能源消耗雙控與碳排放雙控設計

Mondo 科技 更新 2024-02-03

能耗雙控是指對總能耗和強度的控制。 碳排放雙控是指對溫室氣體排放總量和強度的控制。 目前,我國的碳排放主要以二氧化碳為主,僅評估碳排放強度,碳排放總量不計入。 能源消耗和碳排放雙重控制是國家通過巨集觀調控推動經濟社會高質量發展的重要手段,相關制度的優化完善是國家治理體系和治理能力現代化的體現。

本文提出,當前我們正處於從能耗雙控到碳排放雙控的重要過渡期,亟需加強研究,解讀已出台的相關政策的影響,量化評估當前發展形勢,系統研究制度轉型,設計未來制度轉型的實踐路徑, 為制定“十五五”碳排放雙控政策提供參考。

能源消費雙控向碳排放雙控的轉變,將帶來可再生能源電力需求的激增,提高新能源開發利用和終端電氣化水平,並可能增加新能源消費和電力供應的壓力。 基於經濟-能源-環境一體化模型,定量計算了雙控制改造對評估總量及相關指標的影響。 能源消耗和碳排放雙重控制的關鍵在於合理確定控制指標,全面完善基本條件,有序協調實施範圍。 研究表明:“十四五”規劃後期。現在是雙控制轉型初期,要加強基礎條件建設,在多個省市開展試點示範“十五五”規劃第一部分。轉型中期,考核指標以碳排放強度為主,碳排放總量為輔,排控行業區域碳排放與碳交易雙控開始趨同“十五五”規劃後期。是轉型完成、基本條件滿足、考核指標實現從能源向碳全面轉型、納入碳市場的行業主體被排除在行政區劃雙重控制之外的時期。

新的可再生能源不包括在能源消耗中

分析總上限的影響

新增可再生能源未納入能源消費總量控制,控制非原料化石能源消費的政策導向更加突出,能源雙控考核納入能源消費總量大幅降低。

為了系統地衡量其影響,構建了經濟-能源-環境一體化模型,對雙控政策變化前後納入評估的能源消耗總量和碳排放總量進行測度(見圖1)。 最終能源需求**基於LEAP(長期能源替代規劃系統)模型工業、建築業、運輸業、農業四扇區模式,終端能耗型別包括:煤炭、石油、天然氣、電力、熱力等能源。 在最終能源需求**的基礎上,通過考慮能源加工和轉換環節中的能量輸入和損耗來計算一次能源需求。 其中,電力作為最重要的能量轉換品種,通過電力規劃模型來計算發電結構。 能源消耗產生的二氧化碳排放量是根據化石燃料的平均排放因子,根據一次能源需求**估算的。

圖1 經濟-能源-環境模型示意圖。

fig.1 schematic diagram of economy-energy-environment model

以2010年至今的統計資料為基礎,以國家“十四五”規劃、“碳達峰、碳中和”時間、非化石能源消費佔比等國家規劃目標為約束條件,以國際先進的經驗和理論值為依據,進行系統計算。 計算結果表明,與2020年相比,2025年、2030年和2035年新增可再生能源(相當於標準煤)約為26億,66億,109億噸; 2025年、2030年和2035年,原材料(相當於標準煤)的能耗約為44億,53億,600億噸 圖2顯示了能源消耗和碳排放雙重控制下的評估總量的變化。 現行能耗雙控政策在舊版雙控政策的基礎上,排除了可再生能源和原材料的使用,預計2025年、2030年和2035年雙控考核納入的能源消費總量將大幅降低。 在現行能源消耗雙控政策的基礎上,CCUS的碳排放將被排除在外,現階段影響還很小。

圖2 能源消耗和碳排放雙重控制下的評估總量變化。

fig.2 change of the appraised total amount under energy consumption "dual control" and carbon "dual control" system

