中国碳中和综合报告2022深度电气化助力碳中和（中文版）

中国碳中和综合报告2022 深度电气化助力碳中和 致谢 本报告是能源基金会与多个研究团队共同努力的成果。研究由能源基金会牵头，由马里兰大学全球可持续发展中心负责协调，国内国际多个研究机构参与。本报告作者对马里兰大学的高性能计算中心(http://hpcc.umd.edu)表示感谢。能源基金会和研究团队向报告评阅人表示感谢，他们为改进本报告的框架和具体研究内容提供了宝贵建议： 评阅人（按姓氏字母顺序排列） RichardBaron欧洲气候基金会贸易项目主任，2050路径平台（2050PathwaysPlatform）执行主任 JaeEdmonds西北太平洋国家实验室（PNNL）全球变化联合研究所首席科学家，马里兰大学公共政策学院教授 MichaelGreenstone芝加哥大学哈里斯公共政策学院米尔顿·弗里德曼讲席经济学教授 AmoryLovins落基山研究所联合创始人兼荣誉主席 RobertStowe哈佛大学环境经济学项目执行主任，哈佛大学气候协定项目联席主任MassimoTavoni米兰理工大学气候变化经济学教授，经济与环境欧洲研究所所长AdairTurner勋爵能源转型委员会主席，新经济思维研究所高级研究员 王绍达芝加哥大学哈里斯公共政策学院助理教授，美国国家经济研究局研究员 JohnWardPengwernAssociates咨询公司常务董事 MatthiasWeitzel欧盟委员会联合研究中心项目官员 HaraldWinkler开普敦大学能源研究中心教授，IPCC第六次评估报告第三工作组主要协调作者谢春萍伦敦政治经济学院格兰瑟姆气候变化与环境研究所政策研究员 赵昌文国务院发展研究中心中国国际发展知识中心主任 免责声明 -若无特别声明，本报告中陈述的观点仅代表作者意见，不代表能源基金会的观点。能源基金会不保证本报告中信息及数据的准确性，不对任何人使用本报告引起的后果承担责任。 -凡提及某些公司、产品及服务时，并不意味着他们已为能源基金会所认可或推荐，或优于未提及的其他类似公司、产品及服务。 CoverPhoto:@EnergyFoundationChina 深度电气化助力碳中和 2022年11月 研究和作者团队 主要协调作者 -能源基金会：傅莎 -美国马里兰大学：余莎 主要作者（按照单位和作者英文名字字母顺序排列） -水电水利规划设计总院：秦潇 -能源基金会：陈灵艳，杜譞，李曼琪，梅程程，杨卓翔 -国际应用系统分析研究所：郭非，VolkerKrey -哈尔滨工业大学（深圳）：刘俊伶 -劳伦斯·伯克利国家实验室：NinaKhanna,鲁虹佑,周南 -北京大学：吴雅珍 -中国人民大学：王克 -清华大学：柴麒敏，陈文颖，张枢 -美国马里兰大学：JennaBehrendt，程心照，LeonClarke,NathanHultman,楼洁红 建议引文 余莎,傅莎,J.Behrendt,柴麒敏,陈灵艳,陈文颖,程心照,L.Clarke,杜譞,郭非,N.Hultman,N.Khanna,V.Krey,李曼琪,刘俊伶,鲁虹佑,楼洁红,梅程程,秦潇,王克,吴雅珍,杨卓翔,张枢,周南(2022).“中国碳中和综合报告2022：深度电气化助力碳中和”.能源基金会,北京,中国.https://www.efchina.org/14FYP-zh/Reports-zh/report-lceg-20201210-zh 前言 前言 自2020年9月习近平主席宣布碳中和目标以来，世界共同经历了深刻而复杂的起伏变化。在新形势下，中国仍坚定不移地落实2060年前实现碳中和的国家目标。2021年，中国提交了更新的国家自主贡献目标，制定《中国本世纪中叶长期温室气体低排放发展战略》，并构建起碳达峰碳中和“1+N”政策体系。 能源基金会作为一家自1999年起在中国开展工作的非营利性慈善组织，致力于通过安全和可持续能源促进中国和世界的繁荣发展和气候安全，并一如既往地支持碳中和愿景下的科学研究和政策制定。