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2022年 第24卷 第4期

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碳达峰碳中和专题
中国碳达峰碳中和路径优化方法
魏一鸣, 余碧莹, 唐葆君, 刘兰翠, 廖华, 陈景明, 安润颖, 赵光普, 孙飞虎, 吴郧, 谭锦潇, 邹颖, 赵子豪
2022, 24(4): 3-12. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1164
摘要(982) HTML(161) PDF (973KB)(215)
摘要:
碳中和是涉及自然、社会、经济、行为、技术、能源等多系统交织耦合和多重反馈的复杂巨系统,面临跨系统跨部门耦合性、分行业异构性、技术成本动态性、技术和行为演变非线性、社会经济不确定性等诸多挑战。开展“双碳”目标约束下碳排放技术体系研究,亟需建立能刻画上述挑战内涵的方法和技术。为此,从复杂系统的视角,自主设计构建了自下而上的国家能源技术模型(C3IAM/NET),耦合“能源加工转换—运输配送—终端使用—末端回收治理”全过程、行业“原料—燃料—工艺—技术—产品/服务”全链条,实现以需定产、供需联动、技术经济协同的复杂系统建模。为碳达峰碳中和路径优化、时间表和路线图的设计提供了有效的方法和工具。该工具成功应用于中国碳达峰和碳中和路径的优化设计,但为了方便不同类型读者的阅读,关于模型应用的相关内容,将在本文的姊妹篇(中国碳达峰碳中和时间表与路线图研究)中介绍。
中国碳达峰碳中和时间表与路线图研究
魏一鸣, 余碧莹, 唐葆君, 刘兰翠, 廖华, 陈景明, 孙飞虎, 安润颖, 吴郧, 谭锦潇, 邹颖, 赵子豪
2022, 24(4): 13-26. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1165
摘要(1712) HTML(249) PDF (3934KB)(321)
摘要:
实现中国碳中和目标时间紧、任务重,是一项复杂系统工程。科学制定减排的时间表和路线图,需要处理好长期与短期、减排与发展、局部与总体的协同关系。为此,应用自主设计并构建的国家能源技术模型(C3IAM/NET),提出了兼顾经济性和安全性的中国碳达峰碳中和时间表和路线图,明确了中国碳排放总体路径、行业减排责任、重点技术规划等多个层面的具体行动方案。结果表明:当2060年碳汇可用量为10~30亿吨时,为达到低成本和安全实现“双碳”目标的要求,在不同社会经济发展情景下,中国需在2026—2029年间实现碳达峰,峰值不超过127亿吨CO2(含工业过程排放);2060年的碳排放主要来源于电力、钢铁、化工、交通等部门;为实现碳中和目标,能源结构需加速转型,但2040年前中国仍将是以煤为主的能源格局,2030年煤炭占比不低于44%。在全国和行业路线图基础上,进一步给出了实现全国“双碳”目标对应的钢铁、水泥、有色、化工、建筑、交通、电力等重点行业的碳排放路径和技术布局方案,为中国引领和参与全球气候治理提供了科学依据和可操作性的行动方案。
碳中和目标实现下中国转型发展路径研究
刘宇, 羊凌玉, 李欣蓓, 姜琛, 张静
2022, 24(4): 27-36. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1604
摘要:
碳中和目标不仅会促进中国能源系统低碳转型,也将推动中国经济结构发生转变。研究梳理了碳达峰国家达峰时的能源结构、经济特征和重点领域碳中和政策,从而识别出需重点关注的减排措施和低碳政策。基于此,利用中国能源经济动态可计算一般均衡模型(CGE模型),综合模拟了四种类型减排政策(组合)对中国宏观经济、能源和排放的影响,分析了中国在碳中和目标约束下的碳排放路径、行业减排规划、能源深度脱碳进程等多个层面的转型发展方案。研究表明,1 295个组合政策情景中仅有48个政策组合可实现碳中和目标,减排任务艰巨;要实现碳中和目标,中国能源排放需在2029年前达峰,峰值不超过104.2亿吨,2040年和2050年的碳排放量需控制在77亿吨和45亿吨以下;化石能源、电力、重工业和轻工业是重点减排部门,不同时期需重点聚焦的部门需要动态调整;加快能源结构向非化石能源转型,强化电能在终端用能中的主体地位,2060年非化石能源消费占比超过81%,终端电气化率需提高至74%;实现碳中和目标的整体经济代价可控,2020—2060年GDP年均增速有望保持在3.46%左右。
传统工业园区实现“双碳”目标路径研究——以江北新材料科技园为例
周德群, 邓海东, 王义忠, 吴菲
