2022电气化助力碳中和.docx

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1、深度电气化助力碳中和深度电气化助力碳中和决策者摘要2022年11月中国的气候目标展现了履行减缓气候变化承诺的决心，为此中国势必要推动能源系统的深刻转型。本报告回顾了自2020年底以来，中国最新的气候政策、能源及排放趋势，分析短期政策措施与长期气候目标的统筹协调，评估电气化在低碳转型中的作用，并围绕加快电气化进程和电力部门脱碳，助力中国实现低碳增长，提出一系列近期行动重点和长期战略建议。中国碳中和承诺2020年9月，在第七十五届联合国大会一般性辩论上公开承诺，“中国将力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。2021年4月，在“领导人气候峰会”上宣布中国将在“十四

2、五”时期严控煤炭消费增长，并在“十五五”时期逐步减少。同年9月的第七十六届联合国大会一般性辩论上，中国宣布将不再新建境外煤电项目。以上承诺和2021年以来颁布的多项气候政策和行动（见图1）共同表明中国对气候变化问题的高度重视。然而，实现气候目标的前路绝非坦途，必须克服各种障碍，勇于在转型路径上做出正确选择。能源安全是国家战略的重中之重，当下复杂 的国际局势为中国能源和经济发展带来了新的挑 战。俄乌冲突以来，全球石油和天然气价格上涨， 能源市场陷入混乱。作为能源进口国，中国也受 到了国际能源成本和价格波动的影响，加之近年 来国内电力季节性短缺情况频发，使得中国充分 认识到能源安全的重要性，保证能

3、源的安全稳定 供应成为政府工作的重中之重。为履行气候承诺，中国必须推动能源系统深刻转型，并在转型过程中优先保障能源安全。优化实现电气化是中国碳中和路径上的重要一环，提高终端用能部门的电气化水平需与电力系统低碳化转型同步进行，这些措施将在确保能源安全、减少能源供应压力的前提下实现减排目标。为大幅降低二氧化碳排放，应充分利用低碳、零碳能源，最大程度替代建筑、工业、交通部门所使用的化石燃料；同时尽可能使用本地可再生能源发电，建设灵活、可靠的新型电力系统，提升能源安全水平。本报告是能源基金会中国碳中和综合报告系列的第二篇，首篇已于2020年底发布，聚焦中国的碳中和路径和整体经济转型。延续首篇报告的重要

4、结论，本报告回顾了自2020年末以来，中国最新的气候政策进展及能源、排放趋势；分析了近中期政策措施与长期气候目标的关系；聚焦终端用能部门电气化和电力部门脱碳的双轨转型，深入探讨电气化对于中国实现“双碳”目标的重要作用；并为中国加速电气化和甩力部门脱碳进程，在低碳发展道路上稳步前进，提供一揽子近期行动重点和长期战略建议。报告综合集成了国内外知名研究团队的观点，系统评估了近期相关研究成果、国内外多个模型组的情景结果和针对具体部门的专题研究报告（专栏11）。图!：2021-2022年中国气候政策进展按政策发布时间3060“双碳”目标-O“第十四个五年规划”r能源价格改革更新的NDC和长期战略“三线一

5、单”减污降碳协同管控试点-I1.“关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见”“2030年前碳达峰行动方案”TCOP26格拉斯册气候大会-统筹加强应对气候变化与生态环境保护严控“高耗能高排放”项目中国国家碳排放权交易市场启动推动城乡建设球色发展AI完善能源消费强度和总量双控制度方案二深入打好污染防治攻坚战二，资源型地区高质量发展三斑二二七m2022:第海c三j盲舞建立健全绿色低碳循环经济体系指导意见-国家高新区绿色发展专项l-=新能源汽车产业发展规划气候投融资指导意见1.绿色债券支持项目目录Y生态产品价值实现机制企业温室气体排放“十四五”A报告核杳指南循环经济发展抽水蓄能中长。期

6、发展规划1.碳捧放环境坪价行业建设试点煤电机组改造升级碳排放权交易核算/乂：,核查规则人减具国碳工中行持现代能源体系氢能产业发展1.O“十四五”-建筑节能与可再生能源清洁生产方案利用通用规范-碳排放环境评价工业园区试点生态保护补偿制度改革C-JL新型储能项目发展专栏Ll本报告采用的模型情景本报告系统综述了近两年的政策进展， 并评估总结了中国碳中和转型的相关研究。 同时，报告还评估了多组全球和国别模型的 定量情景。这些模型包括China DREAM, China TIMES, GCAM-China, MESSAGEix-China, PECE.LIU.2021, PECE V2.0 以 及AIM