將可再生能源排除在能源消費總量控制之外,將增加對可再生能源的需求,進一步提高新能源開發利用和終端電氣化水平,並可能增加新能源消費和電力供應的壓力。

1)從供給側看,集中式、分布式新能源的發展將進一步完善。由於新的可再生能源不再被納入能源消費總量控制,使用者將增加可再生能源消費,尤其是可再生能源電力消費主要方式有:加強區域性分布式新能源開發利用,通過發展分布式光伏、分布式風電專案滿足終端電力需求; 開展綠色電力交易和綠色證書交易,通過綠色溢價體現綠色電力的環境價值,促進綠色電力消費和消費,減少自身電力的間接碳排放。 據中國電力企業聯合會統計,2022年綠色電商交易量為2278億kW·h,市場需求持續釋放。 此舉將帶動集中式新能源基地建設和電網輸出通道建設。

2)從消費角度看,大力推廣“新能源+電能替代”模式,推動全社會用電和終端電氣化水平不斷提公升。為增加可再生能源用電量,使用者將逐步實施電能替代,重點領域、重點行業,特別是外向型出口企業,正在逐步推廣“新能源+電能替代”模式。 鋼鐵、有色、造紙、紡織等重點排放控制企業也將注重電氣化水平的提公升。 建築供暖、道路交通等領域也將加速電氣化,帶動熱幫浦、電動汽車等行業不斷擴張。

3)從電網的角度來看,能耗雙控體系的調整可能會加劇當地電力供需緊張關係。每個地區根據其資源稟賦選擇不同的可再生能源開發利用方式,東部和中部地區主要分布,西部地區集中。 同時,國家對各省份能耗指標的雙控要求不同,東部地區有兩控第一類省份較多,目前節能減碳潛力相對有限,大多傾向於選擇可再生能源消費, 而西部地區目前可以採取多種減碳方式,包括節能改造、可再生能源發展、電能替代等。 整體來看,再生電跨區域輸電規模將持續增加,電力系統長期、中期和日內均衡將更加困難。

能源消耗雙控轉向碳排放雙控

臨界點分析

對雙控體系的系統分析和以往雙控政策的實施表明,能耗雙控向碳排放雙控的關鍵在於合理確定控制指標,全面完善基礎條件,有序統籌規劃實施範圍。

控制指標

控制指標的設定應充分體現在統籌考慮制度有機收斂和“雙碳”目標壓力的前提下,激勵約束取向。 除了激勵技術效率外,綜合指標還可以限制活動水平並影響經濟增長。 近年來,對能耗的全面控制日益突出,並逐漸從強約束轉變為弱約束《提高能耗強度和總量雙控體系方案》。(發改環字2021年第1310號)提出,為達到國家下發的激勵指標而降低能源強度的省(自治區、直轄市)能源消費總量,在現行五年計畫能耗雙控考核中,免徵考核。 但能源強度指標始終是乙個較強的制約因素,對技術效率的提高起著積極的刺激作用(見表1)。 推進碳排放雙控,一方面要考慮持續激勵提高碳效率,另一方面要考慮與能耗雙控的有機聯絡碳排放強度應成為優先指標,並長期成為較強制約因素。

表1 能耗碳排放雙控指標對比分析

table 1 indicator comparison analysis of energy consumption "dual control" and carbon "dual control"

總體來看,“十四五”期間,能源消費強度和碳排放強度將得到強調,對能源消費總量指標的約束將逐步減弱。 “十五五”期間,將逐步轉向碳排放雙控。 根據“經濟-能源-環境一體化模式”**結果,“十五五”期間能源強度下降速度仍為135%,“十五五”期間碳排放強度指標下降率高於“十四五”期間,可認為設定為20%,*結果如圖3所示。 本文的碳排放強度計算側重於能源燃燒產生的二氧化碳排放,而沒有考慮工業過程的碳排放和碳匯。 2030年後,碳排放雙控指標將取代能源消費雙控指標,對碳排放總量的約束將逐漸變強,指標將逐年下降(見圖2)。 圖3顯示了碳排放強度的降低率,甲烷、一氧化二氮等其他溫室氣體逐漸納入排放總量控制指標。

圖3 單位GDP能源燃燒二氧化碳排放強度及下降率。

fig.3 carbon dioxide emission intensity and decline rate of energy combustion per unit of gdp