2022, 24(4): 37-51. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1243
摘要:
为实现党中央、国务院在应对全球气候变化时所作出的碳达峰碳中和重大战略计划,传统工业园区将成为未来一段时期内实现工业部门精准脱碳研究的关键靶点。梳理江苏最大的化工园区——南京江北新材料科技园的碳排放量、排放强度以及排放来源,利用Tapio脱钩模型探究碳排放与经济发展之间的脱钩关系,然后利用LMDI法分解园区碳排放驱动因素,进而建立多情景仿真模型探索园区碳减排的潜力和实现双碳目标的路径。研究表明,园区目前能源消费过度依赖于化石能源,碳排放与经济发展之间存在着负脱钩状态,产值结构持续推动园区碳排放升高,而能源强度则是促进园区减排的主导因素。仿真结果显示,未来通过能源结构调整、技术革新、产业结构优化和CCUS技术协同应用有助于园区率先实现双碳目标。通过定量分析验证了南京江北新材料科技园可以早日实现双碳目标,同时为园区提出建设性的政策意见,进而能够为其他传统工业园区日后的绿色低碳转型发展提供实际参考。
园区级区域综合能源系统综合评价方法及应用
沈萌, 张干, 张可爱
2022, 24(4): 52-65. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1649
摘要:
随着“碳达峰、碳中和”和新型电力系统建设目标的提出,进一步发展区域综合能源系统是实现这些目标的重要途径。结合代表性园区综合能源系统项目案例,采用主客观结合的层次分析—熵权法来确定指标组合权重,优化单一层次分析法确定权重主观性过强的缺点。通过数据归一化处理,将定量指标和定性指标进行融合,建立模糊判断矩阵,通过模糊综合评价法进行综合评价。结合综合能源系统评价等级,给出该系统的总体表现得分。研究发现:选取的典型区域综合能源系统的综合水平较优,在技术效益和环境效益两个维度上的水平处于优,但在能源效益、经济效益和社会效益三个维度上的水平处于良。并且通过对19个二级指标评分结果和影响因素进行分析,提出了能源系统优化的方向和建议,为当前的区域综合能源系统运营提升,以及未来区域综合能源系统规划设计提供有益的帮助。
中国火电行业燃煤烟气CO2捕集技术路径探究
汪黎东, 荆润秋, 王茹洁, 李蔷薇
2022, 24(4): 66-73. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1390
摘要:
碳捕集、利用和封存技术(CCUS)是支撑电力行业在脱碳早期阶段继续使用化石燃料发电的关键。围绕CO2高效低耗减排,对当前电力行业燃煤烟气碳排放趋势和主要捕集技术进行总结,并对下一阶段火电行业碳捕集技术的发展方向进行预估,为“双碳”背景下中国电力行业的绿色转型和高质量发展提供有益参考。建议未来CCUS部署应从“老、旧、小”设备的淘汰改造着手,在完善政策激励与监管的同时,重点开发高效、低能耗的碳捕集技术,降低整体技术的运行成本。
碳中和目标下气候政策研究的前沿问题
王灿, 蔡闻佳, 郑馨竺, 邓红梅, 张诗卉
2022, 24(4): 74-80. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1573
摘要:
在百年未有之大变局下,碳中和目标的实现不再是“就碳论碳”,而是与数字革命、新冠疫情、地缘冲突等国内外重要形势密切关联,亟需以更宽阔的学科视野、在更精细的时空格局上开展更系统的气候政策研究。基于对气候政策研究发展进程的回顾和对未来研究趋势的研判,提出气候政策研究在多维风险和效益、多主体行为响应机制、碳中和转型路线优化三个方面的前沿动向和发展需求:一是权衡系统零碳转型的风险与效益,评估气候政策实施的成本、效益及其在不同时空、不同人群中的分配差异,为把握好降碳的节奏和力度提供理论依据;二是识别需求侧行为的驱动和激励机制,设计面向福祉和公平的碳中和行为干预措施与政策,为动员广泛的社会参与提供政策牵引;三是研究碳中和关键战略性技术的定位及其路线图施工图,通过因地制宜、因时制宜的技术部署攻克转型过程中系统协调发展、产业步调一致的难题,为碳中和协同促进高质量发展提供政策方案。发挥这些关键科学认识对碳中和转型的促进作用,还需要突破新一代气候政策模型的开发,解决微观不确定性模拟与宏观综合评估模型的耦合问题,将风险感知、技术扩散、投融资与消费行为、政策影响与反馈等气候—社会—技术系统的关键过程纳入综合评估模型。
面向双碳的能源产业和金融政策体系设计思考
吴力波, 马戎
2022, 24(4): 81-92. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1563
摘要:
全球能源低碳转型持续深化,技术创新和技术竞争不断升温,双碳转型对中国而言既是承担大国责任、实现技术和产业升级、实现国家能源安全自主的历史性机遇,也会给以化石能源为主的传统能源系统带来巨大挑战。能源转型过程在较长时期内面临绿色、经济、安全的多目标权衡−“不可能三角”问题,为此有必要构建“1+N”双碳政策体系,以克服单个减排政策的局限性。而构建完善双碳“1+N”政策体系需要把握其内在特征:多政策交互、主体微观特征丰富、转型风险复杂,把握内在特征是构建政策体系的关键问题。综述关键问题领域的研究进展,按照政策实证评估和政策仿真两条方法论主线,提出只有通过事后评估与事前仿真、传统研究方法和大数据等新型研究方法相结合才能更好地构建、完善双碳“1+N”政策体系,推动平稳实现中国社会经济在双碳转型过程中面临的巨大变革。
“双碳”目标下中国可再生能源政策体系完善研究
於世为, 孙亚方, 胡星
2022, 24(4): 93-102. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1596
摘要:
在一系列政策的支持下,中国可再生能源发展取得了显著成效,但与“双碳”目标所需的大规模、高比例、市场化、高质量的可再生能源发展要求差距大。因此,亟需完善现有政策体系来进一步推动中国可再生能源新的发展。在梳理中国可再生能源政策的演变路径及现有政策体系构架的基础上,厘清了可再生能源政策对“双碳”目标的影响机制。通过分析比较中国与欧美日等主要发达国家可再生能源政策的区别与联系,并结合现有政策实施效果,发现中国现行政策体系的不足。在此基础上,提出了“双碳”目标下中国可再生能源政策体系的完善建议,以期为进一步推动可再生能源发展提供决策支持。
对外直接投资与工业绿色转型——基于中国省际面板数据的实证研究
孙传旺, 张文悦
2022, 24(4): 103-117. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1311
摘要:
在构建“双循环”新发展格局的战略背景下,国内工业如何借助海外投资的外部优势实现绿色发展和转型升级,对如期实现碳达峰、碳中和目标具有重要的现实意义。基于2004—2019年的省际数据,尝试构建工业绿色转型指标体系,以宏观货币供给波动和省际近代开埠历史为基础设计工具变量,并利用两阶段最小二乘(2SLS)模型考察中国对外直接投资(OFDI)对工业绿色转型的影响。研究结果表明:中国OFDI显著推动了工业绿色转型进程,在替换被解释变量、缩短时间窗口、改变样本容量和控制变量滞后一期后,实证结果仍然稳健。另外,研究还发现产业转移、技术进步和资源补缺效应正向调节了对外直接投资影响工业绿色转型的效果。
政府补贴、碳减排目标约束与工业企业低碳策略选择
周鹏, 高朱红, 闻雯
2022, 24(4): 118-128. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1420
摘要:
工业企业是碳排放的主要贡献者,其低碳实践对于实现国家碳减排目标起着重要作用,探究不同类型政策如何影响企业低碳实践能够为制定积极有效的碳减排政策提供决策依据。以首个新旧动能转换综合试验区——山东省为例,构建偏最小二乘结构方程模型对山东省高耗能上市工业企业数据进行分析。实证结果表明:规模较大、行业碳排放强度较高、领导伦理型特质较强和具有国有产权特征的四类工业企业对各低碳策略选择的程度普遍较高,且更倾向选择能源低碳化和生产过程低碳化策略,其低碳策略的实施普遍受到政府补贴的支持作用,而与之相对特征的四类工业企业低碳策略选择程度普遍较低,且受到政府补贴作用相对较小;地方政府碳减排目标约束不是影响当前工业企业低碳策略选择的主要因素,其仅对个别低碳策略选择路径存在调节效应。
全国碳市场扩容策略的经济和排放影响研究
唐葆君, 吉嫦婧
2022, 24(4): 129-139. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1224
摘要:
为应对气候变化,中国政府提出了雄心勃勃的减排目标,并计划通过碳交易政策促进减排目标的实现。2021年全国碳市场从电力部门展开运行,将逐步覆盖其他部门。构建加入碳交易模块的动态CGE模型,评估中国碳市场不同扩容策略的影响。研究结果显示,中国碳市场在2022年即纳入其他七个碳密集部门的减排成本和宏观经济损失最小。此时,到2030年碳价为110元/吨,较基准情景累计减排5.11%,累计GDP损失为0.18%。若全国碳市场在“十四五”规划时期内未完成扩容,将导致单位减排的GDP损失较加速扩容情景提高32.77%。从部门角度,纳入碳市场的部门中,电力部门在碳交易政策下的减排量和经济损失最大,非纳入碳市场的部门中,煤炭生产加工部门的经济损失最大。此外,还讨论了模型参数和碳市场机制设计的不确定性对结果的影响,并为全国碳市场的发展提出了相应的政策建议。
