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 行业动态     |      2022-09-17

pg电子平台网址论文旷立春等:碳pg电子平台网址达峰和碳中和视野下的中国能源需求预测及转型发展趋势

摘要:中国是世界上能源消耗量和碳排放量最大的国家。优化能源结构,加快能源绿色低碳发展,是实现碳达峰、碳中和愿景的关键。综合分析现有研究成果,综合考虑经济发展、能源安全和碳减排目标,设置可实现碳中和的三种情景:稳定、积极、进取。预测能源需求和碳排放。展望各类能源发展趋势:中短期煤炭消费平稳适度,未来重点保底线;中短期石油消费将继续增长,未来将回归原材料属性;中长期天然气消费量将快速增长,未来成为可再生能源的“最佳伙伴”;在非化石能源方面,核电要安全有序发展,水电要稳定有序发展,风能、太阳能中长期继续快速发展,绿色电力与绿色氢作为载体,共同推动可再生能源成为我国能源消费总量的主体。

关键词:碳峰;碳中和;能源需求;情景预测

pg电子平台网址碳达峰和碳中和视野下中国能源需求预测及转型发展趋势

康立春 1 邹才才 2 黄维和 3

于建宁1黄海霞1

pg电子平台网址1. 中国石油天然气集团公司; 2. 中国石油勘探开发研究院; 3. 中国石油天然气集团公司

实现碳达峰和碳中和目标是全球趋势,是时代命题,事关全人类未来发展。 2020年9月,习近平主席在联合国大会上作出庄严承诺:“中国将加大国家自主贡献,采取更有力的政策措施,力争到2030年二氧化碳排放达峰,力争实现二氧化碳排放到 2060 年。中和。中国作为能源消费和碳排放第一大国,在能源技术进步和政策引导的推动下,能源结构调整取得了初步进展,但仍面临一系列发展困难和潜在风险,因此,有必要充分发挥国家新体制优势,加强政府引导,深化体制改革,加大科技创新力度,加快推进能源绿色低碳发展,努力实现能源碳峰碳中和行业领先于国家设定的目标。

本文基于国内外研究机构对我国能源需求和碳排放预测的研究成果,采用中国石油天然气集团公司经济技术研究院的“世界与中国能源展望模型”,基于实现经济发展、能源安全和“双碳”目标。 ,预测我国碳达峰和碳中和过程中关键时间节点的能源需求和碳排放,预测各类能源的发展趋势。

pg电子平台网址1 中国能源供需现状及国内外机构预测分析

1.1中国能源供需体系及碳排放现状

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pg电子平台网址目前,我国已基本形成煤炭、石油、天然气、可再生能源等多元能源供需体系。煤炭在一次能源消费中的比重从2011年的70.2%下降到2020年的56.8%;截至2021年10月2050中国能源和碳排放报告,2020年水电、风电、太阳能累计装机容量已达到0.2%。@3.85×108kW,2.99×108kW,2.@ >82×108kW,居世界第一,能源消费结构正在加速向清洁低碳转型。但我国能源转型仍面临煤炭局部消耗、油气安全风险高等重大问题。要严格控制煤电项目,推动煤炭消费尽快达峰,加大国内油气勘探开发力度,确保油气安全供应。同时,大力发展水电、风电、太阳能、生物质能等可再生能源,完善氢能产业体系,力争到2030年非化石能源消费比重达到25%左右。替代煤炭,稳定石油增气、壮大新能源,优先发展非化石能源,清洁高效利用化石能源,不断优化能源生产和消费结构,成为能源发展的新方向。

2020年,中国全球一次能源消费量、化石能源消费量、二氧化碳排放量将再创新高,分别达到26.1%、26.5%、30.9%,其中煤炭消耗量占54.3%。虽然我国能源消耗总量和二氧化碳排放量较大,但我国人均历史累计碳排放量仅为157t/人,低于世界平均水平(210t/人),远低于美国(1219t/人)和英国(920t/人)。 ) 和法国 (517t/人)。当前,我国能源消费增速明显放缓,结构不断优化,碳排放逐步进入平稳期,为能源转型和加快碳减排创造了有利条件。根据《中华人民共和国气候变化第二次双年度更新报告》,2014年中国土地利用、土地利用变化和林业吸收二氧化碳11.5×108t,其中林地、草地、农田和湿地分别吸收了二氧化碳。二氧化碳8.4×108t,1.1×108t, 4946×104t, 4454×104t.

1.2 预测中国能源需求和碳排放的研究文献

中国是全球应对气候变化的积极参与者和重要贡献者,其能源需求和能源转型是全球关注的焦点。国内外机构开展了相关研究,建立了不同的假设情景来预测碳中和背景下中国的能源需求、碳排放和能源转型路径。本文调查了国内外16家机构在33种情景下的预测结果(表1).