基本條件

與能源消費雙控不同,碳排放雙控尚未全面開啟,基本條件薄弱(見表2),因此需要盡快滿足《MRV》的要求,實現溫室氣體排放可計量、可報告、可核查。

表2 碳雙控體系實施基本條件分析

table 2 basic conditions for implementing carbon "dual control" system

碳核算是亟待建設的基礎能力,核算標準、資料粒度、全生命週期可追溯性是三個關鍵改進方向。 完整、準確的碳核算是實施碳排放雙控體系的基礎,類似於能源消費雙控的能源統計。 當前,亟需從三個方面入手:1)構建全國統一的碳統計核算體系,形成技術標準;2)提高各級資料粒度,特別是地級及以下資料;3)構建完整的消費者側資料基礎,最終實現碳溯源、核算、分離、抵扣全生命週期。

碳收支和能源消耗雙重控制的能源收支面臨公平性挑戰,指標劃分應兼顧行業和區域的公平性。 從行業來看,初級產品、製成品、出口的碳排放要由生產端和消費端共同承擔。 從地區來看,中西部地區產業轉移帶來的後發潛力和碳排放應在碳預算中動態調整。

碳測量和碳監測是碳核算的有益補充,具有實時準確性的優點,通過使用一流的監測裝置,減少人為造成的誤差。 碳監測可以更好地支援雙碳控制體系的實施。

總體而言,在不久的將來,我們將重點提高碳核算和碳預算能力,並逐步提高碳計量和碳監測能力。 “十五五”前期,擴大了碳計量和碳監測的應用範圍,初步構建了碳監測體系; “十五五”後期,基本條件已達到支援碳雙控體系全面實施的水平。

實施範圍

為了避免簡單的逐層分解,有必要考慮行政區劃的雙重控制制度和行業的雙重控制制度。 目前能源消費的雙重控制是行政區劃的層層分解,在區、縣、鄉鎮、終端用能單位實施時,靈活空間被大大擠壓,能源使用權交易等市場化手段沒有發揮作用,只能選擇限產、停產。 碳排放雙控制應增加考核的靈活性,既要考慮對行政區劃雙控指標進行合理分解,留出足夠的彈性空間,又要考慮行業碳排放雙控與碳市場充分銜接,從而充分發揮市場作用。

在行政區劃雙重控制方面,考核指標僅分解到地市層面,可在多個省市試點,但正式實施應優先考慮產業結構相對簡單、用能主體集中、行政能力強的地區。 地級**是上下兩級的重要紐帶,所轄區域、GDP和人口適中,至少為地市層面的“雙碳”目標、經濟發展、民生安全總體規劃留下了操作空間。 考慮到實施碳排放雙控的複雜性預駕駛應考慮經濟社會發展、產業結構、能源供需、工業、交通、建築等不同因素在東部、中部和西部地區選擇一批試點省市。 從官方實施來看,目前只有北京市條件良好,產業結構以第三產業為主,主要用能者以建築業為主,且多為事業單位,便於碳核算和考核管理。 “十五五”規劃前期,碳排放雙控規模可進一步擴大華東和華南地區經濟發達,技術領先,行政水平高東北和西北地區產業結構相對集中,易於碳核算。 “十五五”後期,全國各省市正式實施碳排放雙控。

在行業雙控方面,納入碳市場的行業可以考慮排除在行政區劃雙控考核範圍之外,逐步實現行政指令向碳市場的轉移,2030年後以市場調控為主要重點。 除了為國家重大專案留出碳排放外,碳排放的雙重控制它還應該與國家碳市場掛鉤。 “十四五”後期和“十五五”初期,“行政是主體,市場為輔”。 全國碳市場處於建設初期,僅包括發電部門,配額分配相對寬鬆。 石化、化工、建材、鋼鐵、有色金屬、造紙、電力、航空未來若能逐步納入碳市場,通過行業配額逐年動態調整,使行業碳排放強度和總量控制在合理嚴密的狀態下,形成社會可承受的碳價,無需在行政區劃雙控中重複考核, 從而避免行政手段與市場手段並行造成市場失靈。“十五五”規劃後期,將更多行業和主體納入碳市場碳市場年度配額與碳中和目標匹配,呈現遞減趨勢,行政區劃雙控將逐步讓位於碳市場。 全面協調應用碳市場、碳稅等碳定價政策,以及電力市場綠電、綠證政策,疏通全價值鏈碳價傳導機制,有助於激勵機制暢通,引導經濟社會整體低碳轉型。

