1.5℃温升目标下中国碳排放路径研究

《巴黎协定》提出1.5℃目标以及中国2060年前达到碳中和的目标背景下,为研究实现1.5℃目标的技术路径,构建了综合性的能源-经济-环境系统模型,研究中国在2℃情景基础上实现1.5℃目标的额外减排要求、部门贡献和关键减排措施。结果显示,1.5℃情景要求到2050年CO₂排放量减少到6亿t。一次能源消费总量2045年达峰,峰值控制在68亿tce。能源结构实现大幅度优化,非化石能源占比达到67%,煤炭比例下降到16%。与2℃情景相比,2015—2050年1.5℃情景需要额外累积减排380亿t CO₂,额外减排量主要来自电力部门。在减排措施方面,额外减排主要来自新型低碳能源与生物质能结合碳捕集与封存(BECCS)技术。不同部门的主要减排措施存在差异,电力部门更多依赖BECCS等减排技术以实现较大幅度负排放,是实现1.5℃目标路径的关键因素。工业部门主要依赖能效提高。建筑和交通部门则更多依赖终端能源结构调整,氢能在其中发挥了较大作用。     

1.5℃全球温控目标浅析

《巴黎协定》将努力控制全球温升到2100年不超过工业化前的1.5℃确定为全球温控目标之一。继2℃目标后,1.5℃也被作为应对气候变化的全球温控目标之一。目前科学界对于1.5℃目标的研究还十分有限。已有的科学研究表明,尽管区域差异很大,将全球温升控制在1.5℃范围内地球各系统要承受的气候风险可能要低于2℃。相比于2℃目标,1.5℃目标对全球减缓行动的要求更为严苛。尽管在《巴黎协定》中各缔约方承诺了各自到2030（2025）年的减排目标,但相对于实现1.5℃目标而言仍有很大的差距。多家研究机构的模拟结果表明,如完全执行当前国家自主决定贡献（NDC),到21世纪末全球温升范围为2.2～3.4℃。截至2025年,实现当前NDC的减排承诺后,2℃温升目标下全球仍有467 Gt CO₂（万亿t CO₂当量）的排放空间,1.5℃温升目标下全球仅剩17 Gt CO₂。到2030年,基于NDC的排放已经超过了1.5℃目标的排放量。按当前的路径来看,若想实现将全球温升控制在1.5℃的范围内,全球不仅需要立即行动并采取强有力的减排、脱碳和固碳措施,在2100年前,还必须实现负排放才有可能实现这一目标。尽管当前的科学研究仍存在很大的不确定性,但1.5℃目标已是全球努力应对气候变化的方向,也是开启未来世界低碳可持续发展的重要标志。     

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。     

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。     

中国交通部门污染物与温室气体协同控制模拟研究

开展交通领域大气污染物与温室气体协同减排研究对于实现能源、环境和气候变化综合管理具有重要意义。文中以我国交通部门污染物与温室气体协同治理为切入点,开展道路、铁路、水运、航空和管道运输等各子部门未来需求预测,并运用长期能源可替代规划系统模型（LEAP),通过构建基准情景、污染减排情景、绿色低碳情景和强化低碳情景,模拟分析我国交通领域能源需求、污染物及碳排放趋势。结果表明,强化低碳情景下,我国交通部门能源消费将在2037年达峰,CO₂排放将在2035年达峰;绿色低碳情景下,CO₂排放将在2040年达峰;淘汰老旧汽车、“公转铁”“公转水”等政策性措施将有效减少NOx、PM2.5等污染物排放,发展氢燃料、生物航油等技术性措施将进一步减少污染物排放;要实现交通领域绿色低碳发展,需分别对客运、货运交通从节能降碳与协同减排两方面实施相关措施,综合施策是完成能源消费与碳排放达峰目标的重要保证。     

基于LEAP模型的城市交通低碳发展路径研究——以广州市为例

以广州市为例,应用长期能源替代规划系统（LEAP）模型,通过设置政策情景、低碳情景和绿色低碳情景,模拟不同发展情景下广州交通领域未来的能源消费需求和CO₂排放趋势,分析城市低碳发展的方向和路径。结果显示,随着城镇化进程的加快和生产生活运输需求的增加,广州交通领域碳排放总量将持续增长,但增长速度有所放缓。政策情景下,广州交通领域的CO₂排放将于2035年左右达到峰值,严重滞后于广州市提出的碳排放总量达峰目标;低碳和绿色低碳情景下,通过加大低碳政策措施的力度,达峰时间有望分别提前到2025年和2023年。要实现城市交通的低碳发展,促进交通碳排放提前达峰,需要大力发展铁路和水路运输,全面落实公交优先发展战略,有效控制小汽车数量和出行频率,不断提高交通工具的清洁化和能效水平,逐步形成各种运输方式协调发展的综合交通运输体系,推动城市交通低碳发展。     

