重塑能源—中國(guó)：能效在中國(guó)面向2050年路線圖中的作用

Lynn Price Nina Khanna Nan Zhou

摘要：作為《巴黎協(xié)定》承諾的一部分，中國(guó)計(jì)劃在2030年左右達(dá)到二氧化碳（CO2）排放峰值并爭(zhēng)取盡早達(dá)峰。在研究如何實(shí)現(xiàn)上述減排承諾的前提下， 中美研究人員組成的團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)自下而上的中國(guó)能源供需綜合模型?；谠撃Ｐ蛯?duì)比分析了兩種情景的差異，即沿著當(dāng)前趨勢(shì)發(fā)展的參考路徑情景以及“重塑能源”替代路徑情景?！爸厮苣茉础碧娲窂绞侵笧闈M足國(guó)家需求，在2050年前最大程度地應(yīng)用當(dāng)前成本有效的能源效率策略和可再生能源。結(jié)果表明，如果中國(guó)走更積極的重塑能源路徑，那么其二氧化碳排放量可比參考路徑提前11年達(dá)峰。本文重點(diǎn)分析了在更積極的路徑下能源效率策略對(duì)于二氧化碳減排的作用。除能源效率外，本研究還分析了燃料替換（從碳密集型燃料轉(zhuǎn)向其他燃料）的減排作用。結(jié)果表明，對(duì)于重塑能源情景，能源效率提高及相關(guān)策略貢獻(xiàn)了中國(guó)2050年二氧化碳總減排潛力的75%，而燃料替換僅占25%。為在中國(guó)實(shí)現(xiàn)上述具有顯著成本效益的能效潛力，本文還討論了需要克服的障礙和需要實(shí)施的附加政策

關(guān)鍵詞：中國(guó)能源供需綜合模型；重塑能源：中國(guó)；附加政策

中圖法分類號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2018.03.006

0 前言

1980年至2012年，中國(guó)一次能源消費(fèi)增長(zhǎng)了六倍（年均增長(zhǎng)率為6%），遠(yuǎn)高于同期全球一次能源消費(fèi)增速（增長(zhǎng)1.8倍，年均增長(zhǎng)率為2%）（ERI， 2016）。經(jīng)過(guò)幾十年主要由化石燃料驅(qū)動(dòng)的快速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，至2014年底中國(guó)能源相關(guān)二氧化碳排放量占全球的28%，其中79%來(lái)自于煤炭使用（根據(jù)NBS （2016）數(shù)據(jù)計(jì)算）。為解決中國(guó)國(guó)內(nèi)的環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)支持后巴黎時(shí)代的全球氣候變化行動(dòng)，中國(guó)以煤炭為主的能源體系亟需快速轉(zhuǎn)型。2014年6月，中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在號(hào)召推進(jìn)“能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命”時(shí)就強(qiáng)調(diào)了能源體系轉(zhuǎn)型的必要性。作為對(duì)《巴黎協(xié)定》承諾的一部分，中國(guó)隨后制定了控制二氧化碳排放的國(guó)家目標(biāo)，即二氧化碳排放量在2030年左右達(dá)到峰值并爭(zhēng)取盡早達(dá)峰，以及2030年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量比2005年下降60%至65%。為了實(shí)現(xiàn)上述減排目標(biāo)以及應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)環(huán)境挑戰(zhàn)，中國(guó)需要走出一條能源消費(fèi)和能源生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的嶄新道路，從而支撐持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和快速的城市化進(jìn)程。

本文分析了中國(guó)如何在顯著改善環(huán)境和提升能源安全的前提下以成本有效的方式進(jìn)行節(jié)能。為實(shí)現(xiàn)顯著的二氧化碳減排，重點(diǎn)關(guān)注能源效率策略在未來(lái)的建筑、工業(yè)和交通運(yùn)輸部門(mén)中所起的核心作用。本研究采用了廣義的能源效率定義，相關(guān)策略中既包括通過(guò)改善材料使用（例如更長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命）、優(yōu)化能源強(qiáng)度來(lái)減少能源需求的任何行動(dòng)，也包括從能源密集型產(chǎn)業(yè)活動(dòng)轉(zhuǎn)向服務(wù)導(dǎo)向型產(chǎn)業(yè)活動(dòng)的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變，還包括城市化、工業(yè)化、交通運(yùn)輸、社會(huì)消費(fèi)和意識(shí)的過(guò)程和模式轉(zhuǎn)變。除能源效率外，本研究還分析了燃料替換（從碳密集型燃料轉(zhuǎn)向其他燃料）的減排作用。本文是在“重塑能源：中國(guó)”研究項(xiàng)目成果的基礎(chǔ)上形成的。該項(xiàng)目由中國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所、美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室中國(guó)能源研究室和美國(guó)落基山究所經(jīng)歷三年合作于2016年9月完成（ERI， LBNLandRMI， 2016）。