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16家机构中,按地域分布来看,境内机构5家,境外机构11家;从机构属性看,大学2所,能源公司9家,其他能源机构5家;从预测时间范围来看,2020-2035年1个,2020-2040年3个,2020-2060年4个,2020-2050年6个,2020-2100年2个。大多数机构都对基线情景和碳中和情景下的能源需求和碳排放变化进行了预测,并对多种情景的预测结果进行了对比分析。

1.3 碳中和情景预测分析

上述机构调查的33个情景中,部分情景初始参数与我国实际情况不一致,如能源基金会1.5℃情景、IEA可持续发展情景、 WRI增强行动情景,Exe在SunMobil情景和Equinior情景的设置下,预测起始年(2020年)一次能源消费总量小于47×108t标准煤,符合我国实际水平( 42.2@>8×108t标准煤)。煤与煤之间存在较大差距),严重影响预测结果的准确性;再如环评参考情景,设定2020年我国一次能源消费量为56.6×108t标准煤,预测2020-2050年期间,一次能源消费量将继续快速增长,达到约2050年78×108t标准煤,与我国能源消费增速放缓和能源强度持续降低不符。

有些场景没有考虑碳中和目标,如清华大学政策情景、bp公司政策情景、埃克森美孚公司情景等。2050年和2060年的碳排放量太高,无法实现碳中和目标。经筛选,2060年可实现或拟合外推的碳中和情景有13个(图1和图2.4@>,包括中石油经济技术研究院的碳中和情景、bp公司的快速转型以及净零情景、全球能源互联网情景等。其中,AFRY咨询情景缺乏能源消耗预测结果,仅显示碳排放结果,其余12个情景均显示中国一次能源消费将在2030年左右达到峰值、峰值为(53~61)×108t标准煤,平均值为56×108t标准煤(图1);能源燃烧产生的碳排放将在2025-2030年达到峰值,峰值值为(98~111)×108t,平均值为104×108t(图2.4@>;2060年实现碳中和2050中国能源和碳排放报告,化石能源占比10%~30%,非-化石能源占比70%~90%,终端电气化化率为55%~70%,碳捕集与封存/碳捕集、利用与封存(CCS/CCUS)贡献的碳减排量约为(10~22.9@>×108t/a。

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图1碳中和情景下一次能源消费预测结果

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图2碳中和情景下的二氧化碳排放预测结果

以上研究报告大多在2020年以后发表,数据是实时的,但各个机构的预测结果相差较大(碳达峰时间、碳排放时的一次能源消耗/二氧化碳排放量)峰)。一些机构没有考虑我国能源资源禀赋特点,提出了快速转向可再生能源的发展路径;部分机构受行业局限和观点影响,提出的减排路径与我国发展规划不符;一些机构报告缺乏能源。对转型路径的深入阐述,对关键技术和颠覆性技术缺乏前瞻性,对能源转型速度的预期过于乐观。

我国“十四五”规划和2035年远景目标和建议明确提出,要坚持国家安全总体观,将安全发展贯穿国家发展各个领域、全过程。能源发展必须兼顾经济发展、能源安全和碳排放。减排和能源预测应服务于能源发展。因此,有必要使用更符合我国实际情况的能源系统模型进行预测。

2 模型研究方法

2.1 模型和边界条件

本文使用的“世界与中国能源展望模型”是“全球变化评估模型”(GCAM)的二次开发模型。该模型更详细地描述了中国能源开采、加工、转换、传输、分配和终端利用全过程的特征。综合考虑世界能源领域现有成熟技术和处于研发或示范阶段的各种技术,新增300余种。终端能源技术,涉及工业、建筑、交通等行业。

该模型设置了不同的情景,以预测阶段、行业和品种的能源需求和二氧化碳排放量。 2035年以前逐年进行模拟计算,2035年以后的测量间隔设定为5年。模型涉及工业、建筑、交通、电力等行业,以及煤炭、石油、天然气、风能、太阳能、核能、水电、氢能、地热能、生物质能等能源品种.

根据“世界与中国能源展望”研究组的研究成果,边界条件设置在以下三个方面。 (1)人口:新型城镇化将继续推进。2035年城镇化率70%左右,城镇人口10亿左右;2060年进一步提高到80%左右。 (2.4@>GDP:经济规模继续扩大,2035年经济总量比2020年翻一番,2060年比2035年翻一番。2021-2035年和2036-2060年GDP年均增长率为< @4.8%,4.@3.1%。(3)产业结构:产业不断优化升级,整体实现高质量发展。第三产业比重2035年工业占GDP比重将超过63%,2060年接近70%。

2.2 场景设计

考虑到中国的经济发展、能源安全和碳减排目标,本研究基于关键和颠覆性能源技术的发展前景结果,设置了三个可以实现碳中和的情景。

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(1)稳健型:立足可持续高质量发展保障能源安全。化石能源清洁利用技术不断推进,天然气地位和作用凸显,能源水平提升效率显着提高,可再生能源替代化石燃料。能源进程稳步推进,CCS/CCUS技术已实现大规模商业应用。

(2.4@>主动型:力争尽快达到碳峰,峰后二氧化碳排放量将迅速下降。化石能源向应急储备能源的转变加速,从燃料向能源的转变原材料加速,化石能源发电加快向灵活调峰供电转型;可再生能源技术跨越式发展,成本降低。

(3)激进型:基于可再生能源技术实现颠覆性突破,从根本上解决能源系统安全问题。化石能源回归原材料属性,主要用于调峰和应急储备.