从科学和政策视角看碳预算对全球气候治理的作用

IPCC第五次评估报告进一步阐述和明确了全球平均地表温升与累积CO₂排放之间的近似线性关系。尽管在科学上仍存在一定的不确定性,国际社会对2℃温升目标及所对应的全球累积碳排放空间(即全球碳预算目标)已达成一定的科学认知和政治共识。但如何将碳预算从目标要求转变为各国决策和实际行动,仍是政策制定者们所面临的一个重要问题。在此背景下,提出建立一个有效的碳预算综合管理框架,努力避免人为温室气体排放导致气候系统危害,并利用其科学和政策的双重内涵,来推动谈判进程和加大行动力度,在新型气候治理模式下推动全球减排目标的实现。     

走向《巴黎协定》温升目标：已经在路上

目前欧盟、中国、日本、韩国、加拿大,以及南非等国家或地区,已经公布了温室气体中和或者碳中和的目标,如果加上很可能很快也会提出碳中和目标的美国,全球有可能近70%的CO₂排放的国家或地区提出碳中和的目标。由于这些国家或地区是全球技术主导和经济主导地,因而全球2050年左右实现碳中和具有可行性。2050年左右实现碳中和,即和《巴黎协定》2℃目标,甚至和其1.5℃温升目标下的减排路径相一致。研究表明实现2050年左右碳中和有其可行性,实现该目标需要更多的技术创新,未来将是各个国家技术竞争和经济竞争阶段。     

2℃温升目标下中国排放配额分析

本文以国际社会当前所有主要分配方案为基础,研究了2℃温升目标下中国2011-2050年间排放配额,通过控制变量进一步分析了配额分配对于主要参数设置的敏感性。研究结果表明,在与2℃目标相兼容的RCP2.6路径下,到2050年中国CO₂累计排放配额范围为150～440 Gt CO₂,基于等人均排放的分配方式已经变得最不利于中国。为维护合理的排放权益,在气候谈判中中国必须坚持对历史排放的完整追溯。全球排放路径的设定对中国配额也有着非常显著的影响,当2050年全球配额比2010年排放减少40%～50%时,中国在2℃目标下CO₂累计配额范围为151～474 Gt CO₂,当减少50%～60%时为138～478 Gt CO₂,构成中国配额公平范围下限的方案受排放路径的影响更大。     

基于各国NDC/INDC目标的全球减排不确定性研究

基于各国提交的165份国家自主贡献文件,以其中提出的减排目标为基准,尽可能充分地考虑了减排目标的范围不确定性、不同经济情景带来的碳强度减排目标不确定性、减排气体种类边界差异、碳排放达峰约束等因素,并通过蒙特卡洛模拟的方法对全球、各区域和主要经济体的温室气体排放总量、不确定度及其来源进行了定量分析。结果表明,到2030年全球温室气体排放总量将达到62.69 Gt CO₂当量,其90%信度的置信区间为53.17~74.26 Gt CO₂当量;由于未来经济总量预期不确定对排放量的影响最显著,因此,不同地区之间不确定性来源差异较大。同时,基于到2050年排放总量比2010年下降40%~70%的2℃目标排放情景,2030—2050年全球温室气体排放年均需要下降5.0% %。为了尽可能减小全球温室气体排放预期目标的不确定性和继续实现2℃目标,各国在进行自主贡献文件更新时进一步提出统计边界更为明确和统一且更有雄心的减排目标将是第一次全球盘点继续解决的重点问题。     