社会经济转型新模式对中国CO2排放影响
梁赛, 邓梓君, 钟秋萌
2022, 24(4): 140-150. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1636
摘要:
近年来中国社会经济发展模式发生较大变化,结合最新情况探究CO2排放的社会经济影响因素,有助于为中国在后疫情时代推进CO2减排提供决策依据。基于结构分解分析方法探究2017—2020年社会经济影响因素变化对中国CO2排放变化的贡献,并在现有研究基础上结合修订后的统计数据再次评估2010—2017年中国CO2排放变化的社会经济影响因素。研究发现:2017—2020年,生产结构和最终需求结构变化由2015—2017年的CO2减排贡献转变为增排贡献,表明中国在结构性因素调整优化方面具有一定减排潜力。结合修订后的统计数据,2012—2017年能源利用效率和结构性因素变化对CO2排放变化的贡献与现有研究结论存在差异。其中,能源利用效率变化由CO2减排贡献转变为增排贡献,这与金属冶炼和压延加工业等高耗能行业单位产出能耗明显增长有关,同时反映了产品结构不合理将驱动CO2排放增加。此外,各种社会经济因素对CO2排放变化的影响具有明显的行业异质性。其中,电力热力生产和供应业、金属冶炼和压延加工业等重点排放行业受到的影响相对显著。基于此,提出以下建议:(1)调整石油化工等行业生产结构,促进全产业链CO2减排;(2)进一步优化投资结构,引导消费端优先使用可再生能源;(3)优化高耗能行业产品结构,扩大高附加值产品供给;(4)建立跨行业协同减碳机制,推动重点排放行业CO2减排。
“低碳城市”试点政策能否促进绿色技术进步?——基于渐进双重差分模型的考察
邵帅, 李嘉豪
2022, 24(4): 151-162. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1672
摘要:
低碳城市建设是推动节能减排、实现中国2030年碳达峰目标和经济社会全面绿色转型的一项重要举措,而促进绿色技术进步则是推动绿色发展的必然选择。但是,现有文献鲜有从网络视角对绿色技术进步的空间关联效应进行深入探讨。基于2005—2020年中国绿色发明专利授权数据构建了专利引证网络,以城市专利引证和被引证数量分别表征城市绿色技术进步和绿色技术溢出水平,并运用渐进双重差分模型(Time-varying DID)考察了“低碳城市”试点政策对城市绿色技术进步和绿色技术溢出的影响,进而识别了城市绿色技术进步的来源、靶向目标和参与主体。研究发现:“低碳城市”试点政策显著促进了城市绿色技术进步和绿色技术溢出,这一结论在经过平行趋势检验、倾向得分匹配-DID检验和安慰剂检验等一系列稳健性检验后依然成立。同时,“低碳城市”试点政策也促进了跨区域绿色技术进步和绿色技术溢出,且对高行政级别城市及其周边的试点城市影响更强;该政策对高污染行业绿色技术进步和绿色技术溢出的影响更加明显,且对企业绿色技术进步和绿色技术溢出的影响强于科研院所等非营利机构。
全球能源系统转型趋势与低碳转型路径——来自于IPCC第六次评估报告的证据
魏一鸣, 韩融, 余碧莹, 康佳宁, 刘丽静, 廖华
2022, 24(4): 163-188. doi:10.15918/j.jbitss1009-3370.2022.1170
摘要:
能源是经济社会发展的基础。煤炭、石油等化石能源的转化和使用与碳排放密切相关。自工业革命以来,人类大量使用化石能源,排放CO2、甲烷、 氧化亚氮等温室气体,造成大气中温室气体浓度快速上升,全球气候加速变暖。因此,控制能源系统碳强度、增加非化石能源占比是应对气候变化的关键举措。目前,全球约70%的碳排放来自于能源部门,21世纪中叶实现CO2的净零排放首先必须是实现能源系统的净零排放。2022年4月,联合国气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)第三工作组(WGIII)报告《气候变化2022:减缓气候变化》正式发布。报告指出,2010—2019年全球温室气体年平均排放量处于人类历史上的最高水平,但增长速度已经趋缓。为实现《巴黎协定》提出的2℃和1.5℃温控目标,各行业都需要实施温室气体深度减排,其中,能源系统减排尤其重要和迫切。为实现1.5℃目标,整个能源系统都需要彻底转型和持续变革,包括大幅减少化石能源的使用、建设由可再生能源为主体的新型电力系统、广泛推行电气化等。在此,基于IPCC AR6第三工作组报告,综述了全球能源转型的特征与趋势,未来的机遇与挑战。
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