本文首先介紹了建模和分析方法以及相關(guān)情景，為下文構(gòu)建從當(dāng)前至2050年的中國(guó)能源體系轉(zhuǎn)型路線圖奠定方法學(xué)基礎(chǔ)。其次，分析了重塑能源情景下能源效率和燃料切換策略對(duì)中國(guó)2050年二氧化碳減排的貢獻(xiàn)。再次，詳細(xì)討論了建筑、工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)的能源效率和燃料替換策略。重點(diǎn)介紹了2050年不同能效策略在部門(mén)層面對(duì)節(jié)能和二氧化碳減排的潛在影響，并展望了在這些策略影響下中國(guó)煤炭、能源利用和二氧化碳達(dá)峰的前景。最后，討論了為在中國(guó)實(shí)現(xiàn)上述具有顯著成本效益的能效潛力需要克服的障礙和需要實(shí)施的附加政策。

1 研究方法

1.1 模型和分析框架

本研究基于人口、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)驅(qū)動(dòng)因素，采用不同的建模工具、分析方法和情景分析方法對(duì)中國(guó)未來(lái)能源需求進(jìn)行詳細(xì)的自下而上的評(píng)估。本研究整合了三方面內(nèi)容，包括基于中國(guó)能源供需部門(mén)的建模、針對(duì)技術(shù)和措施的成本效益計(jì)算以及最小成本電力調(diào)度模式。此外，為了給建模假設(shè)的提出和校準(zhǔn)提供參考信息，在分析過(guò)程中引入了超過(guò)75個(gè)實(shí)際的國(guó)際案例研究。

長(zhǎng)期能源替代規(guī)劃（LEAP）1 模型框架建立在自下而上的核算框架之上，包含物理和宏觀經(jīng)濟(jì)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)因素，能夠在終端用途層面詳細(xì)表征主要的能源需求部門(mén)。將特定終端用途技術(shù)和措施的成本效益計(jì)算結(jié)果作為L(zhǎng)EAP模型的輸入，從而為關(guān)鍵建模參數(shù)提供信息，例如最高的成本效益效率和技術(shù)采用率。本研究基于省級(jí)最小成本電力調(diào)度優(yōu)化（EDO）模型預(yù)測(cè)了發(fā)電裝機(jī)容量，并將按照燃料類型和運(yùn)行時(shí)間分類的發(fā)電裝機(jī)容量信息納入LEAP模型的電力部門(mén)模塊。圖1概述了本研究的總體建?？蚣?。

除了綜合建?？蚣芡猓瑸榱双@取分析方法的相關(guān)信息、檢驗(yàn)假設(shè)以及評(píng)價(jià)結(jié)論，在整個(gè)研究期間還對(duì)來(lái)自中國(guó)主要智庫(kù)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和行業(yè)協(xié)會(huì)的專家進(jìn)行了訪談和咨詢。由中國(guó)高級(jí)能源政策制定者和顧問(wèn)組成的專家指導(dǎo)委員會(huì)也就中國(guó)的最新發(fā)展情況和未來(lái)的政策考慮提供了反饋。

1.2 情景分析

由于基于情景的評(píng)估方法能夠比較中國(guó)兩種可能能源路徑到2050年的差異，因此，采用該方法來(lái)識(shí)別能源效率策略在中國(guó)未來(lái)路線圖中的潛在影響。根據(jù)現(xiàn)有關(guān)于中國(guó)和國(guó)際的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，兩種情景采用了相同的宏觀經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素和假設(shè)，如表1所示?？傮w上，在設(shè)計(jì)兩種情景的技術(shù)發(fā)展、碳定價(jià)和社會(huì)成本等方面時(shí)采取了保守的做法。例如，雖然中國(guó)已開(kāi)展了碳排放交易試點(diǎn)，并承諾在“十三五”規(guī)劃期間（2016～2020年）啟動(dòng)全國(guó)碳交易市場(chǎng)，但本文并未在分析中對(duì)未來(lái)的二氧化碳排放量進(jìn)行明確定價(jià)。此外，本文也未將公共衛(wèi)生和環(huán)境質(zhì)量等外部經(jīng)濟(jì)效益包括在成本計(jì)算中。

參考情景假設(shè)2010年實(shí)施的政策在未來(lái)仍然有效且在2010年之后沒(méi)有引入新的政策，但是至2050年技術(shù)將持續(xù)自主改進(jìn)。重塑能源情景代表了中國(guó)未來(lái)能源發(fā)展的轉(zhuǎn)型路徑，充分利用當(dāng)前商業(yè)上可行的、具有成本效益的能源效率和可再生能源供應(yīng)策略，同時(shí)也考慮了自主的技術(shù)改進(jìn)。在中國(guó)重塑能源情景的開(kāi)發(fā)中采用了四步法，包括減少需求、盡可能高效地滿足需求、盡量電氣化需求以及轉(zhuǎn)向可再生能源或低碳能源。針對(duì)每個(gè)終端需求部門(mén)和能源轉(zhuǎn)換部門(mén)，分別制定了用于實(shí)現(xiàn)上述“重塑”中國(guó)能源體系四個(gè)步驟的具體策略。

為了評(píng)估各部門(mén)單個(gè)策略對(duì)能源2和二氧化碳減排的潛在影響，在LEAP模型中分別給每個(gè)策略建立一個(gè)單獨(dú)的運(yùn)行情景，每個(gè)情景均在參考情景的基礎(chǔ)上只針對(duì)一種策略更改模型參數(shù)。通過(guò)這種方式，可以將能效活動(dòng)與燃料替換活動(dòng)對(duì)于二氧化碳減排總量的貢獻(xiàn)區(qū)分開(kāi)來(lái)。

