/3,而美国只占15%左右。但这并不意味着美国人均碳排放量比中国的低,美国每年人均碳排放量为16.5t,相比之下,中国为7.2t。中国的人口已经达到14亿,而美国仅为约31.8万。尽管中国的碳排放量排在第一,中国在绿色技术投资方面还是取得     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅵ)——碳捕集与封存排放目标讨论

乐观地估计,如果2050年允许中国排放二氧化碳80×108t,其中50×108t可排入大气层,剩余30×108t需要地质封存,碳捕集与封存(CCS)任务十分艰巨。预计可物理或化学利用的二氧化碳总量微乎其微,不会超过1×108t。从增产原油角度看,EOR将起到重大作用,但所占比率太小,从减排的宏观层面还应优先考虑"封存"。中国圈闭卤水层分布很广,潜在容量很大,选址相对容易,需加大适合二氧化碳地质封存的卤水层的地质选址研究。中国土壤有机碳储量仅50~100Gt碳,平均单位面积储碳量仅48.8t碳/ha,如果及时采取有效措施增加中国土壤的有机碳,今后40年应该可争取增储37Gt二氧化碳,相当于这期间累积二氧化碳排放量的1/10,可缓解碳排放的压力。岩溶对回收大气、附近地区土壤和水中的二氧化碳有明显作用,中国是名副其实的岩溶大国,宣传岩溶碳汇的作用,保护岩溶地区的地质、地貌和森林植被应该得到足够的重视。中国工业(制造业)部门排碳量太大,现在已超过欧盟。外贸输出了大量高耗能产品,净出口产品的二氧化碳排放量已占到国内二氧化碳排放量的13%～15%,这种高排碳量的外贸出口结构极不合理,调整产业结构、加大服务业的比重和增加外贸产品的科技含量有利于减少中国的二氧化碳排放量。中国目前关于CCS的文件和法规略显深度不够,执行力度不足,仍然是条块分割,划分为多个部门,各自为战,不利于CCS目标的实现。CCS工程所需资金额巨大,涉及社会、法律、教育、安全、金融等多方面工作,迫切需要政府集中力量,统筹安排,编制今后40年的CCS路线图和不同预案,纳入各时期的五年国民经济发展规划。     

电力行业碳交易需关注的问题

正电力行业是我国碳排放的主要行业之一,2010年电力行业二氧化碳排放量接近全国排放总量的50%。电力行业同时也是碳减排的重要领域,"十一五"期间累计二氧化碳减排量超过10×108t。随着我国碳排放权市场建立,电力行业必然成为重要的碳排放市场主体。关于电力行业开展碳交易,有以下几个问题需要关注:     

中国页岩气将占天然气产量的20%

<正>Energy Daily,2014-09-18中国政府表示,虽然启动缓慢,预计页岩气最终将占天然气总产量的20%左右。中国预计到2020年页岩气产量至少将达到600×108ft3,2014年约为1.5×108ft3,但在未来两年内将增加10倍。国土资源部勘探主任彭齐鸣2014年9月17日表示,如果措施得当,页岩气产量有望达到40×108~60×108m3,占全国天然气总产量的约1/5。中国政府表示,由于推行低碳经济,中国的天然气消费量应该增加。到2020年,预计中国天然气在     

我国天然气越来越受到重视

<正>随着我国能源结构调整步伐加快和节能减排任务加重,作为清洁能源的天然气越来越受到重视。进入21世纪以来,我国加大了天然气资源的开发和利用力度,天然气产量由2001年的303×108m3增长到2010年的968×108m3,年均增长率达到13.5%;消费量由2001年的274×108m3增长到2010年的1090×108m3,年均增长率达到16.1%。