为推动低排放发展战略的规划与实施，我们在2018年发起了探索“多赢”长期低碳发展路径的旗舰计划——中国中长期低碳发展战略综合工作组（LTS）。我们希望这份努力能够助力中国迈向可持续繁荣的碳中和道路。 直至今日，LTS工作组已经启动三期旗舰项目（LTSI,II,III），与三十多家中国顶级智库合作发起超过五十个高水平研究项目，内容覆盖中国脱碳行动各重要部门、领域和主题。在2020年LTSI期成功搭建中国碳中和路径总体框架的鼓舞下，LTSII期将研究重点转向2035年中国低碳转型的实施路线图，LTSIII期进一步聚焦，致力于探索碳中和下的技术创新。同时，为吸纳国际观点，能源基金会持续与国际应用系统分析研究所、马里兰大学、欧盟联合研究中心、波茨坦气候影响研究所、荷兰环境评估署、2050路径平台、劳伦斯·伯克利国家实验室等国际一流智库和专家合作，就LTS模型和技术展开探讨。这些广泛而深入的交流有力推动了气候和能源领域的研究和知识共享，并建立了开放的多边知识交流平台。此外，能源基金会通过“国际咨询圆桌会议”和“经济学家对话”巩固“碳中和”在中国政策制定中的战略地位，推动“碳中和经济学”的发展和主流化。 与此同时，LTS工作组的研究项目已经在超过15个省市落地生根，支持地方层面的低碳研 究和试点示范，旨在探索和实践符合碳中和愿景的高质量经济增长模型。 2020年，我们成功发布了《中国碳中和综合报告》系列的第一篇，全面阐述了中国协同实现2060年前碳中和承诺以及高质量发展的长期目标的新增长路径。这份报告勾勒出中国的低碳转型战略，有效识别了整个经济体系以及各经济部门的关键要素。电气化作为中国实现碳中和目标的五大支柱之一（其他四大支柱分别是可持续能源消费、电力部门脱碳、低碳燃料替代和碳移除），与电力部门脱碳相结合，不仅为推动电力部门相比其他部门更快地实现大幅减排提供了可行选择，也为遏制并最终减少终端能源消耗提供了机会。因此，我们决定继续全面和深入地探讨碳中和背景下的电气化问题，并聚焦终端部门电气化和电力部门低碳化的协同转型。 今天，我们怀着激动的心情发布系列报告的第二篇。这份报告凝结了9个国际顶尖气候变化研究和模型团队的智慧结晶，汇聚了众多专家的宝贵意见。本报告特别关注电气化及相应的电力系统转型对于中国实现碳中和目标的重要作用，并为各部门提供一揽子近期行动和远期战略建议，涵盖技术可得性、区域差异和经济成本。报告所提出的近期行动、远期战略和政策框架将有力促进中国电气化和电力部门低碳化的发展进程，助力中国成功实现低碳增长。 当下，机遇与挑战共存，竞争与合作交织。中国低碳转型和经济转型比以往更急切需要持续而深入的研究，能源基金会将不遗余力予以支持。我们将真诚不懈地与合作伙伴共同追求多方共赢的解决方案，创造、发展、共享可持续的未来，讲好中国的“新增长故事”。 在此，我由衷感谢作者团队，感谢所有专家朋友对能源基金会持续和真挚的支持。我还要特别感谢能源基金会的梦之队，拥有你们，才能梦想成真！再次诚挚地感谢！ 能源基金会首席执行官兼中国区总裁 二〇二二年十一月 目录 目录 术语列表v 01引言01 02中国气候政策最新进展05 2.1社会经济、能源和排放最新趋势06 2020年以来社会经济、能源和排放趋势06 能源布局和排放的区域差异07 2.2近期政策进展08 政治承诺强化气候行动决心08 “1+N”政策体系逐步构建08 各行业和领域气候政策不断创新09 中国气候政策亮点纷呈11 政策和实施尚存在挑战13 032060年前实现净零排放路径14 3.1情景设置15 3.2排放路径16 3.3能源转型19 一次能源19 终端能源22 04电气化在终端部门的角色25 4.1现状26 4.2未来的电气化之路28 4.3政策含义30 05建筑部门电气化路线图32 5.1现状33 5.2建筑部门电气化对碳中和的作用34 5.3挑战与机遇35 挑战35 机遇35 