2021年 中国2050：一个全面实现现代化国家的零碳图景报告

1 中国2050： 一个全面实现现代化国家的 零碳图景 Ⅰ 关于能源转型委员会 关于能源转型委员会 能源转型委员会（ Energy Transitions Commission, ETC）是一个由全球性能源企业和非政府机构创立的联盟 型组织。 ETC 汇集了能源领域中各团体的领导者， 其中包括 来自发达国家和发展中国家的能源供应方、 高耗能工业企 业、 设备备供应商、 投资者、 非营利组织和学术机构等， 旨 在识别推动全球能源系统朝着既能保障经济稳定发展又能 帮助应对气候变化的清洁低碳方向转型， 将全球气温上升 限制在 2℃以内， 尽可能趋近 1.5℃。 在上述目标的指导下， ETC 的工作既包含了相关分析研究工作， 也包括了与公共 政策制定者、 行业、 企业等关键利益相关方的紧密联系， 以 为能源转型目标的实现和行动的落实注入活力。 ETC 由 Adair Turner 勋爵和 Ajay Mathur 博士共同担任主 席。 委员的名单如后一页所示。 落基山研究所（ Rocky Mountain Institute, RMI） 是能源转 型委员会的主要成员单位之一， 也是其在中国开展工作的秘 书处和主要实施机构。 落基山研究所是一家专业、 独立、 以市 场为导向的智库， 与政府、 企业、 科研机构及创业者等协作， 致力于推动全球能源变革， 以创造清洁、 安全、 繁荣的低碳能 源未来。 借助经济可行的市场化解决方案加速全球范围内能 效和可再生能源取代化石燃料的能源结构转变。 能源转型委员会与落基山研究所， 以及其他成员单位和理 事会成员进行了密切的合作， 共同开展研究， 并形成这份 报告—— 《中国 2050： 一个全面实现现代化国家的零碳图 景》 。 本报告以能源转型委员会已有研究以及其他相关研究 为基础， 并在几轮的咨询中广泛吸取了具有代表性的中国 企业、 学术机构以及在中国开展业务的跨国企业和组织的 专家建议。 我们也在此向他们致以衷心的感谢。 本报告仅代表能源转型委员会的总体观点。 各成员单位对 本报告的整体结论达成共识， 但并不代表他们同意本报告 提成的每一个观点和建议， 也不代表各理事会成员所在单 位正式认可本报告的所有结论。 能源转型委员会及其理事会成员一致认为， 中国是推动全 球能源转型的重中之重， 中国的零碳能源转型是全世界在 本世纪中叶实现净零碳排放和实现巴黎协定目标的关键； 同时， 中国的零碳能源转型是技术可行且经济可行的， 并还 将促进中国经济的发展。 这一观点是能源系统中来自不同 背景、 具有不同关注点的企业和组织的共识， 也给予了中国 更大的信心， 在清晰目标的指引下， 刻不容缓地采取相应措 施， 在实现经济发展的同时， 将温度上升控制在2 ℃ 以下。 更多信息： www.energy-transitions.org www.facebook.com/EnergyTransitionsCommission www.twitter.com/ETC_energy www.linkedin.com/company/energy-transitions-commission Gregory Barker, EN+集团董事长 Pierre-André de Chalendar, 圣戈班 （ Saint-Gobain）集团董 事长及首席执行官 Dominic Emery, 英国石油公司 （ BP） 战略规划副总裁 Will Gardiner, DRAX集团首席执行官 Chad Holliday, 荷兰皇家壳牌 （Shell） 集团董事长 Hubert Keller, 瑞士隆奥银行 （ Lombard Odier Group） 管理合 伙人 Badar Khan, 英国国家电网集团 （National Grid） 风险投资公司 总裁 Zoe Knight, 汇丰控股全球可持续金融中心负责人及执行董事 Jules Kortenhorst, 落基山研究所首席执行官 Rachel Kyte, 前联合国秘书长特别代表及Sustainable Energy For All前首席执行官 Mark Laabs, Modern Energy执行董事 Richard Lancaster, 中电集团首席执行官 Alex Laskey, OPower创始人及前董事长 Auke Lont, 挪威国家电网公司 （ Statnett） 