部分國家和地區碳達峰情況比較研究及對中國的啟示

吳晗，滕柯延，路超君

1.生態環境部核與輻射安全中心

2.中國環境科學研究院

碳達峰是指在人類生產生活中，二氧化碳排放量在一定時間段達到峰值、不再上升并呈下降趨勢。工業革命以來，人類利用自然資源的水平不斷提高，主要發達國家和地區經濟得到迅速發展，煤炭、石油等化石能源的發現和利用提高了勞動生產率，但能源利用過程中產生大量的二氧化碳。20 世紀以來，極端氣候頻發，隨著環境保護意識的興起，人們認識到化石燃料排放的二氧化碳在大氣中不斷累積，已成為推動全球氣候變暖的主要原因[1-2]。

1992 年，150 多個國家和地區共同簽署《聯合國氣候變化框架公約》，就共同應對氣候變化達成一致目標。1997 年，《京都議定書》對《聯合國氣候變化框架公約》的系列條款進行了進一步的約定。《京都議定書》旨在將大氣中的溫室氣體含量控制在穩定水平，防止氣候變化對人類和生物造成毀滅性傷害，它是世界歷史上第一個有法律約束力的氣候變化國際公約。2015 年，200 多個國家和地區在巴黎氣候變化大會上簽署《巴黎協定》，并一致認為氣溫升高給人類造成的影響遠遠高于早期預測，應對氣候變化應當是持久的，人類必須把溫升控制在1.5 ℃。

21 世紀以來，中國經濟快速穩定發展，碳排放量處于持續上升階段。2020 年9 月，國家主席習近平在第75 屆聯合國大會一般性辯論上宣布：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和。”實現碳達峰、碳中和是我國向世界作出的莊嚴承諾，彰顯了我國在構建人類命運共同體上的責任與擔當，也是一場廣泛而深刻的經濟社會變革。2021 年10 月，《2030 年前碳達峰行動方案》印發，其對工業、城鄉建設、交通運輸等領域降低二氧化碳排放進行了行動方案布置。目前，國內外不少學者關注于碳達峰碳中和，然而主要集中在各行業如何實現碳達峰及碳達峰路徑的研究討論上。基于此，對碳達峰國家的經濟水平、產業結構、工業化城鎮化水平、能源消費情況、政策支持等核心要素進行比較分析至關重要，結合我國能源消耗情況提出符合中國國情的發展清潔能源及綠色低碳轉型建議，以期為中國推動實現碳達峰目標與碳中和愿景提供有益借鑒。

1 碳達峰國家和地區核心要素特征與經驗

截至2020 年，全球約有50 個國家實現能源活動二氧化碳排放達峰，排放總量約占全球排放的36%[3]。其中包含幾乎全部的歐盟成員國，一些發達國家如美國、俄羅斯、日本、加拿大、韓國、瑞士、英國、以色列、挪威等，以及部分發展中國家如巴西、厄瓜多爾、委內瑞拉等（表1）。

表1 主要國家和地區碳達峰時間Table 1 Time of carbon dioxide peaking in major countries and regions

1.1 經濟水平

美國作為世界第一大經濟體于2007 年實現碳達峰。1949—2007 年的60 余年間，美國能源消耗產生的二氧化碳排放量始終處于穩定增長狀態。其中，1949—1962 年，每年能源消耗產生的二氧化碳均未超過30 億t；19 世紀60 年代起，工業大規模發展，二氧化碳排放量快速增長，2006 年增長至近60 億t，2007 年，達到60.03 億t 的峰值，之后基本保持穩定，近幾年逐年持續降低。美國在碳達峰前10 年時間里，GDP 保持在1.00%～4.75%的低速增長（圖1）。

圖1 美國碳達峰前10 年GDP 增長率Fig.1 GDP growth rate of the United States in the decade before carbon dioxide peaking

日本于2013 年實現碳排放達峰。自20 世紀70 年代起日本經濟經歷了日元貶值、股票地價大幅攀升的泡沫時期，隨后進入了被稱為“消失的十年”的持續低迷期。2002 年后，在國際市場需求持續提升的拉動下，日本經濟有所改善，至2013 年達峰前，日本GDP 增長率為1.37%（圖2），人均GDP 為3.6 萬美元。