7、-China0各模型组基手两种情景假设进行 建模分析，即“基于原始NDC的碳中和”情景 和“基于更新NDC的碳中和”情景。两种情景 均设定中国将在2060年前实现温室气体净零 排放，区别在于碳达峰时间不同。本报告整 合了各模型组的情景结果，但并未统一各模 型组的假设，因为这些假设反映了各模型组对中国社会经济和技术发展前景的不同设想 在模型分析的基础上，些模型组还针对不 同部门电气化的关键问题和技术方案开展深 入分析，形成多篇深度专题报告，包括省级 可再生能源投资需求分析，煤电转型中的搁 浅资产和信贷风险评估，以及建筑、工业和 交通部门的电气化和转型战略分析。深度专 题报告的关键结论为本报告提供

8、了更深入的 部门、区域维度和技术层面的分析相关专 题报告也将随本报告同步发行，为读者提供 更加详细的背景和信息。碳中和路径本报告设置了两种情景，用于评估中国在2060年前实现温室气体净零排放可能产生的影响两种情景均假定中国将在2060年前实现温室气体净零排放，仅在碳排放的达峰速度上有所区别。“基于更新NDC的碳中和”情景与中国2021年10月向联合国气候变化框架公约（UNFCCC）提交的更新版国家自主贡献一致，即中国将在2030年前实现碳达峰。由于各模型以五年为时阶运行，在“基于更新NDC的碳中和”情景下，中国的二氧化碳排放将在2025和2030年之间达到峰值。而“基于原始NDC的碳中和”情景

9、则更多致力于探索中国的既有政策与长期（2060年）气候目标之间的一致性。情景与中国2015年版国家自主贡献提出的政策目标保持一致，设定中国将继续执行既有政策，并在2030年左右实现二氧化碳排放达峰。各模型组结果如图2所示，若要在2060年前实现碳中和，中国的二氧化碳排放需在2030年前达峰，随后大幅下降。各模型对净二氧化碳排放峰值2的模拟结果分别为103117亿吨（“基于更新NDC的碳中和”情景）和105121亿吨（“基于原始NDC的碳中和”情景）。能源和工业过程相关二氧化碳排放几乎同时达峰，两种情景下的排放峰值分别为110119亿吨（“基于更新NDC的碳中和”情景）和113122亿吨（“基于

10、原始NDC的碳中和”情景）。为抵消系统中尚存的非二氧化碳温室气体，两种情景下中国将分别在2050年和2055年达到净零二氧化碳排放，并在2060年实现6-18亿吨二氧化碳负排放。就净温室气体排放而言，在“基于更新NDC的碳中和”和“基于原始NDC的碳中和”情景下，中国的温室气体排放也将在2025-2030年间达峰，峰值排放水平分别为123143亿和129147亿吨二氧化碳当量，并随后在2060年前实现温室气体净零排放3。为尽快减少化石能源使用，加速长期能源转型，中国制定了一系列近期政策目标，如“十四五”规划中“2025年单位国内生产总值（GDP）能源二氧化碳排放（以下简称“碳强度”）较,在中国

11、本世纪中长期温室气体低排放发展也略？中,中国重中了2060年前实现碳中和的目标。中国气候变化事务特使解振华在2021年的次公开发言中表示，中国正在为2060年前实现温室气体净零排放而努力。因此本报告将“2060年前实现温宓气体净零排放”设为情景目标，与中国提出的2060年前实现碳中和的承诺相,致.2净二氧化碳排放包括来自化石燃料、工业活动、土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）的二氧化碳揖放，3并非所有模型都能报告温室气体总排放水平，此处结果来自于四纲涵盖全部温室气体排放的模型：其余模型仅考虑二氧化碳排放，即在2050年实现二氧化碳净零排放。2020年下降18%”，以及更新的国家自主贡献

12、 中“2030年碳强度较2005年下降65%以上”。 本报告的多模型情景结果显示，中国“十四五” 规划和更新的国家自主贡献中的碳排放强度下降目 标与模型模拟的净零排放转型路径基本吻合，但 仍存在强化空间（见图3） a2-wozwJ范r原始NDC的碳中和图4：“基于更新NDC的碳中和”情景下太阳能发电和风电装机容量中国在更新的国家自主贡献中提出了 2030年太阳能发电和风电装机容量合计超过12亿F瓦的目标。电气化路线图电气化是重要的低碳转型选择。这不仅是因 为相比其他部门，电力部门具备更快实现大幅减 排的可行性，而且电气化还能够大幅提高众多设 施的用能效率，从而有效遏制并减少终端能源消 费。模型

13、分析结果显示，2060年，中国建筑部门 的平均电气化率（电力在终端能源消费中的占比） 将达到80% （模型测算区间为66%93%, 以下仅列区间数值），而工业和客运交通部门的 直接电气化率将分别达到65%（58%69%）和 60% （56%64%）,电力将成为这三个部门 的主要能源来源（见图5） o货运交通部门的平 均电气化率仅为35% （22%39%）,该部门 与航空客运部门及重工业高温加热领域一样，有 待进一步研发，通过利用氢能、合成燃料等替代 燃料推动实现间接电气化和减排。本报告为各部 门提出了一系列近期行动和远期战略建议，以推 动电气化进程和电力部门低碳发展（见表1）据各模型组预测，2

