中国2050年的能源需求与CO2排放情景

 利用国家发展和改革委员会能源研究所能源环境综合政策评价模型（IPAC模型）,对中国未来中长期的能源需求与CO2排放情景进行了分析,对该情景的主要参数和结果进行了介绍,并对模型中的政策评价进行了介绍。同时报告了实现减排所需的技术。结果显示：未来中国经济将快速增长,能源需求和相应的CO2排放也将明显快速增加,与2005年相比,2030年能源需求可能增加1.4倍,2050年可能增加1.9倍。但中国也有较大的机会在2020年之后将能源需求量的增加幅度明显减小,将CO2排放控制住,使之不再出现明显增长,甚至有可能在2030年之后下降。     

江苏省未来植被变化对“碳达峰、碳中和”的影响评价

在全国推进“碳达峰、碳中和”的政策背景下,包含碳汇的模型研究对指导减排具有重要意义。以江苏省为例,依据1997—2018年的年碳排放量数据建立ARIMA(5,2,0)模型,对2019—2060年的年碳排放量进行预测和估算。结果显示,江苏省年碳排放量在未来40 a内将保持波动上升的趋势。根据江苏省植被类型分布面积和相关植物的光合速率,得到每种植被类型的CO2年吸收总量,进一步分析不同植被变化下的减排方案,评价未来植被变化对“碳达峰、碳中和”的影响。在植被可增加面积有限且仅种植光合速率较大的经济林的条件下：1） 若2030年后CO2排放量保持不变,排放量应控制在2030年的26.94%,植被面积需增加1.078×109 m2才能在2060年顺利实现碳中和。2） 若2030年后每年CO2排放量与预测结果保持一致,2030年开始年排放量在预测结果的基础上减少81.06%,植被面积需增加1.081×109 m2,可在2060年顺利实现碳中和。3） 若2030年以后CO2排放量以2005年排放量为参考进行减排,并且减少到2005年排放量的75%以下时,不需要增加植被面积,也可在2060年顺利实现碳中和。     

南水北调东线工程流域未来气候变化预估

利用国家气候中心全球大气海洋环流模式(NCC／IAP T63),考虑IPCC SRES A2(高排放)和A1B(中等排放)两种人类排放情景,对2030年前南水北调东线工程流域气候变化进行了预估。结果表明,由于人类活动,未来30a东线区域将变暖,尤以1月(冬季)东线北部地区变暖最明显,其中A2情景,2010年1月变暖约5℃,2020年1月变暖约7℃。7月(夏季)东线南部变暖最小,其中,2010年为0.2℃,2020年为0.9℃。值得注意的是,人类活动对未来30a东线区域降水的影响不明显,A2情景可能略有增加趋势,A1B情景可能略有减少趋势。     

我国能源活动CO2排放在2020—2022年之间达到峰值情景和可行性研究

全球到2100年实现将温度上升控制在和工业化前相比2℃以内,已经成为一个政策目标。本文结合中国能源环境政策综合评估（IPAC）模型的近期研究结果,分析了实现全球2℃温升目标下我国能源活动的CO₂排放情景,并对其关键因素进行研究,得到实现这些情景的可行性。研究表明,考虑到我国经济转型、能源效率提升、可再生能源和核电的发展、碳捕获和碳封存技术,以及低碳生活方式的转变,我国能源活动的CO₂排放是可以在2025年之前,甚至更早（如在2020—2022年）实现排放峰值,峰值总量在90亿t左右,之后开始下降,这和我国在全球2℃温升目标情景中给予的碳空间相一致,支持我国未来在全球温室气体减排中的国际合作路径,以及国内低碳发展政策的制定。实现这样的减排路径,需要在既有的环境和能源政策之外制定针对气候变化减缓的明确和长期的政策,如碳定价。     

国家自主决定贡献的减排力度评价

基于气候变化综合模型——全球变化评价模型（GCAM-TU),分析了2030年各国家/地区减排承诺下能源相关CO₂的全球排放路径与不同可能性下2℃温升目标对应的最优排放路径的差距。研究发现,当前减排承诺下的全球排放路径与最优路径仍存在一定差距,各国家/地区需加大2030年后的减排承诺力度。进一步分析了主要国家/地区在各自减排承诺下的碳强度下降率、减排成本和人均碳排放,得出中国在全球减排进程中的努力和贡献是巨大的,而南非、日本等国承诺力度不足。为实现自主决定贡献,中国终端能源消耗将较参考情景有所下降,能源结构将进一步优化。     