董事长及首席执行官 Ajay Mathur, 印度能源与资源研究所总干事， 能源转型委员会联 合主席 Aditya Mittal, 阿赛洛-米塔尔 （ ArcelorMittal） 董事长及首席财 务官 Philip New, Catapult 能源系统公司 （ Catapult Energy Systems） 首席执行官 Nandita Parshad, 欧洲复兴开发银行能源和自然资源部执行 董事 Andreas Regnell, 瑞典大瀑布电力公司 （ Vattenfall） 战略发展 高级副总裁 Siddharth Sharma, 塔塔之子公司 （ Tata Sons）首席可持续发 展官 能源转型委员会理事会成员 Mahendra Singhi, 达尔米亚水泥巴拉特 （ Dalmia Cement Bharat） 有限公司执行董事及首席执行官 Andrew Steer, 世界资源研究所主席及首席执行官 Nicholas Stern, 伦敦政治经济学院教授 Simon Thompson, 力拓集团 （ Rio Tinto） 主席 Nigel Topping, We Mean Business首席执行官 Robert Trezona, IP Group清洁科技合伙人兼主管 Jean-Pascal Tricoire, 施耐德电气董事长及首席执行官 Laurence Tubiana, 欧洲气候基金会首席执行官 Adair Turner, 能源转型委员会主席 Timothy Wirth, 联合国基金会副主席 舒印彪, 中国华能集团董事长 张雷, 远景集团首席执行官 赵昌文, 中国国务院发展研究中心产业经济研究部部长 李政, 清华大学气候变化与可持续发展研究院常务副院长 Cathy Zoi, EVgo首席执行官 Ⅱ执行 摘 要 1 第一章 ： 简 介——全 球 背景 和 本 报告的目的与框 架 7 第二 章 ： 20 5 0 年的中国 - 一 个 达 到中 等发 达 国 家 水 平的富裕 经 济 体 10 第 三 章 ： 工业 部 门脱 碳 1 4 钢 铁 行业 脱 碳 1 5 背景： 中国的钢铁生产与消费现状 15 钢铁消费展望以及生产路径转换 15 钢铁生产能效提升 16 钢铁生产过程脱碳 17 针对中国具体情况的经济性分析 18 水泥 行业 脱 碳 1 9 背景： 中国水泥生产与消费现状 19 大幅提高资源效率情景下的需求展望 20 水泥生产能效提升 21 水泥生产过程脱碳 22 针对中国具体情况的相对经济性分析 23 化 工行业 脱 碳 24 背景： 中国化工行业现状 24 充分提升利用效率和循环利用水平下的消费需求展望 25 化工行业能效提升 26 化工生产过程脱碳 27 成本经济性和中国情况的考虑 29 目录 Ⅲ 目录 第 四章 ： 交 通部 门 脱碳 3 1 背景： 中国当前的交通运输活动水平与能源消费 31 需求展望和减缓需求增长的潜力 32 交通领域能源脱碳 34 第 五 章 ：建 筑 部 门 脱 碳 3 8 背景： 中国建筑部门能源消费现状 39 加 速 城 市 化 之 下 ，对 “ 更 好 ”建 筑 的 需 求 展 望 4 0 建筑能效提升 41 建筑部门完全脱碳 43 第 六 章 ：能 源 需 求 对 供 给 侧 的 影 响 4 4 电力和基于电力燃料需求的大幅增加 46 增长的生物质能需求及其重点领域 47 化石燃料的有限角色 47 相应的碳捕集、 封存和利用需求 48 对一次能源的影响 48 第 七 章 ： 大 规 模 的 零 碳 电 力 及 资源 、 技 术 和经 济可 行 性 50 背景： 中国电力生产和消费现状 51 电力和基于电力的燃料需求的大幅增长 51 零碳情景下的发电结构 52 资源禀赋和技术可行性 53 灵活性及储能和需求侧响应的重要作用 55 成本经济性和基于中国情况的考虑 58 加速的投资和总投资成本 60 第八 章 ： 氢能 的 重 要作用 61 2050年前不断增长的氢能需求 62 零碳氢气的多种生产路径 62 相 对 成 本 ：电 解 法 的 竞 争 力 将 逐 渐 增 强 6 4 Ⅳ第 九 章 ： 生 物质 能 源 利用 和碳 捕 集与 封 存 6 7 生物质 能 源 ： 资 源 有限 ， 利 用应 有 侧重 6 8 中国生物质可持续供给的潜力 68 生物质的优先利用领域 69 生物质的成本竞争力 70 碳捕 集 与 封 存 ： 一 种 战略 性 