碳達峰碳中和路徑優化方法研究

何嘉欣

（廣州欣達環保科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

我國力爭于2030 年、2060 年實現碳達峰及碳中和目標。而廣東省作為我國制造業大省，是我國第一批低碳試點的省份，在落實雙碳目標中，廣東省面臨較大挑戰，但通過氣候變化應對工作的開展，全省已擁有碳達峰的條件。本文以廣東省為例，對碳達峰碳中和路徑優化方法展開分析。

1 廣東省碳排放情況

廣東省作為我國經濟大省與制造大省，在落實雙碳目標時面臨較大挑戰。統計數據顯示，廣東省石化能源消費量在總能源消費中占比超過70%，這說明全省以化石能源為主的能源消費結構尚未改變。

根據2011—2020 年廣東省統計年鑒數據，在廣東經濟發展中，能源消費總量標準煤噸數呈現上漲趨勢，從2.55 億t 增長至3.41 億t，同時二氧化碳排放量也處于增長狀態，由4.78 億t 上升至5.56 億t，具體如圖1所示，因此可知，廣東省能源消費總量與碳排放量均在持續上漲中，特別是第二產業。通過分析我國碳核算數據庫，廣東省碳排放量較高的行業有電力蒸汽熱水生產供應業、非金屬礦物制品業以及黑色金屬冶煉加工業等，具體如圖2 所示。

圖1 2010—2019 年廣東省能源消費與碳排放總量

圖2 廣東省碳排放量較高行業

從碳排放強度指標上看，廣東省2010—2020 年這十年期間的碳排放強度有所降低，總計下降44%左右，以出色的成績完成我國有關節能減排的目標。但在廣東省經濟發展中可能出現碳排放強度下降難度越來越大的問題[1]。

廣東省作為我國第一批低碳試點的地區，通過氣候變化應對工作的開展已擁有碳達峰的條件：①廣東省經濟發展水平較高，全省2020 年GDP 為1.28 萬美元，第三產業占比超過55%，而且常住人口城鎮化率達到74%，于是初步形成以現代制造業與服務業為主和以新興產業為先導的產業結構，并且與國外碳達峰時經濟水平相接近。②廣東省能源結構在不斷優化中，到2020 年為止，全省清潔能源比例顯著提升，新能源發電裝機規模超過6000 萬kW。③碳交易市場在穩步發展中，機制建設取得良好成果，全省2020 年在碳排放管理與交易市場中納入200 余家控排企業，碳排放額共計1.72 億t，全省節能減排意識大幅提升，各企業陸續推動節能減排技術革新。

2 碳達峰碳中和路徑優化方案探討

2.1 模型構建

本文應用氣候變化綜合評估模型中的能源技術模型（C3IAM/NET）展開研究。現階段C3IAM/NET 模型中涵蓋一次能源供應、電力、化工、水泥、農業、鋼鐵等20個行業的重點技術，總計達800 余類。由于社會消費需求、技術效率、資源供給影響著能源需求，所以模型首先對社會經濟動態變化進行綜合考慮，其中包括經濟發展、產業升級、城鎮化與老齡化加速等，進而預測各終端用能行業產品與服務，并以需求為限制對重點技術成本展開動態變化分析，針對終端用能行業分別構建技術優化模型，以此對各行業實現服務供給目標的技術動態路徑和碳排放變化過程進行模擬，集成終端用能行業對一次、二次能源的應用函數構建終端行業能源需求及其加工轉換行業的平衡聯系，從而優化能源加工轉換行業技術布局，最終在統一模型框架中納入以上內容，實現能源加工轉換及使用到回收治理全過程及行業生產服務全鏈條的耦合，從而形成C3IAM/NET 模型。這一模型輸出結果包括多方面，其中涵蓋技術成本與布局、二氧化碳排放、一次能源與二次能源需求等內容。模型框架具體如圖3 所示[2]。

圖3 碳排放交易體系框架

2.2 情景設計

本文基于碳達峰碳中和路徑的不確定性特點對情境展開設計。在碳達峰碳中和情景設計中，以2020～2060 年間為主要的測量目標時間。由于碳達峰碳中和情況會發生比較復雜的變化，因此針對相關情況進行情景設計。在設計過程中需要最先針對情境中相關的需求情況進行全面建立，一般情況下可針對碳達峰與碳中和情況設置高、中、低三種不同需求的情景。其中第一種情景設計按照時間節點，在2060 年時整體碳的可用量達到最低，整體碳能源使用比較緊張。為保證碳使用的合理性以及科學性，將重心放在節能減排方面，降低在生產過程中的排放量，進而保障煤炭能源使用的安全性以及促進碳使用發展。由于碳使用過程中的比例并不相同，因此需要針對相應的碳匯情況進行分析，其中涉及煤炭生產的碳能源在使用過程中比例升降的情況，需要使用不同平臺期作為第一種情景中的分情景來判斷。第二種情景是在2060 年時，整體的碳匯用量處于中間范圍內，在該種情景中整體碳達峰碳中和情況處于轉型的中間階段，整體并無明顯特點。第三情景是在2060 年中，碳匯用量達到最高，說明當時的整體能源轉型情況是不同的，并且整體能源系統轉型速度相對較慢。為能在預計時間內實現碳中和目標，需要能源系統針對低碳使用計劃以及能源轉型情況進行全面優化，使其能夠實現最優路徑中的節能減排，促進整體能源系統使用轉型[3]。