14、0202060年中国电力 需求平均增幅为125% （80%161%）,即增 长近50亿千瓦（43.852亿千瓦）。在装机 容量快速增长的同时，中国能源系统所用的（主 要）燃料也将快速迭代：中国将在2050年或更早淘汰未配套碳捕集、利用与封存技术的煤炭， 并增加对太阳能、风能、核能，以及配套碳捕集、 利用与封存技术的化石能源和生物质能源的应用。 中国电力部门将因此迎来大幅减排，并在本世纪中 叶实现净零排放甚至负排放。然而，虽然所有模型 指向相同结果，即电力部门大幅减排和退煤（未配套碳捕集、利用与封存技术的煤炭），但 实现路径却各不相同。具体而言，各组模型均认 可太阳能和风力发电将大规模增加，但对

15、配套碳 捕集、利用与封存技术的生物质能和化石燃料以 及核能等其他能源的占比存在较大分歧。现实中， 未来电力部门的电源结构将取决于政策选择、技 术可得性和经济成本变化。确保电力供需的双向匹配和平衡是电网面临 的永恒挑战。中国电力部门正极力寻求这种平衡， 而低碳转型又为其带来新的挑战和机遇。一方面， 利用间歇性的可再生能源满足持续增长的电力需 求、重塑制造业供应链和更换现有基础设施等促 进电力低碳转型的行为，都将增加电网的不稳定 性。但是，电动车应用普及、电池储能发展和消 费者行为引导都有助于降低电力峰值负荷；微电 网和小规模可再生能源系统可为偏远地区提供电 力接入；扩大电网基础设施规模能够增加电

16、力供 应的多样性，并加强电力系统整体的可靠性。同时，在碳中和背景下推进电气化需要全面 的跨部门协作整合（见图5）。加强终端用能部 门之间、以及与电力部门之间的协调有助于制定 高成本效益和效率的政策。例如，分布式光伏系 统搭配智能汽车充电桩/站将达到效益最大化， 而风光上游的制造业减排又取决于电力部门的低 碳化水平。表1列出了各终端部门加速电气化和电力系统转型的一系列近期和远期选择。其他可 加速电气化的行动还包括：为用市场上可得的电 气化方案替代终端基础设施提供财政激励；在尚 不具备电气化可行方案的终端部门加大研发力度； 完善电力市场机制；提高跨省输配电能力；以及 制定跨部门电气化政策等。未来研

17、究方向本报告基于对中国碳中和转型路径的跨机构、多模型综合研究，讨论了总体转型路径和特定部门的转型战略，深入探讨终端部门电气化和电力部门低碳转型方案。在研究过程中，本报告发现了实现碳中和仍需解决的关键问题，包括：（1）考虑能源负担能力、区域分配影响、以及财政和经济视角的公正转型机制；（2）从生产和消费端分析氢能在低碳转型过程中的作用；（3）跨部门非二氧化碳温室气体减排。未来的碳中和系列报告将进一步挖掘和探讨这些问题，致力为中国碳中和转型方案做出完美注解。此外，促进深度脱碳离不开政策框架的进一步完善，当前的政策规划尚未充分考虑以下领域：地方层面的跨部门协作、地方行动路线的统筹规划，以及针对煤电行业

18、退役机组、搁浅资产和失业人群的扶持政策等。当下，转型风险已成为高度依赖化石能源的地方政府和部门的重点关注；因此，未来研窕还需进一步探索公正转型机制，更好地落实纾困惠企政策，确保低碳转型过程中的包容性。图5：电气化路线图电力供应来源占比和电气化率取所有模型平均值。近期和远期政策建议由表1和主报告中各部门章节提出的行动建议总结而来。深化电力市场改革，部署褥求则响应，进一步提高存量资源的可调节能力，扩大长期建设适应高比例可再生能源的电网系统、推广分时电价及其他数字化工具和季节性储能容量加强区域电网间的互联互通风光-增至35%风光-增至60%风光-增至65%煤（未配套CCUS）-降至35%煤（未配套C

19、CUS）-降至0%煤（未配套CCUS）-降至0%建筑部门-50%-建筑部门-75%-建筑部门-80%JI工业部门-30%I-I工业部门-50%工业部门-65%M货运部门-5%货运部门-25%E货运部门-35%八7客运部门-15%.客运部门-55%;一客运部门-60%2030系统电气化率-35%2050系统电气化率-55%2060系统电气化率-65%、4L乜气化率和政策：L电气化率和政策：三斑二二七m2022:第海c三j盲舞近期行动远期战略公共建筑转向使用电采暖政府出台财税激励政策，鼓励使用电采暧炉和电热水器,逐渐过渡到工业热泵和电锅炉，满足轻工业的中低温加热需求，制定工业电气化技术标准出台卡车