选择 ， 将 发挥 一 定 的 作 用 7 1 背景： 中国实施CCS的路径 71 有限但仍然关键的作用 71 碳捕集、 利用和封存的技术可行性 72 碳捕集、 运输和封存的成本 73 第十 章 ：脱 碳 路 径 ：有 限 的 成 本 ，重 要 的 机 遇 7 5 单位二氧化碳减排成本 76 总 体 经 济 成 本 很 小 ：增 长 与 投 资 7 7 对生产者和消费者的成本： 关于 “竞争力” 挑战 79 技 术 发 展 、就 业 机 遇 ，以 及 空 气 质 量 的 改 善 8 0 第 十一 章 ： 推 动 转 型 的 政策支撑 8 3 制定清晰的2050目标 84 分部门、 分步骤构建有力的政策体系 84 Table of Contents Ⅴ1 中国 2050——一个全面实现现代化 国家 的 零 碳 图 景 全球气候变化对全球人类社会构成重大威胁。 政府间气候 变化专门委员会（ IPCC） 2018年11月发布的报告认为 1 ，为 了避免极端危害， 世界必须将全球变暖幅度控制在 1.5 摄氏 度以内。 只有全球都在本世纪中叶实现温室气体净零排放， 才能有可能实现这一目标。 全球能源转型委员会在其发布的两份报告—— 《更好的能 源， 更大的繁荣》 （2017） 及《可完成的任务》 （2018） ——中 认为， 世界范围内现有的技术可以实现这一目标， 并且对 经济发展和消费者生活水平的影响很小。 这一观点甚至也 适用于那些“难脱碳”的经济部门， 如重工业和重型 / 长途 运输行业。 这些行业的脱碳成本可以被控制在 GDP 总量的 0.6%以下， 对面向消费者的商品价格也仅有极小的影响。 与其他国家一样， 中国也将受到气候变化的威胁。 中国在经 济高速发展的过程中也成为了全球主要温室气体排放国。 从人均排放水平看， 中国与富裕的欧洲发达经济体相当， 虽 然只有美国极高人均排放水平的 45%。 不过中国的绝对规 模使其成为了全球最大的温室气体排放国， 每年 98 亿吨的 二氧化碳排放占全球排放总量的28%。 因此， 无论对于整个 世界还是对于中国自身而言， 中国探索到本世纪中叶实现 净零碳排放的战略路径意义重大。 本报告显示， 实现这一目标在技术上和经济上都是可行的。 考虑到中国的高储蓄率和投资率， 中国有实现该目标所需 投资能力， 并且对2050年中国人均GDP的影响也将是非常 有限的。 追求到 2050 年实现零碳排放将刺激投资和创新， 从而进一步加速零碳发展， 这不仅不会阻碍中国实现到 2050 年实现现代化强国这一目标， 还将大幅改善地方空气 质量， 并为中国在多个行业的技术领先地位创造巨大机遇。 1 . I P C C 指 出 ，2 0 1 8 年 ，全 球 升 温 幅 度 1 . 5 摄 氏 度 。 执行摘要2 要实现净零碳排放， 需要发电部门的完全脱碳， 并大规模扩 大电力使用， 在尽可能多的经济部门实现电气化， 还需要氢 的生产和使用增加到三倍以上， 以及在增加生物能开发和 碳捕集、 利用与封存方面发挥重要但有限的作用。 中国的自 然资源、 制造业水平、 储蓄和投资率使这些不同的技术路线 有可能实现并推动零碳经济发展， 同时保证中国的交通、 建 筑供暖和制冷等以能源为基础的服务部门继续快速发展。 实现零碳经济的关键部门行动包括： ● 路面运输（公路和铁路服务） 全面电气化， 同时支持将运 输使用量增加到至少三倍。 在轻型车领域（汽车和城市货 运） ， 电动车将很快在经济性上超过内燃机车， 而氢燃料电 池电动车（ FCEV）将最终主导重型公路运输。 中国庞大的 高铁网络和广泛的地铁系统将在一定程度上帮助控制道路 交通的增长， 并对国内航空交通增长有一定的抑制作用。 所 有的铁路出行都可在远早于 2050 年前完成电气化。 因为电 动发动机与内燃机相比具有更高的能效， 这些地面运输部 门的电气化将导致终端能源需求的下降。 同时， 由于电动车 固有的长期成本优势， 这些行业的脱碳将增加而不是降低 人均GDP水平。 ● 使用生物燃料、 合成燃料、 氢能或氨来推动长途国际航空 和海 运部门 脱碳， 同时在 短途 运输中 使用电 池电动 氢能 和 混 合动力等选项。 这些燃料可能比现有的化石燃料成本更高， 意味着国际运费和机票价格可能会更高。 然而， 随着时间的 推移， 技术进步和规模经济可能会推动成本的显著下降。 ● 向循环经济转型， 并显著提高关键材料的利用率和回收 率， 包括钢铁、 水泥、 肥料和塑料等。 