2 結(jié)論：能源效率的關(guān)鍵作用

圖2顯示了中國(guó)的二氧化碳排放量在重塑能源情景下于2025年達(dá)峰，比參考情景的2036年提前了11年。在重塑能源情景下，二氧化碳排放峰值水平為95.9億噸，比參考情景的146億噸低34%。

圖2 參考情景和重塑能源情景下2010～2050年中國(guó)二氧化碳排放總量

圖3顯示，參考情景中2050年二氧化碳排放量達(dá)到118億噸，通過(guò)建筑、交通運(yùn)輸和工業(yè)部門(mén)的能效提高和燃料替換，重塑能源情景中二氧化碳排放量減至46.2億噸。針對(duì)兩種情景下2050年二氧化碳減排量的因素分析顯示，與燃料替換策略相比，能源效率策略（包括減少能源需求策略）對(duì)每個(gè)終端用能部門(mén)的二氧化碳減排做出了主要貢獻(xiàn)（圖3）。綜合考慮三個(gè)部門(mén)，能源效率和相關(guān)策略占2050年二氧化碳年度減排量的75%，而燃料替換策略則為25%。這充分表明，為了使中國(guó)能夠在2030年之前達(dá)到二氧化碳排放峰值，并在實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)過(guò)程中將二氧化碳排放維持在較低水平，通過(guò)終端用能部門(mén)的各種策略持續(xù)提高能源效率具有迫切的必要性。

3 中國(guó)2050部門(mén)戰(zhàn)略藍(lán)圖

3.1 居民和公共建筑

2010年，中國(guó)建筑一次能源消費(fèi)量約為7.7億噸標(biāo)煤3，即26.3EJ，根據(jù)本文模型，約占中國(guó)總能耗的24%4。當(dāng)前，中國(guó)人均能耗遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家人均水平，但是隨著城市化的推進(jìn)、家庭收入的提高以及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)由重工業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向服務(wù)業(yè)，這一數(shù)字將進(jìn)一步提高。在參考情景下，因中國(guó)居住建筑與公共建筑庫(kù)存的增長(zhǎng)以及對(duì)能源服務(wù)需求的增加，2010年至2050年與建筑相關(guān)的一次能耗將增長(zhǎng)近三倍，到2050年接近22.7億噸標(biāo)煤。

在重塑能源情景中，有五種策略能夠以成本有效的方式降低中國(guó)建筑部門(mén)的能耗，包括采用預(yù)制建筑與其他先進(jìn)的建造辦法、一體化和被動(dòng)式的設(shè)計(jì)與改造、超高效節(jié)能設(shè)備、智能建筑系統(tǒng)以及清潔能源。在這五種策略中，前四種強(qiáng)調(diào)直接或間接地提高能源效率。例如，直接手段有建筑一體化與被動(dòng)式設(shè)計(jì)和改造，以及使用高效設(shè)備；間接手段有預(yù)制建筑與智能系統(tǒng)。最后一項(xiàng)策略強(qiáng)調(diào)推廣應(yīng)用那些可利用清潔能源的相關(guān)技術(shù)。另外，本文還指出了使用這五種策略所要面對(duì)的主要挑戰(zhàn)。

3.1.1采用預(yù)制建筑與其他先進(jìn)的建造方法

在本策略中，更好的建筑材料與建造方法有助于延長(zhǎng)新建筑的生命周期，使得重塑能源情景的新建建筑面積比參考情景減少13%。除此之外，使用預(yù)制結(jié)構(gòu)的新建筑具有耐久性與可適應(yīng)性的特點(diǎn)。使用預(yù)制結(jié)構(gòu)可以減少?gòu)U棄物和現(xiàn)場(chǎng)建造時(shí)間，并提高建筑的質(zhì)量和耐久性。更高的建筑質(zhì)量同時(shí)保證了整體建筑的保溫特性和更好的建筑能效。

實(shí)現(xiàn)上述策略主要面臨以下兩個(gè)障礙。一是部分城市為刺激經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，拆除一些尚未到達(dá)使用年限的既有建筑；二是使用劣質(zhì)材料在短時(shí)間內(nèi)快速建成建筑，這些建筑會(huì)在達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)使用年限前發(fā)生損毀，并導(dǎo)致其被拆除。

3.1.2通過(guò)一體化和被動(dòng)式的設(shè)計(jì)與改造減少建筑能源需求

與傳統(tǒng)建筑相比，被動(dòng)式設(shè)計(jì)的建筑和那些融入整體系統(tǒng)理念的、遵循一體化設(shè)計(jì)過(guò)程的建筑，其能源負(fù)荷顯著降低。這是由于采用了被動(dòng)節(jié)能策略，如墻體保溫、高性能窗戶、滲透控制、自然通風(fēng)和采光等。最小化建筑能源負(fù)荷能夠使加熱、制冷和照明系統(tǒng)更簡(jiǎn)單、更小和更便宜。在新建和既有的公共和居住建筑中，更多地使用一體化和被動(dòng)式設(shè)計(jì)有助于顯著降低加熱和制冷負(fù)荷。同時(shí)，對(duì)既有建筑進(jìn)行大范圍的節(jié)能改造，也可以改善建筑運(yùn)行、降低運(yùn)營(yíng)成本并提高舒適度。通過(guò)遵循一體化的設(shè)計(jì)過(guò)程以及在能效提升過(guò)程中有計(jì)劃地通過(guò)融資進(jìn)行技術(shù)改造，可成本有效地實(shí)現(xiàn)深度節(jié)能，將能源消耗降低30%或更多。

