全球及中国碳中和实现路径分析

要实现《巴黎协定》中把全球气温升幅控制在2°C以下的目标，全球的能源系统、工业、农业 和土地利用等各方面都需经历大幅改造。

1.全球路径

为制定以实现净零碳排放为目标的不同路径，世界各地的机构和大学进行了大量的研究和建 模工作。本报告选择了NGFS、气候追踪组织和IEA的研究成果。NGFS的“延迟行动”情景预 测，中国在2030年后将进行快速减碳，这与中国的“两个阶段”的发展理念相似。气候追踪组织和IEA的数据均为它们对中国做出的预测。

2.1央行与监管机构绿色金融网络（NGFS）

NGFS是一个致力于推动金融领域在环境及气候风险管理方面的发展的团体。该机构与一个全 球学术联盟一道开发了一套全球转型路径，旨在分析经济和金融系统所面临的气候风险。该学 术联盟的成员包括德国波茨坦气候影响研究所（Potsdam Institute for Climate Impact Research）、国际应用系统分析研究所（International Institute for Applied Systems Analysis）、马里兰大学、气候分析组织（Climate Analytics）、苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）和英国国家经济和社会研究所（National Institute of Economic and Social Research）。这些路径以经济部门和地理区域进行划分，通过三个成熟的综合评估模型（ IAMs）生成。这三个模型为GCAM、MESSAGEix-GLOBIOM和REMIND-MAgPIE。这些情景均 被纳入IPCC的第六次评估报告（AR6）。

NGFS根据IPCC的社会经济路径和国际货币基金组织的最新经济预测，为六种不同的转型情景 提供国家一级的数据。由于这些情景在目标高低上有所不同，所以它们显示出了不同程度的全 球变暖以及转型有序度。在几个“延迟行动”情景里，全球从21世纪的第二个十年才开始减 排，且减排初期速度较慢，因此在该路径下，全球需要在2030年后更快地减排。"延迟转型 “这一情景与2°C的温度目标兼容，但不符合1.5°C的目标。由于这一路径与中国的碳中和计划 最相似，我们将其作为中国转型的基准参照。该情景假设，全球排放量在2030年之前不会下 降；在2030年之后，它则要求全球排放量迅速减少，以此保证全球有50%以上的机会将气温 升幅保持在2°C以下。在该方案下，在本十年的末尾，全球的气温升幅预计将为1.6°C左右（ 90%的置信区间：1.2°C至2.4°C）。除了在2060年前实现碳中和外，中国还没有对达峰后几十 年的减排率做出明确承诺，但若要实现《巴黎协定》的目标，全球需要在2030年后进行快速 且尽早的减排。 2022年9月，NGFS发布最新版的一套情景。该套情景反映了调整后的GDP预测、新发布的政 策承诺与目标，以及拥有许多新技术和经济参数的更新版模型预测 20。

2.2气候行动追踪组织（CAT）

2020年，CAT发布了名为《与巴黎协定兼容的部门基准》 21的报告。该报告使用了IPCC在 2018年发布的特别报告——《全球升温1.5 °C》 22的1.5°C情景，并以国际能源署发表的2015年 数据为基准。报告通过分析电力、交通、工业和建筑四个主要部门的全球水平，确立了这些领 域在2030年和2050年的一系列基准。六个国家（巴西、中国、印度、印度尼西亚、南非和美 国）与欧盟被选为进一步分析的对象。

2023年9月，CAT又发布了名为《清洁电力指日可待：符合巴黎协定的电力部门基准》 23的报 告，为全球范围与16个特选国家的电力部门提供了基准，且这些基准符合1.5°C升温限制目 标。中国与其他15个国家因为它们在全球的发电占比、电力部门排放的规模、地缘重要性， 以及地理和经济的多样性被选中，成为分析对象。在该报告中，CAT通过对IPCC评估过的最新 全球路径进行国别分解分析，并深入审阅了各国有关电力系统的建模研究，从而发布了煤炭、 天然气和可再生能源在这些国家的未来占比基准。

2.3国际能源署（IEA）

IEA的评估无疑以能源为重点，但其也包括工业、交通运输和建筑这三个部门。电力部门是当 今与能源相关的二氧化碳排放的最大来源。能源系统的去碳化也是实现将全球变暖限制在 1.5°C目标的关键。同时，通过电气化实现其他部门的去碳化需要依赖来自无碳发电源的电 力。IEA已经出版了一系列报告，以研究各国和各地区为实现能源系统的净零排放所需的技术 和政策。 IEA的旗舰报告——《世界能源展望》（World Energy Outlook）以2050年前全球实现净零排 放为分析目标，解释了全球在2030年前需要采取的行动 24。我们使用了《世界能源展望》中的 “承诺目标”情景（Announced Pledges Scenario，APS）作为中国的基准，因为报告中的 另一情景——“碳中和”不包括对中国的分类预测。承诺目标情景假设，各大政府宣布的所有 愿景与目标均按时足额实现，因此，其符合中国的长期碳中和目标。 相比《2021年世界能源展望》，2022年版报告中的承诺目标情景预测了更大的减排幅度，这 反映的是过去一年中各国的更新NDC目标与净零排放承诺。