随着中国人口趋于稳 定并开始下降， 以及城市化进程接近尾声， 支撑建筑业的初 级钢铁和水泥生产总需求将会不可避免地出现下降。 因此， 产自回收废钢的钢铁产量占总产量的比例将从现在的不到 10% 上升到 60%。 在水泥方面， 回收的潜力比较有限， 但改 进的建筑设计和材料质量可以使总需求量在照常发展情景 基础上减少近50%。 通过以可行方式大幅提高肥料利用率， 肥料需求可减少三分之一。 随着物理和化学回收技术的广 泛发展， 中国52%的塑料用量可能来自回收塑料。 ● 利用电气化、 氢能、 碳捕集和封存以及生物能源来实现重 工业领域的完全脱碳， 包括钢铁、 水泥和化工（合成氨、 甲 醇、 高价值化学品即 HVC）等部门。 直接电气化最适用于中 低温度要求的工业领域， 而氢能和生物能可用于满足高温 图 表 A ： 中 国 各 部门 终 端 能 源 需求 （ 工 业 、 建 筑 和交 通 ） 本研究认 为 ， 中国到20 5 0 年的能 耗 总 量 为 2 2亿吨 标 煤 （6 4E J ） ， 比20 1 6 年水 平低 近 3 0 % 。 2016 30 0 35 30 25 20 15 10 5 2050 ETC 22 -27% -25% -28% 工业 建筑 交通 数据来源： 中国统计年鉴； 能源转型委员会/落基山研究所项目组 执行摘要 亿吨标煤3 要求。 氢气还可以作为钢铁的还原剂和化学生产的原料。 生 物质可能成为另一种重要的化工原料。 碳捕集与封存将在 处理工业过程碳排放和剩余的化石燃料相关碳排放方面发 挥作用。 ● 更广泛地采用先进热泵技术和最先进的建筑保温材料， 以零碳方式为住宅和办公室提供供暖和制冷， 并在建筑部 门的有关领域发挥长距离工业废热运输和生物质的作用。 到 2050 年， 中国建筑领域的能效将显著提高， 以确保在服 务水平不断提高的情况下经济有效地使用能源。 到那时， 75% 的建筑供暖和制冷将由电力提供。 由于热泵技术固有 的能效优势， 电气化与热泵相结合能够降低终端能源需求。 即使在今天， 热泵技术都可以将每千瓦时电力输入转变为4 千瓦时热力输出， 并且这一“性能系数（ COP） ”随着时间 的推移可能还会得到进一步的大幅提高。 钢铁和水泥需求的降低、 更多的资源（尤其是塑料资源） 循 环利用以及因地面交通和建筑供热领域的电气化实现的相 关能效进步， 可以推动中国人均 GDP 和生活质量标准达到 当前水平的三倍， 同时将终端能源需求总量从当今的 30 亿 吨标煤（88EJ或24万亿千瓦时） 降低到2050年的22亿吨标 煤（64EJ 或 17.8 万亿千瓦时） 。 其中， 工业总终端能源需求 将经历最大降幅（30%） ， 但其在 2050 年占终端能源需求 总量的比例仍将高达60%（图表A） 。 这些能源需求可以通过四个方面的零碳技术措施来实现： 电力 - 完全利用可再生能源、 核能等非化石能源发电实现 零碳电力； 氢能 - 利用零碳电力电解水制氢， 也可以用氢制 氨用于终端能源消费； 生物能 – 可作为零碳燃料和原料使 用； 以及在与碳捕集、 利用与封存技术相结合的前提下， 继 续使用一些化石燃料。 图表 B 列出了 2050 年可用于各经济 部门的不同能源组合。 电力将在其中扮演最重要的角色， 可以直接使用， 也可以 用来生产氢气、 氨气或其他合成燃料。 总的来说， 要实现零 碳经济， 中国需要将发电量从目前的 7 万亿千瓦时增加到 2050 年的 15 万亿千瓦时左右（图表 C） 。 此外， 氢气的用量 需要从目前的每年2500万吨增加到8100万吨以上。 要通过零碳方式生产这些电力， 将需要 2500GW 光伏、 图 表 B ： 中 国 20 5 0 年各 部 门 终 端 能 源 消 耗 和 能 源 载 体 组 合 以 零 碳 方式满足 这 些能 源需求意味着 能 源供 给 组 合的重 大转变 ， 包括 大 量的直 接或间 接 电 气 化 ， 生 物质 和C C S 技术的应 用 ， 以 及化 石燃 料 使 用的大幅 缩 减 。 一般工业 化工原料 化工 钢铁 水泥 航空 船运 铁路 重型道路交通 轻型道路交通 建筑 0% 50% 100% 2050年的 总发 电量 将达到近 15 万 亿 度。 