實(shí)現(xiàn)上述策略的障礙包括不合理的能源和電力價(jià)格、缺乏信息和意識(shí)、非支持性建筑法規(guī)（例如，描述性法規(guī)而不是基于全建筑能耗的法規(guī)）、缺乏熟練的勞動(dòng)力以及前期投資成本。

3.1.3安裝超高效節(jié)能設(shè)備和電器

通過(guò)在新建和既有建筑中安裝超高效節(jié)能設(shè)備和電器，在重塑能源情景下積極采用當(dāng)今全球一流的技術(shù)。對(duì)于所有與建筑終端用途有關(guān)的超高效節(jié)能設(shè)備和電器，重塑能源情景假定其在2050年之前的市場(chǎng)滲透率均達(dá)到100%，而參考情景下其在2050年前的滲透率僅有40%。

實(shí)現(xiàn)上述策略的障礙包括因平均關(guān)稅結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的財(cái)務(wù)收益有限、前期投資成本以及意識(shí)和全面合規(guī)信息的缺乏。

3.1.4使用智能系統(tǒng)

建筑智能系統(tǒng)技術(shù)包括以下兩方面內(nèi)容：一是用于執(zhí)行故障檢測(cè)和診斷的傳感器、控制器、數(shù)據(jù)訪問(wèn)和分析方法，二是用于提高效率、可靠性和可維護(hù)性的跨系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。智能系統(tǒng)的使用不但能夠?yàn)楣?jié)能改造服務(wù)提供商和其他愿意節(jié)能的相關(guān)方提供改善能效的良機(jī)，還能夠?yàn)閲?guó)家監(jiān)測(cè)建筑能源使用強(qiáng)度這一指標(biāo)提供有效的途徑。

實(shí)現(xiàn)上述策略的障礙包括需要為安裝系統(tǒng)進(jìn)行額外培訓(xùn)、用戶缺乏運(yùn)用相關(guān)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)以及財(cái)務(wù)收益有限。財(cái)務(wù)收益有限是因?yàn)楫?dāng)前的能源定價(jià)結(jié)構(gòu)無(wú)法支撐高效的終端能源使用。

3.1.5改用清潔能源技術(shù)

在重塑能源情景下，通過(guò)改用清潔能源來(lái)減少建筑碳排放，相關(guān)措施包括將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的用能轉(zhuǎn)向更清潔的能源、安裝屋頂太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)、購(gòu)買由低污染燃料發(fā)出的電力以及盡可能利用余熱等。改用清潔能源可基本消除煤鍋爐和煤爐在北方氣候區(qū)的使用，并能顯著減少其在過(guò)渡氣候區(qū)中的使用。相關(guān)措施包括在北方氣候區(qū)使用更清潔的區(qū)域供熱，并在北方和過(guò)渡氣候區(qū)更多地使用電加熱這一供熱方式，特別是空氣源和地源熱泵。

實(shí)現(xiàn)上述策略的障礙包括現(xiàn)有政策尚不支持自發(fā)電和可再生能源的整合、前期投資成本以及扭曲的電力和能源價(jià)格。

3.2 交通運(yùn)輸

2010年，交通運(yùn)輸部門(mén)占中國(guó)一次能源消費(fèi)總量的9%（3.6億噸標(biāo)煤5），這一比例在未來(lái)仍將進(jìn)一步增加。 隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，貨運(yùn)需求將持續(xù)增加，同時(shí)城鎮(zhèn)化和中產(chǎn)階層收入的提高將加速推動(dòng)城市和城際客運(yùn)量的增長(zhǎng)。交通運(yùn)輸部門(mén)幾乎完全依賴于石油（占2010年該部門(mén)一次能源供應(yīng)的87%），交通運(yùn)輸占2010年中國(guó)石油消費(fèi)量的65%。在重塑能源情景下，通過(guò)實(shí)施四大關(guān)鍵策略，中國(guó)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)將在2050年提供更多的移動(dòng)和出行能力，但效率更高、排放更少及成本更低。前三個(gè)策略（減少運(yùn)輸活動(dòng)、轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式和提高交通工具能效）側(cè)重于提高運(yùn)輸能源效率，而最后一項(xiàng)策略則側(cè)重于改用二氧化碳排放較低的燃料。

3.2.1減少運(yùn)輸活動(dòng)

可以通過(guò)以下措施減少客運(yùn)和貨運(yùn)運(yùn)輸需求：一是調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，從而減少貨運(yùn)需求；二是完善城市和產(chǎn)業(yè)布局，從而縮短運(yùn)輸距離；三是建立先進(jìn)的物流體系和推廣遠(yuǎn)程辦公或電話會(huì)議，從而減少貨運(yùn)和城市交通需求。