圖2 日本碳達峰前10 年GDP 增長率Fig.2 GDP growth rate of Japan in the decade before carbon dioxide peaking

在碳達峰前的10 年里，排除1975 年世界范圍金融危機的影響，歐盟主要國家GDP 始終保持在低速增長（圖3）。

圖3 歐盟部分國家碳達峰前10 年GDP 增長率Fig.3 GDP growth rates of some EU countries in the decade before carbon dioxide peaking

從經濟水平看，大多數碳達峰國家和地區達峰時經濟水平較高，人均GDP 在1 萬美元以上，同時，經濟處于低速增長、零增長或負增長階段。1/2 以上國家二氧化碳排放環境庫茲涅茨曲線在人均GDP達到3 萬美元以上時到達峰值[4]（圖4）。美國、日本人均GDP 分別達到5.0 萬和3.6 萬美元，巴西達峰時人均GDP 相對較低，為1.5 萬美元。中國2020 年人均GDP 為1.05 萬美元，與多數國家和地區達峰時人均GDP 水平存在較大差距[5]。

圖4 部分碳達峰國家和地區碳排放環境庫茲涅茨曲線比較Fig.4 Comparison of Environmental Kuznets Curves of carbon dioxide emissions in some countries and regions with carbon dioxide peaking

1.2 產業結構

一般來講，碳達峰不是各行業同時達到峰值，而是某些碳排放較高的行業先達到峰值，進而帶動系列產業達到峰值。縱觀世界各國，第二產業多為高耗能行業，絕大多數國家高耗能行業達峰時間較其國家整體碳達峰提前5～10 年甚至更早，且在達峰后第二產業占比穩步下降，第三產業占比逐步上升[6]。如美國在碳達峰時第三產業占比約為65.78%；德國鋼鐵、水泥等主要高耗能行業在1975 年左右達峰，能源活動在1979 年達峰，達峰后第二產業占比從1980 年的41%降至1990 年的37.3%和2000 年的27.7%。絕大多數國家碳達峰時第三產業占比在60%以上，這些國家大都處于后工業化時期，高能耗重化工業向境外轉移，產業結構向高端發展。

英國、法國、比利時已于19 世紀70 年代實現了碳達峰。瑞典、挪威、芬蘭等可再生能源資源稟賦優越且高度發達國家，其社會經濟發展不依賴于化石能源，其中以瑞典為代表，其電力生產主要來自水電和核電[7-8]。總的來說，主要國家和地區碳達峰時第三產業占比較高，各國家略有不同，處于40%～60%（表2）。

表2 主要國家和地區碳達峰時第三產業占比Table 2 Proportion of tertiary industry in major countries and regions with carbon dioxide peaking

1.3 工業化城鎮化水平及人口增長率

工業化城鎮化水平和人口增長率對能源消費有重要影響。工業化城鎮化發展雖然能夠帶來能源效率的提高，在一定程度上減少能源消耗，但同時，城鎮的生產性能源消費明顯大于農村，工業化城鎮化水平的持續提升直接決定著居民生活能源消費的提升。人口增長率則決定著居民生活消費規模。2 種因素疊加會帶來居民生活能源消費增長，從而推動能源消費提升。從工業化城鎮化水平看，發達國家和地區碳達峰時已基本完成工業化、城鎮化進程。且伴隨全球產業分工，相當一部分高耗能工業和一般工業的制造加工環節轉移到發展中國家，重化工業占比顯著下降。碳達峰國家和地區達峰時城鎮化率均在53%以上，且1/2 以上國家達到75%以上[9]，后期達峰的非歐洲國家（主要有美國、日本、以色列、委內瑞拉、特立尼達和多巴哥、厄瓜多爾、巴西）均不低于80%。

各國家和地區在實現碳達峰時人口增長率略有不同，但均不超過1%。美國實現碳達峰時人口增長率略高，為0.92%；日本實現碳達峰時人口增長率較低，為?0.02%（表3）。

表3 主要國家和地區碳達峰時人口增長率Table 3 Population growth rate in major countries and regions with carbon dioxide peaking