20、低碳燃料标准设置公共或布政车队电气化目标出台直接购买电动汽车和充电基础设施的补贴图例：建筑部门，f工业部门翩货运部门客运部门促进光储直柔技术方案在建筑中的广泛应用，以通过更好的需求侧管理更多地利用分布式光伏产生的可再生电力-执行公众教育项目，改变居民能源使用行为研发先进工业电气化技术开发氢燃料电池技术和先进电气化技术，延长重型多功能卡车的续航里程开发和推广用于空运和水运的替代燃料.推动协调有效的充电基础设施扩建表L终端用能部门电气化和电力部门脱碳行动建议部门近期行动远期战略建筑把电采暖纳入政府公共采购计划，促 进其在政府办公建筑和获得政府资金 资助的公共建筑中的应用发展全国行业执照管理体系，规

21、范相 关设备制造商、零部件供应商和建设 承包商，确保电采暖项目的质量符合 相关国家标准和规范的要求采用财税激励政策提高电气化措施的 市场占有率，包括优惠的税收政策， 以及为系统承建商、设备制造商和使 用者提供补贴促进数字化技术在建筑中的应用，从 而助力建筑的电气化水平A各地政府所辖范围内设计符合当地特色 的、长期的电采暖发展规划A执行公众教育项目，改变居民能源使用 行为A促进光储直柔（PEDF）技术方案在建筑 中的广泛应用，以通过更好的需求侧管 理（DSM）更多地利用分布式光伏产生 的可再生电力A把目前的燃煤、燃气集中供热厂纳入国 家碳排放交易系统A扩大氢气在钢铁工业中作为还原剂和在化学工业中

22、作为氨和甲醇的生产原料的使用范围，以推进间接电气化A增加电弧炉中的废钢使用量工业逐渐过渡到工业热泵和电锅炉，满足 轻工业的中低温加热需求部署需求响应计划和推广电力市场设 计、分时电价和其他数字化工具 制定工业电气化技术标准A发展并推广工业电锅炉、电加热炉、电冶金炉和工业热泵A加大先进工业电气化技术的研发，包括：用于水泥熟料生产的感应或微波加热技术A建于绿氢的直接还原铁技术A用于工艺加热的红外线和紫外线加热技术，包括电子加热技术和感应熔化技术A完善转型金融机制，兼顾电气化资金支持和转型风险管理职能部门近期行动远期战略交通A可以通过以下措施加快实现轻型和中型客车（包括私家车和公共汽车）以及轻型和中

23、型卡车的电气化：A新能源汽车发展目标或燃油汽车销售禁令 燃油汽车提前退役的激励措施A实施货运激励措施和政策：A出台卡车低碳燃料标准A提升零排放货运汽车销售要求/目标A设置零排放货运通道/区域和安排零排放区试点 出台零排放汽车（重型车辆）重量豁免政策A出台购买零排放汽车的直接激励措施 增加电动汽车充电的直接投资和公用设施投资A实施客运激励措施和政策：A对燃油汽车实施牌照限制、交通限制设置公共或市政车队电气化目标A设置直接购买零排放汽车补贴和充电基础设施使用补贴 明确零排放汽车的通行权和豁免权A出台零排放汽车优惠停车政策A开发氢燃料电池技术和先进电气化技术，延长重型多功能卡车的续航里程A扩大电解氢

24、和电解氢衍生燃料的使用范围A通过以下措施开发和推广用于空运和水运的生物喷气燃料/合成燃料： 补贴 政府试点 碳定价/碳税A新燃料强制混合配额A推动协调有效的充电基础设施扩建A公共投资 土地优先许可和保障电力A鼓励增加可再生能源发电份额，辅以核能、碳捕集、利用与封存等其他灵活的低碳发电技术A通过市场机制调节（能源用户的）用能强度和用能时段A利用电网数字化和需求响应机制推动节能A加强能源部门和其他部门/行业在政策和技术上的协同，推进能源基础设施集成，包括为可再生能源项目建设扫清用地限制等相关障碍A通过灵活性改造，进一步增加火电、水电、燃气发电和聚光太阳能发电等存量资源的可调节能力A在电网薄弱地区增加微电网使用A推动智能需求侧响应管理，例如智能充电、车网互联技术和虚拟电厂，以减少电网峰值负荷成本，避免输配电重复投资A加强区域电网间的互联互通A提高储能容量（尤其长期和季节性储能），并完善辅助服务市场设计以支持储能发展A强化电力市场改革，以促进可再生能源发展，并大幅增加可再生能源并网