52% 21% 9% 18% 数据来源： 能源转型委员会/落基山研究所项目组 工业直接电气化 建筑直接电气化 交通直接电气化 制氢和合成氨用电 化石燃料 合成氨 电 生物质 氢 合成燃料 太阳能热 工业余热4 2400GW 风电、 230GW 核电和 550GW 水电装机。 考虑到中 国的风能、 太阳能和水力资源， 以及已经确定的适合建造核 电站的沿海地区数量， 这一组合在技术上是可行的。 考虑到太阳能资源丰富的地区面积占国土面积的三分之二， 中国将需要投入不到1%的土地面积来提供所需的2500GW 太阳能发电装机； 而中国的风能资源估计可达3400GW陆上 装机和500GW海上装机， 已超过了所需的容量。 建设所需的可再生发电装机需要大幅提高年度投资力度 （光伏投资达到现在的两倍， 风电投资达到现在的 3-4 倍） ， 但投资的财务成本仍不到中国GDP的0.4%。 这在经济上显 然是可行的， 因为中国目前的投资占GDP的40%以上， 其中 一些投资浪费在了空置的房地产上， 随着人口数量趋于稳 定和城市化进程接近完成， 房地产和非能源基础设施投资 需求将不断下降。 如图表 C 所示， 电力系统中接近 70% 的发电量将来自于随 天气条件变化的风能和太阳能资源， 但通过部署储能技 术规模化应用、 加大输电基础设施投入、 推进需求侧管理 等措施提升电力系统灵活性实现电网的供需平衡。 此外， 140GW 的抽水蓄能容量还可以提供更长期的季节性补充。 随着成本的持续下降， 电池储能的容量将会从目前微不足 道的水平增长到2050年的510GW。 利用过剩电力生产氢气 可以作为一种有效的需求响应机制， 提供至少 100GW 的容 量。 只要具备适当的软件系统和到位的市场激励措施， 工业 和住宅部门的各种需求响应技术都可以发挥关键作用。 以 生物质或化石能源为燃料并采用碳捕集技术的火电厂每年 将只运行少量时间以提供短期的备用电力， 其作用将十分 有限但仍然非常关键。 除了电力和氢能， 实现零碳经济还需要每年生产大约 4.4 亿 吨标煤（13EJ） 的生物能源（当前每年仅3400万吨标煤或 1 EJ） 。 以可持续的方式实现这些生物能的供应将是一个重 大挑战， 但理论上， 中国有能力开发 4.0-8.5 亿吨标煤（12- 25 EJ） 可持续生物能源。 鉴于生物能源资源的稀缺， 中国的 生物能需要在那些没有其他脱碳选择的行业优先应用， 例 如， 航空可能是其中的一个优先应用领域， 但货运不是。 在一些工业过程中还需要应用碳捕集技术， 并将二氧化碳 图 表 C： 中 国 的 发电 装 机 量 和 发电 组合 要实现零 碳 经 济 ， 总 计需要 将 发 电 量 从 20 1 6 年的 6万 亿 千 瓦时 增加到20 5 0 年的 1 5 万 亿 千 瓦时 左右。 2016 2050 GW 0 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 中 国 发电 装 机 结 构 10 6 万亿kWh 0 16 14 12 8 4 2 2016 2050 中 国 发 电量 结构 太阳能电 核电 风电 生物质和其他 水电 天然气 煤 储能 抽水蓄能 需求响应 数据来源： 中国统计年鉴； 能源转型委员会/落基山研究所项目组 执行摘要5 运输和地质封存， 或运用二氧化碳混凝土固化等碳利用技 术永久性储存所捕集的二氧化碳。 这一需求虽然有限， 但仍 然十分关键。 在考虑 250 公里内进行碳排放源汇匹配的情 况下， 中国碳封存能力远远超过每年储存10亿吨的需求量。 总之， 中国一次能源需求总量可能会从目前的 45 亿吨标 煤（132 EJ）下降到 2050 年的 25 亿吨标煤（73EJ） ， 降幅 达到 45%。 一次能源需求的降幅大于终端能源需求的降幅 （30%） ， 这在很大程度上是由于避免了当今火力发电系统 所涉及的能源损失。 在能源需求总量降低的同时， 能源的来 源还将发生巨大的转变， 化石燃料的需求将下降90%以上， 而非化石能源的需求将增加3.4倍（图表D） 。 技术和经济的不断发展将持续推动形成脱碳路线与能源供 给方式之间的平衡。 但本文展示的情景表明， 以极低的成本 实现零排放是可能的， 对2050年中国人均GDP和生活水平 的影响不太可能超过1%。 如果考虑到对零碳排放目标的承诺对技术进步和成本下降 的促进作用， 这一成本甚至会更低甚至是负值。 但本文的计 算并未考虑这种因素。 如想实现这一可行的零碳经济路径， 必须制定清晰的目标， 并推行强有力的公共政策。 