2.中国的路径

将全球气温升高幅度控制在1.5°C这一目标转化成为各个国家的排放目标和路径是一个复杂、 具有挑战性、且往往会引发争议的过程。不同的国家和研究人员强调以各国目前的人均排放 量、经济发展水平和人均收入、历史责任以及行动能力作为决定不同国家应承担责任多少的关 键因素。鉴于中国的排放量占到全球排放量的近四分之一，以及中国在全球排放量增长中的主 导地位，如果要实现全球目标，中国碳达峰和碳中和的必要性和重要性不言而喻。

在2020年9月中国宣布其碳中和的目标之后，许多中国的研究机构都发布了帮助中国实现该目 标的建议和路径。我们汇编了一些具有代表性的路径，作为本报告的基础，表2整理了所有这 些路径，包括它们的全名和出处。我们关注的第一组路径由清华大学的何建坤教授、张希良教 授以及他们的团队在中国的碳中和目标宣布不久之后发表。他们的先期研究很可能为中国决策 层最初制定碳中和目标与选择碳中和的目标年份提供了信息；而中国现任的气候特使解振华是 该清华研究项目的总指导，他在说服领导层采用该目标上应该起到了一定的作用。因此，清华 发表的这些路径可以被看作是中国宣布碳中和目标时，最接近官方层面计划的研究。在中国， 没有其他研究能像清华气候院的研究那样全面，且该院的研究往往倾向于关注单一部门。该院 最近的研究反映的是碳中和目标宣布以来、中国在能源趋势和政策环境方面的变化。

3.1清华气候变化与可持续发展研究院（ICCSD）

从2019年初开始，清华气候院与中国国内十余家研究机构合作，启动了名为“中国长期低碳 发展战略与转型路径”的研究项目 25，其有18个子项目。该研究项目的成果在2021年以综合报 告的形式出版。 清华气候院的研究将中国的长期低碳转型之路分为两个阶段。在第一阶段，即2020年到 2035年，转型的重点是在符合国家社会和经济发展目标的前提下，对《巴黎协定》规定的 NDC进行实施与强化。在第二阶段，即2035年到2050年，转型将实现对能源和经济领域的 深度脱碳，并在建设一个强大的社会主义现代化国家的同时，到2050年使国家的减排途径 与2℃和1.5℃的全球温升控制目标保持一致。

该报告分析了长期去碳化目标所驱动的减排路径、技术支持、成本和价格。该研究基于四个情 景，即政策情景、强化政策情景、2℃情景和1.5℃情景。我们在本报告中选择了该研究的 1.5°C和2°C情景的数据，它们均符合《巴黎协定》和全球净零目标的要求。 该研究中提出的2°C情景以将全球变暖控制在2°C以内作为目标，同时还将人均二氧化碳排放 量的目标设为到2050年不超过1.5吨（相比之下，此数值在2020年为8.4吨）。该研究的1.5°C 情景则基于将全球气温上升幅度限制在1.5°C、同时到2050年实现二氧化碳净零排放和其他温 室气体排放大幅减少这一目标。1.5°C和2°C情景均为“理想”情景，它们要求中国的能源系统 和经济发展模式进行快速的改变，以与近期的减排速率一致。考虑到中国立即完成碳达峰将面 临的实际的经济与政治挑战，清华气候院进一步设计了在1.5°C和2°C 26情景下、在“目标导 向”（即推迟达峰）下的变体路径。它们假设中国的二氧化碳在本个十年的末期才达到峰值， 从而为本个十年中国的经济发展让道、也让其经济模式可以逐步地进行转变（这两步合称为 “两个阶段发展”）。在这些变体路径下，中国从现在到2030年将强化实现自己目前的NDC 承诺，从2030年开始加速碳减排和能源系统转型，并在2050年实现净零碳排放。

3.2人民大学环境学院（SENR-RMU）

根据1.5°C目标的深度减排要求和技术特点，人大环境院的王克等学者对现有的能源系统模型 PECE-LIU2020进行了修改，对其增加了氢能以及生物能源与碳捕获和储存（bioenergy with carbon capture and storage，以下简称“BECCS”）的能源模块。研究团队再利用升级后的模型，对中国在1.5℃和2℃目标情况下的长期二氧化碳减排要求、各部门贡献和关键减排措施 进行研究 27。 人大环境院的1.5℃和2℃情景的概念均与IPCC一致，但路径的设定基于中国的国情。与清华 气候院的两阶段转型类似，在人大环境院的2℃情景下，中国将在现有的NDC的目标基础上采 取强化减排措施，力争尽快实现碳达峰，之后通过加强政策加速减排进程，到2050年实现2℃ 目标。同样在此2℃情景下，已经成熟和处于示范阶段的低碳技术（例如电动汽车、风能和太 阳能）将得到快速发展。碳捕获、利用和储存（carbon capture, utilisation and storage，以 下简称“CCUS”）技术的示范将被加速，以为2030年后的部署做准备。