5.4电气化的关键领域36 居住建筑采暖36 炊事40 生活热水40 光伏与建筑的结合应用40 5.5关键政策措施41 目录 06工业部门电气化路线图43 6.1现状44 6.2工业电气化对碳中和的作用45 6.3挑战与机遇48 挑战48 机遇49 6.4工业电气化的关键领域49 产业结构转型升级49 生产工艺调整和电气化替代技术推广50 先进的工业电气化技术研发50 6.5关键政策措施55 07交通部门电气化路线图57 7.1现状58 7.2交通运输电气化对碳中和的作用59 7.3挑战与机遇62 挑战62 机遇62 7.4交通部门电气化重点领域63 电动汽车制造和销售63 充电桩部署63 7.5关键政策措施64 08电力系统和电气化65 8.1现状66 8.2电力系统转型66 8.3挑战与机遇69 挑战69 机遇70 8.4电气化关键领域及各领域潜力72 供给侧灵活性72 需求侧灵活性72 电网侧灵活性73 8.5关键政策措施73 09主要结论75 9.1电气化对于实现中国碳中和目标的作用76 9.2未来研究方向77 参考文献78 图目录 图目录 图2.1 “1+N”政策发布时间线（截至2022年7月底） 10 图2.2 2021—2022中国主要气候行动、事件和政策 12 图3.1 2060年温室气体净零排放路径 16 图B3.1 碳排放强度下降趋势与中国政策目标的一致性比较 17 图3.2 “基于更新NDC的碳中和”情景下各部门的温室气体排放 18 图3.3 “基于更新NDC的碳中和”情景下的一次能源转型：（A）一次能源消费总量（B）分能源品种的一次能源消费总量 20 图B3.2 国家一次能源相关目标与建模分析结果比较：（A）化石能源和非化石能源占一次能源总量比重（B）单位GDP的一次能源消耗 21 图3.4 “基于更新NDC的碳中和”情景下各类一次能源占比 22 图3.5 “基于更新NDC的碳中和”情景下的终端能源转型：（A）终端能源消费总量（B）分能源品种的终端能源消费总量 23 图B3.4 “基于更新NDC的碳中和”情景下各模型模拟的氢产量趋势 24 图4.1 “基于更新NDC的碳中和”情景下终端能源电气化率 28 图4.2 “基于更新NDC的碳中和”情景下净零排放路径中的电气化：（A）中国和经合组织（OECD）国家的人均电力消费与GDP的关系（B）不同模型 29 的终端能源电力需求 图4.3 电气化路线图 31 图5.1 中国、日本和美国建筑部门电气化水平的历史趋势 33 图5.2 “基于更新NDC的碳中和”情景下中国建筑部门终端能耗发展趋势：（A）终端能源消费总量（B）分能源品种的终端能源消费总量 34 图5.3 “基于更新NDC的碳中和”情景下中国建筑部门电气化水平发展趋势（A）电力需求（B）电气化率 34 图B5.1 地源热泵系统 38 图6.1 2014—2018年中国制造业子部门的碳排放量 44 图6.2 “基于更新NDC的碳中和”情景下中国工业部门终端能耗发展趋势：（A）终端能源消费总量（B）分能源品种的终端能源消费总量 45 图6.3 “基于更新NDC的碳中和”情景下中国工业部门电气化水平发展趋势：（A）电力需求（B）电气化率 46 图6.4 “基于更新NDC的碳中和”情景下工业部门氢能占比 46 02 03 04 05 06 图目录 图6.5 PECE_LIU_2021模型中工业子部门的能源消费量 47 图6.6 PECE_LIU_2021模型中工业子部门能源消费占比 48 图B6.2 排名前五省份的粗钢产量 53 图7.1 中国、日本和美国交通运输部门电气化率的历史趋势 59 图7.2 “基于更新NDC的碳中和”情景下中国客运部门终端能耗：（A）终端能源消费总量（B）分能源种类的终端能源消费量 60 图7.3 “基于更新NDC的碳中和”情景下中国货运部门终端能耗：（A）终端能源消费总量（B）分能源种类的终端能源消费量 60 图7.4 “