減少運(yùn)輸活動(dòng)主要包括兩方面障礙：一是國(guó)家級(jí)、省級(jí)與地市級(jí)交通規(guī)劃部門(mén)之間的協(xié)調(diào)不足；二是物流和卡車貨運(yùn)公司的規(guī)模經(jīng)濟(jì)較差。這些障礙限制了現(xiàn)代物流實(shí)踐和信息技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用。

3.2.2轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式

推進(jìn)從高能源強(qiáng)度的運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)向低能源強(qiáng)度的運(yùn)輸方式，這將有助于減少機(jī)動(dòng)化交通的能耗。例如，在客運(yùn)交通中，高速鐵路、城市公共交通與非機(jī)動(dòng)車交通都可以取代私家車的使用。類似地，在貨運(yùn)交通中，鐵路與水路運(yùn)輸可以取代卡車運(yùn)輸，卡車在某些情況下可以替代航空運(yùn)輸。

實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)換仍面臨一些障礙，包括鐵路貨運(yùn)能力的極度缺乏、多模式聯(lián)運(yùn)物流樞紐的規(guī)劃不完善以及中國(guó)高鐵的便利性與用戶體驗(yàn)有待提高。

3.2.3提高交通工具能效

技術(shù)和設(shè)計(jì)上的改進(jìn)有助于提高各種運(yùn)輸方式中的交通工具能效，尤其是機(jī)動(dòng)車輛的能效。關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)包括改進(jìn)空氣動(dòng)力性能、降低輪胎摩擦阻力、采用混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率以及采用更高效的變速器。

大幅提高交通工具能效主要包括三方面障礙：一是當(dāng)前基于車重的能效標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法激勵(lì)相關(guān)方推進(jìn)車輛輕量化；二是貨運(yùn)車輛經(jīng)常超載并采用低質(zhì)燃料；三是卡車貨運(yùn)公司缺少獲得投資的途徑。

3.2.4替換燃料

交通運(yùn)輸部門(mén)對(duì)石油燃料的依賴以及二氧化碳排放量可以通過(guò)以下兩種方式降低。一是把在城市中運(yùn)營(yíng)的客運(yùn)機(jī)動(dòng)車、鐵路和部分輕型卡車的燃料替換為電力；二是把重型卡車的燃料替換為天然氣和生物燃料。

交通運(yùn)輸部門(mén)燃料替換的障礙主要包括兩方面：一是電動(dòng)車地方保護(hù)主義，這會(huì)導(dǎo)致汽車質(zhì)量下降與充電裝置不足；二是天然氣配送基礎(chǔ)設(shè)施缺乏和生物燃料供應(yīng)不足，這將阻礙卡車的燃料替換。

3.3 工業(yè)

工業(yè)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)部門(mén)，自20世紀(jì)70年代末以來(lái)其占全國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的45%左右。在大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)出方面，中國(guó)目前在世界范圍內(nèi)處于主導(dǎo)地位。這是由于快速城市化、與城市化相關(guān)的國(guó)內(nèi)商品消費(fèi)的增長(zhǎng)以及出口的增加等三個(gè)因素推動(dòng)了對(duì)能源密集型原材料和產(chǎn)品的巨大需求。盡管過(guò)去十年中國(guó)的工業(yè)能效逐步提高，但中國(guó)主要工業(yè)子行業(yè)的能源強(qiáng)度仍落后于國(guó)際先進(jìn)水平。因此，工業(yè)部門(mén)能耗仍占全國(guó)一次能源消費(fèi)量的66%以上（NBS， 2016）。在參考情景下，工業(yè)一次能源消費(fèi)量將從2010年的22.36億噸標(biāo)煤6增長(zhǎng)到2050年的24億噸標(biāo)煤。

在重塑能源情景中，確定了調(diào)整結(jié)構(gòu)、減少生產(chǎn)需求、提高能源效率與替換燃料等四種策略。到2050年，上述策略的實(shí)施將有助于減少中國(guó)工業(yè)部門(mén)的能源消費(fèi)總量及其相關(guān)的二氧化碳排放量。

3.3.1向服務(wù)業(yè)與高附加值行業(yè)調(diào)整結(jié)構(gòu)

行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整體現(xiàn)在以下兩種占比的變化之中：一是對(duì)于附加值高、能源密集程度相對(duì)較低的行業(yè)，其在重塑能源情景中的占比相對(duì)于參考情景增大；二是對(duì)于附加值低、能源強(qiáng)度高的行業(yè)，其在重塑能源情景中的占比相對(duì)于參考情景減小。

工業(yè)部門(mén)結(jié)構(gòu)調(diào)整的障礙包括失業(yè)問(wèn)題、對(duì)能源密集型產(chǎn)品持續(xù)的國(guó)內(nèi)需求、因新建能源密集型工廠導(dǎo)致的資產(chǎn)擱淺以及缺乏針對(duì)高附加值產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)。

