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报告 | 《中国2050:一个全面实现现代化国家的零碳图景》,国内最早的“碳中和”研究报告之一


能源转型委员会(Energy Transitions Commission, ETC)与落基山研究所(Rocky Mountain Institute, RMI)联合发布的报告《中国2050:一个全面实现现代化国家的零碳图景》,是最早研究中国在本世纪中叶前后实现“碳中和”的报告之一。报告发布于2019年11月22日,首次提出中国可在本世纪中叶经济发展达到中等发达国家水平时即可实现净零碳排放的图景,通过详实的分析阐明了实现这一蓝图的经济和技术可行性。


因本报告发布在新冠肺炎疫情发生之前,所以并未考虑新冠疫情对全球低碳能源投资的影响,也未包括“绿色复苏”等因素对未来情景的影响。但报告颇具前瞻意义,特此重新发布供行业同仁参考。

《中国2050:一个全面实现现代化国家的零碳图景》报告 
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报告发现,中国2050年实现零碳发展在经济和技术上均具备可能性。中国的高储蓄率和投资率使其拥有投资零碳发展的能力,且相关投资对2050年中国人均GDP的影响有限。此外,推动零碳发展将有助于刺激中国社会的投资与创新,不仅能够显著提升各地方空气质量,还可以为中国在多个行业和领域形成全球技术领导力创造机遇,实现经济可持续转型发展。


报告详细描绘了如何在降低终端能源需求的同时,持续推动经济发展和改善人民生活质量。报告显示,通过降低钢铁和水泥的需求、推动循环经济发展特别废钢和塑料的循环利用以及路面运输和建筑供暖的电气化等措施,可以使中国人均GDP和生活质量标准在2050年达到当前水平的三倍,同时可以将终端能源需求总量从当前的30亿吨标煤降低到2050年的22亿吨标煤。

在能源需求总量降低的同时,能源供给侧结构也将发生巨大变化。实现净零排放将需要电力部门完全脱碳。其中,大约75%的电力将来自于风能和光伏,并通过提升电网灵活性、发展储能设施、强化需求侧响应等手段实现电力供需平衡。要通过零碳方式生产这些电力,将需要2500GW 光伏、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(据统计,100米高度陆上可用风能总储量约为3400GW;另外还有500GW海上风能资源),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。

要实现零碳经济,总计需要将发电量从2016年的6万亿千瓦时增加到2050年的15万亿千瓦时左右。

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90%,风能、太阳能和生物质能将成为主要能源。

为实现这一全面现代化国家的零碳图景,报告提出了以下关键部门的行动建议:
  • 加速可再生能源发电的大幅增长,并提高电力系统储能、灵活性和需求响应能力。

  • 利用电气化、氢能、碳捕集与封存及生物质能源来实现钢铁、水泥和化工等重工业领域的完全脱碳。

  • 公路和铁路等路面运输全面电气化。

  • 使用生物燃料、合成燃料、氢气或氨气推动长途国际航空和海运部门的脱碳,并在短途运输领域使用电池电动氢能和混合动力等选项。

  • 向更高水平的循环经济转型,大幅提高钢铁、水泥、化肥和塑料等关键原材料的利用率和回收率。

  • 更广泛地使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公共建筑供暖与制冷,并在符合条件的城市和农村地区利用大温差长距离供热技术和生物质能源提升建筑能效和服务水平。

 
报告部分图表和数据
 
中国的人均钢铁存量目前为8吨左右,并将在2030-2035年达到饱和。

废钢回收利用和零碳电力支持下的直接还原铁( DRI)技术可以帮助中国实现钢铁生产脱碳。
交通领域脱碳很重要
ETC零碳情景下,中国2050年交通部门各子部门终端能源需求和能源构成 

在本研究情景下,中国的电力需求总量将从2016年的6万亿千瓦时增加到2050年的15万亿千瓦时,其中90%以上的电力将来自零碳能源。

在本研究中,太阳能和风能在电网中的比例很高,但借助组合式的电网灵活性解决方案可实现电力系统的供需平衡。上图为夏季和冬季的电力系统日平衡示意图
中国目前的抽水蓄能装机容量为30GW,居世界第一(全世界总量160GW),预计到2050年将增加至140GW。
图为在ETC零碳情景下,中国2050年各部门和应用领域的氢能需求,每年可能达到8100万吨。


当电价在每兆瓦时30美元时,使用可再生能源电力的电解水制氢将是比应用CCS的煤气化制氢成本更低的方式,但其成本仍高于未应用CCS的煤气化制氢。

要使电解水制氢成本与不采用CCS的煤气化制氢成本持平,在电价为每兆瓦时20美元情况下,系统投资成本需要低于每千瓦350美元。

各脱碳路径的角色


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《中国2050:一个全面实现现代化国家的零碳图景》报告 
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来源:能源转型委员会(ETC)与落基山研究所(RMI)
https://www.rmi-china.com/index.php/news?catid=18
https://www.rmi-china.com/static/upfile/news/nfiles/zhaiyao.pdf
https://www.rmi-china.com/index.php/news/download?filename=ETC.pdf

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https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/06/SR15_Full_Report_High_Res.pdf 
高清完整版本下载
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EMBER《2020全球电力行业回顾》
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报告 | 全球加速关闭煤电厂,如何加速退煤又能保持公正?

https://rmi.org/insight/how-to-retire-early
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