能源消耗双控与碳排放双控设计

小夏 科技 更新 2024-02-03

能耗双控是指对总能耗和强度的控制。 碳排放双控是指对温室气体排放总量和强度的控制。 目前,我国的碳排放主要以二氧化碳为主,仅评估碳排放强度,碳排放总量不计入。 能源消耗和碳排放双重控制是国家通过宏观调控推动经济社会高质量发展的重要手段,相关制度的优化完善是国家治理体系和治理能力现代化的体现。

本文提出,当前我们正处于从能耗双控到碳排放双控的重要过渡期,亟需加强研究,解读已出台的相关政策的影响,量化评估当前发展形势,系统研究制度转型,设计未来制度转型的实践路径, 为制定“十五五”碳排放双控政策提供参考。

能源消费双控向碳排放双控的转变,将带来可再生能源电力需求的激增,提高新能源开发利用和终端电气化水平,并可能增加新能源消费和电力供应的压力。 基于经济-能源-环境一体化模型,定量计算了双控制改造对评估总量及相关指标的影响。 能源消耗和碳排放双重控制的关键在于合理确定控制指标,全面完善基本条件,有序协调实施范围。 研究表明:“十四五”规划后期。现在是双控制转型初期,要加强基础条件建设,在多个省市开展试点示范“十五五”规划第一部分。转型中期,考核指标以碳排放强度为主,碳排放总量为辅,排控行业区域碳排放与碳交易双控开始趋同“十五五”规划后期。是转型完成、基本条件满足、考核指标实现从能源向碳全面转型、纳入碳市场的行业主体被排除在行政区划双重控制之外的时期。

新的可再生能源不包括在能源消耗中

分析总上限的影响

新增可再生能源未纳入能源消费总量控制,控制非原料化石能源消费的政策导向更加突出,能源双控考核纳入能源消费总量大幅降低。

为了系统地衡量其影响,构建了经济-能源-环境一体化模型,对双控政策变化前后纳入评估的能源消耗总量和碳排放总量进行测度(见图1)。 最终能源需求**基于LEAP(长期能源替代规划系统)模型工业、建筑业、运输业、农业四扇区模式,终端能耗类型包括:煤炭、石油、天然气、电力、热力等能源。 在最终能源需求**的基础上,通过考虑能源加工和转换环节中的能量输入和损耗来计算一次能源需求。 其中,电力作为最重要的能量转换品种,通过电力规划模型来计算发电结构。 能源消耗产生的二氧化碳排放量是根据化石燃料的平均排放因子,根据一次能源需求**估算的。

图1 经济-能源-环境模型示意图。

fig.1 schematic diagram of economy-energy-environment model

以2010年至今的统计数据为基础,以国家“十四五”规划、“碳达峰、碳中和”时间、非化石能源消费占比等国家规划目标为约束条件,以国际先进的经验和理论值为依据,进行系统计算。 计算结果表明,与2020年相比,2025年、2030年和2035年新增可再生能源(相当于标准煤)约为26亿,66亿,109亿吨; 2025年、2030年和2035年,原材料(相当于标准煤)的能耗约为44亿,53亿,600亿吨 图2显示了能源消耗和碳排放双重控制下的评估总量的变化。 现行能耗双控政策在旧版双控政策的基础上,排除了可再生能源和原材料的使用,预计2025年、2030年和2035年双控考核纳入的能源消费总量将大幅降低。 在现行能源消耗双控政策的基础上,CCUS的碳排放将被排除在外,现阶段影响还很小。

图2 能源消耗和碳排放双重控制下的评估总量变化。

fig.2 change of the appraised total amount under energy consumption "dual control" and carbon "dual control" system