3.3.2減少生產(chǎn)需求

在重塑能源情景中，通過(guò)改變生產(chǎn)和施工技術(shù)，從而使產(chǎn)品的使用壽命更長(zhǎng)、所需的投入更少，進(jìn)而降低中國(guó)對(duì)制造某些材料的需求。在諸如鋁、鋼和造紙等行業(yè)，更多地使用再生材料不但能降低對(duì)原材料的需求，還能有助于減少工業(yè)生產(chǎn)需求。此外，對(duì)于附加值低、能源密集型產(chǎn)品而言，減少其不必要的出口也有助于減少工業(yè)生產(chǎn)需求。

減少工業(yè)生產(chǎn)需求主要包括三個(gè)方面的障礙。一是對(duì)于高質(zhì)量和低材料強(qiáng)度的產(chǎn)品，缺乏標(biāo)準(zhǔn)且標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行力度不足；二是在持續(xù)的快速城市化過(guò)程中，建筑壽命短且建筑材料質(zhì)量低；三是缺乏全面且一體化的廢物規(guī)劃與管理系統(tǒng)。

3.3.3提高能源效率

通過(guò)能效提高、系統(tǒng)優(yōu)化和一體化設(shè)計(jì)，所有工業(yè)子行業(yè)均可降低生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需的能耗。與參考情景相比，在重塑能源情景下所有行業(yè)均能更早地實(shí)現(xiàn)當(dāng)前國(guó)際上最佳實(shí)踐的能源強(qiáng)度。

提高工業(yè)能效主要包括四個(gè)方面的障礙。一是缺乏財(cái)政支持、信息與知識(shí)，特別是在中小企業(yè)中；二是缺乏相關(guān)企業(yè)最高管理層的承諾、理解或愿景；三是政府法規(guī)的執(zhí)行力度不足；四是不同政府機(jī)構(gòu)間的協(xié)調(diào)不足。

3.3.4改用二氧化碳排放較低的燃料以及電氣化

通過(guò)增加二氧化碳排放較低燃料的利用率、提升電氣化水平與現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電規(guī)模以及回收熱量，工業(yè)部門(mén)可減少與能源消費(fèi)相關(guān)的二氧化碳排放。

推進(jìn)工業(yè)燃料替換和電氣化的障礙包括地區(qū)失業(yè)問(wèn)題以及國(guó)內(nèi)天然氣等清潔燃料資源的不足。

4 各部門(mén)能源和二氧化碳排放量

4.1 建筑

在重塑能源情景下，2050年居住和公共建筑的一次能源消費(fèi)總量為10億噸標(biāo)煤，比參考情景下2050年的值下降了56%。一次能源消費(fèi)量將在2031年達(dá)到峰值，既13.70億噸標(biāo)煤， 其后開(kāi)始下降。在能源相關(guān)二氧化碳排放方面，參考情景下建筑的二氧化碳排放量將從2010年的18.80億噸增長(zhǎng)到2050年的39億噸。若考慮材料行業(yè)和電力轉(zhuǎn)換部門(mén)的相關(guān)節(jié)約，則通過(guò)預(yù)制建筑、一體化和被動(dòng)式的設(shè)計(jì)與改造、超高效節(jié)能設(shè)備和電器、智能系統(tǒng)以及改用清潔能源技術(shù)等五大策略的實(shí)施，重塑能源情景下建筑部門(mén)2050年的二氧化碳排放量將比參考情景減少28.8億噸（74%）。

建筑部門(mén)的二氧化碳減排量主要來(lái)自一體化和被動(dòng)式設(shè)計(jì)（6.9億噸）、超高效節(jié)能設(shè)備和電器（6.7億噸）、建筑節(jié)能改造（2.7億噸）和智能系統(tǒng)（2.45億噸）等關(guān)鍵能效策略。同一次能源消費(fèi)減少的情況類似，一體化和被動(dòng)式設(shè)計(jì)、超高效節(jié)能設(shè)備和電器是兩項(xiàng)二氧化碳減排潛力最大的策略，共占建筑部門(mén)總減排潛力的47%。預(yù)制建筑可在建筑部門(mén)減少1億噸二氧化碳排放，并可在工業(yè)部門(mén)額外再減少1.3億噸二氧化碳排放?，F(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備改用清潔能源（6億噸二氧化碳）以及采用清潔能源發(fā)電（3.15億噸二氧化碳）兩項(xiàng)策略共占建筑部門(mén)總減排量的近三分之一。在提升電氣化水平以及電力部門(mén)大幅脫碳的共同影響下，燃料替換對(duì)于建筑部門(mén)的二氧化碳減排也有相對(duì)較大的影響。

4.2 交通運(yùn)輸

在重塑能源情景下，到2050年石油占交通運(yùn)輸部門(mén)一次能源供應(yīng)的比重會(huì)降至45%，而在參考情景下僅降至73%。在不犧牲成本、便利性或可靠性的前提下，重塑能源情景可以減少交通擁堵并能提供可公平獲取的運(yùn)輸服務(wù)。通過(guò)減少運(yùn)輸活動(dòng)、轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式、提高交通工具能效以及替換燃料等四大策略的應(yīng)用，重塑能源情景下交通運(yùn)輸部門(mén)2050年的二氧化碳排放總量將比參考情景減少61%，減排近20.40億噸。