能源消耗的雙重控制已轉變為碳排放的雙重控制體系

前進路徑

在分析以上要點的基礎上,結合國內外資料資訊,以我國2030碳達峰目標、歐盟碳邊境調節機制要求、全國碳交易市場建設程序為主要邊界條件,將當前能耗和碳排放強度指標雙控的要求與實施有序銜接將 2030 年之前的時期分為 3 個主要階段能源消耗雙控向碳排放雙控過渡的全球推進路徑設計(見表3)。

表3 能耗雙控到碳雙控的推進路徑設計

table 3 promotion path design for the country from energy consumption "dual control" to carbon "dual control" system

“十四五”規劃後期。中國繼續推動經濟高質量發展,進入構建現代能源體系新階段,國際碳控壓力較小,已開始規劃“碳達峰”,對應“雙碳”程序的“視窗期”和碳排放雙控過渡的“轉型初期”。 能源強度和碳排放強度是強約束,總能耗成為弱約束。 基礎條件較弱,要加快構建全國統一的碳核算體系,提高碳預算能力。 碳排放雙控制度可在多個省市試點實施,北京等少數地區也可實施。

“十五五”規劃第一部分。我國產業結構加速轉型,現代能源體系初步建立,國際碳控壓力開始明確以碳關稅等形式表達出來,碳排放總量的增長速度必須得到適當控制,對應“雙碳”程序的“高峰期”和從能耗雙控到雙控的“過渡中期”。碳排放。碳排放強度為主,碳排放總量為輔,不成熟情景以能耗雙控為輔。 基本條件由“弱”迅速提公升到“完善”。 華東、華南、東北、西北等地區已由試點轉為正式實施。 考核仍以行政為主,市場為輔,納入碳市場的排放控制行業被排除在行政區劃雙控之外。

“十五五”規劃後期。在減碳與經濟增長的動態平衡中,高質量發展得到進一步推進,現代能源體系基本建成,國際碳控壓力空前增加碳排放總量達到峰值它對應著“雙碳”過程的“高峰期”和從能源消耗雙控到碳排放雙控過渡的“過渡完成期”。 以碳排放總量為主體,碳排放強度為輔,能源消費雙控指標已完全退出,納入可再生能源電力消費強度指標。基本條件完全滿足。 全國各省市已正式實施碳排放雙控制度,納入碳市場的行業主體已被排除在行政區劃雙控之外。

結論和建議

研究表明,現行能源消費雙控政策在舊版能源消費雙控政策的基礎上,將新增可再生能源和原材料能源使用排除在外,預計2025年納入雙控考核範圍的能源消費總量(相當於標準煤), 與2020年相比,2030年和2035年將減少7個00億, 119億,169億噸; 將有效緩解能源消費總量考核壓力,但會促進再生電力需求激增,進一步提公升新能源開發利用和終端電氣化水平目前,新能源消納和電力供應壓力可能會增加。 能源消耗和碳排放雙重控制的關鍵在於合理確定控制指標,全面完善基本條件,有序協調實施範圍。

基於本文的研究,提出以下三點政策建議:

1)建立有序連線行業和區域的碳排放雙控目標分解方法。碳排放雙控體系建設的重點在於有序銜接行業和區域兩個維度,行業維度聚焦全國碳排放權交易市場所包含的排放控制行業和碳配額分配,區域維度聚焦於從全國到省市的雙控指標分解。

2)繼續加強碳核算、碳計量等碳排放雙控基礎能力和基礎設施建設。全面實施碳排放雙控體系仍面臨基本條件制約,亟需在“十四五”和“十五五”期間創造良好條件,為碳達峰後碳排放雙控實施奠定良好基礎。 當前,要加快建設全國統一的碳核算體系,鼓勵碳計量和碳基礎設施建設,在發達省、市、地區和園區開展試點。

3)提前研究建立綜合考慮化石能源和可再生能源的能效標準體系。目前能源消耗和碳排放的雙重控制都是對“不作為原料的化石能源”的考核。 為了避免用能企業在不注意效率提公升的情況下造成再生電力浪費造成的再生電力浪費,以及用電緊張地區電網安全穩定執行的壓力,還需要關注再生電力消費的強度,提前研究再生電力消費標準體系。

作者:唐芳等

*:碳達峰(原載於《中國電力》2023年第12期)。

編輯:陳美珊。

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