2.3个多场景预测结果

模型预测显示,中国一次能源消费将在2030年左右达到峰值,2030-2035年缓慢下降,然后基本保持稳定。在能源消费结构中,煤炭占比继续下降,石油占比基本稳定,天然气和非化石能源占比快速提升。 2035年之前,三种情景下的能源消费结构较为接近。 2035-2060年,三种情景下能源消费结构将逐步分化,主要与化石能源在能源结构中的定位、可再生能源技术和CCUS等减排技术的发展、应用规模有关氢能在碳减排领域的应用。其中,CCS/CCUS技术在稳健场景下更早实现大规模商业应用,可再生能源在激进场景下更快突破。预测需要由 CCS/CCUS 和生态碳汇贡献的碳减排量差异。

稳健情景下,一次能源消费将在2030年左右达到峰值,峰值约为60.3×108t标准煤。煤炭、石油和天然气消费的高峰时间分别在 2025 年之前、2030 年左右和 2035 年至 2040 年之间。碳排放将在2025年左右达到峰值,峰值约为106×108t。 2030年煤炭、石油、天然气、非化石能源消费占比44.0%、18.1%、11.9%、26.@ >,分别为 0%; 2035年32.2@>7%、15.8%、13.5%、31.0%;煤炭、石油、天然气和非化石能源消费量占比7.2%、7.2%、12.4%和73.2% . 2060年生态碳汇+CCS/CCUS需要贡献27×108t的碳减排(图3).

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图3 稳健情景下中国能源需求、能源消费结构及碳排放预测

在积极情景下,一次能源消费将在2030年左右达到峰值,峰值约为60.1×108t标准煤。煤炭、石油和天然气消费的高峰时间分别在2025年之前、2030年之前和2040年之前。碳排放将在2025年左右达到峰值,峰值约为107×108t。 2030年煤炭、石油、天然气和非化石能源消费占比分别为42.8%、18.4%、12.0%和26.@ > 分别为 8%; 2035年37.8%、15.8%、14.0%和32.4%; 2060年,一次能源消费总量约为58×108t标准煤,煤炭、石油、天然气和非化石能源消费比重为4.9%、5.6%、9.4% 和 8% 分别 0.1%。 2060年生态碳汇+CCS/CCUS需要贡献21×108t的碳减排(图4).

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图4 正情景下中国能源需求、能源消费结构及碳排放预测

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在激进情景下,一次能源消费将在 2030 年左右达到峰值,峰值约为 61×108 吨标准煤。煤炭、石油和天然气消费的高峰时间分别在2020年左右、2025年左右和2035年左右。碳排放将在2025年左右达到峰值,峰值约为106×108t。 2030年煤炭、石油、天然气和非化石能源消费占比分别为43.2%、17.4%、11.6%和27.@ >,分别为 8%; 2060年一次能源消费总量为59×108t标准煤,煤炭、石油、天然气和非化石能源消费比重分别为3.0%、4.1%, 8.1% 和 84.8%。 2060年生态碳汇+CCS/CCUS需要贡献约16×108t的碳减排(图2.9@>.

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图5 激进情景下中国能源需求、能源消费结构及碳排放预测

三大类能源发展趋势

根据我国基本国情和发展阶段,综合考虑经济发展、能源安全、可再生能源稳定有序替代化石能源等因素,建议按照我国碳达峰和碳中和目标推进一个积极的情景。要坚持开创新局面,逐步有序减少化石能源消费,推动非化石能源成为能源供给主体。主要时间节点能量结构变化趋势如图6所示。

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图6 积极情景下中国能源消费趋势

3.1 煤

目前,煤炭在中国能源消费结构中仍占主导地位,煤电是电力的主要来源。煤炭消费量中短期稳中有降,未来将着力发挥能源安全“基础保障”作用。煤炭消费量将在2025年前达到峰值。2020年至2035年,煤炭在一次能源消费中的比重将从56.8%下降到37.8%。现阶段应以煤炭清洁高效利用为重点; 2036年——2050年煤炭消费量稳步下降,支撑能源消费结构平稳转型; 2051年至2060年,煤炭消费比重将降至10%以下,发挥“后备保障”作用。