在重塑能源情景下，減少運(yùn)輸活動(dòng)占交通運(yùn)輸部門(mén)二氧化碳減排量的比重最大，每年可減排7億噸二氧化碳（34%）。由于公路和鐵路運(yùn)輸部門(mén)電氣化水平的提升，電力部門(mén)脫碳可在2050年為交通運(yùn)輸部門(mén)貢獻(xiàn)4.5億噸二氧化碳減排量（22%），而改用天然氣和生物燃料會(huì)額外貢獻(xiàn)2.4億噸二氧化碳減排量（12%）。轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式和提高交通工具能效可在2050年分別減排3.5億噸二氧化碳（17%）和3億噸二氧化碳（15%）。

對(duì)于交通運(yùn)輸部門(mén)而言，在提升電氣化水平以及電力部門(mén)大幅脫碳的共同影響下，燃料替換對(duì)于二氧化碳減排具有較大影響，其減排量占重塑能源情景下2050年交通運(yùn)輸部門(mén)總減排量的三分之一左右。

4.3 工業(yè)

在重塑能源情景中，中國(guó)的工業(yè)部門(mén)將經(jīng)歷劇烈轉(zhuǎn)型，并在能源利用和二氧化碳排放方面先于交通運(yùn)輸部門(mén)和建筑部門(mén)達(dá)峰。主要在高附加值子行業(yè)的推動(dòng)下，工業(yè)部門(mén)將在重塑能源情景下增長(zhǎng)55萬(wàn)億元人民幣（比2010年增長(zhǎng)五倍）。與參考情景相比，2030年工業(yè)一次能源消費(fèi)量減少9.9億噸標(biāo)煤（30%），2050年減少8.4億噸標(biāo)煤（35%）。在重塑能源情景下，2050年工業(yè)一次能源消費(fèi)量的絕對(duì)水平將比2010年下降30%。中國(guó)2050年的節(jié)能量將大于2012年美國(guó)整個(gè)工業(yè)部門(mén)的能源消費(fèi)量。

與參考情景相比，重塑能源情景下工業(yè)二氧化碳排放量也顯著下降，2050年的下降率達(dá)到48%。 到2050年，重塑能源情景下的工業(yè)二氧化碳排放總量為21.5億噸，比2010年減少58%。

工業(yè)部門(mén)最大的二氧化碳減排量來(lái)自能源效率提高，2050年占總減排量的54%（10.8億噸二氧化碳），其次是結(jié)構(gòu)調(diào)整和生產(chǎn)需求減少，分別占總減排量的25%（5億噸二氧化碳）和13%（2.6億噸二氧化碳）。上述三個(gè)與能源效率相關(guān)的策略共同貢獻(xiàn)了2050年工業(yè)部門(mén)二氧化碳減排量的92%，而燃料替換和電力部門(mén)脫碳的減排貢獻(xiàn)較小，2050年僅占8%。

圖4總結(jié)了2050年各部門(mén)及其策略在重塑能源情景下相對(duì)于參考情景的二氧化碳年減排量。純色部分表示能源效率提高策略的減排量，而虛色部分表示燃料替換策略的減排量。

5 結(jié)論和政策啟示

情景分析表明，通過(guò)全面部署當(dāng)前成本有效的節(jié)能技術(shù)和可再生能源供應(yīng)方案，中國(guó)可以完成國(guó)內(nèi)的能源及二氧化碳排放控制目標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)際社會(huì)的相關(guān)承諾。建筑、工業(yè)和交通運(yùn)輸部門(mén)中旨在減少能源需求的各項(xiàng)策略（包括眾多側(cè)重于提高能源效率的策略）能夠支撐未來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的大幅增長(zhǎng)。若采用IPCC直接等效法計(jì)算一次電力消耗，則中國(guó)2050年的能源消費(fèi)總量與2010年水平相當(dāng)。在減少能源需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合電力部門(mén)持續(xù)的脫碳以及能源需求部門(mén)的燃料替換，中國(guó)能夠在2050年前大幅提高非化石能源在一次能源消費(fèi)總量中所占的比重。由于上述能源需求和能源供應(yīng)轉(zhuǎn)變的共同影響，重塑能源情景下中國(guó)的二氧化碳排放量能夠提前至2025年達(dá)到峰值，并且峰值水平與參考情景下2036年的二氧化碳排放峰值相比減少34%?？山档湍茉葱枨蟮哪茉葱什呗载暙I(xiàn)了2050年各需求部門(mén)大部分的二氧化碳減排量。

在重塑能源情景下，為了實(shí)現(xiàn)能耗降低和二氧化碳減排，需要克服建筑、工業(yè)和交通運(yùn)輸部門(mén)存在的眾多障礙，以便全面部署能源效率和燃料替換策略。此外，還需要中國(guó)政府、企業(yè)和整個(gè)社會(huì)持續(xù)且有針對(duì)性的支持，出臺(tái)推動(dòng)具有廣泛性的行動(dòng)的政策措施，包括：

使得政府政策和企業(yè)商業(yè)利益與重塑能源戰(zhàn)略的策略目標(biāo)保持一致；

優(yōu)先將減少能源需求和提高能源效率作為降低能源轉(zhuǎn)型成本的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素；

促進(jìn)電氣化和電力部門(mén)改革，從而支持清潔和低碳能源供應(yīng)；

推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和一體化設(shè)計(jì)，從而最大程度地減少智能和共享基礎(chǔ)設(shè)施的投資；