将可再生能源排除在能源消费总量控制之外,将增加对可再生能源的需求,进一步提高新能源开发利用和终端电气化水平,并可能增加新能源消费和电力供应的压力。

1)从供给侧看,集中式、分布式新能源的发展将进一步完善。由于新的可再生能源不再被纳入能源消费总量控制,用户将增加可再生能源消费,尤其是可再生能源电力消费主要方式有:加强局部分布式新能源开发利用,通过发展分布式光伏、分布式风电项目满足终端电力需求; 开展绿色电力交易和绿色证书交易,通过绿色溢价体现绿色电力的环境价值,促进绿色电力消费和消费,减少自身电力的间接碳排放。 据中国电力企业联合会统计,2022年绿色电商交易量为2278亿kW·h,市场需求持续释放。 此举将带动集中式新能源基地建设和电网输出通道建设。

2)从消费角度看,大力推广“新能源+电能替代”模式,推动全社会用电和终端电气化水平不断提升。为增加可再生能源用电量,用户将逐步实施电能替代,重点领域、重点行业,特别是外向型出口企业,正在逐步推广“新能源+电能替代”模式。 钢铁、有色、造纸、纺织等重点排放控制企业也将注重电气化水平的提升。 建筑供暖、道路交通等领域也将加速电气化,带动热泵、电动汽车等行业不断扩张。

3)从电网的角度来看,能耗双控体系的调整可能会加剧当地电力供需紧张关系。每个地区根据其资源禀赋选择不同的可再生能源开发利用方式,东部和中部地区主要分布,西部地区集中。 同时,国家对各省份能耗指标的双控要求不同,东部地区有两控第一类省份较多,目前节能减碳潜力相对有限,大多倾向于选择可再生能源消费, 而西部地区目前可以采取多种减碳方式,包括节能改造、可再生能源发展、电能替代等。 整体来看,再生电跨区域输电规模将持续增加,电力系统长期、中期和日内均衡将更加困难。

能源消耗双控转向碳排放双控

临界点分析

对双控体系的系统分析和以往双控政策的实施表明,能耗双控向碳排放双控的关键在于合理确定控制指标,全面完善基础条件,有序统筹规划实施范围。

控制指标

控制指标的设定应充分体现在统筹考虑制度有机收敛和“双碳”目标压力的前提下,激励约束取向。 除了激励技术效率外,综合指标还可以限制活动水平并影响经济增长。 近年来,对能耗的全面控制日益突出,并逐渐从强约束转变为弱约束《提高能耗强度和总量双控体系方案》。(发改环字2021年第1310号)提出,为达到国家下发的激励指标而降低能源强度的省(自治区、直辖市)能源消费总量,在现行五年计划能耗双控考核中,免征考核。 但能源强度指标始终是一个较强的制约因素,对技术效率的提高起着积极的刺激作用(见表1)。 推进碳排放双控,一方面要考虑持续激励提高碳效率,另一方面要考虑与能耗双控的有机联系碳排放强度应成为优先指标,并长期成为较强制约因素。

表1 能耗碳排放双控指标对比分析

table 1 indicator comparison analysis of energy consumption "dual control" and carbon "dual control"

总体来看,“十四五”期间,能源消费强度和碳排放强度将得到强调,对能源消费总量指标的约束将逐步减弱。 “十五五”期间,将逐步转向碳排放双控。 根据“经济-能源-环境一体化模式”**结果,“十五五”期间能源强度下降速度仍为135%,“十五五”期间碳排放强度指标下降率高于“十四五”期间,可认为设定为20%,*结果如图3所示。 本文的碳排放强度计算侧重于能源燃烧产生的二氧化碳排放,而没有考虑工业过程的碳排放和碳汇。 2030年后,碳排放双控指标将取代能源消费双控指标,对碳排放总量的约束将逐渐变强,指标将逐年下降(见图2)。 图3显示了碳排放强度的降低率,甲烷、一氧化二氮等其他温室气体逐渐纳入排放总量控制指标。

图3 单位GDP能源燃烧二氧化碳排放强度及下降率。

fig.3 carbon dioxide emission intensity and decline rate of energy combustion per unit of gdp

