目前歐盟、中國、日本、韓國、加拿大,以及南非等國家或地區,已經(jīng)公布了溫室氣體中和或者碳中和的目標,如果加上很可能很快也會(huì )提出碳中和目標的美國,全球有可能近70%的CO2排放的國家或地區提出碳中和的目標。由于這些國家或地區是全球技術(shù)主導和經(jīng)濟主導地,因而全球2050年左右實(shí)現碳中和具有可行性。2050年左右實(shí)現碳中和,即和《巴黎協(xié)定》2℃目標,甚至和其1.5℃溫升目標下的減排路徑相一致。研究表明實(shí)現2050年左右碳中和有其可行性,實(shí)現該目標需要更多的技術(shù)創(chuàng )新,未來(lái)將是各個(gè)國家技術(shù)競爭和經(jīng)濟競爭階段。
《巴黎協(xié)定》提出1.5℃目標以及中國2060年前達到碳中和的目標背景下,為研究實(shí)現1.5℃目標的技術(shù)路徑,構建了綜合性的能源-經(jīng)濟-環(huán)境系統模型,研究中國在2℃情景基礎上實(shí)現1.5℃目標的額外減排要求、部門(mén)貢獻和關(guān)鍵減排措施。結果顯示,1.5℃情景要求到2050年CO2排放量減少到6億t。一次能源消費總量2045年達峰,峰值控制在68億tce。能源結構實(shí)現大幅度優(yōu)化,非化石能源占比達到67%,煤炭比例下降到16%。與2℃情景相比,2015—2050年1.5℃情景需要額外累積減排380億t CO2,額外減排量主要來(lái)自電力部門(mén)。在減排措施方面,額外減排主要來(lái)自新型低碳能源與生物質(zhì)能結合碳捕集與封存(BECCS)技術(shù)。不同部門(mén)的主要減排措施存在差異,電力部門(mén)更多依賴(lài)BECCS等減排技術(shù)以實(shí)現較大幅度負排放,是實(shí)現1.5℃目標路徑的關(guān)鍵因素。工業(yè)部門(mén)主要依賴(lài)能效提高。建筑和交通部門(mén)則更多依賴(lài)終端能源結構調整,氫能在其中發(fā)揮了較大作用。
為理清應對氣候變化約束下推動(dòng)電力系統轉型中面臨的挑戰和潛力,形成有效精準抓手,研究從氣候變化約束對電力需求的影響出發(fā),系統梳理溫升目標下電力系統轉型路徑相關(guān)研究,并通過(guò)綜述在低碳轉型過(guò)程中與電力系統密切相關(guān)的煤電退出問(wèn)題、可再生能源并網(wǎng)問(wèn)題以及電網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題提出相應政策建議。研究發(fā)現,溫升約束下煤電規模需快速下降,可再生能源發(fā)電大規模并網(wǎng)及遠距離輸送將成為最顯著(zhù)的特征,氣電將承擔比現在更重大的責任,核電需拋開(kāi)爭議加速發(fā)展。加快完善市場(chǎng)化機制、嚴控煤電規模、著(zhù)力提升能效、統籌加強靈活性資源管理以及優(yōu)化跨區負荷管理應成為監管部門(mén)重點(diǎn)推進(jìn)的方向。
為實(shí)現2℃全球溫升控制目標,中國交通部門(mén)亟待低碳轉型。分析了當前交通部門(mén)的溫室氣體排放現狀和發(fā)展趨勢,結合已有減排措施的減排潛力和減排成本,探究中國交通部門(mén)未來(lái)低碳發(fā)展的可能路徑。在未來(lái)若干年,中國交通部門(mén)碳排放將長(cháng)期保持較快增長(cháng),其中道路運輸在總排放中的占比仍然較高,而民航運輸碳排放增速最快。現有減排措施主要可分為交通運輸結構優(yōu)化、顛覆性交通技術(shù)、替代燃料技術(shù)和交通工具能效提升四類(lèi)。為實(shí)現交通部門(mén)低碳轉型,需采用更加嚴格的燃料經(jīng)濟性標準,推廣替代燃料技術(shù),并引導交通運輸向低碳運輸方式轉變,實(shí)現結構優(yōu)化。