推動(dòng)能夠促進(jìn)新產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和商業(yè)模式發(fā)展的制度和結(jié)構(gòu)改革，從而促進(jìn)生產(chǎn)力提高。

如果能成功克服障礙并實(shí)施重塑能源情景中提出的策略，那么中國(guó)可以讓能源效率策略在未來(lái)的建筑、工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)中發(fā)揮核心作用，實(shí)現(xiàn)積極且成本有效的節(jié)能和二氧化碳減排。

致謝：

勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以美國(guó)能源部編號(hào)為 DE-AC02-05CH11231的合同獲得能源基金會(huì)（美國(guó)）北京辦事處（簡(jiǎn)稱“能源基金會(huì)”）的支持。能源基金會(huì)為本項(xiàng)工作提供了指導(dǎo)和資金支持。本項(xiàng)工作同時(shí)也受到了落基山研究所以及另外36個(gè)基金會(huì)和個(gè)人的資助。中國(guó)政府也通過(guò)提供資源、分析和資助等形式對(duì)本研究給予了實(shí)質(zhì)的幫助。

注釋：

1 LEAP是斯德哥爾摩環(huán)境研究所美國(guó)中心開(kāi)發(fā)的綜合能源規(guī)劃和氣候變化減緩評(píng)估軟件系統(tǒng).https：//www.sei-international.org/leap

2 在本文的分析中，使用直接等效法（與政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)的方法一致）轉(zhuǎn)換一次電力.

3 百萬(wàn)噸標(biāo)煤Mtce是中國(guó)的能源標(biāo)準(zhǔn)單位.1Mtce=2927萬(wàn)千兆焦耳.

4 統(tǒng)計(jì)報(bào)告中2010年建筑部門(mén)的能源消費(fèi)量為6.68億噸標(biāo)煤，低于本文分析中使用的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)楦鶕?jù)中國(guó)的統(tǒng)計(jì)方法，建筑能耗不包括工業(yè)部門(mén)的建筑物，而本文的估計(jì)值則包括所有與建筑有關(guān)的能源消耗。有關(guān)建筑能耗數(shù)據(jù)調(diào)整的更多信息，參見(jiàn)Fridley et al. （2007）.

5 統(tǒng)計(jì)報(bào)告中2010年交通運(yùn)輸部門(mén)的能源消費(fèi)量為2.60億噸標(biāo)煤，低于本文分析中使用的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)楦鶕?jù)中國(guó)的統(tǒng)計(jì)方法，燃料使用都?xì)w到終端用能部門(mén)（例如，工業(yè)車輛的燃料使用被視為工業(yè)消費(fèi)而不是交通運(yùn)輸消費(fèi)），而本文的估計(jì)值則包括所有與運(yùn)輸相關(guān)的能源消耗。關(guān)于交通運(yùn)輸部門(mén)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)整的更多信息，參見(jiàn)Fridleyet al.（2007）.

6 統(tǒng)計(jì)報(bào)告中2010年工業(yè)能源消費(fèi)量為24.23億噸標(biāo)煤，高于本文分析中使用的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)楦鶕?jù)中國(guó)的統(tǒng)計(jì)方法，工業(yè)車輛的柴油消耗被歸到工業(yè)部門(mén)而不是交通運(yùn)輸部門(mén)，而本文的估計(jì)值則僅包括所有與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)的能源消耗。關(guān)于工業(yè)部門(mén)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)整的更多信息參見(jiàn)Fridley et al.（2007）.

參考文獻(xiàn)：

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[4] National Bureau of Statistics， 2016， “China Energy Statistical Yearbook 2015.” Beijing： China Statistics Press.

（編輯：張萌）

（下轉(zhuǎn)第72頁(yè)）

（上接第40頁(yè)）

Reinventing Fire： China—the Role of Energy Efficiency in China's Roadmap to 2050

Lynn Price，Nina Khanna，Nan Zhou

（Lawrence Berkeley National Laboratory，Berkeley， CA 94720， USA）

Abstract：As part of its Paris Agreement commitment， China pledged to peak carbon dioxide （CO2） emissions around 2030， striving to peak earlier. A team of Chinese and U.S. researchers developed a comprehensive bottom-up model of China's energy demand and supply sectors and analyzed two scenarios to contrast a reference pathway of current development and a “Reinventing Fire” alternative path of meeting national needs by deploying the maximum feasible share of cost-effective energy efficiency and renewable supply through 2050. The results show that China's CO2 emissions willpeak 11 years earlier than the reference pathway if the more aggressive Reinventing Fire pathway is pursued. This paper focuses on the role of energy efficiency in realizing the CO2 emissions reductions under the more aggressive pathway. In addition to energy efficiency， we identify opportunities for moving away from carbon-intensive fuels through fuel-switching. We find that for the Reinventing Fire Scenario， energy efficiency improvements and strategies will contribute 75% of China's 2050 total CO2 emissions reduction potential while fuel switching will beonly responsible for 25% of the emissions reduction. Barriers and additional policies needed to realize this significant cost-effective energy efficiency potential in China are alsodiscussed.

Keywords：China energy integrated supply and demand model；Reinventing Fire；additional policies