1.4 能源消費情況

從能源消費情況看，碳達峰國家和地區達峰時能源消費強度多在1.0～4.7 t/萬美元（以標準煤計，全文同），包括美國、日本、巴西在內的1/2 以上國家在2.1 t/萬美元以下；87%的國家和地區達峰時煤炭在一次能源消費結構中占比低于40%，美國、日本均在23%左右，巴西僅為6%。美國國內能源消費占比依次為石油、天然氣、煤炭、核能以及可再生能源。碳達峰前后，天然氣消耗比例上升，水資源和核能等可再生能源消耗比例也上升，煤炭和石油消耗比例下降，能源結構不斷優化。同時，在這一過程中，美國著力在制造業、鋼鐵行業、交通行業等重點行業大幅降低能耗，加之將勞動密集型產業轉移至發展中國家，美國能源消費與碳排放在這一時期顯著減低。

1.5 政策支持

1.5.1 法律法規體系較為完善

2008 年，英國制定《氣候變化法案》（Climate Change Act），明確減少溫室氣體排放的若干內容。2019 年，德國制定《氣候保護法》，確定2030 年實現溫室氣體排放總量較1990 年至少減少55%、2050年實現碳中和目標。2019 年聯合國氣候變化大會（COP25）上，歐盟發布了《歐洲綠色新政》（European Green Deal），提出在2030 年前，將碳排放量降低到1990 年排放量的50%，使歐洲在2050 年之前成為第一個實現碳中和的地區。

1.5.2 發布重點領域加速低碳轉型計劃

2016 年11 月，歐盟公布了一些立法提案，總結為“面向所有歐洲人的清潔能源”一攬子計劃，該一攬子計劃旨在明確歐盟成員國一些重點領域的低碳轉型路線，如大幅度提升電力系統非化石能源占比，要求一些高耗能部門通過發展清潔能源實現低碳轉型等。

1.5.3 民意基礎較好

自歐洲后工業時期以來，綠色低碳轉型理念不斷深入人心，近年來隨著歐洲生態綠黨的逐漸興起[10]，人們對環境與生態的關注度持續上升。2019年歐洲議會選舉中，奉行生態主義的綠黨表現突出，由2014 年的50 個席位增至75 個席位。2020 年，法國選舉前夕，民調機構的調查顯示，47%的選民最為關心環境問題，50%的選民希望綠黨主政自己的地區。正因如此，綠黨在法國選舉中成為最大贏家。這充分反映了民眾對于綠色低碳發展理念的廣泛擁護，極大促進了歐洲國家綠色低碳發展轉型。

1.6 碳中和目標

目前世界上越來越多的國家和地區提出了無碳未來的愿景（表4）。根據聯合國環境規劃署《2020年排放差距報告》（2020Emissions Gap Report），有超過130 個國家和地區已經提出了零碳或碳中和的氣候目標，這些國家和地區的碳排放總量約占全球排放總量的63%。約14 個國家和地區已正式向聯合國氣候變化框架公約秘書處提交長期低排放發展戰略。以歐盟為代表的絕大多數國家和地區將碳中和時間定標在2050 年，而芬蘭、冰島等北歐國家更是將碳中和時間提前到2035 年和2040 年。

表4 承諾碳中和目標年的國家和地區Table 4 Target year of countries and regions committed to carbon neutrality

2 中國能源消費情況及對碳達峰進程的影響

2.1 歷史情況

自中華人民共和國成立以來，能源消費年均保持7.8%的增長，至2020 年，中國一次能源消費總量為49.8 億t，占全球的24.3%。中國能源消費增長可以分為2 個階段：1）2000—2010 年，能源消費總量增加18.6 億t，這一階段為1998 年亞洲金融危機之后中國經濟逐步恢復并快速發展期，主要依靠重工業促進發展，能源消費需求大幅增加。同時，能源消費粗放發展對生態環境的影響也逐步顯現[11-13]。2）2010—2020 年，能源消費總量增加17.3 億t（圖5），這一時期可以理解為是能源消費粗放發展向高質量發展過渡的時期，單位GDP 能耗累計降低24.4%，相當于減少能源消費12.7 億t，能源消費更清潔、更集約，能源生產結構更多元、更合理。清潔能源占比逐步提高，非化石能源對化石能源的替代作用顯著增強，重點行業的核心科技突破為能源結構優化貢獻了力量。目前我國工業化、城鎮化進程仍未結束，能源消費必將在一定時期內持續保持增長。隨著全面建設社會主義現代化國家新征程的開啟，未來，中國將進入高質量發展階段，生產穩步持續發展，科學技術水平大幅提高，產業結構和技術結構更加優化，能源利用率得到大幅提高。