供热行业碳排放基准线研究——以沈阳市为例

根据沈阳市72家供暖企业调研数据,利用IPCC温室气体清单方法核算供热企业碳排放量。结果表明：在151 d供暖期内,不同热源形式碳排放强度差异显著,小型分散锅炉房平均碳排放强度为58.25 kg CO₂/m²,区域锅炉房为53.42 kg CO₂/m²,热电联产为49.87 kg CO₂/m²,组合式热源（燃煤锅炉+热泵）为34.49 kg CO₂/m²,清洁能源为21.58 kg CO₂/m²。基于不同热源形式碳排放强度和清洁发展机制推荐的基准线确定方法,设置了实际排放、历史排放、单体容量40 t/h以上区域锅炉房排放、热电联产排放、技术水平领先前30%和40%企业排放6种基准线情景。通过各个碳排放基准线值比较,结合沈阳市的经济技术发展水平和未来碳交易市场计划,建议选择技术水平领先前40%企业排放情景下的碳排放基准值46.57 kg CO₂/m²作为沈阳市2013年供暖行业的碳排放基准线。以此基准线为起始基准线,对2014-2020年的碳排放基准线进行了预测。     

IPCC AR6报告解读：气候系统对二氧化碳移除响应

IPCC AR6报告中控温1.5℃和2℃的低排放情景需要在21世纪中叶以后实现净负CO₂排放,这需要在很大程度上依赖CO₂移除措施。AR6对CO₂移除的主要评估结论如下：CO₂移除有潜力从大气中去除CO₂（高信度);如果CO₂移除量超过CO₂排放量,将实现净负CO₂排放,降低大气CO₂浓度,减缓海洋酸化（高信度);通过CO₂移除方法从大气中去除的CO₂会部分被海洋和陆地释放的CO₂抵消（非常高信度);如果净负CO₂排放可以实现并且持续,CO₂引起的全球升温趋势将会逐渐扭转,但是气候系统的其他变化（例如海平面升高）仍会在未来的几十年到千年尺度上持续（高信度);不同CO₂移除方法会对生物化学循环和气候产生广泛的影响,这些影响会加强或减弱CO₂移除的降温潜力,并且影响水资源、食物生产和生物多样性（高信度）。     

未来中国纯电动汽车的节能减排效益分析

采用燃料生命周期方法,选取能耗、CO₂、NO_x和SO₂排放等关键节能减排指标,对我国纯电动汽车、汽油汽车和混合动力汽车进行比较分析。通过对2010年和2020年两个时间点的考察,发现推广纯电动汽车并不一定有利于节能减排：在2010年技术水平和能源结构下,纯电动汽车的燃料周期能耗和CO₂排放低于燃油汽车（包括汽油汽车和混合动力汽车),但NO_x和SO₂排放要高出燃油汽车50%以上;到2020年,若国家相关规划目标得以实现,纯电动汽车的燃料周期能耗和CO₂排放将比2010年下降30%左右,NO_x和SO₂排放将比2010年下降80%以上,但由于发动机技术迅速改进等原因,届时纯电动汽车的燃料周期CO₂、NO_x和SO₂排放等都高于混合动力汽车。在此基础上,进一步分析了纯电动汽车节能减排效益的不确定性,并提出改善纯电动汽车节能减排效益的政策建议,如将纯电动汽车的推广与电力系统改造行动结合起来、基于能耗水平对纯电动汽车和燃油汽车进行分类管理等。     

基于统计学的中国典型大城市CO2排放达峰研究

对选取的36个中国典型大城市,分析2005—2019年直接CO₂排放与总CO₂排放特征,构建基于条件判断函数和Mann-Kendall趋势分析检验法的城市CO₂排放达峰判断模型,判断36个城市排放是否达峰,并对达峰城市特征和处于不同排放阶段的典例城市进行深入分析。结果表明,36个典型大城市中,昆明、深圳与武汉3个城市已达峰,8个城市处于平台期,其余25个城市综合来看尚未达峰。建议未达峰城市根据自身特点借鉴已达峰城市经验,调整产业结构与能源结构,降低碳排放强度,加强碳排放与经济增长的脱钩,尽早实现达峰。     