首先， 国家层面明确的零碳排放 目标将提供指导行动和制定路径框架的方向， 引导国有企 业和私营部门进行科学投资战略决策。 长期目标必须和短 期目标以及投资计划相结合， 例如与即将出台的国家、 地方 和部门等层面“十四五”相关规划和落实规划的一系列政 策措施及机制安排， 具体政策领域包括： ● 推动在发电、 输电、 配电和储能等领域制定加大零碳电力 系统建设力度的政策。 ● 加快全国碳市场的建设， 以支持全社会尤其是重工业领 域的脱碳。 ● 设立相关法律法规以推动路面交通和建筑供暖的全面电 气化， 同时不断加强相关标准以提升建筑能效水平。 ● 继续深入发展循环经济， 强化法律法规体系和政策激励 图 表 D： 中 国 一次 能 源 需 求， 按 能 源 品 种 划 分 一 次 能 源 结 构 将 发 生 巨 大 变 化 ，其 中 化 石 燃 料 需 求 降 幅 超 过 9 0 % ，风 能 、太 阳 能 和 生 物 质 能 将 成 为 主 要 能 源 。 数据来源： 中国统计年鉴； 能源转型委员会/落基山研究所项目组 2017 2050 石油 生物质能 其他 煤 天然气 太阳能电 风电 核电 水电 0 45 30 25 20 15 10 5 35 40 50 亿吨标煤6 机制建设， 尤其在塑料行业。 ● 建立支持技术进步尤其是早期阶段技术突破的相关政 策， 以助推零碳技术和产业生态体系的构建。 中国的政治体制和经济发展水平使中国具备“集中力量办 大事”的体制、 资金和技术优势， 能够在确定了长期战略目 标后制定和实施长期、 大规模投资和持续行动， 这为中国推 动到 2050 年实现零碳排放奠定了坚实基础。 事实上， 中国 在实现零碳排放的过程中， 也将持续不断的挖掘经济增长 和环境改善的潜力， 为其实现 2050 年其他经济社会发展目 标作出贡献。 执行摘要7 第一章 简介—— 全球背景和本报告的 目的与框架8 巴黎气候协定承诺， 全世界需要把全球变暖幅度在工业化 前水平基础上控制在远低于2摄氏度的范围内， 且应将其尽 可能控制在 1.5 摄氏度范围内。 人类活动导致的全球变暖已 在多个领域造成了重大的负面影响。 联合国政府间气候变 化专门委员会（ IPCC）的最新报告指出， 全球变暖幅度达 到 2 摄氏度将会带来更严重的后果， 包括对水资源、 土地利 用、 粮食生产和人类健康的严重负面影响。 因此， 它敦促世 界各国致力于将全球变暖幅度控制在1.5摄氏度以内。 能源转型委员会（ ETC） 是一个全球性联盟， 其成员包括来 自能源领域的各部门公司和机构， 包括能源生产商、 能源用 户、 设备供应商、 投资者、 非盈利组织和学术组织等。 能源转 型委员会的理事会成员名单在本文的第II页， 他们均支持将 全球变暖幅度控制在理想的 1.5 摄氏度以内， 至少也要低于 2摄氏度。 为了实现这一气候目标， 世界经济需要在本世纪中叶左右 达到净零碳排放。 ETC 认为， 具体的目标应该是所有完全发 达的经济体到2050年实现净零碳排放， 发展中国家到2060 年实现净零碳排放。 我们在两部重要报告中阐述了如何实 现这一目标： ● 在2017年4月发布的《更好的能源， 更大的繁荣》 报告中， 我们描述了全球经济脱碳的总体路径， 并特别指出， 建立一 个可再生能源占比高达 85%， 且成本可与化石燃料发电完 全竞争的电力系统是可行的。 世界将可以速度更快、 成本更 低地建设零碳电力系统。 ● 在2018年12月发布的《可完成的任务》报告中， 我们指 出， 对重工业（尤其是钢铁、 水泥和石化部门） 、 长途运输 （卡车运输、 航空和船运） 等所谓“难脱碳” 经济部门进行脱 碳也是可行的。 这两份报告共同表明， 打造零碳经济不仅是技术可行的， 而 且如果现在实施强有力的政策， 到本世纪中叶实现这一目 标对经济增长和消费者生活水平的影响将是非常小的（约 为 1%） 。 今年 12 月， ETC 将综合这两份报告的发现， 发布全 球零碳经济发展路径的最新概述。 ETC 目前正在世界各地开展工作， 以发现和推动所需的具 体公共政策行动及私人投资， 以实现到本世纪中叶实现净 零碳排放的可行目标。 我们在欧盟和印度有大量的工作正 在进行， 在澳大利亚发起了新的倡议， 并在全球范围内与各 个“难脱碳”部门合作展开具体倡议行动。 ETC 于今年 4 月 开始了在中国的工作， 致力于将中国打造成脱碳行动中的 重要成员， 并为中国能源转型相关议题做出重大贡献。 