中国房间空气调节器行业节能减排潜力分析

2012年,中国房间空气调节器（空调器）保有量约为3.57亿台,依据抽样调查数据计算得到保有量装机容量,采用各省市夏季平均温度估算超过26℃的时间作为运行时间计算得出年电力消耗约3.28×1011 kW?h,折合碳排放约为318 Mt CO₂当量。由于空调器国内需求量将进一步增长,预计到2030年保有量将达到当前的4～5倍。在电力结构不变情景下,空调器总体能效提高1倍,2030年空调器电力消耗产生的温室气体排放约为603 Mt CO₂当量。假设空调器总体能效提高1倍、高能效产品消费比例进一步提高并伴随中国能源结构调整,如水电、核电、太阳能等低碳能源比例不断提高,在满足中国空调器需求的前提下,2030年中国空调器电力消耗产生的温室气体排放可以争取控制在当前的水平。     

两种气候变化情景下中国未来的粮食供给

全球温室气体排放导致的全球温度的上升一直是国际社会关注的重点问题之一。利用IPCC（政府间气候变化专门委员会）SRES（排放情景特别报告）的A2（中-高）和B2（中-低）温室气体排放情景，结合区域气候模式PRECIS和CERES作物模型模拟和分析了未来不同的温室气体排放情景下，中国未来2020年、2050年和2080年各个时段粮食的供需情景，并结合未来社会经济的发展分析了气候变化对未来粮食供求的影响，探讨了不同的气候变化程度对未来中国粮食供应的影响。结果表明：如果不考虑CO2的肥效作用，未来我国三种主要粮食作物（小麦、水稻和玉米）均以减产为主，灌溉可以部分地减少减产幅度，如果单考虑CO2的肥效作用，三种作物的产量变化以增产为主。若保持959／6的粮食自给率，人口按照SRESA2和B2情景增长，到2030年的技术进步可使粮食年单产递增0．79／6以上，维持目前的种植比例和种植面积，B2情景下，气候变化对我国的粮食安全问题将不会构成威胁，而A2情景下，气候变化将会对我国可持续发展的粮食安全造成威胁。     

2050年前长江流域地表水资源变化趋势

利用ECHAM5/MPI-OM气候模式预估2001-2050年长江流域不同排放情景（SRES-A2,A1B,B1）下径流深的变化,分析了长江流域地表水资源量的时空变化特征。结果表明：3种排放情景下长江流域多年平均地表水资源量相差不大,但不同排放情景下年际变化特征较为复杂,且变化趋势有所不同。其中,A2高排放情景下地表水资源量呈缓慢减小的趋势,A1B中等排放情景下变化趋势不明显,B1低排放情景下呈相对最为显著的增加趋势。地表水资源量年代际变化波动幅度也较大,2001-2030年3种情景下地表水资源量总体呈现下降特征,但从2030年起,则均表现出不同程度的增加,最高增幅达7.47%,其中尤以夏季和冬季增加显著。模式预估长江流域未来水资源量仍保持目前水平,水资源空间分布不均匀特征仍较为突出。     

2050年前长江流域地表水资源变化趋势

 利用ECHAM5/MPI-OM气候模式预估2001-2050年长江流域不同排放情景（SRES-A2,A1B,B1）下径流深的变化,分析了长江流域地表水资源量的时空变化特征。结果表明：3种排放情景下长江流域多年平均地表水资源量相差不大,但不同排放情景下年际变化特征较为复杂,且变化趋势有所不同。其中,A2高排放情景下地表水资源量呈缓慢减小的趋势,A1B中等排放情景下变化趋势不明显,B1低排放情景下呈相对最为显著的增加趋势。地表水资源量年代际变化波动幅度也较大,2001-2030年3种情景下地表水资源量总体呈现下降特征,但从2030年起,则均表现出不同程度的增加,最高增幅达7.47%,其中尤以夏季和冬季增加显著。模式预估长江流域未来水资源量仍保持目前水平,水资源空间分布不均匀特征仍较为突出。     