基本条件

与能源消费双控不同,碳排放双控尚未全面开启,基本条件薄弱(见表2),因此需要尽快满足《MRV》的要求,实现温室气体排放可计量、可报告、可核查。

表2 碳双控体系实施基本条件分析

table 2 basic conditions for implementing carbon "dual control" system

碳核算是亟待建设的基础能力,核算标准、数据粒度、全生命周期可追溯性是三个关键改进方向。 完整、准确的碳核算是实施碳排放双控体系的基础,类似于能源消费双控的能源统计。 当前,亟需从三个方面入手:1)构建全国统一的碳统计核算体系,形成技术标准;2)提高各级数据粒度,特别是地级及以下数据;3)构建完整的消费者侧数据基础,最终实现碳溯源、核算、分离、抵扣全生命周期。

碳收支和能源消耗双重控制的能源收支面临公平性挑战,指标划分应兼顾行业和区域的公平性。 从行业来看,初级产品、制成品、出口的碳排放要由生产端和消费端共同承担。 从地区来看,中西部地区产业转移带来的后发潜力和碳排放应在碳预算中动态调整。

碳测量和碳监测是碳核算的有益补充,具有实时准确性的优点,通过使用一流的监测设备,减少人为造成的误差。 碳监测可以更好地支持双碳控制体系的实施。

总体而言,在不久的将来,我们将重点提高碳核算和碳预算能力,并逐步提高碳计量和碳监测能力。 “十五五”前期,扩大了碳计量和碳监测的应用范围,初步构建了碳监测体系; “十五五”后期,基本条件已达到支持碳双控体系全面实施的水平。

实施范围

为了避免简单的逐层分解,有必要考虑行政区划的双重控制制度和行业的双重控制制度。 目前能源消费的双重控制是行政区划的层层分解,在区、县、乡镇、终端用能单位实施时,灵活空间被大大挤压,能源使用权交易等市场化手段没有发挥作用,只能选择限产、停产。 碳排放双控制应增加考核的灵活性,既要考虑对行政区划双控指标进行合理分解,留出足够的弹性空间,又要考虑行业碳排放双控与碳市场充分衔接,从而充分发挥市场作用。

在行政区划双重控制方面,考核指标仅分解到地市层面,可在多个省市试点,但正式实施应优先考虑产业结构相对简单、用能主体集中、行政能力强的地区。 地级**是上下两级的重要纽带,所辖区域、GDP和人口适中,至少为地市层面的“双碳”目标、经济发展、民生安全总体规划留下了操作空间。 考虑到实施碳排放双控的复杂性预驾驶应考虑经济社会发展、产业结构、能源供需、工业、交通、建筑等不同因素在东部、中部和西部地区选择一批试点省市。 从官方实施来看,目前只有北京市条件良好,产业结构以第三产业为主,主要用能者以建筑业为主,且多为事业单位,便于碳核算和考核管理。 “十五五”规划前期,碳排放双控规模可进一步扩大华东和华南地区经济发达,技术领先,行政水平高东北和西北地区产业结构相对集中,易于碳核算。 “十五五”后期,全国各省市正式实施碳排放双控。

在行业双控方面,纳入碳市场的行业可以考虑排除在行政区划双控考核范围之外,逐步实现行政指令向碳市场的转移,2030年后以市场调控为主要重点。 除了为国家重大项目留出碳排放外,碳排放的双重控制它还应该与国家碳市场挂钩。 “十四五”后期和“十五五”初期,“行政是主体,市场为辅”。 全国碳市场处于建设初期,仅包括发电部门,配额分配相对宽松。 石化、化工、建材、钢铁、有色金属、造纸、电力、航空未来若能逐步纳入碳市场,通过行业配额逐年动态调整,使行业碳排放强度和总量控制在合理严密的状态下,形成社会可承受的碳价,无需在行政区划双控中重复考核, 从而避免行政手段与市场手段并行造成市场失灵。“十五五”规划后期,将更多行业和主体纳入碳市场碳市场年度配额与碳中和目标匹配,呈现递减趋势,行政区划双控将逐步让位于碳市场。 全面协调应用碳市场、碳税等碳定价政策,以及电力市场绿电、绿证政策,疏通全价值链碳价传导机制,有助于激励机制畅通,引导经济社会整体低碳转型。