中国的碳排放在2003年和2006年先后超过欧盟和美国， 已 成为全球最大的二氧化碳排放国。 2018 年， 中国二氧化碳 排放总量达 92 亿吨， 占全球总量的 28%。 当然， 这也与中国 人口众多且在过去 30 年经济高速增长有关。 经济的持续增 长推动了中国人民生活水平的不断提升并使得推动中国成 为了一个主要净出口大国。 这也使得中国人均消费碳排放 量 2 增长到与欧盟相当， 且已是美国的 45%。 中国到 2050 年 将实现现代化目标， 经济发展达到中等发达国家水平， 应和 所有发达经济体一样从现在开始探索净零碳排放路径， 否 则全球将气候变暖幅度控制在 2 摄氏度以下的目标可能无 法实现， 更不用说实现1.5摄氏度温升控制目标。 中国政府已在《巴黎协定》 国家自主贡献框架内做出承诺， 将降低中国经济增长的碳强度， 并确保碳排放在 2030 年左 右达峰。 目前， 更具雄心的目标正在讨论当中， 更多行动也 正在展开。 我们希望中国能够基于全球2摄氏度温升控制目 标的要求， 制定更加雄心勃勃且技术和经济上均可以实现 的2050年低碳发展战略目标。 因此， ETC 决定描绘一幅中国 2050 年实现净零碳排放的可 能图景， 以此作为我们在中国工作的开始。 为此， 我们与我 们的成员单位落基山研究所进行了密切的合作， 共同开展 了此项研究。 这份报告—— 《 中国 2050： 一个全面实现现代化国家的零 2.根据联合国气候变化框架公约生产端碳排放计算方法学， 一国的碳排放是在该国境内生产中产生的所有排放， 不论所生产的产品和提供的服务是否在别国 消费或对外出口； 另一种基于消费端的碳排放计算， 则在生产端排放的基础上扣除出口排放、 增加进口排放所得结果。 第一章 简介——全球背景和本报告的 目的与框架9 碳图景》 ——提出了关键的结论： 中国在 2050 年实现净零 碳排放在技术上和经济上都是可行的， 并且这对国家发展 和消费者生活水平产生的经济成本非常有限， 同时中国也 具备有利条件从净零碳排放转型中获得更多的技术竞争优 势。 但是， 第十一章中也会指出， 净零碳排放转型的实现不 能缺少强力的政策支持。 本报告仅反映了6个月的工作， 并涵盖了中国经济的所有领 域。 因此， 报告还无法对中国经济各个具体部门的技术减排 选择和成本进行详细分析。 为了使我们能够迅速地进行全 面的分析， 我们大量借鉴了以上提及的 ETC 全球报告的分 析方法和相关结论， 但将侧重点特别关注于那些中国的具 体情况可能使全球性结论不再适用的领域。 特别是: ● 我们假设， 全球适用的相关脱碳技术方案也适用于中国； 中国的减排成本， 以及不同选择之间的相对成本驱动因素将 与其它国家类似； 并且用于实现脱碳的整体技术组合（电 力、 氢能、 生物能源和碳捕集） 在中国与其他国家大体相似。 ● 但我们在以下方面特别关注了中国独有的因素： （1） 能源 需求可能发生的变化： 比如基础设施投资以及与之相关的 钢铁和水泥生产对中国经济的更大影响； （2） 现有的产业基 础： 例如煤炭作为化工原料在中国比在其他国家更加重要 的作用； （3） 中国的可用自然资源： 无论是风能、 太阳能还是 水力资源、 生物能源或碳封存能力； （4） 现有政策和趋势： 例 如， 中国在公路运输电气化方面取得的快速进展， 以及高速 铁路更加重要的作用。 因此， 我们关于中国 2050 年实现零碳排放图景的描绘是基 于对中国独特国家特点的分析。 但是， 读者也需要了解到本报告并未涵盖一些内容。 本报告 的重点是到 2050 年达到目标的可行性， 但是我们并没有对 几十年的转型路径进行描述， 也没有明确提出何时需要完 成什么内容才能实现 2050 年的目标的时间表。 我们的分析 使我们相信， 中国可以通过有力的政策来达到最终目的。 在 能源转型委员会的下一阶段中国区工作中， 我们将进一步 重点关注如何实现目标以及短期内需要采取行动。 报告按照以下次序进行了论述： ● 综述（第二章）中国经济在人口和结构的变化形势下将 如何发展， 进而在 2050 年成为一个全面实现现代化的发达 经济体。 ● 在第三到五章分别对工业、 交通和建筑部门未来能源需求 进行分析， 并在第六章中总结中国2050年的整体能源需求。 ● 第七至九章分析为了满足零碳能源需求而大规模增加零 碳电力和氢能供应， 并显著提高生物能源产量和碳封存能 力的技术和经济可行性。 ● 第十章综合分析全面脱碳对经济增长、 投资和消费者生 活水平的经济影响。 ● 第十一章总结为推动迈向零碳经济所需的主要公共政策 和技术发展。 能源转型委员会和落基山研究所期待与各政府部门、 企业 和公共政策专家讨论报告的结论及其分析。10 第二章 2050年的中国—— 一个达到中等发达国家水平的 富裕经济体11 中国过去30年的经济表现令世人瞩目， 在2018年之前的30 年里， 中国实际GDP年均增长率高达9.5%。 但如图表2-1所 示， 如果按购买力平价（ PPP）计算， 中国的人均GDP仍仅 为美国水平的25%（按市场汇率MER计算则为15%） ， 中国 仍有巨大的快速增长潜力， 有望在生产率和生活水平方面 赶上发达经济体。 面向未来， 中国已公布的长期发展目标， 包括到 2020 年全 面建成小康社会， 到 2050 年建成富强民主文明和谐美丽的 社会主义现代化强国。 根据清华大学中国经济研究中心的 研究 3 ， 上述目标意味着： ● 到 2035 年基本实现社会主义现代化， 人均 GDP 达到美国 水平的60%。 ● 到 2050 年全面实现现代化， 人均 GDP 达到美国水平的 70%。 考虑到中国人口是美国人口的 4 倍， 这意味着中国经 济到那时将达到美国的大约2.5-3倍。 中国正全力以赴朝以上目标奋进， 由此带来的中国生活水 平和消费支出的增长， 将对未来能源密集型产品和服务的 需求产生重要影响。 公路、 铁路、 航空运输需求将快速增长， 中国人民在建筑供暖和制冷等领域追求与富有发达国家相 同的舒适度水平。 这些变化对能源需求的影响将在第四章 和第五章中加以讨论。 然而， 在生产和投资方面， 中国经济也将不可避免地发生重 大变化， 包括在某些方面会减少对能源的需求， 特别是: ● 考虑到独生子女政策的长期影响， 中国人口很可能从目 前约14.2亿的基础上在2020年代末达到约14.4亿的峰值， 然后预计将缓慢下降至 2050 年的 13.6 亿 (1) 。 这将不可避免 地意味着， 对新建筑和基础设施的长期投资将大幅下降， 就 像日本过去30年发生的情况一样。 ● 未来 10 至 15 年， 中国的城镇化进程将继续为这些投资提 供支持。 但到 2030 年代中期， 这一进程将接近完成。 城市人 口占比从 2010 年的 50%， 到 2019 年已达到 60%（比 2020 图 表 2 - 1 ： 各 国人均 G DP 对 比 以市场汇率计 以购买力平价计 0 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 中国 (2017) 美国 (2017) 英国 (2017) 德国 (2017) 法国 (2017) 日本 (2017) 韩国 (2017) 中国 (2050) 16,452 60,055 44,270 51,40 43,922 42,571 39,914 55,029 目 前 ，中 国 的 人 均 G D P 仅 为 美 国 的 2 5 %（ 按 购 买 力 平 价 计 算 ，或 按 市 场 汇 率 计 算 则 为 1 5 % ）， 但 将 在 20 5 0 年 达 到 目 前的发 达国家 水 平 。 数据来源： IMF (2019), 世界经济展望数据库; UNESDA (2015), 世界人口展望: 2015年修订版 美元 3.清华大学中国经济研究中心主任李稻葵2017年12月在 《瞭望中国》 第373期撰文阐述上述分析结论。12 决定中国未来能源需求总量和结构的一个关键因素将是中 国经济继续向工业倾斜的程度。 如图表 2-3 所示， 工业（包 括重工业、 一般制造业和建筑业）在 2016 年占中国经济增 值总量的 39.9%， 远远高于德国、 日本等出口导向型经济体 28%-29%的份额， 更不用说英国和美国的18%-20%。 多项预测认为， 中国工业占经济总量份额将在 2050 年前继 续保持在 38% 的水平左右， 而对能源需求的预测有时也反 映了这一假设。 但有充分的理由相信， 鉴于以下因素， 这一 比例将会降至甚至低于日本和德国的水平： ● 没有理由相信， 中国 2050 年的国内需求会比今天的日本 和德国更倾向于制造业和建筑业（而非服务业） 。 ● 作为一个洲际规模的经济体， 中国不可能将经常账户盈 余占GDP的比例维持在德国目前8%的水平。 年的目标提前1年） ， 最迟到2030年将达到70%， 并在203