圖5 中國能源消費總量及預測Fig.5 Total energy consumption of China

2.2 能源消費結構

中國是世界第一能源消費大國，從能源結構看，以化石能源為主。2020 年化石能源消費占比為84.1%，非化石能源消費占比為15.9%。化石能源中，煤炭消費占比較大，2020 年煤炭消費量40.4 億t，占比為56.8%；石油消費量6.6 億t，占比為18.9%；天然氣消費量3 280 億m3，占比為8.4%（圖6）。有研究表明，

圖6 中國與世界平均能源消費結構比較Fig.6 Comparison of energy consumption structure between China and the average data of the world

2020 年煤炭消費占能源消費總量的比例較2012 年降低10.8%，非化石能源占能源消費總量的比例較2012 年提高5.6%[14]。非化石能源占能源消費總量的比例目標已在2019年提前完成。可以預見的是，隨著我國經濟進入高質量發展階段，煤炭的基礎能源地位不會變，煤炭需求總量保持穩定。在全面實現碳達峰之前，通過優化能源結構、調整產業結構、發展非化石能源，煤炭消費占比將穩步下降，至2025 年達到50%～52%，非化石能源消費占比將大幅提升，達到26%左右。

2.3 各行業能源消費情況

分行業看，煤炭主要用于電力、鋼鐵、建筑、化工等重化工業，占89%；成品油主要用于居民出行、客運等交通工具；天然氣主要用于電力、城市燃氣、工業燃料等行業，其中用于工業占比約63%，用于城市居民占比約37%。單就電力領域來講，煤炭依然是未來10 年能源消費的主體，用電增長主要集中在居民生活、5G 基站及大數據等新型基礎設施、其他服務業等方面，而這些新增用電與國計民生直接相關，屬于剛性需求（圖7）。2020 年我國非化石能源電力中，水電、核電、生物質發電、風電、太陽能發電分別占52.5%、14.2%、5.1%、18.1%、10.1%。在碳達峰目標要求下，核電等非化石能源占比目標能否如期實現，直接決定了2030 年前實現碳排放達峰的進程。

圖7 2020 年分行業煤炭消費情況Fig.7 Coal consumption of various industries in 2020

3 國外碳達峰經驗對中國的啟示

3.1 加大力度推動經濟產業結構調整

中國需以碳達峰、碳中和目標為導向，不斷調整經濟結構和轉變發展方式，提前部署碳中和技術示范和產業化。關注電力、工業、交通和建筑等高耗能關鍵領域，出臺重點行業碳達峰專項方案[15]，并結合全國產業統籌布局，分區域實施差異化碳達峰管理[16-17]。同時，強化低碳技術系統集成和產業化能力，通過供給側廣泛應用各類節能提效行動措施和加強生產端物質循環利用、消費側需求引導等多種措施，加快建設綠色零碳工廠、工業園區和供應鏈[18]，加快推廣超低能耗、近零能耗和零能耗建筑，建成綠色低碳、智慧高效的現代化交通體系，減少社會能源資源需求，提升經濟產業的發展質量和發展效益。

3.2 構建清潔低碳安全高效能源系統

中國的能源結構較為單一，為實現經濟社會發展和碳達峰等多重目標，在能耗強度下降到一定程度時，必須將能源結構調整作為主要降碳措施。非化石能源占比平均每年至少增加1 個百分點，到2030 年達到26%，才能夠實現碳排放在2029 年達峰，但達峰很不穩定，將存在3～4 年的峰值平臺期，年均碳排放減少量僅幾千萬t，相當于1～2 個重大建設項目的碳排放量，極易出現因重大項目集中布局建設等情況導致峰值延遲或反復沖高的現象。因此，中國必須積極推進能源結構轉型，鼓勵發展清潔能源和可再生能源，力爭煤炭和石油消費分別在“十四五”“十五五”期間達峰，實現2030 年、2035 年非化石能源在能源消費中的占比分別達到26%和35%左右[19-20]。同時，深入推進核電等清潔能源比例，實現重點行業深度脫碳進而實現碳中和目標。