能源消耗的双重控制已转变为碳排放的双重控制体系

前进路径

在分析以上要点的基础上,结合国内外数据信息,以我国2030碳达峰目标、欧盟碳边境调节机制要求、全国碳交易市场建设进程为主要边界条件,将当前能耗和碳排放强度指标双控的要求与实施有序衔接将 2030 年之前的时期分为 3 个主要阶段能源消耗双控向碳排放双控过渡的全球推进路径设计(见表3)。

表3 能耗双控到碳双控的推进路径设计

table 3 promotion path design for the country from energy consumption "dual control" to carbon "dual control" system

“十四五”规划后期。中国继续推动经济高质量发展,进入构建现代能源体系新阶段,国际碳控压力较小,已开始规划“碳达峰”,对应“双碳”进程的“窗口期”和碳排放双控过渡的“转型初期”。 能源强度和碳排放强度是强约束,总能耗成为弱约束。 基础条件较弱,要加快构建全国统一的碳核算体系,提高碳预算能力。 碳排放双控制度可在多个省市试点实施,北京等少数地区也可实施。

“十五五”规划第一部分。我国产业结构加速转型,现代能源体系初步建立,国际碳控压力开始明确以碳关税等形式表达出来,碳排放总量的增长速度必须得到适当控制,对应“双碳”进程的“高峰期”和从能耗双控到双控的“过渡中期”。碳排放。碳排放强度为主,碳排放总量为辅,不成熟情景以能耗双控为辅。 基本条件由“弱”迅速提升到“完善”。 华东、华南、东北、西北等地区已由试点转为正式实施。 考核仍以行政为主,市场为辅,纳入碳市场的排放控制行业被排除在行政区划双控之外。

“十五五”规划后期。在减碳与经济增长的动态平衡中,高质量发展得到进一步推进,现代能源体系基本建成,国际碳控压力空前增加碳排放总量达到峰值它对应着“双碳”过程的“高峰期”和从能源消耗双控到碳排放双控过渡的“过渡完成期”。 以碳排放总量为主体,碳排放强度为辅,能源消费双控指标已完全退出,纳入可再生能源电力消费强度指标。基本条件完全满足。 全国各省市已正式实施碳排放双控制度,纳入碳市场的行业主体已被排除在行政区划双控之外。

结论和建议

研究表明,现行能源消费双控政策在旧版能源消费双控政策的基础上,将新增可再生能源和原材料能源使用排除在外,预计2025年纳入双控考核范围的能源消费总量(相当于标准煤), 与2020年相比,2030年和2035年将减少7个00亿, 119亿,169亿吨; 将有效缓解能源消费总量考核压力,但会促进再生电力需求激增,进一步提升新能源开发利用和终端电气化水平目前,新能源消纳和电力供应压力可能会增加。 能源消耗和碳排放双重控制的关键在于合理确定控制指标,全面完善基本条件,有序协调实施范围。

基于本文的研究,提出以下三点政策建议:

1)建立有序连接行业和区域的碳排放双控目标分解方法。碳排放双控体系建设的重点在于有序衔接行业和区域两个维度,行业维度聚焦全国碳排放权交易市场所包含的排放控制行业和碳配额分配,区域维度聚焦于从全国到省市的双控指标分解。

2)继续加强碳核算、碳计量等碳排放双控基础能力和基础设施建设。全面实施碳排放双控体系仍面临基本条件制约,亟需在“十四五”和“十五五”期间创造良好条件,为碳达峰后碳排放双控实施奠定良好基础。 当前,要加快建设全国统一的碳核算体系,鼓励碳计量和碳基础设施建设,在发达省、市、地区和园区开展试点。

3)提前研究建立综合考虑化石能源和可再生能源的能效标准体系。目前能源消耗和碳排放的双重控制都是对“不作为原料的化石能源”的考核。 为了避免用能企业在不注意效率提升的情况下造成再生电力浪费造成的再生电力浪费,以及用电紧张地区电网安全稳定运行的压力,还需要关注再生电力消费的强度,提前研究再生电力消费标准体系。

作者:唐芳等

*:碳达峰(原载于《中国电力》2023年第12期)。

编辑:陈美珊。

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