3 碳達峰路徑優化建議

3.1 引用先進技術，提高能源利用率

為降低廣東省碳排放量和落實碳達峰目標，提升能源利用技術水平是其根本手段。通過應用先進技術實現對能源的有效利用，比如針對能耗較高的水泥行業加快技術革新，逐步更換改造落后的生產設備及生產技術，使用先進技術挖掘廣東省能耗較高企業的減排潛力，以此減少碳排放量。此外廣東省作為第一經濟大省，全年用電量居高不下，在保證廣東省日常生活和生產的基礎上要提高煤炭能源的利用效率，借鑒并且引進發達國家可提升能源效率的前沿技術，以減少能源消耗及降低碳排放。

3.2 優化消費結構，推廣可再生能源

我國提出將于2030 年實現碳達峰目標，為了積極響應這一號召，廣東省要對煤炭消費比重進行嚴格控制，開展綠媒、節煤、替代煤等工作，同時轉變能源消費理念，堅持先立后破，促進廣東省綜合能源體系轉型升級，以能源消費與能源強度為入手點，加大綠色新能源開發力度、勘查力度以及投資力度，推動水、風、氫能等高效利用技術革新。針對廣東省非化石能源落實優先發展，增強碳循環效率，拓展再生能源使用范圍，減少廣東省經濟發展對化石能源的依賴性。廣東省2022 年發布的《關于完整準確全面貫徹新發展理念，推進碳達峰碳中和工作的實施意見》指出，全省非化石能源裝機比重為45%左右，尚需調整優化能源結構，同時要求全省非化石能源裝機比重于2025 年達到48%，于2030年達到54%。而這一過程需要政府與市場合作，增強能源綜合使用效率。從政府層面來看要大力推廣可再生能源，利用法律手段保護能源研發機構產權，并加大對清潔能源項目的投資力度，引進能源專業人才以保障廣東省能源結構調整工作的開展。此外廣東省要推動清潔能源體系建設，減小煤炭在能源消費中的占比，盡可能應用低碳且發熱高的天然氣。同時廣東省還要結合省內自然資源情況，推廣再生能源，比如推進光伏發電建設項目、生物質熱電聯產建設項目等，以此助力低碳能源結構調整[4]。

4 碳中和路徑優化建議

4.1 完善產業結構，促進低碳經濟發展

廣東省政府要結合國家雙碳目標規劃，探究省內高碳排放行業降低碳達峰的方案計劃，明確省內這些行業的碳達峰時間與對應排放量。促進低碳經濟發展是廣東省可持續發展的路徑，但在這一路徑實施中政府要平衡經濟發展、能源消耗、環境保護三者的關系。①要大力發展新興產業，提倡產業綠色轉型，推動生產性產業低碳發展，增強發展品質，形成綠色產業模式，同時促進生活性產業進步，并結合省內資源與科研優勢，有效融合生物經濟與數字經濟。②提高農業綠色發展質量，實現綠色低碳化農產品，發展生態循環經濟，以支撐現代農業發展。我國雙碳目標的提出，使得高碳排放產業明顯不適合現代化經濟的可持續發展。所以廣東省要推廣清潔能源的應用來實現環境清潔化，通過引入高端產業降低經濟增長與碳排放的關聯性[5]。

4.2 開展盤查核查，明確行業碳排放量

實現碳達峰和實施碳減排的首要措施為開展碳盤查，這項工作具體是以政府或企業為單位，從原料端計算生產活動及社會各環節中碳排放源所排放的二氧化碳，并核算和校驗碳排放量。廣東省要在明確碳排放量和掌握二氧化碳排放情況的基礎上開展碳核查工作，進而利用碳排放數據對碳達峰和碳減排計劃進行合理制定，這也有助于省內各行業低碳思維的形成以及低碳發展理念的樹立，同時廣東省要鼓勵企業實行碳披露，以此促進碳交易市場健康發展。除卻考慮原料端之外，廣東省還可對碳排放端實行二氧化碳濃度的連續監測，以此獲得二氧化碳排放量。通過開展碳盤查、碳核查、監督等工作，保障碳交易市場順利發展[6]。

4.3 構建定價體系，形成綠色金融體系

隨著碳達峰目標的提出，節能減排工作逐漸進入總量調控階段。我國節能減排采取的主要措施為加強對節能技術的研發與應用，這種調控能源消耗的方式以途徑控制為主。對于廣東省而言要在成立達峰碳中和工作小組的基礎上加強全省碳交易管理，并成立環保及低碳企業聯盟，同時要逐步構建涵蓋碳排放權交易、碳稅等內容在內的碳排放體系，具體如圖4 所示。結合我國出臺的電力市場改革政策，擴展碳交易行業范圍，推動綠色金融發展，通過金融部門對綠色產業進行扶持，加大對支持碳減排金融工具的研發力度。

圖4 碳排放交易體系框架

5 結語

本文以廣東省為例，在利用數據詳細列舉廣東省碳排放情況的基礎上，通過模型構建與情景設計兩方面，探究碳達峰碳中和的優化路徑，最終提出廣東省碳達峰路徑優化的建議，引用先進技術來提高能源利用率，優化消費結構來推廣可再生能源。同時提出碳中和路徑優化建議，完善產業結構來促進低碳經濟發展；開展盤查核查來明確行業碳排放量；構建定價體系，從而形成綠色金融體系。