降尺度方法对中国未来两种情景下降水变化预估

利用1951-2000年中国160个气象站的降水资料和美国GFDL-CM2.1模式输出的500 hPa位势高度资料,建立了一个统计降尺度模型,并利用该模型对中国2011-2100年的降水进行了降尺度预估,分析了CO2浓度变化对中国未来降水变化的可能影响.结果表明,在未来A1B和A2情景下,中国各气候区各季节的降水都发生了变化,两种情景下的降水变化格局和变化幅度非常相似,但由于A2情景下的2011-2100年平均CO2浓度比A1B情景高,故其降水变化的幅度更为剧烈.CO2浓度的增加是中国未来降水变化的主要贡献因子,但它不会从根本上改变中国未来降水的分布格局,只会增强降水本身的自然变化幅度,是降水自然变率的放大器,且放大的幅度远远大于自然变率本身.CO2浓度变化引起的降水变化一般比CO2浓度变化滞后20～30年.CO2浓度增加引起的气温升高会导致中国大部分地区500 hPa等压面的抬升和环流形势的改变,从而对未来降水产生影响.     

美国气候新政背景下的中国未来CO2排放情景预测

本文应用LMDI分解分析方法对中国2000—2014年生产部门CO₂排放量变化做因素分解分析,同时结合STIRPAT模型建立CO₂预测模型,分析2017—2030年中国的CO₂排放情况。结果表明,经济增长和能耗强度变化对中国CO₂排放量变化的影响分别为114.9%、-22.6%。基于预测模型变量构建未来情景,设定正常路线、减排路线和激进路线3条路线,共包含9种情景。正常路线的低碳情景和减排路线的基准情景下可实现2025年达到CO₂排放峰值,减排路线的低碳情景可实现2020年达到排放峰值。     

Climate change mitigation scenarios and policies and measures: the case of Kazakhstan

This article illustrates the main difficulties encountered in the preparation of GHG emission projections and climate change mitigation policies and measures (P&M) for Kazakhstan. Difficulties in representing the system with an economic model have been overcome by representing the energy system with a technical-economic growth model (MARKAL-TIMES) based on the stock of existing plants, transformation processes, and end-use devices. GHG emission scenarios depend mainly on the pace of transition in Kazakhstan from a planned economy to a market economy. Three scenarios are portrayed: an incomplete transition, a fast and successful one, and even more advanced participation in global climate change mitigation, including participation in some emission trading schemes. If the transition to a market economy is completed by 2020, P&M already adopted may reduce emissions of CO₂ from combustion by about 85 MtCO₂ by 2030 – 17% of the emissions in the baseline (WOM) scenario. One-third of these reductions are likely to be obtained from the demand sectors, and two-thirds from the supply sectors. If every tonne of CO₂ not emitted is valued up to US$10 in 2020 and $20 in 2030, additional P&M may further reduce emissions by 110 MtCO₂ by 2030.     

Biofuel scenarios in a water perspective: The global blue and green water footprint of road transport in 2030

Concerns over energy security and climate change stimulate developments towards renewable energy. Transport is expected to switch from fossil fuel use to the use of fuel mixtures with a larger fraction of biofuels, e.g. bio-ethanol and biodiesel. Growing biomass for biofuels requires water, a scarce resource. Existing scenarios on freshwater use usually consider changes in food and livestock production, and industrial and domestic activities. This research assesses global water use changes related to increasing biofuel use for road transport in 2030 and evaluates the potential contribution to water scarcity. To investigate water demand changes related to a transition to biofuels in road transport, the study combines data from water footprint (WF) analyses with information from the IEA APS energy scenario for 2030. It includes first-generation biofuels, bio-ethanol from sugar cane, sugar beet, sweet sorghum, wheat and maize, and biodiesel from soybean, rapeseed, jatropha and oil palm. Under the IEA APS scenario, the global biofuel WF will increase more than tenfold in the period 2005–2030. The USA, China and Brazil together will contribute half of the global biofuel WF. In many countries, blue biofuel WFs significantly contribute to blue water scarcity. The research provides a first exploration of the potential contribution of transport biofuel use to blue water scarcity. In 2030, the global blue biofuel WF might have grown to 5.5% of the totally available blue water for humans, causing extra pressure on fresh water resources. When biofuel use continues to expand after 2030, countries should therefore consider the water factor when investigating the extent to which biofuels can satisfy future transport energy demand.     