在人大环境院的1.5°C情景下，为实现更严格的碳减排目标，中国不仅将需要尽早碳达峰，同 时还要加快碳减排，使到2050年的累积碳排放量满足1.5°C温控目标下的中国排放轨迹区间。 在这一情景下，中国需要加快技术改造和创新、快速发展氢能和BECCS技术、提高能源系统 效率，并使钢铁、化工、公路货运和电力部门实现深度脱碳。 该1.5°C和2°C情景都要求中国加强碳减排，并在2025年前碳达峰。参照2005年的水平，在该 研究的2℃和1.5℃情景下，到2030年，中国分别需要分别减少73%和75%的碳排放量。

3.3生态环境部环境规划院大气环境研究所（CAEP-IAE）和电力规划设 计总院（EPPEI）

大气环境研究所和电规总院共同建立了一个预测模型和一组影响参数与因素，以研究不同情景 下中国电力部门实现碳达峰的途径。该研究的影响参数包括经济和社会发展、电力需求、电源 结构和发电的标准煤耗率。该研究阐述了以下三种情况 28： 在基准情景下，电力结构将与第十三个五年（即2016至2020年，以下简称“十三五”）规划 期间相同，以满足高速增长的电力需求；发电标准煤耗冻结在现有水平。

在低碳情景下，为了保持发电量的高速增长，中国必须最大限度地提高非化石燃料能源的发电 量，但该非化石发电量的提高需要考虑到不同发电源的潜力、建设周期、能源价格和其他因素 的限制；发电标准煤耗将以与“十三五”期间相同的速度下降，即每年减少2克/千瓦时；火力 发电厂为适应非化石能源需要更加灵活的运行，而这往往又会降低发电的热效率。考虑到这一 点，研究团队假定发电的煤炭消耗量每年将下降1克/千瓦时，并从2020年的289克/千瓦时分 别在2025年、2030年和2035年降至286、280和275克/千瓦时。在强化情景下，燃煤电厂热效率的提高速度与低碳情景相同，非化石燃料的发电量被最大化； 此外，将有措施降低电力需求的增长速度。

3.4华北电力大学（NCEPU）和北京大学（PKU）

由华电和北大联合开发的转型路径基于以下理解：中国将在2030年实现碳达峰，而且电力部 门是完成这一任务的关键。袁家海教授和他的团队在结合各种宏观经济指标的趋势后预计，中 国在2021年至2035年期间的全国电力需求将由电力、工业、建筑和交通部门的电气化驱 动 29。 为了满足不同电气化进程下的电力需求，该研究设计了三条路径来讨论低碳电力系统转型可能 面临的情况以及电力部门碳达峰的路径。研究预测了不同方案下的碳达峰时间。我们在此报告 中选择了该研究的“多源协同的加速电气化”和 “新能源领跑的常规电气化”两条路径，并 在下文分别将其简称为“加速”和“新能源”路径。华电和北大建议，“加速”路径是进行碳 达峰的最有效方法。 在加速电气化的情况下，到2030年，非化石燃料能源发电量占比超过50%，且风、光装机量 达到12亿千瓦的目标。煤炭发电量将在2025年达到峰值，峰值为5.2万亿千瓦时（相比之下 2020年的煤炭发电量为4.9万亿千瓦时）。煤电的作用从发电主力向辅助非化石能源的调峰功 能转变。在这种情况下，电力行业的碳排放将在2025年左右达峰。

3.5能源基金会中国（EFC）和马里兰大学全球可持续发展中心（ CGS-UMD）

《中国碳中和综合报告2022之电气化专题报告》 30由能源基金会中国领衔，美国马里兰大学全 球可持续发展中心进行协调，并集结了来自九个研究机构的21位专家的贡献。该多方协作项 目深入研究了中国电力部门为助力碳中和目标的实现、所需进行的脱碳进程。研究团队对若干 个国家或全球层面的模型进行了综合分析，并确立了电气化与相关的电力系统转型在中国实现 “双碳”目标进程中的角色。涉及的模型包括China DREAM、China TIMES、GCAM-China、 MESSAGEix-China、AIM-China、PECE_LIU_2021和PECE V2.0。该报告设置了两种情景： “基于原始NDC的碳中和” 和“基于更新NDC的碳中和”。我们以上述七个模型结果的中位 值作为基准。

我们的报告关注了“基于更新NDC的碳中和”的情景。在此情景下，中国到2060年将实现温 室气体的净零排放，中国的碳达峰也会在2030年前实现，两者皆符合中国在2021年10月所更 新的NDC。与此不同的是，“基于原始NDC的碳中和”情景默认中国的二氧化碳排放量不会 在2030年达峰。