碳中和愿景下的污水处理厂温室气体排放情景模拟研究

污水处理厂运行过程中大量释放甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O),是重要的人为温室气体排放源。基于2005—2015年统计资料和IPCC核算方法,估算了2005—2015年中国生活污水处理厂CH₄和N₂O排放,分析了其排放特征和影响因素;依据碳中和愿景设定3种减排情景（低减排、中减排和高减排),并预估了2020—2050年排放趋势和时空变化。结果表明：2005—2015年间污水处理厂温室气体排放量呈稳定增长趋势,CH₄从1135.37万t CO₂e上升至1501.45万t CO₂e,N₂O从2651.08万t CO₂e上升为2787.05万t CO₂e,年均增速分别为2.8%和0.5%。3种减排情景下,2020—2050年CH₄和N₂O排放量时间上呈先增后减趋势,低减排情景下CH₄和N₂O排放量分别于2036年和2025年达到峰值,分别为2431万和2819万t CO₂e;中减排情景和高减排情景下CH₄峰值点分别出现在2027和2025年,而N₂O排放峰值均出现在2025年。2050年中减排和高减排情景下CH₄排放量相较于低减排情景减排率约为47%和94%;2050年低减排、中减排和高减排情景下N₂O排放量相较于2015年分别减排了12%、53%和95%。CH₄和N₂O排放量在空间上差异显著,华东地区排放量高,西北地区排放量低,东南区域所在省份排放量整体高于西北区域省份。影响因素中的经济发展程度与温室气体排放量密切相关。     

Interpretation of IPCC AR6 on mitigation in industry北大核心CSCD

IPCC第六次评估报告(AR6)第三工作组(WGⅢ)报告对全球工业部门碳排放现状、减排需求、主要措施等情况做了系统全面评估。报告指出,工业部门是2000年以来碳排放增长最快的部门;到21世纪中叶,工业部门实现CO净零排放是可能的,但面临巨大挑战,需要在持续推动工业节能的同时注重提升材料效率、推进电气化与燃料替代、发展CO捕集利用与封存(CCUS)等减排措施的应用。报告相关结论,对我国工业部门碳减排工作的部署具有重要参考价值。     

CMIP6情景中主要温室气体和气溶胶排放强度的时空分布特征分析

基于不同共享社会经济路径（Shared Socioeconomic Pathways, SSPs）形成的8组最新的未来可能情景（SSPx-y情景）,被用于第六次耦合模式比较计划（CMIP6）,以据此来预估未来气候变化的可能幅度和趋势。本文主要对比分析了8组SSPx-y新情景中主要温室气体和气溶胶排放数据的基准年排放强度分布、未来排放强度的时空变化、以及在6个典型区域排放强度的逐年变化等特征。结果表明:二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、黑碳（BC）、二氧化硫（SO₂）在基准年的排放强度高值区都位于东亚和南亚。相比于基准年,2100年CO₂和CH₄在高和低辐射强迫情景下表现出的排放强度变化有显著差异。此外,所有情景下2100年的BC和SO₂全球平均排放强度都弱于基准年的排放强度。在时间变化上,随着生物质能碳捕获与封存技术的不断进步,所有地区在4组不超过3.4 W/m2的低辐射强迫情景下,CO₂排放强度到2100年都呈现负值。其中,南美洲的负排放最强,2100年在SSP5-3.4情景下该地区的排放强度为－0.3 kg m－2 a－1。最后,对比东亚和南亚排放强度的逐年变化可以发现,在各情景所描述的未来发展过程中,东亚的减排行动的成效都要好于南亚。     

基于飞行阶段的精细化航空二氧化碳排放因子研究

航空运输是交通领域CO₂排放增长最快速的部门。文中选择中国民航使用频率较高的超大型、大型、中型和小型飞机的典型机型,基于不同飞机在起飞、爬升、巡航、接近和滑行阶段引擎油耗速率、运行时间和油耗量的变化,计算航空飞机CO₂排放因子。同时结合各机型碳排放因子、额定载客量与客座率评估旅客搭乘不同飞机时的人均CO₂排放量（即单位客运周转量CO₂排放因子)。结果显示,超大型飞机、大型飞机、中型飞机和小型飞机在其航程区间内的平均CO₂排放因子分别为49.8、31.7、16.2和8.5 kg CO₂/km;满载条件下单位客运周转量CO₂排放因子均值分别为102.6、95.2、81.7和112.4 g CO₂/(人∙km)。起飞和爬升阶段引擎油耗速率约为巡航阶段油耗速率的2.6~3.4倍和2.0~2.8倍,飞机CO₂排放因子随飞行里程的提高而降低。航空运输是高碳客运方式,相同里程条件下,航空单位客运周转量CO₂排放因子显著高于高铁、道路机动车等其他客运方式。提升燃油效率、减少短途航运、合理安排航线以提高客座率并减少中途转机是降低航空碳排放量的有效途径。