3.2 油

中短期来看,中国石油消费量将继续增长,交通油仍有增长空间,化学油发展潜力巨大。未来,随着运输用油的减少,石油将回归“原料属性”。 2021-2030年,在全球贸易和化工需求强劲的推动下,中国石油消费量将持续增长,2030年左右达到峰值,峰值约为7.8×108t; 2031年至2050年,交通运输电气化将继续推进,交通油继续下降,化学油保持稳定,2050年油耗约3×108t; 2051-2060年,石油将进一步回归原料属性,化学油将成为主要的石油消费,2060年石油消费量约为2.3×108t,化学油占比超过60%。

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3.3 天然气

天然气是最清洁、低碳、灵活、高效的化石能源。是我国能源体系从高碳向低碳、零碳转变的重要抓手。预计中长期消费将快速增长。天然气与可再生能源的融合发展,可以成为可再生能源的“最佳伙伴”。 2021-2035年,天然气消费量将快速增长,城市燃气、工业燃料、发电用气均将显着增长。 2035年消耗量约6000×108m3; -2050年,调峰发电天然气消费量有望成为主要增长来源;从2051年到2060年,随着供热和工业气体替代电力,天然气消费量将稳步下降,到2060年将下降到4000×108m3左右。在长期储能技术和经济取得突破之前,燃气发电作为调峰电源,将在保障城市供电安全中发挥重要作用。

3.4非化石能源

非化石能源是中国未来能源供应的主体。绿色电力和绿色氢是实现能源绿色低碳转型的关键。在确保经济发展、能源安全和“双碳”目标的前提下,加快建设以非化石能源为主体、依托非化石能源制氢的新型电力系统。完善氢能产业体系。核电是一种清洁、低碳、稳定、高效的基荷能源。发展核电对优化能源结构、实现“双碳”目标具有重要作用。中国已形成完整的核电产业链。为维护核电安全有序发展,沿海核电发展空间有限,需要不断优化布局,稳步推进内陆核电建设。水电站选址受多种因素影响。中国水电开发潜力在西部地区,重点在西藏东南部。稳步有序发展要抓好。风力发电是我国未来能源发展的重点方向。 2030年风电和太阳能发电总装机容量要达到12×108kW以上。海上风电是未来的重点发展方向。我国生物质能利用取得显著成效,生物质发电、生物质热电联产和生物质燃料发展前景广阔。

2030年非化石能源消费量达到16.1×108t标准煤,占能源消费总量的26.9%,包括核电、水电、风电电力、太阳能和生物质能的比例分别为12%、29%、30%、26%和3%;到2060年,非化石能源消费量将达到46.4×108t标准煤,占能源消费总量的80.1%,其中核电、水电、风能、太阳能和生物质能分别占非化石能源消费的12%、12%、31%、38%和7%,风能和太阳能成为主要的非化石能源消费。

4 相关政策建议

世界能源格局正在向清洁、低碳、绿色、高效、多元化方向转变。中国的能源发展必须兼顾经济发展、能源安全和碳减排目标。根据我国国情和煤炭丰富、油气不足、新能源丰富的资源禀赋,大力发展新能源,代煤、稳油、增气。加快构建以新能源为主导的新型电力系统和氢能产业体系,积极推动我国以煤炭为主导的高碳能源结构向以新能源为主导的低碳能源结构转变。

以“四改一合作”新能源安全战略为指导,坚持总体国家安全观,将经济发展和能源安全贯穿于能源清洁低碳转型和碳排放的全过程和全领域建议中央加强顶层设计,分解任务2050中国能源和碳排放报告,指导各地区、各部门制定科学合理的转型目标和计划,并定期进行监督检查。各地区、各部门要充分认识到能源转型需要放眼全球,保障能源安全是推进实现“双碳”目标的底线,要以“双碳”目标为导向2050中国能源和碳排放报告,实现高经济高质量发展。

综上所述,建议按照积极情景推进我国碳达峰和碳中和目标。煤炭作为我国主要能源,要清洁高效利用2050中国能源和碳排放报告,着力发挥保底作用;中短期石油消费将继续增长,未来将回归原料属性;天然气消费中长期将保持较快增长,将成为未来可再生能源发展的“最佳伙伴”;非化石能源中,核电要安全有序发展,水电要稳定有序发展,风能、太阳能加快发展,以绿色电力和绿色氢为载体,促进可再生能源。能源消耗总量的主体。

康立春、邹才才、黄维和、于建宁、黄海霞。碳峰碳中和视野下中国能源需求预测及转型发展趋势[J].石油科技论坛,2022,41(1):9-17.

pg电子平台网址邝立春,邹才能,黄伟和,于建宁,黄海霞.碳峰值和碳中和形势下中国能源需求预测及能源转型趋势[J].石油科技论坛,2022,41(1):9-17.