3.3 強化綠色低碳技術的研發創新

中國是世界上最完整的工業體系國家。為達到符合《巴黎協定》的減排量，中國碳排放量將以每年8%～10%的速度下降。中國2060 年碳中和目標的確定，要求提高能效、結構調整等措施對減排的貢獻將逐步遞減，而技術減排貢獻將從2030 年前的40%～43%，逐步上升至50%以上。因此，低碳技術突破將成為中國碳中和目標乃至世界碳中和戰略目標實現的核心驅動力。通過加快普及先進適用的節能低碳技術與生產工藝，從整體和系統角度大幅提高能源利用效率。通過淘汰常規燃煤發電，加快非化石能源降本提效發展以及與信息技術革命的深度融合，實現“源—網—荷—儲”協調互用和電網結構的優化[21]。通過共同努力和廣泛合作，加大綠氫、生物燃料等零碳技術研發和規模化應用，推動高效率、低成本二氧化碳移除技術的研發和應用，為實現碳中和目標提供有力支撐。此外，還需要加快開展碳中和技術發展路線圖研究，構建零碳能源技術、低/零碳產業技術、固碳和負碳技術的碳中和技術體系，提出主要技術選擇、發展路徑和有關部署建議并開展動態評估更新，避免高位達峰。

3.4 有序推進碳排放權交易市場建設

2021 年7 月，中國發電行業碳排放市場開市交易，截至2021 年11 月，配額累計成交額已經突破10 億元。下一步可以借鑒歐洲碳排放交易市場體系（EU-ETS）的成功經驗，大力推進中國碳排放權交易市場建設，繼續穩妥推進實現石化、鋼鐵等重點排放行業碳市場，完善中國碳市場秩序[22]。同時，繼續加快完善綠色金融等市場體系，以促進綠色低碳轉型為目標，加快推動氣候投融資發展，加強對國家自主貢獻重點項目和地方試點工作金融支持，支持合理利用境外資金投融資國內氣候項目。完善金融機構氣候和環境信息披露制度，加大環境基礎設施補短板、清潔能源推廣、傳統產業轉型、綠色產業培育等金融支持力度。

4 結論

（1）經濟發展水平決定碳達峰時間。主要國家和地區碳達峰時經濟水平較高，已基本完成工業化、城鎮化進程，人口增長率較低。人均GDP 在1 萬美元以上，1/2 以上國家和地區城鎮化率達到75%以上。

（2）控制能源消費總量、提升能效、優化產業結構是實現碳達峰的重點。各國數據表明，主要國家和地區碳達峰前第二產業占比穩步下降，第三產業占比逐步上升。高耗能產業達峰時間較國家整體碳達峰提前5～10 年甚至更早，且在達峰后第二產業占比穩步下降，產業結構向高端發展。

（3）發展循環經濟、推動科技創新是能源低碳轉型、實現碳中和的持續動力。主要國家和地區在實現碳達峰目標后，繼續圍繞能源、工業、建筑、交通、消費等重點領域的減排技術需求，將核能等清潔能源發電等列為重點研發方向，加大國際前沿和競爭性科技項目投入，支持技術創新。

（4）中國碳達峰碳中和任務極重。從世界主要國家和地區碳達峰到碳中和的時間來看，德國、法國、英國等歐洲國家計劃用時約70 年，美國計劃用時約45 年，中國能源消費具有消費總量大、化石能源消費占比高、對外依存度偏高、消費總量增長快、能源效率總體偏低的特點，而中國從碳達峰到碳中和時間段僅約30 年，這意味著中國在碳達峰碳中和進程中，減排壓力大、總量控制難、節能任務重，以及低碳轉型任務艱巨。