作為全球煤電裝機規模最大且仍在擴張的國家,中國需要慎重評估兌現《巴黎協(xié)定》溫室氣體減排承諾帶來(lái)的潛在煤電資產(chǎn)擱淺問(wèn)題。研究運用“上下交互”的碳鎖定曲線(xiàn)模型,識別不同產(chǎn)能擴張情景下（無(wú)新增、新增200、300和400 GW）的擱淺煤電機組。首先,從“自上而下”角度匡算中國煤電行業(yè)2℃溫升目標下的碳配額。然后,從“自下而上”角度,根據高精度的燃煤電站信息核算煤電累積CO2排放量。最后基于“上下交互”模式篩選出擱淺燃煤電站,在此基礎上運用現金流量法估算其潛在的擱淺價(jià)值,并對其關(guān)鍵因素進(jìn)行敏感性分析。結果表明,在無(wú)新增情景下,煤電擱淺資產(chǎn)規模約為0.38萬(wàn)億元;若繼續增加200~400 GW煤電裝機,則擱淺價(jià)值將較無(wú)新增情景增加3.7~8.2倍。因此,建議“十四五”期間應樹(shù)立煤電規模峰值意識,嚴控煤電新增產(chǎn)能,避免錯過(guò)最佳減排時(shí)機。
利用耦合單層城市冠層模型的中尺度數值模式WRF/UCM,選取8組不同反照率和綠化比例的屋頂冷卻方案進(jìn)行敏感性試驗,模擬研究不同冷卻屋頂方案對長(cháng)三角城市群2013年夏季城市熱環(huán)境的影響,并分析其影響機制。結果表明：不同冷卻屋頂方案對城市群熱環(huán)境的緩解效果與屋頂參數之間呈很強的線(xiàn)性關(guān)系。高溫熱浪天氣下,HR4（反照率為1.0）和GR4（屋頂綠化率為100%）方案的制冷度日數分別降低了14.7%和10.9%,節約的能源比普通夏日更多。同時(shí),高溫熱浪天氣會(huì )增強熱島強度,高反照率屋頂方案在白天對熱島起到更有效的緩解,熱浪天氣下日平均熱島強度最大可降低1.36℃。相同方案下,在高溫熱浪天氣下的緩解效果均勝于普通夏日,平均而言,高反照率屋頂和屋頂綠化的降溫效果分別增大38.5%和34.9%,增濕效果分別增大29.5%和21.9%,這主要是由于在高溫熱浪天氣下,高反照率屋頂方案能夠減少更多的凈輻射通量,屋頂綠化方案能夠釋放更多的潛熱通量。此外,城市格點(diǎn)密集區域的降溫效果優(yōu)于分散的城市區域,處于城市群中的常州區域較單獨的杭州區域的降溫幅度平均高32%。
基于第六次耦合模式比較計劃（CMIP6）,使用新一代全球模式BCC-CSM2-MR的歷史試驗和未來(lái)共享社會(huì )經(jīng)濟路徑（SSPs）數據,依據Hadley中心的海表面溫度和海冰密集度數據及NCEP/NCAR I再分析資料,評估了BCC-CSM2-MR模式對北極海冰及北極氣候的模擬能力,并對未來(lái)變化進(jìn)行了預估。結果表明：BCC-CSM2-MR模式可以較好再現北極海冰密集度、近地層大氣平均溫度和海表溫度的多年平均空間分布特征。但模式對北極局地大氣平均溫度模擬存在一定偏差,可能在一定程度上導致相應地區海冰的模擬存在差異。21世紀,北極海冰范圍持續減少,9月減少趨勢顯著(zhù),3月減少趨勢相對較弱。3月北極大部地區表現為一致的增溫,僅在北大西洋局部出現一定程度的降溫,9月北極大氣增溫幅度弱于3月。與地表平均溫度不同,3月和9月的北極大部地區海表溫度均出現增加,且9月海表溫度的增幅大于3月,僅拉布拉多海海溫出現下降。
中國是煤轉化的技術(shù)引領(lǐng)者,已建、擬建和審批了大量煤轉化企業(yè);隨之帶來(lái)了嚴峻的CO2排放和水資源缺乏的問(wèn)題。CO2強化深部咸水開(kāi)采（CO2-EWR）技術(shù)是大規模CO2減排和水資源開(kāi)采的方法,特別適合缺水區域的煤化工行業(yè)。煤化工企業(yè)工藝排放的高濃度CO2結合CO2-EWR技術(shù)可以較低成本實(shí)現CO2減排,并部分解決工業(yè)缺水的問(wèn)題。研究首先建立了行業(yè)尺度的包括源匯匹配、技術(shù)經(jīng)濟評價(jià)、CO2排放量評估和封存場(chǎng)地適宜性評價(jià)等方法的全流程碳捕集、利用和封存技術(shù)經(jīng)濟評估方法（ITEAM-CCUS),然后采用該方法對2018年的煤化工企業(yè)排放的高濃度CO2開(kāi)展全流程CO2-EWR項目的源匯匹配、成本范圍及減排潛力進(jìn)行評價(jià)并得到：大部分的源匯組合分布在中國西北、華北及北部等干旱地區;基于煤化工廠(chǎng)2018年的實(shí)際產(chǎn)量和100%總產(chǎn)能計算,高濃度CO2年排放量分別是190 Mt和1726 Mt;當全流程CO2-EWR項目的平準化成本低于200元/t CO2時(shí),累計CO2減排量分別為160 Mt/a與1569 Mt/a,地下水產(chǎn)量分別為241 Mt/a與2353 Mt/a。研究結果表明煤化工CO2-EWR技術(shù)是中國煤化工行業(yè)低碳可持續發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),也為中國部署大規模CCUS提供了低成本機會(huì )。