中国交通部门中长期低碳发展路径研究

交通部门在中长期具有很高的碳排放增长潜力,对我国低碳转型有重要影响。构建自下而上的能源系统模型PECE-LIU2017及其交通模块,设置未来交通发展的基准、NDC和低碳3个情景,深入分析交通需求背后的驱动因子及发展趋势,制定交通部门中长期低碳发展路径。结果显示,随着经济发展和人均收入水平提高,未来我国交通需求将持续增长。NDC情景下,交通部门有望在2038年左右达峰。在低碳情景下,我国交通部门2050年CO₂排放将从基准情景30亿t降低为6亿t,并在2030年左右达峰,为我国中长期低碳发展目标贡献17.5%的累计减排量。2016—2050年低碳交通固定投资需求为15.7万亿元人民币,占我国中长期低碳投资总需求的53%。通过提高燃油经济性、推广新能源汽车以及发挥城市公共出行最大潜力,交通部门能够以技术可行的方式实现低碳转型,并对我国长期低碳发展战略做出重要贡献。     

Renewable and low-carbon energies as mitigation options of climate change for China

This article discusses how renewable and low-carbon energies can serve as mitigation options of climate change in China’s power sector. Our study is based on scenarios developed in PowerPlan, a bottom-up model simulating a countries’ power sector and its emissions. We first adjusted the model to China’s present-day economy and power sector. We then developed different scenarios based on story lines for possible future developments in China. We simulated China’s carbon-based electricity production system of today and possible future transitions towards a low-carbon system relying on renewable and low-carbon energies. In our analysis, we compare the business-as-usual scenarios with more sustainable energy scenarios. We found that by increasing the share of renewable and nuclear energies to different levels, between 17% and 57% of all CO₂ emissions from the power sector could be avoided by 2030 compared to the business-as-usual scenario. We also found that electricity generation costs increase when more sustainable power plants are installed. As a conclusion, China has two options: choosing for high climate change mitigation and high costs or choosing for moderate climate change mitigation and moderate costs. In case high climate change mitigation will be chosen, development assistance is likely to be needed to cover the costs.     

How to achieve the 2030 CO2 emission-reduction targets for China's industrial sector: Retrospective decomposition and prospective trajectories

The Chinese government actively follows the low-carbon development pattern and has set the definite targets of reducing carbon emissions by 2030. The industrial sector plays a significant role in China's economic growth and CO₂ emissions. This is the first study to present a specific investigation on the retrospective decomposition (1993–2014) and prospective trajectories (2015–2035) of China's industrial CO₂ emission intensity (ICEI) and industrial CO₂ emissions (ICE), aiming at China Industrial Green Development Plan 2016–2020 targets and China's 2030 CO₂ emission-reduction targets. We introduce process carbon intensity, investment and R&D factors into the decomposition model and make a combination of dynamic Monte Carlo simulation and scenario analysis to identify whether and how the targets would be realized from a sector-specific perspective. The results indicate that investment intensity is the primary driver for the increase in ICEI, while R&D intensity and energy intensity are the leading contributors to the reduction in ICEI. Under existing policies, it is very possible for the industrial sector to achieve the 2020 and 2030 intensity-reduction targets. However, the realization of 2030 emission-peak target has some uncertainties and needs extra efforts in efficiency improvement and structural adjustment. All the five scenarios would achieve the 2020 and 2030 intensity-reduction targets, except Scenario N4 for China Industrial Green Development Plan 2016–2020 target. Nonetheless, only three scenarios would realize the 2030 emission-peak target. With strong efficiency improvement and structural adjustment, ICE would hit the peak in 2025. In contrast, with high/low efficiency improvement and weak structural adjustment, ICE would fail to reach the peak before 2035. Both ICEI and ICE have substantial mitigation potentials with the enhancement of efficiency improvement and structural adjustment. Finally, we suggest that the Chinese government should raise the baseline requirements of efficiency improvement and structural adjustment for the industrial sector to achieve China’s 2030 targets.     

气候变化对中国东部季风区水资源脆弱性的影响评价

将耦合暴露度、灾害风险、敏感性与抗压性的脆弱性评估模型应用于中国东部季风区水资源脆弱性评价,从水资源供需平衡角度分析了气候变化对东部季风区水资源脆弱性的影响。结果表明,2000年气候条件下,我国东部季风区接近90%的区域水资源处于中度脆弱及以上状态。其中水资源中度和高度脆弱区域约占全区的75%,极端脆弱区域接近15%。中国北方海河、黄河、淮河和辽河流域的水资源脆弱性最高。未来气候变化影响将加剧水资源脆弱性的风险,不同RCP排放情景下2030年代我国东部季风区水资源中度脆弱及以上区域面积有明显的扩大,极端脆弱区域将达到20%～25%。由于未来需水的进一步增加,中国北方水资源脆弱性的格局并未发生根本变化,而南方东南诸河等区域将面临可能发生的水危机。