為快速掌握區域內全部水泥企業(yè)的碳排放情況,在部分企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)數據未知時(shí),也能建立其生產(chǎn)碳排放清單,文中基于熟料生產(chǎn)特征,構建了可根據設備設計產(chǎn)能和運行時(shí)長(cháng)兩種參數來(lái)核算企業(yè)CO2排放的數值模型。以京津冀地區59條典型水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)數據作為統計樣本,借助Eviews對生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際產(chǎn)能、熟料燒成煤耗與設計產(chǎn)能間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析,并引入了生產(chǎn)時(shí)間修正系數,完成了CO2核算模型的建立。將其應用到京津冀地區全部106條水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)中,得出 2018年度京津冀地區水泥熟料總產(chǎn)量,該核算值與數字水泥網(wǎng)發(fā)布的統計數據之間的相對誤差均值為7.81%。通過(guò)核算,CO2直接排放系數為0.93 t CO2/t熟料,與國內均值相差7.27%。構建的核算模型與實(shí)際生產(chǎn)契合良好,更重要的是可以通過(guò)此數值模型自下而上建立區域內全部企業(yè)的CO2排放清單,實(shí)現較高時(shí)空精度的清單網(wǎng)格化,并可與現有衛星遙感探測、移動(dòng)監測設備所得的數據形成比對,使水泥行業(yè)的碳監測和減排政策的制定更具針對性。
中國在第75屆聯(lián)合國大會(huì )一般性辯論上提出2060碳中和目標。考慮到已有研究較少關(guān)注碳中和或缺少對其國際形勢的認識,文中梳理分析了全球31個(gè)碳中和承諾國的目標內容和政策法規文件。通過(guò)對國際碳中和行動(dòng)的趨勢分析和評述,認為碳中和正在成為全球氣候行動(dòng)關(guān)注的重要內容,對于推進(jìn)全球應對氣候變化具有積極意義;而歐盟等發(fā)達國家/地區目前在碳中和行動(dòng)中起到關(guān)鍵引領(lǐng)作用。對于國際碳中和行動(dòng),建議敦促美國、印度等排放大國加入全球碳中和目標愿景;各國應加強碳中和技術(shù)戰略和政策路徑設計,并通過(guò)國際合作平臺擴展碳中和行動(dòng)和氣候合作內容。對于中國碳中和承諾,建議加強典型國家碳中和策略的研究分析,借鑒碳中和行動(dòng)引領(lǐng)國家的技術(shù)路徑、政策措施,以及在低碳復蘇、社會(huì )公平轉型等方面的先進(jìn)經(jīng)驗;開(kāi)展國際碳中和行動(dòng)的追蹤研究,尋求國際氣候合作交流機遇,積極應對國際氣候治理形勢的變化。
三方合作是與傳統的南南合作和南北合作模式互補的國際合作新模式。由于具有可充分調動(dòng)多方資源、發(fā)達國家和新興捐助國的互補效應強、形式靈活等優(yōu)勢,三方合作目前得到了越來(lái)越多國家和國際組織的關(guān)注和參與。2016年全球已有838個(gè)三方合作項目,經(jīng)濟發(fā)展與合作組織(OECD)發(fā)展援助委員會(huì )成員的2/3都在不同程度地參與三方合作項目,其中德國、日本、西班牙和美國參與的項目最多。新興捐助國中參與三方合作項目最多的國家是智利和墨西哥。目前三方合作項目執行期較短、項目額度小,29%的項目提到了綠色目標。目前雖然氣候變化三方合作的案例還不多,但是截至2018年底32個(gè)發(fā)展中國家和5個(gè)發(fā)達國家都提出要開(kāi)展氣候變化三方合作的興趣。由于起步較晚,氣候變化三方合作目前面臨著(zhù)資金不足、溝通協(xié)調過(guò)程復雜、合作成本高等問(wèn)題。中國應積極探索氣候變化三方合作,推動(dòng)不同部門(mén)南南合作、三方合作和其他多邊雙邊合作的資源統籌,并應增強項目管理的規范性,提高項目效果和影響。
